DE112018003957T5 - Festkörper-bildaufnahmevorrichtung und elektronische vorrichtung - Google Patents

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Abstract

[Problem] Es werden eine Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung und ein elektronisches Gerät bereitgestellt, in denen der Einfluss des Dunkelstroms reduziert ist.[Lösung] Die Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung umfasst eine Vielzahl von ersten Pixeleinheiten, die in einer Matrix angeordnet sind, wobei jede erste Pixeleinheit ein Pixel und eine auf dem einen Pixel vorgesehene On-Chip-Linse aufweist, mindestens eine zweite Pixeleinheit, die zwei Pixel und eine über die beiden Pixel hinweg vorgesehene On-Chip-Linse aufweist und innerhalb einer Matrix der ersten Pixeleinheiten angeordnet ist, eine Pixeltrennschicht, die eine in jedem Pixel der ersten Pixeleinheit enthaltene photoelektrische Umwandlungsschicht von einer in der zweiten Pixeleinheit enthaltenen photoelektrischen Umwandlungsschicht trennt, und mindestens einen Kontakt, der innerhalb eines Gebiets der zweiten Pixeleinheit besteht oder unter der an das Gebiet der zweiten Pixeleinheit angrenzenden Pixeltrennschicht vorgesehen ist und die Pixeltrennschicht mit einer Referenzpotentialverdrahtung verbindet, wobei die zweiten Pixeleinheiten in vorgegebenen Abständen mindestens in einer sich in einer ersten Richtung der Matrix der ersten Pixeleinheiten erstreckenden Reihe angeordnet sind.

Description

  • Gebiet
  • Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf eine Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung und eine elektronische Vorrichtung.
  • Hintergrund
  • In den letzten Jahren wurde die Forderung nach weiterer Verkleinerung und höherer Bildqualität bei Festkörper-Bildaufnahmevorrichtungen immer lauter. Die Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung wird beispielsweise durch die Anordnung von photoelektrischen Umwandlungselementen wie Photodioden in einer Matrix auf einem planaren Halbleitersubstrat konfiguriert.
  • Dabei wird jedes photoelektrische Umwandlungselement durch die Kombination eines p-Typ-Halbleiters und eines n-Typ-Halbleiters konfiguriert, wobei die photoelektrischen Umwandlungselemente in einem Pixel durch eine auf einem Referenzpotential fixierte Pixeltrennschicht voneinander getrennt sind. In einer solchen Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung kann sich jedoch ein Dunkelsignal durch einen Anstieg des Dunkelstroms in der Nachbarschaft eines Kontakts, der die Pixeltrennschicht mit einer Referenzpotentialleitung (z.B. einer Masseleitung) verbindet, verstärken.
  • Beispielsweise wird in der nachstehenden Patentliteratur 1 eine Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung offenbart, die einen effektiven Pixelabschnitt, in den Licht von einem Bildgebungsziel eintritt, und einen lichtabschirmenden Pixelabschnitt, der Licht abschirmt, enthält, und ein Signal des lichtabschirmenden Pixelabschnitts wird vom Signal des effektiven Pixelabschnitts subtrahiert, um ein Signal zu erhalten, in dem der Einfluss des Dunkelstroms entfernt ist.
  • Quellenangaben
  • Patentliteratur
  • Patentliteratur 1: JP 2008-236787 A
  • Zusammenfassung
  • Technisches Problem
  • Die in der oben beschriebenen Patentliteratur 1 offenbarte Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung reduziert jedoch nicht die absolute Größe des erzeugten Dunkelstroms. Darüber hinaus erzeugt die in der Patentliteratur 1 offenbarte Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung eine Differenz in der Größe des Dunkelstroms zwischen einem Pixel, das an den Kontakt angrenzt, der die Pixel-Trennschicht auf das Referenzpotential fixiert, und einem Pixel, das nicht an den Kontakt angrenzt, wodurch eine schlierenartige Verschlechterung der Bildqualität im Dunkeln auftreten kann.
  • Daher wurde eine Technik gefordert, die in der Lage ist, die Höhe des Dunkelstroms und einer Inter-Pixel-Differenz aufgrund des Kontakts, der die Pixel-Trennschicht auf das Referenzpotential in der Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung fixiert, zu reduzieren.
  • Lösung des Problems
  • Gemäß dieser Offenbarung wird eine Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung bereitgestellt, die umfasst: eine Vielzahl von ersten Pixeleinheiten, die in einer Matrix angeordnet sind, wobei jede erste Pixeleinheit ein Pixel und eine auf dem einen Pixel vorgesehene On-Chip-Linse aufweist; mindestens eine zweite Pixeleinheit mit zwei Pixeln und einer über die beiden Pixel hinweg vorgesehenen On-Chip-Linse, die innerhalb einer Matrix der ersten Pixeleinheiten angeordnet ist; eine Pixeltrennschicht, die eine in jedem Pixel der ersten Pixeleinheit enthaltene photoelektrische Umwandlungsschicht von einer in der zweiten Pixeleinheit enthaltenen photoelektrischen Umwandlungsschicht trennt; und mindestens einen Kontakt, der innerhalb eines Gebiets bzw. einer Region der zweiten Pixeleinheit existiert oder unter der Pixeltrennschicht neben dem Gebiet der zweiten Pixeleinheit vorgesehen ist und die Pixeltrennschicht mit einer Referenzpotential- bzw. Bezugspotentialverdrahtung verbindet, wobei die zweiten Pixeleinheiten in vorgegebenen Abständen mindestens in einer sich in einer ersten Richtung der Matrix der ersten Pixeleinheiten erstreckenden Reihe angeordnet sind.
  • Darüber hinaus ist gemäß der vorliegenden Offenbarung eine elektronische Vorrichtung vorgesehen, die eine Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung umfasst, die ein Abbildungsziel elektronisch erfasst, wobei die Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung eine Vielzahl von ersten Pixeleinheiten umfasst, die in einer Matrix angeordnet sind, wobei jede erste Pixeleinheit ein Pixel und eine auf dem einen Pixel vorgesehene On-Chip-Linse aufweist, wobei mindestens eine zweite Pixeleinheit zwei Pixel und eine On-Chip-Linse aufweist, die über die beiden Pixel hinweg vorgesehen und innerhalb einer Matrix der ersten Pixeleinheiten angeordnet ist, eine Pixeltrennschicht, die eine in jedem Pixel der ersten Pixeleinheit enthaltene photoelektrische Umwandlungsschicht von einer in der zweiten Pixeleinheit enthaltenen photoelektrischen Umwandlungsschicht trennt, und mindestens einen Kontakt, der innerhalb eines Bereichs der zweiten Pixeleinheit existiert oder unter der Pixeltrennschicht angrenzend an den Bereich der zweiten Pixeleinheit vorgesehen ist und die Pixeltrennschicht mit einer Referenzpotentialverdrahtung verbindet, wobei die zweiten Pixeleinheiten in vorbestimmten Abständen mindestens in einer sich in einer ersten Richtung der Matrix der ersten Pixeleinheiten erstreckenden Reihe angeordnet sind.
  • Nach der vorliegenden Offenbarung können die Kontakte, die die Pixeltrennschichten, die die photoelektrischen Umwandlungselemente trennen, auf das Referenzpotential fixieren, in einer geeigneten Dichte angeordnet werden. Zusätzlich ist es möglich, den Einfluss des um den Kontakt zunehmenden Dunkelstroms auf die Bildqualität des aufgenommenen Bildes zu reduzieren.
  • Vorteilhafte Auswirkungen der Erfindung
  • Wie oben beschrieben, ist es nach der vorliegenden Offenbarung möglich, eine Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung und eine elektronische Vorrichtung bzw. ein elektronisches Gerät bereitzustellen, bei denen die Höhe des Dunkelstroms und die Inter-Pixel-Differenz aufgrund des Kontakts, der die Pixeltrennschicht auf das Referenzpotential fixiert, reduziert sind.
  • Zu beachten ist, dass die oben genannten Wirkungen nicht notwendigerweise limitiert sind, und jede der in der vorliegenden Spezifikation dargestellten Wirkungen oder andere Wirkungen, die der vorliegenden Spezifikation entnommen werden können, zusammen mit oder an Stelle der oben genannten Wirkungen auftreten können.
  • Figurenliste
    • 1 ist ein erläuterndes Schaubild, das schematisch den Umriss einer Bildaufnahmevorrichtung mit einer Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung darstellt.
    • 2A ist ein erläuterndes Schaubild, das schematisch ein Beispiel für die Positionsbeziehung zwischen den in einem Pixelgebiet enthaltenen Pixeln und einem Kontakt darstellt, der eine Pixeltrennungsschicht, die jedes Pixel definiert, auf ein Referenzpotential fixiert.
    • 2B ist ein erläuterndes Schaubild, das schematisch ein weiteres Beispiel für die Positionsbeziehung zwischen den in dem Pixelgebiet enthaltenen Pixeln und dem Kontakt darstellt, der die Pixeltrennungsschicht, die jedes Pixel definiert, auf das Referenzpotential fixiert.
    • 3 ist ein schematisches erläuterndes Schaubild, das eine planare Konfiguration eines Pixelgebiets in einer Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht.
    • 4 ist eine schematische Draufsicht zur Erläuterung der Anordnung von Referenzpotentiallinien für Einheitspixel im Pixelgebiet.
    • 5 ist eine schematische Draufsicht zur Erläuterung der Anordnung von zweiten Pixeleinheiten in einem Bereich des Pixelgebiets, der breiter ist als der von 3.
    • 6A ist eine schematische Querschnittsansicht des in 3 dargestellten Pixelgebiets, das entlang einer Ebene A-AA geschnitten wurde.
    • 6B ist eine schematische Querschnittsansicht des in 3 dargestellten Pixelgebiets, das entlang einer Ebene B-BB geschnitten wurde.
    • 7 ist ein schematisches erläuterndes Schaubild, das ein Beispiel für eine planare Konfiguration eines Pixelgebiets in einer Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung nach einer ersten Modifikation zeigt.
    • 8 ist eine schematische Draufsicht, die die Anordnung der zweiten Pixeleinheiten in einem Bereich des Pixelgebiets zeigt, der breiter ist als der von 7.
    • 9 ist ein schematisches erläuterndes Schaubild, das ein weiteres Beispiel für die planare Konfiguration des Pixelgebiets in der Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung nach der ersten Modifikation zeigt.
    • 10 ist eine schematische Draufsicht, welche die Anordnung der zweiten Pixeleinheiten in einem Bereich des Pixelgebiets zeigt, der breiter ist als in 9.
    • 11A ist eine schematische Ansicht, die in vergrößerter Form die Umgebung eines Pixelgebiets veranschaulicht, in der eine zweite Pixeleinheit vorgesehen ist zur Veranschaulichung einer Variation der Position des Kontakts.
    • 11B ist eine erläuternde Ansicht, die in vergrößerter Form die Umgebung des Pixelgebiets zeigt, in der die zweite Pixeleinheit vorgesehen ist zur Veranschaulichung einer Positionsänderung des Kontakts.
    • 11C ist ein erläuterndes Schaubild, das in vergrößerter Form die Umgebung des Pixelgebiets veranschaulicht, in der die zweite Pixeleinheit vorgesehen ist zur Veranschaulichung einer Variation der Position des Kontakts.
    • 12 ist eine schematische Querschnittsansicht, die eine Variation der Position des Kontakts in der Querschnittsstruktur zeigt, die durch das Schneiden des in 3 dargestellten Pixelgebiets entlang der Ebene A-AA erhalten wird.
    • 13A ist eine schematische Querschnittsansicht des in 3 dargestellten Pixelgebiets, das in einer dritten Modifikation entlang der Ebene A-AA geschnitten wurde.
    • 13B ist eine schematische Querschnittsansicht des in 3 dargestellten Pixelgebiets, das in der dritten Modifikation entlang der Ebene B-BB geschnitten wurde.
    • 14A ist eine schematische Querschnittsansicht zur Erläuterung eines Fertigungsschrittes eines Verfahrens zur Herstellung der Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung nach der vorliegenden Ausführungsform.
    • 14B ist eine schematische Querschnittsansicht, die einen Fertigungsschritt im Verfahren zur Herstellung der Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung nach der vorliegenden Ausführungsform veranschaulicht.
    • 14C ist eine schematische Querschnittsansicht zur Erläuterung eines Fertigungsschrittes des Verfahrens zur Herstellung der Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung nach der vorliegenden Ausführungsform.
    • 14D ist eine schematische Querschnittsansicht zur Erläuterung eines Fertigungsschrittes des Verfahrens zur Herstellung der Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung nach der vorliegenden Ausführungsform.
    • 15A ist eine Außenansicht, die ein Beispiel für eine elektronische Vorrichtung darstellt, auf die die Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung nach der vorliegenden Ausführung angewendet werden kann.
    • 15B ist eine Außenansicht, die ein weiteres Beispiel für eine elektronische Vorrichtung darstellt, auf die die Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung nach der vorliegenden Ausführungsform angewendet werden kann.
    • 15C ist eine Außenansicht, die ein weiteres Beispiel für eine elektronische Vorrichtung darstellt, auf die die Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung nach der vorliegenden Ausführungsform angewendet werden kann.
    • 16A ist ein Blockschaltbild, das ein Beispiel für den schematischen Aufbau eines Fahrzeugsteuerungssystems zeigt.
    • 16B ist ein erläuterndes Schaubild, das ein Beispiel für die Einbaupositionen einer Fahrzeugaußeninformationsdetektionseinheit und einer Bildaufnahmeeinheit zeigt.
  • Beschreibung der Ausführungsformen
  • Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung anhand der beigefügten Zeichnungen detailliert beschrieben. Es ist zu beachten, dass in der vorliegenden Spezifikation und in den Zeichnungen den Komponenten, die im Wesentlichen die gleiche funktionelle Konfiguration aufweisen, die gleichen Bezugskennzeichen zugeordnet sind und die Beschreibung dieser Komponenten nicht wiederholt wird.
  • Zu beachten ist, dass die Beschreibung in der folgenden Reihenfolge erfolgt.
    • 0. Technischer Hintergrund der vorliegenden Offenbarung
    • 1. Konfiguration
      • 1.1 Planare Konfiguration
      • 1.2 Querschnittskonfiguration
    • 2. Modifikation
      • 2.1 Erste Modifikation
      • 2.2 Zweite Modifikation
      • 2.3 Dritte Modifikation
    • 3. Herstellungsverfahren
    • 4. Anwendungsbeispiele
      • 4.1 Erstes Anwendungsbeispiel
      • 4.2 Zweites Anwendungsbeispiel
  • < 0. technischer Hintergrund der Offenlegung>
  • Zunächst wird ein schematischer Aufbau einer Bildaufnahmevorrichtung, auf die die Technik gemäß der vorliegenden Offenbarung angewendet wird, unter Bezugnahme auf 1 beschrieben. 1 ist ein erläuterndes Schaubild, das schematisch den Umriss einer Bildaufnahmevorrichtung unter Verwendung einer Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung darstellt.
  • Wie in 1 dargestellt, enthält die Bildaufnahmevorrichtung eine Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung 1, eine Signalverarbeitungsschaltung 2 und einen Speicher 3.
  • Die Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung 1 umfasst ein Pixelgebiet 10, ein Spaltengebiet 11 und einen Ausgangsverstärker 12 und erzeugt ein Bildsignal eines Abbildungsziels, indem sie vom Abbildungsziel emittiertes Licht in ein elektrisches Signal umwandelt. Konkret wird das Pixelgebiet 10 durch die Anordnung von Pixeln mit photoelektrischen Umwandlungselementen in einer zweidimensionalen Matrix konfiguriert und wandelt das auf jedes Pixel einfallende Licht durch die photoelektrischen Umwandlungselemente in eine Signalladung um. Das Spaltengebiet 11 besteht aus einem Transistor oder ähnlichem und liest für jede Spalte (d.h. Pixelspalte) die in den Pixeln des Pixelgebiets 10 erzeugten Signalladungen aus und führt eine Signalverarbeitung wie Rauschentfernung, Verstärkung und Analog-Digital-Wandlung (A/D) durch. Der Ausgangsverstärker 12 besteht aus einem Transistor oder ähnlichem und verstärkt das aus dem Spaltengebiet 11 ausgegebene Bildsignal und gibt das Bildsignal an die außerhalb der Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung 1 vorgesehene Signalverarbeitungsschaltung 2 aus.
  • Die Signalverarbeitungsschaltung 2 ist z.B. eine arithmetische Verarbeitungsschaltung, die verschiedene Korrekturen u.ä. am von der Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung 1 ausgegebenen Bildsignal vornimmt. Der Speicher 3 ist z.B. ein flüchtiger oder nichtflüchtiger Speicher, der das Bildsignal, an dem verschiedene Korrekturen und ähnliches von der Signalverarbeitungsschaltung 2 vorgenommen werden, in Einheiten von Einzelbildern bzw. Frames speichert.
  • Bei dieser Konfiguration wandelt die Bildaufnahmevorrichtung zunächst das auf jedes Pixel in dem Pixelgebiet 10 einfallende Licht durch das photoelektrische Umwandlungselement in ein Ladungssignal um. Anschließend wird das von jedem Pixel in dem Pixelgebiet 10 gelesene Ladungssignal (Analogsignal) in dem Spaltengebiet 11 verstärkt und das Ladungssignal durch A/D-Wandlung in ein digitales Signal umgewandelt. Das gewandelte Digitalsignal wird über den Ausgangsverstärker 12 an die externe Signalverarbeitungsschaltung 2 ausgegeben.
  • In einer solchen Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung 1 kann ein in jedem Pixel erzeugter Dunkelstrom eine Zunahme des Rauschens des Bildsignals und von Fixed Pattern Noise aufgrund einer Differenz in der Größe des Dunkelstroms zwischen den Pixeln verursachen.
  • Nun wird die Erzeugung des Dunkelstroms in dem Pixelgebiet 10 anhand der 2A und 2B beschrieben. 2A ist ein erläuterndes Schaubild, das schematisch ein Beispiel für die Positionsbeziehung zwischen den in dem Pixelgebiet enthaltenen Pixeln und einem Kontakt darstellt, der eine Pixeltrennschicht, die jedes Pixel definiert, auf ein Referenzpotential festlegt, und 2B ist ein erläuterndes Schaubild, das schematisch ein weiteres Beispiel für die Positionsbeziehung zwischen den in dem Pixelgebiet enthaltenen Pixeln und dem Kontakt darstellt, der die Pixeltrennschicht, die jedes Pixel definiert, auf das Referenzpotential festlegt.
  • Bei der in 2A dargestellten Anordnung umfasst die Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung in einem Pixelgebiet 20 ein Pixel 21, das durch eine Vielzahl von Sub-Pixeln 21A, 21B, 21C und 21D gebildet wird. Die Sub-Pixel 21A, 21B, 21C und 21D sind durch eine Pixeltrennschicht (ein anderes Gebiet als die Pixel in 2A) voneinander getrennt.
  • Zu beachten ist, dass im Folgenden jedes der Sub-Pixel, aus denen das Pixel 21 besteht, als Einheitspixel bezeichnet wird, um es von dem Pixel 21 zu unterscheiden, das aus den Sub-Pixeln 21A, 21B, 21C und 21D gebildet wird.
  • Zum Beispiel können die Sub-Pixel 21A, 21B, 21C und 21D als Pixel (rotes Pixel) mit einem roten Farbfilter (CF), als Pixel (grünes Pixel) mit einem grünen CF, als Pixel (blaues Pixel) mit einem blauen CF und als Pixel (weißes Pixel) ohne CF bereitgestellt werden. Bei den Sub-Pixeln 21A, 21B, 21C und 21D durchläuft das Licht die CFs entsprechend den einzelnen Farben, tritt in eine im Inneren des Pixels vorgesehene Photodiode (PD) ein und wird photoelektrisch umgewandelt, um Signalladungen entsprechend den einzelnen Farben zu erhalten.
  • Dabei wird die Pixel-Trennschicht, die die Einheitspixel wie die Sub-Pixel 21A, 21B, 21C und 21D voneinander trennt, über einen Kontakt 23, der für jedes Pixel 21 vorgesehen ist, mit einer Referenzpotentialleitung 25 (z.B. einer Masseleitung) verbunden. In der in 2A dargestellten Anordnung ist z.B. der Kontakt 23, der mit der Potentialleitung 25 verbunden ist, auf der linken Seite jedes Pixels 21 vorgesehen (wenn 2A von vorne betrachtet wird). Bei dieser Konfiguration ist die Pixeltrennschicht auf dem Referenzpotential fixiert, so dass z.B. eine Abschattung einer Signalausgabe von jedem Einheitspixel verhindert werden kann.
  • In dem Einheitspixel in der Nachbarschaft bzw. Umgebung des Kontaktes 23 erhöht sich jedoch der Dunkelstrom durch den Kontakt 23. In der in 2A dargestellten Anordnung ist der Kontakt 23 beispielsweise an einer Stelle vorgesehen, die von den Sub-Pixeln 21A und 21C des Pixels 21 und den Sub-Pixeln des links an das Pixel 21 angrenzenden Pixels umgeben ist. Daher ist in der in 2A dargestellten Anordnung mindestens ein Kontakt 23 in der Nachbarschaft der Sub-Pixel 21A, 21B, 21C und 21D vorgesehen, was eine Erhöhung des gesamten Dunkelstroms, der durch die Einheitspixel fließt, bewirkt.
  • Andererseits wird in der in 2B dargestellten Anordnung in einem Pixelgebiet 30, das in der Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung enthalten ist, ein Pixel 31 aus einer Vielzahl von Sub-Pixeln 31A, 31B, 31C und 31D gebildet. Die Sub-Pixel 31A, 31B, 31C und 31D sind durch eine Pixeltrennschicht (ein anderes Gebiet als das Pixel in 2B) voneinander getrennt.
  • Zum Beispiel können die Sub-Pixel 31A, 31B, 31C und 31D jeweils ein Pixel (rotes Pixel) mit dem roten CF, ein Pixel (grünes Pixel) mit dem grünen CF, ein Pixel (blaues Pixel) mit dem blauen CF und ein Pixel (weißes Pixel) ohne CF sein. Bei der Vielzahl der Sub-Pixel 31A, 31B, 31C und 31D durchläuft das Licht die CFs entsprechend den einzelnen Farben, tritt in die im Inneren des Pixels vorgesehene Photodiode (PD) ein und wird photoelektrisch umgewandelt, um Signalladungen zu erhalten, die den einzelnen Farben entsprechen.
  • Dabei wird die Pixel-Trennschicht, die die Einheitspixel wie die Sub-Pixel 31A, 31B, 31C und 31D voneinander trennt, durch den an einer vorgegebenen Stelle vorgesehenen Kontakt 33 mit einer Referenzpotentialleitung 35 (z.B. der Masseleitung) verbunden. In der in 2B dargestellten Anordnung ist beispielsweise der mit der Potentialleitung 35 verbundene Kontakt 33 auf der Oberseite oder der Unterseite jedes Pixels 31 (bei Betrachtung von 2B von vorne) vorgesehen. Mit anderen Worten, in der in 2B dargestellten Anordnung wird der Kontakt 33 für jedes zweite Pixel an einer Stelle vorgesehen, die von den Sub-Pixeln 31A und 31B des Pixels 31 und den Sub-Pixeln des auf der Oberseite an das Pixel 31 angrenzenden Pixels umgeben ist.
  • In der in 2B dargestellten Anordnung ist mindestens ein Kontakt 33 in der Nachbarschaft der Sub-Pixel 31A und 31B vorgesehen, und kein Kontakt 33 in der Nachbarschaft der Sub-Pixel 31C und 31D. So steigt der Dunkelstrom nicht an den Sub-Pixeln 31C und 31D, wo kein Kontakt 33 in der Nachbarschaft vorhanden ist, sondern der Dunkelstrom steigt an den Sub-Pixeln 31A und 31B, wo mindestens ein Kontakt 33 in der Nachbarschaft vorhanden ist. In der Pixelspalte mit den Sub-Pixeln 31A und 31B kann sich daher bei zunehmendem Dunkelstrom eine schlierenförmige Verschlechterung der Bildqualität durch den Dunkelstrom bestätigen.
  • In Anbetracht der oben genannten Umstände sind die Erfinder zu einer Technik gelangt, die der vorliegenden Offenbarung entspricht. Bei der Technik nach der vorliegenden Offenbarung wird an vorgegebenen Pixeln ein Kontakt zur Fixierung der die Einheitspixel trennenden Pixeltrennschicht auf das Referenzpotential vorgesehen, und die vorgegebenen Pixel werden in einem vorgegebenen Abstand in einer zweidimensionalen Matrix von Einheitspixeln angeordnet. Nach der vorliegenden Offenbarung ist es möglich, die Höhe des Dunkelstroms und den Unterschied zwischen den Pixeln in der Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung zu reduzieren.
  • <Konfiguration>
  • (Planare Konfiguration)
  • Im Folgenden wird eine planare Konfiguration einer Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung nach einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung unter Bezugnahme auf die 3 bis 5 beschrieben. 3 ist ein schematisches erläuterndes Schaubild, das eine planare Konfiguration eines Pixelgebiets zeigt, das in der Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung entsprechend der vorliegenden Ausführungsform enthalten ist.
  • Wie in 3 dargestellt, umfasst die Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung nach dieser Ausführungsform ein Pixelgebiet 100, in dem eine Vielzahl erster Pixeleinheiten 110, deren Gebiete durch Pixeltrennschichten 141 definiert sind, in einer zweidimensionalen Matrix angeordnet ist. In dem Pixelgebiet 100 werden einige der ersten Pixeleinheiten 110 durch zweite Pixeleinheiten 120 ersetzt.
  • Die erste Pixeleinheit 110 umfasst ein photoelektrisches Umwandlungselement und umfasst auch eine On-Chip-Linse, die auf der Lichteintrittsfläche des einen photoelektrischen Umwandlungselements angebracht ist. Zum Beispiel kann die erste Pixeleinheit 110 als photoelektrisches Umwandlungselement eine Photodiode enthalten, in der ein Diffusionsgebiet eines zweiten Leitfähigkeitstyps (z.B. n-Typ) in einer Wanne (WELL) vom ersten Leitfähigkeitstyp (z.B. p-Typ) gebildet wird. Der erste Leitfähigkeitstyp fungiert als Potentialbarriere gegen die im Diffusionsgebiet vom zweiten Leitfähigkeitstyp vorhandenen Elektronen. Dementsprechend fungiert die Wanne vom ersten Leitfähigkeitstyp als die Pixeltrennschicht 141, die die photoelektrischen Umwandlungselemente der ersten Pixeleinheiten 110 trennt. Jede erste Pixeleinheit 110 kann die Empfindlichkeit der Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung verbessern, indem sie das einfallende Licht mit der On-Chip-Linse sammelt und die auf das photoelektrische Umwandlungselement einfallende Lichtmenge erhöht.
  • Die ersten Pixeleinheiten 110 erzeugen Bildsignale durch photoelektrische Umwandlung des einfallenden Lichts. Die ersten Pixeleinheiten 110 sind Einheitspixel, die regelmäßig angeordnet sind, um das Pixelgebiet 100 zu bilden, und die Vielzahl von ersten Pixeleinheiten 110 bilden eine Anzeigeeinheit (ein Pixel) der Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung. Das heißt, jede erste Pixeleinheit 110 fungiert als ein Sub-Pixel, das Licht entsprechend jeder Farbe (z.B. drei Primärfarben des Lichts) des Pixels 111 detektiert, und die Vielzahl der ersten Pixeleinheiten 110 bilden ein Pixel 111. Beispielsweise kann das Pixel 111 aus den vier ersten Pixeleinheiten 110A, 110B, 110C und 110D gebildet werden. Hierbei können die ersten Pixeleinheiten 110A, 110B, 110C und 110D als rote, grüne, blaue und weiße Pixel fungieren.
  • Die ersten Pixeleinheiten 110 sind regelmäßig in dem Pixelgebiet 100 in einem zweidimensionalen Array angeordnet. Konkret können die ersten Pixeleinheiten 110 in gleichen Abständen in einer ersten Richtung und in einer zweiten, zur ersten Richtung orthogonalen Richtung angeordnet werden. Das heißt, die zweidimensionale Anordnung der ersten Pixeleinheiten 110 im Pixelgebiet 100 kann eine sogenannte Matrixanordnung sein, bei der die ersten Pixeleinheiten 110 an Positionen angeordnet sind, die den Eckpunkten eines Quadrats entsprechen. Die zweidimensionale Anordnung der ersten Pixeleinheiten 110 in dem Pixelgebiet 100 ist jedoch nicht auf das oben genannte beschränkt und kann in einer anderen Anordnung vorliegen.
  • Die zweite Pixeleinheit 120 enthält zwei photoelektrische Umwandlungselemente und hat eine On-Chip-Linse, die auf der Lichteinfallsfläche über die beiden photoelektrischen Umwandlungselementen verteilt angebracht ist. Die beiden photoelektrischen Umwandlungselemente der zweiten Pixeleinheit 120 sind Photodioden, die die gleiche Größe wie das photoelektrische Umwandlungselement der ersten Pixeleinheit 110 haben können. In einem solchen Fall kann die zweite Pixeleinheit 120 innerhalb des zweidimensionalen Arrays der ersten Pixeleinheiten 110 bereitgestellt werden, indem die beiden ersten Pixeleinheiten 110 ersetzt werden.
  • Die beiden photoelektrischen Umwandlungselemente der zweiten Pixeleinheit 120 können jedoch kleiner sein als die photoelektrischen Umwandlungselemente der ersten Pixeleinheit 110. Das heißt, die Fläche eines Pixels in der zweiten Pixeleinheit 120 kann kleiner sein als die Fläche eines Pixels in der ersten Pixeleinheit 110. Zum Beispiel kann die gesamte planare Fläche der zweiten Pixeleinheit 120 gleich der planaren Fläche der ersten Pixeleinheit 110 sein.
  • Die zweite Pixeleinheit 120 fungiert als Entfernungspixel mit Pupillenteilungs-Phasendifferenz-Autofokus (engl. pupil division phase difference autofocus). Konkret wandelt die zweite Pixeleinheit 120 beispielsweise den von der linken Seite der On-Chip-Linse einfallenden Lichtstrahl mit dem linken Pixel und den von der rechten Seite der On-Chip-Linse einfallenden Lichtstrahl mit dem rechten Pixel photoelektrisch um. Hierbei wird die Ausgabe des linken Pixels der zweiten Pixeleinheit 120 und die Ausgabe des rechten Pixels der zweiten Pixeleinheit 120 entlang der Anordnungsrichtung der beiden Pixel verschoben (was auch als Verschiebungssgröße bezeichnet wird). Da die Verschiebungsgröße der beiden Pixelausgaben eine Funktion der Defokusierungsgröße in Bezug auf die Brennebene der Abbildungsfläche ist, kann die zweite Pixeleinheit 120 die Ausgabe der beiden Pixel vergleichen, um die Defokussierungsgröße zu erhalten oder den Abstand zur Abbildungsfläche zu messen.
  • Darüber hinaus kann die zweite Pixeleinheit 120 einen Abschirmfilm enthalten, der das links und rechts vom Pixel einfallende Licht in verschiedenen Gebieten jedes Pixels abschirmt, um den von der linken Seite der On-Chip-Linse einfallenden Lichtstrahl und den von der rechten Seite der On-Chip-Linse einfallenden Lichtstrahl klarer zu unterteilen. Zum Beispiel kann die zweite Pixeleinheit 120 ein Entfernungspixel sein, das die Pupille teilt, indem es sowohl die eine On-Chip-Linse als auch den Lichtabschirmfilm verwendet, die über zwei Pixel bereitgestellt werden.
  • Das von der zweiten Pixeleinheit 120 photoelektrisch gewandelte Signal wird für die Entfernungsmessung oder die Autofokussierung verwendet. Daher können die zwei Pixel in der zweiten Pixeleinheit 120 eine beliebige Filterfarbe haben. Das heißt, die zwei Pixel, die in der zweiten Pixeleinheit 120 enthalten sind, können rote, grüne, blaue oder weiße Pixel sein. Die zweite Pixeleinheit 120 kann jedoch ein grünes oder weißes Pixel verwenden, das einen geringeren Lichtverlust durch den Farbfilter und eine größere einfallende Lichtmenge auf dem photoelektrischen Umwandlungselement erzielen kann, wodurch die Genauigkeit der Entfernungsmessung oder der Autofokussierung verbessert wird.
  • Zu beachten ist, dass der Betrag des von der zweiten Pixeleinheit 120 ausgegebenen Signals größer sein kann als der Betrag des von der ersten Pixeleinheit 110 ausgegebenen Signals. Wie später beschrieben wird, fungiert die zweite Pixeleinheit 120 als Entfernungspixel und kann durch die Erhöhung des Ausgangssignals der zweiten Pixeleinheit 120 eine zuverlässigere Entfernungsmessung durchführen.
  • In der obigen Ausführungsform wurde die zweite Pixeleinheit 120 so beschrieben, dass sie zwei photoelektrische Umwandlungselemente enthält und eine On-Chip-Linse hat, die auf der Lichteinfallsfläche über die beiden photoelektrischen Umwandlungselemente verteilt angebracht ist, aber die Technik ist nach der vorliegenden Offenbarung nicht hierauf beschränkt. Alternativ kann z.B. die zweite Pixeleinheit 120 eine Entfernungspixeleinheit sein, die in der Lage ist, die Defokussierungsgröße unter Verwendung der Pupillenteilung mit dem Lichtabschirmfilm zu erfassen, eine Pixeleinheit, die sowohl die Erzeugungs- als auch die Entfernungsfunktionen des Bildsignals ausführen kann, so wie sie durch ein Einheitspixel mit zwei photoelektrischen Umwandlungselementen konfiguriert ist, oder eine Pixeleinheit, die in der Lage ist, Licht in einem bestimmten Wellenlängenband, wie z.B. Infrarot (IR), zu empfangen.
  • Darüber hinaus kann die zweite Pixeleinheit 120 zwei oder mehr Kombinationen aus zwei photoelektrischen Umwandlungselementen und einer On-Chip-Linse enthalten, die auf der Lichteinfallsfläche über die beiden photoelektrischen Umwandlungselemente verteilt angebracht sind. Entsprechend dieser Konfiguration kann die zweite Pixeleinheit 120 eine größere Genauigkeit in Bezug auf bildgebende Ziele mit unterschiedlichen Formen erreichen.
  • Die zweite Pixeleinheit 120 wird durch Ersetzen der beiden ersten Pixeleinheiten 110 in dem zweidimensionalen Matrixfeld, in dem die ersten Pixeleinheiten 110 angeordnet sind, bereitgestellt. Beispielsweise kann mindestens eine zweite Pixeleinheit 120 in einem Gebiet vorgesehen werden, in dem insgesamt acht erste Pixeleinheiten 110 von 2 × 4 angeordnet sind. Alternativ kann mindestens eine zweite Pixeleinheit 120 in einem Gebiet vorgesehen werden, in dem insgesamt 16 erste Pixeleinheiten 110 in vier Quadraten angeordnet sind, und auch mindestens eine zweite Pixeleinheit 120 kann in dem Gebiet vorgesehen werden, in dem insgesamt 64 erste Pixeleinheiten 110 in acht Quadraten angeordnet sind.
  • Die Pixeltrennschicht 141 bildet eine Potentialbarriere gegen Elektronen, die in jedem der photoelektrischen Umwandlungselemente der ersten Pixeleinheit 110 und der zweiten Pixeleinheit 120 erzeugt werden. So kann die Pixeltrennschicht 141 die photoelektrischen Umwandlungselemente voneinander trennen. Die Pixeltrennschicht 141 ist insbesondere eine Halbleiterschicht mit einem Fremdstoff vom ersten Leitfähigkeitstyp (z.B. p-Typ), der zwischen den Diffusionsgebieten vom zweiten Leitfähigkeitstyp (z.B. n-Typ) des photoelektrischen Umwandlungselements angeordnet ist. Dementsprechend trennt die Pixeltrennschicht 141 die Einheitspixel voneinander, indem sie die Diffusionsgebiete des zweiten Leitfähigkeitstyps, die als Lichtempfangsgebiete in den Einheitspixeln dienen, voneinander trennt.
  • Ein Kontakt 123 fixiert das Potential der Pixeltrennschicht 141 auf das Referenzpotential, indem die Pixeltrennschicht 141 mit der Referenzpotentialleitung (z.B. der Masseleitung) verbunden wird. Der Kontakt 123 kann z.B. aus jedem beliebigen Metallmaterial gebildet werden. Der Kontakt 123 kann z.B. aus einem Metall wie Titan (Ti), Tantal (Ta), Wolfram (W), Aluminium (Al) oder Kupfer (Cu) oder einer Legierung oder Verbindung dieser Metalle bestehen.
  • Konkret ist der Kontakt 123 in dem Gebiet vorgesehen, in dem die zweite Pixeleinheit 120 vorgesehen ist oder unter der an diesen Bereich angrenzenden Pixeltrennschicht 141, um die Pixeltrennschicht 141 mit der Masseleitung oder ähnlichem zu verbinden. Zum Beispiel kann der Kontakt 123 unter der Pixeltrennschicht 141 angrenzend an einen beliebigen Eckpunkt des rechteckigen Bereichs, in dem die zweite Pixeleinheit 120 vorgesehen ist, vorgesehen werden. In der in 3 dargestellten Konfiguration sind die Kontakte 123 unter der Pixeltrennschicht 141 neben den Eckpunkten vorgesehen, die die lange Seite des rechteckigen Gebiets, in dem die zweite Pixeleinheit 120 vorgesehen ist, einfassen.
  • Mindestens ein Kontakt 123 soll in dem Gebiet vorgesehen werden, in dem die zweite Pixeleinheit 120 vorgesehen ist oder unter der an dieses Gebiet angrenzenden Pixeltrennschicht 141. Die obere Grenzanzahl der Kontakte 123 ist nicht speziell festgelegt, kann aber etwa 3 bis 4 betragen.
  • In der Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung nach der vorliegenden Ausführungsform sind die Kontakte 123 in der Nachbarschaft der zweiten Pixel-Einheit 120, die für die Entfernungsmessung verwendet wird, vorgesehen. Obwohl der Dunkelstrom in den Einheitspixel um die Kontakte 123 herum zunimmt, wird die Ausgabe der zweiten Pixeleinheit 120 nicht als Pixelsignal des aufgenommenen Bildes verwendet, um den Einfluss der Bildung der Kontakte 123 auf das aufgenommene Bild zu verhindern.
  • Zusätzlich ist, wie oben beschrieben, die zweite Pixeleinheit 120 in einem Teil des zweidimensionalen Matrixfeldes vorgesehen, in dem die ersten Pixeleinheiten 110 angeordnet sind. Daher werden die Kontakte 123 im inneren Gebiet oder in dem an die zweiten Pixeleinheiten 120 angrenzenden Gebiet vorgesehen, um die Gesamtzahl der Kontakte 123 im Pixelgebiet 100 und die Gesamtmenge des im gesamten Pixelgebiet 100 fließenden Dunkelstroms zu reduzieren.
  • Nun wird mit Bezug auf 4 die Anordnung der an die Pixeltrennschicht 141 angeschlossenen Referenzpotentialleitungen beschrieben. 4 ist eine schematische Draufsicht zur Erläuterung der Anordnung der Referenzpotentiallinien für Einheitspixel im Pixelgebiet 100.
  • Wie in 4 dargestellt, können die Masse- bzw. Erdungsleitungen 125 zur Bereitstellung des Referenzpotentials zwischen den ersten regelmäßig angeordneten Pixeleinheiten 110 verlaufen. Zusätzlich kann jede Masseleitung 125 in der gleichen Richtung verlaufen. Zum Beispiel können die Masseleitungen 125 auf jedem anderen Teil zwischen den ersten Pixeleinheiten 110 verlaufen, so dass die zweiten Pixeleinheiten 120 dazwischen liegen. Die Masseleitungen 125 verlaufen jedoch entsprechend den Positionen, an denen die Kontakte 123 vorgesehen sind. Die Anordnung der Masseleitungen 125 ist daher nicht auf die in 4 dargestellte Konfiguration beschränkt. Die Erstreckungsrichtung und das Erstreckungsintervall der Masseleitungen 125 kann gemäß den Positionen der Kontakte 123 entsprechend verändert werden.
  • Als nächstes wird die Anordnung der zweiten Pixeleinheiten 120 in einem größeren Bereich des Pixelgebiets 100 mit Bezug auf 5 beschrieben. 5 ist eine schematische Draufsicht zur Erläuterung der Anordnung der zweiten Pixeleinheiten 120 in einem Bereich des Pixelgebiets 100, der breiter ist als der von 3.
  • Wie in 5 dargestellt, können die zweiten Pixeleinheiten 120 mit den umgebenden Kontakten 123 in vorgegebenen Abständen mindestens in einer Reihe in einer ersten Richtung angeordnet werden, in der die ersten Pixeleinheiten 110 angeordnet sind. Insbesondere können die zweiten Pixeleinheiten 120 periodisch in einer Reihe in der ersten Richtung angeordnet werden, in der die ersten Pixeleinheiten 110 mit einer vorbestimmten Anzahl von ersten Pixeleinheiten 110 dazwischen angeordnet sind. Beispielsweise können die zweiten Pixeleinheiten 120 in der zweidimensionalen Matrixanordnung der ersten Pixeleinheiten 110 periodisch in Zeilenrichtung der Matrix angeordnet werden.
  • Darüber hinaus können die zweiten Pixeleinheiten 120 mit den umgebenden Kontakten 123 in vorgegebenen Abständen mindestens in einer Reihe bzw. Zeile in der zweiten Richtung orthogonal zur ersten Richtung angeordnet werden. Insbesondere können die zweiten Pixeleinheiten 120 periodisch in einer Reihe in einer zweiten Richtung orthogonal zur ersten Richtung mit einer vorgegebenen Anzahl von ersten Pixeleinheiten 110 dazwischen angeordnet werden. Beispielsweise können die zweiten Pixeleinheiten 120 periodisch in einer Spaltenrichtung der Matrix in der zweidimensionalen Matrixanordnung der ersten Pixeleinheiten 110 angeordnet werden.
  • Die Anordnung der zweiten Pixeleinheiten 120 muss jedoch nicht im gesamten Pixelgebiet 100 periodisch sein. Die Anordnung der zweiten Pixeleinheiten 120 und der Kontakte 123 soll zumindest teilweise oder ganz in der Reihe, die sich entweder in die erste oder in die zweite Richtung erstreckt, periodisch sein. Weiterhin kann sich die Periodizität der Anordnung der zweiten Pixeleinheiten 120 für jedes Gebiet des Pixelgebiets 100 ändern. Zum Beispiel kann sich die Periodizität der Anordnung der zweiten Pixeleinheiten 120 mit den Kontakten 123 zwischen dem zentralen Teil des Pixelgebiets 100 und dem peripheren Teil des Pixelgebiets 100 ändern.
  • Zusätzlich können die zweiten Pixeleinheiten 120 mit den umgebenden Kontakten 123 periodisch in einem vorgegebenen Gebiet anstelle der vorgegebenen Richtung, wie z.B. der ersten oder zweiten Richtung, angeordnet werden. So können z.B. die zweiten Pixeleinheiten 120 mit den Kontakten 123 an einer punktsymmetrischen Position angeordnet werden, wobei eine vorgegebene erste Pixeleinheit 110 als Mittelpunkt in dem vorgegebenen Gebiet liegt.
  • Dementsprechend können die Kontakte 123 und die zweiten Pixeleinheiten 120 in der gleichen Dichte im gesamten Pixelgebiet 100 angeordnet werden, so dass die Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung ein einheitliches Bild im gesamten Pixelgebiet 100 erzielen kann.
  • Zu beachten ist, dass zur Korrektur des Einflusses des Dunkelstroms aufgrund der Kontakte 123 in den Pixelsignalen, die von den ersten Pixeleinheiten 110 erzeugt werden, das Lichtabschirmgebiet einschließlich der ersten Pixeleinheiten 110, in dem das Licht vom Abbildungsziel durch den Lichtabschirmfilm abgeschirmt wird, in einem Teil oder außerhalb des Pixelgebiets 100 gebildet werden soll.
  • Zum Beispiel kann das Pixelgebiet 100 ein effektives Gebiet umfassen, in den das Licht vom abbildenden Ziel eintritt, und ein Abschirmgebiet, in dem das Licht vom abbildenden Ziel durch den Lichtabschirmfilm abgeschirmt wird, und die ersten Pixeleinheiten 110 und die zweiten Pixeleinheiten 120 können sowohl im effektiven Gebiet als auch im Abschirmgebiet vorgesehen werden. Im Lichtabschirmgebiet wird das Licht vom abbildenden Ziel abgeschirmt, so dass das auf dem Dunkelstrom basierende Signal als Pixelsignal von der ersten Pixeleinheit 110 oder der zweiten Pixeleinheit 120 im Lichtabschirmgebiet erzeugt wird. Daher ist es möglich, das Pixelsignal, aus dem der Einfluss des Dunkelstroms eliminiert wird, durch Subtraktion des entsprechenden Ausgangssignals der ersten Pixeleinheit 110 und der zweiten Pixeleinheit 120, die im Abschirmgebiet vorgesehen sind, von dem Ausgangssignal der ersten Pixeleinheit 110 und der zweiten Pixeleinheit 120, die im effektiven Gebiet vorgesehen sind, zu erzeugen.
  • (Querschnittskonfiguration)
  • Nachfolgend wird eine Querschnittskonfiguration der Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung nach der vorliegenden Ausführungsform mit Bezug auf 6A und 6B beschrieben. 6A ist eine schematische Querschnittsansicht des in 3 dargestellten Pixelgebiets, die entlang der Ebene A-AA geschnitten wurde, und 6B ist eine schematische Querschnittsansicht des in 3 dargestellten Pixelgebiets, die entlang der Ebene B-BB geschnitten wurde.
  • Wie in den und dargestellt, umfasst die Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung einen ersten Zwischenschichtfilm 131, eine Pixeltrennschicht 141, ein photoelektrisches Umwandlungselement 143, einen zweiten Zwischenschichtfilm 133, einen Inter-Pixel- bzw. Zwischen-Pixel-Lichtabschirmfilm 150 sowie einen Blaufilter 151B und einen Grünfilter 151G, einen dritten Zwischenschichtfilm 135, eine erste On-Chip-Linse 161 und eine zweite On-Chip-Linse 162.
  • Der erste Zwischenschichtfilm 131 ist ein Isolierfilm, in dem verschiedene Verdrahtungen vorgesehen sind. Zum Beispiel ist der erste Zwischenschichtfilm 131 mit Masseleitungen 125 vorgesehen, die mit dem Referenzpotential verbunden sind, und mit den Kontakten 123, die die Masseleitungen 125 mit den Pixeltrennschichten 141 verbinden. Zusätzlich kann ein Halbleitersubstrat (nicht abgebildet) unter den ersten Zwischenschichtfilm 131 gebondet werden, und verschiedene Verdrahtungen können mit Anschlüssen verschiedener Transistoren verbunden werden, die auf dem Halbleitersubstrat gebildet sind. Der erste Zwischenschichtfilm 131 kann aus einem anorganischen Oxynitrid wie Siliziumoxid (SiOx), Siliziumnitrid (SiNx) oder Siliziumoxynitrid (SiON) oder ähnlichem bestehen.
  • Die Masseleitung 125 ist eine Verdrahtung, die ein Referenzpotential bereitstellt, indem sie z.B. mit einem Gehäuse einer elektronischen Vorrichtung, in dem die Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung vorgesehen ist, einer Masseleitung oder ähnlichem elektrisch verbunden wird. Die Masseleitung 125 kann z.B. aus einem Metall wie Aluminium (Al) oder Kupfer (Cu) oder einer Legierung dieser Metalle bestehen.
  • Der Kontakt 123 ist ein Via, das die Pixeltrennschicht 141 mit der Masseleitung 125 verbindet. Die Pixeltrennschicht 141 ist über den Kontakt 123 auf dem Referenzpotential fixiert. Der Kontakt 123 kann z.B. aus einem Metall wie Titan (Ti), Tantal (Ta), Wolfram (W), Aluminium (Al) oder Kupfer (Cu) oder einer Legierung dieser Metalle hergestellt werden.
  • Die Pixeltrennschicht 141 und das photoelektrische Umwandlungselement 143 sind auf dem ersten Zwischenschichtfilm 131 vorgesehen. Die photoelektrischen Umwandlungselemente 143 sind voneinander getrennt, indem sie planar von den Pixeltrennschichten 141 umgeben sind. Das photoelektrische Umwandlungselement 143 ist z.B. eine Photodiode mit einem pn-Übergang. Die im Halbleiter des photoelektrischen Umwandlungselements 143 vom zweiten Leitfähigkeitstyp (z.B. n-Typ) erzeugten Elektronen werden als Ladungssignale extrahiert, und die im Halbleiter des photoelektrischen Umwandlungselements 143 vom ersten Leitfähigkeitstyp (z.B. p-Typ) erzeugten positiven Löcher werden zur Masseleitung 125 oder ähnlichem entladen. Die Pixeltrennschicht 141 ist z.B. eine Halbleiterschicht vom ersten Leitfähigkeitstyp (z.B. p-Typ), die die photoelektrischen Umwandlungselemente 143 voneinander trennt. Konkret kann die Pixeltrennschicht 141 das Halbleitersubstrat des ersten Leitfähigkeitstyps (z.B. p-Typ) und das photoelektrische Umwandlungselement 143 eine Photodiode sein, die auf dem Halbleitersubstrat des ersten Leitfähigkeitstyps (z.B. p-Typ) aufgebracht ist.
  • Der zweite Zwischenschichtfilm 133 befindet sich auf der Pixeltrennschicht 141 und dem photoelektrischen Umwandlungselement 143 und planarisiert die Oberfläche, auf der das Blaufilter 151B und das Grünfilter 151G aufgebracht sind. Der zweite Zwischenschichtfilm 133 kann aus einem transparenten anorganischen Oxynitrid wie z.B. Siliziumoxid (SiOx), Siliziumnitrid (SiNx), Siliziumoxynitrid (SiON), Aluminiumoxid (Al2O3), Titanoxid (TiO2) oder ähnlichem bestehen.
  • Das Blaufilter 151B und das Grünfilter 151G befinden sich auf dem zweiten Zwischenschichtfilm 133 in einer Anordnung, die jedem der photoelektrischen Umwandlungselemente 143 entspricht. Konkret sind das Blaufilter 151B und das Grünfilter 151G in einer Anordnung vorgesehen, bei der ein Blaufilter 151B oder ein Grünfilter 151G auf einem photoelektrischen Umwandlungselement 143 angeordnet ist. Der Blaufilter 151B und der Grünfilter 151G sind z.B. Farbfilter für blaue bzw. grüne Pixel, die Licht in einem Wellenlängenband durchlassen, das entweder der grünen oder der blauen Farbe entspricht. Zu beachten ist, dass der Blaufilter 151B und der Grünfilter 151G je nach Anordnung der Einheitspixel durch den Rotfilter für rote Pixel oder den transparenten Filter für weiße Pixel ersetzt werden können. Das Licht durchläuft das Blaufilter 151B und das Grünfilter 151G und tritt in die photoelektrischen Umwandlungselemente 143 ein, wodurch die Bildsignale der den Farbfiltern entsprechenden Farben erfasst werden.
  • Der Inter-Pixel-Lichtabschirmfilm 150 ist auf dem zweiten Zwischenschichtfilm 133 in einer Anordnung entsprechend der Pixeltrennschicht 141 vorgesehen. Insbesondere ist der Inter-Pixel-Lichtabschirmfilm 150 auf der Pixeltrennschicht 141 zwischen den photoelektrischen Umwandlungselementen 143 vorgesehen, um zu verhindern, dass Streulicht, das im Inneren der Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung reflektiert wird, in benachbarte photoelektrische Umwandlungselemente 143 eintritt. Ein solcher Inter-Pixel-Lichtabschirmfilm 150 wird auch als Schwarzmatrix bezeichnet. Der Inter-Pixel-Lichtabschirmfilm 150 kann aus einem lichtabschirmenden Material wie Aluminium (Al), Wolfram (W), Chrom (Cr) oder Graphit hergestellt werden.
  • Der dritte Zwischenschichtfilm 135 ist auf dem Blaufilter 151B und dem Grünfilter 151G vorgesehen und fungiert als Schutzfilm, der die untere Schichtkonfiguration wie das Blaufilter 151B und das Grünfilter 151G vor der äußeren Umgebung schützt. Der dritte Zwischenschichtfilm 135 kann aus einem transparenten anorganischen Oxynitrid bestehen, zum Beispiel aus Siliziumoxid (SiOx), Siliziumnitrid (SiNx), Siliziumoxynitrid (SiON), Aluminiumoxid (Al2O3), Titanoxid (TiO2) oder ähnlichem.
  • Die erste On-Chip-Linse 161 und die zweite On-Chip-Linse 162 sind auf dem dritten Zwischenschichtfilm 135 in einer Anordnung entsprechend dem Blaufilter 151B und dem Grünfilter 151G vorgesehen. Konkret ist die erste On-Chip-Linse 161 so angeordnet, dass eine erste On-Chip-Linse 161 auf einem Blaufilter 151B oder Grünfilter 151G liegt. Das heißt, die erste On-Chip-Linse 161 ist so angeordnet, dass eine On-Chip-Linse auf einem Einheitspixel die erste Pixeleinheit 110 bildet. Andererseits ist die zweite On-Chip-Linse 162 so angeordnet, dass eine zweite On-Chip-Linse 162 auf den beiden Blaufiltern 151B oder dem Grünfilter 151G vorhanden ist. Das heißt, die zweite On-Chip-Linse 162 ist so angeordnet, dass eine On-Chip-Linse auf zwei Einheitspixeln zur Bildung der zweiten Pixeleinheit 120 vorgesehen ist. Die erste On-Chip-Linse 161 und die zweite On-Chip-Linse 162 sammeln das auf das photoelektrische Umwandlungselement 143 einfallende Licht über das Blaufilter 151B und das Grünfilter 151G, um die photoelektrische Wandlungseffizienz zu verbessern und damit die Empfindlichkeit der Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung zu erhöhen.
  • Eine solche Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung kann im Pixelgebiets 100 die Kontakte 123 enthalten, die die Pixeltrennschicht 141, die die photoelektrischen Umwandlungselemente 143 trennt, auf dem Referenzpotential fixieren und in einer geeigneten Dichte angeordnet sind, um die Gesamtmenge des Dunkelstroms zu reduzieren. Zusätzlich kann der Einfluss des Dunkelstroms, der im Bereich der Kontakte 123 ansteigt, auf die Bildqualität des aufgenommenen Bildes reduziert werden.
  • <Modifikation>
  • (Erste Modifikation)
  • Als nächstes wird eine erste Modifikation der Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung entsprechend der vorliegenden Ausführungsform mit Bezug auf 7 bis 10 beschrieben. Die Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung gemäß der ersten Modifikation ist eine Modifikation, bei der ein Kontakt unter der Pixeltrennschicht 141 in einem Gebiet innerhalb oder neben der zweiten Pixeleinheit 120 vorgesehen ist.
  • 7 ist ein schematisches erläuterndes Schaubild, das ein Beispiel für eine planare Konfiguration eines Pixelgebiets in der Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung gemäß der ersten Modifikation zeigt, und 8 ist eine schematische Draufsicht, die die Anordnung der zweiten Pixeleinheiten 120 in einem Bereich des Pixelgebiets 100A, der breiter ist als der von 7, zeigt.
  • Wie in 7 dargestellt, sind im Pixelgebiet 100A nach dem Beispiel der ersten Modifikation mehrere erste Pixeleinheiten 110, deren Gebiete durch die Pixeltrennschichten 141 definiert sind, in einer zweidimensionalen Matrix angeordnet. Zum Beispiel wird ein Pixel 111 aus den ersten Pixeleinheiten 110A, 110B, 110C und 110D gebildet, die als Sub-Pixel fungieren. Zusätzlich werden in dem Pixelgebiet 100 einige der ersten Pixeleinheiten 110 durch zweite Pixeleinheiten 120 ersetzt. Die Konfigurationen der ersten Pixeleinheit 110, der zweiten Pixeleinheit 120 und der Pixeltrennschicht 141 sind im Wesentlichen die gleichen wie die oben beschriebenen Konfigurationen, deren Beschreibung hier nicht wiederholt wird.
  • Hier ist in dem Pixelgebiet 100A nach dem Beispiel des ersten modifizierten Beispiels ein Kontakt 123 in dem Gebiet vorgesehen, in dem die zweite Pixeleinheit 120 vorgesehen ist, oder unter der an dieses Gebiet angrenzenden Pixeltrennschicht 141, um die Pixeltrennschicht 141 mit der Masseleitung oder ähnlichem zu verbinden. Konkret ist der Kontakt 123 unter der Pixeltrennschicht 141 neben einem Eckpunkt der Längsseite des rechteckigen Gebiets vorgesehen, in dem die zweite Pixeleinheit 120 vorgesehen ist.
  • Zusätzlich können, wie in 8 dargestellt, die zweiten Pixeleinheiten 120 mit jeweils dem einen Kontakt 123 um die Einheit herum in vorgegebenen Abständen mindestens in einer Reihe in der ersten Richtung angeordnet werden, in der die ersten Pixeleinheiten 110 angeordnet sind. Beispielsweise können die zweiten Pixeleinheiten 120 in der zweidimensionalen Matrixanordnung der ersten Pixeleinheiten 110 periodisch in Zeilenrichtung der Matrix angeordnet werden. Darüber hinaus können die zweiten Pixeleinheiten 120 in vorgegebenen Abständen mindestens in einer Reihe in der zweiten Richtung orthogonal zur ersten Richtung angeordnet werden. Beispielsweise können die zweiten Pixeleinheiten 120 periodisch in einer Spaltenrichtung der Matrix in der zweidimensionalen Matrixanordnung der ersten Pixeleinheiten 110 angeordnet werden.
  • Die Anordnung der zweiten Pixeleinheiten 120 und der Kontakte 123 muss jedoch nicht im gesamten Pixelgebiet 100A periodisch sein. Die Anordnung der zweiten Pixeleinheiten 120 und der Kontakte 123 soll zumindest teilweise oder ganz in der Reihe, die sich entweder in die erste oder in die zweite Richtung erstreckt, periodisch sein. Weiterhin kann sich die Periodizität der Anordnung der zweiten Pixeleinheiten 120 für jedes Gebiet des Pixelgebiets 100A ändern.
  • 9 ist ein schematisches erläuterndes Schaubild, das ein weiteres Beispiel für eine planare Konfiguration des Pixelgebiets in der Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung gemäß der ersten Modifikation zeigt, und 10 ist eine schematische Draufsicht, die die Anordnung der zweiten Pixeleinheiten 120 in einem Bereich des Pixelgebiets 100B, der breiter ist als der von 9, zeigt.
  • Wie in 9 dargestellt, sind in dem Pixelgebiet 100B nach einem weiteren Beispiel der ersten Modifikation die ersten Pixeleinheiten 110, deren Gebiete durch die Pixeltrennschichten 141 definiert sind, in einer zweidimensionalen Matrix angeordnet. Zum Beispiel wird ein Pixel 111 aus den ersten Pixeleinheiten 110A, 110B, 110C und 110D gebildet, die als Sub-Pixel fungieren. Zusätzlich werden in dem Pixelgebiet 100 einige der ersten Pixeleinheiten 110 durch zweite Pixeleinheiten 120 ersetzt. Die Konfigurationen der ersten Pixeleinheit 110, der zweiten Pixeleinheit 120 und der Pixeltrennschicht 141 sind im Wesentlichen die gleichen wie die oben beschriebenen Konfigurationen, deren Beschreibung hier nicht wiederholt wird.
  • Hier ist in dem Pixelgebiet 100B nach einem anderen Beispiel der ersten Modifikation ein Kontakt 123 in dem Gebiet vorgesehen, in dem die zweite Pixeleinheit 120 vorgesehen ist, oder unter der an das Gebiet angrenzenden Pixeltrennschicht 141, um die Pixeltrennschicht 141 mit der Masseleitung o.ä. zu verbinden. Konkret ist der Kontakt 123 unter der Pixeltrennschicht 141 neben einem Eckpunkt der Längsseite des rechteckigen Gebiets vorgesehen, in dem die zweite Pixeleinheit 120 vorgesehen ist.
  • Zusätzlich sind, wie in 10 dargestellt, die zweiten Pixeleinheiten 120, die jeweils mit dem umgebenden einen Kontakt 123 versehen sind, in vorgegebenen Abständen in mindestens einer Reihe in der ersten Richtung angeordnet, in der die ersten Pixeleinheiten 110 angeordnet sind. Beispielsweise können die zweiten Pixeleinheiten 120 in der zweidimensionalen Matrixanordnung der ersten Pixeleinheiten 110 periodisch in einer Zeilenrichtung der Matrix angeordnet werden. Darüber hinaus können die zweiten Pixeleinheiten 120 in vorgegebenen Abständen mindestens in einer Reihe in der zweiten Richtung orthogonal zur ersten Richtung angeordnet werden. Beispielsweise können die zweiten Pixeleinheiten 120 periodisch in einer Spaltenrichtung der Matrix in der zweidimensionalen Matrixanordnung der ersten Pixeleinheiten 110 angeordnet werden.
  • Die Anordnung der zweiten Pixeleinheit 120 und des Kontaktes 123 muss jedoch nicht im gesamten Pixelgebiet 100B periodisch sein. Die Anordnung der zweiten Pixeleinheiten 120 und der Kontakte 123 soll zumindest teilweise oder ganz in der Reihe, die sich entweder in die erste oder in die zweite Richtung erstreckt, periodisch sein. Weiterhin kann sich die Periodizität der Anordnung der zweiten Pixeleinheiten 120 für jedes Gebiet des Pixelgebiets 100B ändern.
  • Nach der Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung nach der ersten Modifikation sind die Kontakte 123, die die Pixeltrennschicht 141, die die photoelektrischen Umwandlungselemente 143 trennt, auf dem Referenzpotential fixieren, in einer geeigneten Dichte angeordnet, um die Gesamtmenge des Dunkelstroms zu reduzieren. Darüber hinaus ist es nach der Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung nach der ersten Modifikation möglich, den Einfluss des um den Kontakt 123 ansteigenden Dunkelstroms auf die Bildqualität des aufgenommenen Bildes weiter zu reduzieren.
  • (Zweite Modifikation)
  • Als nächstes wird eine zweite Modifikation der Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung entsprechend der vorliegenden Ausführungsform unter Bezugnahme auf die 11A bis 12 beschrieben. Die Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung gemäß der zweiten Modifikation veranschaulicht Variationen in der Position des unter der Pixeltrennschicht 141 vorgesehenen Kontakts 123 im Gebiet innerhalb oder neben der zweiten Pixeleinheit 120.
  • 11A bis 11C sind erläuternde Ansichten, die die Umgebung des Pixelgebiets, in dem die zweite Pixeleinheit bereitgestellt wird, in vergrößerter Form darstellen, um Variationen der Position, an der der Kontakt bereitgestellt wird, zu veranschaulichen.
  • Wie in 11A dargestellt, kann der Kontakt 123, der die Pixeltrennschicht 141 mit der Masseleitung o.ä. verbindet, unter der Pixeltrennschicht 141 neben einem der Eckpunkte des rechteckigen Gebiets vorgesehen werden, wo die zweite Pixeleinheit 120 vorgesehen ist. Die Fläche neben dem Eckpunkt des rechteckigen Gebiets, in dem die zweite Pixeleinheit 120 vorgesehen ist, ist der Kreuzungspunkt der Pixeltrennschicht 141, die die erste Pixeleinheit 110 (erste Pixeleinheiten 110A, 110B, 110C, 110D) und die photoelektrischen Umwandlungselemente der zweiten Pixeleinheit 120 trennt. Dementsprechend ist es möglich, durch die Bereitstellung des Kontaktes 123 am Kreuzungspunkt der Pixeltrennschicht 141 einen zulässigen Ausrichtungsfehlerbetrag mit der Pixeltrennschicht 141 zu erhöhen, wenn der Kontakt 123 gebildet wird. Daher kann der Kontakt 123, der mit der Pixeltrennschicht 141 verbunden ist, einfacher gebildet werden.
  • Wie in 11B dargestellt, kann der Kontakt 123, der die Pixeltrennschicht 141 mit der Masseleitung o.ä. verbindet, unter der Pixeltrennschicht 141 neben der Längsseite des rechteckigen Gebiets, in dem die zweite Pixeleinheit 120 vorgesehen ist, vorgesehen werden. Wenn der Kontakt 123 in der Pixeltrennschicht 141 neben der langen Seite des rechteckigen Gebiets, in dem die zweite Pixeleinheit 120 vorgesehen ist, bereitgestellt wird, können die ersten Pixeleinheiten 110A, 110B, 110C und 110D weiter vom Kontakt 123 getrennt angeordnet werden. Daher kann der Anstieg des Dunkelstroms durch die Bildung des Kontakts 123 in den ersten Pixeleinheiten 110A, 110B, 110C und 110D reduziert werden. Entsprechend kann die Bildsignalqualität des Pixels 111, das aus den ersten Pixeleinheiten 110A, 110B, 110C und 110D gebildet wird und an die zweite Pixeleinheit 120 angrenzt, verbessert werden.
  • Wie in 11C dargestellt, kann der Kontakt 123, der die Pixeltrennschicht 141 mit der Masseleitung o.ä. verbindet, unter der Pixeltrennschicht 141 neben der kurzen Seite des rechteckigen Gebiets, in dem die zweite Pixeleinheit 120 vorgesehen ist, bereitgestellt werden. Wenn der Kontakt 123 in der Pixeltrennschicht 141 neben der kurzen Seite des rechteckigen Gebiets, in dem die zweite Pixeleinheit 120 vorgesehen ist, bereitgestellt wird, können die ersten Pixeleinheiten 110C und 110D weiter vom Kontakt 123 getrennt angeordnet werden. Daher kann der Anstieg des Dunkelstroms durch die Bildung des Kontaktes 123 in den ersten Pixeleinheiten 110C und 110D reduziert werden. Eine solche Konfiguration kann die Qualität des Bildsignals der ersten Pixeleinheiten 110C und 110D verbessern, wenn die ersten Pixeleinheiten 110C und 110D Pixel sind, die leicht durch den Dunkelstrom beeinflusst werden können.
  • Zusätzlich kann, wie in 12 beschrieben, jeder Kontakt 123 an einer Position näher an der zweiten Pixeleinheit 120 in Breitenrichtung der Pixeltrennschicht 141 gebildet werden. 12 ist eine schematische Querschnittsansicht, die eine Variation der Kontaktposition in der Querschnittsstruktur zeigt, die durch das Schneiden des in 3 dargestellten Pixelgebiets entlang der Ebene A-AA erhalten wurde.
  • Wie in 12 dargestellt, kann der Kontakt 123 an einer Position näher an der Mitte der zweiten Pixeleinheit 120 in der Breitenrichtung der Pixeltrennschicht 141 gebildet werden. In einem solchen Fall kann der Abstand zwischen dem Kontakt 123 und der umgebenden ersten Pixeleinheit 110 weiter auseinander liegen, so dass der Anstieg des Dunkelstroms der ersten Pixeleinheit 110 durch die Bildung des Kontakts 123 verhindert werden kann. In der in 12 dargestellten Struktur wird der Kontakt 123 innerhalb des Gebiets gebildet, in dem die zweite Pixeleinheit 120 vorgesehen ist.
  • Hier muss, wie in 12 dargestellt, das photoelektrische Umwandlungselement 143 nicht im gesamten Bereich des Blaufilters 151B oder des Grünfilters 151G vorgesehen werden. Denn wenn das photoelektrische Umwandlungselement 143 über dem gesamten Gebiet, in dem das Blaufilter 151B oder das Grünfilter 151G vorgesehen ist, bereitgestellt wird, kann die Trennung des photoelektrischen Umwandlungselements 143 durch die Pixeltrennschicht 141 nicht zureichend funktionieren. Zusätzlich wird das auf das photoelektrische Umwandlungselement 143 einfallende Licht von der ersten On-Chip-Linse 161 oder der zweiten On-Chip-Linse 162 gesammelt, das photoelektrische Umwandlungselement 143 muss nur groß genug für die photoelektrische Umwandlung sein.
  • (Dritte Modifikation)
  • Weiterhin wird eine dritte Modifikation der Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung entsprechend der vorliegenden Ausführungsform mit Bezug auf 13A und 13B beschrieben. Die Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung gemäß der dritten Modifikation ist eine Modifikation, bei der eine Isolierschicht innerhalb der Pixeltrennschicht 141 vorgesehen ist, um die elektrische Isoliereigenschaft jedes photoelektrischen Umwandlungselements zu verbessern.
  • 13A ist eine schematische Querschnittsansicht des in 3 dargestellten Pixelgebiets, das in der dritten Modifikation entlang der Ebene A-AA geschnitten wurde, und 13B ist eine schematische Querschnittsansicht des in 3 dargestellten Pixelgebiets, das in der dritten Modifikation entlang der Ebene B-BB geschnitten wurde.
  • Wie in 13A und 13B dargestellt, umfasst die Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung den ersten Zwischenschichtfilm 131, die Pixeltrennschicht 141, eine Pixelisolierschicht 170, das photoelektrische Umwandlungselement 143, den Inter-Pixel-Lichtabschirmfilm 150 und den Blaufilter 151B und den Grünfilter 151G, den dritten Zwischenschichtfilm 135, die erste On-Chip-Linse 161 und die zweite On-Chip-Linse 162. Da die Konfiguration mit Ausnahme der Pixel-Isolierschicht 170 im Wesentlichen die gleiche ist wie die in 6A und 6B beschriebene, wird die Beschreibung hier nicht wiederholt.
  • Die Pixel-Isolierschicht 170 ist auf der Pixel-Trennschicht 141 und dem photoelektrischen Umwandlungselement 143 vorgesehen und wird in Tiefenrichtung von oberhalb der Pixeltrennschicht 141 zum Inneren der Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung hin angeordnet. Insbesondere kann die Pixelisolierschicht 170 durch Einbetten eines Isoliermaterials in eine Öffnung gebildet werden, die im Wesentlichen vertikal von der Seite des Blaufilters 151B und des Grünfilters 151G der Pixeltrennschicht 141 zur Seite des ersten Zwischenschichtfilms 131 vorgesehen ist. Da die Pixel-Isolierschicht 170 mit einem Isoliermaterial gebildet wird, kann jedes der photoelektrischen Umwandlungselemente 143 zuverlässiger getrennt werden, indem jedes der in jedem Pixel enthaltenen photoelektrischen Umwandlungselemente 143 elektrisch isoliert wird.
  • Die Pixel-Isolierschicht 170 kann z.B. dadurch gebildet werden, dass ein vorbestimmter Bereich der Pixeltrennschicht 141 durch Ätzen o.ä. entfernt wird und dann die durch Ätzen gebildete Öffnung mit dem Isoliermaterial gefüllt und die Oberfläche durch chemisch-mechanisches Polieren (CMP) o.ä. abgeflacht wird. Als Isoliermaterial zur Bildung der Pixel-Isolierschicht 170 kann Siliziumoxid (SiOx), Siliziumnitrid (SiNx), Siliziumoxynitrid (SiON) oder ähnliches verwendet werden.
  • < 3. Herstellungsverfahren>
  • Hier wird ein Verfahren zur Herstellung der Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung nach der vorliegenden Ausführungsform unter Bezugnahme auf die 14A bis 14D beschrieben. 14A bis 14D sind schematische Querschnittsansichten zur Erläuterung eines Herstellungsverfahrens für das Verfahren zur Herstellung der Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung nach der vorliegenden Ausführungsform.
  • Zunächst werden, wie in 14A dargestellt, leitende Verunreinigungen bzw. Fremdstoffe in ein Halbleitersubstrat aus Silizium o.ä. eingebracht, um die Pixeltrennschicht 141 und das photoelektrische Umwandlungselement 143 zu bilden. Die Pixeltrennschicht 141 wird beispielsweise dadurch gebildet, dass durch Ionenimplantation o.ä. eine Verunreinigung vom ersten Leitfähigkeitstyp (z.B. p-Typ-Verunreinigung wie Bor oder Aluminium) in das Siliziumsubstrat eingebracht wird.
  • Anschließend wird ein photoelektrisches Umwandlungselement 143 gebildet, indem durch Ionenimplantation o.ä. eine Verunreinigung vom zweiten Leitfähigkeitstyp (z.B. eine Verunreinigung vom n-Typ wie Phosphor oder Arsen) in das Siliziumsubstrat eingebracht wird. Die Anordnung des photoelektrischen Umwandlungselements 143 und der Pixeltrennschicht 141 wird unter Berücksichtigung der Anordnung der Pixel bestimmt.
  • Anschließend wird, wie in 14B dargestellt, der erste Zwischenschichtfilm 131 mit den Kontakten 123 und den Masseleitungen 125 auf einer Oberfläche des Halbleitersubstrats gebildet, in der die Pixeltrennschicht 141 und das photoelektrische Umwandlungselement 143 gebildet werden. Konkret wird der erste Zwischenschichtfilm 131 auf dem Halbleitersubstrat gebildet, in dem die Pixeltrennschicht 141 und das photoelektrische Umwandlungselement 143 gebildet sind, durch wiederholte Bildung einer Isolierschicht durch chemische Gasphasenabscheidung (CVD) oder ähnliches und die Bildung von Verdrahtungen durch Sputtern oder ähnliches. Zusätzlich werden die mit der Pixeltrennschicht 141 an vorgegebenen Positionen verbundenen Kontakte 123 und die mit den Kontakten 123 verbundenen Masseleitungen 125 in dem ersten Zwischenschichtfilm 131 gebildet. Zu beachten ist, dass jede Masseleitung 125 z.B. durch ein extern gezeichnetes Pad mit dem Referenzpotential verbunden ist. So können die Kontakte 123 und die Masseleitungen 125 die Pixeltrennschicht 141 auf das Referenzpotential fixieren. Zu beachten ist, dass die Positionen, an denen die Kontakte 123 gebildet werden, wie oben beschrieben sind und die detaillierte Beschreibung hier nicht wiederholt wird. Darüber hinaus sind die Materialien für die Bildung der ersten Zwischenschicht 131, der Kontakte 123 und der Masseleitungen 125 ebenfalls wie oben beschrieben, deren detaillierte Beschreibung hier nicht wiederholt wird.
  • Als nächstes wird, wie in 14C dargestellt, der zweite Zwischenschichtfilm 133 auf der anderen Oberfläche des Halbleitersubstrats gebildet, auf der die Pixeltrennschicht 141 und das photoelektrische Umwandlungselement 143 gebildet sind, und der Inter-Pixel-Lichtabschirmfilm 150, das Blaufilter 151B und das Grünfilter 151G werden auf dem zweiten Zwischenschichtfilm 133 gebildet. Konkret wird der zweite Zwischenschichtfilm 133 zunächst auf der anderen Oberfläche des Halbleitersubstrats, die der einen Oberfläche gegenüberliegt, auf der der erste Zwischenschichtfilm 131 gebildet ist, mittels CVD oder ähnlichem gebildet. Danach wird der Inter-Pixel-Lichtabschirmfilm 150 auf dem zweiten Zwischenschichtfilm 133 durch Sputtern o.ä. gebildet und das Blaufilter 151B und das Grünfilter 151G werden gebildet. Hier wird die Anordnung des Inter-Pixel-Lichtabschirmfilms 150, des Blaufilters 151B und des Grünfilters 151G unter Berücksichtigung der Anordnung der Pixel bestimmt.
  • Weiterhin werden, wie in 14D dargestellt, der dritte Zwischenschichtfilm 135, die erste On-Chip-Linse 161 und die zweite On-Chip-Linse 162 auf dem Blaufilter 151B und dem Grünfilter 151G gebildet. Konkret wird der dritte Zwischenschichtfilm 135 zunächst auf dem Blaufilter 151B und dem Grünfilter 151G gebildet. Danach werden die erste On-Chip-Linse 161 und die zweite On-Chip-Linse 162 auf dem dritten Zwischenschichtfilm 135 so ausgebildet, dass sie der Anordnung der ersten Pixeleinheit 110 bzw. der zweiten Pixeleinheit 120 entsprechen. Zu beachten ist, dass die Anordnung der ersten On-Chip-Linse 161 und der zweiten On-Chip-Linse 162 wie oben beschrieben ist und die detaillierte Beschreibung hier nicht wiederholt wird.
  • Durch das oben beschriebene Herstellungsverfahren wird die Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung nach der vorliegenden Ausführungsform hergestellt. Zu beachten ist, dass spezifische Herstellungsbedingungen und Ähnliches, die oben nicht beschrieben sind, dem Fachmann ersichtlich sind und hier nicht beschrieben werden. Zu beachten ist, dass der Blaufilter 151B und der Grünfilter 151G je nach Anordnung der Einheitspixel ein Rotfilter für rote Pixel oder ein transparenter Filter für weiße Pixel sein kann.
  • <Anwendungsbeispiele>
  • (Erstes Anwendungsbeispiel)
  • Eine Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung nach einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung kann als erstes Anwendungsbeispiel auf eine auf verschiedenen elektronischen Vorrichtungen montierte Bildaufnahmeeinheit angewendet werden. Als nächstes werden Beispiele elektronischer Vorrichtungen unter Bezugnahme auf 15A bis 15C beschrieben, auf die die Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung nach der vorliegenden Ausführungsform angewendet werden kann. 15A bis 15C sind Außenansichten, die Beispiele elektronischer Vorrichtungen zeigen, auf die die Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung nach dieser Ausführungsform angewendet werden kann.
  • Zum Beispiel kann die Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung nach der vorliegenden Ausführungsform auf eine Bildaufnahmevorrichtung angewendet werden, die auf einer elektronischen Vorrichtung, wie z.B. einem Smartphone, montiert ist. Wie in 15A dargestellt, enthält ein Smartphone 900 eine Anzeigeeinheit 901, die verschiedene Arten von Informationen anzeigt, und einen Bedienteil 903 mit Tasten und ähnlichem, die Bedienungseingaben vom Benutzer empfangen. Dabei kann die Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung entsprechend der vorliegenden Ausführungsform auf die im Smartphone 900 enthaltene Bildaufnahmeeinheit übertragen werden.
  • Zum Beispiel kann die Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung nach der vorliegenden Ausführungsform auf eine auf einer elektronischen Vorrichtung, wie z.B. einer Digitalkamera, montierte Bildaufnahmeeinheit angewendet werden. Wie in 15B und 15C dargestellt, besteht eine Digitalkamera 910 aus einem Hauptgehäuse (Kameragehäuse) 911, einem Wechselobjektiv bzw. austauschbaren Linseneinheit 913, einem Griff 915, der vom Benutzer während der Aufnahme gegriffen wird, einer Monitoreinheit 917 zur Anzeige verschiedener Arten von Informationen und einem elektronischen Sucher (EVF) 919 zur Anzeige eines vom Benutzer während der Aufnahme beobachteten Durchgangsbildes. Zu beachten ist, dass 15B eine externe Ansicht der Digitalkamera 910 von vorne (d.h. von der Motivseite) und 15C eine externe Ansicht der Digitalkamera 910 von hinten (d.h. von der Fotografenseite) ist. Dabei kann die Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung nach der vorliegenden Ausführungsform auf die Bildaufnahmeeinheit der Digitalkamera 910 übertragen sein.
  • Zu beachten ist, dass die elektronische Vorrichtung, auf die die Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung gemäß dieser Ausführungsform angewendet wird, nicht auf die obigen Beispiele beschränkt ist. Die Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung nach der vorliegenden Ausführungsform kann auf eine in elektronischen Vorrichtungen aller Bereiche montierte Bildaufnahmeeinheit übertragen werden. Beispiele für solche elektronischen Vorrichtungen sind ein brillenähnliches Gerät, ein Head Mounted Display (HMD), ein Fernsehgerät, ein elektronisches Buch, ein Personal Digital Assistant (PDA), ein Personalcomputer vom Typ Notebook, eine Videokamera, ein Spielgerät und ähnliches.
  • (Zweites Anwendungsbeispiel)
  • Darüber hinaus kann die Technik gemäß der vorliegenden Offenbarung auf verschiedene andere Produkte angewandt werden. Als zweites Anwendungsbeispiel kann die Technik gemäß der vorliegenden Offenbarung beispielsweise auf die Bildaufnahmeeinheit angewandt werden, die an jeder Art von mobilem Körper montiert ist, wie z. B. an einem Auto, einem Elektrofahrzeug, einem Hybrid-Elektrofahrzeug, einem Motorrad, einem Fahrrad, einer persönlichen Mobilität, einem Flugzeug, einer Drohne, einem Schiff, einem Roboter oder ähnlichem.
  • 16A ist ein Blockdiagramm, das ein schematisches Konfigurationsbeispiel eines Fahrzeugsteuersystems darstellt, das ein Beispiel für ein mobiles Steuersystem ist, auf das die Technik gemäß der vorliegenden Offenbarung angewendet werden kann.
  • Ein Fahrzeugsteuerungssystem 12000 umfasst mehrere elektronische Steuergeräte, die über ein Kommunikationsnetzwerk 12001 verbunden sind. In dem in 16A dargestellten Beispiel umfasst das Fahrzeugsteuerungssystem 12000 eine Antriebssystemsteuereinheit 12010, eine Karosseriesystemsteuereinheit 12020, eine Fahrzeugaußeninformationserfassungseinheit 12030, eine Fahrzeuginneninformationserfassungseinheit 12040 und eine integrierte Steuereinheit 12050. Zusätzlich sind als funktionale Konfiguration der integrierten Steuereinheit 12050 ein Mikrocomputer 12051, eine Audio-Bild-Ausgabeeinheit 12052 und eine fahrzeuginterne Netzwerkschnittstelle (I/F) 12053 dargestellt.
  • Die Antriebssystemsteuereinheit 12010 steuert den Betrieb der zum Antriebssystem des Fahrzeugs gehörenden Vorrichtungen nach verschiedenen Programmen. Die Antriebssystemsteuereinheit 12010 fungiert beispielsweise als Antriebskrafterzeugungseinrichtung zur Erzeugung einer Antriebskraft eines Fahrzeugs wie z.B. eines Verbrennungsmotors oder eines Antriebsmotors, als Antriebskraftübertragungsmechanismus zur Übertragung der Antriebskraft auf die Räder und als Lenkmechanismus zur Regulierung des Lenkwinkels des Fahrzeugs sowie als Steuereinrichtung wie z.B. eine Bremseinrichtung zur Erzeugung einer Bremskraft des Fahrzeugs.
  • Die Karosseriesystemsteuereinheit 12020 steuert den Betrieb der verschiedenen am Fahrzeugaufbau montierten Geräte nach verschiedenen Programmen. So fungiert die Karosseriesystemsteuereinheit 12020 beispielsweise als Keyless-Entry-System, als Smart Key System, als Fensterhebereinrichtung oder als Steuergerät für verschiedene Leuchten wie Scheinwerfer, Rück- und Bremsleuchten, Blinker oder Nebelscheinwerfer. In diesem Fall kann die Karosseriesystemsteuereinheit 12020 Funkwellen empfangen, die von einem tragbaren Gerät, das einen Schlüssel ersetzt, gesendet werden oder Signale von verschiedenen Schaltern. Die Karosseriesystemsteuereinheit 12020 empfängt den Eingang dieser Funkwellen oder Signale und steuert eine Türverriegelung, eine elektrische Fensterhebervorrichtung, Lampen und ähnliches des Fahrzeugs.
  • Die Fahrzeugaußeninformationserfassungseinheit 12030 erkennt Informationen außerhalb des Fahrzeugs, an dem das Fahrzeugsteuerungssystem 12000 montiert ist. Zum Beispiel wird die Bildaufnahmeeinheit 12031 mit der Fahrzeugaußeninformationserfassungseinheit 12030 verbunden. Die Fahrzeugaußeninformationserfassungseinheit 12030 veranlasst die Bildaufnahmeeinheit 12031, ein Bild außerhalb des Fahrzeugs zu erfassen und empfängt das erfasste Bild. Die Fahrzeugaußeninformationserfassungseinheit 12030 kann die Objekterkennung einer Person, eines Autos, eines Hindernisses, eines Zeichens oder von Zeichen auf einer Straßenoberfläche oder die Entfernungserkennung in Übereinstimmung mit dem empfangenen Bild verarbeiten.
  • Die Bildaufnahmeeinheit 12031 ist ein optischer Sensor, der Licht empfängt und ein elektrisches Signal entsprechend der empfangenen Lichtmenge ausgibt. Die Bildaufnahmeeinheit 12031 kann ein elektrisches Signal wie ein Bild oder eine Entfernungsmessinformation ausgeben. Zusätzlich kann das von der Bildaufnahmeeinheit 12031 empfangene Licht sichtbares oder unsichtbares Licht wie Infrarotstrahlen sein.
  • Die Fahrzeuginneninformationserfassungseinheit 12040 erfasst Informationen aus dem Fahrzeuginnenraum. Beispielsweise ist eine Fahrerzustandserfassungseinheit 12041, die den Zustand des Fahrers erkennt, an die Fahrzeuginneninformationserfassungseinheit 12040 angeschlossen. Die Fahrerzustandserfassungseinheit 12041 umfasst beispielsweise eine Kamera, die den Fahrer abbildet, und die Fahrzeuginneninformationserfassungseinheit 12040 kann entsprechend der von der Fahrerzustandserfassungseinheit 12041 eingegebenen erkannten Informationen den Grad der Müdigkeit oder Konzentration des Fahrers berechnen oder feststellen, ob der Fahrer schläft.
  • Ein Mikrocomputer 12051 ist in der Lage, auf der Grundlage der Informationen innerhalb und außerhalb des Fahrzeugs, die von der Fahrzeugaußeninformationserfassungseinheit 12030 oder der Fahrzeuginneninformationserfassungseinheit 12040 erfasst werden, einen Steuersollwert der Antriebskrafterzeugungseinrichtung, des Lenkmechanismus oder der Bremseinrichtung zu berechnen, um einen Steuerbefehl an die Antriebssystemsteuereinheit 12010 auszugeben. Der Mikrocomputer 12051 kann beispielsweise eine kooperative Steuerung durchführen, um erweiterte Fahrerassistenzsystemfunktionen (ADAS) zu implementieren, wie z.B. Fahrzeugkollisionsvermeidung oder Aufprallminderung, Verfolgung auf der Grundlage des Abstands zwischen den Fahrzeugen, Einhaltung der Fahrzeuggeschwindigkeit, Warnung vor Fahrzeugkollisionen oder Warnung vor dem Verlassen der Fahrspur.
  • Darüber hinaus kann der Mikrocomputer 12051 auch eine kooperative Steuerung zum Zwecke des automatischen Fahrens durchführen, um das Fahrzeug autonom zu fahren, ohne sich auf die Betriebssteuerung durch den Fahrer zu verlassen, indem er die Antriebskrafterzeugungsvorrichtung, den Lenkmechanismus, die Bremsvorrichtung usw. in Übereinstimmung mit den Informationen um das Fahrzeug herum steuert, die von der Fahrzeugaußeninformationserfassungseinheit 12030 oder der Fahrzeuginneninformationserfassungseinheit 12040 erfasst werden.
  • Der Mikrocomputer 12051 kann auf der Grundlage der außerhalb des Fahrzeugs von der Fahrzeugaußeninformationserfassungseinheit 12030 erfassten Informationen einen Steuerbefehl an die KarosseriesystemSteuereinheit 12020 ausgeben. So steuert der Mikrocomputer 12051 die Scheinwerfer in Abhängigkeit von der Position des vorausfahrenden oder entgegenkommenden Fahrzeugs, die von der Fahrzeugaußeninformationserfassungseinheit 12030 erfasst wird, und führt eine kooperative Steuerung zum Zweck der Blendfreiheit durch, wie z.B. das Umschalten von Fernlicht auf Abblendlicht.
  • Die Audio/Bild-Ausgabeeinheit 12052 überträgt ein Ausgangssignal von mindestens einem von Audio und Bild an ein Ausgabegerät, das in der Lage ist, einem Fahrzeuginsassen oder der Außenseite des Fahrzeugs visuell oder akustisch Informationen mitzuteilen. Im Beispiel von 16A sind als Ausgabegeräte ein Audio-Lautsprecher 12061, eine Anzeigeeinheit 12062 und eine Instrumententafel 12063 dargestellt. Die Anzeigeeinheit 12062 kann z. B. mindestens ein On-Board-Display oder ein Head-up-Display enthalten.
  • 16B ist ein Beispiel für die Einbaulage der Bildaufnahmeeinheit 12031.
  • In 16B umfasst die Bildaufnahmeeinheit 12031 die Bildaufnahmeeinheiten 12101, 12102, 12103, 12104 und 12105.
  • Die Bildaufnahmeeinheiten 12101, 12102, 12103, 12104 und 12105 sind z.B. an Positionen wie einer Frontnase, einem Seitenspiegel, einem hinteren Stoßfänger, einer Hecktür und einem oberen Teil einer Windschutzscheibe im Fahrzeuginnenraum des Fahrzeugs 12100 vorgesehen. Die Bildaufnahmeeinheit 12101 an der Frontnase und die Bildaufnahmeeinheit 12105 am oberen Teil der Windschutzscheib im Fahrzeuginnenraum nehmen hauptsächlich ein Bild vor dem Fahrzeug 12100 auf. Die an den Seitenspiegeln vorgesehenen Bildaufnahmeeinheiten 12102 und 12103 erfassen hauptsächlich Bilder der Fahrzeugseite 12100. Die an der hinteren Stoßstange oder an der Hecktür vorgesehene Bildaufnahmeeinheit 12104 nimmt hauptsächlich ein Bild hinter dem Fahrzeug 12100 auf. Die am oberen Teil der Windschutzscheibe im Fahrgastraum angebrachte Bildeinheit 12105 dient hauptsächlich zur Erkennung eines vorausfahrenden Fahrzeugs oder eines Fußgängers, eines Hindernisses, einer Ampel, eines Verkehrsschildes, einer Fahrspur oder ähnlichem.
  • Zu beachten ist, dass 16B ein Beispiel für den Abbildungsbereich der Bildaufnahmeeinheiten 12101 bis 12104 zeigt. Ein Abbildungsbereich 12111 gibt den Abbildungsbereich der an der vorderen Nase vorgesehenen Bildaufnahmeeinheit 12101 an, die Abbildungsbereiche 12112 und 12113 geben die Abbildungsbereiche der an den Seitenspiegeln vorgesehenen Bildaufnahmeeinheiten 12102 und 12103 an, und ein Abbildungsbereich 12114 gibt den Abbildungsbereich der an der hinteren Stoßstange oder der hinteren Tür vorgesehenen Bildaufnahmeeinheit 12104 an. Durch Überlagerung der von den Bildaufnahmeeinheiten 12101 bis 12104 erfassten Bilddaten erhält man beispielsweise ein Überkopfbild, wenn das Fahrzeug 12100 von oben betrachtet wird.
  • Mindestens eine der Bildaufnahmeeinheiten 12101 bis 12104 kann eine Funktion zur Erfassung von Entfernungsinformationen haben. Zum Beispiel kann mindestens eine der Bildaufnahmeeinheiten 12101 bis 12104 eine Stereokamera mit mehreren Bildaufnahmeeinheiten sein oder eine Bildaufnahmeeinheit mit Pixeln zur Phasendifferenzerkennung.
  • So ermittelt der Mikrocomputer 12051 aus den Abstandsinformationen der Bildaufnahmeeinheiten 12101 bis 12104 den Abstand zu einem dreidimensionalen Objekt in den Abbildungsbereichen 12111 bis 12114 und die zeitliche Änderung des Abstands (Relativgeschwindigkeit zum Fahrzeug 12100), wobei insbesondere als vorausfahrendes Fahrzeug das auf der Fahrbahn des Fahrzeugs 12100 nächstgelegene dreidimensionale Objekt und das dreidimensionale Objekt, das sich mit einer vorgegebenen Geschwindigkeit (z.B. 0 km/h oder mehr) in der gleichen Richtung wie das Fahrzeug 12100 bewegt, extrahiert werden kann. Darüber hinaus kann der Mikrocomputer 12051 einen vorab zu sichernden Abstand zwischen den Fahrzeugen vor dem vorausfahrenden Fahrzeug einstellen und eine automatische Bremssteuerung (einschließlich Nachverfolgung-Stopp-Steuerung), eine automatische Beschleunigungssteuerung (einschließlich Nachverfolgung-Startsteuerung) und Ähnliches durchführen. So ist es möglich, die kooperative Steuerung zum Zwecke des automatischen Fahrens oder ähnlichem durchzuführen, um autonom zu fahren, ohne auf die Bedienung des Fahrers angewiesen zu sein.
  • Der Mikrocomputer 12051 kann beispielsweise dreidimensionale Objektdaten, die sich auf das dreidimensionale Objekt beziehen, auf der Grundlage der von den Bildaufnahmeeinheiten 12101 bis 12104 erhaltenen Abstandsinformationen klassifizieren, extrahiert die dreidimensionalen Objekte wie z.B. Zweiradfahrzeuge, gewöhnliche Fahrzeuge, große Fahrzeuge, Fußgänger, Strommasten oder ähnliches und verwendet die extrahierten Daten zur automatischen Umgehung von Hindernissen. So unterscheidet der Mikrocomputer 12051 z.B. zwischen für den Fahrer des Fahrzeuges 12100 sichtbaren und visuell schwer erkennbaren Hindernissen um das Fahrzeug 12100 herum. Der Mikrocomputer 12051 ermittelt das Kollisionsrisiko und zeigt die Gefahr einer Kollision mit jedem Hindernis an, und wenn das Kollisionsrisiko gleich oder größer als ein Einstellwert ist und auf die Möglichkeit einer Kollision hinweist, kann der Mikrocomputer 12051 die Fahrt zur Vermeidung einer Kollision unterstützen, indem er über den Audiolautsprecher 12061 oder die Anzeigeeinheit 12062 einen Alarm an den Fahrer ausgibt oder über die Antriebssystemsteuereinheit 12010 eine Zwangsabbremsung oder eine Ausweichlenkung ausführt.
  • Mindestens eine der Bildaufnahmeeinheiten 12101 bis 12104 kann etwa eine Infrarotkamera sein, die Infrarotstrahlen erkennt. Der Mikrocomputer 12051 kann beispielsweise einen Fußgänger erkennen, indem er in den aufgenommenen Bildern der Bildaufnahmeeinheiten 12101 bis 12104 feststellt, ob ein Fußgänger vorhanden ist. Eine solche Fußgängererkennung erfolgt z.B. durch die Feststellung, ob eine Person ein Fußgänger ist, indem ein Musterabgleich an einer Folge von Merkmalspunkten durchgeführt wird, die eine Kontur des Objekts anzeigen, und ein Verfahren zur Extraktion von Merkmalspunkten in den aufgenommenen Bildern der Bildaufnahmeeinheiten 12101 bis 12104 als Infrarotkameras. Wenn der Mikrocomputer 12051 feststellt, dass in den aufgenommenen Bildern der Bildaufnahmeeinheiten 12101 bis 12104 ein Fußgänger vorhanden ist und diesen erkennt, steuert die Tonbildausgabeeinheit 12052 die Anzeigeeinheit 12062 an, um eine rechteckige Konturlinie zur Hervorhebung des erkannten Fußgängers anzuzeigen. Außerdem kann das Audio/Bild-Ausgabegerät 12052 die Anzeigeeinheit 12062 so steuern, dass ein Symbol o.ä. angezeigt wird, das einen Fußgänger an einer gewünschten Position anzeigt.
  • Bisher wurde ein Beispiel für ein Fahrzeugsteuersystem beschrieben, auf das die Technik gemäß der vorliegenden Offenbarung angewendet werden kann. Die Technik gemäß der vorliegenden Offenbarung ist unter den oben beschriebenen Konfigurationen auf die Bildaufnahmeeinheit 12031 u.ä. anwendbar. Zum Beispiel kann die Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung nach dieser Ausführungsform auf die Bildaufnahmeeinheit 12031 angewendet werden. Mit dem Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung nach der vorliegenden Ausführung kann eine höhere Bildqualität erzielt werden, so dass das Fahrzeug stabiler navigiert werden kann.
  • Die bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung wurden vorstehend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen ausführlich beschrieben, der technische Umfang der vorliegenden Offenbarung beschränkt sich jedoch nicht auf solche Beispiele. Es liegt auf der Hand, dass eine Person mit gewöhnlichen Kenntnissen auf dem technischen Gebiet der vorliegenden Offenbarung verschiedene Änderungen oder Modifikationen im Rahmen der in den Ansprüchen beschriebenen technischen Idee vornehmen kann, und diese werden natürlich als zum technischen Umfang der vorliegenden Offenbarung gehörend verstanden.
  • Darüber hinaus sind die in der vorliegenden Spezifikation beschriebenen Effekte lediglich illustrativ oder beispielhaft und nicht begrenzt. Das heißt, die Technik nach der vorliegenden Offenbarung kann zusätzlich oder anstelle der oben genannten Effekte andere Effekte aufweisen, die für den Fachmann aus der Beschreibung der vorliegenden Spezifikation ersichtlich sind.
  • Zu beachten ist, dass die folgenden Konfigurationen ebenfalls zum technischen Umfang der vorliegenden Offenbarung gehören.
    • (1) Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung, aufweisend:
      • eine Vielzahl von ersten Pixeleinheiten, die in einer Matrix angeordnet sind, wobei jede erste Pixeleinheit ein Pixel und eine auf dem einen Pixel vorgesehene On-Chip-Linse aufweist;
      • mindestens eine zweite Pixeleinheit mit zwei Pixeln und einer On-Chip-Linse, die über die beiden Pixel verteilt und innerhalb einer Matrix der ersten Pixeleinheiten angeordnet ist;
      • eine Pixeltrennschicht, die eine photoelektrische Umwandlungsschicht, die in jedem Pixel der ersten Pixeleinheit enthalten ist, von einer photoelektrischen Umwandlungsschicht, die in der zweiten Pixeleinheit enthalten ist, trennt; und
      • mindestens einen Kontakt, der innerhalb eines Gebiets der zweiten Pixeleinheit existiert oder unter der Pixeltrennschicht neben dem Gebiet der zweiten Pixeleinheit vorgesehen ist und die Pixeltrennschicht mit einer Referenzpotentialverdrahtung verbindet, wobei
      • die zweiten Pixeleinheiten in vorgegebenen Abständen zumindest in einer Reihe angeordnet sind, die sich in einer ersten Richtung der Matrix der ersten Pixeleinheiten erstreckt.
    • (2) Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung gemäß (1), wobei die zweiten Pixeleinheiten ferner in vorbestimmten Abständen zumindest in einer Reihe angeordnet sind, die sich in einer zweiten Richtung orthogonal zur ersten Richtung der Matrix der ersten Pixeleinheiten erstreckt.
    • (3) Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung gemäß (1) oder (2), wobei mindestens eine der zweiten Pixeleinheiten in einem Gebiet vorgesehen ist, in dem die ersten Pixeleinheiten in einer 2 × 4-Matrix angeordnet sind.
    • (4) Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung gemäß einem von (1) bis (3), wobei der Kontakt benachbart zu einer beliebigen Ecke eines rechteckigen Gebiets vorgesehen ist, in dem die zweite Pixeleinheit vorgesehen ist.
    • (5) Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung gemäß einem von (1) bis (3), wobei der Kontakt benachbart zu einer beliebigen Seite eines rechteckigen Gebiets vorgesehen ist, in dem die zweite Pixeleinheit vorgesehen ist.
    • (6) Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung gemäß einem von (1) bis (3), wobei der Kontakt in einem Gebiet vorgesehen ist, in dem die zweite Pixeleinheit vorgesehen ist.
    • (7) Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung gemäß einem von (1) bis (6), wobei ferner eine in einer Dickenrichtung der Pixeltrennschicht gebildete Isolierschicht innerhalb der Pixeltrennschicht vorgesehen ist.
    • (8) Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung gemäß einem von (1) bis (7), wobei die zweite Pixeleinheit zwei oder mehr Kombinationen der beiden Pixel und der über die beiden Pixel vorgesehenen einen On-Chip-Linse aufweist.
    • (9) Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung gemäß einem von (1) bis (8), wobei ein von der zweiten Pixeleinheit ausgegebenes Signal größer als ein von der ersten Pixeleinheit ausgegebenes Signal ist.
    • (10) Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung gemäß einem von (1) bis (9), wobei eine planare Fläche eines Pixels, die in der zweiten Pixeleinheit enthalten ist, kleiner ist als eine planare Fläche eines Pixels, die in der ersten Pixeleinheit enthalten ist.
    • (11) Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung gemäß einem von (1) bis (10), wobei die zweite Pixeleinheit ein Entfernungspixel ist.
    • (12) Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung gemäß (11), wobei die zweite Pixeleinheit ferner einen Lichtabschirmfilm umfasst, der Licht abschirmt, das auf die beiden Pixel in verschiedenen Gebieten der beiden Pixel einfällt.
    • (13) Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung gemäß (11), wobei die zweite Pixeleinheit ein grünes Pixel umfasst.
    • (14) Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung gemäß einem von (1) bis (13), wobei die ersten Pixeleinheiten jeweils ein rotes Pixel, ein grünes Pixel, ein blaues Pixel oder ein weißes Pixel umfassen.
    • (15) Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung gemäß einem von (1) bis (14), wobei die ersten Pixeleinheiten und die zweite Pixeleinheit jeweils ein effektives Gebiet umfassen, in das Licht von einem abbildenden Ziel eintritt, und ein Abschirmgebiet umfassen, in das Licht vom abbildenden Ziel im Pixelgebiet abgeschirmt wird, eine Signalausgabe der ersten Pixeleinheiten oder der zweiten Pixeleinheit, die im effektiven Gebiet vorgesehen ist, durch Subtraktion der entsprechenden Signalausgabe der ersten Pixeleinheiten oder der zweiten Pixeleinheit, die im Abschirmgebiet vorgesehen ist, korrigiert wird.
    • (16) Elektronische Vorrichtung mit einer Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung, die ein Abbildungsziel elektronisch erfasst, wobei die Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung umfasst eine Vielzahl von ersten Pixeleinheiten, die in einer Matrix angeordnet sind, wobei jede erste Pixeleinheit ein Pixel und eine auf dem einen Pixel vorgesehene On-Chip-Linse aufweist, mindestens eine zweite Pixeleinheit mit zwei Pixeln und einer On-Chip-Linse, die über die beiden Pixel verteilt und innerhalb einer Matrix der ersten Pixeleinheiten angeordnet ist, eine Pixeltrennschicht, die eine photoelektrische Umwandlungsschicht, die in jedem Pixel der ersten Pixeleinheit enthalten ist, von einer photoelektrischen Umwandlungsschicht, die in der zweiten Pixeleinheit enthalten ist, trennt, und mindestens einen Kontakt, der innerhalb eines Gebiets der zweiten Pixeleinheit existiert oder unter der Pixeltrennschicht neben dem Gebiet der zweiten Pixeleinheit vorgesehen ist und die Pixeltrennschicht mit einer Referenzpotentialverdrahtung verbindet, wobei die zweiten Pixeleinheiten in vorgegebenen Abständen zumindest in einer Reihe angeordnet sind, die sich in einer ersten Richtung der Matrix der ersten Pixeleinheiten erstreckt.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    FESTKÖRPER-BILDAUFNAHMEVORRICHTUNG
    2
    SIGNALVERARBEITUNGSSCHALTUNG
    3
    SPEICHER
    10
    PIXELGEBIET
    11
    SPALTENGEBIET
    12
    AUSGANGSVERSTÄRKER
    100
    PIXELGEBIET
    110
    ERSTE PIXELEINHEIT
    111
    PIXEL
    120
    ZWEITE PIXELEINHEIT
    123
    KONTAKT
    125
    MASSELEITUNG
    131
    ERSTER ZWISCHENSCHICHTFILM
    133
    ZWEITER ZWISCHENSCHICHTFILM
    135
    DRITTER ZWISCHENSCHICHTFILM
    141
    PIXELTRENNSCHICHT
    143
    PHOTOELEKTRISCHES UMWANDLUNGSELEMENT
    150
    INTER-PIXEL-LICHTABSCHIRMFILM
    151B
    BLAUFILTER
    151G
    GRÜNFILTER
    161
    ERSTE ON-CHIP LINSE
    162
    ZWEITE ON-CHIP LINSE
    170
    PIXEL-ISOLIERSCHICHT
  • 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 2008236787 A [0005]

Claims (16)

  1. Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung, aufweisend: eine Vielzahl von ersten Pixeleinheiten, die in einer Matrix angeordnet sind, wobei jede erste Pixeleinheit ein Pixel und eine auf dem einen Pixel vorgesehene On-Chip-Linse aufweist; mindestens eine zweite Pixeleinheit mit zwei Pixeln und einer On-Chip-Linse, die über die beiden Pixel verteilt und innerhalb einer Matrix der ersten Pixeleinheiten angeordnet ist; eine Pixeltrennschicht, die eine photoelektrische Umwandlungsschicht, die in jedem Pixel der ersten Pixeleinheit enthalten ist, von einer photoelektrischen Umwandlungsschicht, die in der zweiten Pixeleinheit enthalten ist, trennt; und mindestens einen Kontakt, der innerhalb eines Gebiets der zweiten Pixeleinheit existiert oder unter der Pixeltrennschicht neben dem Gebiet der zweiten Pixeleinheit vorgesehen ist und die Pixeltrennschicht mit einer Referenzpotentialverdrahtung verbindet, wobei die zweiten Pixeleinheiten in vorgegebenen Abständen zumindest in einer Reihe angeordnet sind, die sich in einer ersten Richtung der Matrix der ersten Pixeleinheiten erstreckt.
  2. Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung nach Anspruch 1, wobei die zweiten Pixeleinheiten ferner in vorbestimmten Abständen zumindest in einer Reihe angeordnet sind, die sich in einer zweiten Richtung orthogonal zur ersten Richtung der Matrix der ersten Pixeleinheiten erstreckt.
  3. Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung nach Anspruch 1, wobei mindestens eine der zweiten Pixeleinheiten in einem Gebiet vorgesehen ist, in dem die ersten Pixeleinheiten in einer 2 × 4-Matrix angeordnet sind.
  4. Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Kontakt benachbart zu einer beliebigen Ecke eines rechteckigen Gebiets vorgesehen ist, in dem die zweite Pixeleinheit vorgesehen ist.
  5. Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Kontakt benachbart zu einer beliebigen Seite eines rechteckigen Gebiets vorgesehen ist, in dem die zweite Pixeleinheit vorgesehen ist.
  6. Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Kontakt in einem Gebiet vorgesehen ist, in dem die zweite Pixeleinheit vorgesehen ist.
  7. Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung nach Anspruch 1, wobei eine in einer Dickenrichtung der Pixeltrennschicht gebildete Isolierschicht weiterhin innerhalb der Pixeltrennschicht vorgesehen ist.
  8. Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung nach Anspruch 1, wobei die zweite Pixeleinheit zwei oder mehr Kombinationen der beiden Pixel und der einen On-Chip-Linse aufweist, die über die beiden Pixel hinweg vorgesehen ist.
  9. Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung nach Anspruch 1, wobei ein von der zweiten Pixeleinheit ausgegebenes Signal größer als ein von der ersten Pixeleinheit ausgegebenes Signal ist.
  10. Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung nach Anspruch 1, wobei eine ebene Fläche eines Pixels, die in der zweiten Pixeleinheit enthalten ist, kleiner ist als eine ebene Fläche eines Pixels, die in der ersten Pixeleinheit enthalten ist.
  11. Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung nach Anspruch 1, wobei die zweite Pixeleinheit ein Entfernungspixel ist.
  12. Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung nach Anspruch 11, wobei die zweite Pixeleinheit ferner einen Lichtabschirmfilm umfasst, der Licht abschirmt, das auf die beiden Pixel in verschiedenen Gebieten der beiden Pixel einfällt.
  13. Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung nach Anspruch 11, wobei die zweite Pixeleinheit ein grünes Pixel umfasst.
  14. Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung nach Anspruch 1, wobei die ersten Pixeleinheiten jeweils ein rotes Pixel, ein grünes Pixel, ein blaues Pixel oder ein weißes Pixel umfassen.
  15. Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung nach Anspruch 1, wobei die ersten Pixeleinheiten und die zweite Pixeleinheit jeweils ein effektives Gebiet umfassen, in das Licht von einem abbildenden Ziel eintritt, und ein Abschirmgebiet umfassen, in das das Licht vom abbildenden Ziel im Pixelgebiet abgeschirmt wird, eine Signalausgabe der ersten Pixeleinheiten oder der zweiten Pixeleinheit, die im effektiven Gebiet vorgesehen ist, durch Subtraktion der entsprechenden Signalausgabe der ersten Pixeleinheiten oder der zweiten Pixeleinheit, die im Abschirmgebiet vorgesehen ist, korrigiert wird.
  16. Elektronische Vorrichtung mit einer Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung, die ein Abbildungsziel elektronisch erfasst, wobei die Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung umfasst eine Vielzahl von ersten Pixeleinheiten, die in einer Matrix angeordnet sind, wobei jede erste Pixeleinheit ein Pixel und eine auf dem einen Pixel vorgesehene On-Chip-Linse aufweist, mindestens eine zweite Pixeleinheit mit zwei Pixeln und einer On-Chip-Linse, die über die beiden Pixel verteilt und innerhalb einer Matrix der ersten Pixeleinheiten angeordnet ist, eine Pixeltrennschicht, die eine photoelektrische Umwandlungsschicht, die in jedem Pixel der ersten Pixeleinheit enthalten ist, von einer photoelektrischen Umwandlungsschicht, die in der zweiten Pixeleinheit enthalten ist, trennt, und mindestens einen Kontakt, der innerhalb eines Gebiets der zweiten Pixeleinheit existiert oder unter der Pixeltrennschicht neben dem Gebiet der zweiten Pixeleinheit vorgesehen ist und die Pixeltrennschicht mit einer Referenzpotentialverdrahtung verbindet, wobei die zweiten Pixeleinheiten in vorgegebenen Abständen zumindest in einer Reihe angeordnet sind, die sich in einer ersten Richtung der Matrix der ersten Pixeleinheiten erstreckt.
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