DE112022002213T5 - Lichtdetektionseinrichtung und elektronische Vorrichtung - Google Patents

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Abstract

Es wird eine Lichterfassungseinrichtung bereitgestellt, die die Quanteneffizienz QE verbessert und gleichzeitig die Lichtfarbenmischung unterdrückt. Die Einrichtung weist mehrere Pixel auf, die ein erstes Pixel und ein zweites Pixel enthalten, wobei das erste Pixel aus dem darauf einfallenden Licht entweder Licht des gesamten Spektrums oder Licht mit einer Spitzenwellenlänge in einem Wellenlängenbereich gleich einer oder höher als eine vorgegebene Wellenlänge empfängt, wobei das zweite Pixel, aus dem darauf einfallenden Licht, Licht mit einer Spitzenwellenlänge in einem Wellenlängenbereich niedriger als die vorgegebene Wellenlänge empfängt. Die Abstände zwischen den Mitten in Breitenrichtung mehrerer Querschnitte des Lichtsperrfilms parallel zur Lichtempfangsfläche des Substrats, wobei die Querschnitte senkrecht zur Lichtempfangsfläche sind, sind erste Abstände, die jeweils den gleichen Abstand bilden. Der Abstand zwischen den Mitten in Breitenrichtung von zwei Querschnitten des Pixeltrennteils, die senkrecht zu der Lichtempfangsfläche des Substrats sind und so positioniert sind, dass sie den Teil zur fotoelektrischen Umsetzung in dem ersten Pixel umgeben, ist ein zweiter Abstand, der von dem ersten Abstand verschieden ist.

Description

  • [Technisches Gebiet]
  • Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf eine Lichtdetektionseinrichtung und eine elektronische Vorrichtung.
  • [Stand der Technik]
  • In den letzten Jahren wurden vermehrt Vorrichtungen (Lichtdetektionseinrichtungen) mit dem Ziel, langwelliges Licht zu detektieren, verwendet. Langwelliges Licht kann von Silizium nur schwer absorbiert werden. Aus diesem Grund durchdringt, wenn langwelliges Licht auf einen Teil zur fotoelektrischen Umsetzung der Lichtdetektionseinrichtung fällt, das einfallende Licht den Teil zur fotoelektrischen Umsetzung und tritt zu einem benachbarten Teil zur fotoelektrischen Umsetzung aus, was die Quanteneffizienz QE reduzieren kann. Wenn das austretende Licht durch den benachbarten Teil zur fotoelektrischen Umsetzung detektiert wird, kann eine Lichtfarbenmischung (Übersprechen) stattfinden.
  • Es wurde eine Technologie vorgeschlagen (siehe PTL 1), bei der als eine Art zum Verbessern der Quanteneffizienz und gleichzeitigen Unterdrücken der Lichtfarbenmischung (Übersprechen) ein Pixeltrennteil zwischen den Teilen zur fotoelektrischen Umsetzung angeordnet ist. Die in PTL 1 beschriebene Technologie beinhaltet das Veranlassen, dass der Pixeltrennteil das auf ihn einfallende Licht reflektiert, nachdem es den Teil zur fotoelektrischen Umsetzung durchlaufen hat, und dadurch zu ermöglichen, dass das reflektierte einfallende Licht zu dem Teil zur fotoelektrischen Umsetzung zurückkehrt, um die Quanteneffizienz QE zu verbessern und gleichzeitig die Lichtfarbenmischung (Übersprechen) zu unterdrücken.
  • [Entgegenhaltungsliste]
  • [Patentliteratur]
  • [PTL 1] Japanisches Patent Offenlegungs-Nr. 2017-191950
  • [Zusammenfassung]
  • [Technisches Problem]
  • Der vorherrschende Faktor, wenn langwelliges Licht zu einem Abfall der Quanteneffizienz QE führt und eine Lichtfarbenmischung verursacht, ist jedoch die Lichtkomponente, die durch die Verdrahtung in der Verdrahtungsschicht oder durch eine Grenzfläche zwischen dem Substrat und der Verdrahtungsschicht reflektiert wird. Daraus folgt, dass die in PTL 1 (Teil zur fotoelektrischen Umsetzung) beschriebene Technologie zum Verbessern der Quanteneffizienz QE oder Unterdrücken der Lichtfarbenmischung nicht ausreicht.
  • Eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung ist es, eine Lichtdetektionseinrichtung und eine elektronische Vorrichtung bereitzustellen, die die Lichtfarbenmischung unterdrücken und gleichzeitig die Quanteneffizienz verbessern können.
  • Lösung der Aufgabe
  • Gemäß der vorliegenden Offenbarung wird eine Lichtdetektionseinrichtung bereitgestellt, die (a) ein Substrat, (b) mehrere Pixel, die so konfiguriert sind, dass sie zweidimensional auf dem Substrat angeordnet sind, und jeweils einen Teil zur fotoelektrischen Umsetzung aufweisen, (c) einen Lichtsperrfilm, der so konfiguriert ist, dass er auf einer Seite einer Lichtempfangsfläche des Substrats angeordnet ist und eine Öffnung mit derselben Form für jedes der Pixel aufweist und (d) einen Pixeltrennteil, der so konfiguriert ist, dass er zwischen den Teilen zur fotoelektrischen Umsetzung auf dem Substrat angeordnet ist und einen Graben aufweist, enthält, wobei (e) die mehreren Pixel ein erstes Pixel und ein zweites Pixel enthalten, wobei das erste Pixel aus dem darauf einfallenden Licht entweder Licht des gesamten Spektrums oder Licht mit einer Spitzenwellenlänge in einem Wellenlängenbereich, der gleich oder größer als eine vorgegebene Wellenlänge ist, empfängt, das zweite Pixel, aus dem darauf einfallenden Licht, Licht mit einer Spitzenwellenlänge in einem Wellenlängenbereich, der niedriger als die vorgegebene Wellenlänge ist, empfängt, (f) Abstände zwischen den Mitten in Breitenrichtung mehrerer Querschnitte des Lichtsperrfilms parallel zu der Lichtempfangsfläche des Substrats, wobei die Querschnitte senkrecht zu der Lichtempfangsfläche sind, erste Abstände sind, die jeweils den gleichen Abstand bilden, und (g) ein Abstand zwischen den Mitten in Breitenrichtung von zwei Querschnitten des Prozentanteils, die senkrecht zu der Lichtempfangsfläche des Substrats sind und so positioniert sind, dass sie den Teil zur fotoelektrischen Umsetzung in dem ersten Pixel umgeben, ein zweiter Abstand ist, der sich von dem ersten Abstand unterscheidet.
  • Gemäß der vorliegenden Offenbarung wird eine elektronische Vorrichtung bereitgestellt, die (a) ein Substrat, (b) mehrere Pixel, die so konfiguriert sind, dass sie zweidimensional auf dem Substrat angeordnet sind, und jeweils einen Teil zur fotoelektrischen Umsetzung aufweisen, (c) einen Lichtsperrfilm, der so konfiguriert ist, dass er auf einer Seite einer Lichtempfangsfläche des Substrats angeordnet ist und eine Öffnung mit derselben Form für jedes der Pixel aufweist und (d) einen Pixeltrennteil, der so konfiguriert ist, dass er zwischen den Teilen zur fotoelektrischen Umsetzung auf dem Substrat angeordnet ist und einen Graben aufweist, enthält, wobei (e) die mehreren Pixel ein erstes Pixel und ein zweites Pixel enthalten, wobei das erste Pixel aus dem darauf einfallenden Licht entweder Licht des gesamten Spektrums oder Licht mit einer Spitzenwellenlänge in einem Wellenlängenbereich, der gleich oder größer als eine vorgegebene Wellenlänge ist, empfängt, das zweite Pixel, aus dem darauf einfallenden Licht, Licht mit einer Spitzenwellenlänge in einem Wellenlängenbereich, der niedriger als die vorgegebene Wellenlänge ist, empfängt, (f) Abstände zwischen den Mitten in Breitenrichtung mehrerer Querschnitte des Lichtsperrfilms parallel zu der Lichtempfangsfläche des Substrats, wobei die Querschnitte senkrecht zu der Lichtempfangsfläche sind, erste Abstände sind, die jeweils den gleichen Abstand bilden, und (g) der Abstand zwischen den Mitten in Breitenrichtung von zwei Querschnitten des Pixeltrennteils, die senkrecht zu der Lichtempfangsfläche des Substrats sind und so positioniert sind, dass sie den Teil zur fotoelektrischen Umsetzung in dem ersten Pixel umgeben, ein zweiter Abstand ist, der sich von dem ersten Abstand unterscheidet.
  • Kurzbeschreibung der Zeichnungen
    • [1] 1 ist eine Gesamtkonfigurationsansicht einer Festkörperbildaufnahmeeinrichtung als eine erste Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
    • [2] 2 ist eine Querschnittsansicht der Festkörperbildaufnahmeeinrichtung entlang der Linie A-A in 1.
    • [3] 3 ist eine Querschnittsansicht der Festkörperbildaufnahmeeinrichtung entlang der Linie B-B in 2.
    • [4] 4 ist eine Querschnittsansicht der Festkörperbildaufnahmeeinrichtung entlang der Linie C-C in 2.
    • [5] 5 ist eine Querschnittsansicht der Festkörperbildaufnahmeeinrichtung entlang der Linie D-D in 2.
    • [6] 6 ist eine Querschnittsansicht einer existierenden Festkörperbildaufnahmeeinrichtung.
    • [7] 7 ist eine Querschnittsansicht eines alternativen Beispiels für die Festkörperbildaufnahmeeinrichtung entlang der Linie A-A in 1.
    • [8] 8 ist eine Querschnittsansicht eines alternativen Beispiels für die Festkörperbildaufnahmeeinrichtung entlang der Linie A-A in 1.
    • [9] 9 ist eine Querschnittsansicht eines alternativen Beispiels für die Festkörperbildaufnahmeeinrichtung entlang der Linie E-E in 8.
    • [10] 10 ist eine Querschnittsansicht einer weiteren existierenden Festkörperbildaufnahmeeinrichtung.
    • [11] 11 ist eine Querschnittsansicht eines alternativen Beispiels für die Festkörperbildaufnahmeeinrichtung entlang der Linie A-A in 1.
    • [12] 12 ist eine Querschnittsansicht eines alternativen Beispiels für die Festkörperbildaufnahmeeinrichtung entlang der Linie D-D in 2.
    • [13] 13 ist eine Querschnittsansicht eines alternativen Beispiels für die Festkörperbildaufnahmeeinrichtung entlang der Linie D-D in 2.
    • [14] 14 ist eine Querschnittsansicht eines alternativen Beispiels für die Festkörperbildaufnahmeeinrichtung entlang der Linie B-B in 2.
    • [15] 15 ist eine Querschnittsansicht eines alternativen Beispiels für die Festkörperbildaufnahmeeinrichtung entlang der Linie A-A in 1.
    • [16] 16 ist eine Querschnittsansicht eines alternativen Beispiels für die Festkörperbildaufnahmeeinrichtung entlang der Linie F-F in 15.
    • [17] 17 ist eine Querschnittsansicht eines alternativen Beispiels für die Festkörperbildaufnahmeeinrichtung entlang der Linie G-G in 15.
    • [18] 18 ist ein schematisches Konfigurationsdiagramm einer elektronischen Vorrichtung als eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
  • [Beschreibung von Ausführungsformen]
  • Nachstehend sind unter Bezugnahme auf die 1 bis 18 eine beispielhafte Lichtdetektionseinrichtung und eine beispielhafte elektronisches Vorrichtung als bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung beschrieben. Die Beschreibung der Ausführungsformen dieser Offenbarung erfolgt in der nachstehenden Reihenfolge. Die vorliegende Offenbarung ist nicht auf die folgenden Beispiele beschränkt. Die in dieser Beschreibung genannten vorteilhaften Effekte sind nur Beispiele und schränken die vorliegende Offenbarung nicht ein. Es können weitere vorteilhafte Wirkungen vorhanden sein, die aus dieser Beschreibung abgeleitet sind und durch sie nicht abgedeckt sind.
    1. 1. Erste Ausführungsform: Festkörperbildaufnahmeeinrichtung
      • 1-1. Gesamtkonfiguration der Festkörperbildaufnahmeeinrichtung
      • 1-2. Pixelschaltungskonfiguration
      • 1-3. Konfigurationen der Hauptteile
      • 1-4. Alternative Beispiele
    2. 2. Zweite Ausführungsform: elektronische Vorrichtung als Anwendungsbeispiel
  • <1. Erste Ausführungsform: Festkörperbildaufnahmeeinrichtung>
  • [1-1. Gesamtkonfiguration der Festkörperbildaufnahmeeinrichtung]
  • Eine Festkörperbildaufnahmeeinrichtung 1 („Lichtdetektionseinrichtung“ im weiteren Sinne) als eine erste Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ist nachstehend erläutert. 1 ist ein Gesamtkonfigurationsdiagramm einer Festkörperbildaufnahmeeinrichtung 1 als die erste Ausführungsform.
  • Die Festkörperbildaufnahmeeinrichtung 1 in 1 ist ein hintergrundbeleuchteter CMOS-Bildsensor (Bildsensor mit komplementärem Metall-Oxid-Halbleiter). Wie in 18 abgebildet, empfängt die Festkörperbildaufnahmeeinrichtung 1 (1002) Bildlicht (einfallendes Licht) von einem Objekt über eine Linsengruppe 1001 auf, setzt die Lichtmenge des einfallenden Lichts auf einer Bildaufnahmeebene in elektrische Signale in Einheiten von Pixeln um und gibt die elektrischen Signale als Pixelsignale aus.
  • Wie in 1 dargestellt, enthält die Festkörperbildaufnahmeeinrichtung 1 ein Substrat 2, ein Pixelgebiet 3, eine Vertikalansteuerschaltung 4, Spaltensignalverarbeitungsschaltungen 5, eine Horizontalansteuerschaltung 6, eine Ausgabeschaltung 7 und eine Steuerschaltung 8.
  • Das Pixelgebiet 3 weist mehrere Pixel 9 auf, die regelmäßig in einem zweidimensionalen Anordnungsmuster (zweidimensionalen Muster) auf dem Substrat 2 angeordnet sind. Jedes Pixel 9 weist mehrere Pixeltransistoren und einen Teil 21 zur fotoelektrischen Umsetzung auf, wie in 2 angegeben ist. Vier Typen von Transistoren wie z. B. ein Übertragungstransistor, ein Rücksetztransistor, ein Verstärkungstransistor und ein Auswahltransistor können als die mehreren Transistoren eingesetzt sein. Alternativ können die drei Typen von Transistoren mit Ausnahme des Auswahltransistors eingesetzt sein.
  • Außerdem enthalten, wie in den 2 und 3 abgebildet, die Pixel 9 ein weißes Pixel 9w („erstes Pixel“ im weiteren Sinne) und ein Farbpixel 9c („zweites Pixel“ im weiteren Sinne). Das weiße Pixel 9w weist ein Farbfilter 29 auf, das das Hindurchtreten des gesamten Lichtspektrums ermöglicht. Das Farbpixel 9c weist ein Farbfilter 29 auf, das das Hindurchtreten von Licht in dem Wellenlängenbereich einer spezifischen Farbe ermöglicht. Das heißt, das weiße Pixel 9w kann als ein Pixel bezeichnet werden, auf das das Licht des gesamten Spektrums aus dem einfallenden Licht 28 einfällt.
  • Das Farbpixel 9c kann als ein Pixel bezeichnet werden, auf das das Licht aus dem einfallen Licht 28, das eine Spitzenwellenlänge in einem Wellenlängenbereich unterhalb einer vorgegebenen Wellenlänge (z. B. der Untergrenze des Wellenlängenbereichs für Infrarotlicht von 780 nm) einfällt. Wie in 3 abgebildet, sind das weiße Pixel 9w und das Farbpixel 9c in einem solchen Muster angeordnet, dass eine große Anzahl von ihnen in ihren Zeilen- und Spaltenrichtungen gegeneinander versetzt sind, so dass sie einander nicht überlappen.
  • Die Vertikalansteuerschaltung 4 enthält beispielsweise Schieberegister. Die Vertikalansteuerschaltung 4 wählt eine gewünschte Pixelansteuerleitung 10 aus und legt ein Impulssignal an die ausgewählte Pixelansteuerleitung 10 an, um das Pixel 9 anzusteuern, und steuert dadurch die Pixel 9 in Einheiten von Zeilen an. Das heißt, die Vertikalansteuerschaltung 4 führt Auswahlabtastungen an den Pixeln 9 im Pixelgebiet 3 in Einheiten von Zeilen der Reihe nach in vertikaler Richtung aus und versorgt über Vertikalsignalleitungen 11 die Spaltensignalverarbeitungsschaltungen 5 mit Pixelsignalen basierend auf einer Signalladung, die durch den Teil 21 zur fotoelektrischen Umsetzung in jedem Pixel 9 gemäß der Menge des durch den Teil 21 zur fotoelektrischen Umsetzung empfangenen Lichts erzeugt wird.
  • Die Spaltensignalverarbeitungsschaltung 5 ist beispielsweise für jede Spalte der Pixel 9 vorgesehen. In Anbetracht der Signale aus den Pixeln 9 einer Zeile führen die Spaltensignalverarbeitungsschaltungen 5 auf jeder Pixelspalte Signalverarbeitung wie z. B. Entfernen von Rauschen aus. Beispielsweise führen die Spaltensignalverarbeitungsschaltungen 5 Signalverarbeitung wie z. B. CDS (korrelierte Doppelabtastung) und AD-Umsetzung (Analog/DigitalUmsetzung) aus, um ein für die Pixel spezifisches festes Muster des Rauschens zu entfernen.
  • Die Horizontalansteuerschaltung 6 enthält beispielsweise Schieberegister. Die Horizontalansteuerschaltung 6 gibt Horizontalabtastimpulse der Reihe nach an die Spaltensignalverarbeitungsschaltungen 5 aus, um sie eine nach der anderen auszuwählen, was bewirkt, dass jede Spaltensignalverarbeitungsschaltung 5 ein Pixelsignal, das der Signalverarbeitung unterzogen worden ist, auf eine Horizontalsignalleitung 12 ausgibt.
  • Die Ausgabeschaltung 7 führt eine Signalverarbeitung an dem Pixelsignal, das der Reihe nach von jeder der Spaltensignalverarbeitungsschaltungen 5 über die Horizontalsignalleitung 12 zugeführt wird, aus, bevor sie die verarbeiteten Pixelsignale ausgibt. Die Signalverarbeitung kann beispielsweise Puffern, Schwarzpegelanpassung, Spaltenvariationskorrektur und verschiedene Digitalsignalprozesse beinhalten.
  • Die Steuerschaltung 8 erzeugt sowohl Steuersignale als auch Taktsignale, die als Referenz für den Betrieb der Vertikalansteuerschaltung 4, der Spaltensignalverarbeitungsschaltungen 5 und der Horizontalansteuerschaltung 6 dienen, auf der Basis eines Vertikalsynchronisationssignals, eines Horizontalsynchronisationssignals und eines Master-Taktsignals. Die Steuerschaltung 8 gibt die so erzeugten Taktsignale und Steuersignale an die Vertikalansteuerschaltung 4, die Spaltensignalverarbeitungsschaltungen 5 und die Horizontalansteuerschaltung 6 aus.
  • [1-3. Konfigurationen der Hauptteile]
  • Die Struktur der Festkörperbildaufnahmeeinrichtung 1 in 1 wird als Nächstes im Einzelnen erläutert. 2 ist eine Querschnittsansicht der Festkörperbildaufnahmeeinrichtung 1 entlang der Linie A-A in 1. 3 ist eine ebene Strukturansicht der Festkörperbildaufnahmeeinrichtung 1 entlang der Linie B-B in 2. 4 ist eine Querschnittsansicht der Festkörperbildaufnahmeeinrichtung 1 entlang der Linie C-C in 2. 5 ist eine Querschnittsansicht der Festkörperbildaufnahmeeinrichtung 1 entlang der Linie D-D in 2.
  • Wie in 2 abgebildet, weist die Festkörperbildaufnahmeeinrichtung 1 eine Lichtempfangsschicht 16 auf, die durch Stapeln eines Substrats 2, eines Isolierfilms 13, eines Lichtsperrfilms 14 und eines Planarisierungsfilms 15 in dieser Reihenfolge gebildet ist. Diese Oberfläche der Lichtempfangsschicht 16 auf der Seite des Planarisierungsfilms 15 (nachstehend auch als „Rückseite S1“ bezeichnet) ist mit einer Lichtsammelschicht 19 ausgestattet, die eine Farbfilterschicht 17 und eine Mikrolinsenschicht 18, die in dieser Reihenfolge gestapelt sind, aufweist. Ferner ist diese Oberfläche der Lichtempfangsschicht 16 auf der Seite des Substrats 2 (nachstehend auch als „Vorderseite S2“ bezeichnet) mit einer Verdrahtungsschicht 20 gestapelt. Das heißt, man kann sagen, dass die Verdrahtungsschicht 20 gegenüber der Rückseite S3 des Substrats 2 (Lichtempfangsfläche) angeordnet ist.
  • Das Substrat 2 enthält ein Halbleitersubstrat, das beispielsweise Silizium (Si) enthält, um das Pixelgebiet 3 zu bilden. Das Pixelgebiet 3 weist mehrere Pixel 9 auf, die in einem zweidimensionalen Muster angeordnet sind, wobei jedes Pixel 9 einen Teil 21 zur fotoelektrischen Umsetzung und vier Pixeltransistoren (nicht abgebildet) aufweist. Der Teil 21 zur fotoelektrischen Umsetzung enthält ein p-Typ-Halbleitergebiet, das auf der Vorderseite S2 des Substrats 2 gebildet ist, und ein n-Typ-Halbleitergebiet, das auf der Rückseite S3 des Substrats 2 gebildet ist, mit einem dazwischen liegenden pn-Übergang, um eine Fotodiode zu bilden. In dieser Konfiguration erzeugt jeder Teil 21 zur fotoelektrischen Umsetzung eine Signalladung gemäß der Menge des auf dem Teil 21 zur fotoelektrischen Umsetzung einfallenden Lichts 28 und akkumuliert die erzeugte Signalladung in dem n-Typ-Halbleitergebiet (Ladungsspeichergebiet).
  • Der Isolierfilm 13 bedeckt die Rückseite S3 des Substrats 2 und das Innere eines Grabens 27 kontinuierlich.
  • Der Lichtsperrfilm 14, der auf der Rückseite S4 des Isolierfilms 13 angeordnet ist, ist in einem gitterartigen Muster gebildet, das eine Öffnung 22 der gleichen Form für jedes Pixel 9 (d. h. für jeden Teil 21 zur fotoelektrischen Umsetzung) aufweist, wie in 4 abgebildet. Wie in 4 dargestellt weist das Gitter des Lichtsperrfilms 14 mehrere lineare Abschnitte, die sich in Zeilenrichtung (Querrichtung in 4) erstrecken und in regelmäßigen Abständen in der Spaltenrichtung (vertikalen Richtung in 4) angeordnet sind, und mehrere lineare Abschnitte, die sich in der Spaltenrichtung erstrecken und in regelmäßigen Abständen in der Zeilenrichtung angeordnet sind, auf. Die linearen Abschnitte weisen jeweils die gleiche Breite auf. Dadurch weist die Öffnung 22 eine quadratische Form auf. In der folgenden Beschreibung wird eine Linie entlang der Mitte in Breitenrichtung jedes linearen Abschnitts als „Pixelgrenze 23“ bezeichnet. In einer solchen Konfiguration sind, wie in 2 abgebildet, sind die Abstände zwischen den Mitten 24a, 24b, 24c und 24d in Breitenrichtung mehrerer Querschnitte 14a, 14b, 14c und 14d des Lichtsperrfilms 14 parallel zu der Rückseite S3 des Substrats 2, wobei die Querschnitte senkrecht zur Rückseite S3 sind, jeweils gleich (nachstehend auch als „erster Abstand W1“ bezeichnet). Ein Lichtsperrmaterial kann beispielsweise als das Material des Lichtsperrfilms 14 verwendet sein. Solche Materialien können Wolfram (W), Aluminium (Al) und Kupfer (Cu) enthalten.
  • Der Planarisierungsfilm 15 bedeckt die gesamte Rückseite S4 des Isolierfilms 13 einschließlich des Lichtsperrfilms 14 kontinuierlich. Das verwandelt die Rückseite S1 der Lichtempfangsschicht 16 in eine Ebene ohne Unebenheiten.
  • Zwischen den benachbarten Teilen 21 zur fotoelektrischen Umsetzung ist ein Pixeltrennteil 25 angeordnet. Der Pixeltrennteil 25 bildet in einem Fall gesehen von der Seite der Mikrolinsenschicht 18 ein gitterartiges Muster, das die Pixel 9 (Teile 21 zur fotoelektrischen Umsetzung) umgibt, wie in 5 abgebildet. Die linearen Abschnitte, die das Gitter des Pixeltrennteils 25 bilden, weisen jeweils die gleiche Breite auf. Außerdem ist in einem Fall gesehen von der Seite der Mikrolinsenschicht 18 eine Öffnung 26 einer Gitterzelle (die den Teil 21 zur fotoelektrischen Umsetzung umgibt) des Pixeltrennteils 25 unterschiedlich geformt, abhängig vom Typ des umgebenden Pixels 9 (weißes Pixel 9w oder Farbpixel 9c).
  • Insbesondere ist in dem Pixeltrennteil 25 der Abschnitt zwischen dem Teil 21 zur fotoelektrischen Umsetzung des weißen Pixels 9w (nachstehend auch als „Teil 21w zur fotoelektrischen Umsetzung“ bezeichnet) und dem Teil 21 zur fotoelektrischen Umsetzung des Farbpixels 9c (nachstehend auch als „Teil 21c zur fotoelektrischen Umsetzung“ bezeichnet) näher an dem Teil 21c zur fotoelektrischen Umsetzung als an der Pixelgrenze 23 gebildet. Dies bewirkt, dass der Abschnitt (die Öffnung 26), der den Teil 21c zur fotoelektrischen Umsetzung des Farbpixels 9c umgibt, quadratisch und kleiner als die Öffnung 22 des Lichtsperrfilms 14 ist (siehe 4). Außerdem ist in dem Pixeltrennteil 25 der Abschnitt zwischen den Teilen 21w zur fotoelektrischen Umsetzung der weißen Pixel 9w, die in einer schrägen Richtung angeordnet sind, so gebildet, dass er sich linear senkrecht zu der schrägen Richtung erstreckt. Diese Bildung bewirkt, dass der Abschnitt (die Öffnung 26), der den Teil 21w zur fotoelektrischen Umsetzung des weißen Pixels 9w umgibt, achteckig und größer als die Öffnung 22 des Lichtsperrfilms 14 ist. In einer solchen Konfiguration unterscheidet sich, wie in 2 abgebildet, der Abstand (nachstehend auch als „zweiter Abstand W2“ bezeichnet) zwischen den Mitten in Breitenrichtung von zwei Querschnitten 25a und 25b des Pixeltrennteils 25, die senkrecht zur Rückseite S3 des Substrats 2 sind und so positioniert sind, dass die den Teil 21w zur fotoelektrischen Umsetzung im weißen Pixel 9w umgeben, von dem ersten Abstand W1. 2 bildet einen beispielhaften Fall ab, in dem der zweite Abstand W2 größer ist als der erste Abstand W1. In diesem Fall ist der Teil 21w zur fotoelektrischen Umsetzung des weißen Pixels 9w größer als in dem Fall, in dem W1=W2 ist. Dies verbessert die Empfindlichkeit des weißen Pixels 9w. Der zweite Abstand W2 kann auch als der Abstand zwischen den Mitten in Breitenrichtung von zwei Querschnitten des Grabens 27, die senkrecht zur Rückseite S3 des Substrats 2 sind und so positioniert sind, dass die den Teil 21w zur fotoelektrischen Umsetzung im weißen Pixel 9w umgeben, bezeichnet werden.
  • Der Pixeltrennteil 25 weist einen mit einem Boden ausgestatteten Graben 27 auf, der sich von der Rückseite S3 des Substrats 2 zur Vorderseite S2 (gegenüberliegenden Seite) erstreckt, auf. Das heißt, der Graben 27 durchdringt das Substrat 2 nicht, was es ermöglicht, dass der Boden in dem Substrat 2 gebildet wird. Da das Substrat 2 von dem Graben 27 nicht durchdrungen wird, können verschiedene Elemente und Kontakte zwischen dem Boden des Pixeltrennteils 25 und der Verdrahtungsschicht 20 angeordnet sein. Der Graben 27 ist in einem gitterartigen Muster gebildet, so dass seine Innenfläche und sein Boden eine äußere Form des Pixeltrennteils 25 bilden. Der Isolierfilm 13, der die Rückseite S3 des Substrats 2 bedeckt, ist im Inneren des Grabens 27 eingebettet. Das Material, das zum Bilden des Isolierfilms 13 eingesetzt werden soll, kann ein Material mit einem Brechungsindex sein, der beispielsweise von dem des Materials des Substrats 2 (Si: Brechungsindex 3,9) verschieden ist. Solche Materialien können beispielsweise Siliziumoxid (SiO2: Brechungsindex 1,5) und Siliziumnitrid (SiN: Brechungsindex 2,0) sein. Ein großer Unterschied des Brechungsindex zwischen dem Teil 21 zur fotoelektrischen Umsetzung und dem Isolierfilm 13 ermöglicht es, dass die Grenzfläche zwischen dem Teil 21 zur fotoelektrischen Umsetzung und dem Pixeltrennteil 25 ein ausreichendes Reflexionsvermögen bereitstellen. Dies kann verhindern, dass das auf den Teil 21 zur fotoelektrischen Umsetzung einfallende Licht 28 den Pixeltrennteil 25 durchläuft, so dass es in den benachbarten Teil 21 zur fotoelektrischen Umsetzung gelangt, und dadurch Lichtfarbenmischung unterdrücken. Es ist auch möglich, die benachbarten Teile 21 zur fotoelektrischen Umsetzung elektrisch voneinander zu isolieren und dadurch zu verhindern, dass die in einem Teil 21 zur fotoelektrischen Umsetzung akkumulierte Signalladung in den benachbarten Teile 21 zur fotoelektrischen Umsetzung gelangt.
  • Die auf der Rückseite S1 des Planarisierungsfilms 15 gebildete Farbfilterschicht 17 weist mehrere Farbfilter 29 auf, die so angeordnet sind, dass sie den Teilen 21 zur fotoelektrischen Umsetzung entsprechen. Wie in 3 abgebildet, enthalten die mehreren Farbfilter 29 ein Farbfilter 29w, das ermöglicht, dass Licht des gesamten Spektrums aus dem einfallenden Licht 28 hindurchtritt, und ein Farbfilter 29c, das ermöglicht, dass Licht aus dem einfallenden Licht, das eine Spitzenwellenlänge in einem Wellenlängenbereich unterhalb einer vorgegebenen Wellenlänge (z. B. der Untergrenze des Wellenlängenbereichs von Infrarotlicht von 780 nm) hindurchtritt (z. B. rotes Licht, grünes Licht und blaues Licht). Jedes der mehreren Farbfilter 29 ermöglicht es somit, dass abhängig von dem Farbfiltertyp Licht mit einer spezifischen Wellenlänge hindurchtritt. Das durchgelassene Licht wird so gelenkt, dass es auf den entsprechenden Teil 21 zur fotoelektrischen Umsetzung einfällt. In einem Fall gesehen von der Seite der Mikrolinsenschicht 18 ist jedes der Farbfilter 29 quadratisch, die gleiche Form wie die Pixelgrenze 23.
  • Die Mikrolinsenschicht 18 ist auf der Rückseite S5 der Farbfilterschicht 17 gebildet und weist mehrere Mikrolinsen 30 auf, die entsprechend den Teilen 21 zur fotoelektrischen Umsetzung angeordnet sind. In dieser Anordnung sammelt jede der Mikrolinsen 30 Bildlicht von dem Objekt (einfallendes Licht 28) und bewirkt, dass das gesammelte einfallende Licht 28 über das entsprechende Farbfilter 29 effizient in den entsprechenden Teil 21 zur fotoelektrischen Umsetzung eintritt. In einem Fall gesehen von der Seite der Mikrolinsenschicht 18 weist jede Mikrolinse 30 die gleiche Form (Quadrat) wie die der Pixelgrenze 23 und des Farbfilters 29 auf.
  • Die Verdrahtungsschicht 20, die auf der Vorderseite S2 des Substrats 2 gebildet ist, enthält Zwischenschichtdielektrikumsfilme 31 und Drähte 32, die in mehreren Schichten mit den dazwischen eingeschobenen Zwischenschichtdielektrikumsfilmen 31 gestapelt sind. Die Verdrahtungsschicht 20 bewirkt, dass die Drähte 32 in mehreren Schichten die Pixeltransistoren, die jedes der Pixel 9 bilden, ansteuern.
  • In der wie vorstehend beschrieben konfigurierten Festkörperbildaufnahmeeinrichtung 1 wird Licht von der Rückseite S3 des Substrats 2 (von der Rückseite S1 der Lichtempfangsschicht 16) eingestrahlt. Das eingestrahlte Licht wird durch die Mikrolinsen 30 und das Farbfilter 29 geleitet. Das so durchgelassene Licht wird durch den Teil 21 zur fotoelektrischen Umsetzung einer fotoelektrischen Umsetzung unterzogen, die eine Signalladung erzeugt. Die erzeugte Signalladung wird als ein Pixelsignal aus der durch die Drähte 32 in der Verdrahtungsschicht 20 gebildeten Vertikalsignalleitung 11 mit Hilfe der auf der Vorderseite S2 des Substrats 2 gebildeten Pixeltransistoren ausgegeben.
  • Langwelliges Licht wird von Silizium (Si) nicht gut absorbiert. Wenn somit Licht, das Infrarotlicht enthält, aus dem einfallenden Licht 28 auf den Teil 21 zur fotoelektrischen Umsetzung der Festkörperbildaufnahmeeinrichtung 1 einfällt, tritt das einfallende langwellige Licht (Infrarotlicht) durch den Teil 21 zur fotoelektrischen Umsetzung hindurch und wird durch die Grenzfläche zwischen dem Substrat 2 und der Verdrahtungsschicht 20 reflektiert. Hier wird, wie in 6 abgebildet, die Aufmerksamkeit auf das weiße Pixel 9w der Festkörperbildaufnahmeeinrichtung 1 (nachstehend auch als „spezifisches Pixel 9a“ bezeichnet) gerichtet, wobei der erste Abstand W1 und der zweite Abstand W2 gleich sind und wobei aus dem einfallenden Licht 28 (Lichtstrom), das den Teil 21w zur fotoelektrischen Umsetzung durchlaufen hat, das reflektierte Licht, das durch die Grenzfläche zwischen dem Substrat 2 und der Verdrahtungsschicht 20 reflektiert wird, aus dem Abschnitt des Flusses (Lichtstrahl 28a), der dem benachbarten Pixel am nächsten ist, näher an der Verdrahtungsschicht 20 als am Boden des Pixeltrennteils 25 hindurchtritt, um zu dem benachbarten Teil 21 zur fotoelektrischen Umsetzung auszutreten. In der Festkörperbildaufnahmeeinrichtung 1 in 6 kann es dadurch, dass das reflektierte Licht aus dem spezifischen Pixel 9a zu dem benachbarten Teil 21 zur fotoelektrischen Umsetzung austritt, zu der Möglichkeit eines Abfalls der Quanteneffizienz QE kommen. Außerdem kann das ausgetretene einfallende Licht 28, wenn es durch den benachbarten Teil 21 zur fotoelektrischen Umsetzung detektiert wird, zur Lichtfarbenmischung (Übersprechen) führen.
  • Im Gegensatz dazu sind in der ersten Ausführungsform der erste Abstand W1 und der zweite Abstand W2 im weißen Pixel 9w voneinander verschieden, wie in 2 abgebildet. Insbesondere ist der zweite Abstand W2 größer als der erste Abstand W1. Infolgedessen tritt in dem weißen Pixel 9w, das dem spezifischen Pixel 9a in 6 entspricht, der durch die Grenzfläche zwischen dem Substrat 2 und der Verdrahtungsschicht 20 reflektierte Lichtstrahl 28a auf die Seitenfläche des Pixeltrennteils 25 auf der Seite des Teils 21 zur fotoelektrischen Umsetzung und wird durch die Seitenfläche reflektiert und kehrt somit zum ursprünglichen Teil 21 zur fotoelektrischen Umsetzung zurück. Das kann verhindern, dass das reflektierte Licht in das benachbarte Pixel 9 eintritt, und unterdrückt dadurch eine Lichtfarbenmischung (Übersprechen). Das zu dem ursprünglichen Teil 21 zur fotoelektrischen Umsetzung zurückkehrte reflektierte Licht wird durch diesen absorbiert, was die Quanteneffizienz QE verbessert. Dies kann eine Festkörperbildaufnahmeeinrichtung 1 bereitstellen, die in der Lage ist, Lichtfarbenmischung zu unterdrücken und gleichzeitig die Quanteneffizienz QE zu verbessern.
  • [1-4. Alternative Beispiele]
    • (1) Während die erste Ausführungsform unter Verwendung des Beispiels beschrieben wurde, bei dem das weiße Pixel 9w das erste Pixel ist, können alternativ auch andere Konfigurationen eingesetzt werden. Beispielsweise kann, wie in 7 abgebildet, das weiße Pixel 9w durch ein IR-Pixel 9IR (Infrarotstrahlen-Pixel), das ein Farbfilter 29 aufweist, das es ermöglicht, dass das Licht im Infrarotlicht-Wellenlängenbereich (780 nm bis 1 mm) aus dem einfallenden Licht 28 hindurchtritt, ersetzt werden. Hier kann man sagen, dass das IR-Pixel 9IR ein Pixel ist, auf das das Licht mit einer Spitzenwellenlänge in einem Wellenlängenbereich gleich einer oder größer als eine vorgegebene Wellenlänge (780 nm) einfällt.
    • (2) Während die erste Ausführungsform unter Verwendung des Beispiels beschrieben wurde, bei der zweite Abstand W2 größer ist als der erste Abstand W1 (W2>W1), können alternativ auch andere Konfigurationen eingesetzt werden. In einer alternativen Konfiguration kann, wie in den 8 und 9 abgebildet, der zweite Abstand W2 kleiner sein als der erste Abstand W1 (W2<W1). In dem Beispiel von 9 ist die Öffnung 26 des weißen Pixels 9w als ein kleines Quadrat geformt, und die Öffnung 26 des Farbpixels 9c ist als ein großes Achteck geformt.
  • Hier wird, wie in 10 abgebildet, die Aufmerksamkeit auf das weiße Pixel 9w der Festkörperbildaufnahmeeinrichtung 1 (nachstehend auch als „spezifisches Pixel 9b“ bezeichnet) gerichtet, wobei der erste Abstand W1 und der zweite Abstand W2 gleich sind und wobei aus dem einfallenden Licht 28 (Lichtstrom), das den Teil 21w zur fotoelektrischen Umsetzung durchlaufen hat, das reflektierte Licht, das durch die Grenzfläche zwischen dem Substrat 2 und der Verdrahtungsschicht 20 reflektiert wird, aus dem Abschnitt, der am weitesten von dem benachbarten Pixel (Lichtstrahl 28b) entfernt ist, näher an der Verdrahtungsschicht 20 als am Boden des Pixeltrennteils 25 hindurchtritt, um zu dem benachbarten Teil 21 zur fotoelektrischen Umsetzung auszutreten. In der Festkörperbildaufnahmeeinrichtung 1 in 10 kann es dadurch, dass das reflektierte Licht aus dem spezifischen Pixel 9b zu dem benachbarten Teil 21 zur fotoelektrischen Umsetzung austritt, zu der Möglichkeit eines Abfalls der Quanteneffizienz QE kommen. Außerdem kann das ausgetretene einfallende Licht 28, wenn es durch den benachbarten Teil 21 zur fotoelektrischen Umsetzung detektiert wird, zur Lichtfarbenmischung (Übersprechen) führen.
  • In diesem alternativen Beispiel ist im Gegensatz der erste Abstand W1 größer als der zweite Abstand W2 im weißen Pixel 9w, wie in 8 abgebildet. Infolgedessen tritt in dem weißen Pixel 9w, das dem spezifischen Pixel 9b in 10 entspricht, der Lichtstrahl 28b auf die Seitenfläche des Pixeltrennteils 25 auf der Seite des Teils 21 zur fotoelektrischen Umsetzung und wird durch die Seitenfläche reflektiert und kehrt somit zum ursprünglichen Teil 21 zur fotoelektrischen Umsetzung zurück. Das kann verhindern, dass das reflektierte Licht in das benachbarte Pixel 9 eintritt, und dadurch eine Lichtfarbenmischung unterdrücken. Das zu dem ursprünglichen Teil 21 zur fotoelektrischen Umsetzung zurückkehrte reflektierte Licht wird durch diesen absorbiert, was die Quanteneffizienz QE verbessert.
  • (3) Während die erste Ausführungsform unter Verwendung des Beispiels beschrieben wurde, bei dem der Graben 27, in dem der Isolierfilm 13 eingebettet ist, als der Pixeltrennteil 25 verwendet ist, können alternativ auch andere Konfigurationen eingesetzt werden. Beispielsweise kann, wie in 11 abgebildet, eine alternative Konfiguration als den Pixeltrennteil 25 ein Halbleitergebiet 33 mit dem dem Ladungsspeichergebiet (n-Typ-Halbleitergebiet) entgegengesetzten Leitfähigkeitstyp (p-Typ) des Teils 21 zur fotoelektrischen Umsetzung und des in dem Halbleitergebiet 33 gebildeten Grabens 27 verwenden. Das heißt, das Halbleitergebiet 33 vom entgegengesetzten Leitfähigkeitstyp ist sowohl zwischen dem Graben 27 und dem Teil 21 zur fotoelektrischen Umsetzung als auch zwischen dem Boden des Grabens 27 und der Verdrahtungsschicht 20 gebildet. Diese Konfiguration kann das Pinning an der Grenzfläche zwischen dem Teil 21 zur fotoelektrischen Umsetzung und dem Pixeltrennteil 25 verstärken und dadurch das Erzeugen von Dunkelstrom unterdrücken. Der Isolierfilm 13 ist wie im Fall des Grabens 27 der ersten Ausführungsform in den Graben 27 eingebettet. In einem Fall, in dem das Halbleitergebiet 33 vom entgegengesetzten Leitfähigkeitstyp bereitgestellt ist, kann der zweite Abstand W2 der Abstand zwischen den Mitten in Breitenrichtung von zwei Querschnitten 33a und 33b des Halbleitergebiets 33 vom entgegengesetzten Leitfähigkeitstyp sein, die senkrecht zur Rückseite S3 des Substrats 2 sind und so positioniert sind, dass sie den Teil 21w zur fotoelektrischen Umsetzung in dem weißen Pixel 9w umgeben.
  • (4) Die erste Ausführungsform ist unter Verwendung des Beispiels beschrieben worden, in dem die quadratische Form für den Abschnitt (Öffnung 26), der den Teil 21c zur fotoelektrischen Umsetzung des Farbpixels 9c umgibt, und die achteckige Form für den Abschnitt (Öffnung 26), der den Teil 21w zur fotoelektrischen Umsetzung des weißen Pixels 9w umgibt, das Gittermuster des Pixeltrennteils 25 bilden, wie in 5 abgebildet. Alternativ können andere Konfigurationen eingesetzt werden. Für den Pixeltrennteil 25 kann irgendein Gittermuster verwendet werden, solange der erste Abstand W1 und der zweite Abstand W2 voneinander verschieden sind. Beispielsweise kann, wie in 12 abgebildet, ein alternatives Gittermuster eines sein, in dem der Abschnitt zwischen dem Teilen 21w zur fotoelektrischen Umsetzung der weißen Pixel 9w in dem Pixeltrennteil 25 in 5 fehlt. In einem weiteren alternativen Gittermuster können, wie in 13 abgebildet, die Eckabschnitte der quadratischen Form, die den Teil 21c zur fotoelektrischen Umsetzung des Farbpixels 9c umgeben, in dem Pixeltrennteil 25 von 12 fehlen.
  • (5) Die erste Ausführungsform ist unter Verwendung des Beispiels beschrieben worden, in dem einen große Anzahl von weißen Pixeln 9w und Farbpixeln 9c in einem zueinander versetzten Muster angeordnet sind, wodurch eine Überlappung zwischen ihnen vermieden wird, wie in 3 abgebildet. Alternativ können andere Konfigurationen eingesetzt werden. Für die weißen Pixel 9w und die Farbpixel 9c kann ein beliebiges Anordnungsmuster verwendet werden. Ein alternatives Anordnungsmuster kann, wie in 14 abgebildet, Abschnitte enthalten, die jeweils ein von mehreren Farbpixeln 9c umgebenes weißes Pixel 9w aufweisen. Außerdem kann, wie in den 15, 16 und 17 abgebildet, ein weiteres alternatives Anordnungsmuster Abschnitte enthalten, die jeweils einander benachbart angeordnete weiße Pixel 9w aufweisen. In dem Beispiel der 16 und 17 sind zwei mal zwei weiße Pixel 9w einander benachbart angeordnet.
  • Es ist angenommen, dass Abschnitte vorhanden sind, die jeweils einander benachbart angeordnete weiße Pixel 9w aufweisen, wie in 15 abgebildet. In solchen Abschnitten wird in einem Fall gesehen von der Rückseite S3 des Substrats 2 die Mitte 34a in Breitenrichtung des Querschnitts 25a des Pixeltrennteils 25 senkrecht zur Rückseite S3 des Substrats und positioniert zwischen den Teilen 21w zur fotoelektrischen Umsetzung benachbarter weißer Pixel 9w zum Überlappen mit der Mitte 24b in Breitenrichtung des Querschnitts 14b des Lichtsperrfilms 14, der auf der Rückseite S3 des Pixeltrennteils 25 positioniert ist, gebracht. Das heißt, der Abschnitt des Pixeltrennteils 25 zwischen den Teilen 21w zur fotoelektrischen Umsetzung benachbarter weißer Pixel 9w ist an derselben Position wie die Pixelgrenze 23 gebildet, wie in 17 abgebildet. Ähnlich wird in einem Fall gesehen von der Rückseite S3 des Substrats 2 die Mitte 34b in Breitenrichtung des Querschnitts 25c des Pixeltrennteils 25 zwischen den Teilen 21c zur fotoelektrischen Umsetzung benachbarter Farbpixel 9c zum Überlappen mit der Mitte 24d in Breitenrichtung des Querschnitts 14d des Lichtsperrfilms 14, der auf der Rückseite S3 des Pixeltrennteils 25 positioniert ist, gebracht. Das heißt, der Abschnitt des Pixeltrennteils 25 zwischen den Teilen 21c zur fotoelektrischen Umsetzung benachbarter Farbpixel 9c ist an derselben Position wie die Pixelgrenze 23 gebildet, wie in 17 abgebildet.
  • Auch in einem Fall, in dem der Pixeltrennteil 25 so strukturiert ist, dass er das Halbleitergebiet 33 vom entgegengesetzten Leitfähigkeitstyp in 11 aufweist, wie in 17 abgebildet ist, kann die Breite W3 des Halbleitergebiets 33 vom entgegengesetzten Leitfähigkeitstyp in dem Pixeltrennteil 25 zwischen den Teilen 21c zur fotoelektrischen Umsetzung von benachbarten Farbpixeln 9c von der Breite W4 des Halbleitergebiets 33 vom entgegengesetzten Leitfähigkeitstyp in dem Pixeltrennteil 25 zwischen dem Teil 21w zur fotoelektrischen Umsetzung eines weißen Pixels 9w und dem Teil 21c zur fotoelektrischen Umsetzung eines Farbpixels 9c verschieden sein, wobei die Pixel 9w und 9c einander benachbart sind, um den Ladungsspeichergebieten in den Teilen 21c zur fotoelektrischen Umsetzung der Farbpixel 9c das gleiche Volumen zu geben. Beispielsweise ist die Breite W3 des Pixeltrennteils 25 zwischen benachbarten Farbpixeln 9c größer als die Breite W4 des Pixeltrennteils 25 zwischen einem Farbpixel 9c und einem weißen Pixel 9w. Dies ermöglicht es, die Breite des Grabens 27 gleich zu machen, während die Ladungsspeichergebiete der Teile 21c zur fotoelektrischen Umsetzung in den Farbpixeln 9c das gleiche Volumen erhalten.
  • (6) Diese Technologie kann auf alle Lichtdetektionseinrichtungen angewendet werden, die Entfernungsmesssensoren, die als ToF-Sensoren (Flugzeitsensoren) bekannt sind, zusätzlich zu der vorstehend beschriebenen Festkörperbildaufnahmeeinrichtung, das als Bildsensor dient, enthalten. Der Entfernungsmesssensor emittiert Bestrahlungslicht auf ein Objekt, detektiert reflektiertes Licht, das von der Oberfläche des Objekts zurück kommt, und berechnet die Entfernung zu dem Objekt basierend auf der Flugzeit ab der Zeit, wenn das Bestrahlungslicht emittiert wird, bis das reflektierte Licht empfangen wird. Die Struktur der vorstehend beschriebenen Pixel 9 kann als die Struktur von Lichtempfangspixeln dieses Typs eines Entfernungsmesssensors eingesetzt werden.
  • <2. Zweite Ausführungsform: elektronische Vorrichtung als Anwendungsbeispiel>
  • Die Technologie der vorliegenden Offenbarung (d. h. die vorliegende Technologie) kann auf verschiedene elektronische Vorrichtungen angewandt werden. 18 ist ein schematisches Konfigurationsdiagramm einer Bildaufnahmeeinrichtung (Videokamera, digitale Standbildkamera usw.), die als die elektronische Vorrichtung dient, auf die die vorliegende Offenbarung angewandt wird.
  • Wie in 18 abgebildet enthält eine Bildaufnahmeeinrichtung 1000 eine Linsengruppe 1001, eine Festkörperbildaufnahmeeinrichtung 1002 (z. B. die Festkörperbildaufnahmeeinrichtung 1 der ersten Ausführungsform), eine DSP-Schaltung (Schaltung eines digitalen Signalprozessors) 1003, einen Rahmenspeicher 1004, einen Monitor 1005 und einen Speicher 1006. Die DSP-Schaltung 1003, der Rahmenspeicher 1004, der Monitor 1005 und der Speicher 1006 sind über eine Busleitung 1007 miteinander verbunden.
  • Die Linsengruppe 1001 führt einfallendes Licht (Bildlicht) von dem Objekt in die Festkörperbildaufnahmeeinrichtung 1002, um ein Bild auf deren Lichtempfangsfläche (Pixelgebiet) zu bilden.
  • Die Festkörperbildaufnahmeeinrichtung 1002 enthält einen CMOS-Bildsensor in der Form der vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsform. Die Festkörperbildaufnahmeeinrichtung 1002 setzt die Menge des einfallenden Lichts, das durch die Linsengruppe 1001 auf die Lichtempfangsfläche fokussiert ist, in elektrische Signale in Einheiten von Pixeln um und erzeugt dadurch Pixelsignale und führt sie der DSP-Schaltung 1003 zu.
  • Die DSP-Schaltung 1003 führt auf den von der Festkörperbildaufnahmeeinrichtung 1002 zugeführten Pixelsignalen eine vorgegebene Signalverarbeitung aus. Die DSP-Schaltung 1003 führt die Pixelsignale, die der Bildverarbeitung unterzogen worden sind, in Einheiten von Rahmen dem Rahmenspeicher 1004 zur vorübergehenden Speicherung im Rahmenspeicher 1004 zu.
  • Der Monitor 1005 enthält eine Anzeigeeinrichtung vom Tafeltyp wie z. B. eine Flüssigkristallanzeigetafel oder eine organische EL-Tafel (Elektrolumineszenz-Tafel). Der Monitor 1005 zeigt ein Bild (Video) des Objekts basierend auf den vorübergehend im Rahmenspeicher 1004 in Einheiten von Rahmen gespeicherten Pixelsignalen an.
  • Der Speicher 1006 enthält beispielsweise eine DVD oder einen Flash-Speicher. Der Speicher 1006 ruft die vorübergehend in Einheiten von Rahmen im Rahmenspeicher 1004 gespeicherten Pixelsignale ab und zeichnet die abgerufenen Pixelsignale auf.
  • Die Bildaufnahmeeinrichtung 1000 ist nicht einschränkend für die elektronische Vorrichtung, auf die die Festkörperbildaufnahmeeinrichtung 1 angewandt werden kann. Die Festkörperbildaufnahmeeinrichtung 1 kann auch in anderen elektronischen Vorrichtungen verwendet werden.
  • Obwohl die Festkörperbildaufnahmeeinrichtung 1002 als die Festkörperbildaufnahmeeinrichtung 1 der ersten Ausführungsform konfiguriert ist, können alternativ andere Konfigurationen eingesetzt werden. Beispielsweise kann die Festkörperbildaufnahmeeinrichtung 1002 unter Verwendung der Festkörperbildaufnahmeeinrichtung 1 der ersten Ausführungsform oder einer anderen Lichtdetektionseinrichtung, auf die die vorliegende Technologie angewandt wird, konfiguriert sein.
  • Die vorliegende Technologie kann auch die folgenden Konfigurationen annehmen.
    • (1) Lichtdetektionseinrichtung, die Folgendes enthält:
      • ein Substrat;
      • mehrere Pixel, die so konfiguriert sind, dass sie zweidimensional auf dem Substrat angeordnet sind und jeweils einen Teil zur fotoelektrischen Umsetzung aufweisen;
      • einen Lichtsperrfilm, der so konfiguriert ist, dass er auf einer Seite einer Lichtempfangsfläche des Substrats angeordnet ist und eine Öffnung der gleichen Form für jedes der Pixel aufweist; und
      • einen Pixeltrennteil, der so konfiguriert ist, dass er zwischen den Teilen zur fotoelektrischen Umsetzung auf dem Substrat angeordnet ist und einen Graben aufweist, wobei
      • ein Abstand zwischen den Mitten in Breitenrichtung von zwei von mehreren Querschnitten des Lichtsperrfilms parallel zu der Lichtempfangsfläche des Substrats, wobei die Querschnitte senkrecht zu der Lichtempfangsfläche sind und durch die Mitten von zwei benachbarten der Öffnungen verlaufen, wobei die beiden Querschnitte ferner so positioniert sind, dass sie die Öffnungen umgeben, ein erster Abstand ist, der den gleichen Abstand bildet,
      • die mehreren Pixel ein erstes Pixel und ein zweites Pixel enthalten, wobei das erste Pixel aus dem darauf einfallenden Licht entweder Licht des gesamten Spektrums oder Licht mit einer Spitzenwellenlänge in einem Wellenlängenbereich gleich einer oder höher als eine vorgegebene Wellenlänge empfängt, wobei das zweite Pixel, aus dem darauf einfallenden Licht, Licht mit einer Spitzenwellenlänge in einem Wellenlängenbereich niedriger als die vorgegebene Wellenlänge empfängt, und
      • ein Abstand zwischen den Mitten in Breitenrichtung von zwei Querschnitten des Pixeltrennteils, die durch die Mitten von zwei benachbarten Öffnungen verlaufen, wobei die beiden Querschnitte senkrecht zu der Lichtempfangsfläche des Substrats sind und so positioniert sind, dass sie den Teil zur fotoelektrischen Umsetzung in dem ersten Pixel umgeben, ein zweiter Abstand ist, der sich von dem ersten Abstand unterscheidet.
    • (2) Lichtdetektionseinrichtung nach (1), wobei die vorgegebene Wellenlänge 780 nm ist.
    • (3) Lichtdetektionseinrichtung nach (2), wobei das erste Pixel entweder ein weißes Pixel oder ein IR-Pixel ist.
    • (4) Lichtdetektionseinrichtung nach einem aus (1) bis (3), wobei der zweite Abstand größer ist als der erste Abstand.
    • (5) Lichtdetektionseinrichtung nach einem aus (1) bis (3), wobei der zweite Abstand kleiner ist als der erste Abstand.
    • (6) Lichtdetektionseinrichtung nach einem aus (1) bis (5), wobei der zweite Abstand ein Abstand zwischen den Mitten in Breitenrichtung von zwei Querschnitten des Grabens, die so positioniert sind, dass sie den Teil zur fotoelektrischen Umsetzung im ersten Pixel umgeben, ist, wobei die beiden Querschnitte senkrecht zur Lichtempfangsfläche des Substrats sind und durch die Mitten von zwei benachbarten der Öffnungen verlaufen.
    • (7) Lichtdetektionseinrichtung nach einem von (1) bis (5), wobei der Pixeltrennteil zwischen den Teilen zur fotoelektrischen Umsetzung auf dem Substrat gebildet ist, ein Halbleitergebiet von einem Leitfähigkeitstyp, der dem eines Ladungsspeichergebiets der Teile zur fotoelektrischen Umsetzung entgegengesetzt ist, enthält und den in dem Halbleitergebiet gebildeten Graben aufweist, und der zweite Abstand ein Abstand zwischen den Mitten in Breitenrichtung von zwei Querschnitten des Halbleitergebiets vom entgegengesetzten Leitfähigkeitstyp, die so positioniert sind, dass sie den Teil zur fotoelektrischen Umsetzung im ersten Pixel umgeben, ist, wobei die beiden Querschnitte senkrecht zur Lichtempfangsfläche des Substrats sind und durch die Mitten von zwei benachbarten der Öffnungen verlaufen.
    • (8) Lichtdetektionseinrichtung nach einem von (1) bis (7), wobei die Mitte in Breitenrichtung des Querschnitts des Pixeltrennteils zwischen den Teilen zur fotoelektrischen Umsetzung benachbarter erster Pixel, wobei der Querschnitt senkrecht zu der Lichtempfangsfläche des Substrats ist und durch die Mitten von zwei benachbarten der Öffnungen verläuft, mit der Mitte in Breitenrichtung des Querschnitts des Lichtsperrfilms, der auf der Lichtempfangsflächenseite des Pixeltrennteils positioniert ist, in einem Fall gesehen von der Lichtempfangsflächenseite des Substrats überlappt, und die Mitte in Breitenrichtung des Querschnitts des Pixeltrennteils zwischen den Teilen zur fotoelektrischen Umsetzung benachbarter zweiter Pixel, wobei der Querschnitt senkrecht zu der Lichtempfangsfläche des Substrats ist und durch die Mitten von zwei benachbarten Öffnungen verläuft, mit der Mitte in Breitenrichtung des Querschnitts des Lichtsperrfilms, der auf der Lichtempfangsflächenseite des Pixeltrennteils positioniert ist, in einem Fall gesehen von der Lichtempfangsflächenseite des Substrats überlappt.
    • (9) Lichtdetektionseinrichtung nach (8), wobei der Pixeltrennteil zwischen den Teilen zur fotoelektrischen Umsetzung auf dem Substrat gebildet ist, ein Halbleitergebiet von einem Leitfähigkeitstyp, der dem eines Ladungsspeichergebiets der Teile zur fotoelektrischen Umsetzung entgegengesetzt ist, enthält und den in dem Halbleitergebiet gebildeten Graben aufweist, und eine Breite des Halbleiterbereichs vom entgegengesetzten Leitfähigkeitstyp in dem Pixeltrennteil zwischen den Teilen zur fotoelektrischen Umsetzung benachbarter zweiter Pixel von einer Breite des Halbleitergebiets vom entgegengesetzten Leitfähigkeitstyp in dem Pixeltrennteil zwischen dem Teil zur fotoelektrischen Umsetzung des ersten Pixels und dem Teil zur fotoelektrischen Umsetzung des zweiten Pixels verschieden ist, wobei das erste und das zweite Pixel einander benachbart sind, um dem Ladungsspeichergebiet in dem Teil zur fotoelektrischen Umsetzung jedes zweiten Pixels das gleiche Volumen zu geben.
    • (10) Elektronische Vorrichtung, die Folgendes enthält:
      • eine Lichtdetektionseinrichtung, die ein Substrat, mehrere Pixel, die so konfiguriert sind, dass sie zweidimensional auf dem Substrat angeordnet sind und jeweils einen Teil zur fotoelektrischen Umsetzung aufweisen, einen Lichtsperrfilm, der so konfiguriert ist, dass er auf der Seite einer Lichtempfangsfläche des Substrats angeordnet ist und eine Öffnung der gleichen Form für jedes der Pixel aufweist, und einen Pixeltrennteil, der so konfiguriert ist, dass er zwischen den Teilen zur fotoelektrischen Umsetzung auf dem Substrat angeordnet ist und einen Graben aufweist, enthält, wobei
      • die mehreren Pixel ein erstes Pixel und ein zweites Pixel enthalten, wobei das erste Pixel aus dem darauf einfallenden Licht entweder Licht des gesamten Spektrums oder Licht mit einer Spitzenwellenlänge in einem Wellenlängenbereich, der gleich einer oder größer als eine vorgegebene Wellenlänge ist, empfängt, wobei das zweite Pixel, aus dem darauf einfallenden Licht, Licht mit einer Spitzenwellenlänge in einem Wellenlängenbereich, der kleiner als die vorgegebene Wellenlänge ist, empfängt, wobei ein Abstand zwischen den Mitten in Breitenrichtung von zwei von mehreren Querschnitten des Lichtsperrfilms parallel zu der Lichtempfangsfläche des Substrats, wobei die Querschnitte senkrecht zu der Lichtempfangsfläche sind und durch die Mitten von zwei benachbarten Öffnungen verlaufen, wobei die beiden Querschnitte ferner so positioniert sind, dass sie die Öffnungen umgeben, ein erster Abstand ist, der den gleichen Abstand bildet, und der Abstand zwischen den Mitten in Breitenrichtung von zwei Querschnitten des Pixeltrennteils, die durch die Mitten von zwei benachbarten Öffnungen verlaufen, wobei die beiden Querschnitte senkrecht zu der Lichtempfangsfläche des Substrats sind und so positioniert sind, dass sie den Teil zur fotoelektrischen Umsetzung in dem ersten Pixel umgeben, ein zweiter Abstand ist, der von dem ersten Abstand verschieden ist.
  • [Liste der Bezugszeichen]
    • 1
    Festkörperbildaufnahmeeinrichtung
    2
    Substrat
    3
    Pixelgebiet
    4
    Vertikalansteuerschaltung
    5
    Spaltensignalverarbeitungsschaltung
    6
    Horizontalansteuerschaltung
    7
    Ausgabeschaltung
    8
    Steuerschaltung
    9
    Pixel
    9IR
    IR-Pixel
    9a
    Spezifisches Pixel
    9b
    Spezifisches Pixel
    9c
    Farbpixel
    9w
    Weißes Pixel
    10
    Pixelansteuerleitung
    11
    Vertikalsignalleitung
    12
    Horizontalsignalleitung
    13
    Isolierfilm
    14
    Lichtsperrfilm
    14a-14d
    Querschnitt
    15
    Planarisierungsfilm
    16
    Lichtempfangsschicht
    17
    Farbfilterschicht
    18
    Mikrolinsenschicht
    19
    Lichtsammelschicht
    20
    Verdrahtungsschicht
    21
    Teil zur fotoelektrischen Umsetzung
    21c
    Teil zur fotoelektrischen Umsetzung des Farbpixels
    21w
    Teil zur fotoelektrischen Umsetzung des weißen Pixels
    22
    Öffnung
    23
    Pixelgrenze
    24a-24d
    Mitte in Breitenrichtung
    25
    Pixeltrennteil
    25a-25c
    Querschnitt
    26
    Öffnung
    27
    Graben
    28
    Einfallendes Licht
    28a-28b
    Lichtstrahl
    29
    Farbfilter
    29c
    Farbfilter des Farbpixels
    29w
    Farbfilter des weißen Pixels
    30
    Mikrolinse
    31
    Zwischenschichtdielektrikumsfilm
    32
    Drähte
    33
    Halbleitergebiet
    33a-33b
    Querschnitt
    34a-34b
    Mitte in Breitenrichtung
  • 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 2017191950 [0004]

Claims (10)

  1. Lichtdetektionseinrichtung, die Folgendes umfasst: ein Substrat; mehrere Pixel, die so konfiguriert sind, dass sie zweidimensional auf dem Substrat angeordnet sind und jeweils einen Teil zur fotoelektrischen Umsetzung aufweisen; einen Lichtsperrfilm, der so konfiguriert ist, dass er auf einer Seite einer Lichtempfangsfläche des Substrats angeordnet ist und eine Öffnung der gleichen Form für jedes der Pixel aufweist; und einen Pixeltrennteil, der so konfiguriert ist, dass er zwischen den Teilen zur fotoelektrischen Umsetzung auf dem Substrat angeordnet ist und einen Graben aufweist, wobei ein Abstand zwischen den Mitten in Breitenrichtung von zwei von mehreren Querschnitten des Lichtsperrfilms parallel zu der Lichtempfangsfläche des Substrats, wobei die Querschnitte senkrecht zu der Lichtempfangsfläche sind und durch die Mitten von zwei benachbarten der Öffnungen verlaufen, wobei die beiden Querschnitte ferner so positioniert sind, dass sie die Öffnungen umgeben, ein erster Abstand ist, der den gleichen Abstand bildet, die mehreren Pixel ein erstes Pixel und ein zweites Pixel enthalten, wobei das erste Pixel aus dem darauf einfallenden Licht entweder Licht des gesamten Spektrums oder Licht mit einer Spitzenwellenlänge in einem Wellenlängenbereich gleich einer oder höher als eine vorgegebene Wellenlänge empfängt, wobei das zweite Pixel, aus dem darauf einfallenden Licht, Licht mit einer Spitzenwellenlänge in einem Wellenlängenbereich niedriger als die vorgegebene Wellenlänge empfängt, und ein Abstand zwischen den Mitten in Breitenrichtung von zwei Querschnitten des Pixeltrennteils, die durch die Mitten von zwei benachbarten Öffnungen verlaufen, wobei die beiden Querschnitte senkrecht zu der Lichtempfangsfläche des Substrats sind und so positioniert sind, dass sie den Teil zur fotoelektrischen Umsetzung in dem ersten Pixel umgeben, ein zweiter Abstand ist, der sich von dem ersten Abstand unterscheidet.
  2. Lichtdetektionseinrichtung nach Anspruch 1, wobei die vorgegebene Wellenlänge 780 nm ist.
  3. Lichtdetektionseinrichtung nach Anspruch 2, wobei das erste Pixel entweder ein weißes Pixel oder ein IR-Pixel ist.
  4. Lichtdetektionseinrichtung nach Anspruch 1, wobei der zweite Abstand größer ist als der erste Abstand.
  5. Lichtdetektionseinrichtung nach Anspruch 1, wobei der zweite Abstand kleiner ist als der erste Abstand.
  6. Lichtdetektionseinrichtung nach Anspruch 1, wobei der zweite Abstand ein Abstand zwischen den Mitten in Breitenrichtung von zwei Querschnitten des Grabens, die so positioniert sind, dass sie den Teil zur fotoelektrischen Umsetzung im ersten Pixel umgeben, ist, wobei die beiden Querschnitte senkrecht zur Lichtempfangsfläche des Substrats sind und durch die Mitten von zwei benachbarten der Öffnungen verlaufen.
  7. Lichtdetektionseinrichtung nach Anspruch 1, wobei der Pixeltrennteil zwischen den Teilen zur fotoelektrischen Umsetzung auf dem Substrat gebildet ist, ein Halbleitergebiet von einem Leitfähigkeitstyp, der dem eines Ladungsspeichergebiets der Teile zur fotoelektrischen Umsetzung entgegengesetzt ist, enthält und den in dem Halbleitergebiet gebildeten Graben aufweist, und der zweite Abstand ein Abstand zwischen den Mitten in Breitenrichtung von zwei Querschnitten des Halbleitergebiets vom entgegengesetzten Leitfähigkeitstyp, die so positioniert sind, dass sie den Teil zur fotoelektrischen Umsetzung im ersten Pixel umgeben, ist, wobei die beiden Querschnitte senkrecht zur Lichtempfangsfläche des Substrats sind und durch die Mitten von zwei benachbarten der Öffnungen verlaufen.
  8. Lichtdetektionseinrichtung nach Anspruch 1, wobei die Mitte in Breitenrichtung des Querschnitts des Pixeltrennteils zwischen den Teilen zur fotoelektrischen Umsetzung benachbarter erster Pixel, wobei der Querschnitt senkrecht zu der Lichtempfangsfläche des Substrats ist und durch die Mitten von zwei benachbarten der Öffnungen verläuft, mit der Mitte in Breitenrichtung des Querschnitts des Lichtsperrfilms, der auf der Lichtempfangsflächenseite des Pixeltrennteils positioniert ist, in einem Fall gesehen von der Lichtempfangsflächenseite des Substrats überlappt, und die Mitte in Breitenrichtung des Querschnitts des Pixeltrennteils zwischen den Teilen zur fotoelektrischen Umsetzung benachbarter zweiter Pixel, wobei der Querschnitt senkrecht zu der Lichtempfangsfläche des Substrats ist und durch die Mitten von zwei benachbarten Öffnungen verläuft, mit der Mitte in Breitenrichtung des Querschnitts des Lichtsperrfilms, der auf der Lichtempfangsflächenseite des Pixeltrennteils positioniert ist, in einem Fall gesehen von der Lichtempfangsflächenseite des Substrats überlappt.
  9. Lichtdetektionseinrichtung nach Anspruch 8, wobei der Pixeltrennteil zwischen den Teilen zur fotoelektrischen Umsetzung auf dem Substrat gebildet ist, ein Halbleitergebiet von einem Leitfähigkeitstyp, der dem eines Ladungsspeichergebiets der Teile zur fotoelektrischen Umsetzung entgegengesetzt ist, enthält und den in dem Halbleitergebiet gebildeten Graben aufweist, und eine Breite des Halbleiterbereichs vom entgegengesetzten Leitfähigkeitstyp in dem Pixeltrennteil zwischen den Teilen zur fotoelektrischen Umsetzung benachbarter zweiter Pixel von einer Breite des Halbleitergebiets vom entgegengesetzten Leitfähigkeitstyp in dem Pixeltrennteil zwischen dem Teil zur fotoelektrischen Umsetzung des ersten Pixels und dem Teil zur fotoelektrischen Umsetzung des zweiten Pixels verschieden ist, wobei das erste und das zweite Pixel einander benachbart sind, um dem Ladungsspeichergebiet in dem Teil zur fotoelektrischen Umsetzung jedes zweiten Pixels das gleiche Volumen zu geben.
  10. Elektronische Vorrichtung, die Folgendes umfasst: eine Lichtdetektionseinrichtung, die ein Substrat, mehrere Pixel, die so konfiguriert sind, dass sie zweidimensional auf dem Substrat angeordnet sind und jeweils einen Teil zur fotoelektrischen Umsetzung aufweisen, einen Lichtsperrfilm, der so konfiguriert ist, dass er auf der Seite einer Lichtempfangsfläche des Substrats angeordnet ist und eine Öffnung der gleichen Form für jedes der Pixel aufweist, und einen Pixeltrennteil, der so konfiguriert ist, dass er zwischen den Teilen zur fotoelektrischen Umsetzung auf dem Substrat angeordnet ist und einen Graben aufweist, enthält, wobei die mehreren Pixel ein erstes Pixel und ein zweites Pixel enthalten, wobei das erste Pixel aus dem darauf einfallenden Licht entweder Licht des gesamten Spektrums oder Licht mit einer Spitzenwellenlänge in einem Wellenlängenbereich, der gleich einer oder größer als eine vorgegebene Wellenlänge ist, empfängt, wobei das zweite Pixel, aus dem darauf einfallenden Licht, Licht mit einer Spitzenwellenlänge in einem Wellenlängenbereich, der kleiner als die vorgegebene Wellenlänge ist, empfängt, wobei ein Abstand zwischen den Mitten in Breitenrichtung von zwei von mehreren Querschnitten des Lichtsperrfilms parallel zu der Lichtempfangsfläche des Substrats, wobei die Querschnitte senkrecht zu der Lichtempfangsfläche sind und durch die Mitten von zwei benachbarten Öffnungen verlaufen, wobei die beiden Querschnitte ferner so positioniert sind, dass sie die Öffnungen umgeben, ein erster Abstand ist, der den gleichen Abstand bildet, und der Abstand zwischen den Mitten in Breitenrichtung von zwei Querschnitten des Pixeltrennteils, die durch die Mitten von zwei benachbarten Öffnungen verlaufen, wobei die beiden Querschnitte senkrecht zu der Lichtempfangsfläche des Substrats sind und so positioniert sind, dass sie den Teil zur fotoelektrischen Umsetzung in dem ersten Pixel umgeben, ein zweiter Abstand ist, der von dem ersten Abstand verschieden ist.
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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017191950A (ja) 2011-03-02 2017-10-19 ソニー株式会社 固体撮像装置及び電子機器

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPWO2011148574A1 (ja) * 2010-05-28 2013-07-25 パナソニック株式会社 固体撮像装置
JP2012169530A (ja) * 2011-02-16 2012-09-06 Sony Corp 固体撮像装置、および、その製造方法、電子機器
JP6130221B2 (ja) * 2013-05-24 2017-05-17 ソニー株式会社 固体撮像装置、および電子機器
US20150054997A1 (en) * 2013-08-23 2015-02-26 Aptina Imaging Corporation Image sensors having pixel arrays with non-uniform pixel sizes
US20210408090A1 (en) * 2018-11-16 2021-12-30 Sony Semiconductor Solutions Corporation Imaging device
JP7336206B2 (ja) * 2019-02-27 2023-08-31 キヤノン株式会社 光電変換装置の製造方法
US20220013560A1 (en) * 2020-07-07 2022-01-13 Visera Technologies Company Limited Image sensor

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017191950A (ja) 2011-03-02 2017-10-19 ソニー株式会社 固体撮像装置及び電子機器

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