TW202040992A - 固態攝像裝置及電子機器 - Google Patents

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Abstract

本發明之固態攝像裝置(1)具備：半導體層(20)、複數個晶載透鏡(50)、第1分離區域(22)、及第2分離區域(23)。半導體層(20)設置有複數個光電轉換部。複數個晶載透鏡(50)使光(L)朝對應之光電轉換部入射。第1分離區域(22)將經由相同之晶載透鏡(50)入射光(L)之複數個光電轉換部分離。第2分離區域(23)將經由不同之晶載透鏡(50)入射光之複數個光電轉換部分離。又，第1分離區域(22)與第2分離區域(23)相比折射率較大。

Description

固態攝像裝置及電子機器
本發明係關於一種固態攝像裝置及電子機器。
近年來，在背面照射型CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor，互補式金屬氧化物半導體)影像感側器中，存在藉由使光自相同之晶載透鏡朝複數個光電二極體入射，而實現檢測相位差之技術(例如，參照專利文獻1)。 [先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2016-52041號公報
[發明所欲解決之問題]
然而，在上述之先前技術中，有因使光自相同之晶載透鏡朝複數個光電二極體入射，而入射之光在設置於複數個光電二極體彼此之間之分離區域較大地散射之情形。而且，有因該較大地散射之光朝另一光電二極體入射，而在像素陣列部內產生混色之虞。
因而，在本發明中提案一種可抑制產生混色之固態攝像裝置及電子機器。 [解決問題之技術手段]
根據本發明提供一種固態攝像裝置。固態攝像裝置具備：半導體層、複數個晶載透鏡、第1分離區域、及第2分離區域。半導體層設置有複數個光電轉換部。複數個晶載透鏡使光朝對應之前述光電轉換部入射。第1分離區域將經由相同之前述晶載透鏡入射光之複數個前述光電轉換部分離。第2分離區域將經由不同之前述晶載透鏡入射光之複數個前述光電轉換部分離。又，前述第1分離區域與前述第2分離區域相比折射率較大。 [發明之效果]
根據本發明，可提供一種可抑制產生混色之固態攝像裝置及電子機器。此外，不一定限定於此處所記載之效果，只要係在本發明中所記載之任一效果皆可為本發明之效果。
以下，針對本發明之各實施形態，基於圖式詳細地說明。此外，在以下之各實施形態中，藉由對同一部位賦予同一符號而省略重複之說明。
近年來，有在背面照射型CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor，互補式金屬氧化物半導體)影像感側器中，藉由使光自相同之晶載透鏡朝複數個光電二極體入射，而實現檢測相位差之技術。
然而，在上述之先前技術中，有因使光自相同之晶載透鏡朝複數個光電二極體入射，而入射之光在設置於複數個光電二極體彼此之間之分離區域較大地散射之情形。
例如，在上述之分離區域由介電體(例如SiO2 )構成之情形下，有在該分離區域之光入射側之端部，因介電體與矽基板之較大值折射率差而光較大地散射之情形。而且，有因該較大地散射之光朝另一光電二極體入射，而在像素陣列部內產生混色之虞。
因而，期待實現具備可抑制產生混色之像素陣列部之固態攝像裝置。
[固態攝像裝置之構成] 圖1係顯示本發明之實施形態之固態攝像裝置1之概略構成例的系統構成圖。如圖1所示，作為CMOS影像感側器之固態攝像裝置1具備：像素陣列部10、系統控制部12、垂直驅動部13、行讀出電路部14、行信號處理部15、水平驅動部16、及信號處理部17。
該等像素陣列部10、系統控制部12、垂直驅動部13、行讀出電路部14、行信號處理部15、水平驅動部16及信號處理部17設置於同一半導體基板上或電性連接之複數個積層半導體基板上。
在像素陣列部10呈行列狀二維配置有具有光電轉換元件(光電二極體21(參照圖3))之有效單位像素(以下也稱為“單位像素”)11，該光電轉換元件對與入射光量相應之電荷量予以光電轉換且蓄積於內部，並作為信號輸出。
又，像素陣列部10有除有效單位像素11以外，還包含呈列及/或行狀配置有不具有光電二極體21之構造之虛設單位像素、及藉由將受光面予以遮光為將來自外部之光入射遮斷之遮光單位像素等之區域之情形。
此外，遮光單位像素除為將受光面予以遮光之構造外，還可具備與有效單位像素11同樣之構成。又，以下，也有將與入射光量相應之電荷量之光電荷簡稱為“電荷”，將單位像素11簡稱為“像素”之情形。
在像素陣列部10中，對於行列狀之像素排列，就每一列沿圖式中之左右方向(像素列之像素之排列方向)形成像素驅動線LD，就每一行沿圖式中之上下方向(像素行之像素之排列方向)形成垂直像素配線LV。像素驅動線LD之一端連接於與垂直驅動部13之各列對應之輸出端。
行讀出電路部14至少包含：對像素陣列部10內之選擇列之單位像素11就每一行供給定電流之電路、電流鏡電路及成為讀出對象之單位像素11之切換開關等。
而且，行讀出電路部14與像素陣列部10內之選擇像素之電晶體一起構成放大器，將光電荷信號轉換為電壓信號並輸出至垂直像素配線LV。
垂直驅動部13包含移位暫存器及位址解碼器等，所有像素同時或以列單位等驅動像素陣列部10之各單位像素11。該垂直驅動部13針對該具體的構成省略圖示，但形成具有讀出掃描系統、以及排除掃描系統或批次排除及批次傳送系統。
讀出掃描系統為了自單位像素11讀出信號，而以列單位依序選擇掃描像素陣列部10之單位像素11。在列驅動(滾動快門動作)之情形下，針對排除，對於由讀出掃描系統進行讀出掃描之讀出列，較該讀出掃描提前快門速度之時間份額進行排除掃描。
又，在全域曝光(全域快門動作)之情形下，較批次傳送提前快門速度之時間份額進行批次排除。利用此排除自讀出列之單位像素11之光電二極體21排除(重置)不必要之電荷。而且，藉由不必要之電荷之排除(重置)而進行所謂之電子快門動作。
此處，所謂電子快門動作係指捨棄直至即將進行電子快門動作之前為止積存於光電二極體21之不必要之光電荷而重新開始曝光(開始光電荷之蓄積)之動作。
藉由讀出掃描系統之讀出動作而讀出之信號係與在緊接其前之讀出動作或電子快門動作以後入射之光量對應者。在列驅動之情形下，自緊接其前之讀出動作之讀出時序或電子快門動作之排除時序至此次之讀出動作之讀出時序之期間為單位像素11中之光電荷之蓄積期間(曝光時間)。在全域曝光之情形下，自批次排除至批次傳送之時間成為蓄積時間(曝光時間)。
從由垂直驅動部13選擇掃描之像素列之各單位像素11輸出之像素信號經由垂直像素配線LV各者供給至行信號處理部15。行信號處理部15就像素陣列部10之每一像素行對於自選擇列之各單位像素11經由垂直信像素配線LV輸出之像素信號進行特定之信號處理且暫時保持信號處理後之像素信號。
具體而言，行信號處理部15作為信號處理至少進行雜訊去除處理、例如CDS(Correlated Double Sampling：相關雙取樣)處理。藉由該行信號處理部15之CDS處理，而重置雜訊及放大電晶體AMP之臨限值偏差等之像素固有之固定模式雜訊被去除。
此外，也可構成為在行信號處理部15中除具有雜訊去除處理以外，例如還具有AD轉換功能，將像素信號作為數位信號輸出。
水平驅動部16包含移位暫存器及位址解碼器等，依序選擇行信號處理部15之與每一像素行對應之單位電路。藉由該水平驅動部16之選擇掃描，而由行信號處理部15進行完信號處理之像素信號依序輸出至信號處理部17。
系統控制部12包含產生各種時序信號之時序產生器等，基於由時序產生器產生之各種時序信號進行垂直驅動部13、行信號處理部15、水平驅動部16等之驅動控制。
固態攝像裝置1更具備信號處理部17、及未圖示之資料儲存部。信號處理部17至少具有加算處理功能，對自行信號處理部15輸出之像素信號進行加算處理等之各種信號處理。
資料儲存部於在信號處理部17之信號處理之際暫時儲存該處理所需之資料。針對該等信號處理部17及資料儲存部，既可為由設置於與固態攝像裝置1不同之基板之外部信號處理部、例如DSP(Digital Signal Processor，數位信號處理器)或軟體進行之處理，也可搭載於與固態攝像裝置1相同之基板上。
[像素陣列部之構成] 繼而，針對像素陣列部10之詳細之構成，一面參照圖2及圖3一面進行說明。圖2係用於說明本發明之實施形態之像素陣列部10之單位像素11、彩色濾光器40及晶載透鏡50之配置之平面圖，圖3係圖2所示之A-A線之箭頭方向剖視圖。
如圖3等所示，像素陣列部10具備：半導體層20、固定電荷膜30、複數個彩色濾光器40、及複數個晶載透鏡50。
半導體層20例如包含矽。半導體層20具有複數個光電二極體(PD)21。光電二極體21為光電轉換部之一例。此外，在1個單位像素11設置1個光電二極體21。針對單位像素11之電路構成例，於後文敘述。
又，半導體層20具有複數個第1分離區域22、及複數個第2分離區域23。第1分離區域22將經由相同之晶載透鏡50入射光L之複數個光電二極體21分離。另一方面，第2分離區域23將經由不同之晶載透鏡50入射光L之複數個光電二極體21分離。
換言之，在由經由相同之晶載透鏡50入射光L之複數個單位像素11構成1個像素群18之情形下，第1分離區域22為將屬相同之像素群18之複數個單位像素11彼此分離之分離區域。另一方面，第2分離區域23為將屬不同之像素群18之複數個單位像素11彼此分離之分離區域。
如圖3所示，第1分離區域22及第2分離區域23例如以自半導體層20之光入射側(亦即晶載透鏡50側)之表面在深度方向延伸之方式形成為壁狀。又，第1分離區域22及第2分離區域23形成為不貫通半導體層20。
此處，在實施形態中，使第1分離區域22之折射率大於第2分離區域23之折射率。例如，第1分離區域22由氧化鉭(Ta2 O5 ：折射率=2.2(波長530 nm))、或氧化鈦(TiO2 ：折射率=2.4(波長530 nm))等之高折射率之介電體構成。
又，第2分離區域23由氧化矽(SiO2 ：折射率=1.5(波長530 nm))等之低折射率之介電體構成。
此處，針對因如上述般構成第1分離區域22及第2分離區域23所致之效果，一面參照圖4及圖5一面進行說明。圖4係用於說明參考例之像素陣列部10內之光L之散射狀態的圖。
圖4所示之參考例針對複數個光電二極體21全部由相同之折射率之分離區域24分離之情形進行顯示。此處，上述之分離區域24為了抑制光L朝相鄰之光電二極體21之漏入，而較佳為與由矽(折射率=4.2(波長530 nm))構成之半導體層20之折射率差較大。
這是因為，因光電二極體21與分離區域24之折射率差越大則在界面越大地折射，而進入光電二極體21之內部之光L在與分離區域24之界面被全反射、且再次返回相同之光電二極體21之比例變大。
亦即，在考量將相鄰之光電二極體21光學分離之方面之情形下，較佳為分離區域24全部由低折射率之介電體(例如SiO2 )構成。
另一方面，如圖4所示，在參考例中，因光L自相同之晶載透鏡50朝複數個光電二極體21入射，而有在將屬相同之像素群18之單位像素11彼此分離之分離區域24中，光L朝光入射側之端部入射之情形。
而且，朝分離區域24之光入射側之端部入射之光L因與光電二極體21之較大之折射率差而較大地散射，漏入另一光電二極體21。藉此，在參考例之像素陣列部10中，有產生混色之虞。
圖5係用於說明本發明之實施形態之像素陣列部10內之光L之散射狀態的圖。如圖5所示，在實施形態中，第1分離區域22由高折射率之介電體構成，第2分離區域23由低折射率之介電體構成。
而且，在實施形態之像素陣列部10中亦然，與參考例同樣地，有在將屬相同之像素群18之複數個單位像素11彼此分離之第1分離區域22中，光L朝光入射側之端部入射之情形。
然而，由於第1分離區域22與光電二極體21之折射率差與參考例相比較小，故如圖5所示，朝第1分離區域22之光入射側之端部入射之光L不較大地散射。
因而，根據實施形態，由於可抑制散射光漏入另一光電二極體21，故可抑制產生因散射光所致之混色。
又，在實施形態中，利用低折射率之介電體構成將屬不同之像素群18之複數個單位像素11彼此分離之第2分離區域23。藉此，由於可進一步增大光電二極體21與第2分離區域23之折射率差，故可增大在光電二極體21與第2分離區域23之界面被全反射之光L之比例。
亦即，在實施形態中，可抑制自晶載透鏡50朝光電二極體21入射之光L漏入另一光電二極體21。因而，根據實施形態，可抑制產生因朝光電二極體21入射之光L所致之混色。
此外，如圖2等所示，由於第2分離區域23未配置於晶載透鏡50之中央部，而配置於晶載透鏡50之周緣部，故光L幾乎不會朝上述之第2分離區域23之光入射側之端部入射。
因而，由於在光入射側之端部處光L散射之程度極小，故即便採用利用低折射率之介電體構成第2分離區域23，亦在實用上無問題。
如至此所說明般，在實施形態中，藉由利用高折射率之介電體構成第1分離區域22，利用低折射率之介電體構成第2分離區域23，而可抑制產生混色。亦即，根據實施形態，藉由使第1分離區域22之折射率大於第2分離區域23之折射率，故可抑制產生混色。
例如，於在實施形態中利用氧化鈦構成第1分離區域22，利用氧化矽構成第2分離區域23之情形下，與利用氧化矽構成分離區域24之參考例比較，獲得減少約5%之混色之效果(光L之入射角為30ﾟ之情形)。
又，在實施形態中，波長530 nm之第1分離區域22之折射率可為2.0以上且未達4.2。藉此，由於可進一步減小第1分離區域22與光電二極體21之折射率差，故可進一步抑制產生因散射光所致之混色。
又，在實施形態中，波長530 nm之第2分離區域23之折射率可為1.0以上且1.5以下。藉此，由於可進一步增大光電二極體21與第2分離區域23之折射率差，故可進一步抑制產生因朝光電二極體21入射之光L所致之混色。
此外，第2分離區域23並不限定於低折射率之介電體，可由例如空氣構成。亦即，第2分離區域23可由未埋入任何物質而由空氣填滿之溝渠構成。
返回圖2及圖3，繼續進行針對像素陣列部10之其他部位之說明。固定電荷膜30具有將電荷(此處為電洞)固定於光電二極體21與彩色濾光器40之界面之功能。較佳為利用具有較多固定電荷之高介電材料作為固定電荷膜30之材料。
固定電荷膜30例如包含氧化鉿(HfO2 )、氧化鋁(Al2 O3 )、氧化鉭、氧化鋯(ZrO2 )、氧化鈦、氧化鎂(MgO2 )、氧化鑭(La2 O3 )等。
又，固定電荷膜30可包含氧化鐠(Pr2 O3 )、氧化鈰(CeO2 )、氧化釹(Nd2 O3 )、氧化鉕(Pm2 O3 )、氧化釤(Sm2 O3 )、氧化銪(Eu2 O3 )等。
又，固定電荷膜30可包含氧化釓(Gd2 O3 )、氧化鋱(Tb2 O3 )、氧化鏑(Dy2 O3 )、氧化鈥(Ho2 O3 )、氧化鉺(Er2 O3 )、氧化銩(Tm2 O3 )等。
又，固定電荷膜30可包含氧化鐿(Yb2 O3 )、氧化鎦(Lu2 O3 )、氧化釔(Y2 O3 )、氮化鋁(AlN)、氮氧化鉿(HfON)、氮氧化鋁膜(AlON)等。
彩色濾光器40設置於晶載透鏡50與固定電荷膜30之間，具有紅色濾光器40R、綠色濾光器40G、及藍色濾光器40B。紅色濾光器40R為紅色之彩色濾光器40之一例。
而且，紅色濾光器40R、綠色濾光器40G及藍色濾光器40B之任一者與對應之單位像素11及晶載透鏡50對應地配置。
在實施形態中，如圖2所示，就每1個晶載透鏡50，設置紅色濾光器40R、綠色濾光器40G及藍色濾光器40B之任一個。此外，在以後之圖式中，為易於理解，對紅色濾光器40R賦予左下降斜線之陰影，對綠色濾光器40G賦予點之陰影，對藍色濾光器40B賦予右下降斜線之陰影。
又，彩色濾光器40以規則性顏色排列(例如拜耳排列)設置。藉此，在像素陣列部10中，可取得與上述之顏色排列對應之彩色之受光資料。
此外，在圖2之例中，針對設置有紅色濾光器40R、綠色濾光器40G及藍色濾光器40B作為彩色濾光器40之例進行了顯示，但除其等以外還可設置白色濾光器。
晶載透鏡50設置於光L對於半導體層20入射之側，具有使光L朝向對應之光電二極體21集光之功能。晶載透鏡50例如由有機材料或氧化矽等構成。
在實施形態中，如圖2所示，就每1個晶載透鏡50設置2列2行之單位像素11。亦即，1個像素群18由2列2行之單位像素11構成。而且，就每1個像素群18設置紅色濾光器40R、綠色濾光器40G及藍色濾光器40B之任一個。
在至此所說明之構成之像素陣列部10中，藉由於在左右方向相鄰之1對單位像素11共有相同之晶載透鏡50及彩色濾光器40，而可檢測相位差。因而，根據實施形態，可對固態攝像裝置1賦予相位差檢測式自動對焦功能。
而且，在實施形態中，如上述般，可抑制產生共有相同之晶載透鏡50及彩色濾光器40之1對單位像素11之混色。因而，根據實施形態，可提高固態攝像裝置1之相位差檢測式自動對焦精度。
又，根據實施形態，藉由在2列2行之單位像素11共有相同之彩色濾光器40，而對固態攝像裝置1賦予HDR(High Dynamic Range，高動態範圍)功能及重排馬賽克(Remosaic)功能。
又，在實施形態中，第1分離區域22及第2分離區域23均設置為在深度方向不貫通半導體層20。藉此，由於在形成第1分離區域22及第2分離區域23時，無須使形成於半導體層20之溝渠貫通，故可降低像素陣列部10之製造成本。
此外，在圖3中，在與半導體層20之光入射側為相反側設置：進行蓄積於光電二極體21之電荷之讀出等之複數個像素電晶體、及包含複數個配線層及層間絕緣膜之多層配線層，但均省略圖示。
[單位像素之電路構成例] 繼而，針對單位像素11之電路構成例，一面參照圖6一面進行說明。圖6係顯示本發明之實施形態之單位像素11之電路構成之一例的電路圖。
單位像素11具有：作為光電轉換部之光電二極體21、傳送電晶體61、浮動擴散部62、重置電晶體63、放大電晶體64、及選擇電晶體65。
光電二極體21產生與受光之光量相應之電荷(信號電荷)且予以蓄積。光電二極體21之陽極端子被接地，且陰極端子經由傳送電晶體61連接於浮動擴散部62。
傳送電晶體61在藉由傳送信號TG而導通時，讀出由光電二極體21產生之電荷，並傳送至浮動擴散部62。
浮動擴散部62保持自光電二極體21讀出之電荷。重置電晶體63在藉由重置信號RST而導通時，藉由將蓄積於浮動擴散部62之電荷排出至汲極(定電壓源Vdd)，而重置浮動擴散部62之電位。
放大電晶體64輸出與浮動擴散部62之電位相應之像素信號。亦即，放大電晶體64與經由垂直信號線66連接之作為定電流源之負載(未圖示)構成源極隨耦器電路。
而且，放大電晶體64將表示與蓄積於浮動擴散部62之電荷相應之位凖之像素信號經由選擇電晶體65輸出至行信號處理部15(參照圖1)。
選擇電晶體65在藉由選擇信號SEL而選擇單位像素11時被導通，將由單位像素11產生之像素信號經由垂直信號線66輸出至行信號處理部15。傳送傳送信號TG、選擇信號SEL及重置信號RST之信號線連接於垂直驅動部13(參照圖1)。
單位像素11可如以上般構成，但並非係限定於該構成者，也可採用其他之之構成。例如，也可採用在複數個單位像素11共有浮動擴散部62、重置電晶體63、放大電晶體64、及選擇電晶體65之共有像素構造。
[各種變化例] 繼而，針對實施形態之各種變化例，一面參照圖7～圖24一面進行說明。圖7係用於說明本發明之實施形態之變化例1之像素陣列部10之第2分離區域23之構造的圖。
在變化例1中，由積層之第1固定電荷膜31及第2固定電荷膜32構成固定電荷膜30。第1固定電荷膜31係與光電二極體21直接相接之層，由具有較多固定電荷之介電體(例如氧化鋁等)構成。
又，第1固定電荷膜31除設置於光電二極體21之光入射側之面以外，也設置於光電二極體21之側面(亦即，光電二極體21與第2分離區域23之間)。
第2固定電荷膜32係形成於第1固定電荷膜31上之層，由高折射率之介電體(例如，氧化鉭或氧化鈦等)構成。
又，在變化例1中，於固定電荷膜30上設置氧化矽膜25。而且，上述之氧化矽膜25與第2分離區域23成為一體而設置。例如，藉由以掩埋形成於與第2分離區域23對應之位置之溝渠之方式形成氧化矽膜25，而可一體地構成氧化矽膜25與第2分離區域23。
圖8係用於說明本發明之實施形態之變化例1之像素陣列部10之第1分離區域22之構造的圖。如圖8所示，在變化例1中，第1分離區域22與第2固定電荷膜32成為一體而設置。亦即，在變化例1中，第1分離區域22包含與固定電荷膜30(具體而言為第2固定電荷膜32)相同之材料。
例如，藉由以掩埋形成於與第1分離區域22對應之位置之溝渠之方式形成第2固定電荷膜32，而可一體地構成第2固定電荷膜32與第1分離區域22。
因而，根據變化例1，由於可一次形成第2固定電荷膜32及第1分離區域22，而可降低像素陣列部10之製造成本。
又，在變化例1中，由於可一次形成氧化矽膜25及第2分離區域23，故可降低像素陣列部10之製造成本。
此外，在變化例1中，第1分離區域22及第2分離區域23之厚度可為80 nm左右。又，與第1分離區域22或第2分離區域23鄰接之第1固定電荷膜31之厚度可為15 nm左右。
又，在變化例1中，針對與第1分離區域22或第2分離區域23鄰接地設置第1固定電荷膜31之例進行了顯示，但可不設置與第1分離區域22或第2分離區域23鄰接之第1固定電荷膜31。
圖9係顯示本發明之實施形態之變化例2之像素陣列部10之剖面構造的放大剖視圖。上述之變化例2之第2分離區域23貫通半導體層20之方面與實施形態不同。
如此，藉由使第2分離區域23在深度方向貫通，而可將在異色間相鄰之光電二極體21彼此良好地光學分離。因而，根據變化例2，可進一步抑制產生混色。
圖10係顯示本發明之實施形態之變化例3之像素陣列部10之剖面構造的放大剖視圖。上述之變化例3之第1分離區域22及第2分離區域23均貫通半導體層20之方面與變化例2不同。
如此，藉由使第1分離區域22及第2分離區域23均在深度方向貫通，而可將相鄰之所有光電二極體21彼此良好地光學分離。因而，根據變化例3，可進一步抑制產生混色。
圖11係顯示本發明之實施形態之變化例4之像素陣列部10之剖面構造的放大剖視圖。上述之變化例4之第1分離區域22之構造與實施形態不同。
具體而言，第1分離區域22之光入射側之端部22a與實施形態同樣地由高折射率之介電體(例如氧化鉭或氧化鈦)構成。另一方面，第1分離區域22之端部22a以外之部位22b由低折射率之介電體(例如氧化矽)構成。
此處，由於第1分離區域22之端部22a與光電二極體21之折射率差較小，故朝第1分離區域22之端部22a入射之光L未較大地散射。因而，根據變化例4，可抑制產生因散射光所致之混色。
進而，在變化例4中，由於光入射側之端部22a以外之部位22b由低折射率之介電體構成，故可增大朝光電二極體21入射之光在第1分離區域22被全反射之比例。
亦即，在變化例4中，可抑制朝光電二極體21入射之光經由第1分離區域22漏入相鄰之光電二極體21。因而，根據變化例4，可進一步抑制因朝光電二極體21入射之光L所致之混色。
如至此所說明般，在變化例4中，於第1分離區域22中，使端部22a之折射率大於第2分離區域23之折射率，使端部22a以外之部位22b之折射率小於端部22a之折射率。藉此，在第1分離區域22中，可抑制因散射光所致之混色之產生、以及因朝光電二極體21入射之光L所致之混色之產生。
又，在變化例4中，第1分離區域22之光入射側之端部22a之深度可為20 nm以上且100 nm以下。藉此，在第1分離區域22中，可均衡性良好地抑制因散射光所致之混色之產生、以及因朝光電二極體21入射之光L所致之混色之產生。
圖12係顯示本發明之實施形態之變化例5之像素陣列部10之剖面構造的放大剖視圖。上述之變化例5之第1分離區域22之構造與實施形態不同。
具體而言，第1分離區域22與第2分離區域23相比厚度變小。藉此，由於可減小朝第1分離區域22之端部入射之光L被散射之部位之面積，故可抑制光L較大地散射。因而，根據變化例5，可進一步抑制因散射光所致之混色。
圖13係顯示本發明之實施形態之變化例6之像素陣列部10之剖面構造的放大剖視圖。在上述之變化例6中，將經由紅色濾光器40R入射光L之複數個光電二極體21分離之第1分離區域22A由離子佈植區域而非介電體分離。換言之，具有紅色濾光器40R之像素群18之第1分離區域22A由離子佈植區域而非介電體分離。
亦即，上述之第1分離區域22A由與半導體層20相同之材料(例如矽)構成，折射率與半導體層20相同。此外，在變化例6中，具有綠色濾光器40G及藍色濾光器40B之像素群18之第1分離區域22與實施形態同樣地由高折射率之介電體(例如氧化鉭或氧化鈦)構成。
藉此，由於在形成第1分離區域22A時，無須在半導體層20形成溝渠，故可降低像素陣列部10之製造成本。
此外，在具有紅色濾光器40R之像素群18中，由於入射之光L之波長較長，故相位差之檢測精度與其他顏色之像素群18相比較低。因而，藉由優先活用其他顏色之像素群18來檢測相位差，可實現與實施形態同等之相位差檢測精度。
圖14係顯示本發明之實施形態之變化例7之像素陣列部10之剖面構造的放大剖視圖。上述之變化例7之彩色濾光器40之構造與實施形態不同。
具體而言，在鄰接之不同顏色之彩色濾光器40彼此之間設置像素間遮光膜41。上述之像素間遮光膜41由將光L予以遮光之材料構成。用於像素間遮光膜41之材料較佳為遮光性較強、且可微細加工、例如以蝕刻高精度地加工之材料。
像素間遮光膜41例如可由鎢(W)或鋁(Al)、銅(Cu)、鈦(Ti)、鉬(Mo)、鎳(Ni)等之金屬膜形成。
在變化例7中，藉由設置上述之像素間遮光膜41，而可抑制朝與對應於單位像素11之彩色濾光器40為不同顏色之彩色濾光器40傾斜地入射之光L朝上述之單位像素11入射。
因而，根據變化例7，可抑制產生因朝彩色濾光器40傾斜地入射之光L所致之混色。
此外，在圖14之例中，針對以與半導體層20之光入射側之面相接之方式設置像素間遮光膜41之例進行了顯示，但像素間遮光膜41之配置並不限定於上述之例。圖15係顯示本發明之實施形態之變化例8之像素陣列部10之剖面構造的放大剖視圖。
如圖15所示，像素間遮光膜41可設置為與變化例1所示之氧化矽膜25之光入射側之面相接。即便在此變化例8中亦然，與化例7同樣地，可抑制產生因朝彩色濾光器40傾斜地入射之光L所致之混色。
此外，像素間遮光膜41可設置為與固定電荷膜30之光入射側之面相接。
圖16係用於說明本發明之實施形態之變化例9之像素陣列部10之單位像素11、彩色濾光器40及晶載透鏡50之配置之平面圖，圖17係圖16所示之B-B線之箭頭方向剖視圖。
如圖16所示，在變化例9之像素陣列部10中，由在左右方向相鄰之1對單位像素11形成1個像素群18。而且，就上述之每一個像素群18設置1個晶載透鏡50、及紅色濾光器40R、綠色濾光器40G及藍色濾光器40B之任一個。
在上述之變化例9中，藉由於在左右方向相鄰之1對單位像素11共有相同之晶載透鏡50及彩色濾光器40，而可檢測相位差。因而，根據變化例9，可對固態攝像裝置1賦予相位差檢測式自動對焦功能。
而且，在變化例9中，經由相同之晶載透鏡50入射光L之複數個光電二極體21由第1分離區域22分離，經由不同之晶載透鏡50入射光L之複數個光電二極體21由第2分離區域23分離。
藉此，可抑制產生共有相同之晶載透鏡50及彩色濾光器40之1對單位像素11之混色。因而，根據變化例9，可提高固態攝像裝置1之相位差檢測式自動對焦精度。
圖18係用於說明本發明之實施形態之變化例10之像素陣列部10之單位像素11、彩色濾光器40及晶載透鏡50之配置之平面圖，圖19係圖18所示之C-C線之箭頭方向剖視圖。
如圖18所示，在變化例10之像素陣列部10中，由左右方向相鄰之1對單位像素11形成1個像素群18。又，就上述之每一個像素群18設置1個晶載透鏡50。而且，就每複數(在圖18中為2列2行)個像素群18，設置紅色濾光器40R、綠色濾光器40G及藍色濾光器40B之任一個。
在上述之變化例10中，藉由於在左右方向相鄰之1對單位像素11共有相同之晶載透鏡50及彩色濾光器40，而可檢測相位差。因而，根據變化例10，可對固態攝像裝置1賦予相位差檢測式自動對焦功能。
而且，在變化例10中，經由相同之晶載透鏡50入射光L之複數個光電二極體21由第1分離區域22分離，經由不同之晶載透鏡50入射光L之複數個光電二極體21由第2分離區域23分離。
藉此，可抑制產生共有相同之晶載透鏡50及彩色濾光器40之1對單位像素11之混色。因而，根據變化例10，可提高固態攝像裝置1之相位差檢測式自動對焦精度。
又，根據變化例10，藉由在複數個單位像素11共有相同之彩色濾光器40，而可對固態攝像裝置1賦予HDR功能及重排馬賽克功能。
圖20係用於說明本發明之實施形態之變化例11之像素陣列部10之單位像素11、彩色濾光器40及晶載透鏡50之配置之平面圖，圖21係圖20所示之D-D線之箭頭方向剖視圖。
如圖20所示，在變化例11之像素陣列部10中包含具有在左右方向相鄰之1對單位像素11之像素群18。又，由於上述之像素群18共有相同之晶載透鏡50及綠色濾光器40G，故變化例11之固態攝像裝置1可檢測相位差。
而且，在變化例11中，經由相同之晶載透鏡50入射光L之複數個光電二極體21由第1分離區域22分離，經由不同之晶載透鏡50入射光L之複數個光電二極體21由第2分離區域23分離。
藉此，可抑制產生共有相同之晶載透鏡50及綠色濾光器40G之1對單位像素11之混色。因而，根據變化例11，可提高固態攝像裝置1之相位差檢測式自動對焦精度。
又，在變化例11中，如圖20所示，由於在複數個單位像素11共有相同之彩色濾光器40，故可對固態攝像裝置1賦予HDR功能及重排馬賽克功能。
圖22係用於說明本發明之實施形態之變化例12之像素陣列部10之單位像素11、彩色濾光器40及晶載透鏡50之配置之平面圖，圖23係圖22所示之E-E線之箭頭方向剖視圖。
如圖22所示，在變化例12之像素陣列部10中包含具有在左右方向相鄰之1對單位像素11之像素群18。又，由於上述之像素群18共有相同之晶載透鏡50及綠色濾光器40G，故變化例12之固態攝像裝置1可檢測相位差。
而且，在變化例12中，經由相同之晶載透鏡50入射光L之複數個光電二極體21由第1分離區域22分離，經由不同之晶載透鏡50入射光L之複數個光電二極體21由第2分離區域23分離。
藉此，可抑制產生共有相同之晶載透鏡50及綠色濾光器40G之1對單位像素11之混色。因而，根據變化例12，可提高固態攝像裝置1之相位差檢測式自動對焦精度。
圖24係用於說明本發明之實施形態之變化例13之像素陣列部10之像素群18及集光點51之配置的平面圖。此外，在變化例13中，由2列2行之單位像素11構成之像素群18呈行列狀配置有多數個，就每一個像素群18設置1個晶載透鏡50(參照圖2)。
在具有多數個像素群18之像素陣列部10中，在位於視野角之中心之像素群18C、與位於視野角之端部之像素群18(例如角部之像素群18E)中，來自晶載透鏡50之光L(參照圖3)之入射角度不同。藉此，在端部之像素群18中，光未充分地入射至像素11，而像素信號降低。
因而，在變化例13中，與像素群18之像素陣列部10上之位置相應地使第1分離區域22之位置變化。具體而言，在各像素群18中，以晶載透鏡50之集光點51與十字狀交叉之第1分離區域22之交叉點一致之方式配置第1分離區域22。
例如，在位於視野角之中心之像素群18C中，由於集光點51C成為像素群18之中心，故以第1分離區域22之交叉點成為像素群18之中心之方式配置第1分離區域22。
又，在位於視野角之角部之像素群18E中，於集光點51E自像素群18之中心朝像素陣列部10之中心側偏移之情形下，以使第1分離區域22之交叉點同樣地偏移之方式配置第1分離區域22。
如此，藉由就各像素群18之每一者適宜地調整第1分離區域22之交叉點之位置，而在變化例13中，可抑制與像素群18之像素陣列部10上之位置相應地產生之像素信號之差。
此外，在圖24之例中，於位於視野角之角部之像素群18E中，針對集光點51E自像素群18之中心朝像素陣列部10之中心側偏移之情形進行了顯示。然而，集光點51E偏移之方向並不限定於像素陣列部10之中心側，例如，可行的是，集光點51E朝遠離像素陣列部10之中心之側偏移。
[效果] 實施形態之固態攝像裝置1具備：半導體層20、複數個晶載透鏡50、第1分離區域22、及第2分離區域23。半導體層20設置有複數個光電轉換部(光電二極體21)。複數個晶載透鏡50使光L朝對應之光電轉換部(光電二極體21)入射。第1分離區域22將經由相同之晶載透鏡50入射光L之複數個光電轉換部(光電二極體21)。第2分離區域23將經由不同之晶載透鏡50入射光L之複數個光電轉換部(光電二極體21)分離。又，第1分離區域22與第2分離區域23相比折射率較大。
藉此，可實現可抑制產生混色之固態攝像裝置1。
又，實施形態之固態攝像裝置1具備設置於半導體層20與晶載透鏡50之間之複數個顏色之彩色濾光器40。又，第1分離區域22將經由相同顏色之彩色濾光器40入射光L之複數個光電轉換部(光電二極體21)分離。再者，第2分離區域23將經由不同顏色之彩色濾光器40入射光L之複數個光電轉換部(光電二極體21)分離。
藉此，可提高固態攝像裝置1之相位差檢測式自動對焦精度。
又，在實施形態之固態攝像裝置1中，將經由紅色之彩色濾光器40(紅色濾光器40R)入射光L之複數個光電轉換部(光電二極體21)分離之第1分離區域22A與半導體層20折射率相等。
藉此，可降低像素陣列部10之製造成本。
又，在實施形態之固態攝像裝置1中，第1分離區域22及第2分離區域23不貫通半導體層20。
藉此，可降低像素陣列部10之製造成本。
又，在實施形態之固態攝像裝置1中，第1分離區域22不貫通半導體層20，第2分離區域23貫通半導體層20。
藉此，可進一步抑制產生混色。
又，在實施形態之固態攝像裝置1中，第1分離區域22及第2分離區域23貫通半導體層20。
藉此，可進一步抑制產生混色。
又，在實施形態之固態攝像裝置1中，波長530 nm之第1分離區域22之折射率為2.0以上且未達4.2。
藉此，可進一步抑制產生因散射光所致之混色。
又，在實施形態之固態攝像裝置1中，波長530 nm之第2分離區域23之折射率為1.0以上且1.5以下。
藉此，可進一步抑制產生因朝光電二極體21入射之光L所致之混色。
又，在實施形態之固態攝像裝置1中，第1分離區域22包含與固定電荷膜30(第2固定電荷膜32)相同之材料。
藉此，可降低像素陣列部10之製造成本。
又，在實施形態之固態攝像裝置1中，第1分離區域22之光入射側之端部22a與第2分離區域23相比折射率較大，第1分離區域22之光入射側之端部22a以外之部位22b與光入射側之端部22a相比折射率較小。
藉此，在第1分離區域22中，可抑制因散射光所致之混色之產生、以及因朝光電二極體21入射之光L所致之混色之產生。
又，在實施形態之固態攝像裝置1中，第1分離區域22之光入射側之端部22a之深度為20 nm以上且100 nm以下。
藉此，在第1分離區域22中，可均衡性良好地抑制因散射光所致之混色之產生、以及因朝光電二極體21入射之光L所致之混色之產生。
又，在實施形態之固態攝像裝置1中，第1分離區域22與第2分離區域23相比厚度較小。
藉此，可進一步抑制產生因散射光所致之混色。
[電子機器] 此外，本發明並非限制應用於固態攝像裝置者。即，本發明除固態攝像裝置以外，亦可應用於相機模組或攝像裝置、具有攝像功能之行動終端裝置、或將固態攝像裝置用於圖像讀取部之影印機等之具有固態攝像裝置之所有電子機器。
作為上述之攝像裝置，例如可舉出數位靜態相機或視訊攝影機等。又，作為上述之具有攝像功能之行動終端裝置，例如可舉出智慧型手機或平板型終端等。
圖25係顯示作為應用本發明之技術之電子機器100之攝像裝置之構成例的方塊圖。圖25之電子機器100例如係數位靜態相機或視訊攝影機等之攝像裝置、或智慧型手機或平板型終端等之行動終端裝置等之電子機器。
在圖25中，電子機器100由透鏡群101、固態攝像裝置102、DSP電路103、圖框記憶體104、顯示部105、記錄部106、操作部107、及電源部108構成。
又，在電子機器100中，DSP電路103、圖框記憶體104、顯示部105、記錄部106、操作部107、及電源部108經由匯流排線109相互連接。
透鏡群101擷取入來自被攝體之入射光(像光)並在固態攝像裝置102之攝像面上成像。固態攝像裝置102與上述之實施形態之固態攝像裝置1對應地，將藉由透鏡群101而在攝像面上成像之入射光之光量以像素單位轉換為電氣信號並作為像素信號輸出。
DSP電路103係處理自固態攝像裝置102供給之信號之相機信號處理電路。圖框記憶體104以圖框單位暫時保持由DSP電路103處理之圖像資料。
顯示部105包含例如液晶面板或有機EL(Electro Luminescence，電致發光)面板等之面板型顯示裝置，且顯示由固態攝像裝置102拍攝之動畫或靜畫。記錄部106係將由固態攝像裝置102拍攝之動畫或靜畫之圖像資料記錄於半導體記憶體或硬碟等之記錄媒體。
操作部107依照使用者之操作，發出針對電子機器100所具有之各種功能之操作指令。電源部108將成為DSP電路103、圖框記憶體104、顯示部105、記錄部106、及操作部107之動作電源之各種電源對該等供給對象適宜供給。
在如上述般構成之電子機器100中，藉由應用上述之各實施形態之固態攝像裝置1作為固態攝像裝置102，而可抑制產生混色。
[對於移動體之應用例] 本發明之技術(本發明)可對於各種產品應用。例如，本發明之技術可實現為搭載於汽車、電動汽車、油電混合汽車、機車、自行車、個人移動裝置、飛機、無人機、船舶、機器人等任一種類之移動體之裝置。
圖26係顯示作為可應用本發明之技術之移動體控制系統之一例之車輛控制系統之概略構成例之方塊圖。
車輛控制系統12000具備經由通信網路12001連接之複數個電子控制單元。在圖26所示之例中，車輛控制系統12000具備：驅動系統控制單元12010、車體系統控制單元12020、車外資訊檢測單元12030、車內資訊檢測單元12040、及綜合控制單元12050。又，作為綜合控制單元12050之功能構成，圖示有微電腦12051、聲音圖像輸出部12052、及車載網路I/F(interface，介面)12053。
驅動系統控制單元12010依照各種程式控制與車輛之驅動系統相關聯之裝置之動作。例如，驅動系統控制單元12010作為內燃機或驅動用馬達等之用於產生車輛之驅動力之驅動力產生裝置、用於將驅動力朝車輪傳遞之驅動力傳遞機構、調節車輛之舵角之轉向機構、及產生車輛之制動力之制動裝置等的控制裝置而發揮功能。
車體系統控制單元12020依照各種程式控制裝備於車體之各種裝置之動作。例如，車體系統控制單元12020作為無鑰匙進入系統、智慧型鑰匙系統、電動車窗裝置、或前照燈、尾燈、煞車燈、方向燈或霧燈等之各種燈之控制裝置而發揮功能。該情形下，對於車體系統控制單元12020，可輸入有自代替鑰匙之可攜式裝置發出之電波或各種開關之信號。車體系統控制單元12020受理該等電波或信號之輸入，而控制車輛之車門鎖閉裝置、電動車窗裝置、燈等。
車外資訊檢測單元12030檢測搭載車輛控制系統12000之車輛之外部之資訊。例如，在車外資訊檢測單元12030連接有攝像部12031。車外資訊檢測單元12030使攝像部12031拍攝車外之圖像，且接收所拍攝之圖像。車外資訊檢測單元12030可基於所接收之圖像，進行人、車、障礙物、標識或路面上之文字等之物體檢測處理或距離檢測處理。
攝像部12031係接收光且輸出與該光之受光量相應之電信號之光感測器。攝像部12031既可將電信號作為圖像輸出，亦可作為測距之資訊輸出。又，攝像部12031所接收之光既可為可見光，也可為紅外線等之非可見光。
車內資訊檢測單元12040檢測車內之資訊。於車內資訊檢測單元12040連接有例如檢測駕駛者之狀態之駕駛者狀態檢測部12041。駕駛者狀態檢測部12041包含例如拍攝駕駛者之相機，車內資訊檢測單元12040基於自駕駛者狀態檢測部12041輸入之檢測資訊，既可算出駕駛者之疲勞度或注意力集中度，亦可判別駕駛者是否打瞌睡。
微電腦12051可基於由車外資訊檢測單元12030或車內資訊檢測單元12040取得之車內外之資訊，運算驅動力產生裝置、轉向機構或制動裝置之控制目標值，且對驅動系統控制單元12010輸出控制指令。例如，微電腦12051可進行以實現包含車輛之避免碰撞或緩和衝擊、基於車距之追隨行駛、車速維持行駛、車輛之碰撞警告、或車輛之車道脫離警告等的ADAS(Advanced Driver Assistance System，先進駕駛輔助系統)之功能為目的之協調控制。
又，微電腦12051藉由基於由車外資訊檢測單元12030或車內資訊檢測單元12040取得之車輛之周圍之資訊控制驅動力產生裝置、轉向機構或制動裝置等，而可進行以不受限於駕駛者之操作而自律行駛之自動駕駛等為目的之協調控制。
又，微電腦12051可基於由車外資訊檢測單元12030取得之車外之資訊，對車體系統控制單元12020輸出控制指令。例如，微電腦12051與由車外資訊檢測單元12030檢測出之前方車或對向車之位置相應地控制前照燈，而可進行將遠光切換為近光等之以謀求防眩為目的之協調控制。
聲音圖像輸出部12052朝可針對車輛之乘客或車外視覺性或聽覺性通知資訊之輸出裝置發送聲音及圖像中之至少一者之輸出信號。在圖26之例中，作為輸出裝置例示有音訊揚聲器12061、顯示部12062及儀錶板12063。顯示部12062例如可包含機上顯示器及抬頭顯示器之至少一者。
圖27係顯示攝像部12031之設置位置之例之圖。
在圖27中，作為攝像部12031，具有攝像部12101、12102、12103、12104、12105。
攝像部12101、12102、12103、12104、12105設置於例如車輛12100之前車鼻、後照鏡、後保險桿、尾門及車廂內之擋風玻璃之上部等之位置。前車鼻所具備之攝像部12101及車廂內之擋風玻璃之上部所具備之攝像部12105主要取得車輛12100之前方之圖像。側視鏡所具備之攝像部12102、12103主要取得車輛12100之側方之圖像。後保險桿或尾門所具備之攝像部12104主要取得車輛12100之後方之圖像。車廂內之擋風玻璃之上部所具備之攝像部12105主要用於前方車輛、或行人、障礙物、號誌燈、交通標誌或車道線等之檢測
此外，在圖27中，顯示攝像部12101至12104之攝影範圍之一例。攝像範圍12111表示設置於前車鼻之攝像部12101之攝像範圍，攝像範圍12112、12113表示分別設置於後照鏡之攝像部12102、12103之攝像範圍，攝像範圍12114表示設置於後保險桿或尾門之攝像部12104之攝像範圍。例如，藉由重疊由攝像部12101至12104拍攝之圖像資料，而可獲得自上方觀察車輛12100之俯瞰圖像。
攝像部12101至12104之至少一者可具有取得距離資訊之功能。例如，攝像部12101至12104之至少一者既可為包含複數個攝像元件之立體攝影機，也可為具有相位差檢測用之像素之攝像元件。
例如，微電腦12051藉由基於根據攝像部12101至12104取得之距離資訊，求得與攝像範圍12111至12114內之各立體物相隔之距離、及該距離之時間性變化(對於車輛12100之相對速度)，而在尤其將位於車輛12100之行進路上最近之立體物、且為在與車輛12100大致相同之方向以特定之速度(例如，0 km/h以上)行駛之立體物擷取作為前方車。進而，微電腦12051可設定針對前方車於近前應預先確保之車距，進行自動煞車控制(亦包含停止追隨控制)、自動加速控制(亦包含追隨起步控制)等。如此般可進行以不受限於駕駛者之操作而自律行駛之自動駕駛等為目的之協調控制。
例如，微電腦12051可基於自攝像部12101至12104取得之距離資訊，將與立體物相關之立體物資料分類為機車、普通車輛、大型車輛、行人、電線桿等其他之立體物而加以擷取，用於自動躲避障礙物。例如，微電腦12051可將車輛12100之周邊之障礙物辨識為車輛12100之駕駛員可視認之障礙物及難以視認之障礙物。而且，微電腦12051判斷顯示與各障礙物碰撞之危險度之碰撞風險，當遇到碰撞風險為設定值以上而有可能發生碰撞之狀況時，藉由經由音訊揚聲器12061或顯示部12062對駕駛員輸出警報，或經由驅動系統控制單元12010進行強制減速或躲避操舵，而可進行用於避免碰撞之駕駛支援。
攝像部12101至12104之至少一者可為檢測紅外線之紅外線相機。例如，微電腦12051可藉由判定在攝像部12101至12104之攝像圖像中是否有行人而辨識行人。如此之行人之辨識藉由例如提取作為紅外線相機之攝像部12101至12104之攝像圖像之特徵點之程序、針對表示物體之輪廓之一系列特徵點進行圖案匹配處理而判別是否為行人之程序而進行。微電腦12051當判定出在攝像部12101至12104之攝像圖像中存在行人，且辨識為行人時，聲音圖像輸出部12052以針對該被辨識出之行人重疊顯示用於強調之方形輪廓線之方式控制顯示部12062。又，聲音圖像輸出部12052亦可以將顯示行人之圖標等顯示於所期望之位置之方式控制顯示部12062。
以上，針對可應用本發明之技術之車輛控制系統之一例進行了說明。本發明之技術可應用於以上所說明之構成中之攝像部12031。具體而言，圖1之固態攝像裝置1可應用於攝像部12031。藉由將本發明之技術應用於攝像部12031，而可抑制產生上述之攝像部12031之混色。
[對於內視鏡手術系統之應用例] 本發明之技術(本發明)可對於各種產品應用。例如，本發明之技術可應用於內視鏡手術系統。
圖28係顯示可應用本揭示之技術(本發明)之內視鏡手術系統之概略構成之一例的圖。
在圖28中，圖示手術者(醫生)11131使用內視鏡手術系統11000對病床11133上之患者11132進行手術之狀況。如圖示般，內視鏡手術系統11000係由下述部分構成，即：內視鏡11100、氣腹管11111或能量處置具11112等之其他手術器具11110、支持內視鏡11100之支持臂裝置11120、及搭載有用於內視鏡下手術之各種裝置之手推車11200。
內視鏡11100係由將距前端特定之長度之區域插入患者11132之體腔內之鏡筒11101、及連接於鏡筒11101之基端之相機頭11102構成。在圖示之例中，圖示構成為具有剛性鏡筒11101之所謂之剛性鏡之內視鏡11100，但內視鏡11100可構成為具有撓性鏡筒之所謂之撓性鏡。
在鏡筒11101之前端，設置有供物鏡嵌入之開口部。在內視鏡11100連接有光源裝置11203，由該光源裝置11203產生之光由在鏡筒11101之內部延伸設置之光導導光至該鏡筒之前端，並經由物鏡朝向患者11132之體腔內之觀察對象照射。此外，內視鏡11100既可為直視鏡，也可為斜視鏡或側視鏡。
在相機頭11102之內部設置有光學系統及攝像元件，來自觀察對象之反射光(觀察光)藉由該光學系統而集光至該攝像元件。藉由該攝像元件對觀察光進行光電轉換，產生與觀察光對應之電信號、亦即與觀察像對應之圖像信號。該圖像信號作為RAW資料朝相機控制單元(CCU：Camera Control Unit)11201發送。
CCU 11201係由CPU(Central Processing Unit，中央處理單元)或GPU(Graphics Processing Unit，圖形處理單元)等構成，統括地控制內視鏡11100及顯示裝置11202之動作。再者，CCU 11201自相機頭11102接收圖像信號，對該圖像信號施以例如顯影處理(解馬賽克處理)等用於顯示基於該圖像信號之圖像之各種圖像處理。
顯示裝置11202藉由來自CCU 11201之控制而顯示基於由該CCU 11201施以圖像處理之圖像信號之圖像。
光源裝置11203係由例如LED(light emitting diode，發光二極體)等之光源構成，對內視鏡11100供給拍攝手術部位等時之照射光。
輸入裝置11204係對於內視鏡手術系統11000之輸入介面。使用者可經由輸入裝置11204對於內視鏡手術系統11000進行各種資訊之輸入或指示輸入。例如，使用者輸入變更內視鏡11100之攝像條件(照射光之種類、倍率及焦距等)之意旨之指示等。
處置具控制裝置11205控制用於灼燒組織、切開或封閉血管等之能量處置具11112之驅動。氣腹裝置11206出於確保內視鏡11100之視野及確保手術者之作業空間之目的，為了使患者11132之體腔膨脹，而經由氣腹管11111將氣體送入該體腔內。記錄器11207係可記錄與手術相關之各種資訊之裝置。印表機11208係可以文字、圖像或圖等各種形式印刷與手術相關之各種資訊之裝置。
此外，對內視鏡11100供給拍攝手術部位時之照射光之光源裝置11203可由包含例如LED、雷射光源或由其等之組合構成之白色光源構成。在由RGB雷射光源之組合構成白色光源時，由於能夠高精度地控制各色(各波長)之輸出強度及輸出時序，故在光源裝置11203中可進行攝像圖像之白平衡之調整。又，該情形下，藉由分時對觀察對象照射來自RGB雷射光源各者之雷射光，與該照射時序同步地控制相機頭11102之攝像元件之驅動，而也可分時拍攝與RGB各者對應之圖像。根據該方法，即便在該攝像元件不設置彩色濾光器，亦可獲得彩色圖像。
又，光源裝置11203可以每隔特定之時間變更所輸出之光之強度之方式控制該驅動。藉由與該光之強度之變更之時序同步地控制相機頭11102之攝像元件之驅動而分時取得圖像，且合成該圖像，而可產生無所謂欠曝及過曝之高動態範圍之圖像。
又，光源裝置11203可構成為可供給與特殊光觀察對應之特定之波長頻帶下之光。在特殊光觀察中，例如，藉由利用生物體組織之光之吸收之波長依賴性，與一般之觀察時之照射光(亦即白色光)相比照射窄頻之光，而進行以高對比度拍攝黏膜表層之血管等之特定之組織之所謂之窄頻光觀察(Narrow Band Imaging，窄頻影像)。或，在特殊光觀察中，可進行利用藉由照射激發光而產生之螢光獲得圖像之螢光觀察。在螢光觀察中，可進行對生物體組織照射激發光而觀察來自該生物體組織之螢光(本身螢光觀察)、或對生物體組織局部注射靛氰綠(ICG)等之試劑且對該生物體組織照射與該試劑之螢光波長對應之激發光而獲得螢光像等。光源裝置11203可構成為可供給與此特殊光觀察對應之窄頻光及/或激發光。
圖29係顯示圖28所示之相機頭11102及CCU 11201之功能構成之一例的方塊圖。
相機頭11102具有：透鏡單元11401、攝像部11402、驅動部11403、通訊部11404、及相機頭控制部11405。CCU 11201具有：通訊部11411、圖像處理部11412、及控制部11413。相機頭11102與CCU 11201藉由傳送纜線11400可相互通訊地連接。
透鏡單元11401係設置於與鏡筒11101之連接部之光學系統。自鏡筒11101之前端擷取入之觀察光被導光至相機頭11102，而朝該透鏡單元11401入射。透鏡單元11401係組合有包含變焦透鏡及對焦透鏡之複數個透鏡而構成。
構成攝像部11402之攝像元件既可為1個(所謂之單板式)，也可為複數個(所謂之多板式)。在攝像部11402由多板式構成之情形下，例如由各攝像元件產生與RGB各者對應之圖像信號，藉由將其等合成而可獲得彩色圖像。或，攝像部11402可構成為具有用於分別取得與3D(dimensional，維度)顯示對應之右眼用及左眼用之圖像信號的1對攝像元件。藉由進行3D顯示，而手術者11131可更正確地掌握手術部位之生物體組織之深度。此外，在攝像部11402由多板式構成之情形下，與各攝像元件對應地，透鏡單元11401也可設置複數個系統。
又，攝像部11402可不一定設置於相機頭11102。例如，攝像部11402可在鏡筒11101之內部設置於物鏡之正後方。
驅動部11403係由致動器構成，藉由來自相機頭控制部11405之控制，而使透鏡單元11401之變焦透鏡及對焦透鏡沿光軸移動特定之距離。藉此，可適宜地調整由攝像部11402拍攝之攝像圖像之倍率及焦點。
通訊部11404係由用於在與CCU 11201之間發送接收各種資訊之通訊裝置構成。通訊部11404將自攝像部11402獲得之圖像信號作為RAW資料經由傳送纜線11400朝CCU 11201發送。
又，通訊部11404自CCU 11201接收用於控制相機頭11102之驅動之控制信號，並對相機頭控制部11405供給。在該控制信號中例如包含指定攝像圖像之圖框率之意旨之資訊、指定攝像時之曝光值之意旨之資訊、及/或指定攝像圖像之倍率及焦點之意旨之資訊等與攝像條件相關之資訊。
此外，上述之圖框率或曝光值、倍率、焦點等攝像條件既可由使用者適宜地指定，也可基於所取得之圖像信號由CCU 11201之控制部11413自動地設定。在後者之情形下，在內視鏡11100搭載有所謂之AE(Auto Exposure，自動曝光)功能、AF(Auto Focus，自動對焦)功能及AWB(Auto White Balance，自動白平衡)功能。
相機頭控制部11405基於經由通訊部11404接收之來自CCU 11201之控制信號控制相機頭11102之驅動。
通訊部11411係由用於在與相機頭11102之間發送接收各種資訊之通訊裝置構成。通訊部11411接收自相機頭11102經由傳送纜線11400發送之圖像信號。
又，通訊部11411對相機頭11102發送用於控制相機頭11102之驅動之控制信號。圖像信號或控制信號可藉由電氣通訊或光通訊等發送。
圖像處理部11412對自相機頭11102發送之作為RAW資料之圖像信號施以各種圖像處理。
控制部11413進行與內視鏡11100對手術部位等之攝像、及由手術部位等之攝像獲得之攝像圖像之顯示相關之各種控制。例如，控制部11413產生用於控制相機頭11102之驅動之控制信號。
又，控制部11413基於由圖像處理部11412施以圖像處理之圖像信號使顯示裝置11202顯示拍攝到手術部位等之攝像圖像。此時，控制部11413可利用各種圖像辨識技術辨識攝像圖像內之各種物體。例如，控制部11413藉由檢測攝像圖像中所含之物體之邊緣之形狀或顏色等，而可辨識鑷子等手術器具、特定之生物體部位、出血、能量處置具11112之使用時之霧氣等。控制部11413可在使顯示裝置11202顯示攝像圖像時，利用該辨識結果使各種手術支援資訊重疊顯示於該手術部位之圖像。藉由重疊顯示手術支援資訊，對手術者11131予以提示，而可減輕手術者11131之負擔，而手術者11131準確地進行手術。
連接相機頭11102及CCU 11201之傳送纜線11400可為與電信號之通訊對應之電信號纜線、與光通訊對應之光纖、或其等之複合纜線。
此處，在圖示之例中，可利用傳送纜線11400以有線進行通訊，但相機頭11102與CCU 11201之間之通訊可以無線進行。
以上，針對可應用本發明之技術之內視鏡手術系統之一例進行了說明。本發明之技術可應用於以上所說明之構成中之相機頭11102之攝像部11402。具體而言，圖1之固態攝像裝置1可應用於攝像部11402。由於藉由將本發明之技術應用於攝像部11402等，而可抑制產生上述之攝像部11402混色，故可獲得更鮮明之手術部位圖像，故而手術者可更準確地確認手術部位。
此外，此處，作為一例針對內視鏡手術系統進行了說明，但本發明之技術除此以外亦可應用於例如顯微鏡手術系統等。
以上，針對本發明之實施形態進行了說明，但本發明之技術性範圍並非係限定於上述之實施形態不變者，在不脫離本發明之要旨之範圍內可進行各種變更。又，可適宜地組合遍及不同之實施形態及變化例之構成要素。
又，本說明書所記載之效果終極而言僅為例示而並非被限定者，亦可具有其他之效果。
此外，本發明也可採用如以下之構成。 (1) 一種固態攝像裝置，其具備： 半導體層，其設置有複數個光電轉換部； 複數個晶載透鏡，其等使光朝對應之前述光電轉換部入射； 第1分離區域，其將經由相同之前述晶載透鏡入射光之複數個前述光電轉換部分離；及 第2分離區域，其將經由不同之前述晶載透鏡入射光之複數個前述光電轉換部分離；且 前述第1分離區域與前述第2分離區域相比折射率較大。 (2) 如前述(1)之固態攝像裝置，其具備設置於前述半導體層與前述晶載透鏡之間之複數個顏色之彩色濾光器；且 前述第1分離區域將經由相同顏色之前述彩色濾光器入射光之複數個前述光電轉換部分離； 前述第2分離區域將經由不同顏色之前述彩色濾光器入射光之複數個前述光電轉換部分離。 (3) 如前述(2)之固態攝像裝置，其中經由紅色之前述彩色濾光器入射光之複數個前述光電轉換部分離之前述第1分離區域與前述半導體層折射率相等。 (4) 如前述(1)至(3)中任一項之固態攝像裝置，其中前述第1分離區域及前述第2分離區域不貫通前述半導體層。 (5) 如前述(1)至(3)中任一項之固態攝像裝置，其中前述第1分離區域不貫通前述半導體層；且 前述第2分離區域貫通前述半導體層。 (6) 如前述(1)至(3)中任一項之固態攝像裝置，其中前述第1分離區域及前述第2分離區域貫通前述半導體層。 (7) 如前述(1)至(6)中任一項之固態攝像裝置，其中波長530 nm之前述第1分離區域之折射率為2.0以上且未達4.2。 (8) 如前述(1)至(7)中任一項之固態攝像裝置，其中波長530 nm之前述第2分離區域之折射率為1.0以上且1.5以下。 (9) 如前述(1)至(8)中任一項之固態攝像裝置，其中前述第1分離區域包含與固定電荷膜相同之材料。 (10) 如前述(1)至(9)中任一項之固態攝像裝置，其中前述第1分離區域之光入射側之端部與前述第2分離區域相比折射率較大；且 前述第1分離區域之前述光入射側之端部以外之部位與前述光入射側之端部相比折射率較小。 (11) 如前述(10)之固態攝像裝置，其中前述第1分離區域之前述光入射側之端部之深度為20 nm以上且100 nm以下。 (12) 如前述(1)至(11)中任一項之固態攝像裝置，其中前述第1分離區域與前述第2分離區域相比厚度較小。 (13) 一種電子機器，其具備固態攝像裝置，該固態攝像裝置具備： 半導體層，其設置有複數個光電轉換部； 複數個晶載透鏡，其等使光朝對應之前述光電轉換部入射； 第1分離區域，其將經由相同之前述晶載透鏡入射光之複數個前述光電轉換部分離；及 第2分離區域，其將經由不同之前述晶載透鏡入射光之複數個前述光電轉換部分離；且 前述第1分離區域與前述第2分離區域相比折射率較大。 (14) 如前述(13)之電子機器，其具備設置於前述半導體層與前述晶載透鏡之間之複數個顏色之彩色濾光器；且 前述第1分離區域將經由相同顏色之前述彩色濾光器入射光之複數個前述光電轉換部分離； 前述第2分離區域將經由不同顏色之前述彩色濾光器入射光之複數個前述光電轉換部分離。 (15) 如前述(14)之電子機器，其中經由紅色之前述彩色濾光器入射光之複數個前述光電轉換部分離之前述第1分離區域與前述半導體層折射率相等。 (16) 如前述(13)至(15)中任一項之電子機器，其中前述第1分離區域及前述第2分離區域不貫通前述半導體層。 (17) 如前述(13)至(15)中任一項之電子機器，其中前述第1分離區域不貫通前述半導體層；且 前述第2分離區域貫通前述半導體層。 (18) 如前述(13)至(15)中任一項之電子機器，其中前述第1分離區域及前述第2分離區域貫通前述半導體層。 (19) 如前述(13)至(18)中任一項之電子機器，其中波長530 nm之前述第1分離區域之折射率為2.0以上且未達4.2。 (20) 如前述(13)至(19)中任一項之電子機器，其中波長530 nm之前述第2分離區域之折射率為1.0以上且1.5以下。 (21) 如前述(13)至(20)中任一項之電子機器，其中前述第1分離區域包含與固定電荷膜相同之材料。 (22) 如前述(13)至(21)中任一項之電子機器，其中前述第1分離區域之光入射側之端部與前述第2分離區域相比折射率較大；且 前述第1分離區域之前述光入射側之端部以外之部位與前述光入射側之端部相比折射率較小。 (23) 如前述(22)之電子機器，其中前述第1分離區域之前述光入射側之端部之深度為20 nm以上且100 nm以下。 (24) 如前述(13)至(23)中任一項之電子機器，其中前述第1分離區域與前述第2分離區域相比厚度較小。
1:固態攝像裝置 10:像素陣列部 11:有效單位像素/單位像素 12:系統控制部 13:垂直驅動部 14:行讀出電路部 15:行信號處理部 16:水平驅動部 17:信號處理部 18:像素群 18C:像素群 18E:像素群 20:半導體層 21:光電二極體(PD) 22:第1分離區域 22A:第1分離區域 22a:端部 22b:部位 23:第2分離區域 25:氧化矽膜 30:固定電荷膜 31:第1固定電荷膜 32:第2固定電荷膜 40:彩色濾光器 40B:藍色濾光器 40G:綠色濾光器 40R:紅色濾光器 41:像素間遮光膜 50:晶載透鏡 51:集光點 51C:集光點 51E:集光點 61:傳送電晶體 62:浮動擴散部 63:重置電晶體 64:放大電晶體 65:選擇電晶體 66:垂直信號線 100:電子機器 101:透鏡群 102:固態攝像裝置 103:DSP電路 104:圖框記憶體 105:顯示部 106:記錄部 107:操作部 108:電源部 109:匯流排線 11000:內視鏡手術系統 11100:內視鏡 11101:鏡筒 11102:相機頭 11110:手術器具 11111:氣腹管 11112:能量處置具 11120:支持臂裝置 11131:手術者(醫生) 11132:患者 11133:病床 11200:手推車 11201:相機控制單元(CCU) 11202:顯示裝置 11203:光源裝置 11204:輸入裝置 11205:處置具控制裝置 11206:氣腹裝置 11207:記錄器 11208:印表機 11400:傳送纜線 11401:透鏡單元 11402:攝像部 11403:驅動部 11404:通訊部 11405:相機頭控制部 11411:通訊部 11412:圖像處理部 11413:控制部 12000:車輛控制系統 12001:通訊網路 12010:驅動系統控制單元 12020:車體系統控制單元 12030:車外資訊檢測單元 12031:攝像部 12040:車內資訊檢測單元 12041:駕駛者狀態檢測部 12050:綜合控制單元 12051:微電腦 12052:聲音圖像輸出部 12053:車載網路I/F 12061:音訊揚聲器 12062:顯示部 12063:儀錶板 12100:車輛 12101:攝像部 12102:攝像部 12103:攝像部 12104:攝像部 12105:攝像部 12111:攝像範圍 12112:攝像範圍 12113:攝像範圍 12114:攝像範圍 A-A:線 B-B:線 C-C:線 D-D:線 E-E:線 L:光 LD:像素驅動線 LV:垂直像素配線 PD:光電二極體 RST:重置信號 SEL:選擇信號 TG:傳送信號 Vdd:定電壓源
圖1係顯示本發明之實施形態之固態攝像裝置之概略構成例的系統構成圖。 圖2係用於說明本發明之實施形態之像素陣列部之單位像素、及彩色濾光器及晶載透鏡之配置之平面圖。 圖3係圖2所示之A-A線之箭頭方向剖視圖。 圖4係用於說明參考例之像素陣列部內之光之散射狀態的圖。 圖5係用於說明本發明之實施形態之像素陣列部內之光之散射狀態的圖。 圖6係顯示本發明之實施形態之單位像素之電路構成的電路圖。 圖7係用於說明本發明之實施形態之變化例1之像素陣列部之第2分離區域之構造的圖。 圖8係用於說明本發明之實施形態之變化例1之像素陣列部之第1分離區域之構造的圖。 圖9係顯示本發明之實施形態之變化例2之像素陣列部之剖面構造的放大剖視圖。 圖10係顯示本發明之實施形態之變化例3之像素陣列部之剖面構造的放大剖視圖。 圖11係顯示本發明之實施形態之變化例4之像素陣列部之剖面構造的放大剖視圖。 圖12係顯示本發明之實施形態之變化例5之像素陣列部之剖面構造的放大剖視圖。 圖13係顯示本發明之實施形態之變化例6之像素陣列部之剖面構造的放大剖視圖。 圖14係顯示本發明之實施形態之變化例7之像素陣列部之剖面構造的放大剖視圖。 圖15係顯示本發明之實施形態之變化例8之像素陣列部之剖面構造的放大剖視圖。 圖16係用於說明本發明之實施形態之變化例9之像素陣列部之單位像素、彩色濾光器及晶載透鏡之配置之平面圖。 圖17係圖16所示之B-B線之箭頭方向剖視圖。 圖18係用於說明本發明之實施形態之變化例10之像素陣列部之單位像素、彩色濾光器及晶載透鏡之配置之平面圖。 圖19係圖18所示之C-C線之箭頭方向剖視圖。 圖20係用於說明本發明之實施形態之變化例11之像素陣列部之單位像素、彩色濾光器及晶載透鏡之配置之平面圖。 圖21係圖20所示之D-D線之箭頭方向剖視圖。 圖22係用於說明本發明之實施形態之變化例12之像素陣列部之單位像素、彩色濾光器及晶載透鏡之配置之平面圖。 圖23係圖22所示之E-E線之箭頭方向剖視圖。 圖24係用於說明本發明之實施形態之變化例13之像素陣列部之像素群及集光點之配置的平面圖。 圖25係顯示作為應用本發明之技術之電子機器之攝像裝置之構成例的方塊圖。 圖26係顯示車輛控制系統之概略構成之一例之方塊圖。 圖27係顯示車外資訊檢測部及攝像部之設置位置之一例之說明圖。 圖28係顯示內視鏡手術系統之概略構成之一例之圖。 圖29係顯示相機頭及CCU之功能構成之一例之方塊圖。
1:固態攝像裝置
10:像素陣列部
11:有效單位像素/單位像素
12:系統控制部
13:垂直驅動部
14:行讀出電路部
15:行信號處理部
16:水平驅動部
17:信號處理部
LD:像素驅動線
LV:垂直像素配線

Claims (13)

  1. 一種固態攝像裝置，其具備： 半導體層，其設置有複數個光電轉換部； 複數個晶載透鏡，其等使光朝對應之前述光電轉換部入射； 第1分離區域，其將經由相同之前述晶載透鏡入射光之複數個前述光電轉換部分離；及 第2分離區域，其將經由不同之前述晶載透鏡入射光之複數個前述光電轉換部分離；且 前述第1分離區域與前述第2分離區域相比折射率較大。
  2. 如請求項1之固態攝像裝置，其具備設置於前述半導體層與前述晶載透鏡之間之複數個顏色之彩色濾光器；且 前述第1分離區域將經由相同顏色之前述彩色濾光器入射光之複數個前述光電轉換部分離； 前述第2分離區域將經由不同顏色之前述彩色濾光器入射光之複數個前述光電轉換部分離。
  3. 如請求項2之固態攝像裝置，其中經由紅色之前述彩色濾光器入射光之複數個前述光電轉換部分離之前述第1分離區域與前述半導體層折射率相等。
  4. 如請求項1之固態攝像裝置，其中前述第1分離區域及前述第2分離區域不貫通前述半導體層。
  5. 如請求項1之固態攝像裝置，其中前述第1分離區域不貫通前述半導體層；且 前述第2分離區域貫通前述半導體層。
  6. 如請求項1之固態攝像裝置，其中前述第1分離區域及前述第2分離區域貫通前述半導體層。
  7. 如請求項1之固態攝像裝置，其中波長530 nm之前述第1分離區域之折射率為2.0以上且未達4.2。
  8. 如請求項1之固態攝像裝置，其中波長530 nm之前述第2分離區域之折射率為1.0以上且1.5以下。
  9. 如請求項1之固態攝像裝置，其中前述第1分離區域包含與固定電荷膜相同之材料。
  10. 如請求項1之固態攝像裝置，其中前述第1分離區域之光入射側之端部與前述第2分離區域相比折射率較大；且 前述第1分離區域之前述光入射側之端部以外之部位與前述光入射側之端部相比折射率較小。
  11. 如請求項10之固態攝像裝置，其中前述第1分離區域之前述光入射側之端部之深度為20 nm以上且100 nm以下。
  12. 如請求項1之固態攝像裝置，其中前述第1分離區域與前述第2分離區域相比厚度較小。
  13. 一種電子機器，其具備固態攝像裝置，該固態攝像裝置具備： 半導體層，其設置有複數個光電轉換部； 複數個晶載透鏡，其等使光朝對應之前述光電轉換部入射； 第1分離區域，其將經由相同之前述晶載透鏡入射光之複數個前述光電轉換部分離；及 第2分離區域，其將經由不同之前述晶載透鏡入射光之複數個前述光電轉換部分離；且 前述第1分離區域與前述第2分離區域相比折射率較大。
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