DE112018002728T5 - Festkörperbildgebungsvorrichtung und elektronische vorrichtung - Google Patents

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Shouichirou Shiraishi
Takuya Maruyama
Shinichiro Yagi
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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Festkörperbildgebungsvorrichtung, bei der es möglich ist, die Genauigkeit einer Phasendifferenzdetektion zu verbessern, während eine Verschlechterung eines erfassten Bildes unterdrückt wird, und eine elektronische Vorrichtung.Es ist eine Festkörperbildgebungsvorrichtung bereitgestellt, die eine Pixelarrayeinheit umfasst, in der mehrere Pixel in einer zweidimensionalen Form angeordnet sind, wobei die Pixelarrayeinheit Pixel beinhaltet, in denen mehrere fotoelektrische Umwandlungselemente auf einer einzigen On-Chip-Linse gebildet sind. Ein Teil eines Zwischenpixeltrennteils und/oder eines Zwischenpixelabschirmungsteils, die zwischen den Pixeln gebildet sind, steht auf eine vorspringende Weise zu der Mitte der Pixel hin hervor, wobei ein Vorsprungteil gebildet wird. Die vorliegende Technik kann z. B. auf einen CMOS-Bildsensor mit Pixeln zur Phasendifferenzdetektion angewandt werden.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Technik betrifft eine Festkörperbildgebungsvorrichtung und eine elektronische Einrichtung und insbesondere eine Festkörperbildgebungsvorrichtung und eine elektronische Einrichtung, die zum Verbessern der Genauigkeit einer Phasendifferenzdetektion bei gleichzeitiger Unterdrückung einer Verschlechterung eines aufgenommenen Bildes imstande sind.
  • Stand der Technik
  • In den letzten Jahren wurde eine Festkörperbildgebungsvorrichtung, in welcher Bildoberflächenphasendifferenzdetektionspixel angeordnet sind, zum Erhöhen der Autofokusgeschwindigkeit verwendet.
  • Bei dieser Art von Festkörperbildgebungsvorrichtung wird im Allgemeinen häufig ein Verfahren zum partiellen Blockieren von Licht durch einen Metallfilm oder dergleichen für Pupillenteilungslicht verwendet, das durch eine On-Chip-Linse konzentriert abgebildet wird. Da es jedoch schwierig ist, Informationen, die aus einem Licht blockierenden Pixel erfasst werden, als Informationen mit Bezug auf ein aufgenommenes Bild zu verwenden, besteht eine Notwendigkeit zum Verwenden von aus einem umgebenden Pixel erfassten Informationen zur Interpolation.
  • Ferner weist eine solche Festkörperbildgebungsvorrichtung einen Nachteil auf, dass, da es schwierig ist, die Licht blockierenden Pixel auf der gesamten Oberfläche mit Bezug auf effektive Pixel anzuordnen, die Menge an Licht, die durch die gesamten Phasendifferenzpixel empfangen wird, reduziert ist, was die Genauigkeit einer Phasendifferenzdetektion insbesondere dann verringert, wenn die Menge an Licht klein ist.
  • Als eine Technik, um dies zu vermeiden, gibt es ein Verfahren zur Durchführung von Pupillenteilung durch Einbetten mehrerer fotoelektrischer Umwandlungsvorrichtungen unter einer On-Chip-Linse. Ein solches Verfahren wird zum Beispiel in einer Festkörperbildgebungsvorrichtung für eine Spiegelreflexkamera oder eine in ein Smartphone integrierte Kamera verwendet (siehe z. B. Patentliteratur 1).
  • Entgegenhaltungsliste
  • Patentliteratur
  • Patentliteratur 1: Japanische Patentanmeldung, Offenlegungs-Nr. 2002-165126 .
  • Offenbarung der Erfindung
  • Technisches Problem
  • Indessen wird in einer Festkörperbildgebungsvorrichtung, die zwei fotoelektrische Umwandlungsvorrichtungen beinhaltet, die sich unmittelbar unter einer einzigen On-Chip-Linse befinden, eine Ausgabe einer fotoelektrischen Umwandlungsvorrichtung mit einer Ausgabe der anderen fotoelektrischen Umwandlungsvorrichtung gemischt, was die Genauigkeit einer Phasendifferenzdetektion in manchen Fällen verringert.
  • Als eine Technik, um dies zu vermeiden, ist das Bereitstellen einer physischen Trenneinheit zwischen zwei fotoelektrischen Umwandlungsvorrichtungen denkbar. Jedoch beeinträchtigt diese Trenneinheit, insbesondere falls sie im Fokus ist, die fotoelektrische Umwandlung in der fotoelektrischen Umwandlungsvorrichtung, was die Empfindlichkeit verringert. Außerdem tritt in dieser Trenneinheit Lichtstreuung auf, was die spektralen Charakteristiken verschlechtert. Folglich kann die Bildqualität eines aufgenommenen Bildes reduziert sein.
  • Die vorliegende Technik wurde in Anbetracht der obigen Umstände durchgeführt, um eine Verbesserung der Genauigkeit einer Phasendifferenzdetektion bei gleichzeitiger Unterdrückung einer Verschlechterung eines aufgenommenen Bildes zu ermöglichen.
  • Lösung des Problems
  • Eine Festkörperbildgebungsvorrichtung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Technologie ist eine Festkörperbildgebungsvorrichtung, die Folgendes beinhaltet: eine Pixelarrayeinheit, wobei mehrere Pixel zweidimensional in der Pixelarrayeinheit angeordnet sind, wobei mehrere fotoelektrische Umwandlungsvorrichtungen mit Bezug auf eine On-Chip-Linse in jedem der mehreren Pixel gebildet sind, wobei ein Teil einer Zwischenpixeltrenneinheit, die zwischen den mehreren Pixeln gebildet ist, und/oder einer Zwischenpixellichtblockiereinheit, die zwischen den mehreren Pixeln gebildet ist, in einer vorspringenden Form zu einer Mitte des entsprechenden Pixels hin vorsteht, um einen Vorsprungteil zu bilden.
  • Bei einer Festkörperbildgebungsvorrichtung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Technologie ist eine Pixelarrayeinheit bereitgestellt, wobei mehrere Pixel zweidimensional in der Pixelarrayeinheit angeordnet sind, wobei mehrere fotoelektrische Umwandlungsvorrichtungen mit Bezug auf eine On-Chip-Linse in jedem der mehreren Pixel gebildet sind, wobei ein Teil einer Zwischenpixeltrenneinheit, die zwischen den mehreren Pixeln gebildet ist, und/oder einer Zwischenpixellichtblockiereinheit, die zwischen den mehreren Pixeln gebildet ist, in einer vorspringenden Form zu einer Mitte des entsprechenden Pixels hin vorsteht, um einen Vorsprungteil zu bilden.
  • Eine Festkörperbildgebungsvorrichtung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Technologie ist eine Festkörperbildgebungsvorrichtung, die Folgendes beinhaltet: eine Pixelarrayeinheit, wobei mehrere Pixel zweidimensional in der Pixelarrayeinheit angeordnet sind, wobei eine fotoelektrische Umwandlungsvorrichtung in jedem der mehreren Pixel gebildet ist, wobei die Pixelarrayeinheit Pixel beinhaltet, die mit Bezug auf eine On-Chip-Linse angeordnet sind, wobei ein Teil einer Zwischenpixeltrenneinheit, die zwischen Pixeln gebildet ist, welche die mit Bezug auf die eine On-Chip-Linse angeordneten Pixel darstellen, und/oder einer Zwischenpixellichtblockiereinheit, die zwischen den Pixeln gebildet ist, welche die mit Bezug auf die eine On-Chip-Linse angeordneten Pixel darstellen, in einer vorspringenden Form zu einer Mitte der mit Bezug auf die eine On-Chip-Linse angeordneten Pixel hin vorsteht, um einen Vorsprungteil zu bilden.
  • Bei einer Festkörperbildgebungsvorrichtung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Technologie ist eine Pixelarrayeinheit bereitgestellt, wobei mehrere Pixel zweidimensional in der Pixelarrayeinheit angeordnet sind, wobei eine fotoelektrische Umwandlungsvorrichtung in jedem der mehreren Pixel gebildet ist, wobei die Pixelarrayeinheit Pixel beinhaltet, die mit Bezug auf eine On-Chip-Linse angeordnet sind, wobei ein Teil einer Zwischenpixeltrenneinheit, die zwischen Pixeln gebildet ist, welche die mit Bezug auf die eine On-Chip-Linse angeordneten Pixel darstellen, und/oder einer Zwischenpixellichtblockiereinheit, die zwischen den Pixeln gebildet ist, welche die mit Bezug auf die eine On-Chip-Linse angeordneten Pixel darstellen, in einer vorspringenden Form zu einer Mitte der mit Bezug auf die eine On-Chip-Linse angeordneten Pixel hin vorsteht, um einen Vorsprungteil zu bilden.
  • Eine elektronische Einrichtung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Technologie ist eine elektronische Einrichtung, die Folgendes beinhaltet: eine Festkörperbildgebungsvorrichtung, die eine Pixelarrayeinheit beinhaltet, wobei mehrere Pixel zweidimensional in der Pixelarrayeinheit angeordnet sind, wobei mehrere fotoelektrische Umwandlungsvorrichtungen mit Bezug auf eine On-Chip-Linse in jedem der mehreren Pixel gebildet sind, wobei ein Teil einer Zwischenpixeltrenneinheit, die zwischen den mehreren Pixeln gebildet ist, und/oder einer Zwischenpixellichtblockiereinheit, die zwischen den mehreren Pixeln gebildet ist, in einer vorspringenden Form zu einer Mitte des entsprechenden Pixels hin vorsteht, um einen Vorsprungteil zu bilden.
  • Bei einer Festkörperbildgebungsvorrichtung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Technologie, die in einer elektronischen Einrichtung montiert ist, ist eine Pixelarrayeinheit bereitgestellt, wobei mehrere Pixel zweidimensional in der Pixelarrayeinheit angeordnet sind, wobei mehrere fotoelektrische Umwandlungsvorrichtungen mit Bezug auf eine On-Chip-Linse in jedem der mehreren Pixel gebildet sind, wobei ein Teil einer Zwischenpixeltrenneinheit, die zwischen den mehreren Pixeln gebildet ist, und/oder einer Zwischenpixellichtblockiereinheit, die zwischen den mehreren Pixeln gebildet ist, in einer vorspringenden Form zu einer Mitte des entsprechenden Pixels hin vorsteht, um einen Vorsprungteil zu bilden. Vorteilhafte Auswirkungen der Erfindung
  • Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Technologie ist eine Verbesserung der Genauigkeit einer Phasendifferenzdetektion bei gleichzeitiger Unterdrückung einer Verschlechterung eines aufgenommenen Bildes möglich.
  • Es sei darauf hingewiesen, dass der hier beschriebene Effekt nicht zwangsweise beschränkend ist und ein beliebiger in der vorliegenden Offenbarung beschriebener Effekt sein kann.
  • Figurenliste
    • [1] 1 ist eine grafische Darstellung, die ein Konfigurationsbeispiel einer Festkörperbildgebungsvorrichtung zeigt, auf welche eine Ausführungsform der vorliegenden Technologie angewandt wird.
    • [2] 2 ist eine Querschnittsansicht, die eine Struktur eines Pixels darstellt, das zwei fotoelektrische Umwandlungsvorrichtungen beinhaltet, die sich unmittelbar unter einer On-Chip-Linse befinden.
    • [3] 3 ist eine grafische Darstellung, die ein Ausgabeergebnis in Abhängigkeit von einem Lichteinfallswinkel für jede fotoelektrische Umwandlungsvorrichtung zeigt.
    • [4] 4 ist eine grafische Darstellung, die eine Struktur eines Pixels zeigt, das zwei fotoelektrische Umwandlungsvorrichtungen beinhaltet, die sich unmittelbar unter einer On-Chip-Linse befinden.
    • [5] 5 ist eine grafische Darstellung, die eine Struktur eines Pixels zum Verbessern der Genauigkeit einer Phasendifferenzdetektion zeigt.
    • [6] 6 ist eine grafische Darstellung, die ein Ebenen-Layout eines allgemeinen Pixels zeigt.
    • [7] 7 ist eine Querschnittsansicht, die eine Struktur eines allgemeinen Pixels zeigt.
    • [8] 8 ist eine grafische Darstellung, die ein n-Typ-Potential in einer Siliciumschicht eines allgemeinen Pixels beschreibt.
    • [9] 9 ist eine grafische Darstellung, die ein Ebenen-Layout eines Pixels bei einer ersten Ausführungsform zeigt.
    • [10] 10 ist eine grafische Darstellung, die ein n-Typ-Potential in einer Siliciumschicht des Pixels bei der ersten Ausführungsform zeigt.
    • [11] 11 ist eine erste Querschnittsansicht, die eine Struktur des Pixels bei der ersten Ausführungsform zeigt.
    • [12] 12 ist eine zweite Querschnittsansicht, die die Struktur des Pixels bei der ersten Ausführungsform zeigt.
    • [13] 13 ist eine dritte Querschnittsansicht, die die Struktur des Pixels bei der ersten Ausführungsform zeigt.
    • [14] 14 ist eine dreidimensionale grafische Darstellung, die die Struktur des Pixels bei der ersten Ausführungsform zeigt.
    • [15] 15 ist eine dreidimensionale grafische Darstellung, die eine Struktur eines Pixels bei einer zweiten Ausführungsform zeigt.
    • [16] 16 ist eine dreidimensionale grafische Darstellung, die eine Struktur eines Pixels bei einer dritten Ausführungsform zeigt.
    • [17] 17 ist eine Draufsicht, die eine Struktur eines Pixels bei einer vierten Ausführungsform zeigt.
    • [18] 18 ist eine Draufsicht, die ein erstes modifiziertes Beispiel der Struktur des Pixels bei der vierten Ausführungsform zeigt.
    • [19] 19 ist eine Draufsicht, die ein zweites modifiziertes Beispiel der Struktur des Pixels bei der vierten Ausführungsform zeigt.
    • [20] 20 ist eine Draufsicht, die ein drittes modifiziertes Beispiel der Struktur des Pixels bei der vierten Ausführungsform zeigt.
    • [21] 21 ist eine Draufsicht, die ein viertes modifiziertes Beispiel der Struktur des Pixels bei der vierten Ausführungsform zeigt.
    • [22] 22 ist eine Draufsicht, die eine Struktur eines Pixels bei einer fünften Ausführungsform zeigt.
    • [23] 23 ist eine grafische Darstellung, die eine Beziehung zwischen einem Durchmesser eines Flecks von einfallendem Licht und einer Länge eines Vorsprungteils beschreibt.
    • [24] 24 ist eine Draufsicht, die eine Struktur eines Pixels bei einer sechsten Ausführungsform zeigt.
    • [25] 25 ist eine Draufsicht, die eine Struktur eines Pixels bei einer siebten Ausführungsform zeigt.
    • [26] 26 ist eine Draufsicht, die ein modifiziertes Beispiel der Struktur des Pixels bei der siebten Ausführungsform zeigt.
    • [27] 27 ist eine Draufsicht, die eine Struktur eines Pixels bei einer achten Ausführungsform zeigt.
    • [28] 28 ist eine grafische Darstellung, die ein Ebenen-Layout eines Pixels bei einer neunten Ausführungsform zeigt.
    • [29] 29 ist eine grafische Darstellung, die ein n-Typ-Potential in einer Siliciumschicht des Pixels bei der neunten Ausführungsform zeigt.
    • [30] 30 ist eine Querschnittsansicht, die eine Struktur des Pixels bei der neunten Ausführungsform zeigt.
    • [31] 31 ist eine Querschnittsansicht, die ein erstes Beispiel für ein Struktur eines Pixels bei einer zehnten Ausführungsform zeigt.
    • [32] 32 ist eine Querschnittsansicht, die ein zweites Beispiel für die Struktur des Pixels bei der zehnten Ausführungsform zeigt.
    • [33] 33 ist eine Querschnittsansicht, die ein drittes Beispiel für die Struktur des Pixels bei der zehnten Ausführungsform zeigt.
    • [34] 34 ist eine Querschnittsansicht, die ein viertes Beispiel für die Struktur des Pixels bei der zehnten Ausführungsform zeigt.
    • [35] 35 ist eine Querschnittsansicht, die ein fünftes Beispiel für die Struktur des Pixels bei der zehnten Ausführungsform zeigt.
    • [36] 36 ist eine Querschnittsansicht, die ein sechstes Beispiel für die Struktur des Pixels bei der zehnten Ausführungsform zeigt.
    • [37] 37 ist eine Querschnittsansicht, die ein siebtes Beispiel für die Struktur des Pixels bei der zehnten Ausführungsform zeigt.
    • [38] 38 ist eine Querschnittsansicht, die ein achtes Beispiel für die Struktur des Pixels bei der zehnten Ausführungsform zeigt.
    • [39] 39 ist eine Querschnittsansicht, die ein neuntes Beispiel für die Struktur des Pixels bei der zehnten Ausführungsform zeigt.
    • [40] 40 ist eine Querschnittsansicht, die ein zehntes Beispiel für die Struktur des Pixels bei der zehnten Ausführungsform zeigt.
    • [41] 41 ist eine Querschnittsansicht, die ein elftes Beispiel für die Struktur des Pixels bei der zehnten Ausführungsform zeigt.
    • [42] 42 ist eine grafische Darstellung, die eine Potentialverteilung des Pixels bei der zehnten Ausführungsform zeigt.
    • [43] 43 ist eine Querschnittsansicht, die ein erstes Beispiel für ein Struktur eines Pixels bei einer elften Ausführungsform zeigt.
    • [44] 44 ist eine Querschnittsansicht, die ein zweites Beispiel für die Struktur des Pixels bei der elften Ausführungsform zeigt.
    • [45] 45 ist eine Querschnittsansicht, die ein drittes Beispiel für die Struktur des Pixels bei der elften Ausführungsform zeigt.
    • [46] 46 ist eine Querschnittsansicht, die ein viertes Beispiel für die Struktur des Pixels bei der elften Ausführungsform zeigt.
    • [47] 47 ist eine Querschnittsansicht, die ein fünftes Beispiel für die Struktur des Pixels bei der elften Ausführungsform zeigt.
    • [48] 48 ist eine Querschnittsansicht, die ein sechstes Beispiel für die Struktur des Pixels bei der elften Ausführungsform zeigt.
    • [49] 49 ist eine Querschnittsansicht, die ein erstes Beispiel für eine Struktur eines Pixels bei einer zwölften Ausführungsform zeigt.
    • [50] 50 ist eine grafische Darstellung, die ein Ausgabeergebnis zeigt, das einem Lichteinfallswinkel für jede fotoelektrische Umwandlungsvorrichtung entspricht.
    • [51] 51 ist eine Querschnittsansicht, die ein zweites Beispiel für die Struktur des Pixels bei der zwölften Ausführungsform zeigt.
    • [52] 52 ist eine Querschnittsansicht, die ein drittes Beispiel für die Struktur des Pixels bei der zwölften Ausführungsform zeigt.
    • [53] 53 ist eine Querschnittsansicht, die ein viertes Beispiel für die Struktur des Pixels bei der zwölften Ausführungsform zeigt.
    • [54] 54 ist eine Querschnittsansicht, die ein fünftes Beispiel für die Struktur des Pixels bei der zwölften Ausführungsform zeigt.
    • [55] 55 ist eine Querschnittsansicht, die ein sechstes Beispiel für die Struktur des Pixels bei der zwölften Ausführungsform zeigt.
    • [56] 56 ist eine Querschnittsansicht, die ein siebtes Beispiel für die Struktur des Pixels bei der zwölften Ausführungsform zeigt.
    • [57] 57 ist eine grafische Darstellung, die ein Beispiel für das planare Layout und einen Querschnitt eines Pixels bei einer dreizehnten Ausführungsform zeigt.
    • [58] 58 ist eine Querschnittsansicht, die eine Struktur eines allgemeinen Pixels zeigt.
    • [59] 59 ist eine Querschnittsansicht, die ein erstes Beispiel für eine Struktur des Pixels bei der dreizehnten Ausführungsform zeigt.
    • [60] 60 ist eine Querschnittsansicht, die ein zweites Beispiel für die Struktur des Pixels bei der dreizehnten Ausführungsform zeigt.
    • [61] 61 ist eine Querschnittsansicht, die ein drittes Beispiel für die Struktur des Pixels bei der dreizehnten Ausführungsform zeigt.
    • [62] 62 ist eine grafische Darstellung, die eine Schaltkreiskonfiguration eines Pixels bei jeder Ausführungsform zeigt.
    • [63] 63 ist ein Blockdiagramm, das ein Konfigurationsbeispiel einer elektronischen Einrichtung zeigt, die eine Festkörperbildgebungsvorrichtung beinhaltet, auf welche eine Ausführungsform der vorliegenden Technologie angewandt wird.
    • [64] 64 ist eine grafische Darstellung, die ein Verwendungsbeispiel einer Festkörperbildgebungsvorrichtung zeigt, auf welche eine Ausführungsform der vorliegenden Technologie angewandt wird.
    • [65] 65 ist eine grafische Darstellung, die eine Übersicht über ein Konfigurationsbeispiel einer Festkörperbildgebungsvorrichtung vom gestapelten Typ zeigt, auf welche die Technologie gemäß der vorliegenden Offenbarung angewandt werden kann.
    • [66] 66 ist eine Querschnittsansicht, die ein erstes Konfigurationsbeispiel der Festkörperbildgebungsvorrichtung vom gestapelten Typ zeigt.
    • [67] 67 ist eine Querschnittsansicht, die ein zweites Konfigurationsbeispiel der Festkörperbildgebungsvorrichtung vom gestapelten Typ zeigt.
    • [68] 68 ist eine Querschnittsansicht, die ein drittes Konfigurationsbeispiel der Festkörperbildgebungsvorrichtung vom gestapelten Typ zeigt.
    • [69] 69 ist eine Querschnittsansicht, die ein weiteres Konfigurationsbeispiel einer Festkörperbildgebungsvorrichtung vom gestapelten Typ zeigt, auf welche die Technologie gemäß der vorliegenden Offenbarung angewandt werden kann.
    • [70] 70 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel für eine schematische Konfiguration eines Fahrzeugsteuersystems zeigt.
    • [71] 71 ist eine erklärende grafische Darstellung, welche Beispiele für Montagepositionen einer Fahrzeugaußenbereichsinformationsdetektionseinheit und von Bilderfassungseinheiten zeigt.
  • Ausführungsweise(n) der Erfindung
  • Nachfolgend werden Ausführungsformen der vorliegenden Technologie unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Es ist zu beachten, dass die Beschreibungen in der folgenden Reihenfolge erfolgen werden.
    • 1. Konfiguration einer Festkörperbildgebungsvorrichtung
    • 2. Technische Voraussetzungen
    • 3. Ausführungsformen der vorliegenden Technologie
      • (1) Erste Ausführungsform: Struktur, bei der ein Vorsprungteil in einer Zwischenpixel-Si-Trennung bereitgestellt ist (Basisstruktur)
      • (2) Zweite Ausführungsform: Struktur, bei der ein Vorsprungteil in einer Zwischenpixellichtblockierung bereitgestellt ist
      • (3) Dritte Ausführungsform: Struktur, bei der ein Vorsprungteil in der Zwischenpixel-Si-Trennung und der Zwischenpixellichtblockierung bereitgestellt ist
      • (4) Vierte Ausführungsform: Struktur, bei der ein Vorsprungteil für R-, G- oder B-Pixel gebildet ist
      • (5) Fünfte Ausführungsform: Struktur, bei der eine Länge des Vorsprungteils angepasst ist
      • (6) Sechste Ausführungsform: Struktur, bei der eine Länge des Vorsprungteils für jedes Pixel angepasst ist
      • (7) Siebte Ausführungsform: Struktur, bei der eine elliptische On-Chip-Linse verwendet wird
      • (8) Achte Ausführungsform: Struktur, bei der mehrere Pixel mit Bezug auf eine einzige On-Chip-Linse angeordnet sind
      • (9) Neunte Ausführungsform: Struktur, bei der eine physische Trennung von einer Oberfläche gegenüber einer Lichteinfallseite durchgeführt wird
      • (10) Zehnte Ausführungsform: Struktur, bei der eine feste Ladungsmenge zwischen einem zentralen Teil einer PD und anderen Teilen geändert wird
      • (11) Elfte Ausführungsform: Struktur, bei der ein zentraler Teil von PDs von gleichen Farben ein Bereich mit niedrigem Brechungsindex ist und ein zentraler Teil von PDs unterschiedlicher Farben ein Metallbereich ist
      • (12) Zwölfte Ausführungsform: Struktur, bei der eine OCL aus mehreren Typen von Substanzen mit unterschiedlichen Brechungsindizes gebildet ist
      • (13) Dreizehnte Ausführungsform: Struktur, bei der ein Vertikaltransistor in einem zentralen Teil von PDs gleicher Farben gebildet ist.
    • 4. Pixelschaltkreiskonfiguration
    • 5. Modifiziertes Beispiel
    • 6. Konfiguration einer elektronischen Einrichtung
    • 7. Verwendungsbeispiel einer Festkörperbildgebungsvorrichtung
    • 8. Konfigurationsbeispiel einer Festkörperbildgebungsvorrichtung vom gestapelten Typ, auf welche die Technologie gemäß der vorliegenden Offenbarung angewandt werden kann
    • 9. Anwendungsbeispiel für einen sich bewegenden Körper
  • <Konfiguration einer Festkörperbildgebungsvorrichtung>
  • (Konfigurationsbeispiel einer Festkörperbildgebungsvorrichtung)
  • 1 ist eine grafische Darstellung, die ein Konfigurationsbeispiel einer Festkörperbildgebungsvorrichtung zeigt, auf welche eine Ausführungsform der vorliegenden Technologie angewandt wird.
  • Ein CMOS-Bildsensor 10, der in 1 gezeigt ist, ist ein Beispiel für eine Festkörperbildgebungsvorrichtung, die einen komplementären Metalloxid-Halbleiter (CMOS - Complementary Metal Oxide Semiconductor) verwendet. Der CMOS-Sensor 10 erfasst einfallendes Licht (Bildlicht) von einem Objekt über ein optisches Linsensystem (nicht dargestellt), wandelt die Lichtmenge des einfallenden Lichts, das auf eine Abbildungsfläche abgebildet wird, auf einer Pixel-für-Pixel-Basis in ein elektrisches Signal um und gibt das elektrische Signal als ein Pixelsignal aus.
  • In 1 beinhaltet der CMOS-Bildsensor 10 eine Pixelarrayeinheit 11, einen Vertikalansteuerungsschaltkreis 12, eine Spaltensignalverarbeitungseinheit 13, einen Horizontalansteuerungsschaltkreis 14, einen Ausgabeschaltkreis 15, einen Steuerschaltkreis 16 und einen Eingabe-/Ausgabe-Anschluss 17.
  • Es ist anzumerken, dass in der folgenden Beschreibung ein Pixel 200, ein Pixel 300, ein Pixel 400, ein Pixel 500 zusätzlich zu einem Pixel 100 als die in der Pixelarrayeinheit 11 anzuordnenden Pixel beschrieben werden.
  • In der Pixelarrayeinheit 11 sind mehrere Pixel 100 zweidimensional (in einem Matrixmuster) angeordnet. Die mehreren Pixel 100 beinhalten jeweils eine Fotodiode (PD: Photo Diode) als eine fotoelektrische Umwandlungsvorrichtung und mehrere Pixeltransistoren. Zum Beispiel beinhalten die mehreren Pixeltransistoren einen Transfertransistor, einen Rücksetztransistor, einen Verstärkungstransistor und einen Auswahltransistor.
  • Der Vertikalansteuerungsschaltkreis 12 beinhaltet zum Beispiel ein Schieberegister, wählt eine vorbestimmte Pixelansteuerungsleitung 21 aus, liefert einen Impuls zum Ansteuern der Pixel 100 an die ausgewählte Pixelansteuerungsleitung 21 und steuert die Pixel zeilenweise an. Insbesondere wählt der Vertikalansteuerungsschaltkreis 12 zeilenweise jedes Pixel 100 in der Pixelarrayeinheit 11 in der vertikalen Richtung aus und scannt es und liefert ein Pixelsignal basierend auf der Signalladung (Ladung), die in Abhängigkeit von der Menge empfangenen Lichts in der Fotodiode jedes Pixels 100 erzeugt wird, durch eine vertikale Signalleitung 22 an den Spaltensignalverarbeitungsschaltkreis 13.
  • Der Spaltensignalverarbeitungsschaltkreis 13 ist für jede Spalte der Pixel 100 angeordnet und führt für jede Pixelspalte eine Signalverarbeitung, wie etwa Rauschentfernung, an Signalen durch, die von den Pixeln 100 in einer Zeile ausgegeben werden. Zum Beispiel führt der Spaltensignalverarbeitungsschaltkreis 13 eine Signalverarbeitung, wie etwa eine korrelierte Doppelabtastung (CDS - Correlated Double Sampling) zum Entfernen von Rauschen mit festem Muster, das für das Pixel einzigartig ist, und eine Analog-Digital(AD)-Umsetzung durch.
  • Der Horizontalansteuerungsschaltkreis 14 beinhaltet zum Beispiel ein Schieberegister, wählt jeden der Spaltensignalverarbeitungsschaltkreise 13 durch sequenzielles Ausgeben eines Horizontalabtastimpulses sequenziell aus und veranlasst jeden der Spaltensignalverarbeitungsschaltkreise 13 zum Ausgeben eines Pixelsignals an eine horizontale Signalleitung 23.
  • Der Ausgabeschaltkreis 15 führt eine Signalverarbeitung am dem Signal durch, das von jedem der Spaltensignalverarbeitungsschaltkreise 13 durch die horizontale Signalleitung 23 sequenziell geliefert wird, und gibt das verarbeitete Signal aus. Es ist anzumerken, dass der Ausgabeschaltkreis 15 in manchen Fällen zum Beispiel nur Puffern oder eine Schwarzpegelanpassung, eine Spaltenvariationskorrektur, verschiedene Typen digitaler Signalverarbeitung und dergleichen durchführt.
  • Der Steuerschaltkreis 16 steuert den Betrieb der jeweiligen Einheiten des CMOS-Bildsensors 10.
  • Ferner erzeugt der Steuerschaltkreis 16 ein Taktsignal und ein Steuersignal, die als die Referenz des Betriebs des Vertikalansteuerungsschaltkreises 12, des Spaltensignalverarbeitungsschaltkreises 13, des Horizontalansteuerungsschaltkreises 14 und dergleichen verwendet werden, auf der Basis eines vertikalen Synchronsignals, eines horizontalen Synchronsignals und eines Haupttaktsignals. Der Steuerschaltkreis 16 gibt das erzeugte Taktsignal und das erzeugte Steuersignal an den Vertikalansteuerungsschaltkreis 12, den Spaltensignalverarbeitungsschaltkreis 13, den Horizontalansteuerungsschaltkreis 14 und dergleichen aus.
  • Der Eingabe-/Ausgabe-Anschluss 17 sendet/empfängt Signale nach außen bzw. von außen.
  • Der CMOS-Bildsensor 10 in 1, der wie zuvor beschrieben konfiguriert ist, ist ein CMOS-Bildsensor, genannt ein Spalten-AD-Verfahren, wobei die Spaltensignalverarbeitungsschaltkreise 13, welche die CDS-Verarbeitung und die AD-Umwandlung durchführen, für jede Pixelspalte angeordnet sind. Ferner kann der CMOS-Bildsensor 10 in 1 zum Beispiel ein CMOS-Bildsensor vom Rückseitenbestrahlungstyp sein.
  • <Technische Voraussetzungen>
  • (Pixelstruktur)
  • 2 ist eine Querschnittsansicht, die eine Struktur eines Pixels 700 zeigt, das zwei fotoelektrische Umwandlungsvorrichtungen 713A und 713B beinhaltet, die sich unmittelbar unter einer On-Chip-Linse 711 befinden. Es ist anzumerken, dass das Pixel 700 zusätzlich zu der On-Chip-Linse 711 und den fotoelektrischen Umwandlungsvorrichtungen 713A und 713B ein Farbfilter 712, eine Zwischenpixellichtblockiereinheit 714, eine Zwischenpixeltrenneinheit 715 und Transfer-Gates 151A und 151B beinhaltet.
  • In 2 weist das Pixel 700 eine Struktur auf, bei der zwei fotoelektrische Umwandlungsvorrichtungen der fotoelektrischen Umwandlungsvorrichtung 713A und der fotoelektrischen Umwandlungsvorrichtung 713B mit Bezug auf die eine On-Chip-Linse 711 bereitgestellt sind. Es ist anzumerken, dass in der folgenden Beschreibung eine solche Struktur auch als die 2PD-Struktur bezeichnet wird.
  • In dem Pixel 700 wird einfallendes Licht IL, das von der On-Chip-Linse 711 konzentriert abgebildet wird, durch das Farbfilter 712 transmittiert und auf einen fotoelektrischen Umwandlungsbereich der fotoelektrischen Umwandlungsvorrichtung 713A oder der fotoelektrischen Umwandlungsvorrichtung 713B angewandt.
  • Im Beispiel aus 2 wird das einfallende Licht IL gemäß einem Einfallswinkel θi des einfallenden Lichts intensiv auf den fotoelektrischen Umwandlungsbereich der fotoelektrischen Umwandlungsvorrichtung 713A angewandt. Zu diesem Zeitpunkt sollte, wenn die Ausgabe der fotoelektrischen Umwandlungsvorrichtung 713A durch 100 repräsentiert wird, die Ausgabe der fotoelektrischen Umwandlungsvorrichtung 713B idealerweise 0 sein. Tatsächlich erfolgt jedoch eine gewisse Menge einer Ausgabe von der fotoelektrischen Umwandlungsvorrichtung 713B.
  • 3 zeigt ein Ausgabeergebnis in Abhängigkeit vom Einfallswinkel θi von Licht für jede fotoelektrische Umwandlungsvorrichtung 713. In 3 ist die Ausgabe der fotoelektrischen Umwandlungsvorrichtung 713A durch eine durchgezogene Kurvenlinie A repräsentiert und ist die Ausgabe der fotoelektrischen Umwandlungsvorrichtung 713B durch eine gestrichelte Kurvenlinie B repräsentiert.
  • In 3 stimmen die Ausgabewerte der Kurve A, die von der Ausgabe der fotoelektrischen Umwandlungsvorrichtung 713A abhängen, und der Kurve B, die von der Ausgabe der fotoelektrischen Umwandlungsvorrichtung 713B abhängen, überein, falls der Einfallswinkel θi 0 Grad beträgt, d. h., Licht direkt von oben einfällt. Das heißt, die Kurve A und die Kurve B weisen eine symmetrische Beziehung mit der Ausgabe bei dem Einfallswinkel θi = 0 als Symmetrieachse auf.
  • Bei einer solchen Beziehung führt zum Beispiel, falls das einfallende Licht IL intensiv auf den fotoelektrischen Umwandlungsbereich der in 2 dargestellten fotoelektrischen Umwandlungsvorrichtung 713A angewandt wird, eine Zunahme nicht nur der Ausgabe der fotoelektrischen Umwandlungsvorrichtung 713A, sondern auch der Ausgabe der fotoelektrischen Umwandlungsvorrichtung 713B zu einer Verringerung der Genauigkeit einer Phasendifferenzdetektion. Zum Beispiel wird bei Fokussierung auf einen Einfallswinkel θa in 3 nicht nur die Ausgabe der fotoelektrischen Umwandlungsvorrichtung 713A, sondern auch die Ausgabe der fotoelektrischen Umwandlungsvorrichtung 713B durchgeführt.
  • Das heißt, dass, obwohl die fotoelektrische Umwandlungsvorrichtung 713A und die fotoelektrische Umwandlungsvorrichtung 713B in Paaren zur Phasendifferenzdetektion verwendet werden, ein Mischen der Ausgabe einer fotoelektrischen Umwandlungsvorrichtung 713 (713A oder 713B) mit der Ausgabe der anderen fotoelektrischen Umwandlungsvorrichtung 713 (713B oder 713A) zu einer Verringerung der Detektionsgenauigkeit führt.
  • Nun wird als eine Struktur zum Verhindern, dass die Ausgabe einer fotoelektrischen Umwandlungsvorrichtung 713 mit der Ausgabe der anderen fotoelektrischen Umwandlungsvorrichtung 713 gemischt wird, eine Struktur in Betracht gezogen, bei welcher eine physische Trenneinheit zwischen der fotoelektrischen Umwandlungsvorrichtung 713A und der fotoelektrischen Umwandlungsvorrichtung 713B gebildet ist, die in einer Schicht aus Silicium (Si) gebildet ist.
  • Insbesondere ist in 4 das Pixel 700 mit der 2PD-Struktur, das 2 entspricht, gezeigt und es sind zwar die Zwischenpixellichtblockiereinheit 714 und die Zwischenpixeltrenneinheit 715 gebildet, aber es ist keine physische Trenneinheit zwischen der fotoelektrischen Umwandlungsvorrichtung 713A und der fotoelektrischen Umwandlungsvorrichtung 713B gebildet, wie in der Draufsicht oder X-X'-Querschnittsansicht gezeigt ist.
  • Indessen ist in 5 ein Pixel 800 gezeigt, in welchem eine physische Trenneinheit zwischen den fotoelektrischen Umwandlungsvorrichtungen bereitgestellt ist. In dem in 5 dargestellten Pixel 800 ist eine Zwischenvorrichtungstrenneinheit 816 in einer Siliciumschicht zwischen einer fotoelektrischen Umwandlungsvorrichtung 813A und einer fotoelektrischen Umwandlungsvorrichtung 813B gebildet, und die fotoelektrische Umwandlungsvorrichtung 813A und die fotoelektrische Umwandlungsvorrichtung 813B sind physisch voneinander getrennt.
  • Da die Zwischenvorrichtungstrenneinheit 816 in dem Pixel mit der 2PD-Struktur gebildet ist, wie zuvor beschrieben, ist es möglich, die Genauigkeit einer Phasendifferenzdetektion zu verbessern, indem verhindert wird, dass die Ausgabe einer fotoelektrischen Umwandlungsvorrichtung 813 (813A oder 813B) mit der Ausgabe der anderen fotoelektrischen Umwandlungsvorrichtung 813 (813B oder 813A) gemischt wird.
  • Falls jedoch die Zwischenvorrichtungstrenneinheit 816 in dem in 5 dargestellten Pixel 800 gebildet ist, kann die Zwischenvorrichtungstrenneinheit 816, insbesondere wenn sie im Fokus ist, die fotoelektrische Umwandlung in einem fotoelektrischen Umwandlungsbereich der fotoelektrischen Umwandlungsvorrichtung 813A oder der fotoelektrischen Umwandlungsvorrichtung 813B beeinträchtigen, was die Empfindlichkeit reduziert. Außerdem ist gezeigt, dass eine Lichtstreuung („SL“ in 5) in der Zwischenvorrichtungstrenneinheit 816 auftritt, was die spektralen Charakteristiken verschlechtert, so dass die Bildqualität eines aufgenommenen Bildes reduziert wird.
  • <Ausführungsformen der vorliegenden Technologie>
  • Als Nächstes wird eine Struktur des Pixels 100 beschrieben, auf das eine Ausführungsform der vorliegenden Technologie angewandt wird. Es ist anzumerken, dass nach dem Beschreiben einer Struktur eines allgemeinen Pixels 900 unter Bezugnahme auf 6 bis 8 zum Vergleich die Struktur des Pixels 100, auf das eine Ausführungsform der vorliegenden Technologie angewandt wird, unter Bezugnahme auf 9 bis 62 beschrieben wird.
  • (Struktur eines allgemeinen Pixels)
  • Zunächst wird eine Struktur des allgemeinen Pixels 900 unter Bezugnahme auf 6 bis 8 beschrieben. 6 ist eine grafische Darstellung, die ein Ebenen-Layout des allgemeinen Pixels 900 zeigt. Es ist anzumerken, dass das Pixel 900 eine On-Chip-Linse 911, ein Farbfilter 912, fotoelektrische Umwandlungsvorrichtungen 913A und 913B, eine Zwischenpixellichtblockiereinheit 914, eine Zwischenpixeltrenneinheit 915 und Transfer-Gates 951A und 951B beinhaltet.
  • In 6 sind die Pixel 900 in vier Zeilen und vier Spalten, die in einem Teilbereich unter mehreren Pixeln 900 angeordnet sind, die in einer Pixelarrayeinheit zweidimensional (in einem Matrixmuster) angeordnet sind, als ein typisches Beispiel gezeigt. Ferner sind in 6 i-Zeilen und j-Spalten der Pixel 900, die in der Pixelarrayeinheit angeordnet sind, durch ein Pixel 900-ij repräsentiert.
  • In dieser Pixelarrayeinheit sind die mehreren Pixel 900 zweidimensional in einem Bayer-Muster angeordnet. Es ist anzumerken, dass das Bayer-Muster ein Anordnungsmuster darstellt, bei dem Grün(G)-Pixel in einem Schachbrettmuster angeordnet sind und Rot(R)-Pixel und Blau(B)-Pixel abwechselnd für jede Zeile in dem restlichen Bereich angeordnet sind.
  • Es ist anzumerken, dass in der folgenden Beschreibung ein Pixel, in dem ein R-Farbfilter, das verursacht, dass rote (R-) Wellenlängenkomponenten durch dieses hindurch transmittiert werden, als ein Farbfilter bereitgestellt ist und Ladungen, die Licht von R-Komponenten entsprechen, aus Licht erhalten werden, das durch das R-Farbfilter transmittiert wird, als R-Pixel bezeichnet wird. Ferner wird ein Pixel, in dem Ladungen, welche Licht von G-Komponenten entsprechen, aus Licht erhalten werden, das durch ein G-Farbfilter transmittiert wird, das verursacht, dass grüne (G-) Wellenlängenkomponenten durch dieses hindurch transmittiert werden, als G-Pixel bezeichnet. Ferner wird ein Pixel, in dem Ladungen, welche Licht von B-Komponenten entsprechen, aus Licht erhalten werden, das durch ein B-Farbfilter transmittiert wird, das verursacht, dass blaue (B-) Wellenlängenkomponenten durch dieses hindurch transmittiert werden, als B-Pixel bezeichnet.
  • In der Pixelarrayeinheit ist jedes der Pixel 900 ein quadratisches Einheitspixel mit der 2PD-Struktur, und die Pixel 900 sind in der Siliciumschicht durch die Zwischenpixeltrenneinheit 915, die in einem Quadratgitter angeordnet ist, physisch getrennt. Es ist anzumerken, dass, obwohl dies in 6 nicht gezeigt ist, auch die Zwischenpixellichtblockiereinheit 914 in dieser Pixelarrayeinheit ähnlich der Zwischenpixeltrenneinheit 915 in einem Quadratgitter angeordnet ist.
  • Da ferner jedes der Pixel 900 die 2PD-Struktur aufweist, sind ein fotoelektrischer Umwandlungsbereich der fotoelektrischen Umwandlungsvorrichtung 913A und ein fotoelektrischer Umwandlungsbereich der fotoelektrischen Umwandlungsvorrichtung 913B in der Siliciumschicht gebildet. Diese fotoelektrischen Umwandlungsbereiche sind durch einen Fremdstoff in der Siliciumschicht getrennt, wie durch gestrichelte Linien in der Spaltenrichtung in 6 gezeigt ist.
  • Der X-X'-Querschnitt in der in 6 gezeigten Draufsicht kann durch die in 7 gezeigte Querschnittsansicht repräsentiert werden. Es ist anzumerken, dass davon ausgegangen wird, dass das Pixel 900 oben links in der in 6 gezeigten Pixelanordnung in vier Zeilen und vier Spalten bei diesem Beispiel ein Pixel 900-11 ist. Daher sind die Pixel 900, die in dem X-X'-Querschnitt gezeigt sind, vier Pixel eines G-Pixels 900-41, eines B-Pixels 900-42, eines G-Pixels 900-43 und eines B-Pixels 900-44.
  • In 7 weist das G-Pixel 900-41 die 2PD-Struktur mit der fotoelektrischen Umwandlungsvorrichtung 913A und der fotoelektrischen Umwandlungsvorrichtung 913B auf. In der fotoelektrischen Umwandlungsvorrichtung 913A werden Ladungen, welche Licht von G-Komponenten entsprechen, aus Licht erzeugt, das von der On-Chip-Linse 911 gesammelt und durch das G-Farbfilter 912 transmittiert wird. Ferner werden in der fotoelektrischen Umwandlungsvorrichtung 913B Ladungen, welche Licht von G-Komponenten entsprechen, ähnlich wie in der fotoelektrischen Umwandlungsvorrichtung 913A erzeugt.
  • In dem G-Pixel 900-43 werden Ladungen, welche Licht von G-Komponenten entsprechen, durch die fotoelektrische Umwandlungsvorrichtung 913A und die fotoelektrische Umwandlungsvorrichtung 913B ähnlich wie in dem G-Pixel 900-41 erzeugt. Ferner werden in dem B-Pixel 900-42 und in dem B-Pixel 900-44 Ladungen, welche Licht von B-Komponenten entsprechen, durch die fotoelektrische Umwandlungsvorrichtung 913A und die fotoelektrische Umwandlungsvorrichtung 913B erzeugt.
  • Die Ladungen, die durch die fotoelektrische Umwandlungsvorrichtung 913A und die fotoelektrische Umwandlungsvorrichtung 913B in jedem Pixel 900 auf diese Weise erzeugt werden, werden über das Transfer-Gate 951A und das Transfer-Gate 951B ausgelesen und als Informationen mit Bezug auf eine Phasendifferenzdetektion verwendet.
  • 8 ist eine Draufsicht einer Oberfläche (Lichteinfallsoberfläche) des Pixels 900 auf der Lichteinfallsseite, und es ist ein n-Typ-Potential in der Siliciumschicht gezeigt. Insbesondere sind in den Pixeln 900, die durch die in einem Quadratgitter gebildete Zwischenpixeltrenneinheit 915 physisch getrennt sind, der fotoelektrische Umwandlungsbereich der fotoelektrischen Umwandlungsvorrichtung 913A und der fotoelektrische Umwandlungsbereich der fotoelektrischen Umwandlungsvorrichtung 913B als n-Typ-Bereiche gebildet, und andere Bereiche außer diesen fotoelektrischen Umwandlungsbereiche sind als p-Typ-Bereiche gebildet.
  • Da in dem Pixel 900 mit einer solchen Struktur außer in dem fotoelektrischen Umwandlungsbereich keine Ladungen in dem p-Typ-Bereich gespeichert werden, ist nicht bekannt, in welcher der fotoelektrischen Umwandlungsvorrichtung 913A und der fotoelektrischen Umwandlungsvorrichtung 913B sich Ladungen bewegen, die in dem p-Typ-Bereich erzeugt werden. Es ist anzumerken, dass bei dem fotoelektrischen n-Typ-Umwandlungsbereich, wenn der Querschnitt von diesem betrachtet wird, die Konzentration auf der Seite der Lichteinfallsoberfläche niedrig ist, da die Konzentration näher zum Transfer-Gate 951 höher ist. Daher sind in dem fotoelektrischen Umwandlungsbereich Ladungen, die auf der Seite der Einfallslichtoberfläche erzeugt werden, auf welcher die n-Typ-Konzentration niedrig ist, schwer zu entnehmen.
  • Insbesondere ist es wünschenswert, die fotoelektrische Umwandlungsvorrichtung 913A und die fotoelektrische Umwandlungsvorrichtung 913B zu trennen, da in 8 der Beitrag einer Isolation zwischen den fotoelektrischen Umwandlungsvorrichtungen in den p-Bereichen A1 und A2 gering ist. Falls nur eine physische Trenneinheit (Zwischenvorrichtungstrenneinheit 816 in 5) zwischen der fotoelektrischen Umwandlungsvorrichtung 913A und der fotoelektrischen Umwandlungsvorrichtung 913B bereitgestellt wird, wird die Bildqualität eines aufgenommenen Bildes reduziert, wie oben beschrieben ist.
  • In dieser Hinsicht ermöglicht die Technologie gemäß der vorliegenden Offenbarung (die vorliegende Technik) eine Verbesserung der Genauigkeit einer Phasendifferenzdetektion bei gleichzeitiger Unterdrückung einer Verschlechterung eines aufgenommenen Bildes durch Bereitstellen eines Vorsprungteils, der von der Zwischenpixeltrenneinheit oder der Zwischenpixellichtblockiereinheit in einer vorspringenden Form mit Bezug auf die p-Typ-Bereiche A1 und A2 vorsteht, um das Ziel von in dem p-Typ-Bereich erzeugten Ladungen zu teilen.
  • Im Folgenden wird der spezielle Inhalt der vorliegenden Technologie anhand von einer ersten Ausführungsform bis zu einer neunten Ausführungsform beschrieben. Zuerst wird eine Struktur, bei der ein Vorsprungsteil bereitgestellt ist, bei der ersten Ausführungsform bis zu der neunten Ausführungsform beschrieben und dann wird eine andere Struktur bei der zehnten bis zu der dreizehnten Ausführungsform beschrieben.
  • Erste Ausführungsform
  • (Ebenen-Layout eines Pixels)
  • 9 ist eine grafische Darstellung, die ein Ebenen-Layout der Pixel 100 bei einer ersten Ausführungsform zeigt.
  • In 9 sind Pixel 100 in vier Zeilen und vier Spalten, die in einem Teilbereich unter den mehreren Pixeln 100 angeordnet sind, die zweidimensional in der Pixelarrayeinheit 11 angeordnet sind, als ein typisches Beispiel gezeigt. In der Pixeleinheit 11 sind die mehreren Pixel 100 zweidimensional in einem Bayer-Muster angeordnet. Da jedes der Pixel 100 eine 2PD-Struktur aufweist, kann das Pixel 100 für sowohl ein Pixel zum Erlangen eines Bildes auch ein Pixel zum Detektieren einer Phasendifferenz verwendet werden.
  • Ferner sind in 9 i-Reihen und j-Spalten der Pixel 100, die in der Pixelarrayeinheit 11 angeordnet sind, durch ein Pixel 100-ij dargestellt. Es ist anzumerken, dass diese Repräsentation auch für andere Ausführungsformen gilt, die später beschrieben werden.
  • In der Pixelarrayeinheit 11 ist jedes der Pixel 100 ein quadratisches Einheitspixel mit der 2PD-Struktur, und die Pixel 100 sind in einer Siliciumschicht (Halbleiterschicht) durch eine Zwischenpixeltrenneinheit 115, die in einem Quadratgitter angeordnet ist, physisch getrennt.
  • Es ist anzumerken, dass mit Bezug auf G-Pixel 100 unter den Pixeln 100, die in der Pixelarrayeinheit 11 angeordnet sind, ein Teil der Zwischenpixeltrenneinheit 115 so gebildet ist, dass er in einer vorspringenden Form zu der Mitte des entsprechenden Pixels 100 hin vorsteht. Bei der folgenden Beschreibung wird dieser vorstehende Teil in einer vorspringenden Form als Vorsprungteil 115P repräsentiert.
  • Unter der Annahme zum Beispiel davon, dass das Pixel 100 oben links in der in 9 gezeigten Pixelanordnung in vier Zeilen und vier Spalten in der Pixelarrayeinheit 11 ein Pixel 100-11 ist, sind zum Beispiel die G-Pixel 100, für welche der Vorsprungteil 115P gebildet ist, ein G-Pixel 100-12, ein G-Pixel 100-14, ein G-Pixel 100-21, ein G-Pixel 100-23, ein G-Pixel 100-32, ein G-Pixel 100-34, ein G-Pixel 100-41 und ein G-Pixel 100-43.
  • Insbesondere steht bei diesen G-Pixeln 100 ein Teil der Zwischenpixeltrenneinheit 115 in einer vorspringenden Form zu der Mitte des entsprechenden G-Pixels 100 hin vor, um den Vorsprungteil 115P zu bilden. Es ist anzumerken, dass, wie in 10 dargestellt, der Bereich, in welchem der Vorsprungteil 115P gebildet ist, den p-Typ-Bereichen A1 und A2 entspricht, in welchen der Beitrag der Isolation zwischen den fotoelektrischen Umwandlungsvorrichtungen in 8 gering ist.
  • Da das Ziel von Ladungen, die in den p-Typ-Bereichen erzeugt werden, durch Bilden des Vorsprungteils 115P geteilt wird, der in einer vorspringenden Form von der Zwischenpixeltrenneinheit 115 in zwei Bereichen vorsteht, die den p-Typ-Bereichen A1 und A2 entsprechen, ist es möglich, eine Verbesserung der Genauigkeit einer Phasendifferenzdetektion bei gleichzeitiger Unterdrückung einer Verringerung der Empfindlichkeit oder Zunahme einer Farbmischung zu erreichen.
  • Da ferner das G-Pixel 100 die 2PD-Struktur aufweist, sind ein fotoelektrischer Umwandlungsbereich einer fotoelektrischen Umwandlungsvorrichtung 113A und ein fotoelektrischer Umwandlungsbereich einer fotoelektrischen Umwandlungsvorrichtung 113B in einer Siliciumschicht gebildet. Diese fotoelektrischen Umwandlungsbereiche sind durch einen Fremdstoff in der Siliciumschicht getrennt, wie durch gestrichelte Linien in der Spaltenrichtung in 9 gezeigt ist. Das heißt, dass keine physische Trenneinheit (Zwischenvorrichtungstrenneinheit 816 in 5) in der Mitte des G-Pixels 100 gebildet ist, das eine Pupillenteilung durchführt, sondern die fotoelektrischen Umwandlungsbereiche durch die Fremdstoffverteilung in der Siliciumschicht getrennt sind.
  • Ein X1-X1'-Querschnitt in der Draufsicht aus 9 kann durch eine in 11 gezeigte Querschnittsansicht repräsentiert werden. Es ist außerdem zu erwähnen, dass bei diesem Beispiel unter der Annahme, dass das Pixel 100 oben links in der Pixelanordnung in vier Zeilen und vier Spalten das Pixel 100-11 ist, die in dem X1-X1'-Querschnitt dargestellten Pixel 100 vier Pixel des G-Pixels 100-41, eines B-Pixels 100-42, des G-Pixels 100-43 und eines B-Pixels 100-44 sind.
  • In 11 weist das G-Pixel 100-41 die 2PD-Struktur mit der fotoelektrischen Umwandlungsvorrichtung 113A und der fotoelektrischen Umwandlungsvorrichtung 113B auf. Bei der fotoelektrischen Umwandlungsvorrichtung 113A werden Ladungen, welche Licht von G-Komponenten entsprechen, aus Licht erzeugt, das von einer On-Chip-Linse 111 konzentriert abgebildet und durch ein G-Farbfilter 112 transmittiert wird. Ferner werden in der fotoelektrischen Umwandlungsvorrichtung 113B Ladungen, welche Licht von G-Komponenten entsprechen, ähnlich wie in der fotoelektrischen Umwandlungsvorrichtung 113A erzeugt.
  • In dem G-Pixel 100-43 werden Ladungen, welche Licht von G-Komponenten entsprechen, durch die fotoelektrische Umwandlungsvorrichtung 113A und die fotoelektrische Umwandlungsvorrichtung 113B ähnlich wie in dem G-Pixel 100-41 erzeugt. Ferner werden in dem B-Pixel 100-42 und in dem B-Pixel 100-44 Ladungen, welche Licht von B-Komponenten entsprechen, durch die fotoelektrische Umwandlungsvorrichtung 113A und die fotoelektrische Umwandlungsvorrichtung 113B erzeugt.
  • Die Ladungen, die durch die fotoelektrische Umwandlungsvorrichtung 113A und die fotoelektrische Umwandlungsvorrichtung 113B in jedem Pixel 100 auf diese Weise erzeugt werden, werden über das Transfer-Gate 151A und das Transfer-Gate 151B ausgelesen und als Informationen mit Bezug auf eine Phasendifferenzdetektion verwendet.
  • Es ist anzumerken, dass jedes der Pixel 100-41 bis 100-44 ein quadratisches Einheitspixel mit der 2PD-Struktur ist und Licht zwischen den benachbarten Pixeln durch eine Zwischenpixellichtblockiereinheit 114, die in einem Quadratgitter angeordnet ist, blockiert wird. Die Zwischenpixellichtblockiereinheit 114 ist aus einem Material, wie etwa Metallen einschließlich Wolfram (W) und Aluminium (Al), gebildet und in dem Bereich zwischen der On-Chip-Linse 111 und der Siliciumschicht angeordnet, in welcher ein fotoelektrischer Umwandlungsbereich gebildet ist.
  • Ferner sind in den Pixeln 100-41 bis 100-44 die benachbarten Pixel in der Siliciumschicht durch die in einem Quadratgitter angeordnete Zwischenpixeltrenneinheit 115 physisch getrennt. Insbesondere ist bei diesem Beispiel die Zwischenpixeltrenneinheit 115 zum Beispiel durch Einbetten eines Materials, wie etwa eines oxidierten Films oder eines Metalls, von der Oberfläche der Lichteinfallsseite (Lichteinfallsoberfläche, z. B. Rückseite) in einen Graben, der in einem Quadratgitter gebildet ist, das der Form des quadratischen Einheitspixels in der Siliciumschicht entspricht, in welcher ein fotoelektrischer Umwandlungsbereich gebildet ist, durch Verwenden einer DTI(DTI - Deep Trench Isolation - Tiefer-Graben-Isolation)-Technologie gebildet.
  • In dem G-Pixel 100-41 und in dem G-Pixel 100-43 ist der Vorsprungteil 115P zwischen der fotoelektrischen Umwandlungsvorrichtung 113A und der fotoelektrischen Umwandlungsvorrichtung 113B gebildet. Insbesondere steht in dem G-Pixel 100-41 und in dem G-Pixel 100-43, die in 11 gezeigt sind, ein Teil der Zwischenpixeltrenneinheit 115 in einer vorspringenden Form zu der Mitte des entsprechenden G-Pixels 100 hin vor, um den Vorsprungteil 115P zu bilden.
  • Ferner kann ein X2-X2'-Querschnitt in der in 9 gezeigten Draufsicht durch eine in 12 gezeigte Querschnittsansicht repräsentiert werden. Es ist anzumerken, dass in 12 die in dem X2-X2'-Querschnitt dargestellten Pixel ähnlich wie in 11 das G-Pixel 100-41, das B-Pixel 100-42, das G-Pixel 100-43 und das B-Pixel 100-44 sind.
  • Da der X2-X2'-Querschnitt ein Querschnitt ist, der die Mitte des G-Pixels 100 beinhaltet, beinhaltet er keinen Vorsprungteil 115P, der in einer vorspringenden Form zu der Mitte des entsprechenden G-Pixels 100 hin vorsteht. Insbesondere ist in dem G-Pixel 100-41 und in dem G-Pixel 100-43, die in 12 dargestellt sind, kein Vorsprungteil 115P zwischen der fotoelektrischen Umwandlungsvorrichtung 113A und der fotoelektrischen Umwandlungsvorrichtung 113B gebildet.
  • Ferner kann ein Y-Y'-Querschnitt in der in 9 gezeigten Draufsicht durch eine in 13 gezeigte Querschnittsansicht repräsentiert werden. Es ist anzumerken, dass unter der Annahme, dass auch in diesem Fall das Pixel 100 oben links in der Pixelanordnung in vier Zeilen und vier Spalten das Pixel 100-11 ist, die in dem Y-Y'-Querschnitt dargestellten Pixel vier Pixel des G-Pixels 100-12, eines B-Pixels 100-22, des G-Pixels 100-32 und des B-Pixels 100-42 sind.
  • In 13 steht in dem G-Pixel 100-12 und in dem G-Pixel 100-32 ein Teil der Zwischenpixeltrenneinheit 115 in einer vorspringenden Form zu der Mitte des entsprechenden G-Pixels 100 hin vor, um den Vorsprungteil 115P zu bilden. Es ist anzumerken, dass bei dem in 13 gezeigten Vorsprungteil 115P die Tiefe des Vorsprungteils 115P für jeden vorstehenden Teil verschieden ist (die Tiefe nicht einheitlich ist).
  • Insbesondere ist bei Betrachtung der in 9 gezeigten Draufsicht zu erkennen, dass der Vorsprungteil 115P in der Form eines T mit Bezug auf die Zwischenpixeltrenneinheit 115 gebildet ist. Wie jedoch in 13 dargestellt ist, weist der Stammteil des Vorsprungteils 115P eine ähnliche Tiefe wie die der Zwischenpixeltrenneinheit 115 auf, und die Tiefe des Vorsprungteils 115P nimmt graduell ab, je mehr er sich der Spitze davon nähert.
  • Wie bereits erwähnt, steht in dem G-Pixel 100 ein Teil der Zwischenpixeltrenneinheit 115 zu der Mitte des entsprechenden G-Pixels 100 hin vor, um den Vorsprungteil 115P zu bilden. Wie jedoch in 11 bis 13 dargestellt, hängt das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein des Vorsprungteils 115P oder seine Form (Tiefe) vom Schnitt des Querschnitts ab.
  • Mit anderen Worten beinhaltet, falls der Vorsprungteil 115P der Zwischenpixeltrenneinheit 115 in dem Pixel 100 mit der 2PD-Struktur gebildet ist, ein erster Querschnitt (z. B. der Querschnitt in 1), der keine Mitte des Pixels 100 beinhaltet, den Querschnitt des Vorsprungteils 115P zwischen den beiden fotoelektrischen Umwandlungsbereichen, aber ein zweiter Querschnitt (z. B. der Querschnitt in 12), der die Mitte des Pixels 100 beinhaltet, beinhaltet keinen Querschnitt des Vorsprungteils 115P zwischen den beiden fotoelektrischen Umwandlungsbereichen.
  • (Pixelstruktur der ersten Ausführungsform)
  • 14 ist eine dreidimensionale grafische Darstellung, welche die dreidimensionale Struktur des Pixels 100 bei der ersten Ausführungsform zeigt.
  • In 14 ist ein beliebiges Pixel 100 (z. B. das G-Pixel 100, in welchem der Vorsprungteil 115P gebildet ist) unter den mehreren Pixeln 100 gezeigt, die in der Pixelarrayeinheit 11 zweidimensional angeordnet sind. In der Pixelarrayeinheit 11 sind die Zwischenpixellichtblockiereinheit 114 und die Zwischenpixeltrenneinheit 115 in einem Quadratgitter zwischen benachbarten Pixeln gebildet.
  • Die Zwischenpixellichtblockiereinheit 114 ist aus einem Metall, wie etwa Wolfram (W) und Aluminium (Al), in einem Quadratgitter gebildet und blockiert Licht zwischen benachbarten Pixeln. Ferner ist die Zwischenpixeltrenneinheit 115 aus einem oxidierten Film, Metall oder dergleichen gebildet, der/das in einen Graben in einem Quadratgitter eingebettet ist, das in einer Siliciumschicht gebildet ist, und trennt benachbarte Pixel physisch.
  • Bei der ersten Ausführungsform steht ein Teil der Zwischenpixeltrenneinheit 115 außerhalb der Zwischenpixellichtblockiereinheit 114, die in einem Quadratgitter gebildet ist, und der Zwischenpixeltrenneinheit 115, die in einem Quadratgitter gebildet ist, in einer vorspringenden Form zu der Mitte des quadratischen Einheitspixels 100 mit der 2PD-Struktur hin vor, um den Vorsprungteil 115P zu bilden.
  • Als das Material des Vorsprungteils 115P kann das gleiche Material wie jenes der Zwischenpixeltrenneinheit 115 oder ein anderes Material verwendet werden. Falls die Zwischenpixeltrenneinheit 115 zum Beispiel aus einem oxidierten Film gebildet ist, kann auch der Vorsprungteil 115P aus einem oxidierten Film gebildet sein. Falls ferner die Zwischenpixeltrenneinheit 115 zum Beispiel aus einem Metall gebildet ist, kann der Vorsprungteil 115P aus einem oxidierten Film gebildet sein.
  • Wie oben erwähnt, sind die Vorsprungteile 115P, die an zwei Stellen mit Bezug auf die Zwischenpixeltrenneinheit 115 in dem Pixel 100 gebildet sind, in den Bereichen gebildet, in welchen der Beitrag einer Isolation in der Siliciumschicht gering ist. Durch Bilden des Vorsprungteils 115P in solchen Bereichen ist es möglich, eine Verbesserung der Genauigkeit einer Phasendifferenzdetektion bei gleichzeitiger Unterdrückung einer Verringerung der Empfindlichkeit oder Zunahme der Farbmischung zu erreichen.
  • Es ist anzumerken, dass, obwohl die Einzelheiten später unter Bezugnahme auf 22 und 23 beschrieben werden, unmittelbar unter der On-Chip-Linse 111 zum Beispiel eine vorstehende Länge des Vorsprungteils 115P in Abhängigkeit von einem Durchmesser eines fokussierten Flecks der On-Chip-Linse 111 bestimmt werden kann, so dass keine physische Trennung (Silicium-Trennung) durch den Vorsprungteil 115P erfolgt.
  • Die erste Ausführungsform wurde zuvor beschrieben.
  • Zweite Ausführungsform
  • (Pixelstruktur der zweiten Ausführungsform)
  • 15 ist eine dreidimensionale grafische Darstellung, welche eine dreidimensionale Struktur des Pixels 100 bei einer zweiten Ausführungsform zeigt.
  • In 15 ist ein beliebiges Pixel 100 unter den mehreren Pixeln 100, die in der Pixelarrayeinheit 11 zweidimensional angeordnet sind, ähnlich wie bei der oben erwähnten 14 gezeigt. Bei der Pixelarrayeinheit 11 sind die Zwischenpixellichtblockiereinheit 114 und die Zwischenpixeltrenneinheit 115 in einem Quadratgitter zwischen benachbarten Pixeln gebildet.
  • Bei der zweiten Ausführungsform steht ein Teil der Zwischenpixellichtblockiereinheit 114 außer der Zwischenpixeltrenneinheit 115, die in einem Quadratgitter gebildet ist, und der Zwischenpixeltrenneinheit 115, die in einem Quadratgitter gebildet ist, in einer vorspringenden Form zu der Mitte des quadratischen Einheitspixels 100 mit der 2PD-Struktur hin vor, um den Vorsprungteil 114P zu bilden.
  • Es ist anzumerken, dass als das Material des Vorsprungteils 114P das gleiche Material wie jenes der Zwischenpixellichtblockiereinheit 114 oder ein anderes Material verwendet werden kann.
  • Obwohl, wie zuvor beschrieben, der Fall, in welchem der Vorsprungteil 115P mit Bezug auf die Zwischenpixeltrenneinheit 115 gebildet ist, in der oben erwähnten ersten Ausführungsform beschrieben wurde, ist der Vorsprungteil 114P bei der zweiten Ausführungsform mit Bezug auf die Zwischenpixellichtblockiereinheit 114 gebildet.
  • Insbesondere sind die Vorsprungteile 114P, die an zwei Stellen mit Bezug auf die Zwischenpixellichtblockiereinheit 114 in dem Pixel 100 gebildet sind, in den Bereichen gebildet, in welchen der Beitrag der Isolation in der Siliciumschicht gering ist. Durch Bilden des Vorsprungteils 114P in solchen Bereichen ist es möglich, eine Verbesserung der Genauigkeit einer Phasendifferenzdetektion bei gleichzeitiger Unterdrückung einer Verringerung der Empfindlichkeit oder Zunahme der Farbmischung zu erreichen.
  • Es ist anzumerken, dass, obwohl die Einzelheiten später unter Bezugnahme auf 22 und 23 beschrieben werden, eine vorstehende Länge des Vorsprungteils 114P in Abhängigkeit von einem Durchmesser eines fokussierten Flecks der On-Chip-Linse 111 bestimmt werden kann.
  • Die zweite Ausführungsform wurde zuvor beschrieben.
  • Dritte Ausführungsform
  • (Pixelstruktur der dritten Ausführungsform)
  • 16 ist eine dreidimensionale grafische Darstellung, welche eine dreidimensionale Struktur des Pixels 100 bei einer dritten Ausführungsform zeigt.
  • In 16 ist ein beliebiges Pixel 100 unter den mehreren Pixeln 100, die in der Pixelarrayeinheit 11 zweidimensional angeordnet sind, ähnlich der oben erwähnten 14 und 15 gezeigt. Bei der Pixelarrayeinheit 11 sind die Zwischenpixellichtblockiereinheit 114 und die Zwischenpixeltrenneinheit 115 in einem Quadratgitter zwischen benachbarten Pixeln gebildet.
  • Bei der dritten Ausführungsform stehen ein Teil der Zwischenpixellichtblockiereinheit 114, die in einem Quadratgitter gebildet ist, und ein Teil der Zwischenpixeltrenneinheit 115, die in einem Quadratgitter gebildet ist, in einer vorspringenden Form zu der Mitte des quadratischen Einheitspixels 100 mit der 2PD-Struktur hin vor, um den Vorsprungteil 114P bzw. den Vorsprungteil 115P zu bilden.
  • Es ist anzumerken, dass als das Material des Vorsprungteils 114P das gleiche Material wie jenes der Zwischenpixellichtblockiereinheit 114 oder ein anderes Material verwendet werden kann. Ferner kann als das Material des Vorsprungteils 115P das gleiche Material wie jenes der Zwischenpixeltrenneinheit 115 oder ein anderes Material verwendet werden.
  • Obwohl, wie zuvor beschrieben, der Fall, in welchem der Vorsprungteil 115P mit Bezug auf die Zwischenpixeltrenneinheit 115 gebildet ist, in der zuvor erwähnten ersten Ausführungsform beschrieben wurde, und der Fall, in welchem der Vorsprungteil 114P mit Bezug auf die Zwischenpixellichtblockiereinheit 114 gebildet ist, in der zweiten Ausführungsform beschrieben wurde, sind der Vorsprungteil 114P und der Vorsprungteil 115P bei der dritten Ausführungsform mit Bezug auf die Zwischenpixellichtblockiereinheit 114 bzw. die Zwischenpixeltrenneinheit 115 gebildet.
  • Insbesondere sind die Vorsprungteile 114P, die an zwei Stellen mit Bezug auf die Zwischenpixellichtblockiereinheit 114 in dem Pixel 100 gebildet sind, in den Bereichen gebildet, in welchen der Beitrag der Isolation in der Siliciumschicht gering ist. Ferner sind die Vorsprungteile 115P, die an zwei Stellen mit Bezug auf die Zwischenpixeltrenneinheit 115 in dem Pixel 100 gebildet sind, in den Bereichen gebildet, in welchen der Beitrag der Isolation in der Siliciumschicht gering ist. Durch Bilden des Vorsprungteils 114P und des Vorsprungteils 115P in solchen Bereichen ist es möglich, eine Verbesserung der Genauigkeit einer Phasendifferenzdetektion bei gleichzeitiger Unterdrückung einer Verringerung der Empfindlichkeit oder Zunahme der Farbmischung zu erreichen.
  • Es ist anzumerken, dass, obwohl die Einzelheiten später unter Bezugnahme auf 22 und 23 beschrieben werden, eine vorstehende Länge des Vorsprungteils 114P und eine vorstehende Länge des Vorsprungteils 115P zum Beispiel in Abhängigkeit von einem Durchmesser eines fokussierten Flecks der On-Chip-Linse 111 bestimmt werden können.
  • Die dritte Ausführungsform wurde zuvor beschrieben.
  • Vierte Ausführungsform
  • (Struktur, in welcher ein Vorsprungteil nur mit Bezug auf ein G-Pixel gebildet ist)
  • 17 ist eine Draufsicht, die eine Struktur des Pixels 100 bei einer vierten Ausführungsform zeigt.
    In 17 sind die Pixel 100 in vier Zeilen und vier Spalten, die in einem Teilbereich unter mehreren Pixeln 100 angeordnet sind, die in der Pixelarrayeinheit 11 zweidimensional angeordnet sind, als ein typisches Beispiel veranschaulicht. Unter den Pixeln 100, die in einer Bayer-Anordnung angeordnet sind, ist der Vorsprungteil 115P mit Bezug auf die Zwischenpixeltrenneinheit 115 nur in dem G-Pixel 100 gebildet.
  • Unter der Annahme, dass das Pixel 100 oben links in der in 17 gezeigten Pixelanordnung in vier Zeilen und vier Spalten das Pixel 100-11 ist, sind zum Beispiel die G-Pixel 100, in welchen der Vorsprungteil 115P gebildet ist, das G-Pixel 100-12, das G-Pixel 100-14, das G-Pixel 100-21, das G-Pixel 100-23, das G-Pixel 100-32, das G-Pixel 100-34, das G-Pixel 100-41 und das G-Pixel 100-43.
  • Nunmehr wird davon ausgegangen, dass bei einem Vergleich von Informationen, die aus einer Ausgabe des G-Pixels 100 erlangt werden, und Informationen, die aus Ausgaben des R-Pixels 100 und des B-Pixels 100 erlangt werden, die Menge der aus der Ausgabe des G-Pixels 100 erlangten Informationen am größten ist, z. B. die aus der Ausgabe des G-Pixels 100 erlangten Informationen beim Erlangen von Informationen mit Bezug auf eine Phasendifferenzdetektion dominierend sind. In diesem Fall kann die Struktur eingesetzt werden, in welcher der Vorsprungteil 115P nur in dem G-Pixel 100 gebildet ist, wie in 17 gezeigt ist.
  • Es ist anzumerken, dass die Struktur, in welcher der Vorsprungteil 115P mit Bezug auf die Zwischenpixeltrenneinheit 115 nur in dem G-Pixel 100 gebildet ist, wie in 17 gezeigt ist, ähnlich der oben erwähnten Struktur ist, die in 9 gezeigt ist. Ferner sind ein fotoelektrischer Umwandlungsbereich der fotoelektrischen Umwandlungsvorrichtung 113A und ein fotoelektrischer Umwandlungsbereich der fotoelektrischen Umwandlungsvorrichtung 113B in dem Pixel 100 durch einen Fremdstoff in einer Siliciumschicht getrennt, wie durch gestrichelte Linien in der Spaltenrichtung in 17 gezeigt ist.
  • Obwohl ferner der Fall, in welchem der Vorsprungteil 115P mit Bezug auf die Zwischenpixeltrenneinheit 115 gemäß der oben erwähnten ersten Ausführungsform gebildet ist, in 17 beschrieben wurde, kann der Vorsprungteil 114P mit Bezug auf die Zwischenpixellichtblockiereinheit 114 nur in dem G-Pixel 100 gemäß der oben erwähnten zweiten Ausführungsform gebildet sein. Ferner können Vorsprungteile mit Bezug auf die Zwischenpixellichtblockiereinheit 114 und die Zwischenpixeltrenneinheit 115 nur in dem G-Pixel 100 gemäß der oben erwähnten dritten Ausführungsform gebildet sein.
  • (Struktur, in welcher Vorsprungteile in allen Pixeln gebildet sind)
  • 18 ist eine Draufsicht, die ein erstes modifiziertes Beispiel der Struktur des Pixels 100 bei der vierten Ausführungsform darstellt.
  • In 18 sind beliebige Pixel 100 in vier Zeilen und vier Spalten unter den mehreren Pixeln 100 veranschaulicht, die in der Pixelarrayeinheit 11 in einer Bayer-Anordnung angeordnet sind. In allen der Pixel 100 ist der Vorsprungteil 115P mit Bezug auf die Zwischenpixeltrenneinheit 115 gebildet.
  • Unter der Annahme, dass das Pixel 100 oben links in der in 18 dargestellten Pixelanordnung in vier Zeilen und vier Spalten das Pixel 100-11 ist, sind zum Beispiel die R-Pixel 100, in welchen der Vorsprungteil 115P gebildet ist, die R-Pixel 100 (100-11, 100-13, 100-31 und 100-33), die G-Pixel 100 (100-12, 100-14, 100-21, 100-23, 100-32, 100-34, 100-41 und 100-43) und die B-Pixel 100 (100-22, 100-24, 100-42 und 100-44).
  • Es ist anzumerken, dass, falls der Vorsprungteil 115P in dem R-Pixel 100, dem G-Pixel 100 und dem B-Pixel 100 gebildet ist, da Informationen mit Bezug auf eine Phasendifferenzdetektion aus Ausgaben aller Pixel 100 erfasst werden können, eine Konfiguration, in welcher der Vorsprungteil 115P in allen Pixeln 100 gebildet ist, wie in 18 gezeigt ist, zum Beispiel eingesetzt werden kann, wenn es gewünscht wird, Informationen mit Bezug auf eine Phasendifferenzdetektion aus allen Pixeln 100 zu erlangen.
  • Obwohl ferner der Fall, in welchem der Vorsprungteil 115P mit Bezug auf die Zwischenpixeltrenneinheit 115 gemäß der oben erwähnten ersten Ausführungsform gebildet ist, in 18 beschrieben wurde, kann der Vorsprungteil 114P mit Bezug auf die Zwischenpixellichtblockiereinheit 114 in allen G-Pixeln 100 gemäß der oben erwähnten zweiten Ausführungsform gebildet sein. Ferner können Vorsprungteile mit Bezug auf die Zwischenpixellichtblockiereinheit 114 und die Zwischenpixeltrenneinheit 115 in allen G-Pixeln 100 gemäß der oben erwähnten dritten Ausführungsform gebildet sein.
  • (Struktur, in welcher Vorsprungteile nur in dem R-Pixel gebildet ist)
  • 19 ist eine Draufsicht, die ein zweites modifiziertes Beispiel der Struktur des Pixels 100 bei der vierten Ausführungsform darstellt.
  • In 19 sind beliebige Pixel 100 in vier Zeilen und vier Spalten unter den mehreren Pixeln 100 veranschaulicht, die in der Pixelarrayeinheit 11 in einer Bayer-Anordnung angeordnet sind. Nur in dem R-Pixel 100 ist der Vorsprungteil 115P mit Bezug auf die Zwischenpixeltrenneinheit 115 gebildet.
  • Unter der Annahme, dass das Pixel 100 oben links in der in 19 gezeigten Pixelanordnung in vier Zeilen und vier Spalten das Pixel 100-11 ist, sind zum Beispiel die R-Pixel 100, in welchen der Vorsprungteil 115P gebildet ist, das R-Pixel 100-11, das R-Pixel 100-13, das R-Pixel 100-31 und das R-Pixel 100-33.
  • Es ist anzumerken, dass, obwohl der Fall, in welchem der Vorsprungteil 115P mit Bezug auf die Zwischenpixeltrenneinheit 115 gemäß der zuvor erwähnten ersten Ausführungsform gebildet ist, in 19 beschrieben wurde, der Vorsprungteil 114P mit Bezug auf die Zwischenpixellichtblockiereinheit 114 nur in dem R-Pixel 100 gemäß der oben erwähnten zweiten Ausführungsform gebildet sein kann. Ferner können Vorsprungteile mit Bezug auf die Zwischenpixellichtblockiereinheit 114 und die Zwischenpixeltrenneinheit 115 nur in dem R-Pixel 100 gemäß der oben erwähnten dritten Ausführungsform gebildet sein.
  • (Struktur, in welcher der Vorsprungteil nur in dem B-Pixel gebildet ist)
  • 20 ist eine Draufsicht, die ein drittes modifiziertes Beispiel der Struktur des Pixels 100 bei der vierten Ausführungsform zeigt.
  • In 20 sind beliebige Pixel 100 in vier Zeilen und vier Spalten unter den mehreren Pixeln 100 veranschaulicht, die in der Pixelarrayeinheit 11 in einer Bayer-Anordnung angeordnet sind. Nur in dem B-Pixel 100 ist der Vorsprungteil 115P mit Bezug auf die Zwischenpixeltrenneinheit 115 gebildet.
  • Unter der Annahme, dass das Pixel 100 oben links in der in 20 dargestellten Pixelanordnung in vier Zeilen und vier Spalten das Pixel 100-11 ist, sind zum Beispiel die B-Pixel 100, in welchen der Vorsprungteil 115P gebildet ist, das B-Pixel 100-22, das B-Pixel 100-24, das B-Pixel 100-42 und das B-Pixel 100-44.
  • Es ist anzumerken, dass, obwohl der Fall, in welchem der Vorsprungteil 115P mit Bezug auf die Zwischenpixeltrenneinheit 115 gemäß der oben erwähnten ersten Ausführungsform gebildet ist, in 20 beschrieben wurde, der Vorsprungteil 114P mit Bezug auf die Zwischenpixellichtblockiereinheit 114 nur in dem B-Pixel 100 gemäß der zuvor oben zweiten Ausführungsform gebildet sein kann. Ferner können Vorsprungteile mit Bezug auf die Zwischenpixellichtblockiereinheit 114 und die Zwischenpixeltrenneinheit 115 nur in dem B-Pixel 100 gemäß der oben erwähnten dritten Ausführungsform gebildet sein.
  • (Struktur, in welcher Vorsprungteile nur in G- und B-Pixeln gebildet sind)
  • 21 ist eine Draufsicht, die ein viertes modifiziertes Beispiel der Struktur des Pixels 100 bei der vierten Ausführungsform zeigt.
  • In 21 sind beliebige Pixel 100 in vier Zeilen und vier Spalten unter den mehreren Pixeln 100 veranschaulicht, die in der Pixelarrayeinheit 11 in einer Bayer-Anordnung angeordnet sind. Nur in dem G-Pixel 100 und in dem B-Pixel 100 ist der Vorsprungteil 115P mit Bezug auf die Zwischenpixeltrenneinheit 115 gebildet.
  • Unter der Annahme, dass das Pixel 100 oben links in der in 21 dargestellten Pixelanordnung in vier Zeilen und vier Spalten das Pixel 100-11 ist, sind zum Beispiel die Pixel 100, in welchen der Vorsprungteil 115P gebildet ist, die G-Pixel 100 (100-12, 100-14, 100-21, 100-23, 100-32, 100-34, 100-41 und 100-43) und die B-Pixel 100 (100-22, 100-24, 100-42 und 100-44).
  • Es ist anzumerken, dass, obwohl der Fall, in welchem der Vorsprungteil 115P mit Bezug auf die Zwischenpixeltrenneinheit 115 gemäß der oben erwähnten ersten Ausführungsform gebildet ist, in 21 beschrieben wurde, der Vorsprungteil 114P mit Bezug auf die Zwischenpixellichtblockiereinheit 114 nur in dem G-Pixel und in dem B-Pixel 100 gemäß der oben erwähnten zweiten Ausführungsform gebildet sein kann. Ferner können Vorsprungteile mit Bezug auf die Zwischenpixellichtblockiereinheit 114 und die Zwischenpixeltrenneinheit 115 nur in dem G-Pixel und in dem B-Pixel 100 gemäß der oben erwähnten dritten Ausführungsform gebildet sein.
  • Obwohl ferner eine Kombination des G-Pixels 100 und des B-Pixels 100 als eine Kombination der Pixel 100 veranschaulicht ist, in welchen der Vorsprungteil 115P in diesem Beispiel gebildet ist, kann das Muster der Kombination der Pixel 100, in welchen der Vorsprungteil 115P gebildet ist, willkürlich bestimmt werden, z. B. eine Kombination des R-Pixels 100 und des G-Pixels 100 und eine Kombination des R-Pixels 100 und des B-Pixels 100.
  • Die vierte Ausführungsform wurde zuvor beschrieben.
  • Fünfte Ausführungsform
  • (Bestimmung einer Länge eines Vorsprungteils)
  • 22 ist eine Draufsicht, die eine Struktur des Pixels 100 bei einer fünften Ausführungsform zeigt.
  • In 22 steht in dem Pixel 100 ein Teil der Zwischenpixeltrenneinheit 115, die in einem Quadratgitter angeordnet ist, in einer vorspringenden Form zu der Mitte des Pixels 100 hin vor, um den Vorsprungteil 115P zu bilden. Eine Länge eines vorstehenden Teils des Vorsprungteils 115P (im Folgenden auch als die Vorsprunglänge bezeichnet) kann eine beliebige Länge sein. Die Länge kann jedoch zum Beispiel wie folgt bestimmt werden.
  • Insbesondere besteht, wenn zum Beispiel der Durchmesser eines fokussierten Flecks S auf der Lichteinfallsoberfläche in der Silicium (Si-) Schicht, in welcher die fotoelektrischen Umwandlungsvorrichtungen 113A und 113B gebildet sind, aus irgendeinem Grund vergrößert wird, eine Notwendigkeit zur Verkürzung der Vorsprunglänge, falls die Höhe der On-Chip-Linse 111 in der Richtung der optischen Achse (Stapelungsrichtung) geändert wird, um Lichtstreuung zu verhindern.
  • Da die Vorsprunglänge des Vorsprungteils 115P, wie zuvor beschrieben, eine Korrelation zu dem Durchmesser des fokussierten Flecks S der On-Chip-Linse 111 aufweist, kann die Vorsprunglänge des Vorsprungteils 115P in Abhängigkeit vom Durchmesser des fokussierten Flecks S der On-Chip-Linse 111 bestimmt werden.
  • Zum Beispiel haben die Erfinder der vorliegenden Technologie durch das Durchführen ausführlicher Simulation festgestellt, dass, wenn die Vorsprunglänge des Vorsprungteils 115P durch L1 repräsentiert wird und eine Länge einer Seite eines Rastermaßes der On-Chip-Linse 111 durch L2 repräsentiert wird, L1 bevorzugt innerhalb des Bereichs von einem Siebtel bis zu einem Viertel einer Länge von L2 liegt.
  • In 23 ist eine Struktur, in welcher die Position der On-Chip-Linse 111 mit Bezug auf die Lichteinfallsoberfläche der Siliciumschicht hoch ist, in einer Querschnittsansicht repräsentiert, die in A aus 23 gezeigt ist, und ist eine Struktur, in welcher die Position der On-Chip-Linse 111 mit Bezug auf die Lichteinfallsoberfläche der Siliciumschicht niedrig ist, in einer Querschnittsansicht repräsentiert, die in B aus 23 gezeigt ist. Es ist anzumerken, dass die in 23 gezeigte Querschnittsansicht dem Y-Y'-Querschnitt in der Draufsicht entspricht, die in 9 gezeigt ist.
  • In A aus 23 ist die Höhe der On-Chip-Linse 111 in der Richtung der optischen Achse mit Bezug auf die Lichteinfallsoberfläche durch HA repräsentiert und ist ein fokussierter Fleck auf der Lichteinfallsoberfläche durch ein einfallendes Licht ILA durch SA repräsentiert. Indessen ist in B aus 23 die Höhe der On-Chip-Linse 111 in der Richtung der optischen Achse mit Bezug auf die Lichteinfallsoberfläche durch HB repräsentiert und ist ein fokussierter Fleck auf der Lichteinfallsoberfläche durch ein einfallendes Licht ILB durch SB dargestellt.
  • Bei einem Vergleich der Höhe der On-Chip-Linse 111 zwischen A aus 23 und B aus 23 wird eine Beziehung von HA > HB eingerichtet. Da die Höhe der On-Chip-Linse 111 eine solche Beziehung aufweist, wird dann bei einem Vergleich des Durchmessers des fokussierten Flecks zwischen A aus 23 und B aus 23 eine Beziehung von SA < SB eingerichtet.
  • Auf der Basis einer solchen Beziehung wird eine Vorsprunglänge L1A des Vorsprungteils 115P in Abhängigkeit von dem Durchmesser des fokussierten Flecks SA in A aus 23 angepasst und wird eine Vorsprunglänge L1B des Vorsprungteils 115P in Abhängigkeit vom Durchmesser des fokussierten Flecks SB in B aus 23 angepasst. Es ist anzumerken, dass, da eine Notwendigkeit zur Verkürzung der Vorsprunglänge besteht, um Lichtstreuung zu verhindern, eine Beziehung von L1A > L1B gemäß der Beziehung von SA < SB eingerichtet wird, wenn der Durchmesser des fokussierten Flecks vergrößert wird, wie oben beschrieben ist.
  • Es ist anzumerken, dass, obwohl vorstehend ein Verfahren zur Bestimmung der Vorsprunglänge des Vorsprungteils 115P der Zwischenpixeltrenneinheit 115 in Abhängigkeit vom Durchmesser des fokussierten Flecks S der On-Chip-Linse 111 beschrieben wurde, auch eine Länge eines vorstehenden Teils des Vorsprungteils 114P der Zwischenpixellichtblockiereinheit 114 (Vorsprunglänge) in Abhängigkeit vom Durchmesser des fokussierten Flecks S der On-Chip-Linse 111 gleichermaßen bestimmt werden kann.
  • Ferner ist das zuvor erwähnte Verfahren zur Bestimmung der Vorsprunglänge des Vorsprungteils 115P ein Beispiel und kann die Vorsprunglänge des Vorsprungteils 115P auch durch ein anderes Verfahren als das Verfahren, das den Durchmesser des fokussierten Flecks S der On-Chip-Linse 111 verwendet, bestimmt werden.
  • Die fünfte Ausführungsform wurde zuvor beschrieben.
  • Sechste Ausführungsform
  • (Struktur, in welcher eine Länge eines Vorsprungteils für jedes Pixel geändert wird)
  • 24 ist eine Draufsicht, die eine Struktur des Pixels 100 bei einer sechsten Ausführungsform zeigt.
  • In 24 sind beliebige Pixel 100 in vier Zeilen und vier Spalten unter den mehreren Pixeln 100 veranschaulicht, die in der Pixelarrayeinheit 11 in einer Bayer-Anordnung angeordnet sind. In sämtlichen Pixel 100 ist der Vorsprungteil 115P mit Bezug auf die Zwischenpixeltrenneinheit 115 gebildet.
  • Unter der Annahme, dass das Pixel 100 oben links in der in 24 dargestellten Pixelanordnung in vier Zeilen und vier Spalten das Pixel 100-11 ist, sind zum Beispiel die R-Pixel 100, in welchen der Vorsprungteil 115P gebildet ist, die R-Pixel 100 (100-11, 100-13, 100-31 und 100-33), die G-Pixel 100 (100-12, 100-14, 100-21, 100-23, 100-32, 100-34, 100-41 und 100-43) und die B-Pixel 100 (100-22, 100-24, 100-42 und 100-44).
  • Es ist anzumerken, dass in 24 die Vorsprunglänge des Vorsprungteils 115P für jedes Farbpixel des R-Pixels 100, des G-Pixels 100 und des B-Pixels 100 verschieden ist. Insbesondere ist in 24 die Vorsprunglänge des Vorsprungteils 115P, der in dem R-Pixel 100 gebildet ist, kürzer als die Vorsprunglänge des Vorsprungteils 115P, der in dem G-Pixel 100 gebildet ist, während die Vorsprunglänge des Vorsprungteils 115P, der in dem B-Pixel 100 gebildet ist, länger als die Vorsprunglänge des Vorsprungteils 115P ist, der in dem G-Pixel 100 gebildet ist.
  • Insbesondere wird eine Beziehung von L1B > L1G > L1R eingerichtet, wenn die Vorsprunglänge des Vorsprungteils 115P des R-Pixels 100 durch L1R repräsentiert ist, die Vorsprunglänge des Vorsprungteils 115P des G-Pixels 100 durch L1G repräsentiert ist und die Vorsprunglänge des Vorsprungteils 115P des B-Pixels 100 durch L1B repräsentiert ist.
  • Da zum Beispiel die Rot(R)-Wellenlänge länger als die Grün(G)- oder die Blau(B)-Wellenlänge ist, tritt eine Lichtstreuung in dem R-Pixel 100 im Vergleich zu dem G-Pixel 100 oder dem B-Pixel 100 sehr wahrscheinlich auf. In dieser Hinsicht können Gegenmaßnahmen in Betracht gezogen werden, welche die Vorsprunglänge des Vorsprungteils 115P des R-Pixels 100 kürzer als die des G-Pixels 100 oder des B-Pixels 100 machen.
  • Es ist anzumerken, dass, obwohl der Fall beschrieben wurde, in welchem die Vorsprunglänge des Vorsprungteils 115P der Zwischenpixeltrenneinheit 115 für jedes Pixel 100 geändert wird, gleichermaßen auch eine Länge eines vorstehenden Teils (Vorsprunglänge) des Vorsprungteils 114P der Zwischenpixellichtblockiereinheit 114 für jedes Pixel 100 geändert werden kann.
  • Obwohl ferner zuvor der Fall beschrieben wurde, in welchem zum Beispiel die Vorsprunglänge des Vorsprungteils 115P in allen R-Pixeln 100, G-Pixeln 100 und B-Pixeln 100 geändert wird, kann eine Kombination der Pixel 100, in welchen die Vorsprunglänge des Vorsprungteils 115P geändert wird, willkürlich bestimmt werden, z. B. können die Vorsprunglängen der Vorsprungteile 115P des G-Pixels 100 und des B-Pixels 100 gleich sein und ist möglicherweise nur die Vorsprunglänge des Vorsprungteils 115P des R-Pixels 100 verkürzt. Ferner können nicht nur die Vorsprunglängen der Vorsprungteile 115P der Pixel 100 verschiedener Farben, sondern auch die der Pixel 100 der gleichen Farbe geändert werden.
  • Die sechste Ausführungsform wurde zuvor beschrieben.
  • Siebte Ausführungsform
  • (Struktur, in welcher eine On-Chip-Linse mit elliptischer Form in Zeilenrichtung verwendet wird)
  • 25 ist eine Draufsicht, die eine Struktur des Pixels 100 bei einer siebten Ausführungsform zeigt.
  • In 25 sind beliebige Pixel 100 in vier Zeilen und vier Spalten unter den mehreren Pixeln 100 veranschaulicht, die in der Pixelarrayeinheit 11 zweidimensional angeordnet sind. Es ist anzumerken, dass in der in 25 gezeigten Pixelanordnung in vier Zeilen und vier Spalten jedes der Pixel 100 eine Struktur mit einer fotoelektrischen Umwandlungsvorrichtung 113 aufweist. Insbesondere weist in 25 jedes der Pixel 100 nicht die 2PD-Struktur, sondern sozusagen eine 1PD-Struktur auf. Zur Unterscheidung von dem oben erwähnten Pixel 100 mit der 2PD-Struktur wird hier das Pixel 100 mit der 1PD-Struktur als das Pixel 100 (1PD) ausgedrückt.
  • Zum Beispiel ist unter der Annahme, dass das Pixel 100 (1PD) links oben in der in 25 dargestellten Pixelanordnung in vier Zeilen und vier Spalten das Pixel 100-11 (1PD) ist, eine elliptische On-Chip-Linse 111E mit Bezug auf das G-Pixel 100-21 (1PD) und das G-Pixel 100-22 (1PD) gebildet, die in der gleichen Zeile angeordnet sind. Es ist anzumerken, dass, obwohl dies nicht gezeigt ist, in den anderen Pixeln 100 (1PD) außer dem G-Pixel 100-21 (1PD) und dem G-Pixel 100-22 (1PD) eine fotoelektrische Umwandlungsvorrichtung 113 mit Bezug auf die On-Chip-Linse 111 gebildet ist.
  • Insbesondere wird in dem Pixel, das die in derselben Zeile angeordneten zwei Pixel (G-Pixel 100-21 (1PD), 100-22 (1PD)) beinhaltet, eine Struktur bereitgestellt, in welcher die fotoelektrische Umwandlungsvorrichtung 113 des G-Pixels 100-21 (1PD) und die fotoelektrische Umwandlungsvorrichtung 113 des G-Pixels 100-22 (1PD) mit Bezug auf eine On-Chip-Linse 111E gebildet sind. Eine Phasendifferenzdetektion wird dann durch Verwenden von Ausgaben der fotoelektrischen Umwandlungsvorrichtung 113 des G-Pixels 100-21 (1PD) und der fotoelektrischen Umwandlungsvorrichtung 113 des G-Pixels 100-22 (1PD) durchgeführt, die in der gleichen Zeile angeordnet sind.
  • Ferner ist in diesem Beispiel der Vorsprungteil 115P, der mit Bezug auf die Zwischenpixeltrenneinheit 115 gebildet ist, zwischen dem G-Pixel 100-21 (1PD) und dem G-Pixel 100-22 (1PD) gebildet, während die elliptische On-Chip-Linse 111E eine Struktur aufweist, die das G-Pixel 100-21 (1PD) und das G-Pixel 100-22 (1PD) in der Zeilenrichtung abdeckt.
  • Auch in diesem Fall steht ein Teil der Zwischenpixeltrenneinheit 115 in einer vorspringenden Form zu der Mitte des Bereichs hin vor, der das G-Pixel 100-21 (1PD) und das G-Pixel 100-22 (1PD) beinhaltet, um den Vorsprungteil 115P an zwei Stellen zu bilden. Ferner kann die Vorsprunglänge des Vorsprungteils 115P zum Beispiel in Abhängigkeit vom Durchmesser des fokussierten Flecks der elliptischen On-Chip-Linse 111E bestimmt werden.
  • (Struktur, die eine On-Chip-Linse mit elliptischer Form in Spaltenrichtung verwendet)
  • 26 ist eine Draufsicht, die ein modifiziertes Beispiel der Struktur des Pixels 100 bei der siebten Ausführungsform zeigt.
  • In 26 sind beliebige Pixel 100 in vier Zeilen und vier Spalten unter den mehreren Pixeln 100 veranschaulicht, die in der Pixelarrayeinheit 11 zweidimensional angeordnet sind. Es ist anzumerken, dass die Pixel 100 in der in 26 dargestellten Pixelanordnung in vier Zeilen und vier Spalten ähnlich den zuvor erwähnten Pixeln 100, die in 25 dargestellt sind, jeweils die 1PD-Struktur aufweisen. Die Pixel 100 mit der 1PD-Struktur werden als das Pixel 100 (1PD) ausgedrückt.
  • Hier ist zum Beispiel in der Pixelanordnung in vier Zeilen und vier Spalten, die in 26 gezeigt ist, die elliptische On-Chip-Linse 111E mit Bezug auf das G-Pixel 100-12 (1PD) und das G-Pixel 100-22 (1PD) gebildet, die in der gleichen Zeile angeordnet sind. Es ist anzumerken, dass, obwohl dies nicht gezeigt ist, in den anderen Pixeln 100 (1PD) außer dem G-Pixel 100-12 (1PD) und dem G-Pixel 100-22 (1PD) eine fotoelektrische Umwandlungsvorrichtung 113 mit Bezug auf die On-Chip-Linse 111 gebildet ist.
  • Insbesondere wird in dem Pixel, das die in derselben Zeile angeordneten zwei Pixel (G-Pixel 100-12 (1PD), 100-22 (1PD)) beinhaltet, eine Struktur bereitgestellt, in welcher die fotoelektrische Umwandlungsvorrichtung 113 des G-Pixels 100-12 (1PD) und die fotoelektrische Umwandlungsvorrichtung 113 des G-Pixels 100-22 (1PD) mit Bezug auf eine On-Chip-Linse 111E gebildet sind. Eine Phasendifferenzdetektion wird dann durch Verwenden von Ausgaben der fotoelektrischen Umwandlungsvorrichtung 113 des G-Pixels 100-12 (1PD) und der fotoelektrischen Umwandlungsvorrichtung 113 des G-Pixels 100-22 (1PD) durchgeführt, die in der gleichen Spalte angeordnet sind.
  • Ferner ist in diesem Beispiel der Vorsprungteil 115P, der mit Bezug auf die Zwischenpixeltrenneinheit 115 gebildet ist, zwischen dem G-Pixel 100-12 (1PD) und dem G-Pixel 100-22 (1PD) gebildet, während die elliptische On-Chip-Linse 111E eine Struktur aufweist, die das G-Pixel 100-12 (1PD) und das G-Pixel 100-22 (1PD) in der Spaltenrichtung abdeckt.
  • Auch in diesem Fall steht ein Teil der Zwischenpixeltrenneinheit 115 in einer vorspringenden Form zu der Mitte des Bereichs hin vor, der das G-Pixel 100-12 (1PD) und das G-Pixel 100-22 (1PD) beinhaltet, um den Vorsprungteil 115P an zwei Stellen zu bilden. Ferner kann die Vorsprunglänge des Vorsprungteils 115P zum Beispiel in Abhängigkeit vom Durchmesser des fokussierten Flecks der elliptischen On-Chip-Linse 111E bestimmt werden.
  • Es ist anzumerken, dass, obwohl der Fall beschrieben wurde, in welchem der Vorsprungteil 115P der Zwischenpixeltrenneinheit 115 mit Bezug auf die beiden Pixel 100 (1PD) gebildet ist, die in der gleichen Zeile oder der gleichen Spalte für jede elliptische On-Chip-Linse 111E angeordnet sind, auch der Vorsprungteil 114P der Zwischenpixellichtblockiereinheit 114 gebildet sein kann.
  • Obwohl ferner zuvor der Fall beschrieben wurde, in welchem die beiden G-Pixel 100 (1PD) mit Bezug auf die elliptische On-Chip-Linse 111E angeordnet sind, können anstelle der G-Pixel 100 (1PD) auch die R-Pixel 100 (1PD) oder die B-Pixel 100 (1PD) mit Bezug auf die elliptische On-Chip-Linse 111E angeordnet sein.
  • Die siebte Ausführungsform wurde zuvor beschrieben.
  • Achte Ausführungsform
  • (Struktur, in welcher mehrere Pixel mit Bezug auf eine einzige On-Chip-Linse angeordnet sind)
  • 27 ist eine Draufsicht, die eine Struktur des Pixels 100 bei einer achten Ausführungsform zeigt.
  • In 27 sind beliebige Pixel 100 in vier Zeilen und vier Spalten unter den mehreren Pixeln 100 veranschaulicht, die in der Pixelarrayeinheit 11 zweidimensional angeordnet sind. Es ist anzumerken, dass die Pixel 100 in der in 27 gezeigten Pixelanordnung in vier Zeilen und vier Spalten ähnlich den zuvor erwähnten Pixeln 100, die in 25 und 26 gezeigt sind, jeweils die 1PD-Struktur aufweisen. Die Pixel 100 mit der 1PD-Struktur werden als das Pixel 100 (1PD) ausgedrückt.
  • In der in 27 dargestellten Pixelanordnung in vier Zeilen und vier Spalten ist die kreisförmige On-Chip-Linse 111 für alle vier Pixel 100 (1PD) der gleichen Farbe gebildet.
  • Unter der Annahme, dass das Pixel 100 (1PD) oben links in der in 27 dargestellten Pixelanordnung in vier Zeilen und vier Spalten das Pixel 100-11 (1PD) ist, ist zum Beispiel eine On-Chip-Linse 111-11 mit Bezug auf das Pixel, das die vier R-Pixel 100 (1PD) des R-Pixels 100-11 (1PD), des R-Pixels 100-12 (1PD), des R-Pixels 100-21 (1PD) und des R-Pixels 100-22 (1PD) beinhaltet, gebildet.
  • Ferner steht ein Teil der Zwischenpixeltrenneinheit 115 in einer vorspringenden Form zu der Mitte des Bereichs hin vor, der die vier R-Pixel 100 (1PD) beinhaltet, um den Vorsprungteil 115P an vier Stellen zu bilden, während die kreisförmige On-Chip-Linse 111-11 eine Struktur aufweist, welche die vier R-Pixel 100 (1PD) (100-11 (1PD), 100-12 (1PD), 100-21 (1PD) und 100-22 (1PD)) abdeckt.
  • In der in 27 dargestellten Pixelanordnung ist eine On-Chip-Linse 111-12 mit Bezug auf das Pixel, das die vier G-Pixel 100 (1PD) des G-Pixels 100-13 (1PD), des G-Pixels 100-14 (1PD), des G-Pixels 100-23 (1PD) und des G-Pixels 100-24 (1PD) beinhaltet, gebildet. Ferner steht ein Teil der Zwischenpixeltrenneinheit 115 in einer vorspringenden Form zu der Mitte des Bereichs hin vor, der die vier G-Pixel 100 (1PD) beinhaltet, um den Vorsprungteil 115P an vier Stellen zu bilden, während die kreisförmige On-Chip-Linse 111-12 eine Struktur aufweist, welche die vier G-Pixel 100 (1PD) (100-13 (1PD), 100-14 (1PD), 100-23 (1PD) und 100-24 (1PD)) abdeckt.
  • Ferner ist in der in 27 dargestellten Pixelanordnung eine On-Chip-Linse 111-21 mit Bezug auf das Pixel, das die vier G-Pixel 100 (1PD) des G-Pixels 100-31 (1PD), des G-Pixels 100-32 (1PD), des G-Pixels 100-41 (1PD) und des G-Pixels 100-42 (1PD) beinhaltet, gebildet. Ferner steht ein Teil der Zwischenpixeltrenneinheit 115 in einer vorspringenden Form zu der Mitte des Bereichs hin vor, der die vier G-Pixel 100 (1PD) beinhaltet, um den Vorsprungteil 115P an vier Stellen zu bilden, während die kreisförmige On-Chip-Linse 111-21 eine Struktur aufweist, welche die vier G-Pixel 100 (1PD) (100-31 (1PD), 100-32 (1PD), 100-41 (1PD) und 100-42 (1PD)) abdeckt.
  • Ferner ist in der in 27 dargestellten Pixelanordnung eine On-Chip-Linse 111-22 mit Bezug auf das Pixel, das die vier B-Pixel 100 (1PD) des B-Pixels 100-33 (1PD), des B-Pixels 100-34 (1PD), des B-Pixels 100-43 (1PD) und des B-Pixels 100-44 (1PD) beinhaltet, gebildet. Ferner steht ein Teil der Zwischenpixeltrenneinheit 115 in einer vorspringenden Form zu der Mitte des Bereichs hin vor, der die vier G-Pixel 100 (1PD) beinhaltet, um den Vorsprungteil 115P an vier Stellen zu bilden, während die kreisförmige On-Chip-Linse 111-22 eine Struktur aufweist, welche die vier B-Pixel 100 (1PD) (100-33 (1PD), 100-34 (1PD), 100-43 (1PD) und 100-44 (1PD)) abdeckt.
  • Wie zuvor beschrieben, wird in der in 27 bereitgestellten Pixelanordnung eine Struktur bereitgestellt, in welcher die fotoelektrischen Umwandlungsvorrichtungen 113 der vier Pixel 100 (1PD) mit Bezug auf das Pixel (einschließlich der vier Pixel 100 (1PD))), auf dem eine On-Chip-Linse 111 und ein Farbfilter 112 bereitgestellt sind, bereitgestellt sind. Bei diesem Beispiel wird eine Phasendifferenzdetektion dann durch Verwenden von Ausgaben der jeweiligen fotoelektrischen Umwandlungsvorrichtungen 113 der vier Pixel 100 (1PD) durchgeführt, welche sich die eine On-Chip-Linse 111 und das eine Farbfilter 112 teilen. Da die Pixel 100 in diesem Beispiel in zwei Zeilen und zwei Spalten mit Bezug auf die eine On-Chip-Linse 111 angeordnet sind, ist es möglich, Informationen mit Bezug auf eine Phasendifferenzdetektion in beiden Richtungen der Zeilenrichtung und der Spaltenrichtung zu erlangen.
  • Es ist anzumerken, dass, obwohl der Fall beschrieben wurde, in welchem der Vorsprungteil 115P der Zwischenpixeltrenneinheit 115 mit Bezug auf die Pixel 100 (1PD) gebildet ist, die in zwei Zeilen und zwei Spalten für jede On-Chip-Linse 111 angeordnet sind, auch der Vorsprungteil 114P der Zwischenpixellichtblockiereinheit 114 gebildet sein kann.
  • Die achte Ausführungsform wurde zuvor beschrieben.
  • Neunte Ausführungsform
  • (Ebenen-Layout eines Pixels)
  • 28 ist eine grafische Darstellung, die ein Ebenen-Layout des Pixels 100 bei einer neunten Ausführungsform zeigt.
  • In 28 sind beliebige Pixel 100 in vier Zeilen und vier Spalten unter den mehreren Pixeln 100 veranschaulicht, die in der Pixelarrayeinheit 11 in einer Bayer-Anordnung angeordnet sind. Es ist anzumerken, dass die Pixel 100 in der in 28 dargestellten Pixelanordnung in vier Zeilen und vier Spalten ähnlich den Pixeln 100, die in der oben erwähnten 9 oder dergleichen gezeigt sind, jeweils die 2PD-Struktur aufweisen.
  • Ferner steht in 28 in den G-Pixeln 100 unter den Pixeln 100 in der Pixelanordnung in vier Zeilen und vier Spalten ein Teil der Zwischenpixeltrenneinheit 115 in einer vorspringenden Form zu der Mitte des G-Pixels 100 hin vor, um den Vorsprungteil 115P ähnlich der oben erwähnten 9 oder dergleichen zu bilden. Genauer gesagt ist, wie in 29 gezeigt, der Vorsprungteil 115P der Zwischenpixeltrenneinheit 115 in den Bereichen gebildet, die den p-Typ-Bereichen A1 und A2 entsprechen, in welchen der Beitrag einer Isolation zwischen den fotoelektrischen Umwandlungsvorrichtungen in der oben erwähnten 8 gering ist.
  • Ein X-X'-Querschnitt in der Draufsicht, der in 28 gezeigt ist, kann durch eine in 30 gezeigte Querschnittsansicht repräsentiert werden. Es ist anzumerken, dass unter der Annahme, dass das Pixel 100 oben links in der Pixelanordnung in vier Zeilen und vier Spalten das Pixel 100-11 ist, die in dem X-X'-Querschnitt gezeigten Pixel 100 vier Pixel des G-Pixels 100-41, des B-Pixels 100-42, des G-Pixels 100-43 und des B-Pixels 100-44 sind.
  • Die in der Querschnittsansicht aus 30 dargestellte Struktur ähnelt im Grunde der oben erwähnten Querschnittsansicht aus 11. Das Verfahren (der Herstellungsprozess) zur Verarbeitung der Zwischenpixeltrenneinheit 115 unterscheidet sich jedoch.
  • Insbesondere ist in der oben erwähnten 11 die Zwischenpixeltrenneinheit 115 durch Bilden eines Grabens von der Oberfläche auf der Lichteinfallsseite (Lichteinfallsoberfläche) in einer Siliciumschicht durch Verwenden einer DTI-Technik und Einbetten eines solchen Materials, wie etwa eines oxidierten Films und eines Metalls, in den Graben gebildet. Indessen ist in 30 die Zwischenpixeltrenneinheit 115 durch Bilden eines Grabens von der Oberfläche gegenüber der Lichteinfallsseite (der Oberfläche auf der Seite der Transfer-Gates 151A und 151B) in einer Siliciumschicht und Einbetten eines solchen Materials, wie etwa eines oxidierten Films und eines Metalls, in den Graben gebildet.
  • Die neunte Ausführungsform wurde zuvor beschrieben.
  • Zehnte Ausführungsform
  • Indessen wird in einer Festkörperbildgebungsvorrichtung, wie etwa einem CMOS-Bildsensor, angenommen, falls die Zwischenvorrichtungstrennung zwischen den zwei fotoelektrischen Umwandlungsvorrichtungen unmittelbar unterhalb der einzigen On-Chip-Linse durch Implantieren von Fremdstoffen durch ein Implantationsverfahren (nachfolgend als Fremdstoffimplantation bezeichnet) gebildet wird, dass die folgenden Probleme auftreten werden. Insbesondere ist es ein Problem, das Ladungen (negative Ladungen, d. h. Elektronen (Ladungsträger)), die in der Nähe der Siliciumgrenzfläche der Lichteinfallsoberfläche (z. B. der Rückseite), wo es schwierig ist, ein elektrisches Feld anzulegen, oder bei einem Teil der Zwischenvorrichtungstrenneinheit, wo ein elektrisches Feld schwach ist, gebildet werden, aufgrund der Fremdstoffimplantation nicht in der gewünschten rechten und linken fotoelektrischen Umwandlungsvorrichtung akkumuliert werden und die Genauigkeit einer Phasendifferenzdetektion verringert wird.
  • In Anbetracht von Obigem wird bei der zehnten Ausführungsform als die Pixel 200, die zweidimensional in der Pixelarrayeinheit 11 des CMOS-Bildsensors 10 (1) anzuordnen sind, eine Struktur eingesetzt, in der eine feste Ladungsmenge auf der Siliciumgrenzfläche zwischen dem zentralen Teil der rechten und linken fotoelektrischen Umwandlungsvorrichtung und anderen Teilen geändert wird, um einen Potentialgradienten von dem zentralen Teil zu der rechten und linken fotoelektrischen Umwandlungsvorrichtung zu bilden. Durch das Einsetzen einer solchen Struktur ist es möglich, die Genauigkeit einer Phasendifferenzdetektion zu verbessern, indem bewirkt wird, dass Ladungen (Elektronen), die fotoelektrisch in der Nähe der Siliciumgrenzfläche umgewandelt werden, in einer gewünschten rechten und linken fotoelektrischen Umwandlungsvorrichtung akkumuliert werden.
  • Nachfolgend wird die Struktur des Pixels bei der zehnten Ausführungsform unter Bezugnahme auf 31 bis 42 beschrieben.
  • (Erstes Beispiel für die Struktur)
  • 31 ist eine Querschnittsansicht, die ein erstes Beispiel für die Struktur des Pixels bei der zehnten Ausführungsform zeigt.
  • In 31 weist das Pixel 200 eine 2PD-Struktur auf und beinhaltet eine On-Chip-Linse 211, ein Farbfilter 212, fotoelektrische Umwandlungsvorrichtungen 213A und 213B, eine Zwischenpixellichtblockiereinheit 214 und eine Zwischenpixeltrenneinheit 215.
  • Es wird angemerkt, dass, da in dem Pixel 200 die On-Chip-Linse 211 bis zu der Zwischenpixeltrenneinheit 215 jeweils der On-Chip-Linse 111, dem Farbfilter 112, den fotoelektrischen Umwandlungsvorrichtungen 113A und 113B, der Zwischenpixellichtblockiereinheit 114 und der Zwischenpixeltrenneinheit 115 in dem Pixel 100 ( 11 usw.) in den oben erwähnten Ausführungsformen entsprechen, eine Beschreibung von diesen wie angemessen ausgelassen wird. Jedoch beinhaltet in dem Pixel 200 in 31 die Zwischenpixeltrenneinheit 215 einen Oxidfilm.
  • In dem Pixel 200 durchläuft das einfallende Licht IL, das von der On-Chip-Linse 211 gesammelt wird, das Farbfilter 212 und wird auf den fotoelektrischen Umwandlungsbereich in der fotoelektrischen Umwandlungsvorrichtung 213A oder der fotoelektrischen Umwandlungsvorrichtung 213B angewandt.
  • A aus 31 zeigt den Fall, in dem der Brennfleck des einfallenden Lichts ILA von dem zentralen Teil der rechten und linken fotoelektrischen Umwandlungsvorrichtung 213A und 213B zu der linken Seite verschoben ist, d. h., es gibt eine Phasendifferenzverschiebung. Indessen zeigt B aus 31 den Fall, in dem sich der Brennfleck des einfallenden Lichts ILB bei dem Mittenteil der rechten und linken fotoelektrischen Umwandlungsvorrichtung 213A und 213B befindet, d. h., es gibt keine Phasendifferenzverschiebung.
  • Hier unterscheidet sich in der Siliciumschicht (Halbleiterschicht) die feste Ladungsmenge auf der Siliciumgrenzfläche auf der Lichteinfallsseite zwischen dem zentralen Teil der rechten und linken fotoelektrischen Umwandlungsvorrichtung 213A und 213B und den anderen Teilen.
  • Insbesondere ist, falls eine feste Ladungsmenge in einem zentralen Bereich 221 (ersten Bereich), der ein Bereich des zentralen Teils auf der Siliciumgrenzfläche auf der Lichteinfallsseite ist, und eine feste Ladungsmenge in einem Rechts-und-links-Bereich 222 (zweiten Bereich), der ein Bereich (rechter und linker Bereich des zentralen Teils) ausschließlich des zentralen Teils ist, miteinander verglichen werden, die feste Ladungsmenge in dem zentralen Bereich 221 größer als die feste Ladungsmenge in dem Rechts-und-links-Bereich 222.
  • Wie oben beschrieben, ist es durch Ändern der festen Ladungsmengen des zentralen Bereichs 221 und des Rechts-und-links-Bereichs 222 auf der Siliciumgrenzfläche auf der Lichteinfallsseite, um einen Potentialgradienten von dem zentralen Bereich zwischen der rechten und linken fotoelektrischen Umwandlungsvorrichtung 213A und 213B zu der rechten und linken fotoelektrischen Umwandlungsvorrichtung 213A und 213B zu bilden, möglich, zu bewirken, dass die in der Siliciumgrenzfläche fotoelektrisch umgewandelten Elektronen in der gewünschten rechten und linken fotoelektrischen Umwandlungsvorrichtung 213A und 213B akkumuliert werden.
  • Zum Beispiel ist es in dem Pixel 200 in A aus 31, falls es eine Phasendifferenzverschiebung wie durch das Einfallslicht ILA in der Figur angegeben gibt, möglich, die Genauigkeit einer Phasendifferenzdetektion zu verbessern, weil die in der Nähe der Siliciumgrenzfläche fotoelektrisch umgewandelten Elektronen aufgrund des Potentialgradienten in der gewünschten rechten und linken fotoelektrischen Umwandlungsvorrichtung 213A und 213B akkumuliert werden und das Separationsverhältnis verbessert ist.
  • (Zweites Beispiel für die Struktur)
  • 32 ist eine Querschnittsansicht, die ein zweites Beispiel für die Struktur des Pixels bei der zehnten Ausführungsform zeigt.
  • 32 zeigt auf vergrößerte Weise einen Bereich einschließlich des zentralen Bereichs 221 und des Rechts-und-links-Bereichs 222 auf der Siliciumgrenzfläche auf der Lichteinfallsseite des in 31 gezeigten Querschnitts des Pixels 200. Wie in der vergrößerten Ansicht gezeigt, weist eine Isolationsschicht 230, die auf (der Grenzflächenschicht 220) einer Siliciumschicht 210 gebildet ist, eine Struktur auf, in der eine Schicht einschließlich eines High-k-Films 232A und eines High-k-Films 232B auf einen Oxidfilms 231 und einen Oxidfilm 233 gestapelt ist.
  • Der High-k-Film ist ein Isolationsfilm mit hoher dielektrischer Konstante (High Dielectric Constant Film), der auf einem Material mit einer relativen dielektrischen Konstante höher als jene eines Isolationsfilms, wie etwa von Siliciumdioxid (SiO2), gebildet ist.
  • Hier ist in der Isolationsschicht 230 der High-k-Film 232A auf dem Oxidfilm 231 gebildet, so dass er dem Rechts-und-links-Bereich 222 in der Grenzflächenschicht 220 entspricht. Ferner ist in der Isolationsschicht 230 der High-k-Film 232B auf dem Oxidfilm 231 gebildet, so dass er dem zentralen Bereich 221 in der Grenzflächenschicht 220 entspricht. Es wird angemerkt, dass in der Isolationsschicht 230 der Oxidfilm 233 als die obere Schicht der Schicht einschließlich des High-k-Films 232A und des High-k-Films 232B gebildet ist.
  • Der High-k-Film 232A und der High-k-Film 232B sind unterschiedliche Filme mit hoher dielektrischer Konstante, und Aluminiumoxid (Al2O3), Hafniumoxid (HfO2) oder dergleichen können zum Beispiel verwendet werden. Ferner kann als der Oxidfilm 231 und der Oxidfilm 233 zum Beispiel Siliciumdioxid (SiO2) verwendet werden.
  • Wie oben beschrieben, weist in dem Pixel 200 in 32 die Isolationsschicht 230 eine Struktur auf, in der der High-k-Film 232B in einem Teil gebildet ist, der dem zentralen Bereich 221 entspricht, der der zentrale Bereich zwischen der rechten und linken fotoelektrischen Umwandlungsvorrichtung 213A und 213B ist, welcher eine große feste Ladungsmenge aufweist, und ist der High-k-Film 232A in einem Teil gebildet, der dem Rechts-und-links-Bereich 222 ausschließlich des zentralen Bereichs entspricht, welcher eine niedrige feste Ladungsmenge aufweist.
  • Mit einer solchen Struktur ist es in dem Pixel 200 in 32, falls es eine Phasendifferenzverschiebung wie durch das Einfallslicht IL in der Figur angegeben gibt, möglich, die Genauigkeit einer Phasendifferenzdetektion zu verbessern, weil die in der Nähe der Siliciumgrenzfläche fotoelektrisch umgewandelten Elektronen in der gewünschten rechten und linken fotoelektrischen Umwandlungsvorrichtung 213A und 213B akkumuliert werden.
  • (Drittes Beispiel für die Struktur)
  • 33 ist eine Querschnittsansicht, die ein drittes Beispiel für die Struktur des Pixels bei der zehnten Ausführungsform zeigt.
  • Ähnlich der oben beschriebenen 32 zeigt 33 auf vergrößerte Weise einen Bereich einschließlich des zentralen Bereichs 221 und des Rechts-und-links-Bereichs 222 auf der Siliciumgrenzfläche des in 31 gezeigten Querschnitts des Pixels 200. Jedoch unterscheidet sich die Struktur des Querschnitts der Isolationsschicht 230 von jener in der oben beschriebenen vergrößerten Ansicht aus 32.
  • Das heißt, die Isolationsschicht 230 in 33 weist eine Struktur auf, in der die zwischen dem Oxidfilm 231 und dem Oxidfilm 233 zu bildende Schicht durch Stapeln einer unteren Schicht, die nur den High-k-Film 232A beinhaltet, und einer oberen Schicht, die den High-k-Film 232A und den High-k-Film 232B beinhaltet, erhalten wird und der High-k-Film 232B in einem konkaven Teil des High-k-Films 232A mit einer konkaven Form eingebettet ist.
  • Wie oben beschrieben, weist in dem Pixel 200 in 33 die Isolationsschicht 230 eine Struktur auf, in der die High-k-Filme 232A und 232B (A+B) in einem Teil gebildet sind, der dem zentralen Bereich 221 entspricht, der der zentrale Bereich zwischen der rechten und linken fotoelektrischen Umwandlungsvorrichtung 213A und 213B ist, welcher eine große feste Ladungsmenge aufweist, und ist der High-k-Film 232A (A) in einem Teil gebildet, der dem Rechts-und-links-Bereich 222 ausschließlich des zentralen Bereichs entspricht, welcher eine niedrige feste Ladungsmenge aufweist.
  • Mit anderen Worten sind in dem High-k-Film des Teils, der dem zentralen Bereich 221 entspricht, und/oder dem High-k-Film des Teils, der dem Rechts-und-links-Bereich 222 entspricht, zwei oder mehr unterschiedliche Filme mit hoher dielektrischer Konstante gestapelt.
  • Mit einer solchen Konfiguration werden in dem Pixel 200 in 33, falls es eine Phasendifferenzverschiebung wie durch das Einfallslicht IL in der Figur angegeben gibt, die in der Nähe der Siliciumgrenzfläche fotoelektrisch umgewandelten Elektronen in der gewünschten rechten und linken fotoelektrischen Umwandlungsvorrichtung 213A und 213B akkumuliert, ist es möglich, die Genauigkeit einer Phasendifferenzdetektion zu verbessern.
  • (Viertes Beispiel für die Struktur)
  • 34 ist eine Querschnittsansicht, die ein viertes Beispiel für die Struktur des Pixels bei der zehnten Ausführungsform zeigt.
  • Ähnlich der oben beschriebenen 32 oder dergleichen zeigt 34 auf vergrößerte Weise einen Bereich einschließlich des zentralen Bereichs 221 und des Rechts-und-links-Bereichs 222 auf der Siliciumgrenzfläche des in 31 gezeigten Querschnitts des Pixels 200. Jedoch unterscheidet sich die Struktur des Querschnitts der Isolationsschicht 230 von jener in der oben beschriebenen vergrößerten Ansicht aus 32 oder dergleichen.
  • Das heißt, die Isolationsschicht 230 in 34 weist eine Struktur auf, in der die zwischen dem Oxidfilm 231 und dem Oxidfilm 233 zu bildende Schicht durch Stapeln einer unteren Schicht, die nur den High-k-Film 232A beinhaltet, und einer oberen Schicht, die den High-k-Film 232B und einen High-k-Film 232C beinhaltet, erhalten wird. Hier ist der High-k-Film 232C ein Film mit hoher dielektrischer Konstante, der sich von den High-k-Filmen 232A und 232B unterscheidet.
  • Wie oben beschrieben, weist in dem Pixel 200 in 34 die Isolationsschicht 230 eine Struktur auf, in der die High-k-Filme 232A und 232C (A+C) in einem Teil gebildet sind, der dem zentralen Bereich 221 entspricht, der der zentrale Bereich zwischen der rechten und linken fotoelektrischen Umwandlungsvorrichtung 213A und 213B ist, welcher eine große feste Ladungsmenge aufweist, und sind die High-k-Filme 232A und 232B (A+B) in einem Teil gebildet, der dem Rechts-und-links-Bereich 222 ausschließlich des zentralen Bereichs entspricht, welcher eine niedrige feste Ladungsmenge aufweist.
  • Mit anderen Worten sind in dem High-k-Film des Teils, der dem zentralen Bereich 221 entspricht, und/oder dem High-k-Film des Teils, der dem Rechts-und-links-Bereich 222 entspricht, zwei oder mehr unterschiedliche Filme mit hoher dielektrischer Konstante gestapelt.
  • Mit einer solchen Struktur ist es in dem Pixel 200 in 34, falls es eine Phasendifferenzverschiebung wie durch das Einfallslicht IL in der Figur angegeben gibt, möglich, die Genauigkeit einer Phasendifferenzdetektion zu verbessern, weil die in der Nähe der Siliciumgrenzfläche fotoelektrisch umgewandelten Elektronen in der gewünschten rechten und linken fotoelektrischen Umwandlungsvorrichtung 213A und 213B akkumuliert werden.
  • (Fünftes Beispiel für die Struktur)
  • 35 ist eine Querschnittsansicht, die ein fünftes Beispiel für die Struktur des Pixels bei der zehnten Ausführungsform zeigt.
  • Ähnlich der oben beschriebenen 32 oder dergleichen zeigt 35 auf vergrößerte Weise einen Bereich einschließlich des zentralen Bereichs 221 und des Rechts-und-links-Bereichs 222 auf der Siliciumgrenzfläche des in 31 gezeigten Querschnitts des Pixels 200. Jedoch unterscheidet sich die Struktur des Querschnitts der Isolationsschicht 230 von jener in der oben beschriebenen vergrößerten Ansicht aus 32 oder dergleichen.
  • Das heißt, die Isolationsschicht 230 in 35 weist eine Struktur auf, in der die zwischen dem Oxidfilm 231 und dem Oxidfilm 233 zu bildende Schicht durch Stapeln einer ersten Schicht, die nur den High-k-Film 232A beinhaltet, einer zweiten Schicht, die den High-k-Film 232B und den High-k-Film 232C beinhaltet, und einer dritten Schicht, die einen High-k-Film 232D teilweise beinhaltet, erhalten wird.
  • Hier ist der High-k-Film 232D ein Film mit hoher dielektrischer Konstante, der sich von den High-k-Filmen 232A bis 232C unterscheidet. Ferner ist in der Isolationsschicht 230 ein Teil der dritten Schicht ausschließlich des High-k-Films 232D so gebildet, dass er einen Teil des Oxidfilms 233 beinhaltet, der die obere Schicht davon ist.
  • Wie oben beschrieben, weist in dem Pixel 200 in 35 die Isolationsschicht 230 eine Struktur auf, in der die High-k-Filme 232A, 232C und 232D (A+C+D) in einem Teil gebildet sind, der dem zentralen Bereich 221 entspricht, der der zentrale Bereich zwischen der rechten und linken fotoelektrischen Umwandlungsvorrichtung 213A und 213B ist, welcher eine große feste Ladungsmenge aufweist, und sind die High-k-Filme 232A und 232B (A+B) in einem Teil gebildet, der dem Rechts-und-links-Bereich 222 ausschließlich des zentralen Bereichs entspricht, welcher eine niedrige feste Ladungsmenge aufweist.
  • Mit anderen Worten sind in dem High-k-Film des Teils, der dem zentralen Bereich 221 entspricht, und/oder dem High-k-Film des Teils, der dem Rechts-und-links-Bereich 222 entspricht, zwei oder mehr unterschiedliche Filme mit hoher dielektrischer Konstante gestapelt. Ferner ist die Anzahl der gestapelten High-k-Filme des High-k-Films des Teils, der dem zentralen Bereich 221 entspricht, größer als jene des High-k-Films des Teils, der dem Rechts-und-links-Bereich 222 entspricht.
  • Mit einer solchen Struktur ist es in dem Pixel 200 in 35, falls es eine Phasendifferenzverschiebung wie durch das Einfallslicht IL in der Figur angegeben gibt, möglich, die Genauigkeit einer Phasendifferenzdetektion zu verbessern, weil die in der Nähe der Siliciumgrenzfläche fotoelektrisch umgewandelten Elektronen in der gewünschten rechten und linken fotoelektrischen Umwandlungsvorrichtung 213A und 213B akkumuliert werden.
  • (Sechstes Beispiel für die Struktur)
  • 36 ist eine Querschnittsansicht, die ein sechstes Beispiel für die Struktur des Pixels bei der zehnten Ausführungsform zeigt.
  • Ähnlich der oben beschriebenen 32 oder dergleichen zeigt 36 auf vergrößerte Weise einen Bereich einschließlich des zentralen Bereichs 221 und des Rechts-und-links-Bereichs 222 auf der Siliciumgrenzfläche des in 31 gezeigten Querschnitts des Pixels 200. Jedoch unterscheidet sich die Struktur des Querschnitts der Isolationsschicht 230 von jener in der oben beschriebenen vergrößerten Ansicht aus 32 oder dergleichen.
  • Das heißt, die Isolationsschicht 230 in 36 weist eine Struktur auf, in der die zwischen dem Oxidfilm 231 und dem Oxidfilm 233 zu bildende Schicht durch Stapeln der ersten Schicht, die nur die erste Schicht beinhaltet, die nur den High-k-Film 232A beinhaltet, der zweiten Schicht, die den High-k-Film 232B und den High-k-Film 232C beinhaltet, und der dritten Schicht, die den High-k-Film 232D und einen High-k-Film 232E beinhaltet, erhalten wird. Hier ist der High-k-Film 232E ein Film mit hoher dielektrischer Konstante, der sich von den High-k-Filmen 232A bis 232D unterscheidet.
  • Wie oben beschrieben, weist in dem Pixel 200 in 36 die Isolationsschicht 230 eine Struktur auf, in der die High-k-Filme 232A, 232C und 232D (A+C+D) in einem Teil gebildet sind, der dem zentralen Bereich 221 entspricht, der der zentrale Bereich zwischen der rechten und linken fotoelektrischen Umwandlungsvorrichtung 213A und 213B ist, welcher eine große feste Ladungsmenge aufweist, und sind die High-k-Filme 232A, 232B und 232E (A+B+E) in einem Teil gebildet, der dem Rechts-und-links-Bereich 222 ausschließlich des zentralen Bereichs entspricht, welcher eine niedrige feste Ladungsmenge aufweist.
  • Mit anderen Worten sind in dem High-k-Film des Teils, der dem zentralen Bereich 221 entspricht, und/oder dem High-k-Film des Teils, der dem Rechts-und-links-Bereich 222 entspricht, zwei oder mehr unterschiedliche Filme mit hoher dielektrischer Konstante gestapelt. Ferner kann gesagt werden, dass der High-k-Film des Teils, der dem zentralen Bereich 221 entspricht, und der High-k-Film des Teils, der dem Rechts-und-links-Bereich 222 entspricht, die gleiche Anzahl an gestapelten Schichten aufweisen.
  • Mit einer solchen Struktur ist es in dem Pixel 200 in 36, falls es eine Phasendifferenzverschiebung wie durch das Einfallslicht IL in der Figur angegeben gibt, möglich, die Genauigkeit einer Phasendifferenzdetektion zu verbessern, weil die in der Nähe der Siliciumgrenzfläche fotoelektrisch umgewandelten Elektronen in der gewünschten rechten und linken fotoelektrischen Umwandlungsvorrichtung 213A und 213B akkumuliert werden.
  • (Siebtes Beispiel für die Struktur)
  • 37 ist eine Querschnittsansicht, die ein siebtes Beispiel für die Struktur des Pixels bei der zehnten Ausführungsform zeigt.
  • Ähnlich der oben beschriebenen 32 oder dergleichen zeigt 37 auf vergrößerte Weise einen Bereich einschließlich des zentralen Bereichs 221 und des Rechts-und-links-Bereichs 222 auf der Siliciumgrenzfläche des in 31 gezeigten Querschnitts des Pixels 200. Jedoch unterscheidet sich die Struktur des Querschnitts der Isolationsschicht 230 von jener in der oben beschriebenen vergrößerten Ansicht aus 32 oder dergleichen.
  • Das heißt, die Isolationsschicht 230 in 37 weist eine Struktur auf, in der die zwischen dem Oxidfilm 231 und dem Oxidfilm 233 zu bildende Schicht durch Stapeln der ersten Schicht, die nur den High-k-Film 232A beinhaltet, und der zweiten Schicht, die den High-k-Film 232A teilweise beinhaltet, erhalten wird. Ferner ist in der Isolationsschicht 230 ein Teil der zweiten Schicht ausschließlich des High-k-Films 232A so gebildet, dass er einen Teil des Oxidfilms 233 beinhaltet, der die obere Schicht davon ist.
  • Wie oben beschrieben, weist in dem Pixel 200 in 37 die Isolationsschicht 230 eine Struktur auf, in der die High-k-Filme 232A mit unterschiedlichen Höhen in einem Teil, der dem zentralen Bereich 221 entspricht, der der zentrale Bereich zwischen der rechten und linken fotoelektrischen Umwandlungsvorrichtung 213A und 213B ist, welcher eine große feste Ladungsmenge aufweist, und einem Teil, der dem Rechts-und-links-Bereich 222 ausschließlich des zentralen Bereichs entspricht, welcher eine niedrige feste Ladungsmenge aufweist, gebildet sind.
  • Mit anderen Worten weist in der Isolationsschicht 230 in 37 der High-k-Film 232A eine konvexe Struktur auf, weil der Teil, der dem zentralen Bereich 221 des zentralen Teils entspricht, höher als der Teil ist, der dem Rechts-und-links-Bereich 222 ausschließlich des zentralen Teils entspricht. Ferner kann von einer solchen Struktur auch gesagt werden, dass in der Isolationsschicht 230 in 37 die Dicke des Oxidfilms 233 zwischen dem Teil, der dem zentralen Bereich 221 entspricht, und dem Teil, der dem Rechts-und-links-Bereich 222 entspricht, abweicht.
  • Mit einer solchen Struktur ist es in dem Pixel 200 in 37, falls es eine Phasendifferenzverschiebung wie durch das Einfallslicht IL in der Figur angegeben gibt, möglich, die Genauigkeit einer Phasendifferenzdetektion zu verbessern, weil die in der Nähe der Siliciumgrenzfläche fotoelektrisch umgewandelten Elektronen in der gewünschten rechten und linken fotoelektrischen Umwandlungsvorrichtung 213A und 213B akkumuliert werden.
  • (Achtes Beispiel für die Struktur)
  • 38 ist eine Querschnittsansicht, die ein achtes Beispiel für die Struktur des Pixels bei der zehnten Ausführungsform zeigt.
  • Ähnlich der oben beschriebenen 32 oder dergleichen zeigt 38 auf vergrößerte Weise einen Bereich einschließlich des zentralen Bereichs 221 und des Rechts-und-links-Bereichs 222 auf der Siliciumgrenzfläche des in 31 gezeigten Querschnitts des Pixels 200. Jedoch unterscheidet sich die Struktur des Querschnitts der Isolationsschicht 230 von jener in der oben beschriebenen vergrößerten Ansicht aus 32 oder dergleichen.
  • Das heißt, die Isolationsschicht 230 in 38 weist eine Struktur auf, in der die zwischen dem Oxidfilm 231 und dem Oxidfilm 233 zu bildende Schicht eine Schicht einschließlich des High-k-Films 232A bildet, aber ein Teil der Schicht, der dem zentralen Bereich 221 des zentralen Teils entspricht, steht abwärts mit Bezug auf den Teil vor, der dem Rechts-und-links-Bereich 222 ausschließlich des zentralen Teils entspricht.
  • Wie oben beschrieben, weist in dem Pixel 200 in 38 die Isolationsschicht 230 eine Struktur auf, in der sich die Dicke des Oxidfilms 231 zwischen dem Teil, der dem zentralen Bereich 221 entspricht, der der zentrale Bereich zwischen der rechten und linken fotoelektrischen Umwandlungsvorrichtung 213A und 213B ist, welcher eine große feste Ladungsmenge aufweist, und dem Teil, der dem Rechts-und-links-Bereich 222 ausschließlich des zentralen Bereichs entspricht, welcher eine niedrige feste Ladungsmenge aufweist, unterscheidet.
  • Mit einer solchen Struktur ist es in dem Pixel 200 in 38, falls es eine Phasendifferenzverschiebung wie durch das Einfallslicht IL in der Figur angegeben gibt, möglich, die Genauigkeit einer Phasendifferenzdetektion zu verbessern, weil die in der Nähe der Siliciumgrenzfläche fotoelektrisch umgewandelten Elektronen in der gewünschten rechten und linken fotoelektrischen Umwandlungsvorrichtung 213A und 213B akkumuliert werden.
  • (Neuntes Beispiel für die Struktur)
  • 39 ist eine Querschnittsansicht, die ein neuntes Beispiel für die Struktur des Pixels bei der zehnten Ausführungsform zeigt.
  • Obwohl der Fall, bei dem die Zwischenpixeltrenneinheit 215 einen Oxidfilm beinhaltet, in 31 bis 38, die oben beschrieben sind, gezeigt wurde, ist das Material der Zwischenpixeltrenneinheit 215 nicht auf den Oxidfilm beschränkt und ein anderes Material, wie etwa Metall, kann verwendet werden. 39 zeigt die Struktur, falls anstelle der oben beschriebenen Zwischenpixeltrenneinheit 215 eine Zwischenpixeltrenneinheit 215A durch Einbetten eines Metalls in dem Pixel 200 gebildet wird.
  • Hier ist zum Beispiel die Zwischenpixeltrenneinheit 215A durch Einbetten von Metall in der Kerbe (dem Graben), die gemäß der Form des Pixels in Quadrateinheiten in ein Quadratgitter in einer Siliciumschicht, in der eine fotoelektrische Umwandlungsschicht von der Seite gebildet wurde, von der Seite der Lichteinfallsoberfläche unter Verwendung einer DTI-Technologie gegraben wurde. Hier kann als das Metall Wolfram (W), Aluminium (Al), Silber (Ag), Rhodium (Rh) oder dergleichen verwendet werden.
  • Zum Beispiel kann in dem Pixel 200 in A aus 39, falls es eine Phasendifferenzverschiebung wie durch das Einfallslicht ILA in der Figur angegeben gibt, verhindert werden, dass die Elektronen in die angrenzenden Pixel fließen, weil angrenzende Pixel in der Siliciumschicht physisch durch die Zwischenpixeltrenneinheit 215A getrennt sind, wenn die in der Nähe der Siliciumgrenzfläche fotoelektrisch umgewandelten Elektronen aufgrund des Potentialgradienten in der gewünschten rechten und linken fotoelektrischen Umwandlungsvorrichtung 213A und 213B akkumuliert werden. Es wird angemerkt, dass gleichermaßen auch in dem Fall, in dem es keine Phasendifferenz gibt, wie in B aus 39 gezeigt ist, verhindert werden kann, dass die Elektronen in die angrenzenden Pixel fließen.
  • Wie oben beschrieben, ist es in dem Pixel 200 in 39 möglich, eine Farbmischung in dem Volumen zu unterdrücken und das Trennungsverhältnis durch eine Zwischenpixeltrennung zwischen unterschiedlichen Farben durch ein Metall der gebildeten Zwischenpixeltrenneinheit 215A zu verbessern. Es wird angemerkt, dass ein Oxidfilm und ein Metall als das Material der Zwischenpixeltrenneinheit 215 (215A) in der obigen Beschreibung beschrieben wurden, eine andere Substanz verwendet werden kann.
  • Es wird angemerkt, dass, obwohl eine Kerbe in die Siliciumschicht 210, in der ein fotoelektrischer Umwandlungsbereich gebildet wurde, von der Seite der Lichteinfallsoberfläche gegraben wurde und ein Metall darin eingebettet ist, wenn die Zwischenpixeltrenneinheit 215A in dem Pixel 200 in 39 gebildet wird, ein Pinning-Film (Film mit negativer fester Ladung) und ein Isolationsfilm auf der Seitenwand der Kerbe zu dieser Zeit bereitgestellt werden können. Hier kann als der Pinning-Film Hafniumoxid (HfO2) , Tantaloxid (Ta2O5) oder dergleichen verwendet werden. Ferner kann als der Isolationsfilm Siliciumdioxid (SiO2) oder dergleichen verwendet werden.
  • (Zehntes Beispiel für die Struktur)
  • 40 ist eine Querschnittsansicht, die ein zehntes Beispiel für die Struktur des Pixels bei der zehnten Ausführungsform zeigt.
  • Obwohl eine Struktur, in der die angrenzenden Pixel physisch durch die Zwischenpixeltrenneinheit 215, die einen Oxidfilm beinhaltet, oder die Zwischenpixeltrenneinheit 215A, die aus Metall gebildet ist, getrennt werden, in 31 bis 38 oder 39, die oben gezeigt sind, gezeigt wurde, können sie durch Fremdstoffe in der Siliciumschicht getrennt werden.
  • Das Pixel 200 in 40 weist eine Struktur auf, in der die benachbarten Pixel durch die Fremdstoffverteilung innerhalb der Siliciumschicht ohne Bilden einer physischen Trenneinheit (Zwischenpixeltrenneinheit) zwischen den benachbarten Pixeln getrennt werden. Hier zeigt A aus 40 den Fall, in dem es eine Phasendifferenzverschiebung aufgrund des Einfallslichts ILA gibt, und B aus 40 zeigt den Fall, in dem es keine Phasendifferenz aufgrund des Einfallslichts ILB gibt.
  • (Elftes Beispiel für die Struktur)
  • 41 ist eine Querschnittsansicht, die ein elftes Beispiel für die Struktur des Pixels bei der zehnten Ausführungsform zeigt.
  • Ähnlich der oben beschriebenen 31 zeigt 41 den Querschnitt des Pixels 200. Jedoch unterscheidet sich dieser Querschnitt von jenem Querschnitt in der oben beschriebenen 31 darin, dass eine transparente Elektrode 241 in dem zentralen Teil der rechten und linken fotoelektrischen Umwandlungsvorrichtung 213A und 213B gebildet ist. Es wird angemerkt, dass A aus 41 den Fall zeigt, in dem es eine Phasendifferenzverschiebung aufgrund des Einfallslichts ILA gibt, und B aus 41 den Fall zeigt, in dem es keine Phasendifferenz aufgrund des Einfallslichts ILB gibt.
  • In dem Pixel 200 in 41 kann der Potentialgradient von dem zentralen Teil zwischen der rechten und linken fotoelektrischen Umwandlungsvorrichtung 213A und 213B zu der rechten und linken fotoelektrischen Umwandlungsvorrichtung 213A und 213B durch Anlegen einer negativen Vorspannung an die transparente Elektrode 241 gebildet werden. Infolgedessen können in dem Pixel 200 in 41 die in der Nähe der Siliciumgrenzfläche fotoelektrisch umgewandelten Elektronen in der gewünschten rechten und linken fotoelektrischen Umwandlungsvorrichtung 213A und 213B akkumuliert werden.
  • Zum Beispiel ist es in dem Pixel 200 in A aus 41, falls es eine Phasendifferenzverschiebung wie durch das Einfallslicht ILA in der Figur angegeben gibt, durch Anlegen einer negativen Vorspannung an die transparente Elektrode 241, um den Potentialgradienten zu bilden, möglich, die Genauigkeit einer Phasendifferenzdetektion zu verbessern, weil die in der Nähe der Siliciumgrenzfläche fotoelektrisch umgewandelten Elektronen in der gewünschten rechten und linken fotoelektrischen Umwandlungsvorrichtung 213A und 213B akkumuliert werden.
  • (Schematische grafische Darstellung einer Potentialverteilung)
  • 42 ist eine grafische Darstellung, die eine Potentialverteilung des Pixels bei der zehnten Ausführungsform zeigt.
  • Es wird angemerkt, dass in 42 zum Vergleich die Potentialverteilung des Pixels 200, auf das die vorliegende Technologie angewandt wird, in B aus 42 gezeigt ist und die Potentialverteilung eines allgemeinen Pixels 900 in A aus 42 gezeigt ist. Hier wird die Potentialverteilung durch Linien repräsentiert, die in der rechten und linken fotoelektrischen Umwandlungsvorrichtung oder in dem Bereich zwischen ihnen gezeichnet sind. Je dichter die Linien sind, desto größer ist ein Potentialgradient.
  • Wie in der Potentialverteilung des Pixels 900 in A aus 42 gezeigt, ist es allgemein in der Siliciumschicht schwierig, einen Potentialgradienten an der Lichteinfallsoberfläche (z. B. der Rückseite) oder den Bereich des zentralen Teils der rechten und linken fotoelektrischen Umwandlungsvorrichtung 913A und 913B anzulegen.
  • Indessen wird in dem Pixel 200 durch Ändern der festen Ladungsmengen des zentralen Bereichs 221 und des Rechts-und-links-Bereichs 222 auf der Siliciumgrenzfläche auf der Lichteinfallsoberfläche (z. B. der Rückseite), um es einfach zu machen, einen Potentialgradienten in dem Bereich der Lichteinfallsoberfläche und dem zentralen Teil anzulegen, der Potentialgradient von dem zentralen Teil zwischen der rechten und linken fotoelektrischen Umwandlungsvorrichtung 213A und 213B zu der rechten und linken fotoelektrischen Umwandlungsvorrichtung 213A und 213B gebildet.
  • Ferner zeigen ein in A aus 42 gezeigter Transferpfad PA und ein in B aus 42 gezeigter Transferpfad PB die Transferpfade, die aus den Potentialverteilungen der Pixel 900 bzw. 200 abgeleitet werden. Da es einen Effekt eines Potentials und einer Diffusion beim Transferieren von Elektronen gibt, wird daher angenommen, dass, falls der Transfer Zeit braucht, die Elektronen um diese Menge zerstreut werden und die Elektronen nicht in der gewünschten fotoelektrischen Umwandlungsvorrichtung 213 (213A oder 213B) akkumuliert werden können.
  • Zum Beispiel ist in A aus 42 der Transferpfad PA eine Kombination eines Pfades, der abwärts gerichtet ist, und eines Pfades, der nach links diagonal abwärts gerichtet ist, und gibt es eine Möglichkeit, dass der Transfer von Elektronen Zeit braucht und die Elektronen zerstreut werden. Indessen ist zum Beispiel in B aus 42 der Transferpfad PB nur ein Pfad, der nach links diagonal abwärts gerichtet ist, und kann ein Elektronentransfer rasch durchgeführt werden.
  • Das heißt, in dem Pixel 200 in B aus 42 wird der Transferpfad PB in gewissem Sinne durch die Unterstützung des elektrischen Feldes in der lateralen Richtung (Richtung orthogonal zu der Stapelungsrichtung) der Vorrichtungsgrenze realisiert, da ein Potentialgradient durch Ändern der festen Ladungsmengen des zentralen Bereichs 221 und des Rechts-und-links-Bereichs 222 auf der Siliciumgrenzfläche auf der Lichteinfallsoberfläche angelegt wird, und ein Elektronentransfer kann rascher durchgeführt werden. Aus diesem Grund können in dem Pixel 200 in 42 die in der Nähe der Siliciumgrenzfläche fotoelektrisch umgewandelten Elektronen in der gewünschten fotoelektrischen Umwandlungsvorrichtung 213 (213A oder 213B) akkumuliert werden.
  • Die zehnte Ausführungsform wurde oben beschrieben.
  • Elfte Ausführungsform
  • Wie oben beschrieben, ist es in einer Festkörperbildgebungsvorrichtung, wie etwa einem CMOS-Bildsensor, durch Einsetzen einer Pixelstruktur, in der mehrere fotoelektrische Umwandlungsvorrichtungen unmittelbar unter einer einzigen On-Chip-Linse gebildet sind, möglich, gleichzeitig eine Bildgebung und eine Entfernungsmessung durchzuführen, weil Abstandsinformationen basierend auf einem Signal zur Phasendifferenzdetektion erlangt werden können, das aus einem Pixel erlangt wird. Ferner kann in dem Pixel eine Trennstruktur durch Fremdstoffimplantation zwischen der rechten und linken fotoelektrischen Umwandlungsvorrichtung verwendet werden.
  • Durch das Einsetzen einer solchen Struktur ist es möglich, gleichzeitig ein Signal zur Bildgebung und ein Signal zum Detektieren einer Phasendifferenz zu erlangen. Wenn jedoch Licht fotoelektrisch umgewandelt wird, das von einer On-Chip-Linse eingetreten ist, wird eine fotoelektrisch umzuwandelnde Komponente in dem Teil erzeugt, der die Trennwand sein soll, die sich in dem Zentrum der rechten und linken fotoelektrischen Umwandlungsvorrichtung befindet.
  • Diese Trennwand weist eine gewisse Breite auf, weil diese durch Implantationstrennung gebildet ist. Aus diesem Grund gibt es eine Möglichkeit, dass die Ladungen (Elektronen), die fotoelektrisch in dem Bereich umgewandelt werden, in die fotoelektrische Umwandlungsvorrichtung auf der Seite gegenüber der fotoelektrischen Umwandlungsvorrichtung auf der Seite, die für die Phasendifferenz angenommen wird, fließt, was eine nicht notwendige Komponente (Farbmischungskomponente) erzeugt. Aufgrund dieses Einflusses wird das Trennungsverhältnis unzulänglich und wird die Genauigkeit einer Phasendifferenzdetektion verringert.
  • Falls das Pixel eine Trennstruktur aufweist, in der die Trennwand, die sich in der Mitte der rechten und linken fotoelektrischen Umwandlungsvorrichtung befindet, durch Verwenden eines Materials mit niedriger Brechung anstelle einer Implantationstrennung gebildet wird, wird ferner zum Beispiel das Licht, das in den Bereich eingetreten ist, gebrochen und tritt in die fotoelektrische Umwandlungsvorrichtung eines anderen benachbarten Pixels mit großer Wahrscheinlichkeit als schräges Licht ein, was bewirkt, dass eine optische Farbmischung unterschiedlicher Farben auftritt.
  • In Anbetracht von Obigem wird bei der elften Ausführungsform als Pixel 300, die zweidimensional in der Pixelarrayeinheit 11 des CMOS-Bildsensors 10 ( 1) anzuordnen sind, eine Struktur eingesetzt, in der ein Einbettungsvorrichtungstrennbereich mit niedriger Brechung in dem zentralen Teil (zentraler Teil zwischen gleicher Farbe) der fotoelektrischen Umwandlungsvorrichtungen der gleichen Farben gebildet und ein Metalleinbettungsvorrichtungstrennbereich in dem zentralen Teil (zentraler Teil zwischen unterschiedlichen Farben) der fotoelektrischen Umwandlungsvorrichtungen unterschiedlicher Farben gebildet ist. Durch das Einsetzen einer solchen Struktur ist es möglich, das Trennungsverhältnis zu verbessern und zu verhindern, dass eine Farbmischung auftritt.
  • Nachfolgend wird die Struktur des Pixels bei der elften Ausführungsform unter Bezugnahme auf 43 bis 48 beschrieben.
  • (Erstes Beispiel für die Struktur)
  • 43 ist eine Querschnittsansicht, die ein erstes Beispiel für die Struktur des Pixels bei der elften Ausführungsform zeigt.
  • In 43 weist das Pixel 300 eine 2PD-Struktur auf und beinhaltet eine On-Chip-Linse 311, ein Farbfilter 312, fotoelektrische Umwandlungsvorrichtungen 313A und 313B, eine Zwischenpixellichtblockiereinheit 314 und eine Zwischenpixeltrenneinheit 315.
  • Es wird angemerkt, dass, da die On-Chip-Linse 311 bis zu der Zwischenpixeltrenneinheit 315 in dem Pixel 300 jeweils der On-Chip-Linse 111, dem Farbfilter 112, den fotoelektrischen Umwandlungsvorrichtungen 113A und 113B, der Zwischenpixellichtblockiereinheit 114 und der Zwischenpixeltrenneinheit 115, die das Pixel 100 darstellen (11 usw.), gemäß den oben erwähnten Ausführungsformen entsprechen, eine Beschreibung von diesen wie angemessen ausgelassen wird.
  • Ferner wird zur einfachen Beschreibung, falls es notwendig ist, die Farben der Pixel 300 speziell zu unterscheiden, das R-Pixel 300 als „300 (R)“ ausgedrückt und wird das G-Pixel 300 als „300 (G)“ ausgedrückt.
  • In dem Pixel 300 durchläuft das einfallende Licht IL, das von der On-Chip-Linse 311 gesammelt wird, das Farbfilter 312 und wird auf den fotoelektrischen Umwandlungsbereich der fotoelektrischen Umwandlungsvorrichtung 313A oder der fotoelektrischen Umwandlungsvorrichtung 313B angewandt.
  • Hier ist in dem G-Pixel 300 ein Material mit niedriger Brechung (Einbettungsvorrichtung) in einem zentralen Teil 321 zwischen gleicher Farbe zwischen der fotoelektrischen Umwandlungsvorrichtung 313A und der fotoelektrischen Umwandlungsvorrichtung 313B auf der Seite der Lichteinfallsoberfläche eingebettet, um einen Bereich 331 mit niedriger Brechung zu bilden, der als ein Vorrichtungstrennbereich dient. Als das Material mit niedriger Brechung kann zum Beispiel ein Material mit niedriger Brechung, wie etwa ein Oxidfilm oder Glas, verwendet werden. Insbesondere kann als das Material mit niedriger Brechung zum Beispiel ein Material mit einem Brechungsindex niedriger als jener einer Siliciumschicht 310 (Halbleiterschicht), in der ein fotoelektrischer Umwandlungsbereich gebildet wurde, verwendet werden.
  • Die Querschnittsform des Bereichs 331 mit niedriger Brechung ist eine dreieckige Form, die konisch ist und sich bei Annäherung an die Lichteinfallsoberfläche verbreitert. Ferner gibt es bei dem zentralen Teil 321 zwischen gleicher Farbe kein Material mit niedriger Brechung (Einbettungsvorrichtung), das als ein Trennmaterial bei einer vorbestimmten Volumentiefe (z. B. näherungsweise einige 100 nm) von der Lichteinfallsoberfläche dient, und der untere Bereich ist durch Fremdstoffe getrennt.
  • Falls das G-Pixel 300 und das R-Pixel 300 links und rechts benachbart sind, ist ferner Metall in einer Kerbe (Graben) eingebettet, die gemäß der Form des Pixels 300 in einem zentralen Teil 322 zwischen unterschiedlichen Farben zwischen der fotoelektrischen Umwandlungsvorrichtung 313B auf der rechten Seite des G-Pixels 300 und der fotoelektrischen Umwandlungsvorrichtung 313A auf der linken Seite des R-Pixels 300 von der Seite der Lichteinfallsoberfläche gegraben ist, um die Zwischenpixeltrenneinheit 315 zu bilden. Hier kann als das Metall Wolfram (W), Aluminium (Al), Silber (Ag), Rhodium (Rh) oder dergleichen verwendet werden.
  • Wie oben beschrieben, wird, weil das Pixel 300 in 43 eine Struktur aufweist, in der der Bereich 331 mit niedriger Brechung, dessen Querschnitt eine invertierte Dreiecksform aufweist, in dem zentralen Teil 321 zwischen gleicher Farbe gebildet ist, die Bewegungsrichtung des Lichts, das in den Bereich 331 mit niedriger Brechung eingetreten ist, durch die brechende Oberfläche gebogen. Zum Beispiel wird in dem Pixel 300 Licht, das von der diagonal rechten oberen Richtung eingetreten ist, des Lichts, das in den Bereich 331 mit niedriger Brechung eingetreten ist, durch eine Brechungsoberfläche 331A gebrochen, um in die fotoelektrische Umwandlungsvorrichtung 313A auf der linken Seite einzutreten, während Licht, das von diagonal oben links eingetreten ist, durch eine Brechungsoberfläche 331B gebrochen wird, um in die fotoelektrische Umwandlungsvorrichtung 313B einzutreten (Pfeile in der Figur).
  • Aus diesem Grund bewegt sich, falls der Brennfleck des Lichts, das durch die On-Chip-Linse 311 gebündelt wird, in den Bereich 331 mit niedriger Brechung eintritt, der in dem zentralen Teil 321 zwischen gleicher Farbe zwischen der rechten und linken fotoelektrischen Umwandlungsvorrichtung 313A und 313B gebildet ist, das Einfallslicht so wie es ist bis zu einer gewissen Tiefe, ohne fotoelektrisch umgewandelt zu werden, tritt in die fotoelektrische Umwandlungsvorrichtung 313 oder die fotoelektrische 313B ein, wenn es die gewisse Tiefe erreicht, und wird fotoelektrisch umgewandelt. Insbesondere ist es in dem Pixel 300 in 43 möglich, zu bewirken, dass das Licht, das in die Mitte der Lichteinfallsoberfläche in dem zentralen Teil 321 zwischen gleicher Farbe eingetreten ist, in die rechte und linke fotoelektrische Umwandlungsvorrichtung 313A oder 313B eintritt.
  • Falls eine Trennwand durch eine Implantationstrennung in dem zentralen Teil 321 zwischen gleicher Farbe gebildet ist, gibt es hier eine Möglichkeit, dass die Elektronen, die fotoelektrisch in dem Bereich umgewandelt werden, der die Trennwand sein soll, in die fotoelektrische Umwandlungsvorrichtung auf der Seite gegenüber der fotoelektrischen Umwandlungsvorrichtung auf der Seite, die für die Phasendifferenz angenommen wird, fließen, was die Genauigkeit einer Phasendifferenzdetektion verringert, wie oben beschrieben ist.
  • Indessen kann ein solches Ereignis in dem Pixel 300 in 43 vermieden werden, weil das Pixel 300 eine Trennstruktur aufweist, die den Bereich 331 mit niedriger Brechung verwendet, der in dem zentralen Teil 321 zwischen gleicher Farbe gebildet ist, und das Einfallslicht IL, das in den Bereich 331 mit niedriger Brechung eingetreten ist, tritt so wie es ist in die rechte und linke fotoelektrische Umwandlungsvorrichtung 313A oder 313B ein, ohne fotoelektrisch umgewandelt zu werden, bis es eine gewisse Tiefe erreicht. Infolgedessen ist es in dem Pixel 300 in 43 möglich, das Trennungsverhältnis optisch und elektrisch zu verbessern und die Genauigkeit einer Phasendifferenzdetektion zu verbessern.
  • Indessen gibt es, falls die Trennstruktur eingesetzt wird, die den Bereich 331 mit niedriger Brechung in dem zentralen Teil 321 zwischen gleicher Farbe verwendet, eine Möglichkeit, dass das Licht, das in den Bereich 331 mit niedriger Brechung eingetreten ist, gebrochen wird, um in die fotoelektrische Umwandlungsvorrichtung 313 des angrenzenden Pixels 300 einer anderen Farbe als das schrägere Licht einzutreten, wie oben beschrieben ist.
  • Indessen wird in dem Pixel 300 in 43, weil die Trennstruktur, die den Bereich 331 mit niedriger Brechung in dem zentralen Teil 321 zwischen gleicher Farbe verwendet, bereitgestellt ist und die Zwischenpixeltrenneinheit 315, die aus Metall gebildet ist, in dem zentralen Teil 322 zwischen unterschiedlichen Farben gebildet ist, das Licht, das durch den Bereich 331 mit niedriger Brechung gebrochen wurde, der in dem zentralen Teil 321 zwischen gleicher Farbe gebildet ist, durch die Zwischenpixeltrenneinheit 315 reflektiert. Infolgedessen ist es in dem Pixel 300 in 43 möglich, zu verhindern, dass eine optische Farbmischung unterschiedlicher Farben auftritt.
  • Es wird angemerkt, dass in dem Pixel 300 in 43 eine Kerbe (Graben) in die Siliciumschicht 310, in der ein fotoelektrischer Umwandlungsbereich gebildet wurde, von der Seite der Lichteinfallsoberfläche gegraben ist und ein Metall darin eingebettet ist, um die Zwischenpixeltrenneinheit 315 zu bilden. Ein Pinning-Film (Film mit negativer fester Ladung) und ein Isolationsfilm können auf der Seitenwand der Kerbe bereitgestellt werden. Hier kann als der Pinning-Film Hafniumoxid (HfO2), Tantaloxid (Ta2O5) oder dergleichen verwendet werden. Ferner kann als der Isolationsfilm Siliciumdioxid (SiO2) oder dergleichen verwendet werden.
  • (Zweites Beispiel für die Struktur)
  • 44 ist eine Querschnittsansicht, die ein zweites Beispiel für die Struktur des Pixels bei der elften Ausführungsform zeigt.
  • Die Form des Querschnitts des zentralen Teils 321 zwischen gleicher Farbe des Pixels 300 in 44 unterscheidet sich von jener des Pixels 300 in 43. Das heißt, in dem zentralen Teil 321 zwischen gleicher Farbe des Pixels 300 in 44 erstreckt sich die Trennform (Form des Querschnitts) des Bereichs mit niedriger Brechung 331, die eine konische Form aufweist, von der Lichteinfallsoberfläche abwärts mit einer vorbestimmten Volumentiefe (z. B. einige 100 nm) und einer gewissen Breite, und die Form des unteren Bereichs weist eine rechteckige Form (vertikal lange Form) auf.
  • Das heißt, der Bereich unter dem Bereich 331 mit niedriger Brechung ist durch Fremdstoffe getrennt, ohne das Material mit niedriger Brechung als ein Trennmaterial in dem Fall des zentralen Teils 321 zwischen gleicher Farbe des Pixels 300 in 43 zu bilden, während sich der Bereich 331 mit niedriger Brechung in dem Fall des zentralen Teils 321 zwischen gleicher Farbe in dem Pixel 300 in 44 mit einer gewissen Breite abwärts erstreckt, so dass der untere Teil mit einer rechteckigen Form (vertikal langen Form) die fotoelektrische Umwandlungsvorrichtung 313A und die fotoelektrische Umwandlungsvorrichtung 313B trennt.
  • Wie oben beschrieben, sind in dem Pixel 300 in 44 die fotoelektrische Umwandlungsvorrichtung 313A und die fotoelektrische Umwandlungsvorrichtung 313B durch Bilden in gewissem Sinn einer Zwischenvorrichtungstrenneinheit des Dreieckteils in dem Bereich 331 mit niedriger Brechung und dem Teil, der sich von diesem abwärts erstreckt, physisch getrennt. Infolgedessen ist es in dem Pixel 300 in 44 möglich, die Genauigkeit einer Phasendifferenzdetektion zu verbessern, indem verhindert wird, dass die Ausgabe einer fotoelektrischen Umwandlungsvorrichtung 313 (313A oder 313B) mit der Ausgabe der anderen fotoelektrischen Umwandlungsvorrichtung 313 (313B oder 313A) gemischt wird.
  • (Drittes Beispiel für die Struktur)
  • 45 ist eine Querschnittsansicht, die ein drittes Beispiel für die Struktur des Pixels bei der elften Ausführungsform zeigt.
  • Die Form des Querschnitts des zentralen Teils 321 zwischen gleicher Farbe des Pixels 300 in 45 unterscheidet sich von jener des Pixels 300 in 43. Das heißt, in dem zentralen Teil 321 zwischen gleicher Farbe des Pixels 300 in 45 ist die Trennform (Form des Querschnitts) des Bereichs 331 mit niedriger Brechung eine Trapezform (Trapez, dessen Unterseite kürzer als die Oberseite ist), die sich von der Lichteinfallsoberfläche zu der dieser gegenüberliegenden Oberfläche (der Seite der Transistorvorrichtungsoberfläche) verjüngt.
  • Wie oben beschrieben, sind in dem Pixel 300 in 45 die fotoelektrische Umwandlungsvorrichtung 313A und die fotoelektrische Umwandlungsvorrichtung 313B durch Bilden in gewissem Sinn einer Zwischenvorrichtungstrenneinheit des Trapezteils in dem Bereich 331 mit niedriger Brechung physisch getrennt. Infolgedessen ist es in dem Pixel 300 in 45 möglich, die Genauigkeit einer Phasendifferenzdetektion zu verbessern, indem verhindert wird, dass die Ausgabe einer fotoelektrischen Umwandlungsvorrichtung 313 mit der Ausgabe der anderen fotoelektrischen Umwandlungsvorrichtung 313 gemischt wird.
  • (Viertes Beispiel für die Struktur)
  • 46 ist eine Querschnittsansicht, die ein viertes Beispiel für die Struktur des Pixels bei der elften Ausführungsform zeigt.
  • In der in 46 gezeigten Draufsicht entspricht der X-X'-Querschnitt der Querschnittsansicht des Pixels 300 in 43. Das heißt, in dem Pixel 300 in 46 ist der zentrale Teil 321 zwischen gleicher Farbe einschließlich des Bereichs 331 mit niedriger Brechung zwischen der fotoelektrischen Umwandlungsvorrichtung 313A und der fotoelektrischen Umwandlungsvorrichtung 313B gebildet, und die Form von diesem ist bei Betrachtung von der Seite der Lichteinfallsoberfläche eine rechteckige Form (vertikal lange Form).
  • Hier geben die gepunkteten Linien in der Figur das Einfallslicht IL an. Falls das Licht, das durch die On-Chip-Linse 311 gebündelt wird, in den Bereich 331 mit niedriger Brechung eintritt, bewegt sich das Einfallslicht so wie es ist bis zu einer gewissen Tiefe, ohne fotoelektrisch umgewandelt zu werden, tritt in die fotoelektrische Umwandlungsvorrichtung 313 oder die fotoelektrische Umwandlungsvorrichtung 313B ein, wenn es die gewisse Tiefe erreicht, und wird fotoelektrisch umgewandelt.
  • Es wird angemerkt, dass, obwohl der Fall, in dem die in 46 gezeigte Draufsicht der Querschnittsansicht des Pixels 300 in 43 entspricht, hier gezeigt wurde, (der Bereich 331 mit niedriger Brechung des) der zentrale Teil 321 zwischen gleicher Farbe zwischen der fotoelektrischen Umwandlungsvorrichtung 313A und der fotoelektrischen Umwandlungsvorrichtung 313B auch ähnlich in dem Pixel 300 in 44 oder dem Pixel 300 in 45 gebildet ist.
  • (Fünftes Beispiel für die Struktur)
  • 47 ist eine Draufsicht, die ein fünftes Beispiel der Struktur des Pixels in der elften Ausführungsform darstellt.
  • In der in 47 gezeigten Draufsicht entspricht der X-X'-Querschnitt der Querschnittsansicht des Pixels 300 in 43. Das heißt, in dem Pixel 300 in 47 ist der zentrale Teil 321 zwischen gleicher Farbe einschließlich des Bereichs 331 mit niedriger Brechung für vier fotoelektrische Umwandlungsvorrichtungen 313, d. h. die fotoelektrische Umwandlungsvorrichtung 313A, die fotoelektrische Umwandlungsvorrichtung 313B, eine fotoelektrische Umwandlungsvorrichtung 313C und eine fotoelektrische Umwandlungsvorrichtung 313D, gebildet, und die Form von diesen ist bei Betrachtung von der Seite der Lichteinfallsoberfläche eine Rhombusform.
  • Hier gibt die gepunktete Linie in der Figur das Einfallslicht IL an. Falls das Licht, das durch die On-Chip-Linse 311 gebündelt wird, in den Bereich 331 mit niedriger Brechung eintritt, bewegt sich das Einfallslicht so wie es ist bis zu einer gewissen Tiefe, ohne fotoelektrisch umgewandelt zu werden, tritt in eine beliebige der fotoelektrischen Umwandlungsvorrichtungen 313A bis 313D ein, wenn es die gewisse Tiefe erreicht, und wird fotoelektrisch umgewandelt.
  • Es wird angemerkt, dass, obwohl der Fall, in dem die in 47 gezeigte Draufsicht der Querschnittsansicht des Pixels 300 in 43 entspricht, hier gezeigt wurde, (der Bereich 331 mit niedriger Brechung des) der zentrale Teil 321 zwischen gleicher Farbe für vier fotoelektrische Umwandlungsvorrichtungen 313 auch ähnlich in dem Pixel 300 in 44 oder dem Pixel 300 in 45 gebildet werden kann.
  • Ferner ist das Trennungslayout durch (den Bereich 331 mit niedriger Brechung des) den zentralen Teil 321 zwischen gleicher Farbe, das in 46 und 47 gezeigt ist, nur ein Beispiel und das Trennungslayout außer der rechteckigen Form für die zwei fotoelektrischen Umwandlungsvorrichtungen 313 und der Rhombusform 313 für die vier fotoelektrischen Umwandlungsvorrichtungen 313 kann verwendet werden.
  • (Sechstes Beispiel für die Struktur)
  • 48 ist eine Draufsicht, die ein sechstes Beispiel der Struktur des Pixels in der elften Ausführungsform darstellt.
  • Die Form des Querschnitts des zentralen Teils 322 zwischen unterschiedlichen Farben des Pixels 300 in 48 unterscheidet sich von jener des Pixels 300 in 44. Das heißt, in dem zentralen Teil 322 zwischen unterschiedlichen Farben des Pixels 300 in 48 ist ein Bereich 341 mit niedriger Brechung, der aus einem Material mit niedriger Brechung gebildet ist, in dem Bereich (Bereich in der Tiefenrichtung) unter der aus Metall gebildeten Zwischenpixeltrenneinheit 315 gebildet.
  • Insbesondere ist, obwohl eine Substanz in einer Kerbe (Graben) eingebettet ist, die in Silicium, in dem ein fotoelektrischer Umwandlungsbereich gebildet wurde, gegraben wurde, um eine Trenneinheit zum Trennen der Pixel unterschiedlicher Farbe zu bilden, ein Material mit niedriger Brechung als ein Vorderseitengraben eingebettet, um den Bereich 341 mit niedriger Brechung zu bilden, und ist ein Metall als ein Rückseitengraben eingebettet, um die Zwischenpixeltrenneinheit 315 in dem Pixel 300 in 48 zu bilden.
  • Dann trennt in dem Pixel 300 in 48 mit der Struktur, die die Zwischenpixeltrenneinheit 315 und den Bereich 341 mit niedriger Brechung kombiniert, der zentrale Teil 322 zwischen unterschiedlichen Farben die Pixel unterschiedlicher Farben, z. B. die fotoelektrische Umwandlungsvorrichtung 313B auf der rechten Seite des G-Pixels 300 und die fotoelektrische Umwandlungsvorrichtung 313A auf der linken Seite des R-Pixels 300, die in 48 gezeigt sind.
  • Die elfte Ausführungsform wurde oben beschrieben.
  • Zwölfte Ausführungsform
  • Wie oben beschrieben, ist es in einer Festkörperbildgebungsvorrichtung, einschließlich eines Pixels, in dem mehrere fotoelektrische Umwandlungsvorrichtungen unmittelbar unter einer einzigen On-Chip-Linse gebildet sind, möglich, Entfernungsinformationen basierend auf einem Signal zur Phasendifferenzdetektion zu erlangen, das aus jedem Pixel erlangt wird.
  • Da ein Kompromiss zwischen dem Trennungsverhältnis und einer Farbmischung stattfand, war es jedoch in der Struktur des allgemeinen Pixels schwierig, die Genauigkeit einer Phasendifferenzdetektion zu verbessern, während die Farbmischung unterdrückt wurde. Um einen solchen Kompromiss zu beseitigen, wurden in der Vergangenheit Informationen in Bezug auf die Phasendifferenz einfach durch Verwenden von nur dem Volumen erlangt oder wurde das Trennungsverhältnis durch Verwenden eines optischen Wellenleiters ohne Verwenden einer On-Chip-Linse für eine sehr genaue Detektion erhöht. Jedoch wurde es gefordert, die Genauigkeit einer Phasendifferenzdetektion weiter zu verbessern, während die Farbmischung unterdrückt wird.
  • In Anbetracht des Obigen wird bei einer zwölften Ausführungsform als Pixel 400, die zweidimensional in der Pixelarrayeinheit 11 des CMOS-Bildsensors 10 (1) anzuordnen sind, eine Struktur eingesetzt, in der eine On-Chip-Linse aus mehreren Typen von Substanzen mit unterschiedlichen Brechungsindizes gebildet ist. Durch das Einsetzen einer solchen Struktur ist es möglich, die Genauigkeit einer Phasendifferenzdetektion weiter zu verbessern, während eine Farbmischung unterdrückt wird. Hier schließt die Farbmischung eine Farbmischung zwischen mehreren fotoelektrischen Umwandlungsvorrichtungen ein, die unmittelbar unter einer einzigen On-Chip-Linse gebildet sind.
  • Hier wird die Struktur des Pixels bei der zwölften Ausführungsform unter Bezugnahme auf 49 bis 56 beschrieben.
  • (Erstes Beispiel für die Struktur)
  • 49 ist eine Querschnittsansicht, die ein erstes Beispiel für eine Struktur eines Pixels bei einer zwölften Ausführungsform zeigt.
  • In 49 weist das Pixel 400 eine 2PD-Struktur auf und beinhaltet eine On-Chip-Linse 411, ein Farbfilter 412, fotoelektrische Umwandlungsvorrichtungen 413A und 413B, eine Zwischenpixellichtblockiereinheit 414 und eine Zwischenpixeltrenneinheit 415.
  • Es wird angemerkt, dass, da die On-Chip-Linse 411 bis zu der Zwischenpixeltrenneinheit 415 in dem Pixel 400 jeweils der On-Chip-Linse 111, dem Farbfilter 112, den fotoelektrischen Umwandlungsvorrichtungen 113A und 113B, der Zwischenpixellichtblockiereinheit 114 und der Zwischenpixeltrenneinheit 115, die das Pixel 100 darstellen (11 usw.), gemäß den oben erwähnten Ausführungsformen entsprechen, eine Beschreibung von diesen hier ausgelassen wird.
  • Ferner wird zur einfachen Beschreibung, falls es notwendig ist, die Farben des Pixels 400 speziell zu unterscheiden, das R-Pixel 400 als „400 (R)“ ausgedrückt, wird das G-Pixel 400 als „400 (G)“ ausgedrückt und wird das B-Pixel 400 als „400 (B)“ ausgedrückt.
  • In dem Pixel 400 ist die On-Chip-Linse 411 aus einem Element 411A und einem Element 411B als zwei Typen von Substanzen mit unterschiedlichen Brechungsindizes gebildet. In der On-Chip-Linse 411 weist das Element 411B eine Form auf, die in eine V-Form gegraben wurde, und ein Teil des Elements 411A (Teil auf der Seite gegenüber der Lichteinfallsoberfläche) ist in dem V-Form-Teil eingebettet.
  • Das heißt, das Element 411A (erstes Element) weist eine gekrümmte Oberfläche, auf die Licht einfällt, und einen Teil, der dem V-Form-Teil des Elements 411B entspricht, auf und das Element 411B (zweites Element) weist eine Oberfläche auf der Seite gegenüber der gekrümmten Oberfläche, auf die Licht einfällt, und einen Teil mit einer V-Form auf. Es wird angemerkt, dass, obwohl der Fall beschrieben wird, in dem der Übergangsteil zwischen dem Element 411A und dem Element 411B eine V-Form aufweist, die Form des Übergangsteils eine andere Form außer der V-Form sein kann.
  • Zum Beispiel ist das Element 411A aus einem Material mit hoher Brechung (High-n-Material) gebildet, das ein Material mit einem Brechungsindex höher als jener des Elements 411B ist. Zum Beispiel ist indessen das Element 411B aus einem Material mit niedriger Brechung (Low-n-Material) gebildet, das ein Material mit einem Brechungsindex niedriger als jener des Elements 411A ist. Ferner ist ein Antireflexionsfilm 431 auch auf der Oberfläche der Lichteinfallsseite der On-Chip-Linse 411 gebildet.
  • In dem Pixel 400 wird das Einfallslicht IL, das in die On-Chip-Linse 411 eingetreten ist, an der Lichteinfallsoberfläche des Elements 411A gebrochen, wie durch den Pfeil aus 49 angegeben, und wird dann an der Grenze zwischen dem Element 411A und dem Element 411B gebrochen, um auf den fotoelektrischen Umwandlungsbereich der fotoelektrischen Umwandlungsvorrichtung 413A angewandt zu werden.
  • Wie oben beschrieben, ist in dem Pixel 400 in 49 die On-Chip-Linse 411 aus dem Element 411A und dem Element 411B gebildet, die unterschiedliche Brechungsindizes aufweisen, wird das Licht, das in die fotoelektrische Umwandlungsvorrichtung 413A oder 413B eingetreten ist, in der gewünschten rechten und linken fotoelektrischen Umwandlungsvorrichtung 413A oder 413B akkumuliert, ohne vermischt zu werden (ohne Farbvermischung).
  • 50 ist eine grafische Darstellung, die ein Ausgabeergebnis zeigt, das einem Lichteinfallswinkel für jede fotoelektrische Umwandlungsvorrichtung 413 in dem Pixel 400 in 49 entspricht.
  • Es wird angemerkt, dass in 50 zum Vergleich auch das Ausgabeergebnis der rechten und linken fotoelektrischen Umwandlungsvorrichtung 913A und 913B (bestehende Struktur) des allgemeinen Pixels 900 zusammen mit dem Ausgabeergebnis der fotoelektrischen Umwandlungsvorrichtungen 413A und 413B (Struktur gemäß der vorliegenden Technologie) des Pixels 400 in 49 gezeigt ist. Jedoch unterscheidet sich in dem Pixel 900 die Struktur der On-Chip-Linse 911 von der Struktur der On-Chip-Linse 411 des Pixels 400. Das heißt, in dem Pixel 900 ist die On-Chip-Linse 911 nicht aus mehreren Substanzen mit unterschiedlichen Brechungsindizes gebildet.
  • Das heißt, in 50 ist für das Pixel 400 in 49 die Ausgabe der fotoelektrischen Umwandlungsvorrichtung 413A auf der linken Seite durch eine durchgezogene Kurve A1 angegeben und ist die Ausgabe der fotoelektrischen Umwandlungsvorrichtung 413B auf der rechten Seite durch eine gepunktete Kurve B1 angegeben. Ferner ist für das allgemeine Pixel 900 die Ausgabe der fotoelektrischen Umwandlungsvorrichtung 913A auf der linken Seite durch eine durchgezogene Kurve A2 angegeben und ist die Ausgabe der fotoelektrischen Umwandlungsvorrichtung 913B auf der rechten Seite durch eine gepunktete Kurve B2 angegeben.
  • Hier stimmt der Wert der Ausgabe in der Kurve A1, die der Ausgabe der fotoelektrischen Umwandlungsvorrichtung 413A auf der linken Seite entspricht, und der Kurve B1, die der Ausgabe der fotoelektrischen Umwandlungskurve 413B auf der rechten Seite entspricht, in dem Fall überein, in dem ein Einfallswinkel θi 0 Grad beträgt, d. h., Licht von direkt oberhalb einfällt. Das heißt, die Kurve A1 und die Kurve B1 weisen eine liniensymmetrische Beziehung mit der Ausgabe in dem Fall, in dem der Einfallswinkel θi = 0 ist, als die Symmetrieachse auf.
  • Gleichermaßen weisen die Kurve A2, die der Ausgabe der fotoelektrischen Umwandlungsvorrichtung 913A auf der linken Seite entspricht, und die Kurve B2, die der Ausgabe der fotoelektrischen Umwandlungsvorrichtung 913B auf der rechten Seite entspricht, eine liniensymmetrische Beziehung mit der Ausgabe, wenn der Einfallswinkel θi = 0 ist, als die Symmetrieachse auf.
  • Wenn die Kurven A1 und B1 des Pixels 400 in 49 und die Kurven A2 und B2 des allgemeinen Pixels 900 miteinander verglichen werden, weisen sie zu dieser Zeit die folgende Beziehung auf.
  • Das heißt, falls der Einfallswinkel θi negativ ist und der Kurve A1 und der Kurve A2 Aufmerksamkeit gewidmet wird, wird, obwohl die Spitzenwerte der Ausgabe der fotoelektrischen Umwandlungsvorrichtung 413A und die Ausgabe der fotoelektrischen Umwandlungsvorrichtung 813A im Wesentlichen gleich sind, die Ausgabe der fotoelektrischen Umwandlungsvorrichtung 413B mit der Ausgabe der fotoelektrischen Umwandlungsvorrichtung 413A gemischt, während die Ausgabe der fotoelektrischen Umwandlungsvorrichtung 913B mit der Ausgabe der fotoelektrischen Umwandlungsvorrichtung 913A gemischt wird.
  • Falls der Kurve B1 und der Kurve B2 Aufmerksamkeit gewidmet wird, wird zu dieser Zeit die Ausgabe der fotoelektrischen Umwandlungsvorrichtung 413B gemischt mit der Ausgabe der fotoelektrischen Umwandlungsvorrichtung 413A reduziert, weil die Ausgabe der fotoelektrischen Umwandlungsvorrichtung 413B im Vergleich zu der Ausgabe der fotoelektrischen Umwandlungsvorrichtung 913B klein ist.
  • Falls der Einfallswinkel θi positiv ist und der Kurve B1 und der Kurve B2 Aufmerksamkeit gewidmet wird, wird indessen, obwohl die Spitzenwerte der Ausgabe der fotoelektrischen Umwandlungsvorrichtung 413B und die Ausgabe der fotoelektrischen Umwandlungsvorrichtung 813A im Wesentlichen gleich sind, die Ausgabe der fotoelektrischen Umwandlungsvorrichtung 413A mit der Ausgabe der fotoelektrischen Umwandlungsvorrichtung 413B gemischt, während die Ausgabe der fotoelektrischen Umwandlungsvorrichtung 913A mit der Ausgabe der fotoelektrischen Umwandlungsvorrichtung 913B gemischt wird.
  • Falls der Kurve A1 und der Kurve A2 Aufmerksamkeit gewidmet wird, wird zu dieser Zeit die Ausgabe der fotoelektrischen Umwandlungsvorrichtung 413A gemischt mit der Ausgabe der fotoelektrischen Umwandlungsvorrichtung 413B reduziert, weil die Ausgabe der fotoelektrischen Umwandlungsvorrichtung 413A im Vergleich zu der Ausgabe der fotoelektrischen Umwandlungsvorrichtung 913A klein ist.
  • Wie oben beschrieben, ist es in dem Pixel 400 in 49 durch Bilden der On-Chip-Linse 411 aus dem Element 411A und dem Element 411B mit unterschiedlichen Brechungsindizes möglich, die Genauigkeit einer Phasendifferenzdetektion zu verbessern, indem verhindert wird, dass die Ausgabe einer fotoelektrischen Umwandlungsvorrichtung 413 (413A oder 413B) mit der Ausgabe der anderen fotoelektrischen Umwandlungsvorrichtung 413 (413B oder 413A) gemischt wird. Infolgedessen ist die elektronische Einrichtung einschließlich des CMOS-Bildsensors 10 zum Realisieren eines genaueren Autofokus in der Lage.
  • (Zweites Beispiel für die Struktur)
  • 51 ist eine Querschnittsansicht, die ein zweites Beispiel für die Struktur des Pixels bei der zwölften Ausführungsform zeigt.
  • Das Pixel 400 in 51 unterscheidet sich von dem Pixel 400 in 49 darin, dass eine Zwischenvorrichtungstrenneinheit 416 zwischen der rechten und linken fotoelektrischen Umwandlungsvorrichtung 413A und 413B gebildet ist und sich die Form des Querschnitts der On-Chip-Linse 411 des Pixels 400 in 51 von jener in dem Pixel 400 in 49 unterscheidet. Das heißt, in dem Pixel 400 in 51 beinhaltet die On-Chip-Linse 411 ferner ein Element 411C, das aus einer anderen Substanz zusätzlich zu den zwei Typen von Substanzen gebildet ist, d. h., das Element 411A und das Element 411B weisen unterschiedliche Brechungsindizes auf.
  • In der On-Chip-Linse 411 weist das Element 411B eine Form auf, die in eine V-Form auf der Seite der Lichteinfallsoberfläche gegraben wurde, und ein Teil (Teil auf der Seite gegenüber der Lichteinfallsoberfläche) des Elements 411A ist in dem V-Form-Teil eingebettet. Ferner weist in der On-Chip-Linse 411 das Element 411B eine Form, die in eine V-Form gegraben wurde, auch auf der Seite gegenüber der Lichteinfallsoberfläche auf, und das (gesamte) Element 411C ist in dem V-Form-Teil eingebettet.
  • Obwohl sich, wenn das Element 411A und das Element 411C so gebildet werden, dass sie einen Querschnitt mit einer V-Form für das Element 411B aufweisen, die Ecken der V-Formen in Kontakt miteinander befinden und der Querschnitt mit einer V-Form des Elements 411C kleiner als der Querschnitt mit einer V-Form des Elements 411A hier ist, ist die in 51 gezeigte Form des Querschnitts lediglich ein Beispiel und es kann eine andere Form eingesetzt werden.
  • Falls in der On-Chip-Linse 411 das Element 411A aus einem Material mit hoher Brechung (High-n-Material) gebildet ist und das Element 411B aus einem Material mit niedriger Brechung (Low-n-Material) gebildet ist, kann ferner das Element 411C aus einem Material mit einem Brechungsindex gebildet werden, der dazu in der Lage ist, die Menge an Licht zu reduzieren, das in die in einer Siliciumschicht 410 gebildete Zwischenvorrichtungsvorrichtung 416 eintritt. In diesem Fall kann der Brechungsindex des Elements 411C ein Brechungsindex sein, der verschieden von jenen des Elements 411A und des Elements 411B ist. Es wird angemerkt, dass der Brechungsindex des Elements 411C der gleiche Brechungsindex wie jener des Elements 411A sein kann.
  • Wie oben beschrieben, ist es in dem Pixel 400 in 51 durch Einsetzen einer Struktur, in der die On-Chip-Linse 411 das Element zusätzlich zu dem Element 411A und dem Element 411B in dem Fall enthält, in dem die Zwischenvorrichtungstrennvorrichtung 416 zwischen der rechten und linken fotoelektrischen Umwandlungsvorrichtung 413A und 413B bereitgestellt wird, möglich, die Menge an Licht zu reduzieren, das in die Zwischenvorrichtungstrennvorrichtung 416 eintritt.
  • (Drittes Beispiel für die Struktur)
  • 52 ist eine Querschnittsansicht, die ein drittes Beispiel für die Struktur des Pixels bei der zwölften Ausführungsform zeigt.
  • Das Pixel 400 in 52 ist insofern das gleiche wie das Pixel 400 in 51, dass die Zwischenvorrichtungstrenneinheit 416 bereitgestellt ist und die On-Chip-Linse 411 das Element 411A bis zu dem Element 411C beinhaltet, aber unterscheidet sich von dem Pixel 400 in 51 darin, dass die Höhe in der Richtung der optischen Achse (Stapelungsrichtung) für jede Farbe gemäß dem Material der On-Chip-Linse 411 optimiert ist.
  • In 52 sind in jedem Pixel 400 Brechungsindizes des Elements 411A, des Elements 411B und des Elements 411C durch n1 , n2 bzw. n3 angegeben. Ferner sind in dem G-Pixel 400 der Krümmungsradius und die Höhe der On-Chip-Linse 411 durch rG bzw. hG angegeben. Gleichermaßen sind der Krümmungsradius und die Höhe der On-Chip-Linse 411 in dem R-Pixel 400 durch rR bzw. hR angegeben, und sind der Krümmungsradius und die Höhe der On-Chip-Linse 411 in dem B-Pixel 400 durch rB bzw. hB angegeben.
  • Hier sind die Höhe hG in dem G-Pixel 400, die Höhe hR in dem R-Pixel 400 und die Höhe hB in dem B-Pixel 400 für jede Farbe gemäß dem Material der On-Chip-Linse 411, d. h. den Brechungsindizes n1 , n2 und n3 des Elements 411A bis zu dem Element 411C, optimiert.
  • Zum Beispiel kann die Beziehung zwischen den Höhen hG , hR und hB der On-Chip-Linse 411 für jede Farbe eine Beziehung sein, die durch die folgende Formel (1) ausgedrückt wird, wobei die chromatische Aberration berücksichtigt wird.
    h R > h G > h B
    Figure DE112018002728T5_0001
  • Es wird angemerkt, dass, obwohl hier der Fall exemplarisch gezeigt wurde, in dem die Höhe h der On-Chip-Linse 411 als der Parameter zum Durchführen einer Optimierung für jede Farbe angepasst wird, ein anderer Parameter verwendet werden kann. Zum Beispiel kann in dem Fall des Anpassens eines Krümmungsradius r der On-Chip-Linse 411 zum Beispiel eine Beziehung verwendet werden, die durch die Folgende Formel (2) ausgedrückt wird, wobei die chromatische Aberration berücksichtigt wird.
    r R > r G > r B
    Figure DE112018002728T5_0002
  • Wie oben beschrieben, ist es in dem Pixel 400 in 52 durch Optimieren der Parameter, wie etwa der Höhe und des Krümmungsradius, für jede Farbe gemäß dem Material (Brechungsindizes mehrerer Typen von Elementen) der On-Chip-Linse 411 zum Beispiel möglich, die Quanteneffizienz jeder Farbe und das Trennungsverhältnis zu verbessern oder zu verhindern, dass eine Farbmischung auftritt.
  • Es wird angemerkt, dass in 52 in dem G-Pixel 400 der Winkel zwischen der Grenzoberfläche des Elements 411B zu dem Element 411A und der horizontalen Ebene durch θG angegeben ist. Gleichermaßen sind in dem R-Pixel 400 und dem B-Pixel 400 die Winkel zwischen der Grenzoberfläche des Elements 411B zu dem Element 411A und der horizontalen Ebene durch θR bzw. θB angegeben. Zum Beispiel können die Winkel θG , θR , and θB als die Parameter außer der Höhe und dem Krümmungsradius r, die oben erwähnt wurde, der On-Chip-Linse 411 verwendet und optimiert werden.
  • (Viertes Beispiel für die Struktur)
  • 53 ist eine Querschnittsansicht, die ein viertes Beispiel für die Struktur des Pixels bei der zwölften Ausführungsform zeigt.
  • Das Pixel 400 in 53 unterscheidet sich von dem Pixel 400 in 49 darin, dass die Zwischenvorrichtungstrenneinheit 416 bereitgestellt ist und ein Steuerelement 421 zwischen dem Element 411A und dem Element 411B in der On-Chip-Linse 411 bereitgestellt ist.
  • Das Steuerelement 421 ist zum Beispiel aus einem photonischen Kristall gebildet. Der photonische Kristall ist eine Nanostruktur, deren Brechungsindex sich periodisch ändert. Durch das Bilden des Steuerelements 421 zwischen dem Element 411A und dem Element 411B weist die On-Chip-Linse 411 eine Struktur auf, die zum Steuern der Abhängigkeit von dem Lichteinfallswinkel in der Lage ist.
  • Das heißt, durch das Bereitstellen des Steuerelements 421, das zum Beispiel aus einem photonischen Kristall gebildet ist, kann das Pixel 400 eine Struktur aufweisen, die eine Totalreflexion des Einfallslichts von der Richtung auf der linken Seite in der Figur durchführt, so dass es nicht in die fotoelektrische Umwandlungsvorrichtung 413A auf der linken Seite eintritt, oder eine Struktur führt eine Totalreflexion des Einfallslichts von der Richtung auf der rechten Seite in der Figur durch, so dass es nicht in die fotoelektrische Umwandlungsvorrichtung 413B auf der rechten Seite eintritt. Das heißt, das Pixel 400 weist eine Struktur auf, in der die Abhängigkeit von dem Einfallswinkel weiter erhöht wird, indem die Abhängigkeit von dem Einfallswinkel des photonischen Kristalls effizient genutzt wird.
  • Wie oben beschrieben, ist es in dem Pixel 400 in 53 durch Einsetzen einer Struktur, in der die Abhängigkeit von dem Lichteinfallswinkel durch Bilden des Steuerelements 421 gesteuert werden kann, das aus einem photonischen Kristall zwischen dem Element 411A und dem Element 411B in der On-Chip-Linse 411 gebildet ist, möglich, die Genauigkeit einer Phasendifferenzdetektion weiter zu verbessern, während die Farbmischung unterdrückt wird.
  • (Fünftes Beispiel für die Struktur)
  • 54 ist eine Querschnittsansicht, die ein fünftes Beispiel für die Struktur des Pixels bei der zwölften Ausführungsform zeigt.
  • Das Pixel 400 in 54 unterscheidet sich von dem Pixel 400 in 53 darin, dass die Farbfilter 412, die den jeweiligen Farben entsprechen, entfernt sind und das Steuerelement 421 (421R, 421G und 421B) eine spektrale Funktion aufweist.
  • Das Steuerelement 421 (421R, 421G und 421B) ist zum Beispiel aus einem photonischen Kristall gebildet. Da in dem photonischen Kristall nur Licht mit einer speziellen Wellenlänge mit der periodischen Struktur resoniert, um eine Reflexion und Transmission zu bewirken, kann hier eine spektrale Funktion unter Verwendung dieser Charakteristik ähnlich dem Farbfilter bereitgestellt werden.
  • Das heißt, das G-Pixel 400 in 54 weist eine Struktur auf, in der das G-Farbfilter 412 nicht bereitgestellt ist, indem es ermöglicht wird, zu bewirken, dass, wenn das Steuerelement 421G, das aus einem photonischen Kristall gebildet wird, zwischen dem Element 411A und dem Element 411B gebildet wird, das Steuerelement 421G als ein Filter fungiert, durch das die Grün(G)-Wellenlängenkomponente durch die Photonischer-Kristall-Struktur transmittiert wird.
  • Gleichermaßen weist das R-Pixel 400 in 54 eine Struktur auf, in der das R-Farbfilter 412 nicht bereitgestellt ist, indem bewirkt wird, dass, wenn das Steuerelement 421R gebildet wird, das Steuerelement 421R als ein Filter fungiert, durch das die Rot(R)-Wellenlängenkomponente durch die Photonischer-Kristall-Struktur transmittiert wird. Ferner weist gleichermaßen das B-Pixel in 54 eine Struktur auf, in der das B-Farbfilter 412 nicht bereitgestellt ist, indem bewirkt wird, dass es als ein Filter fungiert, durch das die Blau(B)-Komponente durch die Photonischer-Kristall-Struktur transmittiert wird.
  • Wie oben beschrieben, kann das Pixel 400 in 54 eine Struktur aufweisen, in der nicht nur die Abhängigkeit von dem Einfallswinkel weiter erhöht werden kann, indem die Abhängigkeit von dem Einfallswinkel des photonischen Kristalls effizient genutzt wird, sondern auch das Farbfilter 412 nicht bereitgestellt ist, indem bewirkt wird, dass, wenn das Steuerelement 421 gebildet wird, das aus einem photonischen Kristall gebildet wird, das Steuerelement 421 ähnlich dem Farbfilter für jede Farbe unter Verwendung der Photonischer-Kristall-Struktur fungiert.
  • (Sechstes Beispiel für die Struktur)
  • 55 ist eine Querschnittsansicht, die ein sechstes Beispiel für die Struktur des Pixels bei der zwölften Ausführungsform zeigt.
  • Obwohl die Pixel 400 zweidimensional (in einer Matrix) in der Pixelarrayeinheit 1 (1) angeordnet sind, versteht es sich, dass sämtliche Pixel der in der Pixelarrayeinheit 11 (1) anzuordnenden Pixel eine Struktur ähnlich jener des Pixels 400 aufweisen können oder ein Teil der Pixel eine Struktur ähnlich jener des Pixels 400 aufweisen kann.
  • Zum Beispiel kann, wie in 55 gezeigt, auch in dem Fall, in dem die Pixelarrayeinheit 11 das Anordnungsmuster einsetzt, in dem geteilte Pixel, die jeweils den Pixelschaltkreis mit benachbarten Pixeln (2×2, d. h. vier Pixel der gleichen Farbe) der gleichen Farbe regelmäßig angeordnet sind, ein Teil der Pixel eine Struktur ähnlich jener des Pixels 400 aufweisen.
  • Jedoch weist bei der in 55 gezeigten Pixelanordnung jedes Pixel 400 eine Struktur (1PD-Struktur) einschließlich einer fotoelektrischen Umwandlungsvorrichtung. Zur Unterscheidung von dem oben erwähnten Pixel 400 mit der 2PD-Struktur wird hier das Pixel 400 mit der 1PD-Struktur als das Pixel 400 (1PD) bezeichnet.
  • Hier ist zum Beispiel in der Pixelanordnung, die in 55 gezeigt ist, eine elliptische On-Chip-Linse 411E für ein G-Pixel 400-11 (1PD) und ein G-Pixel 400-12 (1PD) gebildet, die in der gleichen Zeile angeordnet sind. Diese On-Chip-Linse 411E weist eine Struktur auf, die aus mehreren Typen von Substanzen mit unterschiedlichen Brechungsindizes ähnlich der oben erwähnten On-Chip-Linse 411 (49 usw.) gebildet ist.
  • Das heißt, eine Struktur, in der eine fotoelektrische Umwandlungsvorrichtung 413 (die zum Beispiel der fotoelektrischen Umwandlungsvorrichtung 413A in 49 entspricht) des G-Pixels 400-11 (1PD) und eine fotoelektrische Umwandlungsvorrichtung 413 (die zum Beispiel der fotoelektrischen Umwandlungsvorrichtung 413B in 49 entspricht) des G-Pixels 400-12 (1PD) für die eine On-Chip-Linse 411E bereitgestellt sind, ist bereitgestellt. Eine Phasendifferenzdetektion wird dann hier unter Verwendung der Ausgaben von jeder der fotoelektrischen Umwandlungsvorrichtung 413 des G-Pixels 400-11 (1PD) und der fotoelektrischen Umwandlungsvorrichtung 413 des G-Pixels 400-12 (1PD) durchgeführt, die in der gleichen Zeile angeordnet sind.
  • Ferner ist gleichermaßen die elliptische On-Chip-Linse 411E auch für ein G-Pixel 400-21 (1PD) und ein G-Pixel 400-22 (1PD), die in der gleichen Zeile angeordnet sind, oder dergleichen gebildet und wird eine Phasendifferenzdetektion unter Verwendung der Ausgabe von jeder der fotoelektrischen Umwandlungsvorrichtungen 413 (die zum Beispiel den fotoelektrischen Umwandlungsvorrichtungen 413A und 413B in 49 entsprechen) der G-Pixel 400 (1PD) durchgeführt.
  • Ferner kann zum Beispiel die elliptische On-Chip-Linse 411E in der Spaltenrichtung wie in einem G-Pixel 400-33 (1PD) und einem G-Pixel 400-43(1PD) oder einem G-Pixel 400-34(1PD) und einem G-Pixel 400-44 (1PD), die in der gleichen Spalte angeordnet sind, gebildet werden.
  • Es wird angemerkt, dass, obwohl der Fall, in dem zwei G-Pixel 400(1PD) für die elliptische On-Chip-Linse 411E angeordnet sind, in der in 55 gezeigten Pixelanordnung beschrieben wurde, R-Pixel 400(1PD) oder B-Pixel 400(1PD) für die elliptische On-Chip-Linse 411E in der Zeilenrichtung oder Spaltenrichtung angeordnet werden könne.
  • (Siebtes Beispiel für die Struktur)
  • 56 ist eine Querschnittsansicht, die ein siebtes Beispiel für die Struktur des Pixels bei der zwölften Ausführungsform zeigt.
  • Wie in 56 gezeigt, kann auch in dem Fall, in dem eine Bayer-Anordnung in der Pixelarrayeinheit 11 (1) eingesetzt wird, ein Teil der Pixel eine Struktur ähnlich jener des Pixels 400 aufweisen. Jedoch weist auch in der in 56 gezeigten Pixelanordnung jedes Pixel 400 eine Struktur (1PD-Struktur) einschließlich einer fotoelektrischen Umwandlungsvorrichtung auf, und das Pixel 400 mit der 1PD-Struktur wird als das Pixel 400 (1PD) bezeichnet.
  • Hier ist zum Beispiel in der Pixelanordnung, die in 56 gezeigt ist, die elliptische On-Chip-Linse 411E für das G-Pixel 400-22 (1PD) und ein G-Pixel 400-32 (1PD) gebildet, die in der gleichen Zeile angeordnet sind. Diese On-Chip-Linse 411E weist eine Struktur auf, die aus mehreren Typen von Substanzen mit unterschiedlichen Brechungsindizes ähnlich der oben erwähnten On-Chip-Linse 411 (49 usw.) gebildet ist.
  • Das heißt, eine Struktur, in der eine fotoelektrische Umwandlungsvorrichtung 413 (die zum Beispiel der fotoelektrischen Umwandlungsvorrichtung 413A in 49 entspricht) des G-Pixels 400-22 (1PD) und eine fotoelektrische Umwandlungsvorrichtung 413 (die zum Beispiel der fotoelektrischen Umwandlungsvorrichtung 413B in 49 entspricht) des G-Pixels 400-32 (1PD) für die eine On-Chip-Linse 411E bereitgestellt sind, ist bereitgestellt, und eine Phasendifferenzdetektion unter Verwendung der Ausgabe von jeder der fotoelektrischen Umwandlungsvorrichtungen 413 der G-Pixel 400 (1PD) wird durchgeführt.
  • Ferner ist gleichermaßen die elliptische On-Chip-Linse 411E auch für ein G-Pixel 400-27 (1PD) und ein G-Pixel 400-37 (1PD), die in der gleichen Spalte angeordnet sind, oder dergleichen gebildet und wird eine Phasendifferenzdetektion unter Verwendung der Ausgabe von jeder der fotoelektrischen Umwandlungsvorrichtungen 413 (die zum Beispiel den fotoelektrischen Umwandlungsvorrichtungen 413A und 413B in 49 entsprechen) der G-Pixel 400 durchgeführt.
  • Ferner kann zum Beispiel die elliptische On-Chip-Linse 411E in der Zeilenrichtung wie in einem G-Pixel 400-71 (1PD) und einem G-Pixel 400-72(1PD) oder einem G-Pixel 400-66(1PD) und einem G-Pixel 400-67 (1PD), die in der gleichen Spalte angeordnet sind, oder dergleichen gebildet werden.
  • Es wird angemerkt, dass, obwohl der Fall, in dem zwei G-Pixel 400(1PD) für die elliptische On-Chip-Linse 411E angeordnet sind, in der in 56 gezeigten Bayer-Anordnung beschrieben wurde, R-Pixel 400(1PD) oder B-Pixel 400(1PD) für die elliptische On-Chip-Linse 411E in der Zeilenrichtung oder Spaltenrichtung angeordnet werden könne.
  • Die zwölfte Ausführungsform wurde oben beschrieben.
  • Dreizehnte Ausführungsform
  • 57 zeigt die Struktur der Pixel, die zweidimensional in der Pixelarrayeinheit des CMOS-Bildsensors anzuordnen sind.
  • In 57 weist das Pixel 900 eine 2PD-Struktur mit der fotoelektrischen Umwandlungsvorrichtung 913A und der fotoelektrischen Umwandlungsvorrichtung 913B auf. In den fotoelektrischen Umwandlungsvorrichtungen 913A und 913B werden Ladungen, die den Komponenten der jeweiligen Farben entsprechend, aus dem Licht erzeugt, das durch die On-Chip-Linse 911 gebündelt und durch das Farbfilter transmittiert wurde, durch das die Wellenlänge, von jeder der Farben, d. h. Rot (R), Grün (G) und Blau (B).
  • In dem Pixel 900 werden die Ladungen, die durch die fotoelektrische Umwandlungsvorrichtung 913A und die fotoelektrische Umwandlungsvorrichtung 913B erzeugen werden, über ein Transfer-Gate gelesen und als Informationen für eine Phasendifferenzdetektion verwendet.
  • Übrigens kann in dem Pixel 900 als eine Struktur zum Verhindern, dass die Ausgabe einer fotoelektrischen Umwandlungsvorrichtung 913 mit der Ausgabe der anderen fotoelektrischen Umwandlungsvorrichtung 913 gemischt wird, eine Struktur eingesetzt werden, bei der eine physische Trenneinheit zwischen der rechten und linken fotoelektrischen Umwandlungsvorrichtung 913 gebildet ist.
  • 58 zeigt die Struktur des Pixels, in dem eine physische Trenneinheit zwischen der rechten und linken fotoelektrischen Umwandlungsvorrichtung bereitgestellt ist.
  • In dem Pixel 900 in 58 ist eine Zwischenvorrichtungstrenneinheit 916 zwischen der fotoelektrischen Umwandlungsvorrichtung 913A und der fotoelektrischen Umwandlungsvorrichtung 913B gebildet, und die fotoelektrische Umwandlungsvorrichtung 913A und die fotoelektrische Umwandlungsvorrichtung 913B sind physisch getrennt. Durch Bilden der Zwischenvorrichtungstrenneinheit 916 auf diese Weise ist es möglich, die Genauigkeit einer Phasendifferenzdetektion zu verbessern, indem verhindert wird, dass die Ausgabe einer fotoelektrischen Umwandlungsvorrichtung 913 mit der Ausgabe der anderen fotoelektrischen Umwandlungsvorrichtung 913 gemischt wird.
  • Jedoch gibt es in dem Pixel 900, falls die Zwischenvorrichtungstrenneinheit 916 zwischen der fotoelektrischen Umwandlungsvorrichtung 913A und der fotoelektrischen Umwandlungsvorrichtung 913B von der Seite der Lichteinfallsoberfläche (Rückseite) unter Verwendung einer DTI-Technologie gebildet wird, um die Charakteristiken einer Phasendifferenz zu verbessern, eine Möglichkeit, dass eine Lichtstreuung (Pfeile SL in 58) von der Verarbeitungsgrenzfläche stattfindet, weil sich der Brennfleck unmittelbar über der Verarbeitungsoberfläche befindet, was spektrale Charakteristiken verschlimmert und ein aufgenommenes Bild verschlechtert.
  • In Anbetracht von Obigem wird bei der dreizehnten Ausführungsform als Pixel 500, die zweidimensional in der Pixelarrayeinheit 11 des CMOS-Bildsensors 10 (1) anzuordnen sind, eine Struktur eingesetzt, in der ein Vertikaltransistor in dem zentralen Teil (zentraler Teil zwischen gleicher Farbe) der fotoelektrischen Umwandlungsvorrichtungen der gleichen Farben gebildet wurde. Durch das Einsetzen einer solchen Struktur ist es möglich, Einfallslicht, das in die gewünschte rechte und linke fotoelektrische Umwandlungsvorrichtung eintreten soll, effizienter zu trennen.
  • Nachfolgend wird die Struktur des Pixels bei der dreizehnten Ausführungsform unter Bezugnahme auf 59 bis 61 beschrieben.
  • (Erstes Beispiel für die Struktur)
  • 59 ist eine Querschnittsansicht, die ein erstes Beispiel für eine Struktur des Pixels bei der dreizehnten Ausführungsform zeigt.
  • In 59 weist das Pixel 500 eine 2PD-Struktur auf und beinhaltet eine On-Chip-Linse 511, ein Farbfilter 512, fotoelektrische Umwandlungsvorrichtungen 513A und 513B, eine Zwischenpixellichtblockiereinheit 514 und eine Zwischenpixeltrenneinheit 515.
  • Es wird angemerkt, dass in dem Pixel 500, da die On-Chip-Linse 511 bis zu der Zwischenpixeltrenneinheit 515 jeweils der On-Chip-Linse 111, dem Farbfilter 112, den fotoelektrischen Umwandlungsvorrichtungen 113A und 113B, der Zwischenpixellichtblockiereinheit 114 und der Zwischenpixeltrenneinheit 115, die das Pixel 100 ( 11 usw.) darstellen, in den oben erwähnten Ausführungsformen entsprechen, eine Beschreibung von diesen hier wie angemessen ausgelassen wird.
  • In dem Pixel 500 wird das einfallende Licht IL, das von der On-Chip-Linse 511 gesammelt wird, durch das Farbfilter 512 transmittiert und auf den fotoelektrischen Umwandlungsbereich in der fotoelektrischen Umwandlungsvorrichtung 513A oder der fotoelektrischen Umwandlungsvorrichtung 513B angewandt.
  • Hier ist in einem zentralen Teil 521 zwischen gleicher Farbe zwischen der fotoelektrischen Umwandlungsvorrichtung 513A und der fotoelektrischen Umwandlungsvorrichtung 513B in dem Pixel 500 ein Vertikaltransistor 531 von einer Oberfläche auf der Seite gegenüber der Lichteinfallsoberfläche in einer Siliciumschicht 510 gebildet. Das heißt, hier ist zusätzlich zu den Transfertransistoren, die für die fotoelektrischen Umwandlungsvorrichtungen 513A und 513B bereitgestellt werden, der Vertikaltransistor 531 zwischen den Vorrichtungen bereitgestellt.
  • Anstelle des Bildens einer Zwischenvorrichtungstrenneinheit in dem zentralen Teil 521 zwischen gleicher Farbe von der Lichteinfallsoberfläche (z. B. der Rückseite), ist der Vertikaltransistor 531 von der Oberfläche (z. B. der Vorderseite) auf der Seite gegenüber dieser gebildet, wie oben beschrieben ist, und dementsprechend ist es möglich, eine effiziente optische Trennung für die rechte und linke fotoelektrische Umwandlungsvorrichtung 513A und 513B zu realisieren, ohne Licht unmittelbar oberhalb der Verarbeitungsoberfläche zu bündeln.
  • Ferner kann hier die Funktion des Vertikaltransistors 531, der in dem zentralen Teil 521 zwischen gleicher Farbe gebildet ist, verwendet werden. Das heißt, durch Anlegen einer Spannung (z. B. einer positiven Spannung) an den Vertikaltransistor 531 ist es möglich, einen Blooming-Pfad (Kanal) zwischen der fotoelektrischen Umwandlungsvorrichtung 513A und der fotoelektrischen Umwandlungsvorrichtung 513B (oberhalb des Vertikaltransistors 531) zu bilden. In dem Pixel 500 ist es über diesen Blooming-Pfad möglich, die in der rechten und linken fotoelektrischen Umwandlungsvorrichtung 513A und 513B akkumulierten Ladungen auszutauschen.
  • Da das Pixel 500 sowohl als ein Pixel zum Erfassen eines Bildes als auch ein Pixel zum Detektieren einer Phasendifferenz verwendet kann, fungiert hier das Pixel 500 als ein Pixel zum Detektieren einer Phasendifferenz zu der Zeit des Autofokus und ist dazu in der Lage, als ein Pixel zum Erfassen eines Bildes zu der Zeit einer Bildgebung nach dem Ende des Autofokus zu fungieren.
  • Falls das Pixel 500 zum Beispiel als ein Pixel zum Erfassen eines Bildes fungiert, wenn die in einer fotoelektrischen Umwandlungsvorrichtung 513 (513A oder 513B) der rechten und linken fotoelektrischen Umwandlungsvorrichtung 513A und 513B akkumulierten Ladungen mit hoher Wahrscheinlichkeit gesättigt werden (die durch die rechte und linke fotoelektrische Umwandlungsvorrichtung 513A und 513B erzeugten Ladungen sind unausgeglichen), ist es dann möglich, zu verhindern, dass Ladungen gesättigt werden, indem die Ladungen über den Blooming-Pfad in der anderen fotoelektrischen Umwandlungsvorrichtung 513 (513B oder 513A) akkumuliert. Infolgedessen ist es in dem Pixel 500 möglich, die Ausgabelinearität zu steuern, indem eine Steuerung der Spannung an dem Vertikaltransistor 531 durchgeführt wird.
  • Es wird angemerkt, dass in dem Pixel 500 in einem zentralen Teil 522 zwischen unterschiedlichen Farben zwischen der fotoelektrischen Umwandlungsvorrichtung 513A oder 513B und einer fotoelektrischen Umwandlungsvorrichtung eines angrenzenden Pixels die Zwischenpixeltrenneinheit 515, die aus Metall oder dergleichen gebildet ist, von der Lichteinfallsoberfläche in der Siliciumschicht 510 gebildet ist. Hier kann als das Metall Wolfram (W), Aluminium (Al), Silber (Ag), Rhodium (Rh) oder dergleichen verwendet werden.
  • Ferner können in dem Pixel 500 in 59, obwohl eine Kerbe in die Siliciumschicht 510, in der ein fotoelektrischer Umwandlungsbereich gebildet wurde, von der Seite der Lichteinfallsoberfläche gegraben wurde und ein Metall darin eingebettet ist, wenn die Zwischenpixeltrenneinheit 515 gebildet wird, ein Pinning-Film (Film mit negativer fester Ladung) und ein Isolationsfilm auf der Seitenwand der Kerbe zu dieser Zeit bereitgestellt werden. Hier kann als der Pinning-Film Hafniumoxid (HfO2), Tantaloxid (Ta2O5) oder dergleichen verwendet werden. Ferner kann als der Isolationsfilm Siliciumdioxid (SiO2) oder dergleichen verwendet werden.
  • Wie oben beschrieben, weist das Pixel 500 in 59 eine Struktur auf, in der der Vertikaltransistor 531 in dem zentralen Teil 521 zwischen gleicher Farbe zwischen der fotoelektrischen Umwandlungsvorrichtung 513A und der fotoelektrischen Umwandlungsvorrichtung 513B von der Oberfläche auf der Seite gegenüber der Lichteinfallsoberfläche gebildet ist und dementsprechend eine Kerbe (Graben) gebildet werden kann, ohne die Verarbeitungsoberfläche zu der Lichtempfangsoberflächenseite der fotoelektrischen Umwandlungsvorrichtungen 513A und 513B freizulegen, wodurch hohe Phasendifferenztrennungscharakteristiken erzielt werden.
  • (Zweites Beispiel für die Struktur)
  • 60 ist eine Querschnittsansicht, die ein zweites Beispiel für die Struktur des Pixels bei der dreizehnten Ausführungsform zeigt.
  • Das Pixel 500 in 60 unterscheidet sich von dem Pixel 500 in 59 darin, dass ein Vertikaltransistor 532 anstelle der Zwischenpixeltrenneinheit 515 in dem zentralen Teil 522 zwischen unterschiedlichen Farben gebildet ist.
  • Das heißt, das Pixel 500 in 60 weist eine Struktur auf, in der der Vertikaltransistor 531 in dem zentralen Teil 521 zwischen gleicher Farbe von der Oberfläche der Seite gegenüber der Lichteinfallsoberfläche gebildet ist und auch der Vertikaltransistor 532 in dem zentralen Teil 522 zwischen unterschiedlichen Farben von der Oberfläche auf der Seite gegenüber der Lichteinfallsoberfläche gebildet ist.
  • In dem zentralen Teil 522 zwischen unterschiedlichen Farben ist anstelle des Bildens einer Zwischenpixeltrenneinheit von der Lichteinfallsoberfläche der Vertikaltransistor 532 von der Oberfläche auf der Seite gegenüber dieser gebildet und dementsprechend kann der Effekt des Unterdrückens einer Farbmischung aufgrund von Licht mit langer Wellenlänge erhalten werden, obwohl er der Struktur unterlegen ist, in der eine Zwischenpixeltrenneinheit gebildet ist.
  • Ferner kann hier die Funktion des Vertikaltransistors 532, der in dem zentralen Teil 522 zwischen unterschiedlichen Farben gebildet ist, verwendet werden. Das heißt, durch Anlegen einer Spannung (z. B. einer negativen Spannung) an den Vertikaltransistor 532 können Ladungen (negative Ladungen) in der Siliciumschicht 510 erzeugt werden, um das Pinning zu verstärken. Infolgedessen können weiße Flecken unterdrückt werden. Ferner ist es auch in diesem Fall durch Anlegen einer Spannung (z. B. einer positiven Spannung) an den Vertikaltransistor 531, der in dem zentralen Teil 521 zwischen gleicher Farbe gebildet ist, möglich, die Ausgabelinearität der rechten und linken fotoelektrischen Umwandlungsvorrichtung 513A und 513B zu steuern.
  • Wie oben beschrieben, ist es, weil das Pixel 500 in 60 eine Struktur aufweist, in der der Vertikaltransistor 531 und der Vertikaltransistor 532 in dem zentralen Teil 521 zwischen gleicher Farbe bzw. dem zentralen Teil 522 zwischen unterschiedlichen Farben von der Oberfläche auf der Seite gegenüber der Lichteinfallsoberfläche gebildet sind, möglich, hohe Phasendifferenztrennungscharakteristiken zu erreichen, ein Pinning zu verstärken und die Ausgabelinearität zu steuern, während der Effekt des Unterdrückens einer Farbmischung aufgrund von Licht mit langer Wellenlänge beibehalten wird.
  • (Drittes Beispiel für die Struktur)
  • 61 ist eine Querschnittsansicht, die ein drittes Beispiel für die Struktur des Pixels bei der dreizehnten Ausführungsform zeigt.
  • Das Pixel 500 in 61 unterscheidet sich von dem Pixel 500 in 59 darin, dass der Vertikaltransistor 532 nicht nur in dem zentralen Teil 521 zwischen gleicher Farbe, sondern auch in dem zentralen Teil 522 zwischen unterschiedlichen Farben gebildet ist.
  • Das heißt, das Pixel 500 in 61 weist eine Struktur auf, in der die Zwischenpixeltrenneinheit 515, die aus Metall oder dergleichen gebildet ist, in dem zentralen Teil 522 zwischen unterschiedlichen Farben von der Lichteinfallsoberfläche gebildet ist und der Vertikaltransistor 532 von der Oberfläche auf der Seite gegenüber von dieser gebildet ist.
  • Durch das Einsetzen einer solchen Struktur ist es möglich, den Effekt des Unterdrückens einer Farbmischung um das Ausmaß des weiteren Bildens des Vertikaltransistors 532 im Vergleich zu dem Fall, in dem nur die Zwischenpixeltrenneinheit 541 in dem zentralen Teil 522 zwischen unterschiedlichen Farben gebildet ist, zu erhöhen.
  • Ferner ist es auch in diesem Fall durch Anlegen einer Spannung (z. B. einer negativen Spannung) an den Vertikaltransistor 532 unter Verwendung der Funktion des Vertikaltransistors 532, der in dem zentralen Teil 522 zwischen unterschiedlichen Farben gebildet ist, möglich, ein Pinning zu verstärken und weiße Flecken zu unterdrücken. Es wird angemerkt, dass es durch Anlegen einer Spannung (z. B. einer positiven Spannung) an den Vertikaltransistor 531, der in dem zentralen Teil 521 zwischen gleicher Farbe gebildet ist, möglich ist, die Ausgabelinearität der rechten und linken fotoelektrischen Umwandlungsvorrichtung 513A und 513B zu steuern.
  • Wie oben beschrieben, ist es, weil das Pixel 500 in 61 eine Struktur aufweist, in der die Zwischenpixeltrenneinheit 515 in dem zentralen Teil 522 zwischen unterschiedlichen Farben von der Lichteinfallsoberfläche gebildet ist und der Vertikaltransistor 531 und der Vertikaltransistor 532 in dem zentralen Teil zwischen gleicher Farbe bzw. dem zentralen Teil zwischen unterschiedlichen Farben von der Oberfläche auf der Seite gegenüber der Lichteinfallsoberfläche gebildet sind, möglich, hohe Phasendifferenztrennungscharakteristiken zu erzielen, den Effekt des Unterdrückens einer Farbmischung weiter zu verbessern, ein Pinning zu verstärken und die Ausgabelinearität zu steuern.
  • Die dreizehnte Ausführungsform wurde zuvor beschrieben.
  • <Pixelschaltkreiskonfiguration>
  • 62 ist eine grafische Darstellung, die eine Schaltkreiskonfiguration des Pixels 100 bei jeder Ausführungsform zeigt.
  • In 62 teilen sich die jeweiligen zwei Pixel 100, die auf der oberen Stufe und der unteren Stufe in 62 bereitgestellt sind, einen potentialfreien Diffusionsbereich (FD - Floating Diffusion). Es ist anzumerken, dass jedes der Pixel 100 die 2PD-Struktur mit der fotoelektrischen Umwandlungsvorrichtung 113A und der fotoelektrischen Umwandlungsvorrichtung 113B aufweist und eine On-Chip-Linse 111 and ein Farbfilter 112 geteilt werden. Ferner entsprechen Transfertransistoren 151A und 151B den Transfer-Gates 151A bzw. 151B.
  • Eine Anode der Fotodiode als die fotoelektrische Umwandlungsvorrichtung 113A ist mit Masse verbunden und eine Kathode der Fotodiode ist mit einer Source des Transfertransistors 151A verbunden. Ein Drain des Transfertransistors 151A ist mit einer Source eines Rücksetztransistors 152 und einem Gate eines Verstärkungstransistors 153 verbunden.
  • Eine Anode der Fotodiode als die fotoelektrische Umwandlungsvorrichtung 113B ist mit Masse verbunden und eine Kathode der Fotodiode ist mit einer Source des Transfertransistors 151B verbunden. Ein Drain des Transfertransistors 151B ist mit der Source des Rücksetztransistors 152 und dem Gate des Verstärkungstransistors 153 verbunden.
  • Der Verbindungspunkt zwischen den Drains der Transfertransistoren 151A und 151B der beiden Pixel der oberen Stufe, der Source des Rücksetztransistors 152 und den Gates des Verstärkungstransistors 153 bildet einen potentialfreien Diffusionsbereich (FD) 161. Gleichermaßen bildet der Verbindungspunkt zwischen den Drains der Transfertransistoren 151A und 151B der beiden Pixel der unteren Stufe, der Source des Rücksetztransistors 152 und den Gates des Verstärkungstransistors 153 einen potentialfreien Diffusionsbereich (FD) 161.
  • Ein Drain des Rücksetztransistors 152 und eine Source des Verstärkungstransistors 153 sind mit einer Leistungsquelle verbunden. Ein Drain des Verstärkungstransistors 153 ist mit einer Source eines Auswahltransistors 154 verbunden und ein Drain des Auswahltransistors 154 ist mit der vertikalen Signalleitung 22 verbunden.
  • Gates der Transfertransistoren 151A und 151B, ein Gate des Rücksetztransistors 152 und ein Gate des Auswahltransistors 154 sind über die Pixelansteuerungsleitung 21 mit dem Vertikalansteuerungsschaltkreis 12 (1) verbunden und ein Impuls als ein Ansteuersignal wird an jedes Gate der Transistoren geliefert.
  • Als Nächstes wird die Basisfunktion des in 62 gezeigten Pixels 100 beschrieben.
  • Der Rücksetztransistor 152 schaltet eine Entladung von in dem potentialfreien Diffusionsbereich (FD) 161 akkumulierten Ladungen gemäß einem in das Gate des Rücksetztransistors 152 eingegebenen Ansteuersignal RST ein bzw. aus.
  • Die fotoelektrische Umwandlungsvorrichtung 113A führt eine fotoelektrische Umwandlung am Einfallslicht durch, erzeugt Ladungen gemäß der Menge des Einfallslichts und akkumuliert die Ladungen. Der Transfertransistor 151A schaltet das Transferieren der Ladungen von der fotoelektrischen Umwandlungsvorrichtung 113A zu dem potentialfreien Diffusionsbereich (FD) 161 gemäß einem in das Gate des Transfertransistors 151A eingegebenen Ansteuersignal TRG ein bzw. aus.
  • Die fotoelektrische Umwandlungsvorrichtung 113B führt eine fotoelektrische Umwandlung am Einfallslicht durch, erzeugt Ladungen gemäß der Menge des Einfallslichts und akkumuliert die Ladungen. Der Transfertransistor 151B schaltet das Transferieren der Ladungen von der fotoelektrischen Umwandlungsvorrichtung 113B zu dem potentialfreien Diffusionsbereich (FD) 161 gemäß einem in das Gate des Transfertransistors 151B eingegebenen Ansteuersignal TRG ein bzw. aus.
  • Der potentialfreie Diffusionsbereich (FD) 161 hat die Funktion des Akkumulierens der Ladungen, die von der fotoelektrischen Umwandlungsvorrichtung 113A über den Transfertransistor 151A übertragen werden, oder der Ladungen, die von der fotoelektrischen Umwandlungsvorrichtung 113B über den Transfertransistor 151B übertragen werden. Das Potential des potentialfreien Diffusionsbereichs (FD) 161 wird in Abhängigkeit von der Menge der akkumulierten Ladungen modifiziert.
  • Der Verstärkungstransistor 153 wirkt als ein Verstärker, der die Änderung des Potentials des potentialfreien Diffusionsbereichs (FD) 161, der mit dem Gate des Verstärkungstransistors 153 verbunden ist, als ein Eingangssignal betrachtet, und die Ausgangssignalspannung wird über den Auswahltransistor 154 an die vertikale Signalleitung 22 ausgegeben.
  • Der Auswahltransistor 154 schaltet das Ausgeben eines Spannungssignals von dem Verstärkungstransistor 153 an die vertikale Signalleitung 22 gemäß einem in das Gate des Auswahltransistors 154 eingegebenen Ansteuersignal SEL ein bzw. aus.
  • Wie oben beschrieben, wird das Pixel 100 mit der 2PD-Struktur gemäß Ansteuersignalen (TRG, RST und SEL) angesteuert, die von dem Vertikalansteuerungsschaltkreis 12 (1) geliefert werden.
  • Es wird angemerkt, dass, obwohl die Schaltkreiskonfiguration des Pixels 100 bei der ersten Ausführungsform bis zu der neunten Ausführungsform in 62 beschrieben wurde, eine Schaltkreiskonfiguration ähnlich zu dieser auch für das Pixel 200 bei der zehnten Ausführungsform, das Pixel 300 bei der elften Ausführungsform, das Pixel 400 bei der zwölften Ausführungsform oder das Pixel 500 bei der dreizehnten Ausführungsform eingesetzt werden kann.
  • <Modifiziertes Beispiel>
  • (Beispiel für eine Kombination von Ausführungsformen)
  • Es versteht sich, dass die oben erwähnten neun Ausführungsformen jeweils als eine einzelne Ausführungsform festgelegt sind. Es kann auch eine Ausführungsform eingesetzt werden, bei der alle oder ein Teil der Ausführungsformen in einem möglichen Bereich kombiniert sind.
  • Zum Beispiel kann durch Kombinieren der oben erwähnten zweiten Ausführungsform und der oben erwähnten siebten Ausführungsform der Vorsprungteil 114P durch die Zwischenpixellichtblockiereinheit 114 in den mehreren Pixeln 100 (Pixeln 100 mit der 1PD-Struktur) in einer Konfiguration gebildet sein, in der die mehreren Pixel 100 in der Zeilenrichtung oder der Spaltenrichtung mit Bezug auf die On-Chip-Linse 111E mit einer elliptischen Form in der Zeilenrichtung oder der Spaltenrichtung angeordnet sind.
  • Ferner können zum Beispiel durch Kombinieren der oben erwähnten dritten Ausführungsform und der oben erwähnten siebten Ausführungsform der Vorsprungteil 114P durch die Zwischenpixellichtblockiereinheit 114 sowie der Vorsprungteil 115P durch die Zwischenpixeltrenneinheit 115 in den mehreren Pixeln 100 (Pixeln 100 mit der IPD-Struktur) in einer Konfiguration gebildet sein, in der die mehreren Pixel 100 in der Zeilenrichtung oder der Spaltenrichtung mit Bezug auf die On-Chip-Linse 111E mit einer elliptischen Form in der Zeilenrichtung oder der Spaltenrichtung angeordnet sind.
  • Zum Beispiel kann durch Kombinieren der oben erwähnten zweiten Ausführungsform und der oben erwähnten achten Ausführungsform der Vorsprungteil 114P durch die Zwischenpixellichtblockiereinheit 114 in den Pixeln 100 (Pixeln 100 mit der IPD-Struktur) in zwei Zeilen und zwei Spalten in einer Konfiguration gebildet sein, in der die Pixel 100 in zwei Zeilen und zwei Spalten mit Bezug auf eine On-Chip-Linse 111 angeordnet sind.
  • Ferner können zum Beispiel durch Kombinieren der oben erwähnten dritten Ausführungsform und der oben erwähnten achten Ausführungsform der Vorsprungteil 114P durch die Zwischenpixellichtblockiereinheit 114 und der Vorsprungteil 115P durch die Zwischenpixeltrenneinheit 115 in den Pixeln 100 (Pixeln 100 mit der IPD-Struktur) in zwei Zeilen und zwei Spalten in einer Konfiguration gebildet sein, in der die Pixel 100 in zwei Zeilen und zwei Spalten mit Bezug auf eine On-Chip-Linse 111 angeordnet sind.
  • Ferner kann zum Beispiel durch Kombinieren beliebiger der oben erwähnten ersten bis neunten Ausführungsform und beliebiger der oben erwähnten zehnten bis dreizehnten Ausführungsform zum Beispiel die Zwischenpixeltrenneinheit 215 (die Zwischenpixeltrenneinheit 315, die Zwischenpixeltrenneinheit 415 oder die Zwischenpixeltrenneinheit 515) einen Vorsprungteil 215P (einen Vorsprungteil 315P, einen Vorsprungteil 415P oder einen Vorsprungteil 515P) in dem Pixel 200 (dem Pixel 300, dem Pixel 400 oder dem Pixel 500) bilden.
  • In diesem Fall kann zum Beispiel die Zwischenpixellichtblockiereinheit 214 (die Zwischenpixellichtblockiereinheit 314, die Zwischenpixellichtblockiereinheit 414 oder die Zwischenpixellichtblockiereinheit 514) einen Vorsprungteil 214P (einen Vorsprungteil 314P, einen Vorsprungteil 414P oder einen Vorsprungteil 514P) in dem Pixel 200 (dem Pixel 300, dem Pixel 400 oder dem Pixel 500) bilden.
  • Es wird angemerkt, dass, obwohl das Pixel 100 eine Struktur (2PD-Struktur) aufweist, in der die rechte und linke fotoelektrische Umwandlungsvorrichtungen 113A und 113B für eine On-Chip-Linse 111 in der obigen Beschreibung bereitgestellt sind, die rechte und linke fotoelektrische Umwandlungsvorrichtung 113A und 113B als das linke Pixel 100A und das rechte Pixel 100B betrachtet werden können. Das heißt, es kann gesagt werden, dass das Pixel 100 eine Pixeleinheit ist, die ein linkes Pixel 100A einschließlich einer fotoelektrischen Umwandlungsvorrichtung 113A und ein rechtes Pixel 100B einschließlich einer fotoelektrischen Umwandlungsvorrichtung 113B beinhaltet.
  • Gleichermaßen kann auch das Pixel 200 (die Pixel 300, das Pixel 400 oder das Pixel 500) als die Pixeleinheit betrachtet werden, die ein linkes Pixel 200A (ein linkes Pixel 300A, ein linkes Pixel 400A oder ein linkes Pixel 500A) einschließlich der fotoelektrischen Umwandlungsvorrichtung 213A (der fotoelektrischen Umwandlungsvorrichtung 313A, der fotoelektrischen Umwandlungsvorrichtung 413A oder der fotoelektrischen Umwandlungsvorrichtung 513A) und ein rechtes Pixel 200B (ein rechtes Pixel 300B, ein rechtes Pixel 400B oder ein rechtes Pixel 500B) einschließlich der fotoelektrischen Umwandlungsvorrichtung 213B (der fotoelektrischen Umwandlungsvorrichtung 313B, der fotoelektrischen Umwandlungsvorrichtung 413B oder der fotoelektrischen Umwandlungsvorrichtung 513B) beinhaltet.
  • Es wird angemerkt, dass, obwohl oben der Fall beschrieben wurde, in dem zum Beispiel eine Fotodiode (PD) als die fotoelektrische Umwandlungsvorrichtungen 113A und 113B des Pixels 100 verwendet werden, ein anderes Element (Vorrichtung) wie etwa ein fotoelektrischer Umwandlungsfilm, verwendet werden kann. Ferner kann gesagt werden, dass die On-Chip-Linse 111 eine Linse auf dem Pixel ist, die eine Fokusdetektion durchführt, und auch eine Mikrolinse ist. Das gleiche gilt auch für das Pixel 200, das Pixel 300, das Pixel 400 oder das Pixel 500.
  • Obwohl die Zwischenpixellichtblockiereinheit 114 und die Zwischenpixeltrenneinheit 115 in einem Quadratgitter für das Pixel 100 in der obigen Beschreibung gebildet sind, ist die vorliegende Technologie ferner nicht auf das Quadratgitter beschränkt und es kann eine andere Form, wie etwa ein Viereck, einschließlich eines Rechtecks, verwendet werden. Ferner ist auch das Pixel 100 nicht auf eine Quadrateinheit beschränkt und kann in einer anderen Einheit gebildet sein. Das gleiche gilt auch für das Pixel 200, das Pixel 300, das Pixel 400 oder das Pixel 500.
  • Obwohl zum Beispiel R-Pixel, G-Pixel und B-Pixel als die Pixel 100 (die Pixel 200, die Pixel 300, die Pixel 400 oder die Pixel 500), die zweidimensional in der Pixelarrayeinheit 11 (1) anzuordnen sind, in der obigen Beschreibung gezeigt wurden, können Pixel außer RGB-Pixel, wie etwa W-Pixel, die Weiß (W) entsprechen, und IR-Pixel, die Infrarotlicht (IR) entsprechen, enthalten sein. Es wird angemerkt, dass das W-Pixel ein Pixel ist, das bewirkt, dass Licht in dem gesamten Wellenlängenbereich durch dieses transmittiert wird und Ladungen erhält, die dem Licht entsprechen. Ferner ist das IR-Pixel ein Pixel, das bewirkt, dass Infrarotlicht (IR) durch dieses transmittiert wird, und eine Empfindlichkeit für das Wellenlängenband von Infrarotlicht aufweist.
  • (Weiteres Beispiel für eine Festkörperbildgebungsvorrichtung)
  • Obwohl ferner ein Fall, in dem eine Ausführungsform der vorliegenden Technologie auf den CMOS-Bildsensor angewandt wird, in dem die Pixel zweidimensional angeordnet sind, als ein Beispiel bei den oben erwähnten Ausführungsformen beschrieben wurde, ist die vorliegende Technik nicht auf die Anwendung auf den CMOS-Bildsensor beschränkt. Das heißt, die vorliegende Technik kann auf alle Festkörperbildgebungsvorrichtungen vom X-Y-Adresstyp, in denen die Pixel zweidimensional angeordnet sind, z. B. einen CCD(Charge Coupled Device)-Sensor, angewandt werden.
  • Ferner ist die vorliegende Technik nicht auf die Anwendung auf eine Festkörperbildgebungsvorrichtung beschränkt, die eine Verteilung der Menge von Einfallslicht von sichtbarem Licht detektiert und die Verteilung als ein Bild erfasst, sondern sie kann auf alle Festkörperbildgebungsvorrichtungen angewandt werden, die Verteilung der einfallenden Menge von Infrarotstrahlen, Röntgenstrahlen, Teilchen oder dergleichen als ein Bild erfasst. Obwohl ferner hauptsächlich das Pixel 100 mit der 2PD-Struktur, in der zwei fotoelektrische Umwandlungsvorrichtungen 113 mit Bezug auf eine On-Chip-Linse 111 gebildet sind, bei den oben erwähnten Ausführungsformen beschrieben wurde, kann die vorliegende Technik auf das Pixel 100 angewandt werden, in den mehrere fotoelektrische Umwandlungsvorrichtungen 113 mit Bezug auf eine On-Chip-Linse 111 auf ähnliche Weise gebildet sind.
  • <Konfiguration einer elektronischen Einrichtung>
  • 63 ist ein Blockdiagramm, das ein Konfigurationsbeispiel einer elektronischen Einrichtung zeigt, die eine Festkörperbildgebungsvorrichtung beinhaltet, auf die eine Ausführungsform der vorliegenden Technologie angewandt wird.
  • Eine elektronische Einrichtung 1000 ist zum Beispiel eine elektronische Einrichtung, wie etwa eine Bildgebungseinrichtung, wie etwa eine digitale Fotokamera und eine Videokamera, und eine tragbare Endgeräteeinrichtung, wie etwa ein Smartphone und ein Tablet-Endgerät.
  • Die elektronische Einrichtung 1000 beinhaltet eine Festkörperbildgebungsvorrichtung 1001, einen DSP-Schaltkreis 1002, einen Einzelbildspeicher 1003, eine Anzeigeeinheit 1004, eine Aufzeichnungseinheit 1005, eine Bedienungseinheit 1006 und eine Leistungsquelleneinheit 1007. Ferner sind in der elektronischen Einrichtung 1000 der DSP-Schaltkreis 1002, der Einzelbildspeicher 1003, die Anzeigeeinheit 1004, die Aufzeichnungseinheit 1005, die Bedienungseinheit 1006 und die Leistungsquelleneinheit 1007 über eine Busleitung 1008 miteinander verbunden.
  • Die Festkörperbildgebungsvorrichtung 1001 entspricht dem oben erwähnten CMOS-Bildsensor 10 ( 1) und die Pixel 100, die in der oben erwähnten ersten bis neunten Ausführungsform gezeigt sind, können als die Pixel 100 eingesetzt werden, die zweidimensional in der Pixelarrayeinheit 11 angeordnet sind (1). Entsprechend ist es in der elektronischen Einrichtung 1000 möglich, eine Phasendifferenz basierend auf dem Signal zur Phasendifferenzdetektion zu detektieren, das von den Pixeln 100 (Bildoberflächenphasendifferenzpixeln) erlangt wird, die in der oben erwähnten ersten bis neunten Ausführungsform gezeigt sind, und das Fokussieren auf ein sich im Fokus befindliches Objekt durchzuführen.
  • Ferner können als die Pixel, die zweidimensional in der Pixelarrayeinheit 11 (1) anzuordnen sind, die Pixel 200, die Pixel 300, die Pixel 400 oder die Pixel 500, die in der oben erwähnten zehnten bis dreizehnten Ausführungsform gezeigt sind, angeordnet werden. Auch in diesem Fall ist es in der elektronischen Einrichtung 1000 möglich, eine Phasendifferenz basierend auf dem Signal zur Phasendifferenzdetektion zu detektieren, das von den Pixeln 200, den Pixeln 300, den Pixel 400 oder den Pixeln 500 erlangt wird, und das Fokussieren auf ein sich im Fokus befindliches Objekt durchzuführen.
  • Es wird angemerkt, dass, da das Pixel 100 eine Struktur (2PD-Struktur) aufweist, in der die zwei fotoelektrischen Umwandlungsvorrichtungen 113A und 113B für eine On-Chip-Linse 111 bereitgestellt sind, das Pixelsignal (A+B-Signal), das durch Aufaddieren der in den fotoelektrischen Umwandlungsvorrichtungen 113A und 113B akkumulierten Ladungen erzeugt wird, als ein Signal zum Erfassen eines Bildes verwendet wird und das Pixelsignal (A-Signal), das aus den in der fotoelektrischen Umwandlungsvorrichtung 113A akkumulierten Ladungen erhalten wird, und das Pixelsignal (B-Signal), das aus in der fotoelektrischen Umwandlungsvorrichtung 113B akkumulierten Ladungen erhalten wird, unabhängig gelesen und als ein Signal zum Detektieren einer Phasendifferenz verwendet werden können.
  • Wie oben beschrieben, weist das Pixel 100 eine 2PD-Struktur auf und kann als sowohl ein Pixel zum Erfassen eines Bildes als auch ein Pixel zum Detektieren einer Phasendifferenz (Bildebenenphasendifferenzdetektionspixel) verwendet werden. Obwohl eine ausführliche Beschreibung davon ausgelassen ist, können ferner auch das Pixel 200, das Pixel 300, das Pixel 400 und das Pixel 500 sowohl als ein Pixel zum Erfassen eines Bildes und ein Pixel zum Detektieren einer Phasendifferenz verwendet werden, weil sie eine 2PD-Struktur aufweisen.
  • Der DSP-Schaltkreis 1002 ist ein Kamerasignalverarbeitungsschaltkreis, der ein Signal verarbeitet, das von der Festkörperbildgebungsvorrichtung 1001 geliefert wird. Der DSP-Schaltkreis 1002 gibt Bilddaten aus, die durch Verarbeiten des Signals von der Festkörperbildgebungsvorrichtung 1001 erlangt werden. Der Einzelbildspeicher 1003 speichert die von dem DSP-Schaltkreis 1002 verarbeiteten Bilddaten temporär in Einheiten von Einzelbildern.
  • Die Anzeigeeinheit 1004 beinhaltet zum Beispiel eine Panel-Anzeigeeinrichtung, wie etwa ein Flüssigkristall-Panel und ein organisches EL(Elektrolumineszenz)-Panel und zeigt ein Bewegtbild oder ein Standbild an, das durch die Festkörperbildgebungsvorrichtung 1001 bildlich erfasst wird. Die Aufzeichnungseinheit 1005 speichert die Bilddaten des Bewegtbildes oder des Standbildes, das durch die Festkörperbildgebungsvorrichtung 1001 bildlich erfasst wird, in einem Aufzeichnungsmedium, wie etwa einem Halbleiterspeicher und einer Festplatte.
  • Die Bedienungseinheit 1006 gibt Bedienungsbefehle für verschiedene Funktionen der elektronischen Einrichtung 1000 gemäß einer Benutzerbedienung aus. Die Leistungsquelleneinheit 1007 stellt verschiedene Arten von Leistungsquellen auf angemessene Weise als Betriebsleistungsquellen für den DSP-Schaltkreis 1002, den Einzelbildspeicher 1003, die Anzeigeeinheit 1004, die Aufzeichnungseinheit 1005 und die Bedienungseinheit 1006 für diese Versorgungsziele bereit.
  • Die elektronische Einrichtung 1000 ist so wie oben beschrieben konfiguriert. Eine Ausführungsform der vorliegenden Technologie wird auf die Festkörperbildgebungsvorrichtung 1001 angewandt, wie oben beschrieben. Insbesondere kann der CMOS-Bildsensor 10 (1) auf die Festkörperbildgebungsvorrichtung 1001 angewandt werden. Durch Anwenden einer Ausführungsform der vorliegenden Technologie auf die Festkörperbildgebungsvorrichtung 1001 und Bilden eines Vorsprungteils durch die Zwischenpixellichtblockiereinheit 114 oder die Zwischenpixeltrenneinheit 115 in einem Bereich, in dem der Beitrag der Isolation in dem Pixel 100 gering ist, ist eine Verbesserung der Genauigkeit einer Phasendifferenzdetektion bei gleichzeitiger Unterdrückung einer Verschlechterung eines aufgenommenen Bildes möglich.
  • <Verwendungsbeispiele einer Festkörperbildgebungsvorrichtung>
  • 64 ist eine grafische Darstellung, die Verwendungsbeispiele einer Festkörperbildgebungsvorrichtung zeigt, auf die eine Ausführungsform der vorliegenden Technologie angewandt wird.
  • Der CMOS-Bildsensor 10 (1) kann zum Beispiel in verschiedenen Fällen zur Lichterfassung, wie etwa von sichtbarem Licht, Infrarotlicht, UV-Licht und Röntgenstrahlen, verwendet werden, wie folgt. Das heißt, der CMOS-Bildsensor 10 kann, wie in 64 gezeigt, nicht nur für eine Einrichtung, die auf dem Wahrnehmungsgebiet zum Fotografieren von zu betrachtenden Bildern verwendet wird, sondern auch für Einrichtungen verwendet werden, die auf den Gebieten Verkehr, Haushaltselektronik, Medizin und Gesundheitswesen, Sicherheit, Schönheitspflege, Sport und Landwirtschaft verwendet werden.
  • Insbesondere kann der CMOS-Bildsensor 10 auf dem Wahrnehmungsgebiet für eine Einrichtung zum Fotografieren von zu betrachtenden Bildern (z. B. die in 63 gezeigte elektronische Einrichtung 1000), wie etwa eine Digitalkamera, ein Smartphone und ein mit einer Kamera ausgestattetes Mobiltelefon, verwendet werden.
  • Auf dem Gebiet des Verkehrs kann der CMOS-Bildsensor 10 für eine Einrichtung, die für Verkehrszwecke verwendet wird, wie etwa einen fahrzeugmontierten Sensor, der die Vorderseite/die Rückseite/den Umfang/den Innenbereich eines Kraftfahrzeugs fotografiert, eine Überwachungskamera, die fahrende Fahrzeuge und Straßen überwacht, und einen Abstandsmessungssensor, der den Abstand zwischen Fahrzeugen misst, für sicheres Fahren, einschließlich automatischen Stoppens, Fahrerzustandsdetektion und dergleichen, verwendet werden.
  • Auf dem Gebiet der Haushaltselektronik kann der CMOS-Bildsensor 10 für eine Einrichtung, die in Haushaltselektronik verwendet wird, wie etwa einen Fernsehempfänger, einen Kühlschrank und eine Klimaanlage, zum Fotografieren von Gesten von Benutzern und Ausführen von Einrichtungsvorgängen gemäß den Gesten verwendet werden. Ferner kann der CMOS-Bildsensor 10 auf dem Gebiet der Medizin und des Gesundheitswesens für eine Einrichtung verwendet werden, die für medizinische und Gesundheitszwecke verwendet wird, wie etwa ein Endoskop und eine Einrichtung, die Blutgefäßaufnahmen durch Empfangen von Infrarotlicht durchführt.
  • Auf dem Gebiet der Sicherheit kann der CMOS-Bildsensor 10 für eine Einrichtung verwendet werden, die für Sicherheitszwecke verwendet wird, wie etwa eine Überwachungskamera für präventive Verbrechenverhinderungszwecke und eine Kamera für Personenauthentifizierungszwecke. Ferner kann der CMOS-Bildsensor 10 auf dem Gebiet der Schönheitspflege für eine Einrichtung verwendet werden, die für Schönheitspflegezwecke verwendet wird, wie etwa eine Hautmesseinrichtung, die die Haut fotografiert, und ein Mikroskop, das die Kopfhaut fotografiert.
  • Auf dem Gebiet des Sports kann der CMOS-Bildsensor 10 für eine Einrichtung verwendet werden, die für Sportzwecke verwendet wird, wie etwa eine Action-Kamera und eine am Körper tragbare Kamera für Sportzwecke. Auf dem Gebiet der Landwirtschaft kann der CMOS-Bildsensor 10 für eine Einrichtung für landwirtschaftliche Zwecke verwendet werden, wie etwa eine Kamera zum Überwachen des Zustands von Feldern und Nutzpflanzen.
  • <Konfigurationsbeispiel einer Festkörperbildgebungsvorrichtung vom gestapelten Typ, auf welche die Technologie gemäß der vorliegenden Offenbarung angewandt werden kann>
  • 65 ist eine grafische Darstellung, die den Überblick über ein Konfigurationsbeispiel einer Festkörperbildgebungsvorrichtung vom gestapelten Typ zeigt, auf die die Technologie gemäß der vorliegenden Offenbarung angewendet werden kann.
  • A aus 65 zeigt ein schematisches Konfigurationsbeispiel einer Festkörperbildgebungsvorrichtung vom nicht gestapelten Typ. Wie in A aus 65 gezeigt, beinhaltet eine Festkörperbildgebungsvorrichtung 23010 einen einzigen Die (Halbleitersubstrat) 23011. Dieser Die 23011 installiert ein Pixelgebiet 23012, in dem Pixel in einem Array angeordnet sind, einen Steuerschaltkreis 23013, der die Ansteuerung der Pixel steuert und verschiedene andere Steuerungen durchführt, und einen Logikschaltkreis 23014 zur Signalverarbeitung.
  • B und C aus 65 zeigen ein schematisches Konfigurationsbeispiel der Festkörperbildgebungsvorrichtung vom gestapelten Typ. Wie in B und C aus 65 gezeigt, sind zwei Dies eines Sensor-Dies 23021 und eines Logik-Dies 23024 gestapelt und elektrisch miteinander verbunden. Auf diese Weise ist die Festkörperbildgebungsvorrichtung 23020 als ein einziger Halbleiterchip konfiguriert.
  • In B aus 65 installiert der Sensor-Die 23021 das Pixelgebiet 23012 und den Steuerschaltkreis 23013. Der Logik-Die 23024 installiert den Logikschaltkreis 23014, der einen Signalverarbeitungsschaltkreis beinhaltet, der eine Signalverarbeitung durchführt.
  • In C aus 65 installiert der Sensor-Die 23021 das Pixelgebiet 23012. Der Logik-Die 23024 installiert den Steuerschaltkreis 23013 und den Logikschaltkreis 23014.
  • 66 ist eine Querschnittsansicht, die ein erstes Konfigurationsbeispiel der Festkörperbildgebungsvorrichtung 23020 vom gestapelten Typ zeigt.
  • In dem Sensor-Die 23021 sind eine Fotodiode (PD), eine potentialfreie Diffusion (FD) und Transistoren (Tr) (MOSFET), die ein Pixel darstellen, das das Pixelgebiet 23012 wird, und Tr und dergleichen gebildet, die der Steuerschaltkreis 23013 werden. Außerdem ist eine Verdrahtungsschicht 23101 in dem Sensor-Die 23021 gebildet. Die Verdrahtungsschicht 23101 beinhaltet mehrere Schichten, bei diesem Beispiel dreischichtige Drähte 23110. Es ist anzumerken, dass der Steuerschaltkreis 23013 (der TR, der zu diesem wird) nicht in dem Sensor-Die 23021, sondern in dem Logik-Die 23024 gebildet werden kann.
  • Ein Tr, der den Logikschaltkreis 23014 bildet, ist in dem Logik-Die 23024 gebildet. Außerdem ist eine Verdrahtungsschicht 23161 in dem Logik-Die 23024 gebildet. Die Verdrahtungsschicht 23161 beinhaltet mehrere Schichten, bei diesem Beispiel dreischichtige Drähte 23170. Ferner ist ein Verbindungsloch 23171 in dem Logik-Die 23024 gebildet. Das Verbindungsloch 23171 weist einen Isolationsfilm 23172 auf, der auf einer Innenwandoberfläche davon gebildet ist. Ein Verbindungsleiter 23173, der mit dem Draht 23170 und dergleichen verbunden werden soll, ist in das Verbindungsloch 23171 eingebettet.
  • Der Sensor-Die 23021 und der Logik-Die 23024 sind derart aneinander gebondet, dass ihre Verdrahtungsschichten 23101 und 23161 einander gegenüberliegen. Damit ist die Festkörperbildgebungsvorrichtung 23020 gebildet, in der der Sensor-Die 23021 und der Logik-Die 23024 gestapelt sind. Ein Film 23191, wie etwa ein Schutzfilm, ist auf einer Fläche gebildet, auf der der Sensor-Die 23021 und der Logik-Die 23024 aneinander gebondet sind.
  • Ein Verbindungsloch 23111 ist in dem Sensor-Die 23021 gebildet. Das Verbindungsloch 23111 dringt durch den Sensor-Die 23021 von der Rückseite (Seite, auf welcher Licht in die PD eintritt) (Oberseite) des Sensor-Dies 23021 durch und erreicht einen Draht 23170 der obersten Schicht des Logik-Dies 23024. Außerdem ist ein Verbindungsloch 23121 in dem Sensor-Die 23021 gebildet. Das Verbindungsloch 23121 befindet sich in der Nähe des Verbindungslochs 23111 und erreicht einen Draht 23110 der ersten Schicht von der Rückseite des Sensor-Dies 23021. Ein Isolationsfilm 23112 ist auf einer Innenwandoberfläche des Verbindungslochs 23111 gebildet. Ein Isolationsfilm 23122 ist auf einer Innenwandoberfläche des Verbindungslochs 23121 gebildet. Dann werden die Verbindungsleiter 23113 und 23123 in die Verbindungslöcher 23111 bzw. 23121 eingebettet. Der Verbindungsleiter 23113 und der Verbindungsleiter 23123 sind auf der Rückseite des Sensor-Dies 23021 elektrisch miteinander verbunden. Damit sind der Sensor-Die 23021 und der Logik-Die 23024 über die Verdrahtungsschicht 23101, das Verbindungsloch 23121, das Verbindungsloch 23111 und die Verdrahtungsschicht 23161 elektrisch miteinander verbunden.
  • 67 ist eine Querschnittsansicht, die ein zweites Konfigurationsbeispiel der Festkörperbildgebungsvorrichtung 23020 vom gestapelten Typ zeigt.
  • In dem zweiten Konfigurationsbeispiel der Festkörperbildgebungsvorrichtung 23020 sind ((der Draht 23110 der) die Verdrahtungsschicht 23101 des) der Sensor-Die 23021 und ((der Draht 23170 der) die Verdrahtungsschicht 23161 des) der Logik-Die 23024 durch ein einziges Verbindungsloch 23211, das in dem Sensor-Die 23021 gebildet ist, miteinander verbunden.
  • Das heißt, in 67 ist das Verbindungsloch 23211 so gebildet, dass es von der Rückseite des Sensor-Dies 23021 den Sensor-Die 23021 durchdringt und einen Draht 23170 der obersten Schicht des Logik-Dies 23024 und einen Draht 23110 der obersten Schicht des Logik-Dies 23021 erreicht. Ein Isolationsfilm 23212 ist auf der Innenwandoberfläche des Verbindungslochs 23211 gebildet. Ein Verbindungsleiter 23213 ist in das Verbindungsloch 23211 eingebettet. In der zuvor beschriebenen 66 sind der Sensor-Die 23021 und der Logik-Die 23024 durch die beiden Verbindungslöcher 23111 und 23121 elektrisch miteinander verbunden. Andererseits sind der Sensor-Die 23021 und der Logik-Die 23024 in 67 durch das einzige Verbindungsloch 23211 elektrisch miteinander verbunden.
  • 68 ist eine Querschnittsansicht, die ein drittes Konfigurationsbeispiel der Festkörperbildgebungsvorrichtung 23020 vom gestapelten Typ zeigt.
  • In der Festkörperbildgebungsvorrichtung aus 68 ist der Film 23191, wie etwa der Schutzfilm, nicht auf einer Fläche gebildet, auf der der Sensor-Die 23021 und der Logik-Die 23024 aneinander gebondet sind. Im Fall von 66 ist der Film 23191, wie etwa der Schutzfilm, auf der Seite gebildet, auf der der Sensor-Die 23021 und der Logik-Die 23024 aneinander gebondet sind. In dieser Hinsicht unterscheidet sich die Festkörperbildgebungsvorrichtung 23020 aus 68 von dem Fall aus 66.
  • Der Sensor-Die 23021 und der Logik-Die 23024 sind derart aufeinandergesetzt, dass die Drähte 23101 und 23161 in direktem Kontakt gehalten werden. Dann werden die Drähte 23110 und 23170 durch Erwärmen der Drähte 23110 und 23170 direkt zusammengefügt, während erforderliches Gewicht auf den Drähten 23110 und 23170 hinzugefügt wird. Auf diese Weise ist die Festkörperbildgebungsvorrichtung 23020 aus 68 gebildet.
  • 69 ist eine Querschnittsansicht, die ein weiteres Konfigurationsbeispiel der Festkörperbildgebungsvorrichtung vom gestapelten Typ zeigt, auf die die Technik gemäß der vorliegenden Offenbarung angewandt werden kann.
  • In 69 weist die Festkörperbildgebungsvorrichtung 23401 eine dreischichtige Laminatstruktur auf. In dieser dreischichtigen Laminatstruktur sind drei Dies eines Sensor-Dies 23411, eines Logik-Dies 23412 und eines Speicher-Dies 23413 gestapelt.
  • Der Speicher-Die 23413 beinhaltet einen Speicherschaltkreis. Der Speicherschaltkreis speichert temporär Daten, die zum Beispiel bei der Signalverarbeitung erforderlich sind, die in dem Logik-Die 23412 durchgeführt wird.
  • In 69 sind der Logik-Die 23412 und der Speicher-Die 23413 unter dem Sensor-Die 23411 in der angegebenen Reihenfolge gestapelt. Der Logik-Die 23412 und der Speicher-Die 23413 können unter dem Sensor-Die 23411 jedoch in umgekehrter Reihenfolge, d. h. in der Reihenfolge des Speicher-Dies 23413 und Logik-Dies 23412, gestapelt werden.
  • Es ist anzumerken, dass in 69 eine PD, die ein fotoelektrischer Umwandlungsteil des Pixels wird, und Source-/Drain-Gebiete eines Pixels-Tr in dem Sensor-Die 23411 gebildet sind.
  • Eine Gate-Elektrode ist über einen Gate-Isolationsfilm um die PD herum gebildet. Ein Pixel-Tr 23421 und ein Pixel-Tr 23422 sind durch die Gate-Elektrode und die gepaarten Source-/Drain-Gebiete gebildet.
  • Der Pixel-Tr 23421 benachbart zur PD ist ein Transfer-Tr. Eines der gepaarten Source-/Drain-Gebiete, die den Pixel-Tr 23421 bilden, ist eine FD.
  • Ferner ist ein Zwischenschichtisolationsfilm 23171 in dem Sensor-Die 23411 gebildet. Ein Verbindungsloch ist in dem Zwischenschichtisolationsfilm gebildet. Der Pixel-Tr 23421 und der Verbindungsleiter 23431, der mit dem Pixel-Tr 23422 verbunden ist, sind in dem Verbindungsloch gebildet.
  • Außerdem ist eine Verdrahtungsschicht 23433 mit mehreren Schichten mit Schichtdrähten 23432, die mit jedem der Verbindungsleiter 23431 verbunden sind, in dem Sensor-Die 23411 gebildet.
  • Ferner ist ein Aluminiumpad 23434, das eine Elektrode für einen externen Anschluss wird, in einer untersten Schicht der Verdrahtungsschicht 23433 des Sensor-Dies 23411 gebildet. Das heißt, in dem Sensor-Die 23411 ist das Aluminiumpad 23434 bei einer Position gebildet, die näher als die Drähte 23432 zu einer Oberfläche 23440 ist, die an den Logik-Die 23412 gebondet ist. Das Aluminiumpad 23434 wird als ein Ende eines Drahtes verwendet, der mit der Eingabe/Ausgabe von Signalen nach/von außen assoziiert ist.
  • Außerdem ist ein Kontakt 23441, der zur elektrischen Verbindung mit dem Logik-Die 23412 verwendet wird, in dem Sensor-Die 23411 gebildet. Der Kontakt 23441 ist mit einem Kontakt 23451 des Logik-Dies 23412 verbunden und außerdem mit einem Aluminiumpad 23442 des Sensor-Dies 23411 verbunden.
  • Dann wird ein Kontaktstellenloch 23443 in dem Sensor-Die 23411 gebildet, das das Aluminiumpad 23442 von der Rückseite (Oberseite) des Sensor-Dies 23411 erreicht.
  • Die Technologie gemäß der vorliegenden Offenbarung kann auch auf die Festkörperbildgebungsvorrichtung angewandt werden, wie zuvor beschrieben.
  • <Beispiel einer Anwendung auf ein bewegliches Objekt>
  • Die Technologie gemäß der vorliegenden Offenbarung (die vorliegende Technologie) ist auf verschiedene Produkte anwendbar. Zum Beispiel kann die Technologie gemäß der vorliegenden Offenbarung zum Beispiel als eine Vorrichtung realisiert werden, die auf einer beliebigen Art von beweglichem Objekten, wie etwa einem Auto, einem Elektrofahrzeug, einem Hybrid-Elektrofahrzeug, einem Motorrad, einem Fahrrad, einem Personal-Mobility-Gerät, einem Luftfahrzeug, einer Drohne, einem Schiff und einem Roboter, montiert werden kann.
  • 70 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel für eine schematischen Konfiguration eines Fahrzeugsteuersystems zeigt, das ein Beispiel für ein Steuersystem eines beweglichen Objekts ist, auf das die Technologie gemäß der vorliegenden Offenbarung angewandt wird.
  • Ein Fahrzeugsteuersystem 12000 beinhaltet mehrere elektronische Steuereinheiten, die über ein Kommunikationsnetz 12001 miteinander verbunden sind. Bei dem Beispiel aus 70 beinhaltet das Fahrzeugsteuersystem 12000 eine Antriebssystemsteuereinheit 12010, eine Karosseriesystemsteuereinheit 12020, eine Fahrzeugaußenbereichsinformationsdetektionseinheit 12030, eine Fahrzeuginnenbereichsinformationsdetektionseinheit 12040 und eine integrierte Steuereinheit 12050. Ferner sind als die funktionelle Konfiguration der integrierten Steuereinheit 12050 ein Mikrocomputer 12051, eine Ton-/Bild-Ausgabeeinheit 12052 und eine fahrzeuginterne Netzschnittstelle (SST) 12053 gezeigt.
  • Die Antriebssystemsteuereinheit 12010 führt verschiedene Arten von Programmen aus, um dadurch die Funktionen der Vorrichtungen zu steuern, die mit dem Antriebssystem des Fahrzeugs in Beziehung stehen. Zum Beispiel fungiert die Antriebssystemsteuereinheit 12010 als eine Steuervorrichtung, die Antriebskrafterzeugungsvorrichtungen, wie etwa einen Verbrennungsmotor und einen Antriebsmotor zum Erzeugen einer Antriebskraft des Fahrzeugs, einen Antriebskraftübertragungsmechanismus zum Übertragen der Antriebskraft auf Räder, einen Lenkmechanismus, der den Lenkwinkel des Fahrzeugs anpasst, eine Bremsvorrichtung, die eine Bremskraft des Fahrzeugs erzeugt, und dergleichen steuert.
  • Die Karosseriesystemsteuereinheit 12020 führt verschiedene Arten von Programmen aus, um dadurch die Vorgänge der verschiedenen Arten von Vorrichtungen zu steuern, mit denen eine Fahrzeugkarosserie ausgestattet ist. Zum Beispiel fungiert die Karosseriesystemsteuereinheit 12020 als eine Steuervorrichtung, die ein schlüsselloses Zugangssystem, ein intelligentes Schlüsselsystem, eine elektrische Fensterhebervorrichtung oder verschiedene Leuchten, wie etwa Frontscheinwerfer, Rückleuchten, Bremsleuchten, Richtungsanzeigeleuchten und Nebelscheinwerfer, steuert. In diesem Fall können eine elektrische Welle, die von einer Mobilvorrichtung anstatt einem Schlüssel gesendet wird, oder Signale von verschiedenen Schaltern in die Karosseriesystemsteuereinheit 12020 eingegeben werden. Die Karosseriesystemsteuereinheit 12020 empfängt die eingegebene elektrische Welle oder das eingegebene Signal und steuert die Türschlossvorrichtung, die elektrischen Fensterhebervorrichtung, die Leuchten und dergleichen des Fahrzeugs.
  • Die Fahrzeugaußenbereichsinformationsdetektionseinheit 12030 erfasst Informationen außerhalb des Fahrzeugs, einschließlich des Fahrzeugsteuersystems 12000. Zum Beispiel ist eine Bilderfassungseinheit 12031 mit der Fahrzeugaußenbereichsinformationsdetektionseinheit 12030 verbunden. Die Fahrzeugaußenbereichsinformationsdetektionseinheit 12030 veranlasst die Bilderfassungseinheit 12031 zum Erfassen eines Umgebungsbildes und empfängt das erfasste Bild. Die Fahrzeugaußenbereichsinformationsdetektionseinheit 12030 kann einen Objektdetektionsprozess zum Detektieren einer Person, eines Fahrzeugs, eines Hindernisses, eines Schildes, einer Straßenbeschilderung oder dergleichen auf der Basis des empfangenen Bildes durchführen, oder sie kann einen Abstandsdetektionsprozess auf der Basis des empfangenen Bildes durchführen.
  • Die Bilderfassungseinheit 12031 ist ein optischer Sensor, der Licht empfängt und ein elektrisches Signal ausgibt, das der Menge empfangenen Lichts entspricht. Die Bilderfassungseinheit 12031 kann das elektrische Signal als ein Bild oder als Abstandsmessungsinformationen ausgeben. Ferner kann das Licht, das die Bilderfassungseinheit 12031 empfängt, sichtbares Licht oder nicht sichtbares Licht, wie etwa Infrarotlicht, sein.
  • Die Fahrzeuginnenbereichsinformationsdetektionseinheit 12040 erfasst Fahrzeuginnenbereichsinformationen. Zum Beispiel ist ein Fahrerzustandsdetektor 12041, der den Zustand eines Fahrers detektiert, mit der Fahrzeuginnenbereichsinformationsdetektionseinheit 12040 verbunden. Der Fahrerzustandsdetektor 12041 kann zum Beispiel eine Kamera beinhalten, die ein Bild eines Fahrers erfasst. Die Fahrzeuginnenbereichsinformationsdetektionseinheit 12040 kann den Grad der Ermüdung oder der Konzentration des Fahrers auf der Basis der der detektierten Informationen berechnen, die vom Fahrerzustandsdetektor 12041 eingegeben werden, und bestimmen, ob der Fahrer schläft.
  • Der Mikrocomputer 12051 kann den Zielsteuerwert der Antriebskrafterzeugungsvorrichtung, des Lenkmechanismus oder der Bremsvorrichtung auf der Basis der von der Fahrzeugaußenbereichsinformationsdetektionseinheit 12030 oder der Fahrzeuginnenbereichsinformationsdetektionseinheit 12040 erhaltenen Fahrzeuginnenbereichs-/Fahrzeugaußenbereichsinformationen des Fahrzeugs berechnen und einen Steuerbefehl an die Antriebssystemsteuereinheit 12010 ausgeben. Zum Beispiel kann der Mikrocomputer 12051 eine koordinierte Steuerung zum Zwecke des Realisierens der Funktion eines fortgeschrittenen Fahrerassistenzsystems (ADAS - Advanced Driver Assistance System) durchführen, welche Vermeiden einer Fahrzeugkollision, Verringern der Auswirkungen einer Fahrzeugkollision, eine Folgefahrt basierend auf einem Abstand zwischen Fahrzeugen, Fahren mit konstanter Geschwindigkeit, eine Fahrzeugkollisionswarnung, eine Warnung bei Verlassen der Spur des Fahrzeugs oder dergleichen beinhaltet.
  • Ferner kann der Mikrocomputer 12051 durch Steuern der Antriebskrafterzeugungsvorrichtung, des Lenkmechanismus, der Bremsvorrichtung oder dergleichen auf der Basis von Informationen über die Umgebung um das Fahrzeug herum, die von der Fahrzeugaußenbereichsinformationsdetektionseinheit 12030 oder der Fahrzeuginnenbereichsinformationsdetektionseinheit 12040 erhalten werden, eine koordinierte Steuerung zum Zwecke des Realisierens von Selbstfahren, d. h. autonomem Fahren ohne Handlungsbedarfs seitens des Fahrers, und dergleichen durchführen.
  • Ferner kann der Mikrocomputer 12051 einen Steuerbefehl an die Karosseriesystemsteuereinheit 12020 auf der Basis der Fahrzeugaußenbereichsinformationen ausgeben, die von der Fahrzeugaußenbereichsinformationsdetektionseinheit 12030 erhalten werden. Zum Beispiel kann der Mikrocomputer 12051 eine koordinierte Steuerung durchführen, die ein Steuern der Frontscheinwerfer auf der Basis der Position des vorausfahrenden Fahrzeugs oder eines entgegenkommenden Fahrzeugs, die durch die Fahrzeugaußenbereichsinformationsdetektionseinheit 12030 detektiert wird, und zum Beispiel Wechseln von Fernlicht auf Abblendlicht zum Vermeiden von Blenden beinhaltet.
  • Die Ton-/Bild-Ausgabeeinheit 12052 sendet ein Tonausgabesignal und/oder ein Bildausgabesignal an eine Ausgabevorrichtung, die zum visuellen oder akustischen Melden von Informationen an einen Fahrgast des Fahrzeugs oder eine Person außerhalb des Fahrzeugs imstande ist. Bei dem Beispiel aus 70 sind ein Lautsprecher 12061, eine Anzeigeeinheit 12062 und ein Instrumentenfeld 12063 als Beispiele für die Ausgabevorrichtungen gezeigt. Die Anzeigeeinheit 12062 kann zum Beispiel eine On-Board-Anzeige und/oder einer Head-Up-Anzeige beinhalten.
  • 71 ist eine grafische Darstellung, die Beispiele für Montagepositionen der Bilderfassungseinheiten 12031 zeigt.
  • In 71 beinhaltet ein Fahrzeug 12100 Bilderfassungseinheiten 12101, 12102, 12103, 12104 und 12105 als die Bilderfassungseinheiten 12031.
  • Zum Beispiel sind die Bilderfassungseinheiten 12101, 12102, 12103, 12104 und 12105 bei solchen Positionen wie der Frontpartie, den Seitenspiegeln, dem hinteren Stoßfänger oder der Hecktür sowie einem oberen Teil der Windschutzscheibe in dem Fahrgastraum des Fahrzeugs 12100 bereitgestellt. Jede der Bilderfassungseinheit 12101 an der Frontpartie und der Bilderfassungseinheit 12105 in dem oberen Teil der Windschutzscheibe in dem Fahrgastraum erhält hauptsächlich ein Bild von der Vorderseite des Fahrzeugs 12100. Jede der Bilderfassungseinheiten 12102 und 12103 an den Seitenspiegeln erhält hauptsächlich ein Bild von einer Seite des Fahrzeugs 12100. Die Bilderfassungseinheit 12104 am hinteren Stoßfänger oder der Hecktür erhält im Wesentlichen ein Bild von der Rückseite des Fahrzeugs 12100. Die Bilderfassungseinheit 12105, die in dem oberen Teil der Windschutzscheibe in dem Fahrgastraum bereitgestellt ist, wird hauptsächlich zum Detektieren eines vorausfahrenden Fahrzeugs oder Detektieren eines Fußgängers, eines Hindernisses, einer Verkehrsampel, eines Verkehrsschildes, einer Fahrspur und dergleichen verwendet.
  • Es ist anzumerken, dass 71 Beispiele für Bilderfassungsbereiche der Bilderfassungseinheiten 12101 bis 12104 zeigt. Der Bilderfassungsbereich 12111 gibt den Bilderfassungsbereich der Bilderfassungseinheit 12101 an der Frontpartie an, die Bilderfassungsbereiche 12112 und 12113 geben die Bilderfassungsbereiche der Bilderfassungseinheiten 12102 bzw. 12103 an den Seitenspiegeln an und der Bilderfassungsbereich 12114 gibt den Bilderfassungsbereich der Bilderfassungseinheit 12104 am hinteren Stoßfänger oder der Hecktür an. Zum Beispiel wird durch gegenseitiges Überlagern der von den Bilderfassungseinheiten 12101 bis 12104 erfassten Bilddaten ein Ebenenbild des Fahrzeugs 12100 erhalten, wie von oben betrachtet.
  • Wenigstens eine der Bilderfassungseinheiten 12101 bis 12104 kann eine Funktion zum Erhalten von Abstandsinformationen aufweisen. Zum Beispiel kann wenigstens eine der Bilderfassungseinheiten 12101 bis 12104 eine Stereokamera sein, die mehrere Bildsensoren oder einen Bildsensor mit Pixeln für eine Phasendifferenzdetektion beinhaltet.
  • Zum Beispiel kann der Mikrocomputer 12051 durch Erhalten des Abstands zwischen dem Fahrzeug 12100 und jedem dreidimensionalen (3D-) Objekt in den Bilderfassungsbereichen 12111 bis 12114 und der zeitlichen Änderung (mit Bezug auf die Geschwindigkeit des Fahrzeugs 12100) des Abstands auf der Basis der von den Bilderfassungseinheiten 12101 bis 12104 erhaltenen Abstandsinformationen ein 3D-Objekt, das insbesondere das nächst gelegene 3D-Objekt ist, das auf der Fahrspur, auf der auch das Fahrzeug 12100 fährt, mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit (z. B. 0 km/h oder mehr) in der im Wesentlichen gleichen Richtung wie der Fahrtrichtung des Fahrzeugs 12100 fährt, als ein vorderes Fahrzeug extrahieren. Ferner kann der Mikrocomputer 12051 durch Voreinstellen eines einzuhaltenden Abstands zwischen dem Fahrzeug 12100 und einem vorderen Fahrzeug eine automatische Bremssteuerung (einschließlich Folgefahrt-Stoppsteuerung), eine automatische Beschleunigungssteuerung (einschließlich Folgefahrt-Startsteuerung) und dergleichen durchführen. Auf diese Weise ist es möglich, eine koordinierte Steuerung zum Zwecke des Realisierens von Selbstfahren, d. h. autonomem Fahren ohne Handlungsbedarfs seitens des Fahrers, und dergleichen durchzuführen.
  • Zum Beispiel kann der Mikrocomputer 12051 auf der Basis der von den Bilderfassungseinheiten 12101 bis 12104 erhaltenen Abstandsinformationen 3D-Objektdaten von 3D-Objekten in Motorräder, Fahrzeuge mit Standardgröße, Fahrzeuge mit Übergröße, Fußgänger und andere 3D-Objekte, wie etwa Strommasten, einteilen, Daten extrahieren und die Daten zum automatischen Vermeiden von Hindernissen verwenden. Der Mikrocomputer 12051 teilt zum Beispiel Hindernisse um das Fahrzeug 12100 in Hindernisse, die ein Fahrer des Fahrzeugs 12100 sehen kann, und Hindernisse ein, die für den Fahrer schwer zu sehen sind. Dann bestimmt der Mikrocomputer 12051 ein Kollisionsrisiko, das eine Gefahrenstufe einer Kollision mit jedem Hindernis angibt. Wenn die Kollisionsgefahr auf einem voreingestellten Wert oder darüber ist und wenn eine Möglichkeit eines Kollisionsereignisses besteht, kann der Mikrocomputer 12051 eine Fahrerassistenz zum Vermeiden einer Kollision durchführen, wobei der Mikrocomputer 12051 über den Lautsprecher 12061 oder die Anzeigeeinheit 12062 eine Warnung an den Fahrer ausgibt oder über die Antriebssystemsteuereinheit 12010 die Geschwindigkeit reduziert oder eine Kollisionsvermeidungslenkung durchführt.
  • Wenigstens eine der Bilderfassungseinheiten 12101 bis 12104 kann eine Infrarotkamera sein, die Infrarotlicht detektiert. Zum Beispiel kann der Mikrocomputer 12051 einen Fußgänger durch Bestimmen dessen erkennen, ob von den Bilderfassungseinheiten 12101 bis 12104 Bilder aufgenommen wurden, die den Fußgänger beinhalten, oder nicht. Das Verfahren zur Erkennung eines Fußgängers beinhaltet zum Beispiel den Schritt des Extrahierens von charakteristischen Punkten in den Bildern, die von den Bilderfassungseinheiten 12101 bis 12104 aufgenommen werden, die Infrarotkameras sind, und den Schritt des Durchführens des Musterabgleichprozesses mit Bezug auf eine Reihe von charakteristischen Punkten, die einen Umriss eines Objekts angeben, um dadurch zu bestimmen, ob das Objekt ein Fußgänger ist oder nicht. Wenn der Mikrocomputer 12051 bestimmt, dass die von den Bilderfassungseinheiten 12101 bis 12104 aufgenommenen Bilder einen Fußgänger beinhalten, und den Fußgänger erkennt, steuert die Ton-/Bild-Ausgabeeinheit 12052 die Anzeigeeinheit 12062 zum Anzeigen einer rechteckigen Kontur, die auf den erkannten Fußgänger zur Hervorhebung des Fußgängers überlagert wird. Ferner kann die Ton-/Bild-Ausgabeeinheit 12052 die Anzeigeeinheit 12062 zum Anzeigen eines Symbols, das einen Fußgänger angibt, oder dergleichen bei einer gewünschten Position steuern.
  • Oben wurde ein Beispiel für das Fahrzeugsteuersystem beschrieben, auf das die Technologie gemäß der vorliegenden Offenbarung angewandt wird. Die Technologie gemäß der vorliegenden Offenbarung kann auf die Bilderfassungseinheit 12031 mit der oben erwähnten Konfiguration angewandt werden. Insbesondere kann der CMOS-Bildsensor 10, der in 1 gezeigt ist, auf die Bilderfassungseinheit 12031 angewandt werden. Die Bilderfassungseinheit 12031, auf die die Technologie gemäß der vorliegenden Offenbarung angewandt wird, ist effektiv für eine genauere Erkennung eines Hindernisses, wie etwa eines Fußgängers, durch Erfassen eines aufgenommenen Bildes mit höherer Qualität, da eine Verbesserung der Genauigkeit einer Phasendifferenzdetektion bei gleichzeitiger Unterdrückung einer Verschlechterung eines aufgenommenen Bildes möglich ist.
  • Es ist anzumerken, dass die vorliegende Technologie nicht auf die oben erwähnten Ausführungsformen beschränkt ist, sondern Modifikationen vorgenommen werden können, ohne vom Wesen der vorliegenden Technologie abzuweichen.
  • Es ist anzumerken, dass die vorliegende Technologie auch die folgenden Konfigurationen annehmen kann.
    • (1) Eine Festkörperbildgebungsvorrichtung, die Folgendes beinhaltet:
      • eine Pixelarrayeinheit, wobei mehrere Pixel zweidimensional in der Pixelarrayeinheit angeordnet sind, wobei mehrere fotoelektrische Umwandlungsvorrichtungen mit Bezug auf eine On-Chip-Linse in jedem der mehreren Pixel gebildet sind, wobei ein Teil einer Zwischenpixeltrenneinheit, die zwischen den mehreren Pixeln gebildet ist, und/oder einer Zwischenpixellichtblockiereinheit, die zwischen den mehreren Pixeln gebildet ist, in einer vorspringenden Form zu einer Mitte des entsprechenden Pixels hin vorsteht, um einen Vorsprungteil zu bilden.
    • (2) Die Festkörperbildgebungsvorrichtung nach (1) oben, wobei jedes der mehreren Pixel ein quadratisches Einheitspixel ist, und der Vorsprungteil zu einer Mitte des quadratischen Einheitspixels hin gebildet ist.
    • (3) Die Festkörperbildgebungsvorrichtung nach (2) oben, wobei die Zwischenpixeltrenneinheit aus einem Material gebildet ist, das in einen Graben eingebettet ist, der in einem Quadratgitter in einer Halbleiterschicht gebildet ist, in der die mehreren fotoelektrischen Umwandlungsvorrichtungen gebildet sind, und benachbarte Pixel physisch trennt, und ein Teil der Zwischenpixeltrenneinheit in einer vorspringenden Form zu der Mitte des quadratischen Einheitspixels hin vorsteht, um den Vorsprungteil zu bilden.
    • (4) Die Festkörperbildgebungsvorrichtung nach (2) oben, wobei die Zwischenpixellichtblockiereinheit aus einem Material gebildet ist, das in einem Quadratgitter in einem Bereich zwischen der On-Chip-Linse und einer Halbleiterschicht gebildet ist, in der die mehreren fotoelektrischen Umwandlungsvorrichtungen gebildet sind, und Licht zwischen benachbarten Pixeln blockiert, und ein Teil der Zwischenpixellichtblockiereinheit in einer vorspringenden Form zu der Mitte des quadratischen Einheitspixels hin vorsteht, um den Vorsprungteil zu bilden.
    • (5) Die Festkörperbildgebungsvorrichtung nach (2) oben, wobei die Zwischenpixeltrenneinheit aus einem Material gebildet ist, das in einen Graben eingebettet ist, der in einem Quadratgitter in einer Halbleiterschicht gebildet ist, in der die mehreren fotoelektrischen Umwandlungsvorrichtungen gebildet sind, und benachbarte Pixel physisch trennt, die Zwischenpixellichtblockiereinheit aus einem Material gebildet ist, das in einem Quadratgitter in einem Bereich zwischen der On-Chip-Linse und einer Halbleiterschicht gebildet ist, in der die mehreren fotoelektrischen Umwandlungsvorrichtungen gebildet sind, und Licht zwischen benachbarten Pixeln blockiert, und ein Teil der Zwischenpixeltrenneinheit und ein Teil der Zwischenpixellichtblockiereinheit in einer vorspringenden Form zu der Mitte des quadratischen Einheitspixels hin vorstehen, um den Vorsprungteil zu bilden.
    • (6) Die Festkörperbildgebungsvorrichtung nach einem von (1) bis (5) oben, wobei das quadratische Einheitspixel ein R-Pixel, ein G-Pixel oder ein B-Pixel bildet, das einem Rot(R)-, Grün(G)- bzw. Blau(B)-Farbfilter entspricht, das sich unmittelbar unter der On-Chip-Linse befindet, und der Vorsprungteil mit Bezug auf das R-Pixel, das G-Pixel und/oder das B-Pixel unter den mehreren Pixeln gebildet ist, die in der Pixelarrayeinheit angeordnet sind.
    • (7) Die Festkörperbildgebungsvorrichtung nach (6) oben, wobei der Vorsprungteil nur mit Bezug auf das R-Pixel, das G-Pixel oder das B-Pixel gebildet ist.
    • (8) Die Festkörperbildgebungsvorrichtung nach (6) oben, wobei der Vorsprungteil mit Bezug auf alle des R-Pixels, des G-Pixels und des B-Pixels gebildet ist.
    • (9) Die Festkörperbildgebungsvorrichtung nach (6) oben, wobei der Vorsprungteil mit Bezug auf eine Kombination von zwei Pixeln des R-Pixels, des G-Pixels und des B-Pixels gebildet ist.
    • (10) Die Festkörperbildgebungsvorrichtung nach einem von (6) bis (9) oben, wobei eine Vorsprunglänge des Vorsprungteils für jedes des R-Pixels, des G-Pixels und des B-Pixels verschieden ist.
    • (11) Die Festkörperbildgebungsvorrichtung nach einem von (2) bis (10) oben, wobei eine Vorsprunglänge des Vorsprungteils in Abhängigkeit von einem Durchmesser eines fokussierten Flecks der On-Chip-Linse bestimmt wird.
    • (12) Die Festkörperbildgebungsvorrichtung nach (11) oben, wobei die Vorsprunglänge des Vorsprungteils einem Siebtel bis einem Viertel einer Länge einer Seite eines Rastermaßes der On-Chip-Linse entspricht.
    • (13) Die Festkörperbildgebungsvorrichtung nach einem von (2) bis (12) oben, wobei eine Tiefe eines Querschnitts des Vorsprungteils mit Bezug auf eine Oberfläche auf einer Lichteinfallsseite für jeden Vorsprungteil mit einer vorspringenden Form verschieden ist.
    • (14) Die Festkörperbildgebungsvorrichtung nach einem von (3) bis (5) oben, wobei der Graben aus einer ersten Oberfläche, die eine Oberfläche auf einer Lichteinfallsseite ist, oder einer zweiten Oberfläche, die eine Oberfläche gegenüber der Lichteinfallsseite ist, gebildet ist.
    • (15) Die Festkörperbildgebungsvorrichtung nach einem von (2) bis (14) oben, wobei in dem quadratischen Einheitspixel die mehreren fotoelektrischen Umwandlungsvorrichtungen, die in einer Halbleiterschicht gebildet sind, durch einen Fremdstoff getrennt sind.
    • (16) Die Festkörperbildgebungsvorrichtung nach einem von (2) bis (15) oben, wobei eine Ausgabe einer jeden der mehreren fotoelektrischen Umwandlungsvorrichtungen für eine Phasendifferenzdetektion verwendet wird.
    • (17) Eine Festkörperbildgebungsvorrichtung, die Folgendes beinhaltet:
      • eine Pixelarrayeinheit, wobei mehrere Pixel zweidimensional in der Pixelarrayeinheit angeordnet sind, wobei eine fotoelektrische Umwandlungsvorrichtung in jedem der mehreren Pixel gebildet ist, wobei die Pixelarrayeinheit Pixel beinhaltet, die mit Bezug auf eine On-Chip-Linse angeordnet sind, wobei ein Teil einer Zwischenpixeltrenneinheit, die zwischen Pixeln gebildet ist, die die mit Bezug auf die eine On-Chip-Linse angeordneten Pixel bilden, und/oder einer Zwischenpixellichtblockiereinheit, die zwischen den Pixeln gebildet ist, die die mit Bezug auf die eine On-Chip-Linse angeordneten Pixel bilden, in einer vorspringenden Form zu einer Mitte der mit Bezug auf die eine On-Chip-Linse angeordneten Pixel hin vorsteht, um einen Vorsprungteil zu bilden.
    • (18) Die Festkörperbildgebungsvorrichtung nach (17) oben, wobei die On-Chip-Linse eine elliptische Form aufweist, die zwei aufeinanderfolgende Pixel in einer Zeilenrichtung oder einer Spaltenrichtung bedeckt, und ein Teil der Zwischenpixeltrenneinheit und/oder der Zwischenpixellichtblockiereinheit zwischen den beiden aufeinanderfolgenden Pixeln vorsteht, um den Vorsprungteil zu bilden.
    • (19) Die Festkörperbildgebungsvorrichtung nach (17) oben, wobei die On-Chip-Linse eine kreisförmige Form aufweist, die vier Pixel in zwei Zeilen und zwei Spalten bedeckt, und ein Teil der Zwischenpixeltrenneinheit und/oder der Zwischenpixellichtblockiereinheit zu einer Mitte der vier Pixel hin vorsteht, um den Vorsprungteil zu bilden.
    • (20) Eine elektronische Einrichtung, die Folgendes beinhaltet:
      • eine Festkörperbildgebungsvorrichtung, die Folgendes beinhaltet:
        • eine Pixelarrayeinheit, wobei mehrere Pixel zweidimensional in der Pixelarrayeinheit angeordnet sind, wobei mehrere fotoelektrische Umwandlungsvorrichtungen mit Bezug auf eine On-Chip-Linse in jedem der mehreren Pixel gebildet sind, wobei ein Teil einer Zwischenpixeltrenneinheit, die zwischen den mehreren Pixeln gebildet ist, und/oder einer Zwischenpixellichtblockiereinheit, die zwischen den mehreren Pixeln gebildet ist, in einer vorspringenden Form zu einer Mitte des entsprechenden Pixels hin vorsteht, um einen Vorsprungteil zu bilden.
    • (21) Eine Festkörperbildgebungsvorrichtung, die Folgendes umfasst:
      • eine Pixelarrayeinheit, wobei mehrere Pixel zweidimensional in der Pixelarrayeinheit angeordnet sind, wobei die mehreren Pixel ein Pixel beinhalten, in dem mehrere fotoelektrische Umwandlungsvorrichtungen mit Bezug auf eine On-Chip-Linse gebildet sind, wobei
      • sich eine feste Ladungsmenge zwischen einem ersten Bereich zwischen den mehreren fotoelektrischen Umwandlungsvorrichtungen und einem zweiten Bereich ausschließlich des ersten Bereichs auf einer Grenzfläche auf einer Seite einer Lichteinfallsoberfläche in einer Halbleiterschicht, in der die mehreren fotoelektrischen Umwandlungsvorrichtungen gebildet sind, oder in einer Nähe davon unterscheidet.
    • (22) Die Festkörperbildgebungsvorrichtung nach (21) oben, wobei die feste Ladungsmenge in dem ersten Bereich größer als die feste Ladungsmenge in dem zweiten Bereich ist.
    • (23) Die Festkörperbildgebungsvorrichtung nach (21) oder (22) oben, wobei eine Isolationsschicht, die auf der Halbleiterschicht gebildet ist, einen Oxidfilm, einen ersten Film eines Teils, der dem ersten Bereich entspricht, und einen zweiten Film eines Teils, der dem zweiten Bereich entspricht, beinhaltet, und der erste Film und der zweite Film unterschiedliche Filme mit hoher dielektrischer Konstante beinhalten.
    • (24) Die Festkörperbildgebungsvorrichtung nach (23) oben, wobei zwei oder mehr unterschiedliche Filme mit hoher dielektrischer Konstante in dem ersten Film und/oder dem zweiten Film gestapelt sind.
    • (25) Die Festkörperbildgebungsvorrichtung nach (24) oben, wobei die Anzahl an gestapelten Schichten in dem ersten Film größer als jene in dem zweiten Film ist.
    • (26) Die Festkörperbildgebungsvorrichtung nach (21) oder (22) oben, wobei eine Isolationsschicht, die auf der Halbleiterschicht gebildet ist, einen Oxidfilm und einen Film mit hoher dielektrischer Konstante beinhaltet, und ein Teil, der dem ersten Bereich entspricht, und ein Teil, der dem zweiten Bereich entspricht, in der Isolationsschicht unterschiedliche Dicken des Oxidfilms aufweisen.
    • (27) Die Festkörperbildgebungsvorrichtung nach einem von (21) bis (26) oben, wobei das Pixel als ein Pixel einer Farbe konfiguriert ist, die einem Farbfilter entspricht, das unmittelbar unter der On-Chip-Linse angeordnet ist.
    • (28) Die Festkörperbildgebungsvorrichtung nach (27) oben, wobei eine erste fotoelektrische Umwandlungsvorrichtung, die in einem Pixel gebildet ist, das einer ersten Farbe entspricht, und eine fotoelektrische Umwandlungsvorrichtung, die in einem Pixel gebildet ist, das einer von der ersten Farbe verschiedenen zweiten Farbe entspricht, durch Fremdstoffe voneinander getrennt sind.
    • (29) Die Festkörperbildgebungsvorrichtung nach (27) oben, wobei eine erste fotoelektrische Umwandlungsvorrichtung, die in einem Pixel gebildet ist, das einer ersten Farbe entspricht, und eine fotoelektrische Umwandlungsvorrichtung, die in einem Pixel gebildet ist, das einer von der ersten Farbe verschiedenen zweiten Farbe entspricht, durch eine Zwischenpixeltrenneinheit, die einen Oxidfilm oder ein Metall enthält, voneinander getrennt sind.
    • (30) Die Festkörperbildgebungsvorrichtung nach (27) oben, wobei eine transparente Elektrode zwischen den mehreren fotoelektrischen Umwandlungsvorrichtungen gebildet ist, die in einem Pixel gebildet sind, das einer speziellen Farbe entspricht.
    • (31) Die Festkörperbildgebungsvorrichtung nach einem von (27) bis (30) oben, wobei das Pixel ein R-Pixel, ein G-Pixel und ein B-Pixel beinhaltet.
    • (32) Eine elektronische Einrichtung, die Folgendes umfasst:
      • eine Festkörperbildgebungsvorrichtung, die eine Pixelarrayeinheit beinhaltet, wobei mehrere Pixel zweidimensional in der Pixelarrayeinheit angeordnet sind, wobei die mehreren Pixel ein Pixel beinhalten, in dem mehrere fotoelektrische Umwandlungsvorrichtungen mit Bezug auf eine On-Chip-Linse gebildet sind, wobei
      • sich eine feste Ladungsmenge zwischen einem ersten Bereich zwischen den mehreren fotoelektrischen Umwandlungsvorrichtungen und einem zweiten Bereich ausschließlich des ersten Bereichs auf einer Grenzfläche auf einer Seite einer Lichteinfallsoberfläche in einer Halbleiterschicht, in der die mehreren fotoelektrischen Umwandlungsvorrichtungen gebildet sind, oder in einer Nähe davon unterscheidet.
    • (33) Eine Festkörperbildgebungsvorrichtung, die Folgendes umfasst:
      • eine Pixelarrayeinheit, wobei mehrere Pixel zweidimensional in der Pixelarrayeinheit angeordnet sind, wobei die mehreren Pixel ein Pixel beinhalten, in dem mehrere fotoelektrische Umwandlungsvorrichtungen mit Bezug auf eine On-Chip-Linse gebildet sind, wobei
      • ein erster Trennbereich zwischen den mehreren fotoelektrischen Umwandlungsvorrichtungen gebildet ist, die in einem Pixel gebildet sind, das einer speziellen Farbe entspricht, wobei eine erste Einbettungsvorrichtung, die ein Material mit niedriger Brechung enthält, in dem ersten Trennbereich eingebettet ist, und
      • ein zweiter Trennbereich zwischen einer ersten fotoelektrischen Umwandlungsvorrichtung, die in einem Pixel gebildet ist, das einer ersten Farbe entspricht, und einer zweiten fotoelektrischen Umwandlungsvorrichtung gebildet ist, die in einem Pixel gebildet sind, das einer von der ersten Farbe verschiedenen zweiten Farbe entspricht, wobei eine zweite Einbettungsvorrichtung, die ein Metall enthält, in dem zweiten Trennbereich eingebettet ist.
    • (34) Die Festkörperbildgebungsvorrichtung nach (33) oben, wobei ein Querschnitt des ersten Trennbereichs eine konische Form aufweist, bei der eine Breite bei Annäherung zu einer Oberfläche auf einer Lichteinfallsseite zunimmt.
    • (35) Die Festkörperbildgebungsvorrichtung nach (34) oben, wobei der Querschnitt des ersten Trennbereichs eine dreieckige Form aufweist.
    • (36) Die Festkörperbildgebungsvorrichtung nach (35) oben, wobei die erste Einbettungsvorrichtung bei einer vorbestimmten Tiefe von der Oberfläche der Lichteinfallsseite in dem Querschnitt des ersten Trennbereichs verschwindet, und ein Bereich unter dem ersten Trennbereich durch Fremdstoffe getrennt ist.
    • (37) Die Festkörperbildgebungsvorrichtung nach (34) oben, wobei der Querschnitt des ersten Trennbereichs eine dreieckige Form von der Oberfläche auf der Lichteinfallsseite zu einer vorbestimmten Tiefe und eine dreieckige Form unterhalb der vorbestimmten Tiefe aufweist.
    • (38) Die Festkörperbildgebungsvorrichtung nach (34) oben, wobei der Querschnitt des ersten Trennbereichs eine trapezförmige Form aufweist, die sich von der Oberfläche auf der Lichteinfallsseite zu einer Oberfläche auf einer Seite gegenüber der Lichteinfallsseite verjüngt.
    • (39) Die Festkörperbildgebungsvorrichtung nach einem von (33) bis (38) oben, wobei eine Ebene des ersten Trennbereichs bei Betrachtung von der Oberfläche auf der Lichteinfallsseite eine rechteckige Form aufweist.
    • (40) Die Festkörperbildgebungsvorrichtung nach einem von (33) bis (38) oben, wobei eine Ebene des ersten Trennbereichs bei Betrachtung von der Oberfläche auf der Lichteinfallsseite eine Rhombusform aufweist.
    • (41) Die Festkörperbildgebungsvorrichtung nach einem von (33) bis (40) oben, wobei die zweite Einbettungsvorrichtung ferner ein Material mit niedriger Brechung enthält, und das Metall von der Oberfläche auf der Lichteinfallsseite bis zu einer vorbestimmten Tiefe eingebettet ist und das Material mit niedriger Brechung von einer Oberfläche auf einer Seite gegenüber der Lichteinfallsseite bis zu einer vorbestimmten Tiefe in einem Querschnitt des zweiten Trennbereichs eingebettet ist.
    • (42) Die Festkörperbildgebungsvorrichtung nach einem von (33) bis (41) oben, wobei ein Film mit fester Ladung auf einer Seitenwand des zweiten Trennbereichs gebildet ist.
    • (43) Die Festkörperbildgebungsvorrichtung nach einem von (33) bis (42) oben, wobei das Pixel als ein Pixel einer Farbe konfiguriert ist, die einem Farbfilter entspricht, das unmittelbar unter der On-Chip-Linse angeordnet ist.
    • (44) Die Festkörperbildgebungsvorrichtung nach (43) oben, wobei das Pixel ein R-Pixel, ein G-Pixel und ein B-Pixel beinhaltet.
    • (45) Eine elektronische Einrichtung, die Folgendes umfasst:
      • eine Festkörperbildgebungsvorrichtung, die eine Pixelarrayeinheit beinhaltet, wobei mehrere Pixel zweidimensional in der Pixelarrayeinheit angeordnet sind, wobei die mehreren Pixel ein Pixel beinhalten, in dem mehrere fotoelektrische Umwandlungsvorrichtungen mit Bezug auf eine On-Chip-Linse gebildet sind, wobei
      • ein erster Trennbereich zwischen den mehreren fotoelektrischen Umwandlungsvorrichtungen gebildet ist, die in einem Pixel gebildet sind, das einer speziellen Farbe entspricht, wobei eine erste Einbettungsvorrichtung, die ein Material mit niedriger Brechung enthält, in dem ersten Trennbereich eingebettet ist, und
      • ein zweiter Trennbereich zwischen einer ersten fotoelektrischen Umwandlungsvorrichtung, die in einem Pixel gebildet ist, das einer ersten Farbe entspricht, und einer zweiten fotoelektrischen Umwandlungsvorrichtung, die in einem Pixel gebildet ist, das einer von der ersten Farbe verschiedenen zweiten Farbe entspricht, gebildet ist, wobei eine zweite Einbettungsvorrichtung, die ein Metall enthält, in dem zweiten Trennbereich eingebettet ist.
    • (46) Eine Festkörperbildgebungsvorrichtung, die Folgendes umfasst:
      • eine Pixelarrayeinheit, wobei mehrere Pixel zweidimensional in der Pixelarrayeinheit angeordnet sind, wobei die mehreren Pixel ein Pixel beinhalten, in dem mehrere fotoelektrische Umwandlungsvorrichtungen mit Bezug auf eine On-Chip-Linse gebildet sind, wobei
      • die On-Chip-Linse aus mehreren Typen von Substanzen gebildet ist.
    • (47) Die Festkörperbildgebungsvorrichtung nach (46) oben, wobei die On-Chip-Linse aus zwei Typen von Substanzen mit unterschiedlichen Brechungsindizes gebildet ist.
    • (48) Die Festkörperbildgebungsvorrichtung nach (47) oben, wobei die On-Chip-Linse aus einem ersten Element mit einem ersten Brechungsindex und einem zweiten Element mit einem zweiten Brechungsindex niedriger als der erste Brechungsindex gebildet ist, das erste Element eine gekrümmte Oberfläche, auf die Licht einfällt, und einen Teil, der einem Teil mit einer V-Form des zweiten Elements entspricht, beinhaltet, und das zweite Element eine Oberfläche auf einer Seite gegenüber der gekrümmten Oberfläche, auf die Licht einfällt, beinhaltet und der Teil eine V-Form aufweist.
    • (49) Die Festkörperbildgebungsvorrichtung nach (46) oben, wobei die On-Chip-Linse aus drei Typen von Substanzen mit unterschiedlichen Brechungsindizes gebildet ist.
    • (50) Die Festkörperbildgebungsvorrichtung nach (49) oben, wobei die On-Chip-Linse aus einem ersten Element mit einem ersten Brechungsindex, einem zweiten Element mit einem zweiten Brechungsindex und einem dritten Element mit einem dritten Brechungsindex gebildet ist, die mehreren fotoelektrischen Umwandlungsvorrichtungen, die in dem Pixel gebildet sind, physisch durch eine Zwischenvorrichtungstrenneinheit getrennt sind, das erste Element eine gekrümmte Oberfläche, auf die Licht einfällt, und einen Teil, der einem Teil mit einer V-Form des zweiten Elements entspricht, beinhaltet, das zweite Element eine Oberfläche auf einer Seite gegenüber der gekrümmten Oberfläche, auf die Licht einfällt, beinhaltet und der Teil eine V-Form aufweist, und das dritte Element in einem Bereich gebildet ist, der der Zwischenvorrichtungstrenneinheit entspricht.
    • (51) Die Festkörperbildgebungsvorrichtung nach (49) oben, wobei das Pixel als ein Pixel konfiguriert ist, das einer speziellen Farbe entspricht, und eine Höhe der On-Chip-Linse in dem Pixel für jede spezielle Farbe verschieden ist.
    • (52) Die Festkörperbildgebungsvorrichtung nach (51) oben, wobei das Pixel ein R-Pixel, ein G-Pixel und ein B-Pixel beinhaltet, und die Höhe der On-Chip-Linse in einer Reihenfolge des R-Pixels, des G-Pixels und des B-Pixels abnimmt.
    • (53) Die Festkörperbildgebungsvorrichtung nach (49) oben, wobei das Pixel als ein Pixel konfiguriert ist, das einer speziellen Farbe entspricht, und ein Krümmungsradius der On-Chip-Linse in dem Pixel für jede spezielle Farbe verschieden ist.
    • (54) Die Festkörperbildgebungsvorrichtung nach (53) oben, wobei das Pixel ein R-Pixel, ein G-Pixel und ein B-Pixel beinhaltet, und der Krümmungsradius der On-Chip-Linse in einer Reihenfolge des R-Pixels, des G-Pixels und des B-Pixels abnimmt.
    • (55) Die Festkörperbildgebungsvorrichtung nach einem von (46) bis (54) oben, wobei das Pixel als ein Pixel einer Farbe konfiguriert ist, die einem Farbfilter entspricht, das unmittelbar unter der On-Chip-Linse angeordnet ist.
    • (56) Die Festkörperbildgebungsvorrichtung nach (46) oben, wobei ein Steuerelement, das eine Abhängigkeit von einem Einfallswinkel von Licht steuert, für ein die On-Chip-Linse bildendes Element gebildet ist.
    • (57) Die Festkörperbildgebungsvorrichtung nach (56) oben, wobei die On-Chip-Linse aus einem ersten Element mit einem ersten Brechungsindex und einem zweiten Element mit einem zweiten Brechungsindex niedriger als der erste Brechungsindex gebildet ist, das erste Element eine gekrümmte Oberfläche, auf die Licht einfällt, und einen Teil, der einem Teil mit einer V-Form des zweiten Elements entspricht, beinhaltet, das zweite Element eine Oberfläche auf einer Seite gegenüber der gekrümmten Oberfläche, auf die Licht einfällt, beinhaltet und der Teil eine V-Form aufweist, und das Steuerelement zwischen dem ersten Element und dem zweiten Element gebildet ist.
    • (58) Die Festkörperbildgebungsvorrichtung nach (56) oder (57) oben, wobei das Steuerelement ein photonischer Kristall ist.
    • (59) Die Festkörperbildgebungsvorrichtung nach einem von (56) bis (58) oben, wobei das Pixel als ein Pixel einer Farbe konfiguriert ist, die einer Spektroskopie durch das Steuerelement entspricht.
    • (60) Die Festkörperbildgebungsvorrichtung nach (59) oben, wobei das Pixel ein R-Pixel, ein G-Pixel und ein B-Pixel beinhaltet.
    • (61) Eine elektronische Einrichtung, die Folgendes umfasst:
      • eine Festkörperbildgebungsvorrichtung, die eine Pixelarrayeinheit beinhaltet, wobei mehrere Pixel zweidimensional in der Pixelarrayeinheit angeordnet sind, wobei die mehreren Pixel ein Pixel beinhalten, in dem mehrere fotoelektrische Umwandlungsvorrichtungen mit Bezug auf eine On-Chip-Linse gebildet sind, wobei
      • die On-Chip-Linse aus mehreren Typen von Substanzen gebildet ist.
    • (62) Eine Festkörperbildgebungsvorrichtung, die Folgendes umfasst:
      • eine Pixelarrayeinheit, wobei mehrere Pixel zweidimensional in der Pixelarrayeinheit angeordnet sind, wobei die mehreren Pixel ein Pixel beinhalten, in dem mehrere fotoelektrische Umwandlungsvorrichtungen mit Bezug auf eine On-Chip-Linse gebildet sind, wobei
      • ein erster Vertikaltransistor von einer Oberfläche auf einer Seite gegenüber einer Lichteinfallsseite zwischen den mehreren fotoelektrischen Umwandlungsvorrichtungen gebildet ist, die in einem Pixel gebildet sind, das einer speziellen Farbe entspricht.
    • (63) Die Festkörperbildgebungsvorrichtung nach (62) oben, wobei ein Blooming-Pfad durch Anlegen einer Spannung an den ersten Vertikaltransistor zwischen den mehreren fotoelektrischen Umwandlungsvorrichtungen gebildet wird.
    • (64) Die Festkörperbildgebungsvorrichtung nach (62) oder (63) oben, wobei ein zweiter Vertikaltransistor von der Oberfläche auf der Seite gegenüber der Lichteinfallsseite zwischen einer ersten fotoelektrischen Umwandlungsvorrichtung, die in einem Pixel gebildet ist, das einer ersten Farbe entspricht, und einer zweiten fotoelektrischen Umwandlungsvorrichtung, die in einem Pixel gebildet ist, das einer von der ersten Farbe verschiedenen zweiten Farbe entspricht, gebildet ist.
    • (65) Die Festkörperbildgebungsvorrichtung nach (64) oben, wobei Ladungen durch Anlegen einer Spannung an den zweiten Vertikaltransistor erzeugt werden.
    • (66) Die Festkörperbildgebungsvorrichtung nach (64) oder (65) oben, wobei eine Zwischenpixeltrenneinheit von einer Oberfläche auf der Lichteinfallsseite zwischen der ersten fotoelektrischen Umwandlungsvorrichtung und der zweiten fotoelektrischen Umwandlungsvorrichtung gebildet ist.
    • (67) Die Festkörperbildgebungsvorrichtung nach einem von (62) bis (66) oben, wobei das Pixel als ein Pixel einer Farbe konfiguriert ist, die einem Farbfilter entspricht, das unmittelbar unter der On-Chip-Linse angeordnet ist.
    • (68) Die Festkörperbildgebungsvorrichtung nach (67) oben, wobei das Pixel ein R-Pixel, ein G-Pixel und ein B-Pixel beinhaltet.
    • (69) Eine elektronische Einrichtung, die Folgendes umfasst:
      • eine Festkörperbildgebungsvorrichtung, die eine Pixelarrayeinheit beinhaltet, wobei mehrere Pixel zweidimensional in der Pixelarrayeinheit angeordnet sind, wobei die mehreren Pixel ein Pixel beinhalten, in dem mehrere fotoelektrische Umwandlungsvorrichtungen mit Bezug auf eine On-Chip-Linse gebildet sind, wobei
      • ein erster Vertikaltransistor von einer Oberfläche auf einer Seite gegenüber einer Lichteinfallsseite zwischen den mehreren fotoelektrischen Umwandlungsvorrichtungen gebildet ist, die in einem Pixel gebildet sind, das einer speziellen Farbe entspricht.
  • Bezugszeichenliste
    • 10
    CMOS-Bildsensor
    11
    Pixelarrayeinheit
    100, 100-ij
    Pixel
    111, 111E
    On-Chip-Linse
    112
    Farbfilter
    113A, 113B
    fotoelektrische Umwandlungsvorrichtung
    114
    Zwischenpixellichtblockiereinheit
    114P
    Vorsprungteil
    115
    Zwischenpixeltrenneinheit
    115P
    Vorsprungteil
    151A, 151B
    Transfer-Gate-Einheit
    200
    Pixel
    210
    Siliciumschicht
    211
    On-Chip-Linse
    212
    Farbfilter
    213A, 213B
    fotoelektrische Umwandlungsvorrichtung
    214
    Zwischenpixellichtblockiereinheit
    215
    Zwischenpixeltrenneinheit
    220
    Grenzflächenschicht
    221
    zentraler Bereich
    222
    Rechts-und-links-Bereich
    230
    Isolationsschicht
    231
    Oxidfilm
    232A, 232B, 232C, 232D, 232E
    High-k-Film
    233
    Oxidfilm
    241
    transparente Elektrode
    300
    Pixel
    310
    Siliciumschicht
    311
    On-Chip-Linse
    312
    Farbfilter
    313A, 313B
    fotoelektrische Umwandlungsvorrichtung
    314
    Zwischenpixellichtblockiereinheit
    315
    Zwischenpixeltrenneinheit
    321
    zentraler Teil zwischen gleicher Farbe
    322
    zentraler Teil zwischen unterschiedlichen Farben
    331
    Bereich mit niedriger Brechung
    341
    Bereich mit niedriger Brechung
    400
    Pixel
    410
    Siliciumschicht
    411, 411E
    On-Chip-Linse
    411A, 411B, 411C
    Element
    412
    Farbfilter
    413A, 413B
    fotoelektrische Umwandlungsvorrichtung
    414
    Zwischenpixellichtblockiereinheit
    415
    Zwischenpixeltrenneinheit
    416
    Vorrichtungstrenneinheit
    421, 421R, 421G, 421B
    Steuerelement
    500
    Pixel
    510
    Siliciumschicht
    511
    On-Chip-Linse
    512
    Farbfilter
    513A, 513B
    fotoelektrische Umwandlungsvorrichtung
    514
    Zwischenpixellichtblockiereinheit
    515
    Zwischenpixeltrenneinheit
    521
    zentraler Teil zwischen gleicher Farbe
    522
    zentraler Teil zwischen unterschiedlichen Farben
    531
    Vertikaltransistor
    532
    Vertikaltransistor
    1000
    elektronische Einrichtung
    1001
    Festkörperbildgebungsvorrichtung
    12031
    Bilderfassungseinheit
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • JP 2002165126 [0006]

Claims (20)

  1. Festkörperbildgebungsvorrichtung, die Folgendes umfasst: eine Pixelarrayeinheit, wobei mehrere Pixel zweidimensional in der Pixelarrayeinheit angeordnet sind, wobei mehrere fotoelektrische Umwandlungsvorrichtungen mit Bezug auf eine On-Chip-Linse in jedem der mehreren Pixel gebildet sind, wobei ein Teil einer Zwischenpixeltrenneinheit, die zwischen den mehreren Pixeln gebildet ist, und/oder einer Zwischenpixellichtblockiereinheit, die zwischen den mehreren Pixeln gebildet ist, in einer vorspringenden Form zu einer Mitte des entsprechenden Pixels hin vorsteht, um einen Vorsprungteil zu bilden.
  2. Festkörperbildgebungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei jedes der mehreren Pixel ein quadratisches Einheitspixel ist, und der Vorsprungteil zu einer Mitte des quadratischen Einheitspixels hin gebildet ist.
  3. Festkörperbildgebungsvorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Zwischenpixeltrenneinheit aus einem Material gebildet ist, das in einen Graben eingebettet ist, der in einem Quadratgitter in einer Halbleiterschicht gebildet ist, in der die mehreren fotoelektrischen Umwandlungsvorrichtungen gebildet sind, und benachbarte Pixel physisch trennt, und ein Teil der Zwischenpixeltrenneinheit in einer vorspringenden Form zu der Mitte des quadratischen Einheitspixels hin vorsteht, um den Vorsprungteil zu bilden.
  4. Festkörperbildgebungsvorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Zwischenpixellichtblockiereinheit aus einem Material gebildet ist, das in einem Quadratgitter in einem Bereich zwischen der On-Chip-Linse und einer Halbleiterschicht gebildet ist, in der die mehreren fotoelektrischen Umwandlungsvorrichtungen gebildet sind, und Licht zwischen benachbarten Pixeln blockiert, und ein Teil der Zwischenpixellichtblockiereinheit in einer vorspringenden Form zu der Mitte des quadratischen Einheitspixels hin vorsteht, um den Vorsprungteil zu bilden.
  5. Festkörperbildgebungsvorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Zwischenpixeltrenneinheit aus einem Material gebildet ist, das in einen Graben eingebettet ist, der in einem Quadratgitter in einer Halbleiterschicht gebildet ist, in der die mehreren fotoelektrischen Umwandlungsvorrichtungen gebildet sind, und benachbarte Pixel physisch trennt, die Zwischenpixellichtblockiereinheit aus einem Material gebildet ist, das in einem Quadratgitter in einem Bereich zwischen der On-Chip-Linse und einer Halbleiterschicht gebildet ist, in der die mehreren fotoelektrischen Umwandlungsvorrichtungen gebildet sind, und Licht zwischen benachbarten Pixeln blockiert, und ein Teil der Zwischenpixeltrenneinheit und ein Teil der Zwischenpixellichtblockiereinheit in einer vorspringenden Form zu der Mitte des quadratischen Einheitspixels hin vorstehen, um den Vorsprungteil zu bilden.
  6. Festkörperbildgebungsvorrichtung nach Anspruch 2, wobei das quadratische Einheitspixel ein R-Pixel, ein G-Pixel oder ein B-Pixel bildet, das einem Rot(R)-, Grün(G)- bzw. Blau(B)-Farbfilter entspricht, das sich unmittelbar unter der On-Chip-Linse befindet, und der Vorsprungteil mit Bezug auf das R-Pixel, das G-Pixel und/oder das B-Pixel unter den mehreren Pixeln gebildet ist, die in der Pixelarrayeinheit angeordnet sind.
  7. Festkörperbildgebungsvorrichtung nach Anspruch 6, wobei der Vorsprungteil nur mit Bezug auf das R-Pixel, das G-Pixel oder das B-Pixel gebildet ist.
  8. Festkörperbildgebungsvorrichtung nach Anspruch 6, wobei der Vorsprungteil mit Bezug auf alle des R-Pixels, des G-Pixels und des B-Pixels gebildet ist.
  9. Festkörperbildgebungsvorrichtung nach Anspruch 6, wobei der Vorsprungteil mit Bezug auf eine Kombination von zwei Pixeln des R-Pixels, des G-Pixels und des B-Pixels gebildet ist.
  10. Festkörperbildgebungsvorrichtung nach Anspruch 6, wobei eine Vorsprunglänge des Vorsprungteils für jedes des R-Pixels, des G-Pixels und des B-Pixels verschieden ist.
  11. Festkörperbildgebungsvorrichtung nach Anspruch 2, wobei eine Vorsprunglänge des Vorsprungteils in Abhängigkeit von einem Durchmesser eines fokussierten Flecks der On-Chip-Linse bestimmt wird.
  12. Festkörperbildgebungsvorrichtung nach Anspruch 11, wobei die Vorsprunglänge des Vorsprungteils einem Siebtel bis einem Viertel einer Länge einer Seite eines Rastermaßes der On-Chip-Linse entspricht.
  13. Festkörperbildgebungsvorrichtung nach Anspruch 2, wobei eine Tiefe eines Querschnitts des Vorsprungteils mit Bezug auf eine Oberfläche auf einer Lichteinfallsseite für jeden Vorsprungteil mit einer vorspringenden Form verschieden ist.
  14. Festkörperbildgebungsvorrichtung nach Anspruch 3, wobei der Graben aus einer ersten Oberfläche, die eine Oberfläche auf einer Lichteinfallsseite ist, oder einer zweiten Oberfläche, die eine Oberfläche gegenüber der Lichteinfallsseite ist, gebildet ist.
  15. Festkörperbildgebungsvorrichtung nach Anspruch 2, wobei in dem quadratischen Einheitspixel die mehreren fotoelektrischen Umwandlungsvorrichtungen, die in einer Halbleiterschicht gebildet sind, durch einen Fremdstoff getrennt sind.
  16. Festkörperbildgebungsvorrichtung nach Anspruch 2, wobei eine Ausgabe einer jeden der mehreren fotoelektrischen Umwandlungsvorrichtungen für eine Phasendifferenzdetektion verwendet wird.
  17. Festkörperbildgebungsvorrichtung, die Folgendes umfasst: eine Pixelarrayeinheit, wobei mehrere Pixel zweidimensional in der Pixelarrayeinheit angeordnet sind, wobei eine fotoelektrische Umwandlungsvorrichtung in jedem der mehreren Pixel gebildet ist, wobei die Pixelarrayeinheit Pixel beinhaltet, die mit Bezug auf eine On-Chip-Linse angeordnet sind, wobei ein Teil einer Zwischenpixeltrenneinheit, die zwischen Pixeln gebildet ist, die die mit Bezug auf die eine On-Chip-Linse angeordneten Pixel bilden, und/oder einer Zwischenpixellichtblockiereinheit, die zwischen den Pixeln gebildet ist, die die mit Bezug auf die eine On-Chip-Linse angeordneten Pixel bilden, in einer vorspringenden Form zu einer Mitte der mit Bezug auf die eine On-Chip-Linse angeordneten Pixel hin vorsteht, um einen Vorsprungteil zu bilden.
  18. Festkörperbildgebungsvorrichtung nach Anspruch 17, wobei die On-Chip-Linse eine elliptische Form aufweist, die zwei aufeinanderfolgende Pixel in einer Zeilenrichtung oder einer Spaltenrichtung bedeckt, und ein Teil der Zwischenpixeltrenneinheit und/oder der Zwischenpixellichtblockiereinheit zwischen den beiden aufeinanderfolgenden Pixeln vorsteht, um den Vorsprungteil zu bilden.
  19. Festkörperbildgebungsvorrichtung nach Anspruch 17, wobei die On-Chip-Linse eine kreisförmige Form aufweist, die vier Pixel in zwei Zeilen und zwei Spalten bedeckt, und ein Teil der Zwischenpixeltrenneinheit und/oder der Zwischenpixellichtblockiereinheit zu einer Mitte der vier Pixel hin vorsteht, um den Vorsprungteil zu bilden.
  20. Elektronische Einrichtung, die Folgendes umfasst: eine Festkörperbildgebungsvorrichtung, die Folgendes beinhaltet: eine Pixelarrayeinheit, wobei mehrere Pixel zweidimensional in der Pixelarrayeinheit angeordnet sind, wobei mehrere fotoelektrische Umwandlungsvorrichtungen mit Bezug auf eine On-Chip-Linse in jedem der mehreren Pixel gebildet sind, wobei ein Teil einer Zwischenpixeltrenneinheit, die zwischen den mehreren Pixeln gebildet ist, und/oder einer Zwischenpixellichtblockiereinheit, die zwischen den mehreren Pixeln gebildet ist, in einer vorspringenden Form zu einer Mitte des entsprechenden Pixels hin vorsteht, um einen Vorsprungteil zu bilden.
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