TW202215839A - 固態攝像裝置及電子機器 - Google Patents

固態攝像裝置及電子機器

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TW202215839A
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椎名公康
中川慶
鈴木敦史
泉駿太朗
山田耕平
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日商索尼集團公司
日商索尼半導體解決方案公司
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Abstract

本揭示之固態攝像裝置之課題在於提高藉由將由不同感測器取得之資訊進行統合處理而得之結果的精度。 實施形態之固態攝像裝置具備：第1感測器，其檢測第1波長帶之光；及第2感測器，其檢測與上述第1波長帶不同之第2波長帶之光；上述第1感測器具備檢測入射光中之上述第1波長帶之光之第1像素，上述第2感測器具備檢測上述入射光中之透過上述第1像素之上述第2波長帶之光的第2像素。

Description

固態攝像裝置及電子機器
本揭示係關於一種固態攝像裝置及電子機器。
近年來，隨著汽車或機器人等移動體之自主化或IoT(Internet of Things：物聯網)等之普及，強烈要求將由複數種感測器取得之資訊進行統合處理之感測器融合技術之發展。例如，於專利文獻1及2中，揭示有一種技術，其使用檢測可見光之影像感測器與檢測紅外光之影像感測器，取得可見光之彩色圖像與紅外光之單色圖像。 [先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開2020-21855號公報 [專利文獻2]日本專利特開2018-125848號公報
[發明所欲解決之問題]
然而，先前以來，由於由不同感測器取得之資訊之間未確保同時性或同軸性，故可能導致藉由統合處理該等資訊而得之結果之精度降低。例如，對取得彩色圖像之影像感測器與取得單色圖像之影像感測器使用不同的感測器晶片之情形時，於彩色圖像與單色圖像之間產生空間性偏差，藉此，存在處理結果之精度降低之情形。又，例如於不同時序驅動取得彩色圖像之影像感測器、與取得單色圖像之影像感測器之情形時，於彩色圖像與單色圖像之間產生時間性偏差，藉此，存在處理結果之精度降低之情形。
因此，本揭示提出一種可提高藉由將由不同感測器取得之資訊進行統合處理而得之結果之精度的固態攝像裝置及電子機器。 [解決問題之技術手段]
為解決上述問題，本揭示之一形態之固態攝像裝置具備：第1感測器，其檢測第1波長帶之光；及第2感測器，其檢測與上述第1波長帶不同之第2波長帶之光；且上述第1感測器具備檢測入射光中之上述第1波長帶之光之第1像素，上述第2感測器具備檢測上述入射光中之透過上述第1像素之上述第2波長帶之光的第2像素。
以下，針對本揭示之實施形態，基於圖式詳細說明。另，以下之實施形態中，藉由對相同部位標註相同符號而省略重複說明。
又，按照以下所示之項目順序說明本揭示。 1. 第1實施形態 1.1 電子機器之構成例 1.2 影像感測器之構成例 1.3 像素陣列部之構成例 1.4 單位像素之電路構成例 1.5 電路構成之變化例 1.5.1 第1變化例 1.5.2 第2變化例 1.5.3 第3變化例 1.6 單位像素之剖面構造例 1.7 有機材料 1.8 平面構造例 1.9 像素驅動線之配線例 1.10 影像感測器之積層構造例 1.11 像素驅動及讀出方式 1.11.1 第1例 1.11.2 第2例 1.11.3 第3例 1.11.4 第4例 1.11.5 第5例 1.11.6 第6例 1.11.7 第7例 1.11.8 第8例 1.11.9 第9例 1.11.10 第10例 1.11.11 第11例 1.12 作用、效果 2. 第2實施形態 2.1 像素陣列部之構成例 2.2 單位像素之電路構成例 2.3 單位像素之剖面構造例 2.4 平面構造例 2.5 晶載透鏡之變化例 2.6 彩色濾光片排列之變化例 2.7 作用、效果 3. 對移動體之應用例
1.第1實施形態 首先，針對第1實施形態之固態攝像裝置(以下，稱為影像感測器)及電子機器，參照圖式詳細說明。另，本實施形態中，雖例示將本實施形態之技術適用於CMOS(Comple mentary Metal-Oxide Semiconductor)型影像感測器之情形，但不限定於此，例如可將本實施形態之技術適用於CCD(Charge-Coupled Device：電荷耦合器件)型影像感測器或ToF(Time-of-Flight：飛行時間)感測器或EVS(Event Vision Sensor：事件視覺感測器)等具備光電轉換元件之各種感測器。
1.1 電子機器之構成例 圖1係顯示搭載有第1實施形態之影像感測器之電子機器之概略構成例之方塊圖。如圖1所示，電子機器1具備例如攝像透鏡2、影像感測器100、記憶部3及處理器4。
攝像透鏡2為將入射光聚光，將其像成像於影像感測器100之受光面之光學系統之一例。受光面亦可為影像感測器100中光電轉換元件所排列之面。影像感測器100將入射光進行光電轉換，產生圖像資料。又，影像感測器100對產生之圖像資料執行雜訊去除或白平衡調整等特定之信號處理。
記憶部3例如由快閃記憶體或DRAM(Dynamic Random Access Memory：動態隨機存取記憶體)、或SRAM(Static Random Access Memory：靜態隨機存取記憶體)等構成，記憶自影像感測器100輸入之圖像資料等。
處理器4可包含例如使用CPU(Central Processing Unit：中央處理單元)等構成，且執行操作系統或各種應用程式軟體等之應用程式處理器、GPU(Graphics Processing Unit：圖形處理單元)或基帶處理器等。處理器4對自影像感測器100輸入之圖像資料或自記憶部3讀出之圖像資料等，執行與需要相應之各種處理，或執行對使用者顯示，或經由特定之網路發送至外部。
又，處理器4藉由將自後述之RGB像素10讀出之彩色圖像、與自IR像素20讀出之單色圖像(IR圖像)進行統合處理，而可執行測距處理或辨識處理等各種處理。
1.2影像感測器之構成例 圖2係顯示第1實施形態之CMOS型影像感測器之概略構成例之方塊圖。
本實施形態之影像感測器100具有例如堆疊構造，該堆疊構造將形成有像素陣列部101之半導體晶片、與形成有周邊電路之半導體晶片加以積層。周邊電路可包含例如像素驅動電路102、信號處理電路103、行驅動電路104及系統控制部105。
影像感測器100進而具備資料處理部108及資料存儲部109。資料處理部108及資料存儲部109可設置於與周邊電路相同之半導體晶片，亦可設置於另外之半導體晶片。
像素陣列部101具有如下構成：具有產生並累積與接受到之光量相應之電荷之光電轉換元件之單位像素(以下，亦有簡記為「像素」之情形)110於列方向及行方向，即矩陣狀2維格柵狀配置。此處，列方向是指像素列之像素之排列方向(圖式中為橫向)，行方向是指像素行之像素之排列方向(圖式中為縱向)。針對單位像素之具體之電路構成或像素構造之細節於下文敘述。
像素陣列部101中，對於矩陣狀之像素排列，依每像素列沿列方向配線像素驅動線LD，依每像素行沿行方向配線垂直信號線VSL。像素驅動線LD傳輸用以進行自像素讀出信號時之驅動之控制信號。圖2中，像素驅動線LD顯示為逐條配線，但並非限定於逐條者。像素驅動線LD之一端連接於與像素驅動電路102之各列對應之輸出端。
像素驅動電路102由移位暫存器或位址解碼器等構成，所有像素同時或以列單位等驅動像素陣列部101之各像素。即，像素驅動電路102與控制該像素驅動電路102之系統控制部105一起，構成控制像素陣列部101之各像素之動作之驅動部。對於該像素驅動電路102之具體構成省略圖示，但一般而言，具備讀出掃描系統與掃出掃描系統之2個掃描系統。
讀出掃描系統為了自單位像素讀出信號，而以列單位依序選擇掃描像素陣列部101之單位像素。自單位像素讀出之信號為類比信號。掃出掃描系統對藉由讀出掃描系統進行讀出掃描之讀出列，較該讀出掃描提前曝光時間量進行掃出掃描。
藉由該掃出掃描系統之掃出掃描，而自讀出列之單位像素之光電轉換元件掃出無用電荷，藉此將該光電轉換元件重設。且，藉由以該掃出掃描系統掃出(重設)無用電荷，而進行所謂之電子快門動作。此處，電子快門動作是指捨弃光電轉換元件之電荷，重新開始曝光(開始電荷之累積)之動作。
藉由讀出掃描系統之讀出動作讀出之信號與其前一刻之讀出動作或電子快門動作以後接受到之光量對應。且，前一刻之讀出動作之讀出時序或電子快門動作之掃出時序，至本次讀出動作之讀出時序之期間為單位像素之電荷之累積期間(亦稱為曝光期間)。
將自藉由像素驅動電路102選擇掃描之像素列之各單位像素輸出之信號按照每像素行，通過垂直信號線VSL之各者輸入至信號處理電路103。信號處理電路103按照像素陣列部101之每像素行，對自選擇列之各像素通過垂直信號線VSL輸出之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，作為信號處理，信號處理電路103至少進行雜訊去除處理，例如CDS(Correlated Double Sampling：相關雙重取樣)處理、DDS(Double Data Sampling：雙資料取樣)處理。例如，藉由CDS處理，將重設雜訊或像素內之放大電晶體之閾值偏差等像素固有之固定圖案雜訊去除。信號處理電路103除此以外，例如還具備AD(類比-數位)轉換功能，將自光電轉換元件讀出之類比之像素信號轉換成數位信號並輸出。
行驅動電路104由移位暫存器或位址解碼器等構成，依序選擇與信號處理電路103之像素行對應之讀出電路(以下，稱為像素電路)。藉由該行驅動電路104之選擇掃描，依序輸出信號處理電路103中對每個像素電路信號處理後之像素信號。
系統控制部105由產生各種時序信號之時序產生器等構成，且基於由該時序產生器產生之各種時序，進行像素驅動電路102、信號處理電路103及行驅動電路104等之驅動控制。
資料處理部108至少具有運算處理功能，對自信號處理電路103輸出之像素信號進行運算處理等各種信號處理。資料存儲部109於資料處理部108之信號處理時，暫時存儲該處理所需之資料。
另，亦可將自資料處理部108輸出之圖像資料例如於搭載影像感測器100之電子機器1之處理器4等中執行特定之處理，或經由特定之網路發送至外部。
1.3 像素陣列部之構成例 接著，針對像素陣列部101之構成例進行說明。另，此處，例示性列舉單位像素110包含用以取得RGB三原色之彩色圖像之RGB圖像、及用以取得紅外(IR)光之單色圖像之IR像素之情形。例如，RGB像素可相當於申請專利範圍之第1像素之一例，IR像素可相當於申請專利範圍之第2像素之一例，包含RGB像素之感測器可相當於申請專利範圍之第1感測器之一例，包含IR像素之感測器可相當於申請專利範圍之第2感測器之一例。又，包含RGB三原色之可見光例如可相當於申請專利範圍之第1波長帶之光之一例，IR光例如可相當於申請專利範圍之第2波長帶之光之一例。
又，於圖3及以下，於不區分使構成RGB三原色之各色成分之光透過之彩色濾光片31r、31g或31b之情形時，將其符號設為31。
圖3係顯示本實施形態之像素陣列部之概略構成例之模式圖。如圖3所示，像素陣列部101具備如下構成：具備包含RGB像素10與IR像素20之單位像素110沿光之入射方向排列之構造之單位像素110二維格柵狀排列。即，本實施形態中，構成為RGB像素10與IR像素20位於相對於單位像素110之排列方向(平面方向)垂直之方向，透過位於入射光之光路之上游側之RGB像素10之光入射至位於該RGB像素10之下游側之IR像素20。根據此種構成，於RGB像素10之光電轉換部PD1之與入射光之入射面為相反側之面側，配置IR像素20之光電轉換部PD2。藉此，本實施形態中，沿光之入射方向排列之RGB像素10與IR像素20之入射光之光軸一致或大體一致。
另，本實施形態中，例示將構成RGB像素10之光電轉換部PD1以有機材料構成，將構成IR像素20之光電轉換部PD2以矽等半導體材料構成之情形，但並非限定於此者。例如，可將光電轉換部PD1與光電轉換部PD2之兩者以半導體材料構成，可將光電轉換部PD1與光電轉換部PD2之兩者以有機材料構成，亦可將光電轉換部PD1以半導體材料構成，將光電轉換部PD2以有機材料構成。或者，亦可將光電轉換部PD1與光電轉換部PD2之至少一者以與有機材料及半導體材料不同之光電轉換材料構成。
1.4 單位像素之電路構成例 接著，針對單位像素110之電路構成例進行說明。圖4係顯示本實施形態之單位像素之概略構成例之電路圖。如圖4所示，單位像素110各具備1個RGB像素10與IR像素20。
(RGB像素10) RGB像素10具備例如光電轉換部PD1、傳輸閘極11、浮動擴散區域FD1、重設電晶體12、放大電晶體13、及選擇電晶體14。
對選擇電晶體14之閘極連接像素驅動線LD所含之選擇控制線，對重設電晶體12之閘極連接像素驅動線LD所含之重設控制線，對傳輸閘極11之後述之累積電極(參照圖8之累積電極37)連接像素驅動線LD所含之傳輸控制線。又，對放大電晶體13之汲極，經由選擇電晶體14連接一端連接於信號處理電路103之垂直信號線VSL1。
以下之說明中，重設電晶體12、放大電晶體13及選擇電晶體14亦總稱為像素電路。該像素電路亦可包含浮動擴散區域FD1及/或傳輸閘極11。
光電轉換部PD1例如以有機材料構成，將入射之光進行光電轉換。傳輸閘極11傳輸光電轉換部PD1中產生之電荷。浮動擴散區域FD1累積由傳輸閘極11傳輸之電荷。放大電晶體13使與累積於浮動擴散區域FD1之電荷相應之電壓值之像素信號出現於垂直信號線VSL1上。重設電晶體12釋放累積於浮動擴散區域FD1之電荷。選擇電晶體14選擇讀出對象之RGB像素10。
光電轉換部PD1之陽極接地，陰極連接於傳輸閘極11。關於傳輸閘極11之細節於後述中使用圖8進行說明，但例如具備累積電極37與讀出電極36。於曝光時，將電壓經由傳輸控制線施加至累積電極37，該電壓係用以將光電轉換部PD1中產生之電荷匯聚於累積電極37附近之半導體層35者。於讀出時，將用以使匯聚於累積電極37附近之半導體層35之電荷經由讀出電極36流出之電壓經由傳輸控制線，施加至累積電極37。
經由讀出電極36流出之電荷累積於由連接讀出電極36、重設電晶體12之源極及放大電晶體13之閘極之配線構造構成之浮動擴散區域FD1。另，重設電晶體12之汲極例如亦可連接於被供給電源電壓VDD或低於電源電壓VDD之重設電壓之電源線。
放大電晶體13之源極例如亦可經由未圖示之恆定電流電路等連接於電源線。放大電晶體13之汲極連接於選擇電晶體14之源極，選擇電晶體14之汲極連接於垂直信號線VSL1。
浮動擴散區域FD1將所累積之電荷轉換成與該電荷量相應之電壓值之電壓。另，浮動擴散區域FD1例如亦可為對接地電容。但，不限定於此，浮動擴散區域FD1亦可為藉由將電容器等有意地連接於傳輸閘極11之汲極、重設電晶體12之源極及放大電晶體13之閘極所連接之節點而附加之電容等。
垂直信號線VSL1連接於信號處理電路103中對每行(即，每條垂直信號線VSL1)設置之AD(Analog-to-Digital：類比轉數位)轉換電路103A。AD轉換電路103A例如具備比較器與計數器，藉由將自外部之基準電壓產生電路(DAC(Digital-to-Analog Converter：數位轉類比轉換器))輸入之單斜坡或燈形狀等之基準電壓、與出現於垂直信號線VSL1之像素信號進行比較，而將類比之像素信號轉換成數位之像素信號。另，AD轉換電路103A例如亦可具備CDS(Correlated Double Sampling)電路等，且構成為可減少kTC雜訊等。
(IR像素20) IR像素20具備例如光電轉換部PD2、傳輸電晶體21、浮動擴散區域FD2、重設電晶體22、放大電晶體23、選擇電晶體24及排出電晶體25。即，IR像素20中，將RGB像素10中之傳輸閘極11置換成傳輸電晶體21，且追加有排出電晶體25。
浮動擴散區域FD2、重設電晶體22及放大電晶體23對傳輸電晶體21之連接關係可與RGB像素10中浮動擴散區域FD1、重設電晶體12及放大電晶體13對傳輸電晶體11之連接關係相同。又，放大電晶體23、選擇電晶體24及垂直信號線VSL2之連接關係亦可與RGB像素10中放大電晶體13、選擇電晶體14及垂直信號線VSL1之連接關係相同。
傳輸電晶體21之源極例如連接於光電轉換部PD2之陰極，汲極連接於浮動擴散區域FD2。又，對傳輸電晶體21之閘極連接像素驅動線LD所含之傳輸控制線。
亦可為排出電晶體25之源極例如連接於光電轉換部PD2之陰極，汲極連接於被供給電源電壓VDD或低於電源電壓VDD之重設電壓之電源線。又，對排出電晶體25之閘極連接像素驅動線LD所含之排出控制線。
以下之說明中，重設電晶體22、放大電晶體23及選擇電晶體24亦總稱為像素電路。該像素電路亦可包含浮動擴散區域FD2、傳輸電晶體21及排出電晶體25中之1者以上。
光電轉換部PD2例如以半導體材料構成，將入射之光進行光電轉換。傳輸電晶體21傳輸光電轉換部PD2中產生之電荷。浮動擴散區域FD2累積由傳輸電晶體21傳輸之電荷。放大電晶體23使與累積於浮動擴散區域FD2之電荷相應之電壓值之像素信號出現於垂直信號線VSL2上。重設電晶體22釋放累積於浮動擴散區域FD2之電荷。選擇電晶體24選擇讀出對象之IR像素20。
光電轉換部PD2之陽極接地，陰極連接於傳輸電晶體21。傳輸電晶體21之汲極連接於重設電晶體22之源極及放大電晶體23之閘極，連接該等之配線構造構成浮動擴散層FD2。自光電轉換部PD2經由傳輸電晶體21流出之電荷累積於浮動擴散區域FD2。
浮動擴散區域FD2將所累積之電荷轉換成與該電荷量相應之電壓值之電壓。另，浮動擴散區域FD2例如亦可為對接地電容。但不限定於此，浮動擴散區域FD2亦可為藉由將電容器等有意地連接於傳輸電晶體21之汲極、重設電晶體22之源極及放大電晶體23之閘極所連接之節點而附加之電容等。
排出電晶體25將累積於光電轉換部PD2之電荷排出，於重設光電轉換部PD2時設為接通狀態。藉此，累積於光電轉換部PD2之電荷經由排出電晶體25流出至電源線，將光電轉換部PD2重設為未曝光之狀態。
垂直信號線VSL2與垂直信號線VSL1同樣，連接於信號處理電路103中對每行(即，每條垂直信號線VSL2)設置之AD轉換電路103B。AD轉換電路103B亦可為與AD轉換電路103A相同之構成。
1.5 電路構成之變化例 接著，針對圖4所示之單位像素110之電路構成之變化例，舉若干例進行說明。
1.5.1 第1變化例 圖5係顯示本實施形態之第1變化例之單位像素之概略構成例之電路圖。如圖5所示，單位像素110-1構成為在與圖4所示之單位像素110相同之構成中，將垂直信號線VSL1及VSL2連接於共通之AD轉換電路103A。因此，第1變化例中，設置將連接於AD轉換電路103A之垂直信號線切換為垂直信號線VSL1及VSL2之任一者之開關電路131。開關電路131例如可設置於與RGB像素10及/或IR像素20之像素電路相同之半導體基板，亦可設置於配置有信號處理電路103之半導體基板，又可設置於與該等不同之半導體基板。又，控制開關電路131之控制信號可自像素驅動電路102供給，亦可自行驅動電路104供給，又可自其他構成(例如圖1中之處理器4等)供給。
根據此種構成，由於可縮小信號處理電路103之電路規模，故可藉由提高面積效率而將影像感測器100小型化或高解析度化。
1.5.2 第2變化例 圖6係顯示本實施形態之第2變化例之單位像素之概略構成例之電路圖。如圖6所示，單位像素110-2構成為在與圖4所示之單位像素110相同之構成中，可將垂直信號線VSL1及VSL2分別連接於2個AD轉換電路103A及103B中之任一者。因此，第2變化例中，設置將連接於AD轉換電路103A之垂直信號線切換為垂直信號線VSL1及VSL2之任一者之開關電路132、及將連接於AD轉換電路103B之垂直信號線切換為垂直信號線VSL1及VSL2之任一者之開關電路133。開關電路132及133例如可設置於與RGB像素10及/或IR像素20之像素電路相同之半導體基板，亦可設置於配置有信號處理電路103之半導體基板，又可設置於與該等不同之半導體基板。又，控制開關電路132及133之控制信號可自像素驅動電路102供給，亦可自行驅動電路104供給，又可自其他構成(例如圖1中之處理器4等)供給。
根據此種構成，由於可選擇對每行使用之AD轉換電路103A及103B，故例如可抑制條紋等因雜訊引起之畫質降低。
1.5.3 第3變化例 圖7係顯示本實施形態之第3變化例之單位像素之概略構成例之電路圖。如圖7所示，單位像素110-3就RGB像素10，在與圖6所示之單位像素110-2相同之構成中，具備由複數個RGB像素10-1～10-N(N為2以上之整數)共用浮動擴散區域FD1、重設電晶體12、放大電晶體13及選擇電晶體14之所謂像素共用之電路構造。又，單位像素110-3就IR像素20亦同樣，在與圖6所示之單位像素110-2相同之構成中，具備由複數個IR像素20-1～20-N共用浮動擴散區域FD2、重設電晶體22、放大電晶體23及選擇電晶體24之所謂像素共用之電路構造。另，RGB像素10-1～10-N之數量與IR像素20-1～20-N之數量未必一致。
藉由設為此種構成，可根據狀況切換HDR(High Dynamic Range：高動態範圍)之讀出與LDR( Low Dynamic Range：低動態範圍)之讀出，故可抑制低照度時或高照度時之畫質劣化。另，本說明中，已例示以使用圖6說明之第2變化例為基礎之情形，但不限定於此，亦可以圖4或圖5所示之單位像素110及單位像素110-1為基礎。
1.6 單位像素之剖面構造例 接著，參照圖8，說明第1實施形態之影像感測器100之剖面構造例。圖8係顯示第1實施形態之影像感測器之剖面構造例之剖視圖。此處，著眼於單位像素110中形成有光電轉換部PD1及PD2之半導體晶片，說明其剖面構造例。
又，以下之說明中，例示光之入射面為半導體基板50之背面側(與元件形成面為相反側)，即所謂背面照射型之剖面構造，但不限定於此，光之入射面亦可為半導體基板50之正面側(元件形成面側)，即所謂正面照射型剖面構造。再者，本說明中，例示對RGB像素10之光電轉換部PD1使用有機材料之情形，但亦可如上所述，對光電轉換部PD1及PD2各者之光電轉換材料，使用有機材料及半導體材料(亦稱為無機材料)中之一者或兩者。
另，於對光電轉換部PD1之光電轉換材料及光電轉換部PD2之光電轉換材料之兩者使用半導體材料之情形時，影像感測器100可具有將光電轉換部PD1與光電轉換部PD2製入同一半導體基板50之剖面構造，可具有將製入有光電轉換部PD1之半導體基板及製入有光電轉換部PD2之半導體基板貼合之剖面構造，亦可具有將光電轉換部PD1及PD2中之一者製入半導體基板50，將另一者製入形成於半導體基板50之背面或正面上之半導體層之剖面構造。
如圖8所示，本實施形態中，具備於半導體基板50形成有IR像素20之光電轉換部PD2，於半導體基板50之背面側(與元件形成面為相反側)之面上，設置有RGB像素之光電轉換部PD1之構造。另，圖8中，為方便說明起見，半導體基板50之背面位於紙面中上側，正面位於下側。
半導體基板50可使用例如矽(Si)等半導體材料。但，不限定於此，亦可使用GaAs、InGaAs、InP、AlGaAs、InGaP、AlGaInP、InGaAsP等包含化合物半導體之各種材料。
(RGB像素10) RGB像素10之光電轉換部PD1隔著絕緣層53，設置於半導體基板50之背面側。光電轉換部PD1具備例如由有機材料構成之光電轉換膜34、以隔著光電轉換膜34之方式配置之透明電極33及半導體層35。相對於光電轉換膜34設置於紙面中上側(以下，將紙面中上側設為上表面側，將下側設為下表面側)之透明電極33例如作為光電轉換部PD1之陽極發揮功能，設置於下表面側之半導體層35作為光電轉換部PD1之陰極發揮功能。
作為陰極發揮功能之半導體層35與形成於絕緣層53中之讀出電極36電性連接。讀出電極36藉由連接於貫通絕緣層53及半導體基板50之配線61、62、63及64，而被電性引出至半導體基板50之正面(下表面)側。另，雖於圖8中未顯示，但配線64電性連接於圖4所示之浮動擴散區域FD1。
於作為陰極發揮功能之半導體層35之下表面側，隔著絕緣層53並設累積電極37。雖於圖8中未顯示，但累積電極37連接於像素驅動線LD中之傳輸控制線，如上所述，於曝光時，施加用以將光電轉換部PD1中產生之電荷匯聚於累積電極37附近之半導體層35之電壓，於讀出時，施加用以使匯聚於累積電極37附近之半導體層35之電荷經由讀出電極36流出之電壓。
讀出電極36及累積電極37亦可與透明電極33同樣，為透明導電膜。透明電極33以及讀出電極36及累積電極37亦可使用例如氧化銦錫(ITO)或氧化鋅(IZO)等透明導電膜。但，不限定於此，只要為可透過光電轉換部PD2之檢測對象之波長帶之光的導電膜，則可使用各種導電膜。
又，半導體層35亦可使用例如IGZO等透明半導體層。但，不限定於此，只要為可透過光電轉換部PD2之檢測對象之波長帶之光的半導體層，則可使用各種半導體層。
再者，絕緣層53亦可使用例如氧化矽膜(SiO 2)或氮化矽膜(SiN)等絕緣膜。但，不限定於此，只要為可透過光電轉換部PD2之檢測對象之波長帶之光的絕緣膜，則可使用各種絕緣膜。
於作為陽極發揮功能之透明電極33之上表面側，隔著密封膜32設置彩色濾光片31。密封膜32例如以氮化矽(SiN)等絕緣材料構成，為防止鋁(Al)或鈦(Ti)等原子自透明電極33擴散，可包含該等原子。
關於彩色濾光片31之排列於下文中說明，但例如對1個RGB像素10，設置使特定之波長成分之光選擇性透過之彩色濾光片31。但，設置取得亮度資訊之單色像素取代取得彩色資訊之RGB像素10之情形時，亦可省略彩色濾光片31。
(IR像素20) IR像素20之光電轉換部PD2具備例如形成於半導體基板50中之p井區域42之p型半導體區域43、及形成於p型半導體區域43之中央附近之n型半導體區域44。n型半導體區域44例如作為累積藉由光電轉換產生之電荷(電子)之電荷累積區域發揮功能，p型半導體區域43作為形成用以將藉由光電轉換產生之電荷匯聚於n型半導體區域44內之電位梯度之區域發揮功能。
於光電轉換部PD2之光入射面側，例如配置使IR光選擇性透過之IR濾光片41。IR濾光片41例如可配置於在半導體基板50之背面側設置之絕緣層53內。藉由將IR濾光片41配置於光電轉換部PD2之光入射面，可抑制可見光入射至光電轉換部PD2，因而可改善IR光相對於可見光之S/N比。藉此，可獲得IR光之更準確之檢測結果。
為抑制入射光(本例中為IR光)之反射，於半導體基板50之光入射面側，例如設置有細微之凹凸構造。該凹凸構造可為所謂稱為蛾眼構造之構造，亦可為尺寸或間距與蛾眼構造不同之凹凸構造。
於半導體基板50之正面(紙面中下面)側，即元件形成面側，設置有作為傳輸電晶體21發揮功能之縱型電晶體45、及作為電荷累積部發揮功能之浮動擴散區域FD2。縱型電晶體45之閘極電極自半導體基板50之正面到達n型半導體區域44，經由形成於層間絕緣膜56之配線65及66(像素驅動線LD之傳輸控制線之一部分)連接於像素驅動電路102。
經由縱型電晶體45流出之電荷累積於浮動擴散區域FD2。浮動擴散區域FD2經由形成於層間絕緣膜56之配線67及68，連接於重設電晶體22之源極及放大電晶體23之閘極。另，重設電晶體22、放大電晶體23及選擇電晶體24可設置於半導體基板50之元件形成面，亦可設置於與半導體基板50不同之半導體基板。
另，圖8中，例示出對1個光電轉換部PD2設置有2個縱型電晶體45(傳輸電晶體21)之情形，但不限定於此，亦可設置1個縱型電晶體45，又可設置3個以上縱型電晶體45。同樣地，例示出對1個光電轉換部PD2設置有2個浮動擴散區域FD2之情形，但不限定於此，亦可設置1個浮動擴散區域FD2，也可設置3個以上浮動擴散區域FD2。
(像素分離構造) 於半導體基板50，設置有將複數個單位像素110間電性分離之像素分離部54，於由該像素分離部54區劃之各區域內，設置有光電轉換部PD2。例如，自半導體基板50之背面(圖中上表面)側觀察影像感測器100之情形時，像素分離部54例如具有介置於複數個單位像素110間之格柵形狀，各光電轉換部PD2形成於由該像素分離部54區劃之各區域內。
像素分離部54亦可使用例如鎢(W)或鋁(Al)等反射光之反射膜。藉此，可將進入光電轉換部PD2內之入射光由像素分離部54反射，因而可延長光電轉換部PD2內之入射光之光路長度。此外，藉由將像素分離部54設為光反射構造，可減少光洩露至相鄰像素，因而亦可進一步提高畫質或測距精度等。另，將像素分離部54設為光反射構造之構成不限定於使用反射膜之構成，例如亦可藉由對像素分離部54使用折射率與半導體基板50不同之材料而實現。
於半導體基板50與像素分離部54之間，例如設置固定電荷膜55。固定電荷膜55例如為了在與半導體基板50之界面部分形成正電荷(電洞)累積區域，抑制暗電流之產生，而使用具有負的固定電荷之高介電質形成。藉由固定電荷膜55以具有負的固定電荷之方式形成，而利用該負的固定電荷，對與半導體基板138之界面施加電場，形成正電荷(電洞)累積區域。
固定電荷膜55例如可以氧化鉿膜(HfO 2膜)形成。又，固定電荷膜55可以包含其他之例如鉿、鋯、鋁、鉭、鈦、鎂、釔、鑭系元素等之氧化物之至少一者之方式形成。
另，圖8中，例示出像素分離部54具有自半導體基板50之正面到達背面之所謂FTI(Full Trench Isolation：全渠溝隔離)構造之情形，但不限定於此，例如，像素分離部54可採用自半導體基板50之背面或正面形成至半導體基板50之半腰附近之所謂DTI(Deep Trench Isolation：深渠溝隔離)構造等各種元件分離構造。
(光瞳修正) 於彩色濾光片31之上表面上，設置氧化矽膜或氮化矽膜等之平坦化膜52。平坦化膜52之上表面上例如藉由CMP(Chemical Mechanical Polishing：化學機械研磨)平坦化，於該經平坦化之上表面上，設置每單位像素110之晶載透鏡51。各單位像素110之晶載透鏡51具備如將入射光匯聚於光電轉換部PD1及PD2之曲率。另，各單位像素110中之晶載透鏡51、彩色濾光片31、IR濾光片41、光電轉換部PD2之位置關係例如亦可根據與像素陣列部101之中心之距離(像高)而調節(光瞳修正)。
又，圖8所示之構造中，亦可設置用以防止斜入射之光洩露至相鄰像素之遮光膜。遮光膜可位於設置於半導體基板50之內部之像素分離部54之上方(入射光之光路之上游側)。但，進行光瞳修正之情形時，遮光膜之位置例如亦可根據與像素陣列部101之中心之距離(像高)調節。此種遮光膜例如可設置於密封膜32內或平坦化膜52內。又，遮光膜之材料亦可使用例如鋁(Al)或鎢(W)等遮光材料。
1.7 有機材料 第1實施形態中，於對光電轉換膜34之材料使用有機系半導體之情形時，光電轉換膜34之層構造可設為如下之構造。但，積層構造之情形時，其之積層順序可適當替換。 (1) p型有機半導體之單層構造 (2) n型有機半導體之單層構造 (3-1) p型有機半導體層/n型有機半導體層之積層構造 (3-2) p型有機半導體層/p型有機半導體與n型有機半導體之混合層(塊狀異質構造)/n型有機半導體層之積層構造 (3-3) p型有機半導體層/p型有機半導體與n型有機半導體之混合層(塊狀異質構造)之積層構造 (3-4) n型有機半導體層/p型有機半導體與n型有機半導體之混合層(塊狀異質構造)之積層構造 (4) p型有機半導體與p型有機半導體之混合層(塊狀異質構造)
此處，作為p型有機半導體，可列舉萘衍生物、蒽衍生物、菲衍生物、芘衍生物、苝衍生物、四并苯衍生物、并五苯衍生物、喹吖啶酮衍生物、噻吩衍生物、噻吩并噻吩衍生物、苯并噻吩衍生物、苯并噻吩并苯并噻吩衍生物、三烯丙基胺衍生物、咔唑衍生物、苝衍生物、苉衍生物、䓛衍生物、熒蒽衍生物、酞菁衍生物、亞酞菁衍生物、亞卟啉衍生物、將雜環化合物作為配體之金屬錯合物、聚噻吩衍生物、聚苯并噻二唑衍生物、聚茀衍生物等。
作為n型有機半導體，可列舉富勒烯及富勒烯衍生物＜例如C60或C70、C74等富勒烯(高階富勒烯、內嵌富勒烯等)或富勒烯衍生物(例如富勒烯氟化物或PCBM富勒烯化合物、富勒烯多聚物等)＞、HOMO及LUMO較p型有機半導體大(深)之有機半導體、透明無機金屬氧化物。
作為n型有機半導體，具體而言，可列舉分子骨架之一部分具有含有氮原子、氧原子、硫磺原子之雜環化合物，例如吡啶衍生物、吡嗪衍生物、嘧啶衍生物、三嗪衍生物、喹啉衍生物、喹喔啉衍生物、異喹啉衍生物、吖啶衍生物、吩嗪衍生物、菲繞啉衍生物、四唑衍生物、吡唑衍生物、咪唑衍生物、噻唑衍生物、噁唑衍生物、咪唑衍生物、苯并咪唑衍生物、苯并三唑衍生物、苯并噁唑衍生物、苯并噁唑衍生物、咔唑衍生物、苯并呋喃衍生物、二苯并呋喃衍生物、亞卟啉衍生物、聚伸苯基伸乙烯衍生物、聚苯並噻二唑衍生物、聚茀衍生物之有機分子、有機金屬錯合物或亞酞菁衍生物。
作為富勒烯衍生物所含之基等，可列舉鹵原子；直鏈、分支或環狀之烷基或苯基；具有直鏈或稠環之芳香族化合物之基；具有鹵化物之基；部分氟烷基；全氟烷基；矽烷基烷基；矽烷基烷氧基；芳基矽烷基；芳基硫烷基；烷基硫烷基；芳基磺醯基；烷基磺醯基；芳基硫醚基；烷基硫醚基；胺基；烷胺基；芳胺基；羥基；烷氧基；醯胺基；醯氧基；羰基；羧基；羧醯胺基；碳烷氧基；醯基；磺醯基；氰基；硝基；具有硫族化物之基；膦基；膦酸基；該等之衍生物。
作為由如上之有機系材料構成之光電轉換膜34之膜厚，雖並非限定於以下值者，但可例示例如1×10 -8m(米)至5×10 -7m，較佳為2.5×10 -8m至3×10 -7m，更佳為2.5×10 -8m至2×10 -7m，進而佳為1×10 -7m至1.8×10 -7m。另，有機半導體多分類成p型與n型，但p型意指易輸送電洞，n型意指易輸送電子，並非限定於如無機半導體般具有電洞與電子作為熱激發之多個載子之解釋。
作為構成將綠色波長之光進行光電轉換之光電轉換膜34之材料，可列舉例如若丹明系色素、部花青素系色素、喹吖啶酮衍生物、亞酞菁系色素(亞酞菁衍生物)等。
又，作為構成將藍色光進行光電轉換之光電轉換膜34之材料，可列舉例如香豆酸色素、三-8-羥基喹啉鋁(Alq3)、部花青系色素等。
再者，作為構成將紅色光進行光電轉換之光電轉換膜34之材料，可列舉例如酞菁系色素、亞酞菁系色素(亞酞菁衍生物)等。
此外，作為光電轉換膜34，亦可使用對紫外域至紅色域之大致所有可見光感光之全色感光性有機光電轉換膜。
1.8 平面構造例 接著，針對本實施形態之像素陣列部之平面構造例進行說明。圖9係顯示本實施形態之像素陣列部之各層之平面佈局例之圖，(A)係顯示晶載透鏡51之平面佈局例，(B)係顯示彩色濾光片31之平面佈局例，(C)係顯示累積電極37之平面佈局例，(D)係顯示光電轉換部PD2之平面佈局例。另，圖9中，(A)～(D)係顯示與半導體基板50之元件形成面平行之面之平面佈局例。又，本說明中，例示以由選擇性檢測紅色(R)波長成分之像素(以下，稱為R像素10r)、選擇性檢測綠色(G)波長成分之像素(以下，稱為G像素10g)、選擇性檢測藍色(B)波長成分之光的像素(以下，稱為B像素10b)構成之2×2像素之拜耳排列為單位排列之情形。
如圖9(A)～(D)所示，本實施形態中，對1個單位像素110各設置有1個晶載透鏡51、彩色濾光片31、累積電極37、及光電轉換部PD2。另，本說明中，1個累積電極37相當於1個RGB像素10，1個光電轉換部PD2相當於1個IR像素20。
如此，於1個單位像素110中，藉由使1個RGB像素10與1個IR像素20沿入射光之行進方向排列，可提高RGB像素10與IR像素20相對於入射光之同軸性，故可抑制於彩色圖像與單色圖像之間產生之空間性偏差。藉此，可提高藉由統合處理由不同之感測器取得之資訊(彩色圖像及單色圖像)而得之結果之精度。
1.9 像素驅動線之配線例 接著，針對連接單位像素110與像素驅動電路102之像素驅動線LD之配線例進行說明。圖10係顯示本實施形態之對RGB像素之像素驅動線之配線例之俯視圖，圖11係顯示本實施形態之對IR像素之像素驅動線之配線例之俯視圖。
如圖10及圖11所示，本實施形態之像素驅動電路102具備驅動RGB像素10之RGB驅動電路160、與驅動IR像素20之IR驅動電路170。連接RGB驅動電路160與RGB像素10之傳輸閘極11、重設電晶體12及選擇電晶體14之RGB驅動線LD1，與連接IR驅動電路170與IR像素20之傳輸電晶體21、重設電晶體22、選擇電晶體24及排出電晶體25之IR驅動線LD2例如可以正交之方式配線。但，不限定於此，RGB驅動線LD1與IR驅動線LD2亦可平行配線。該情形時，RGB驅動電路160與IR驅動電路170可對像素陣列部101自同一側供給各種控制信號，亦可自不同之側供給。
1.10 影像感測器之積層構造例 圖12係顯示本實施形態之影像感測器之積層構造例之圖。如圖12所示，影像感測器100具備將像素晶片140與電路晶片150上下積層之構造。像素晶片140例如為具備包含RGB像素10及IR像素20之單位像素110排列之像素陣列101之半導體晶片，電路晶片150例如為圖3所示之像素電路排列之半導體晶片。例如，像素晶片140可相當於申請專利範圍中之第1晶片之一例，電路晶片可相當於申請專利範圍中之第2晶片之一例。
像素晶片140與電路晶片150之接合例如可使用將各者之接合面平坦化，將兩者以電子間力貼合之所謂直接接合。但，不限定於此，例如亦可使用將形成於彼此之接合面之銅(Cu)製電極墊彼此接合之所謂Cu-Cu接合，或其他之凸塊接合等。
又，像素晶片140與電路晶片150例如經由貫通半導體基板之TSV(Through-Silicon Via：矽通孔)等連接部電性連接。使用TSV之連接可採用例如將設置於像素晶片140之TSV與自像素晶片140設置至電路晶片150之TSV之2個TSV以晶片外表連接之所謂雙TSV方式，或將自像素晶片140貫通至電路晶片150之TSV兩者連接之所謂共享TSV方式等。
但，對於像素晶片140與電路晶片150之接合，使用Cu-Cu接合或凸塊接合之情形時，亦可經由Cu-Cu接合部或凸塊接合部將兩者電性連接。
1.11 像素驅動及讀出方式 接著，針對RGB像素10及IR像素之驅動方式及讀出方式，與構成影像感測器100之各半導體晶片(像素晶片140及電路晶片150)之佈局例一起，舉若干例進行說明。另，以下，為簡化說明，省略圖2所示之構成中之行驅動電路104、系統控制部105及資料存儲部109等。省略之各構成可設置於像素晶片140，亦可設置電路晶片150，又可設置於與該等不同之半導體晶片。又，以下之說明所使用之圖式中，#n(n為1以上之整數)表示像素驅動線LD及垂直信號線VSL之跨越圖式之連接關係。再者，以下之說明中，未特別說明之構成、動作及效果亦可與其他例相同。
又，以下之說明中，例如對於RGB像素10之驅動系統可相當於申請專利範圍之第1驅動系統之一例，對於IR像素20之驅動系統可相當於申請專利範圍之第2驅動系統之一例，對於RGB像素10之讀出系統可相當於申請專利範圍之第1讀出部之一例，對於IR像素20之讀出系統可相當於申請專利範圍之第2讀出部之一例。
1.11.1 第1例 第1例中，就對於RGB像素10之驅動系統與對於IR像素20之驅動系統分別設置，且對於RGB像素10之讀出系統與對於IR像素20之讀出系統分別設置之情形進行說明。圖13及圖14係顯示第1例之佈局例之俯視圖，圖13顯示像素晶片140之平面佈局例，圖14顯示電路晶片150之平面佈局例。
(像素晶片140) 如圖13所示，第1例中，像素晶片140具有對像素陣列部101之各單位像素110，分別配線RGB像素10用之RGB驅動線LD1、與IR像素20用之IR驅動線LD2之佈局。RGB驅動線LD1及IR驅動線LD2可如圖13般於列方向延伸，亦可於行方向延伸。又，RGB驅動線LD1及IR驅動線LD2可自同一方向延伸，亦可自不同方向延伸。例如，亦可為RGB驅動線LD1自紙面中右側朝橫向(列方向)延伸，IR驅動線LD2自紙面中上側朝縱向(行方向)延伸。
又，各單位像素110中，RGB像素10連接於垂直信號線VSL1，IR像素20連接於與垂直信號線VSL1不同之垂直信號線VSL2。垂直信號線VSL1及VSL2可如圖13般，於行方向延伸，亦可於列方向延伸。又，垂直信號線VSL1及VSL2可自同一方向延伸，亦可自不同方向延伸。
(電路晶片150) 如圖14所示，第1例中，圖1所示之像素驅動電路102由RGB驅動電路160與IR驅動電路170構成。又，信號處理電路103由RGB信號處理電路181與IR信號處理電路191構成，資料處理部108由RGB資料處理部182與IR資料處理部192構成。
RGB驅動電路160經由RGB驅動線LD1，連接於像素晶片140中之各單位像素110之RGB像素10。IR驅動電路170經由IR驅動線LD2，連接於像素晶片140中之各單位像素110之IR像素20。
RGB驅動電路160包含：對傳輸閘極11供給傳輸控制信號之TG驅動部161、對重設電晶體12供給重設控制信號之RST驅動部162、及對選擇電晶體14供給選擇控制信號之SEL驅動部164，且經由RGB驅動線LD1對RGB像素10供給上述控制信號，藉此驅動RGB像素10。藉此，於連接於RGB像素10之垂直信號線VSL1上出現像素信號。
IR驅動電路170包含：對傳輸電晶體21供給傳輸控制信號之TG驅動部171、對重設電晶體22供給重設控制信號之RST驅動部172、對選擇電晶體24供給選擇控制信號之SEL驅動部174、及對排出電晶體25供給排出控制信號之OFG驅動部175，且經由IR驅動線LD2對IR像素20供給上述控制信號，藉此驅動IR像素20。藉此，於連接於IR像素20之垂直信號線VSL2上出現像素信號。
RGB信號處理電路181連接於垂直信號線VSL1。RGB信號處理電路181藉由將出現於垂直信號線VSL1之像素信號轉換成數位之像素信號，而產生數位之彩色圖像信號。
RGB資料處理部182對自RGB信號處理電路181輸出之數位之彩色圖像信號，執行上文中作為資料處理部108之處理說明之各種運算處理，將其結果輸出至例如處理器4。
IR信號處理電路191連接於垂直信號線VSL2。IR信號處理電路191藉由將出現於垂直信號線VSL1之像素信號轉換成數位之像素信號，而產生數位之單色圖像信號。
IR資料處理部192對自IR信號處理電路191輸出之數位之單色圖像信號，執行上文中作為資料處理部108之處理說明之各種運算處理，將其結果輸出至例如處理器4。
如此，第1例中，用以驅動RGB像素10之RGB驅動電路160、與用以驅動IR像素20之IR驅動電路170構成互相獨立之不同驅動系統，且自RGB像素10讀出像素信號並執行各種處理之RGB信號處理電路181及RGB資料處理部182、與自IR像素20讀出像素信號並執行各種處理之IR信號處理電路191及IR資料處理部192構成互相獨立之不同讀出系統。根據此種構成，由於可自相同單位像素110中之RGB像素10及IR像素20同時或大致同時讀出像素信號，故可抑制自RGB像素10獲得之彩色圖像與自IR像素20獲得之單色圖像(IR圖像)之時間性偏差。其結果，可提高藉由統合處理由不同感測器取得之資訊(彩色圖像及單色圖像)而得之結果之精度。
又，第1例中，構成驅動系統之RGB驅動電路160及IR驅動電路170配置於電路晶片150之單側(圖14中，較中央更靠左之區域)，構成讀出系統之RGB信號處理電路181及RGB資料處理部182、與IR信號處理電路191及IR資料處理部192配置於電路晶片150之另一側之單側(圖14中，較中央更靠右側之區域)。如此，藉由設為如將驅動系統與讀出系統分開匯總之佈局，而可以現有之電路晶片之佈局為基礎，故可提高電路晶片150之佈局設計效率。
1.11.2 第2例 第2例中，與第1例同樣，針對分別設置有對於RGB像素10之驅動系統與對於IR像素20之驅動系統，且分別設置有對於RGB像素10之讀出系統與對於IR像素20之讀出系統之情形進行說明。圖15及圖16係顯示第2例之佈局例之俯視圖，圖15係顯示像素晶片140之平面佈局例，圖16係顯示電路晶片150之平面佈局例。
(像素晶片140) 如圖15所示，第2例之像素晶片140之平面佈局亦可與圖13所例示之第1例之像素晶片140之平面佈局例相同。但，圖15中，顯示用以將設置於像素晶片140之各種元件電性連接於電路晶片150側之元件之連接部141。又，圖15中，於圖式中，RGB驅動線LD1連接於左端側之連接部141，IR驅動線LD2連接於右端側之連接部141，垂直信號線VSL1連接於下側之連接部141，垂直信號線VSL2連接於上側之連接部141。
(電路晶片150) 如圖16所示，第2例中，與第1例同樣，像素驅動電路102由RGB驅動電路160與IR驅動電路170構成，信號處理電路103由RGB信號處理電路181與IR信號處理電路191構成，資料處理部108由RGB資料處理部182與資料處理部192構成。
第2例中，RGB驅動電路160例如靠電路晶片150之左側配置，連接於電路晶片150之左端之連接部151。另一方面，IR驅動電路170例如靠電路晶片150之右側配置，連接於電路晶片150之右端之連接部151。RGB信號處理電路181及RGB資料處理部182與IR信號處理電路191及IR資料處理部192之讀出系統配置於電路晶片150之中央，連接於電路晶片150之上/下端之連接部151。另，RGB驅動電路160與IR驅動電路170亦可替換位置。同樣地，RGB信號處理電路181及RGB資料處理部182、與IR信號處理電路191及IR資料處理部192亦可替換位置。
(晶片間連接構成) 像素晶片140之連接部141與電路晶片150之連接部151如上所述，例如藉由貫通半導體基板之TSV或Cu-Cu接合或凸塊接合等電性連接。這對於其他例亦可相同。另，圖16中例示出RGB信號處理電路181連接於電路晶片150之下端之連接部151，IR信號處理電路191連接於電路晶片150之上端之連接部151之情形，但不限定於此，亦可為RGB信號處理電路181及IR信號處理電路191之兩者連接於配置在電路晶片150之上端或下端之連接部151。該情形時，可省略未連接之連接部151。
如此，第2例中，RGB驅動電路160與IR驅動電路170分開配置於電路晶片150之左右。根據此種構成，由於可將對像素晶片140側之對RGB像素10之連接構成與對IR像素20之連接構成左右分散，故可緩和配線或連接端子之密集。藉此，可抑制因配線間等之耦合引起之特性劣化。
又，由於RGB驅動電路160之連接部151與IR驅動電路170之連接部151配置於電路晶片150之左右端，故可使自RGB驅動電路160至RGB像素10之平均配線長度，與自IR驅動電路170至IR像素20之平均配線長度一致，故可進行更高精度之控制。
再者，根據第2例，與第1例同樣，對於RGB像素10之驅動系統及讀出系統、與對於IR像素20之驅動系統及讀出系統為互相獨立之不同構成，故可自相同單位像素110中之RGB像素10及IR像素20同時或大致同時讀出像素信號。藉此，可抑制自RGB像素10獲得之彩色圖像與自IR像素20獲得之單色圖像(IR圖像)之時間性偏差，故可提高藉由統合處理由不同感測器取得之資訊而得之結果之精度。
1.11.3 第3例 第3例中，與第1例及第2例同樣，針對分別設置有對於RGB像素10之驅動系統與對於IR像素20之驅動系統，且分別設置有對於RGB像素10之讀出系統與對於IR像素20之讀出系統之情形進行說明。圖17及圖18係顯示第3例之佈局例之俯視圖，圖17顯示像素晶片140之平面佈局例，圖18顯示電路晶片150之平面佈局例。
(像素晶片140) 如圖17所示，第3例之像素晶片140之平面佈局於與使用圖15說明之第2例之平面佈局相同之佈局中，RGB驅動線LD1及IR驅動線LD2連接於配置在像素晶片140之同一端側(本例中為右端側)之連接部141。
(電路晶片150) 如圖18所示，第3例之電路晶片150之平面佈局於與使用圖16說明之第2例之平面佈局相同之佈局中，包含RGB信號處理電路181及RGB資料處理部182、與IR信號處理電路191及IR資料處理部192之讀出系統靠電路晶片150之一端側(本例中為左端側)配置，包含RGB驅動電路160與IR驅動電路170之驅動系統靠電路晶片之另一端側(本例中為右端側)配置。RGB驅動電路160與IR驅動電路170以各自之連接部151對向之方式配置。另，RGB驅動電路160與IR驅動電路170亦可替換位置。同樣地，RGB信號處理電路181及RGB資料處理部182、與IR信號處理電路191及IR資料處理部192亦可替換位置。
如此，第3例中，RGB驅動電路160與IR驅動電路170對向配置，藉此，各自之連接部151接近配置。根據此種構成，可使自RGB驅動電路160至RGB像素10之配線長度、與自IR驅動電路170至IR像素20之配線長度大體一致，故可進行更高精度之控制。
又，根據第3例，與第1例及第2例同樣，對於RGB像素10之驅動系統及讀出系統與對於IR像素20之驅動系統及讀出系統為互相獨立之不同構成，故可自相同單位像素110中之RGB像素10及IR像素20同時或大致同時讀出像素信號。藉此，可抑制自RGB像素10獲得之彩色圖像與自IR像素20獲得之單色圖像(IR圖像)之時間性偏差，故可提高藉由統合處理由不同感測器取得之資訊而得之結果之精度。
1.11.4第4例 第4例中，針對將對於RGB像素10之讀出系統之一部分與對於IR像素20之讀出系統之一部分共通化之情形進行說明。另，第4例中，對於RGB像素10之驅動系統與對於IR像素20之驅動系統亦可與第1例～第3例同樣分開設置。又，第4例中，例示以第2例為基礎之情形，但不限定於此，亦可以其他例為基礎。圖19及圖20係顯示第4例之佈局例之俯視圖，圖19顯示像素晶片140之平面佈局例，圖20顯示電路晶片150之平面佈局例。
(像素晶片140) 如圖19所示，第4例之像素晶片140之平面佈局於與使用圖15說明之第2例之平面佈局相同之佈局中，將RGB驅動線LD1及IR驅動線LD2朝像素晶片140之同一端(本例中為下端)引出。引出之RGB驅動線LD1與IR驅動線LD2經由設置於像素陣列部101外之開關電路131，連接於共通之垂直信號線VSL。該垂直信號線VSL連接於配置在像素晶片140之下端側之連接部141。
(電路晶片150) 如圖20所示，第4例之電路晶片150中，設置由RGB像素10及IR像素20共用之共通信號處理電路210，作為信號處理電路103。共通信號處理電路210連接於配置在電路晶片150之下端側之連接部151，根據自RGB像素10讀出之像素信號產生數位之彩色圖像信號，並將其輸入至RGB資料處理部182，根據自IR像素20讀出之像素信號產生數位之單色圖像信號，並將其輸入至IR資料處理部192。
如此，第4例中，由RGB像素10與IR像素20共用共通信號處理電路210。藉此，較設置個別之信號處理電路181及191之情形，可進一步縮小信號處理電路103之電路規模，故可縮小電路晶片150中之信號處理電路103之佔有面積。
又，由於藉由將用以將連接於共通信號處理電路210之垂直信號線切換為垂直信號線VSL1與垂直信號線VSL2之任一者的開關電路131設置於像素晶片140，可將用以將像素晶片140之垂直信號線電性引繞至電路晶片150之連接部141及151削減一半，故可縮小像素晶片140中之連接部141之佔有面積及電路晶片150中之連接部151之佔有面積。
另，由RGB像素10與IR像素20共用共通信號處理電路210之情形時，對於RGB像素10之讀出與對於IR像素20之讀出例如可分時執行。
又，第4例中，已例示使用開關電路131將連接於共通處理電路210之垂直信號線切換為垂直信號線VSL1及垂直信號線VSL2之任一者之情形，但不限定於此，亦可將垂直信號線VSL1及垂直信號線VSL2之兩者經由連接部151，連接於電路晶片150側之共通信號處理電路210。
1.11.5 第5例 第5例中，針對將對於RGB像素10之驅動系統之一部分與對於IR像素20之驅動系統之一部分共通化之情形進行說明。另，第5例中，對於RGB像素10之讀出系統與對於IR像素20之讀出系統亦可與第1例～第3例同樣分開設置。又，第5例中，例示以第1例為基礎之情形，但不限定於此，亦可以其他例為基礎。圖21及圖22係顯示第5例之佈局例之俯視圖，圖21顯示像素晶片140之平面佈局例，圖22顯示電路晶片150之平面佈局例。
(像素晶片140) 如圖21所示，第5例中，於與第1例之平面佈局相同之佈局中，對各單位像素110之RGB像素10連接RGB驅動線LD1與共通驅動線LD3，對IR像素20連接IR驅動線LD2與共通驅動線LD3。即，第5例中，由RGB像素10與IR像素20共用共通驅動線LD3。共通驅動線LD3與RGB驅動線LD1及IR驅動線LD2同樣，可於列方向延伸，亦可於行方向延伸。又，RGB驅動線LD1、IR驅動線LD2及共通驅動線LD3可自同一方向延伸，亦可自不同方向延伸。
(電路晶片150) 如圖22所示，第5例中，像素驅動電路102由RGB驅動電路160、IR驅動電路170及共通驅動電路200構成。共通驅動電路200具備：將RGB驅動電路160中之RST驅動部162與IR驅動電路170中之RST驅動部172共通化之RST驅動部202；及將RGB驅動電路160中之SEL驅動部164與IR驅動電路170中之SEL驅動部174共通化之SEL驅動部204。因此，自RGB驅動電路160省略RST驅動部162及SEL驅動部164，自IR驅動電路170省略RST驅動部172及SEL驅動部174。該共通驅動電路200例如可相當於申請專利範圍之第3驅動部之一例。
共通驅動電路200之RST驅動部202經由共通驅動線LD3，對RGB像素10之重設電晶體12及IR像素20之重設電晶體22之兩者供給重設控制信號。又，SEL驅動部204經由共通驅動線LD3，對RGB像素10之選擇電晶體14及IR像素20之選擇電晶體24之兩者供給選擇控制信號。
如此，第5例中，將RGB驅動電路160及IR驅動電路170中之一部分共通化。藉此，可提高對於RGB像素10之驅動控制與對於IR像素之驅動控制之同時性，故可進一步抑制自RGB像素10獲得之彩色圖像與自IR像素20獲得之單色圖像(IR圖像)之時間性偏差。
又，由於將RGB驅動電路160之一部分與IR驅動電路170之一部分共通化，故較設置個別之RGB驅動電路160及IR驅動電路170之情形，進一步縮小像素驅動電路102之電路規模。藉此，可縮小電路晶片150中之像素驅動電路102之佔有面積。
1.11.6 第6例 第6例中，與第5例同樣，針對將對於RGB像素10之驅動系統之一部分與對於IR像素20之驅動系統之一部分共通化之情形進行說明。另，第6例中，例示以第5例為基礎之情形，但不限定於此，亦可以其他例為基礎。圖23及圖24係顯示第6例之佈局例之俯視圖，圖23顯示像素晶片140之平面佈局例，圖24顯示電路晶片150之平面佈局例。
(像素晶片140) 如圖23所示，第6例之像素晶片140之平面佈局亦可與圖21所例示之第5例之像素晶片140之平面佈局例相同。但，圖23中，顯示出用以將設置於像素晶片140之各種元件電性連接於電路晶片150側之元件之連接部141。又，圖23中，於圖式中，RGB驅動線LD1連接於左側之連接部141，IR驅動線lD2及共通驅動線LD3連接於右側之連接部141，垂直信號線VSL1連接於下側之連接部141，垂直信號線VSL2連接於上側之連接部141。
(電路晶片150) 如圖24所示，第6例中，與第5例同樣，像素驅動電路102由RGB驅動電路160與IR驅動電路170構成，信號處理電路103由RGB信號處理電路181與IR信號處理電路191構成，資料處理部108由RGB資料處理部182與IR資料處理部192構成。
第6例中，RGB驅動電路160例如靠電路晶片150之左側配置，連接於電路晶片150之左端之連接部151。另一方面，IR驅動電路170及共通驅動電路200例如靠電路晶片150之右側配置，連接於電路晶片150之右端之連接部151。IR驅動電路170與共通驅動電路200以各自之連接部151對向之方式配置。另，RGB驅動電路160、IR驅動電路170及共通驅動電路200亦可替換位置。
如此，第6例中，RGB驅動電路160、IR驅動電路170及共通驅動電路200分開配置於電路晶片150之左右。根據此種構成，由於可將像素晶片140側之對RGB像素10之連接構成與對IR像素20之連接構成左右分散，故與上述之第2例同樣，可緩和配線或連接端子之密集。藉此，可抑制因配線間等之耦合引起之特性劣化。
又，由於RGB驅動電路160之連接部151、IR驅動電路170之連接部151及共通驅動電路200之連接部151配置於電路晶片150之左右端，故可使自RGB驅動電路160及共通驅動電路200至RGB像素10之平均配線長度，與自IR驅動電路170及共通驅動電路200至IR像素20之平均配線長度大體一致，故可進行更高精度之控制。
再者，根據第6例，與第5例同樣，將RGB驅動電路160及IR驅動電路170中之一部分共通化，故可提高對於RGB像素10之驅動控制與對於IR像素之驅動控制之同時性，藉此，可進一步抑制自RGB像素10獲得之彩色圖像與自IR像素20獲得之單色圖像(IR圖像)之時間性偏差。
此外，由於將RGB驅動電路160之一部分與IR驅動電路170之一部分共通化，故可縮小電路晶片150中像素驅動電路102之佔有面積。
1.11.7 第7例 第7例中，與第5例及第6例同樣，針對將對於RGB像素10之驅動系統之一部分與對於IR像素20之驅動系統之一部分共通化之情形進行說明。另，第7例中，例示以第6例為基礎之情形，但不限定於此，亦可以其他例為基礎。圖25及圖26係顯示第7例之佈局例之俯視圖，圖25顯示像素晶片140之平面佈局例，圖26顯示電路晶片150之平面佈局例。
(像素晶片140) 如圖25所示，第7例中，各單位像素110之RGB像素10和垂直信號線VSL1與垂直信號線VSL3之任一者連接，該垂直信號線VSL1連接於配置在紙面中下端側之連接部141；該垂直信號線VSL3連接於配置在紙面中上端側之連接部141。垂直信號線VSL1例如於行方向延伸，經由配置於像素晶片140之下端之連接部141，電性引繞至電路晶片150側。另一方面，垂直信號線VSL3例如於行方向延伸，經由配置於像素晶片140之上端之連接部141，電性引繞至電路晶片150側。
RGB像素10連接於垂直信號線VSL1與垂直信號線VSL3之哪一者，例如可基於各RGB像素10之檢測對象之波長成分(即，分配給各RGB像素10之彩色濾光片31之種類)決定。例如，以拜耳排列構成彩色濾光片31之陣列之情形時，可構成為將檢測紅色(R)波長成分之RGB像素10及檢測藍色(B)波長成分之RGB像素10連接於垂直信號線VSL1，將檢測綠色(G)波長成分之RGB像素10連接於垂直信號線VSL3。但，不限定於此種連接關係而可進行各種變化，例如將奇數行或奇數列之RGB像素10連接於垂直信號線VSL1，將偶數行或偶數列之RGB像素10連接於垂直信號線VSL3，或將像素陣列部101中下半部分之RGB像素10連接於垂直信號線VSL1，將上半部分之RGB像素10連接於垂直信號線VSL3等。
(電路晶片150) 如圖26所示，第7例中，與第6例同樣，像素驅動電路102由RGB驅動電路160、IR驅動電路170及共通驅動電路200構成。另一方面，信號處理電路103由RGB信號處理電路181與共通信號處理電路210構成。資料處理部108由RGB資料處理部182與IR資料處理部192構成。共通信號處理電路210例如可相當於申請專利範圍之第2讀出部之另一例。
對共通信號處理電路210，經由垂直信號線VSL3輸入來自一部分RGB像素10之像素信號。又，亦對共通信號處理電路210輸入來自IR像素20之像素信號。共通信號處理電路210根據自垂直信號線VSL3輸入之類比之像素信號產生數位之彩色圖像信號，並將其輸入至RGB資料處理部182，根據自垂直信號線VSL2輸入之類比之像素信號產生數位之單色圖像信號，並將其輸入至IR資料處理部192。
如此，第7例中，自RGB像素10之讀出分散至RGB信號處理電路181與共通信號處理電路210。藉此，可並行執行對複數個RGB像素10之讀出動作，故可提高彩色圖像之讀出速度。
另，第7例中，已例示將自RGB像素10之讀出並行化之情形，但不限定於此，亦可構成為將自IR像素20之讀出並行化。
1.11.8 第8例 第8例中，針對將對於RGB像素10之讀出系統之一部分與對於IR像素20之讀出系統之一部分共通化，且將對於RGB像素10之驅動系統之一部分與對於IR像素20之驅動系統之一部分共通化之情形進行說明。另，第8例中，例示對於讀出系統之共通化，以第4例為基礎，對於驅動系統之共通化，以第6例為基礎之情形，但不限定於此，亦可以其他例為基礎。圖27及圖28係顯示第7例之佈局例之俯視圖，圖27顯示像素晶片140之平面佈局例，圖28顯示電路晶片150之平面佈局例。
(像素晶片140) 如圖27所示，第7例之像素晶片140之平面佈局中，於與使用圖23說明之第6例之平面佈局相同之佈局中，將RGB驅動線LD1自配置於像素晶片140之左端之連接部141引出，將IR驅動線LD2自配置於上端之連接部141引出，將共通驅動線LD3自配置於右端之連接部141引出。另，第7例中，雖省略第4例之開關電路131，但如使用圖19所說明，亦可對垂直信號線VSL1及VSL2設置開關電路131。
(電路晶片150) 如圖28所示，第4例中，RGB驅動電路160配置於電路晶片150之左側，IR驅動電路170配置於中央上側，共通驅動電路200配置於右側，共通信號處理電路210、RGB資料處理部182及IR資料處理部192配置於中央下側。
如此，在將對於RGB像素10及IR像素20之讀出系統之一部分共通化之構成中，進而將對於RGB像素10及IR像素20之讀出系統之一部分共通化之情形時，可將連接於RGB驅動電路160之連接部151、連接於IR驅動電路170之連接部151、連接於共通驅動電路200之連接部151、及連接於共通信號處理電路210之連接部151分散於電路晶片140之4邊。藉此，可緩和配線或連接端子之密集，故可抑制因配線間等之耦合引起之特性劣化。
又，第7例中，與第4例同樣，由RGB像素10與IR像素20共用共通信號處理電路210，藉此可縮小電路晶片150中信號處理電路103之佔有面積。再者，第7例中，與第6例同樣，由於將RGB驅動電路160及IR驅動電路170中之一部分共通化，故可提高對RGB像素10之驅動控制與對IR像素之驅動控制之同時性，藉此，可進一步抑制自RGB像素10獲得之彩色圖像與自IR像素20獲得之單色圖像(IR圖像)之時間性偏差。
此外，由於將驅動系統之一部分與讀出系統之一部分共通化，故可縮小電路晶片150中像素驅動電路102及信號處理電路103之佔有面積。
1.11.9 第9例 第9例中，針對將對於RGB像素10之驅動系統與對於IR像素20之驅動系統共通化之情形進行說明。另，第9例中，對於RGB像素10之讀出系統與對於IR像素20之讀出系統可分開設置。又，第9例中，例示以第1例為基礎之情形，但不限定於此，亦可以其他例為基礎。圖29及圖30係顯示第9例之佈局例之俯視圖，圖29顯示像素晶片140之平面佈局例，圖30顯示電路晶片150之平面佈局例。
(像素晶片140) 如圖29所示，第9例之像素晶片140之平面佈局中，於與使用圖13說明之第1例之平面佈局相同之佈局中，將RGB驅動線LD1及IR驅動線LD2置換成由RGB像素10及IR像素20共用之共通驅動線LD3。
(電路晶片150) 如圖30所示，第9例中，像素驅動電路102由RGB像素10及IR像素20共用之共通驅動電路200構成。本例中，共通驅動電路200具備：TG驅動部201，其對RGB像素10之傳輸閘極11與IR像素20之傳輸電晶體21供給傳輸控制信號；RST驅動部202，其對RGB像素10之重設電晶體12與IR像素20之重設電晶體22供給重設控制信號；SEL驅動部204，其對RGB像素10之選擇電晶體14與IR像素20之選擇電晶體24供給選擇控制信號；及OFG驅動部205，其對IR像素20之排出電晶體25供給排出控制信號。
如此，第9例中，將RGB驅動電路160及IR驅動電路170共通化。藉此，可進一步提高對RGB像素10之驅動控制與對IR像素之驅動控制之同時性，故可進一步抑制自RGB像素10獲得之彩色圖像與自IR像素20獲得之單色圖像(IR圖像)之時間性偏差。
又，由於RGB驅動電路160與IR驅動電路170共通化，故較設置個別之RGB驅動電路160及IR驅動電路170之情形，可大幅縮小像素驅動電路102之電路規模。藉此，可進一步縮小電路晶片150中像素驅動電路102之佔有面積。
1.11.10 第10例 第10例中，例示於圖9所例示之平面佈局中，於像素晶片140及電路晶片150配置有連接部141及151之平面佈局。圖31及圖32係顯示第10例之佈局例之俯視圖，圖31顯示像素晶片140之平面佈局例，圖32顯示電路晶片150之平面佈局例。
(像素晶片140) 如圖31所示，第10例中，例如共通驅動線LD3可連接於配置在像素晶片140之左端之連接部141，垂直信號線VSL1可連接於配置在像素晶片140之下端之連接部141，垂直信號線VSL2可連接於配置在像素晶片140之上端之連接部。但，不限定於此，垂直信號線VSL1及VSL2以及共通驅動線LD3可分別於行方向延伸，亦可於列方向延伸。又，垂直信號線VSL1及VSL2以及共通驅動線LD3可自同一方向延伸，亦可自不同方向延伸。
(電路晶片150) 如圖30所示，電路晶片150中之連接部151亦可以與像素晶片140中之連接部141之配置對應之方式配置。此種對應關係於其他例中亦可相同。
1.11.11 第11例 上述之第1例～第10例中，已例示影像感測器100為藉由將像素晶片140與電路晶片150貼合而構成之雙層積層晶片之情形，但影像感測器100之積層構造不限定於雙層，亦可為1層或3層以上。因此，第11例中，針對將影像感測器100設為3層積層晶片之情形進行說明。另，第11例中，例示以第10例為基礎之情形，但不限定於此，亦可以其他例為基礎。圖33～圖35係顯示第11例之佈局例之俯視圖，圖33顯示上層像素晶片140A之平面佈局例，圖34顯示下層像素晶片140B之平面佈局例，圖35顯示電路晶片150之平面佈局例。
(像素晶片) 如圖33及圖34所例示，第11例中，像素晶片140具有將配置於光之入射面側之上層像素晶片140A、與配置於電路晶片150側之下層像素晶片140B貼合之雙層構造。
·上層像素晶片140A 於上層像素晶片140A，例如配置各單位像素110之受光部110A。受光部110A之排列亦可與像素陣列部101之單位像素110之排列同樣，為2維格柵狀。
受光部110A例如可包含圖4所例示之單位像素110之構成中之RGB像素10之光電轉換部PD1及傳輸閘極11、與IR像素20之光電轉換部PD2及傳輸電晶體21。即，圖33之RGB像素10A可包含光電轉換部PD1及傳輸閘極11，IR像素20A可包含光電轉換部PD2、傳輸電晶體21及排出電晶體25。
於RGB像素10A之傳輸閘極11與IR像素20A之傳輸電晶體21及排出電晶體25，經由配置於上層像素晶片140A之左端之連接部141A，連接共通驅動線LD3之驅動線LD3a。
·下層像素晶片140B 於下層像素晶片140B，例如配置各單位像素110之像素電路110B。像素電路110B之排列亦可與像素陣列部101之單位像素110之排列同樣，為2維格柵狀。
像素電路110B例如可包含圖4所例示之單位像素110之構成中之RGB像素10之重設電晶體12、浮動擴散區域FD1、放大電晶體13及選擇電晶體14、IR像素20之重設電晶體22、浮動擴散區域FD2、放大電晶體23及選擇電晶體24。即，圖34之RGB像素10B可包含重設電晶體12、浮動擴散區域FD1、放大電晶體13及選擇電晶體14，IR像素20B可包含重設電晶體22、浮動擴散區域FD2、放大電晶體23及選擇電晶體24。
於RGB像素10B之重設電晶體12與IR像素20B之重設電晶體22，經由配置於下層像素晶片140B之左端之連接部141B，連接共通驅動線LD3中之驅動線LD3b。同樣地，於RGB像素10B之選擇電晶體14與IR像素20B之選擇電晶體24，經由連接部141B連接驅動線LD3b。
又，用以自RGB像素10及IR像素20分別讀出像素信號之垂直信號線VSL1及VSL2亦可設置於下層像素晶片140B。例如，亦可為用以自RGB像素10讀出像素信號之垂直信號線VSL1連接於配置在下層像素晶片140B之下端之連接部141B，用以自IR像素20讀出像素信號之垂直信號線VSL2連接於配置在下層像素晶片140B之上端之連接部141B。
(電路晶片150) 第11例之電路晶片150之平面佈局例如亦可與第10例所例示之電路晶片150之平面佈局相同。另，自共通驅動電路200延伸之共通驅動線LD3包含驅動線LD3a及LD3b。
如此，第11例中，RGB像素10中之光電轉換部PD1及傳輸閘極11與重設電晶體12、浮動擴散區域FD1、放大電晶體13及選擇電晶體14分開配置於上層像素晶片140A與下層像素晶片140B。藉此，可擴大上層像素晶片140A中之光電轉換部PD1之受光面，故可擴大對於入射光之有效受光面積，提高光電轉換率(量子效率)，或使RGB像素10高解析度化等。同樣地，藉由將IR像素20中之光電轉換部PD2、傳輸電晶體21及排出電晶體25與重設電晶體22、浮動擴散區域FD2、放大電晶體23及選擇電晶體24分開配置於上層像素晶片140A與下層像素晶片140B，可提高光電轉換效率及高解析度化。
又，本例中，將像素陣列部101中之所有RGB像素10與IR像素20之兩者設為所有像素同時驅動方式(所謂全域快門方式)之構成之情形時，由於可使由RGB像素10與IR像素20構成像素電路110B之電晶體之種類一致，故亦可簡化共通驅動線LD3之配線佈局。
(變化例) 另，第11例中，已例示將像素晶片140設為雙層構造，且全體為3層構造之情形，但不限定於此。例如，亦可設為除像素晶片140與電路晶片150外，追加如圖36所例示之配置有訊框記憶體252之電路晶片250之3層構造。此種構成中，例如可將經RGB資料處理部182處理後之彩色圖像資料經由信號線SL1存儲於訊框記憶體252內，可將經IR資料處理部192處理後之單色圖像資料經由信號線SL2存儲於訊框記憶體252內。
如此，藉由將訊框記憶體252組入影像感測器100內，可實現能高速讀出之高性能影像感測器。該情形時，電路晶片250可配置於像素晶片140與電路晶片150間，亦可隔著電路晶片150配置於與像素晶片140為相反側。又，將影像感測器100設為4層以上之積層構造之情形時，亦可將電路晶片150及250配置於第2層以後之任意層。
1.12 作用、效果 如上所述，根據第1實施形態，於光入射方向配置RGB像素10之光電轉換部PD1與IR像素20之光電轉換部PD2。藉此，可提高RGB像素10與IR像素20相對於入射光之同軸性，故可抑制於彩色圖像與單色圖像之間產生之空間性偏差。藉此，可提高藉由統合處理由不同感測器取得之資訊(彩色圖像及單色圖像)而得之結果之精度。
又，一部分例中，由於可自相同單位像素110中之RGB像素10及IR像素20同時或大致同時地讀出像素信號，故可抑制自RGB像素10獲得之彩色圖像與自IR像素20獲得之單色圖像(IR圖像)之時間性偏差。藉此，亦可提高藉由統合處理由不同感測器取得之資訊(彩色圖像及單色圖像)而得之結果之精度。
2. 第2實施形態 接著，針對第2實施形態，參照圖式詳細說明。另，以下之說明中，藉由對與上述之實施形態相同之構成引用該等，而省略重複說明。
上述之第1實施形態中，舉一個IR像素20對一個RGB像素10建立對應之情形為例。相對於此，第2實施形態中，舉複數個RGB像素10對一個IR像素20建立對應之情形為例。
2.1 像素陣列部之構成例 首先，針對本實施形態之像素陣列部101之構成例進行說明。另，此處，與第1實施形態同樣，舉單位像素310包含用以取得RGB三原色之彩色圖像之RGB像素、與用以取得紅外(IR)光之單色圖像之IR像素之情形作為例示。又，RGB像素10例如按照拜耳排列進行排列。
圖37係顯示本實施形態之像素陣列部之概略構成例之模式圖。如圖37所示，像素陣列部101具備如下構成：具備對排列成2列2行之4個RGB像素10於光入射方向配置1個IR像素20之構造之單位像素310二維格柵狀排列。即，本實施形態中，構成為相對於4個RGB像素10，1個IR像素20位於相對於單位像素310之排列方向(平面方向)垂直之方向，透過入射光之光路中位於上游側之4個RGB像素10的光入射至位於該等4個RGB像素10之下游側之1個IR像素20。因此，本實施形態中，以4個RGB像素10構成之拜耳排列之單位排列與IR像素20之入射光之光軸一致或大體一致。
2.2 單位像素之電路構成例 圖38係顯示本實施形態之單位像素之概略構成例之電路圖。另，圖38中，以第1實施形態中使用圖6說明之第2變化例之單位像素110-2為基礎，但不限定於此，亦可以單位像素110～110-3之任一者為基礎。
如圖38所示，單位像素310具備複數個RGB像素10-1～10-N(圖37中，N為4)與1個IR像素20。如此，1個單位像素310具備複數個RGB像素10之情形時，如第1實施形態中使用圖7說明之第3變化例般，可由複數個RGB像素10共用1個像素電路(重設電晶體12、浮動擴散區域FD1、放大電晶體13及選擇電晶體14)(像素共用)。因此，本實施形態中，複數個RGB像素10-1～10-N共用包含重設電晶體12、浮動擴散區域FD1、放大電晶體13及選擇電晶體14之像素電路。即，本實施形態中，於共通之浮動擴散區域FD1連接有複數個光電轉換部PD1及傳輸閘極11。
2.3 單位像素之剖面構造例 圖39係顯示本實施形態之影像感測器之剖面構造例之剖視圖。另，本說明中，與圖37同樣，舉各單位像素310由排列成2列2行之4個RGB像素10、與1個IR像素20構成之情形為例。又，以下之說明中，與圖8同樣，著眼於單位像素310中形成有光電轉換部PD1及PD2之半導體晶片，說明其剖面構造例。再者，以下之說明中，對於與第1實施形態中使用圖8說明之影像感測器100之剖面構造相同之構造，藉由引用該等而省略重複說明。
如圖39所示，本實施形態中，與圖8所例示之剖面構造相同之剖面構造中，晶載透鏡51、彩色濾光片31及累積電極37被分割成2列2行之4個(但，圖39中顯示4個中之2個)，藉此，構成有4個RGB像素10。另，各單位圍像素310中4個RGB像素10亦可構成拜耳排列之基本排列。
2.4 平面構造例 圖40係顯示本實施形態之像素陣列部之各層之平面佈局例之圖，(A)顯示晶載透鏡51之平面佈局例，(B)顯示彩色濾光片31之平面佈局例，(C)顯示累積電極37之平面佈局例，(D)顯示光電轉換部PD2之平面佈局例。另，圖40中，(A)～(D)顯示與半導體基板50之元件形成面平行之面的平面佈局例。
如圖40之(A)～(D)所示，本實施形態中，對於1個單位像素310，設置有4個晶載透鏡51、4個彩色濾光片31、4個累積電極37、及1個光電轉換部PD2。另，本說明中，1個累積電極37相當於1個RGB像素10，1個光電轉換部PD2相當於1個IR像素20。
如此，1個單位像素110中，藉由將包含4個RGB像素10之拜耳排列之基本排列與1個IR像素20沿入射光之行進方向排列，可提高各RGB像素10與IR像素20相對於入射光之同軸性，故可抑制於彩色圖像與單色圖像間產生之空間性偏差。藉此，可提高藉由統合處理由不同感測器取得之資訊(彩色圖像及單色圖像)而得之結果之精度。
2.5 晶載透鏡之變化例 上述之第2實施形態中，已例示對1個RGB像素10設置有1個晶載透鏡51之情形，但不限定於此，亦可對複數個RGB像素10設置1個晶載透鏡。圖41係顯示第2實施形態之晶載透鏡之變化例之像素陣列部之各層之平面佈局例的圖，與圖40同樣，(A)顯示晶載透鏡51之平面佈局例，(B)顯示彩色濾光片31之平面佈局例，(C)顯示累積電極37之平面佈局例，(D)顯示光電轉換部PD2之平面佈局例。
圖41所示之晶載透鏡之變化例中，如(A)所示，複數個單位像素310中之一部分單位像素310中，於列方向排列之2個晶載透鏡541置換成跨及2個RGB像素10之2×1像素之1個晶載透鏡351。又，如圖41(B)所示，於共用晶載透鏡351之2個RGB像素10，設置使相同波長成分選擇性透過之彩色濾光片31。圖41(B)所示之例中，左上之單位像素310中，將原本拜耳排列中使藍色(B)波長成分選擇性透過之彩色濾光片31b置換成使綠色(G)波長成分選擇性透過之彩色濾光片31g，藉此，共用晶載透鏡351之2個RGB像素10之彩色濾光片31被統合為彩色濾光片31g。
另，關於如此置換彩色濾光片31後之RGB像素10，依照拜耳排列原本應檢測之波長成分之像素值例如亦可自周圍像素之像素值內插。該像素內插可使用線性內插等各種方法。
又，晶載透鏡之變化例中，例示將於列方向排列之2個晶載透鏡51共通化之情形，但不限定於此，亦可為將於行方向排列之2個晶載透鏡51共通化之構成，或將1個單位像素310所含之4個晶載透鏡51全部置換成1個晶載透鏡之構成等，進行各種變化。該情形時，共用晶載透鏡之RGB像素10之彩色濾光片31亦可使用使相同波長成分選擇性透過之彩色濾光片31。
再者，相鄰之RGB像素10間之晶載透鏡51之共用化不限定於第2實施形態，亦可適用於第1實施形態。
2.6 彩色濾光片排列之變化例 又，上述之實施形態及其變化例中，已例示拜耳排列作為彩色濾光片31之濾光片排列，但不限定於此。例如，亦可使用X-Trans(註冊商標)CMOS感測器所採用之3×3像素之彩色濾光片排列、或4×4像素之四拜耳排列(亦稱為四方排列)、或將白色RGB彩色濾光片組合於拜耳排列之4×4像素之彩色濾光片排列(亦稱為白色RGB排列)等各種濾光片排列。
圖42係顯示第2實施形態之彩色濾光片排列之變化例之像素陣列部之各層之平面佈局例的圖，與圖40及圖41同樣，(A)顯示晶載透鏡51之平面佈局例，(B)顯示彩色濾光片31之平面佈局例，(C)顯示累積電極37之平面佈局例，(D)顯示光電轉換部PD2之平面佈局例。
圖42所示之彩色濾光片排列之變化例中，如(B)所示，作為彩色濾光片排列，例示有2×2像素之拜耳排列中之各個彩色濾光片31被分割成2×2像素之全體為4×4像素之四方排列。此種四方排列中，如圖42(A)所示，將晶載透鏡51於相鄰之2個RGB像素10中共通化之情形時，亦如(B)所示，由於該等RGB像素10之彩色濾光片31原本就一致，故無需對彩色濾光片31之排列施加變更，因此亦無需進行像素內插。
2.7 作用、效果 如上所述，根據第2實施形態，於光入射方向配置4個RGB像素10之4個光電轉換部PD1與1個IR像素20之1個光電轉換部PD2。此種構成之情形時，亦與第1實施形態同樣，可提高各RGB像素10與IR像素20相對於入射光之同軸性，故可抑制於彩色圖像與單色圖像間產生之空間性偏差。藉此，可提高藉由統合處理由不同感測器取得之資訊(彩色圖像及單色圖像)的得之結果之精度。
又，與第1實施形態同樣，亦可自相同單位像素110中之RGB像素10及IR像素20同時或大致同時讀出像素信號，故可抑制自RGB像素10獲得之彩色圖像與自IR像素20獲得之單色圖像(IR圖像)之時間性偏差。藉此，亦可提高藉由統合處理由不同感測器取得之資訊(彩色圖像及單色圖像)而得之結果之精度。
由於其他構成、動作及效果可與上述之第1實施形態相同，故此處省略詳細說明。
(3.對移動體之應用例) 本揭示之技術可應用於各種製品。例如，本揭示之技術亦可作為搭載於汽車、電動汽車、油電混合汽車、機車、自行車、個人行動載具、飛機、無人機、船舶、機器人等任一種類之移動體之裝置而實現。
圖43係顯示可適用本揭示之技術之移動體控制系統之一例即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。於圖43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、及統合控制單元12050。又，作為統合控制單元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以產生車輛之驅動力之驅動力產生裝置、用以將驅動力傳遞至車輪之驅動力傳遞機構、調節車輛舵角之轉向機構、及產生車輛之制動力之制動裝置等之控制裝置發揮功能。
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作為無鑰匙啟動系統、智慧鑰匙系統、電動窗裝置、或頭燈、尾燈、剎車燈、方向燈或霧燈等各種燈具之控制裝置發揮功能。該情形時，可對車體系統控制單元12020輸入自代替鑰匙之可攜帶式機器發送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，控制車輛之門鎖裝置、電動窗裝置、燈具等。
車外資訊檢測單元12030檢測搭載有車輛控制系統12000之車輛外部之資訊。例如，於車外資訊檢測單元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，且接收拍攝之圖像。車外資訊檢測單元12030亦可基於接收到之圖像，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係接受光且輸出與該光之受光量相應的電性信號之光感測器。攝像部12031可將電性信號作為圖像輸出，亦可作為測距資訊輸出。又，攝像部12031接受之光可為可見光，亦可為紅外線等非可見光。
車內資訊檢測單元12040檢測車內之資訊。對車內資訊檢測單元12040，連接例如檢測駕駛者的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可基於自駕駛者狀態檢測部12041輸入之檢測資訊，算出駕駛者之疲勞程度或精神集中程度，亦可判斷駕駛者是否在打瞌睡。
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，對驅動系統控制單元12010輸出控制指令。例如，微電腦12051可進行以實現包含迴避車輛碰撞或緩和衝擊、基於車間距離之追隨行駛、車速維持行駛、車輛之碰撞警告或車輛偏離車道警告等之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藉由基於車外資訊檢測單元12030或車內資訊檢測單元12040取得之車輛周圍之資訊，控制驅動力產生裝置、轉向機構或制動裝置等，而進行以不依據駕駛者之操作而自主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可根據車外資訊檢測單元12030檢測到之前方車或對向車之位置而控制頭燈，進行將遠光燈切換成近光燈等以謀求防眩為目的之協調控制。
聲音圖像輸出部12052向可對車輛之搭乘者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種輸出信號。於圖43之例中，作為輸出裝置，例示有擴音器12061、顯示部12062及儀表板12063。顯示部12062亦可包含例如車載顯示器及抬頭顯示器之至少一者。
圖44係顯示攝像部12031之設置位置之例之圖。
於圖44中，具有攝像部12101、12102、12103、12104、12105作為攝像部12031。
攝像部12101、12102、12103、12104、12105例如設置於車輛12100之前保險桿、側視鏡、後保險桿、尾門及車廂內之擋風玻璃之上部等位置。裝備於前保險桿之攝像部12101及裝備於車廂內之擋風玻璃之上部之攝像部12105主要取得車輛12100前方之圖像。裝備於側視鏡之攝像部12102、12103主要取得車輛12100側方之圖像。裝備於後保險桿或尾門之攝像部12104主要取得車輛12100後方之圖像。裝備於車廂內之擋風玻璃之上部之攝像部12105主要使用於檢測前方車輛或行人、障礙物、號誌機、交通標識或車道線等。
另，圖44中顯示攝像部12101至12104之攝像範圍之一例。攝像範圍12111表示設置於前保險桿之攝像部12101之攝像範圍，攝像範圍12112、12113分別表示設置於側視鏡之攝像部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，藉由將攝像部12101至12104拍攝之圖像資料重合，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1者亦可具有取得距離資訊之功能。例如，攝像部12101至12104之至少1者可為包含複數個攝像元件之立體相機，亦可為具有相位差檢測用之像素之攝像元件。
例如，微電腦12051基於自攝像部12101至12104取得之距離資訊，求得攝像範圍12111至12114內到達各立體物之距離、及該距離之時間變化(相對於車輛12100之相對速度)，藉此可尤其擷取在車輛12100之行進路上某最接近之立體物、且於與車輛12100大致相同之方向以特定速度(例如為0 km/h以上)行駛之立體物作為前方車。再者，微電腦12051可設定近前應與前方車預先確保之車間距離，進行自動剎車控制(亦包含停止追隨控制)或自動加速控制(亦包含追隨起步控制)等。可如此地進行以不依據駕駛者之操作而自主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，將立體物相關之立體物資料分類成2輪車、普通車輛、大型車輛、行人、電線桿等其他立體物而擷取，且使用於自動迴避障礙物。例如，微電腦12051可將車輛12100周邊之障礙物辨識為車輛12100之駕駛者可視認之障礙物與難以視認之障礙物。且，微電腦12051判斷表示與各障礙物碰撞之危險度之碰撞風險，當碰撞風險為設定值以上而有可能發生碰撞之狀況時，經由擴音器12061或顯示部12062對駕駛者輸出警報，或經由驅動系統控制單元12010進行強制減速或迴避轉向，藉此可進行用以避免碰撞之駕駛支援。
攝像部12101至12104之至少一者亦可為檢測紅外線之紅外線相機。例如，微電腦12051可藉由判定攝像部12101至12104之攝像圖像中是否存在行人而辨識行人。該行人之辨識係根據例如擷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順序、及對表示物體輪廓之一連串特徵點進行圖案匹配處理而判別是否為行人之順序而進行。若微電腦12051判定攝像部12101至12104之攝像圖像中存在行人，且辨識為行人，則聲音圖像輸出部12052以對該經辨識出之行人重疊顯示用以強調之方形輪廓線之方式，控制顯示部12062。另，聲音圖像輸出部12052亦可以將表示行人之圖標等顯示於期望之位置之方式控制顯示部12062。
以上，已針對可適用本揭示之技術之車輛控制系統之一例進行說明。本揭示之技術可適用於以上說明之構成中之攝像部12031。具體而言，可作為圖44所例示之攝像部12101、12102、12103、12104、12105等，搭載於車輛12100。藉由將本揭示之技術適用於攝像部12101、12102、12103、12104、12105等，可提高藉由統合處理由不同感測器取得之資訊(例如彩色圖像及單色圖像)而得之結果之精度。
以上，已針對本揭示之實施形態進行說明，但本揭示之技術性範圍並非如此限定於上述實施形態者，可於不脫離本揭示之主旨之範圍內進行各種變更。又，亦可適當組合跨及不同實施形態及變化例之構成要件。
又，本說明書中記載之各實施形態之效果僅為例示，並非限定者，亦可為其他效果。
另，本技術亦可採取如下之構成。 (1) 一種固態攝像裝置，其具備： 第1感測器，其檢測第1波長帶之光；及 第2感測器，其檢測與上述第1波長帶不同之第2波長帶之光；且 上述第1感測器具備檢測入射光中之上述第1波長帶之光的第1像素， 上述第2感測器具備檢測入射光中之透過上述第1像素之上述第2波長帶之光的第2像素。 (2) 如上述(1)記載之固態攝像裝置，其中 上述第1像素具備將上述第1波長帶之光進行光電轉換之第1光電轉換部， 上述第2像素具備將上述第2波長帶之光進行光電轉換之第2光電轉換部， 上述第2光電轉換部配置於上述第1光電轉換部中與上述第1波長帶之光的入射面為相反側之面側。 (3) 如上述(2)記載之固態攝像裝置，其具備： 第1晶片，其具備上述第1像素及上述第2像素；及 第2晶片，其具備驅動上述第1像素及上述第2像素之驅動部、與自上述第1像素及上述第2像素讀出像素信號之讀出部；且 上述第1晶片與上述第2晶片為藉由互相接合而構成之積層晶片。 (4) 如上述(3)記載之固態攝像裝置，其中 上述第1晶片為藉由將第3晶片與第4晶片接合而構成之積層晶片，該第3晶片具備上述第1光電轉換部及上述第2光電轉換部；該第4晶片具備連接於上述第1光電轉換部之第1像素電路、及連接於上述第2光電轉換部之第2像素電路。 (5) 如上述(3)或(4)記載之固態攝像裝置，其中 上述驅動部包含： 第1驅動部，其對上述第1像素供給控制信號；及 第2驅動部，其對上述第2像素供給控制信號；且 上述讀出部包含： 第1讀出部，其讀出上述第1像素產生之第1像素信號；及 第2讀出部，其讀出上述第2像素產生之第2像素信號。 (6) 如上述(5)記載之固態攝像裝置，其中 上述第1驅動部與上述第2驅動部配置於上述第2晶片中相鄰之區域， 上述第1讀出部與上述第2讀出部配置於上述第2晶片中相鄰之區域。 (7) 如上述(5)記載之固態攝像裝置，其中 上述第1讀出部及上述第2讀出部配置於上述第2晶片中靠中央之相鄰之區域， 上述第1驅動部及上述第2驅動部分開配置於上述第2晶片中隔著配置有上述第1讀出部及上述第2讀出部之上述區域的2個區域。 (8) 如上述(5)記載之固態攝像裝置，其中 上述驅動部進而具備第3驅動部，其對上述第1像素及上述第2像素供給共通之控制信號。 (9) 如上述(8)記載之固態攝像裝置，其中 上述第1驅動部、上述第2驅動部及上述第3驅動部配置於上述第2晶片中相鄰之區域， 上述第1讀出部與上述第2讀出部配置於上述第2晶片中相鄰之區域。 (10) 如上述(8)記載之固態攝像裝置，其中 上述第1驅動部至上述第3驅動部中之2者配置於上述第2晶片中相鄰之區域， 上述第1讀出部與上述第2讀出部配置於上述第2晶片中相鄰之區域，該相鄰之區域為與配置有上述第1驅動部至上述第3驅動部中之上述2者之上述區域相鄰的區域， 上述第1驅動部至上述第3驅動部中之剩餘之1者隔著上述第2晶片中配置有上述第1讀出部及上述第2讀出部之區域，配置於與配置有上述第1驅動部至上述第3驅動部中之上述2者之上述區域為相反側的區域。 (11) 如上述(3)或(4)記載之固態攝像裝置，其中 上述驅動部對上述第1像素及上述第2像素供給共通之控制信號，上述讀出部包含： 第1讀出部，其讀出上述第1像素產生之第1像素信號；及 第2讀出部，其讀出上述第2像素產生之第2像素信號。 (12) 如上述(3)或(4)記載之固態攝像裝置，其中 上述驅動部包含： 第1驅動部，其對上述第1像素供給控制信號；及 第2驅動部，其對上述第2像素供給控制信號；且 上述讀出部讀出上述第1像素產生之第1像素信號及上述第2像素產生之第2像素信號。 (13) 如上述(12)記載之固態攝像裝置，其中 上述讀出部配置於上述第2晶片中靠中央之相鄰之區域， 上述第1驅動部及上述第2驅動部分開配置於上述第2晶片中隔著配置有上述讀出部之上述區域的2個區域。 (14) 如上述(3)或(4)記載之固態攝像裝置，其中 上述驅動部包含： 第1驅動部，其對上述第1像素供給控制信號； 第2驅動部，其對上述第2像素供給控制信號；及 第3驅動部，其對上述第1像素及上述第2像素供給共通之控制信號；且 上述讀出部包含： 第1讀出部，其讀出複數個上述第1像素之一部分產生之第1像素信號；及 第2讀出部，其讀出上述複數個第1像素之剩餘者產生之第1像素信號、及上述第2像素產生之第2像素信號。 (15) 如上述(14)記載之固態攝像裝置，其中 上述複數個第1像素中之上述一部分經由上述第1晶片中於第3方向延伸之第1信號線，連接於上述第1讀出部，上述剩餘者經由在與上述第3方向為相反方向之第4方向延伸之第2信號線，連接於上述第2讀出部。 (16) 如上述(3)或(4)記載之固態攝像裝置，其中 上述驅動部包含： 第1驅動部，其對上述第1像素供給控制信號； 第2驅動部，其對上述第2像素供給控制信號；及 第3驅動部，其對上述第1像素及上述第2像素供給共通之控制信號；且 上述讀出部讀出上述第1像素產生之第1像素信號、及上述第2像素產生之第2像素信號。 (17) 如上述(3)至(16)中任一項之固態攝像裝置，其中 將自上述驅動部輸出之控制信號供給至上述第1像素之第1驅動線於上述第1晶片中於第1方向延伸， 將自上述驅動部輸出之控制信號供給至上述第2像素之第2驅動線於上述第1晶片中於與上述第1方向正交之第2方向延伸。 (18) 如上述(1)至(17)中任一項記載之固態攝像裝置，其中 上述第1感測器相對於上述第2感測器中之1個上述第2像素，具備複數個上述第1像素。 (19) 如上述(3)或(4)記載之固態攝像裝置，其進而具備： 第5晶片，其具備保持自上述讀出部輸出之資料之訊框記憶體；且 上述第5晶片接合於上述第1晶片與上述第2晶片之間，或隔著上述第2晶片與上述第1晶片為相反之側。 (20) 一種電子機器，其具備： 如上述(1)至(19)中任一項之固態攝像裝置；及 處理器，其對由上述第1感測器取得並自上述固態攝像裝置輸出之第1圖像資料、及由上述第2感測器取得並自上述固態攝像裝置輸出之第2圖像資料進行處理。
1:電子機器 2:攝像透鏡 3:記憶部 4:處理器 10:RGB像素 10-1～10-N:RGB像素 10A:RGB像素 10B:RGB像素 11:傳輸閘極 12:重設電晶體 13:放大電晶體 14:選擇電晶體 20:IR像素 20-1～20-N:IR像素 20A:IR像素 20B:IR像素 21:傳輸電晶體 22:重設電晶體 23:放大電晶體 24:選擇電晶體 25:排出電晶體 31:彩色濾光片 31b:彩色濾光片 31g:彩色濾光片 31r:彩色濾光片 32:密封膜 33:透明電極 34:光電轉換膜 35:半導體層 36:讀出電極 37:累積電極 41:IR濾光片 42:p井區域 43:p型半導體區域 44:n型半導體區域 45:縱型電晶體 50:半導體基板 51:晶載透鏡 52:平坦化膜 53:絕緣層 54:像素分離部 55:固定電荷膜 56:層間絕緣膜 61～68:配線 100:固態攝像裝置(影像感測器) 101:像素陣列部 101A:像素陣列部 101B:像素陣列部 102:像素驅動電路 103:信號處理電路 103A:AD轉換電路 103B:AD轉換電路 104:行驅動電路 105:系統控制部 108:資料處理部 109:資料存儲部 110:單位像素 110-1～110-3:單位像素 110A:受光部 110B:像素電路 131:開關電路 132:開關電路 133:開關電路 140:像素晶片 140A:上層像素晶片 140B:下層像素晶片 141:連接部 141A:連接部 141B:連接部 150:電路晶片 151:連接部 160:RGB驅動電路 161:TG驅動部 162:RST驅動部 164:SEL驅動部 170:IR驅動電路 171:TG驅動部 172:RST驅動部 174:SEL驅動部 175:OFG驅動部 181:RGB信號處理電路 182:RGB資料處理部 191:IR信號處理電路 192:IR資料處理部 200:共通驅動電路 201:TG驅動部 202:RST驅動部 204:SEL驅動部 205:OFG驅動部 210:共通信號處理電路 250:電路晶片 251:連接部 252:訊框記憶體 310:單位像素 351:晶載透鏡 12000:車輛控制系統 12001:通信網路 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:統合控制單元 12051:微圖電腦 12052:聲音像輸出部 12053:車載網路I/F 12061:擴音器 12062:顯示部 12063:儀表板 12100:車輛 12101～12105:攝像部 12111～12114:攝像範圍 FD1:浮動擴散區域 FD2:浮動擴散區域 LD:像素驅動線 LD1:RGB驅動線 LD2:IR驅動線 LD3:共通驅動線 LD3a:驅動線 LD3b:驅動線 PD1:光電轉換部 PD2:光電轉換部 SL1:信號線 SL2:信號線 VDD:電源電壓 VSL:垂直信號線 VSL1:垂直信號線 VSL2:垂直信號線 VSL3:垂直信號線
圖1係顯示搭載有第1實施形態之影像感測器之電子機器之概略構成例之方塊圖。 圖2係顯示第1實施形態之CMOS(Comple mentary Metal-Oxide Semiconductor：互補金屬氧化物半導體)型影像感測器之概略構成例之方塊圖。 圖3係顯示第1實施形態之單位像素之概略構成例之模式圖。 圖4係顯示第1實施形態之單位像素之概略構成例之電路圖。 圖5係顯示第1實施形態之第1變化例之單位像素之概略構成例之電路圖。 圖6係顯示第1實施形態之第2變化例之單位像素之概略構成例之電路圖。 圖7係顯示第1實施形態之第3變化例之單位像素之概略構成例之電路圖。 圖8係顯示第1實施形態之影像感測器之剖面構造例之剖視圖。 圖9(A)-(D)係顯示第1實施形態之像素陣列部之各層之平面佈局例之圖。 圖10係顯示第1實施形態之對RGB像素之像素驅動線之配線例之俯視圖。 圖11係顯示第1實施形態之對IR像素之像素驅動線之配線例之俯視圖。 圖12係顯示第1實施形態之影像感測器之積層構造例之圖。 圖13係顯示第1實施形態之第1例之像素晶片之平面佈局例之圖。 圖14係顯示第1實施形態之第1例之電路晶片之平面佈局例之圖。 圖15係顯示第1實施形態之第2例之像素晶片之平面佈局例之圖。 圖16係顯示第1實施形態之第2例之電路晶片之平面佈局例之圖。 圖17係顯示第1實施形態之第3例之像素晶片之平面佈局例之圖。 圖18係顯示第1實施形態之第3例之電路晶片之平面佈局例之圖。 圖19係顯示第1實施形態之第4例之像素晶片之平面佈局例之圖。 圖20係顯示第1實施形態之第4例之電路晶片之平面佈局例之圖。 圖21係顯示第1實施形態之第5例之像素晶片之平面佈局例之圖。 圖22係顯示第1實施形態之第5例之電路晶片之平面佈局例之圖。 圖23係顯示第1實施形態之第6例之像素晶片之平面佈局例之圖。 圖24係顯示第1實施形態之第6例之電路晶片之平面佈局例之圖。 圖25係顯示第1實施形態之第7例之像素晶片之平面佈局例之圖。 圖26係顯示第1實施形態之第7例之電路晶片之平面佈局例之圖。 圖27係顯示第1實施形態之第8例之像素晶片之平面佈局例之圖。 圖28係顯示第1實施形態之第8例之電路晶片之平面佈局例之圖。 圖29係顯示第1實施形態之第9例之像素晶片之平面佈局例之圖。 圖30係顯示第1實施形態之第9例之電路晶片之平面佈局例之圖。 圖31係顯示第1實施形態之第10例之像素晶片之平面佈局例之圖。 圖32係顯示第1實施形態之第10例之電路晶片之平面佈局例之圖。 圖33係顯示第1實施形態之第11例之上層像素晶片之平面佈局例之圖。 圖34係顯示第1實施形態之第11例之下層像素晶片之平面佈局例之圖。 圖35係顯示第1實施形態之第11例之電路晶片之平面佈局例之圖。 圖36係顯示第1實施形態之第11例之變化例之電路晶片之平面佈局例之圖。 圖37係顯示第2實施形態之單位像素之概略構成例之模式圖。 圖38係顯示第2實施形態之單位像素之概略構成例之電路圖。 圖39係顯示第2實施形態之影像感測器之剖面構造例之剖視圖。 圖40(A)-(D)係顯示第2實施形態之像素陣列部之各層之平面佈局例之圖。 圖41(A)-(D)係顯示第2實施形態之晶載透鏡之變化例之像素陣列部之各層之平面佈局例之圖。 圖42(A)-(D)係顯示第2實施形態之彩色濾光片排列之變化例之像素陣列部之各層之平面佈局例之圖。 圖43係顯示車輛控制系統之概略構成之一例之方塊圖。 圖44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。
10:RGB像素
20:IR像素
31:彩色濾光片
31b:彩色濾光片
31g:彩色濾光片
31r:彩色濾光片
101:像素陣列部
110:單位像素
PD1:光電轉換部
PD2:光電轉換部

Claims (20)

  1. 一種固態攝像裝置，其具備： 第1感測器，其檢測第1波長帶之光；及 第2感測器，其檢測與上述第1波長帶不同之第2波長帶之光；且 上述第1感測器具備檢測入射光中之上述第1波長帶之光的第1像素， 上述第2感測器具備檢測入射光中之透過上述第1像素之上述第2波長帶之光的第2像素。
  2. 如請求項1之固態攝像裝置，其中 上述第1像素具備將上述第1波長帶之光進行光電轉換之第1光電轉換部， 上述第2像素具備將上述第2波長帶之光進行光電轉換之第2光電轉換部， 上述第2光電轉換部配置於上述第1光電轉換部中與上述第1波長帶之光的入射面為相反側之面側。
  3. 如請求項2之固態攝像裝置，其具備： 第1晶片，其具備上述第1像素及上述第2像素；及 第2晶片，其具備驅動上述第1像素及上述第2像素之驅動部、及自上述第1像素及上述第2像素讀出像素信號之讀出部；且 上述第1晶片與上述第2晶片為藉由互相接合而構成之積層晶片。
  4. 如請求項3之固態攝像裝置，其中 上述第1晶片為藉由將第3晶片與第4晶片接合而構成之積層晶片，且該第3晶片具備上述第1光電轉換部及上述第2光電轉換部；該第4晶片具備連接於上述第1光電轉換部之第1像素電路、及連接於上述第2光電轉換部之第2像素電路。
  5. 如請求項3之固態攝像裝置，其中 上述驅動部包含： 第1驅動部，其對上述第1像素供給控制信號；及 第2驅動部，其對上述第2像素供給控制信號；且 上述讀出部包含： 第1讀出部，其讀出上述第1像素產生之第1像素信號；及 第2讀出部，其讀出上述第2像素產生之第2像素信號。
  6. 如請求項5之固態攝像裝置，其中 上述第1驅動部與上述第2驅動部配置於上述第2晶片中相鄰之區域， 上述第1讀出部與上述第2讀出部配置於上述第2晶片中相鄰之區域。
  7. 如請求項5之固態攝像裝置，其中 上述第1讀出部及上述第2讀出部配置於上述第2晶片中靠中央之相鄰之區域， 上述第1驅動部及上述第2驅動部分開配置於上述第2晶片中隔著配置有上述第1讀出部及上述第2讀出部之上述區域的2個區域。
  8. 如請求項5之固態攝像裝置，其中 上述驅動部進而具備第3驅動部，其對上述第1像素及上述第2像素供給共通之控制信號。
  9. 如請求項8之固態攝像裝置，其中 上述第1驅動部、上述第2驅動部及上述第3驅動部配置於上述第2晶片中相鄰之區域， 上述第1讀出部與上述第2讀出部配置於上述第2晶片中相鄰之區域。
  10. 如請求項8之固態攝像裝置，其中 上述第1驅動部至上述第3驅動部中之2者配置於上述第2晶片中相鄰之區域， 上述第1讀出部與上述第2讀出部配置於上述第2晶片中相鄰之區域，該相鄰之區域為與配置有上述第1驅動部至上述第3驅動部中之上述2者之上述區域相鄰的區域， 上述第1驅動部至上述第3驅動部中之剩餘之1者隔著上述第2晶片中配置有上述第1讀出部及上述第2讀出部之區域，配置於與配置有上述第1驅動部至上述第3驅動部中之上述2者之上述區域為相反側的區域。
  11. 如請求項3之固態攝像裝置，其中 上述驅動部對上述第1像素及上述第2像素供給共通之控制信號， 上述讀出部包含： 第1讀出部，其讀出上述第1像素產生之第1像素信號；及 第2讀出部，其讀出上述第2像素產生之第2像素信號。
  12. 如請求項3之固態攝像裝置，其中 上述驅動部包含： 第1驅動部，其對上述第1像素供給控制信號；及 第2驅動部，其對上述第2像素供給控制信號；且 上述讀出部讀出上述第1像素產生之第1像素信號及上述第2像素產生之第2像素信號。
  13. 如請求項12之固態攝像裝置，其中 上述讀出部配置於上述第2晶片中靠中央之相鄰之區域， 上述第1驅動部及上述第2驅動部分開配置於上述第2晶片中隔著配置有上述讀出部之上述區域的2個區域。
  14. 如請求項3之固態攝像裝置，其中 上述驅動部包含： 第1驅動部，其對上述第1像素供給控制信號； 第2驅動部，其對上述第2像素供給控制信號；及 第3驅動部，其對上述第1像素及上述第2像素供給共通之控制信號；且 上述讀出部包含： 第1讀出部，其讀出複數個上述第1像素之一部分產生之第1像素信號；及 第2讀出部，其讀出上述複數個第1像素之剩餘者產生之第1像素信號、及上述第2像素產生之第2像素信號。
  15. 如請求項14之固態攝像裝置，其中 上述複數個第1像素中之上述一部分經由上述第1晶片中於第3方向延伸之第1信號線，連接於上述第1讀出部，上述剩餘者經由於與上述第3方向為相反方向之第4方向延伸之第2信號線，連接於上述第2讀出部。
  16. 如請求項3之固態攝像裝置，其中 上述驅動部包含： 第1驅動部，其對上述第1像素供給控制信號； 第2驅動部，其對上述第2像素供給控制信號；及 第3驅動部，其對上述第1像素及上述第2像素供給共通之控制信號；且 上述讀出部讀出上述第1像素產生之第1像素信號、及上述第2像素產生之第2像素信號。
  17. 如請求項3之固態攝像裝置，其中 將自上述驅動部輸出之控制信號供給至上述第1像素之第1驅動線於上述第1晶片中於第1方向延伸， 將自上述驅動部輸出之控制信號供給至上述第2像素之第2驅動線於上述第1晶片中於與上述第1方向正交之第2方向延伸。
  18. 如請求項1之固態攝像裝置，其中 上述第1感測器相對於上述第2感測器中之1個上述第2像素，具備複數個上述第1像素。
  19. 如請求項3之固態攝像裝置，其進而具備： 第5晶片，其具備保持自上述讀出部輸出之資料之訊框記憶體；且 上述第5晶片接合於上述第1晶片與上述第2晶片之間，或隔著上述第2晶片與上述第1晶片為相反之側。
  20. 一種電子機器，其具備： 如請求項1之固態攝像裝置；及 處理器，其對由上述第1感測器取得並自上述固態攝像裝置輸出之第1圖像資料、及由上述第2感測器取得並自上述固態攝像裝置輸出之第2圖像資料進行處理。
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