TWI822909B - 固態攝像裝置及電子機器 - Google Patents

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鈴木敦史
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日商索尼半導體解決方案公司
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Abstract

本發明抑制畫質降低。實施形態之固態攝像裝置具備：複數個第1光電轉換元件(101)，其等具備第1感度；複數個第2光電轉換元件(102)，其等具備較上述第1感度低之第2感度；複數個電荷蓄積區域(111、113)，其等蓄積由上述複數個第2光電轉換元件各自產生之電荷；複數個第1彩色濾光片(121)，其等相對於上述複數個第1光電轉換元件各自之受光面一對一地設置；及複數個第2彩色濾光片(122)，其等相對於上述複數個第2光電轉換元件各自之受光面一對一地設置；相對於上述複數個第1光電轉換元件各者中最接近之上述電荷蓄積區域中所含之上述第2光電轉換元件之上述受光面而設置的上述第2彩色濾光片，係使與相對於最接近該電荷蓄積區域之上述第1光電轉換元件之上述受光面而設置的上述第1彩色濾光片相同之波長成分透過。

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。
於具備光電轉換元件之攝像裝置中，例如較理想為於照度較低之情形時光電轉換元件之感度較高，另一方面，較理想為於照度較高之情形時光電轉換元件不易飽和。
因此，例如於專利文獻1中揭示有如下技術：藉由於單位像素內配置面積不同之大小2個光電轉換元件，並且於小面積之光電轉換元件設置消光部，而使面積不同之2個光電轉換元件具有面積差以上之感度差。 [先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開2017-163010號公報
[發明所欲解決之問題]
然而，於如上述先前技術般設置有感度不同之光電轉換元件之情形時，會產生如下之輝散(blooming)現象，即，若於感度較高之大面積之光電轉換元件飽和之後進而繼續照射光，則自先飽和之大面積之光電轉換元件朝向尚未飽和之小面積之光電轉換元件漏出電荷。因輝散而流入至小面積之光電轉換元件之電荷於自該光電轉換元件讀出之輸出信號中表現為雜訊。其結果，產生PRNU(Photo Response Non-Uniformity，光響應非均勻性)變差而導致畫質降低之問題。
因此，本發明提出一種能夠抑制畫質之降低之固態攝像裝置及電子機器。 [解決問題之技術手段]
為了解決上述問題，本發明之一形態之固態攝像裝置具備：複數個第1光電轉換元件，其等各自具備第1感度，且排列為二維格子狀；複數個第2光電轉換元件，其等各自具備較上述第1感度低之第2感度，分別配置於上述複數個第1光電轉換元件之間而排列為二維格子狀；複數個電荷蓄積區域，其等分別包含上述複數個第2光電轉換元件中之1個，蓄積由上述複數個第2光電轉換元件各自產生之電荷；複數個第1彩色濾光片，其等相對於上述複數個第1光電轉換元件各自之受光面一對一地設置；及複數個第2彩色濾光片，其等相對於上述複數個第2光電轉換元件各自之受光面一對一地設置；相對於上述複數個第1光電轉換元件各者中最接近之上述電荷蓄積區域中所含之上述第2光電轉換元件之上述受光面而設置的上述第2彩色濾光片，係使與相對於最接近該電荷蓄積區域之上述第1光電轉換元件之上述受光面而設置的上述第1彩色濾光片相同之波長成分透過。
以下，基於圖式對本發明之一實施形態詳細地進行說明。再者，於以下之實施形態中，對相同之部位藉由標註相同之符號而省略重複之說明。
又，按照以下所示之項目順序對本發明進行說明。 1.第1實施形態 1.1 CMOS影像感測器 1.2 單位像素 1.3 單位像素之平面佈局 1.3.1 第2面之平面佈局 1.3.2 第1面及第2面之平面佈局 1.4 彩色濾光片之平面佈局 1.4.1 相對於大像素之彩色濾光片之平面佈局 1.4.2 相對於小像素之彩色濾光片之平面佈局 1.4.2.1 來自大像素之漏電流之流出目的地 1.4.2.2 大像素與小像素之組合 1.5 作用、效果 2.第2實施形態 2.1 作用、效果 3.第3實施形態 3.1 作用、效果 4.第4實施形態 4.1 彩色濾光片排列之例 4.2 作用、效果 5.第5實施形態 5.1 第1例 5.2 第2例 5.3 第3例 5.4 第4例 5.5 第5例 5.6 第6例 5.7 第7例 5.8 第8例 5.9 第9例 5.10 第10例 5.11 第11例 5.12 第12例 5.13 第13例 5.14 第14例 5.15 第15例 5.16 作用、效果 6.第6實施形態 7.對移動體之應用例
1.第1實施形態 首先，參照圖式，對第1實施形態之固態攝像裝置及電子機器詳細地進行說明。
1.1 CMOS影像感測器 圖1係表示第1實施形態之CMOS(Complementary Metal-Oxide-Semiconductor)型固態攝像裝置(以下簡稱為CMOS影像感測器)之概略構成例之方塊圖。此處，所謂CMOS影像感測器係應用CMOS製程或局部使用該CMOS製程而製成之影像感測器。例如，本實施形態之CMOS影像感測器10係由背面照射型之CMOS影像感測器構成。
本實施形態之CMOS影像感測器10例如具有形成有像素陣列部11之半導體晶片與形成有周邊電路之半導體晶片積層而成之堆疊構造。周邊電路中例如可包含垂直驅動電路12、行處理電路13、水平驅動電路14及系統控制部15。
CMOS影像感測器10進而具備信號處理部18及資料儲存部19。信號處理部18及資料儲存部19可設置於與周邊電路相同之半導體晶片，亦可設置於不同之半導體晶片。
像素陣列部11具有如下構成：具有產生且蓄積與所接收之光量相對應之電荷之光電轉換元件之單位像素(以下，有時亦簡記為「像素」)於列方向及行方向上即呈矩陣狀配置成二維格子狀。此處，所謂列方向係指像素列之像素之排列方向(即水平方向)，所謂行方向係指像素行之像素之排列方向(即垂直方向)。關於單位像素之具體之電路構成或像素構造之詳情，於下文進行敍述。
於像素陣列部11，對於矩陣狀之像素排列，於各像素列將像素驅動線LD沿著列方向配線，於各像素行將垂直信號線VSL沿著行方向配線。像素驅動線LD傳送用以進行自像素讀出信號時之驅動之驅動信號。圖1中，像素驅動線LD示為1條配線，但並不限定於1條。像素驅動線LD之一端連接於與垂直驅動電路12之各列對應之輸出端。
垂直驅動電路12由移位暫存器或位址解碼器等構成，將像素陣列部11之各像素以所有像素同時或者以列為單位等進行驅動。即，垂直驅動電路12與控制該垂直驅動電路12之系統控制部15一起構成控制像素陣列部11之各像素之動作之驅動部。關於該垂直驅動電路12之具體構成，省略圖示，但通常具備讀出掃描系統與清除掃描系統之2個掃描系統。
讀出掃描系統係以列為單位依序選擇掃描像素陣列部11之單位像素，以便自單位像素讀出信號。自單位像素讀出之信號為類比信號。清除掃描系統係針對藉由讀出掃描系統進行讀出掃描之讀出列，較該讀出掃描提前相當於曝光時間地進行清除掃描。
藉由該清除掃描系統進行之清除掃描，自讀出列之單位像素之光電轉換元件清除無用電荷，由此該光電轉換元件得以重置。而且，藉由利用該清除掃描系統清除無用電荷(進行重置)，而進行所謂電子快門動作。此處，所謂電子快門動作係指捨棄光電轉換元件之電荷而重新開始曝光(開始電荷之蓄積)之動作。
藉由讀出掃描系統進行之讀出動作讀出之信號與之前之讀出動作或電子快門動作以後所接收之光量相對應。而且，之前之讀出動作之讀出時點或電子快門動作之清除時點至本次之讀出動作之讀出時點為止之期間成為單位像素中之電荷蓄積期間(亦稱為曝光期間)。
自藉由垂直驅動電路12選擇掃描之像素列之各單位像素輸出之信號於各像素行通過垂直信號線VSL之各者被輸入至行處理電路13。行處理電路13於像素陣列部11之各像素行，對自選擇行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，並且暫時保存信號處理後之像素信號。
具體而言，行處理電路13至少進行雜訊去除處理、例如CDS(Correlated Double Sampling，相關雙取樣)處理或DDS(Double Data Sampling，雙重資料取樣)處理作為信號處理。例如，藉由CDS處理去除重置雜訊或像素內之放大電晶體之閾值不均等像素固有之固定圖像雜訊。行處理電路13除此以外亦具備例如AD(類比-數位)轉換功能，將可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。
水平驅動電路14係由移位暫存器或位址解碼器等構成，依序選擇與行處理電路13之像素行對應之讀出電路(以下稱為像素電路)。藉由該水平驅動電路14進行之選擇掃描，行處理電路13中針對各像素電路進行信號處理後之像素信號被依序輸出。
系統控制部15係由產生各種時序信號之時序發生器等構成，基於由該時序發生器產生之各種時點，進行垂直驅動電路12、行處理電路13及水平驅動電路14等之驅動控制。
信號處理部18至少具有運算處理功能，對自行處理電路13輸出之像素信號進行運算處理等各種信號處理。資料儲存部19於信號處理部18進行信號處理時，暫時儲存該處理所需之資料。
再者，自信號處理部18輸出之輸出圖像例如亦可於搭載CMOS影像感測器10之電子機器之應用處理機等中被執行特定之處理，或經由特定之網路被發送至外部裝置。
1.2 單位像素 圖2係表示本實施形態之單位像素之概略構成例之電路圖。如圖2所示，單位像素100具備第1光電轉換元件101、第2光電轉換元件102、第1傳送電晶體103、第2傳送電晶體104、第3傳送電晶體105、第4傳送電晶體106、FD(Floating Diffusion，浮動擴散)部107、重置電晶體108、放大電晶體109及選擇電晶體110。第1傳送電晶體103例如相當於申請專利範圍中之第1傳送閘極，第2～第4傳送電晶體104～106之至少一者例如相當於申請專利範圍中之第2傳送閘極。又，放大電晶體109例如相當於申請專利範圍中之放大閘極，選擇電晶體110例如相當於申請專利範圍中之選擇閘極，重置電晶體108例如相當於申請專利範圍中之重置閘極。
第1傳送電晶體103、第2傳送電晶體104、第3傳送電晶體105、第4傳送電晶體106、重置電晶體108、放大電晶體109及選擇電晶體110例如由n型MOS電晶體(以下稱為NMOS電晶體)構成。
於以下之說明中，第1傳送電晶體103、第2傳送電晶體104、第3傳送電晶體105、第4傳送電晶體106、重置電晶體108、放大電晶體109及選擇電晶體110亦簡稱為像素電晶體。
重置電晶體108及放大電晶體109連接於電源VDD。第1光電轉換元件101包含有在形成於矽半導體基板之p型雜質區域之內部形成有n型雜質區域之所謂嵌入型光電二極體。同樣地，第2光電轉換元件102包含嵌入型光電二極體。第1光電轉換元件101及第2光電轉換元件102產生與所接收之光量相對應之電荷，將所產生之電荷蓄積至一定量。
又，單位像素100進而具備電荷蓄積部111。電荷蓄積部111例如為MOS(Metal-Oxide-Semiconductor，金屬氧化物半導體)電容或MIS(Metal-Insulator-Semiconductor，金屬絕緣半導體)電容。
圖2中，於第1光電轉換元件101與第2光電轉換元件102之間串聯連接有第1傳送電晶體103、第2傳送電晶體104、第3傳送電晶體105及第4傳送電晶體106。連接於第1傳送電晶體103與第2傳送電晶體104之間之浮動擴散層成為FD部107。於FD部107配備寄生電容C10。
連接於第2傳送電晶體104與第3傳送電晶體105之間之浮動擴散層成為節點112。於節點112配備寄生電容C11。連接於第3傳送電晶體105與第4傳送電晶體106之間之浮動擴散層成為節點113。於節點113連接有電荷蓄積部111。
針對圖2所例示之單位像素100，作為圖1中所說明之像素驅動線LD，複數條驅動線例如連接於各像素列。並且，自垂直驅動電路12經由複數條驅動線供給各種驅動信號TGL、FDG、FCG、TGS、RST及SEL。再者，各驅動信號TGL、FDG、FCG、TGS、RST及SEL例如亦可為高位準(例如電源電壓VDD)之狀態成為有效狀態且低位準之狀態(例如設置電位或負電位)成為無效狀態之脈衝信號。
對第1傳送電晶體103之閘極電極施加驅動信號TGL。若驅動信號TGL成為有效狀態，則第1傳送電晶體103成為導通狀態，蓄積於第1光電轉換元件101之電荷經由第1傳送電晶體103被向FD部107傳送。
對第2傳送電晶體104之閘極電極施加驅動信號FDG。若驅動信號FDG成為有效狀態而第2傳送電晶體104成為導通狀態，則藉此FD部107與節點112之電勢耦合，成為1個電荷蓄積區域。
對第3傳送電晶體105之閘極電極施加驅動信號FCG。若驅動信號FDG與驅動信號FCG成為有效狀態而第2傳送電晶體104與第3傳送電晶體105成為導通狀態，則FD部107至電荷蓄積部111之電勢耦合，成為1個電荷蓄積區域。
對第4傳送電晶體106之閘極電極施加驅動信號TGS。若驅動信號TGS成為有效狀態，則第4傳送電晶體106成為導通狀態，蓄積於第2光電轉換元件102之電荷經由第4傳送電晶體106被向電荷蓄積部111傳送。於第4傳送電晶體106、第3傳送電晶體105及第2傳送電晶體104為有效狀態之情形時，電荷蓄積部111至FD部107之電勢耦合，蓄積於第2光電轉換元件102之電荷被向該耦合之電荷蓄積區域傳送。
進而，第4傳送電晶體106之閘極電極之下部之通道區域例如較第1傳送電晶體103、第2傳送電晶體104或第3傳送電晶體105之閘極電極之下部之通道區域而言，電勢稍微朝正方向偏移(換言之，電勢稍微變深)，由此形成電荷之溢流路徑。於第2光電轉換元件102中之光電轉換之結果為產生超過第2光電轉換元件102之飽和電荷量之電荷之情形時，超過飽和電荷量之電荷經由上述溢流路徑自第2光電轉換元件102向電荷蓄積部111溢流(溢出)。溢流之電荷蓄積於電荷蓄積部111。
再者，於以下之說明中，將形成於第4傳送電晶體106之閘極電極之下部之通道區域的溢流路徑簡稱為第4傳送電晶體106之溢流路徑。
圖2中，電荷蓄積部111具有之2個電極中之第1電極係連接於第3傳送電晶體105與第4傳送電晶體106之間之節點113之節點電極。電荷蓄積部111具有之2個電極中之第2電極係被接地之接地電極。
再者，第2電極作為變化例亦可連接於接地電位以外之特定電位，例如電源電位。
於電荷蓄積部111為MOS電容或MIS電容之情形時，作為一例，第2電極係形成於矽基板之雜質區域，形成電容之介電膜係形成於矽基板上之氧化膜或氮化膜。第1電極係於第2電極及介電膜之上方由具有導電性之材料例如多晶矽或金屬形成之電極。
於使第2電極為接地電位之情形時，第2電極亦可為與配備於第1光電轉換元件101或第2光電轉換元件102之p型雜質區域電連接之p型雜質區域。於使第2電極為接地電位以外之特定電位之情形時，第2電極亦可為形成於p型雜質區域內之n型雜質區域。
於節點112，除了連接第2傳送電晶體104以外，亦連接重置電晶體108。於重置電晶體之前連接特定電位、例如電源VDD。對重置電晶體108之閘極電極施加驅動信號RST。若驅動信號RST成為有效狀態，則重置電晶體108成為導通狀態，將節點112之電位重置為電壓VDD之位準。
於將驅動信號RST設為有效狀態時，若將第2傳送電晶體104之驅動信號FDG與第3傳送電晶體105之驅動信號FCG設為有效狀態，則電勢耦合之節點112、FD部107與電荷蓄積部111之電位被重置為電壓VDD之位準。
再者，藉由個別地控制驅動信號FDG及驅動信號FCG，可將FD部107與電荷蓄積部111之電位分別單獨地(獨立地)重置為電壓VDD之位準。
浮動擴散層即FD部107具備將電荷轉換為電壓之功能。即，若對FD部107傳送電荷，則FD部107之電位與所傳送之電荷量相應地變化。
放大電晶體109於其源極側連接連接於垂直信號線VSL之一端之電流源131，於汲極側連接電源VDD，而與該等一起構成源極隨耦器電路。於放大電晶體109之閘極電極連接FD部107，是為源極隨耦器電路之輸入。
選擇電晶體110連接於放大電晶體109之源極與垂直信號線VSL之間。對選擇電晶體110之閘極電極施加驅動信號SEL。若驅動信號SEL成為有效狀態，則選擇電晶體110成為導通狀態，單位像素100成為選擇狀態。
若對FD部107傳送電荷，則FD部107之電位成為與所傳送之電荷量相應之電位，且將該電位輸入至上述源極隨耦器電路。若驅動信號SEL成為有效狀態，則將與該電荷量相應之FD部107之電位作為源極隨耦器電路之輸出經由選擇電晶體110輸出至垂直信號線VSL。
第1光電轉換元件101之受光面較第2光電轉換元件102之受光面寬。即，於本實施形態中，第1光電轉換元件101為大面積，第2光電轉換元件102為小面積。於此情形時，當於同一照度及同一曝光時間之條件下拍攝時，第1光電轉換元件101中產生之電荷較第2光電轉換元件102中產生之電荷多。因此，將第1光電轉換元件101所產生之電荷向FD部107傳送之前後之電壓變化較將第2光電轉換元件102產生之電荷向FD部107傳送之前後之電壓變化大。此表示若將第1光電轉換元件101與第2光電轉換元件102進行比較，則第1光電轉換元件101之感度較第2光電轉換元件102高。
另一方面，第2光電轉換元件102於入射高照度之光而產生超過第2光電轉換元件102之飽和電荷量之電荷之情形時，亦可將超過飽和電荷量而產生之電荷蓄積於電荷蓄積部111，因此，於將第2光電轉換元件102所產生之電荷進行電荷-電壓轉換時，可在將蓄積於第2光電轉換元件102內之電荷與蓄積於電荷蓄積部111之電荷之兩者相加之後進行電荷-電壓轉換。
藉此，第2光電轉換元件102較第1光電轉換元件101而言，可遍及較廣之照度範圍地拍攝具備灰階性之圖像，換言之，可拍攝動態範圍較廣之圖像。
使用第1光電轉換元件101拍攝之感度較高之圖像與使用第2光電轉換元件102拍攝之動態範圍較廣之圖像之2張圖像例如於配備於CMOS影像感測器10之內部之圖像信號處理電路或連接於CMOS影像感測器10之外部之圖像信號處理裝置中，經由自2張圖像合成1張圖像之寬動態範圍圖像合成處理被合成為1張圖像。
1.3 單位像素之平面佈局 繼而，對圖2所例示之單位像素100之平面佈局進行說明。
1.3.1 第2面之平面佈局 圖3係表示本實施形態之單位像素之平面佈局例之模式圖。再者，圖3中，例示了單位像素100係所謂之背面照射型之CMOS影像感測器之情形。
於背面照射型之CMOS影像感測器10中，形成有第1光電轉換元件101與第2光電轉換元件102之矽基板具備第1面及第2面，該第1面成為向光電二極體入射光之入射面，該第2面與第1面對向。圖3中示出了關於單位像素100之矽基板之第2面之平面佈局，且係單位像素100所具備之活性區域、光電轉換元件、像素電晶體、電荷蓄積部及將其等之間連接之配線之平面佈局。
如圖3所示，第1光電轉換元件101、第1傳送電晶體103、FD部107、第2傳送電晶體104、節點112之一部分、重置電晶體108及對電源VDD之連接部形成於連續之第1活性區域上。
另一方面，第2光電轉換元件102、第4傳送電晶體106、節點113、第3傳送電晶體105及節點112之另一部形成於與第1活性區域不同之連續之第2活性區域上。
又，對垂直信號線VSL之連接部、選擇電晶體110、放大電晶體109及對電源VDD之連接部形成於與第1及第2活性區域不同之連續之第3活性區域上。
進而，電荷蓄積部111形成於與上述第1～第3活性區域不同之第4活性區域(未圖示)上。於供成為電荷蓄積部111之下部電極之雜質區域形成之第4活性區域之上配置介電膜，進而於該介電膜之上配置上部電極，因此，圖3中，僅圖示有上部電極。於該上部電極之下，配置有供下部電極形成之第4活性區域。
圖3中，FD部107與放大電晶體109之閘極電極之間藉由配置於較閘極電極更靠上層之配線而連接。又，形成於第1活性區域之節點112之一部分與形成於第2活性區域之節點112之另一部分之間亦藉由配置於較各閘極電極更靠上層之配線而連接。進而，節點113與電荷蓄積部111之上部電極之間亦藉由配置於較各閘極電極及電荷蓄積部111之上部電極更靠上層之配線而連接。
再者，圖3中由點線包圍之區域相當於圖2所示之1個單位像素100之區域。因此，藉由將單位像素100排列為二維格子狀，第1光電轉換元件101排列為二維格子狀。第2光電轉換元件102藉由分別配置於第1光電轉換元件101之間而排列為二維格子狀。
1.3.2 第1面及第2面之平面佈局 圖4係表示本實施形態之單位像素之平面佈局例之模式圖，且係將矽基板之第2面之平面佈局與第1面之平面佈局重疊之模式圖。即，圖4中，除圖3所例示之第2面之平面佈局以外，亦記載有形成於第1面之光電轉換元件及晶載透鏡之平面佈局。再者，圖4中由點線包圍之區域相當於圖2所示之1個單位像素100之區域。
如圖4所示，第1光電轉換元件101及第2光電轉換元件102於第2面及第1面分別位於相同之區域。
將朝第1光電轉換元件101入射之光聚光之第1晶載透鏡151係以覆蓋第1光電轉換元件101之方式配置。同樣地，將朝第2光電轉換元件102入射之光聚光之第2晶載透鏡152係以覆蓋第2光電轉換元件102之方式配置。
將第1晶載透鏡151及第2晶載透鏡152設為何種程度之大小，例如，於第1面，將哪個範圍之光聚光並使其朝光電轉換元件入射，或於第2面，光電轉換元件、像素電晶體及電荷蓄積部成為何種程度之大小，由此1像素之大小或將像素呈陣列狀配置時之像素間距成為何種程度之大小等可根據像素設計上之因素而適當設定。
例如，於晶載透鏡過大之情形時，產生攝像裝置之解像度降低或於第2面上產生未配置單位像素之構成要素之無用區域等缺點。另一方面，於晶載透鏡過小之情形時，產生朝光電轉換元件入射之光減少而感度降低等缺點。因此，第1面之晶載透鏡之大小與第2面之單位像素之各構成要素之大小較佳為一面謀求感度與解像度之重新平衡一面適當設計。
圖4中例示了如下情形，即，以像素設計之結果為第1晶載透鏡151之直徑與像素間距相等，且第1晶載透鏡151於上下左右排列為二維格子狀，第2晶載透鏡152收納於第1晶載透鏡151間之間隙之區域內之方式，設計第2晶載透鏡152之直徑。
於此情形時，某個第1像素所具備之第1晶載透鏡151之中心a至與第1像素鄰接之第2像素所具備之第1晶載透鏡151之中心b之距離ab、第1像素所具備之第1晶載透鏡151之中心a至第3像素所具備之第2晶載透鏡152之中心c之距離ac、第2像素所具備之第1晶載透鏡151之中心b至第3像素所具備之第2晶載透鏡152之中心c之距離bc、各像素所具備之第1晶載透鏡151之半徑r1、各像素所具備之第2晶載透鏡152之半徑r2成為以下之式(1)～式(3)所示之關係。 距離ab＝r1×2         (1) 距離ac＝距離bc＝距離ab×√2/2         (2) r2≦r1×(√2-1)       (3)
根據式(1)，距離ab成為第1晶載透鏡151之半徑r1之2倍，該距離與第1晶載透鏡151之直徑相等。又，根據式(2)，距離ac與距離bc為相同之距離，係距離ab乘以根號2所得之值除以2後獲得之值。即，距離ac(距離bc)係對第1晶載透鏡151之半徑r1乘以根號2所得之值。根據式(3)，第2晶載透鏡152之半徑r2可根據式(1)及式(2)而導出，成為根號2減去1後之值乘以半徑r1所得之值以下。
圖5係表示本實施形態之單位像素之平面佈局例之模式圖，且係自圖4擷取第1面之第1光電轉換元件101、第2光電轉換元件102、第1晶載透鏡151及第2晶載透鏡152之平面佈局所得之圖。再者，圖5中由點線包圍之區域相當於圖2所示之1個單位像素100之區域。
圖5中與圖4同樣地例示了如下情形，即，以第1晶載透鏡151之直徑與像素間距相等，且第1晶載透鏡151於上下左右排列為二維格子狀，第2晶載透鏡152收納於第1晶載透鏡151間之間隙之區域內之方式，設計第2晶載透鏡152之直徑。
圖6係表示本實施形態之單位像素之平面佈局例之模式圖，且係除圖5所示之第1面之第1光電轉換元件101、第2光電轉換元件102、第1晶載透鏡151及第2晶載透鏡152以外，亦擷取了單位像素100之第1面中設置於各像素間之像素間遮光部181之平面佈局所得之圖。
如圖6所示，像素間遮光部181係為了防止光向鄰接之像素洩漏而設置。像素間遮光部181係於某個像素之第1晶載透鏡151與和該像素鄰接之像素之第1晶載透鏡151最接近之部分，朝該等2個晶載透鏡之內側方向分別具有相同之寬度而配置。
又，像素間遮光部181係於第1晶載透鏡151與第2晶載透鏡152最接近之部分，朝該等2個晶載透鏡之內側方向分別具有相同之寬度而配置。
1.4 彩色濾光片之平面佈局 圖7係表示本實施形態之彩色濾光片排列之平面佈局例之俯視圖，且係除圖6所示之第1面之第1光電轉換元件101、第2光電轉換元件102、第1晶載透鏡151、第2晶載透鏡152及像素間遮光部181之平面佈局以外，亦擷取單位像素100之第1面中設置於各像素之第1彩色濾光片121R、121G1、121G2及121B、以及第2彩色濾光片122R、122G1～122G3、122B1及122B2之平面佈局所得之圖。再者，於以下之說明中，於不區分第1彩色濾光片之情形時，將該第1彩色濾光片之符號設為121。同樣地，於不區分第2彩色濾光片之情形時，將該第2彩色濾光片之符號設為122。
第1彩色濾光片121係相對於構成大像素之第1光電轉換元件101設置之彩色濾光片，例如配置於各像素中之第1晶載透鏡151與第1光電轉換元件101之間。
第2彩色濾光片122係相對於構成小像素之第2光電轉換元件102設置之彩色濾光片，例如配置於各像素中之第2晶載透鏡與第2光電轉換元件102之間。
1.4.1 相對於大像素之彩色濾光片之平面佈局 如圖7所示，相對於大像素之第1彩色濾光片121例如按照拜耳排列之規則排列於第1面。因此，於成為拜耳排列之重複單位之2×2像素之總計4個大像素中，以如下方式進行排列：使綠色(G)之波長成分透過之2個第1彩色濾光片121G1及121G2位於對角位置，以與此交叉之方式，使藍色(B)之波長成分透過之第1彩色濾光片121B與使紅色(R)之波長成分透過之第1彩色濾光片121R位於對角位置。
但是，第1彩色濾光片121之排列並不限定於如圖8所示之由重複單位為2×2像素之總計4個像素構成之拜耳排列。例如亦可應用如圖9所例示之由重複單位為3×3像素之總計9個像素構成之X-Trans(註冊商標)型之彩色濾光片排列、或如圖10所例示之由重複單位為4×4像素之總計16個像素構成之四拜耳排列、或如圖11所例示之包含相對於可見光具備寬廣之透光特性之彩色濾光片且由重複單位為4×4像素之總計16個像素構成之White RGB型之彩色濾光片排列等各種彩色濾光片排列。
再者，於圖8～圖11中，‘R’表示使紅色(R)之波長成分透過之彩色濾光片，‘G’、‘Gr’及‘Gb’表示使綠色(G)之波長成分透過之彩色濾光片，‘B’表示使藍色(B)之波長成分透過之彩色濾光片。又，‘W’表示相對於可見光具備寬廣之透光特性之彩色濾光片。
又，於圖8～圖11中，由虛線包圍之區域係各彩色濾光片排列中成為重複單位之圖案。
1.4.2 相對於小像素之彩色濾光片之平面佈局 於本實施形態中，相對於小像素設置之第2彩色濾光片122基本上與相對於大像素設置之第1彩色濾光片121同樣地，由使與拜耳排列、X-Trans(註冊商標)型排列、四拜耳排列或White RGB排列等彩色濾光片排列相同之波長成分透過之彩色濾光片之組合而構成。例如，於對第2彩色濾光片122應用拜耳排列之情形時，排列之重複單位係由使綠色(G)之波長成分透過之2個第2彩色濾光片122G1及122G2、使紅色(R)之波長成分透過之1個第2彩色濾光片122R、及使藍色(B)之波長成分透過之1個第2彩色濾光片122B構成。
但是，於本實施形態中，第2彩色濾光片122之排列並不限定於拜耳排列、X-Trans(註冊商標)型排列、四拜耳排列或White RGB排列等特定之彩色濾光片排列。即，於本實施形態中，如下所述，根據大像素各自之飽和之容易程度，適當選擇透過相對於成為自各大像素漏出之漏電流之流出目的地之小像素設置之第2彩色濾光片122之波長成分。
1.4.2.1 來自大像素之漏電流之流出目的地 此處，對自作為大像素之第1光電轉換元件101漏出之電荷之流出目的地進行說明。如上所述，由於第1光電轉換元件101為大面積，第2光電轉換元件102為小面積，故第1光電轉換元件101之感度較第2光電轉換元件102高。因此，第1光電轉換元件101及第2光電轉換元件102中，第1光電轉換元件101先飽和。
因此，例如，於將相對於大像素之第1彩色濾光片121之彩色濾光片排列設為拜耳排列之情形時，如圖12所例示般，設置有使紅色(R)之波長成分透過之第1彩色濾光片121R之第1光電轉換元件101(將該第1光電轉換元件101之符號設為101R)、設置有使綠色(G)之波長成分透過之第1彩色濾光片121G1及121G2之第1光電轉換元件101(將該第1光電轉換元件101之符號設為101G1及101G2)、設置有使藍色(B)之波長成分透過之第1彩色濾光片121B之第1光電轉換元件101(將該第1光電轉換元件101之符號設為101B)中，設置有使綠色(G)之波長成分透過之第1彩色濾光片121G1及121G2之第1光電轉換元件101G1及101G2之感度最高。
即，例如，關於對第1光電轉換元件101R、101G1及101G2以及101B入射可見光區域內為寬廣之光強度之白色光時每單位時間產生之電荷之量，第1光電轉換元件101G1及101G2最多。
其意味著，第1光電轉換元件101R、101G1、101G2及101B中，第1光電轉換元件101G1及101G2最易輝散且最早飽和而易成為漏電流之產生源。
自第1光電轉換元件101漏出之漏電流相對最多地流入至與該第1光電轉換元件101鄰接之4個小像素中最接近電荷蓄積區域之小像素。
此處，於本實施形態中，大像素之電荷蓄積區域相當於第1光電轉換元件101，小像素之電荷蓄積區域相當於包含第2光電轉換元件102、電荷蓄積部111及將其等連接之節點113之構成。再者，電荷蓄積部111例如係使用絕緣膜之CI電容，如圖13所例示般，具備將形成於作為半導體基板之矽基板140上之多晶矽電極148設為蓄積電荷之層(電荷蓄積層)之構造。
再者，圖13中，形成於矽基板140之表面側之上層之N+ 擴散區域145作為電荷蓄積部111之另一電極發揮功能。於N+ 擴散區域145與多晶矽電極148之間形成有作為介電體之矽氧化膜147。
又，由P- 擴散區域143與P擴散區域146包圍之N擴散區域142及N- 擴散區域141例如形成第2光電轉換元件102。電荷蓄積部111與第2光電轉換元件102藉由P+ 擴散區域144而電分離。進而，於第2光電轉換元件102之N擴散區域142形成有自矽基板140之上表面側到達至N擴散區域142之第4傳送電晶體106之閘極電極1061。
於圖12所示之例中，最接近圖式中左上之第1光電轉換元件101G1之小像素之電荷蓄積區域係包含相對於該第1光電轉換元件101G1位於右上之節點113之小像素之電荷蓄積區域。因此，自該第1光電轉換元件101G1漏出之漏電流如圖12中箭頭A1所示般經由節點113最多地流入至相對於該第1光電轉換元件101G1位於右上之小像素。
再者，例如，自第1光電轉換元件101G1漏出之漏電流如圖12中箭頭A2所示般亦流入至相對於該第1光電轉換元件101G1位於右下之包含電荷蓄積部111之小像素，但漏電流之大部分流入至相對於第1光電轉換元件101G1位於右上之小像素(箭頭A1)，因此，流入至位於右下之小像素之電流量(箭頭A2)相對變小。
又，於圖12中左上之小像素與第1光電轉換元件101G1之間、及該圖中左下之小像素與第1光電轉換元件101G1之間分別存在像素電晶體，因此，自第1光電轉換元件101G1向左上之小像素之漏電流之流入、及自第1光電轉換元件101G1向左下之小像素之漏電流之流入小至可忽視之程度。
以上之說明對於其他之第1光電轉換元件101R、101G2及101B亦相同。再者，於本說明中，為了明確化，將自大像素漏出之漏電流最多流入之小像素稱為「成為來自大像素之漏電流之流出目的地之小像素」。
1.4.2.2 大像素與小像素之組合 因此，於本實施形態中，將成為來自大像素之漏電流之流出目的地之小像素(本例中，相對於大像素位於右上之小像素)之第2彩色濾光片122設為使與大像素之第1彩色濾光片121相同之波長成分透過之第2彩色濾光片122。即，對於大像素及成為來自該大像素之漏電流之流出目的地之小像素，設置使相同之波長成分透過之彩色濾光片。
例如，於圖7及圖12所示之例中，如圖12所示，對於成為設置有使綠色(G)之波長成分透過之第1彩色濾光片121G1或121G2之第1光電轉換元件101G1或101G2之漏電流之流出目的地之小像素之第2光電轉換元件102，如圖7所示般同樣地設置使綠色(G)之波長成分透過之第2彩色濾光片122G1或122G2。
同樣地，如圖12所示，對於成為設置有使紅色(R)之波長成分透過之第1彩色濾光片121R之第1光電轉換元件101R之漏電流之流出目的地之小像素之第2光電轉換元件102，如圖7所示般同樣地設置使紅色(R)之波長成分透過之第2彩色濾光片122R，如圖12所示，對於成為設置有使藍色(B)之波長成分透過之第1彩色濾光片121B之第1光電轉換元件101B之漏電流之流出目的地之小像素之第2光電轉換元件102，如圖7所示般同樣地設置使藍色(B)之波長成分透過之第2彩色濾光片122B。
1.5 作用、效果 如上所述，根據本實施形態，於成為來自大像素之漏電流之流出目的地之小像素之第2光電轉換元件102，設置使與設置於大像素之第1光電轉換元件101之第1彩色濾光片121相同之波長成分透過之第2彩色濾光片122。藉此，自大像素漏出之漏電流流入至基於與該大像素相同之波長成分之光產生電荷之小像素，因此，可降低由不同之波長成分之光產生之電荷流入至小像素的情況。藉此，小像素中因漏電流所致之影響降低，故可提高自小像素讀出之圖像資料中之雜訊比(S/N比)。
再者，上述例示了第1彩色濾光片121及第2彩色濾光片122採用使RGB三原色之波長成分選擇性透過之彩色濾光片之情形，但並不限定於此，亦可採用使相對於RGB三原色存在補色關係之顏色之波長成分選擇性透過之彩色濾光片。
2.第2實施形態 其次，參照圖式對第2實施形態詳細地進行說明。於上述第1實施形態中，例示了成為來自大像素之漏電流之流出目的地之小像素為1個之情形。但是，成為來自大像素之漏電流之流出目的地之小像素並不限定為1個。
例如，亦有如圖14所例示之單位像素200之排列般，最接近第1光電轉換元件101之第2光電轉換元件102存在2個以上(圖14中為2個)之情形。
於此種情形時，自第1光電轉換元件101漏出之漏電流較多地流入至成為流出目的地之候補之第2光電轉換元件102中附近存在帶最低電位之像素電晶體之第2光電轉換元件102。
其原因在於，越過電勢障壁而自第1光電轉換元件101漏出之漏電流之流出目的地成為高電位之區域。
例如，於圖14所示之例中，作為最接近圖式中右下之第1光電轉換元件101G2之小像素之電荷蓄積區域，存在相對於該第1光電轉換元件101G2位於右上之第2光電轉換元件102G及存在於右下之第2光電轉換元件102R之2個。
此處，接近右上之第2光電轉換元件102G之像素電晶體係選擇電晶體110，接近右下之第2光電轉換元件102R之像素電晶體係放大電晶體109。
蓄積期間中，對放大電晶體109之汲極施加電源電壓VDD。因此，放大電晶體109之汲極電壓成為高電位。另一方面，蓄積期間中，選擇電晶體110之源極電壓為箝位電壓且成為低電位。
因此，例如，若假定流出至放大電晶體109側(以下稱為高電位側)之漏電流之量與流出至選擇電晶體110側(以下稱為低電位側)之漏電流之量相同，則流出至高電位側之漏電流之大多數流入至放大電晶體109之汲極，藉此，流入至存在於放大電晶體109附近之第2光電轉換元件102R之漏電流相對變小。
另一方面，流出至低電位側之漏電流中流入至選擇電晶體110之源極之量較流入至放大電晶體109之汲極之漏電流之量小。因此，就結果而言，流入至存在於選擇電晶體110附近之第2光電轉換元件102G之漏電流之量較流入至存在於放大電晶體109附近之第2光電轉換元件102R之漏電流之量變大。
因此，於本實施形態中，將配置於最接近作為低電位側之選擇電晶體110之第2光電轉換元件102G之第2彩色濾光片122設為使與配置於第1光電轉換元件101G之第1彩色濾光片121G相同之綠色(G)之波長成分透過之第2彩色濾光片122G。
又，對於其他小像素亦同樣地，將配置於接近低電位側之選擇電晶體110之第2光電轉換元件102的第2彩色濾光片122，作為供與配置於漏電流之產生源即第1光電轉換元件101之第1彩色濾光片121相同之波長成分透過之第2彩色濾光片122。
再者，於本實施形態中，大像素之電荷蓄積區域相當於第1光電轉換元件101，小像素之電荷蓄積區域相當於第2光電轉換元件102。
2.1 作用、效果 如上所述，根據本實施形態，當成為來自大像素之漏電流之流出目的地之小像素存在2個以上之情形時，於與接近流出目的地候補之像素電晶體中最低電位之像素電晶體接近之小像素，設置供與作為漏電流之產生源之大像素之第1彩色濾光片121相同之波長成分透過之第2彩色濾光片122。藉此，與第1實施形態同樣地，因自大像素漏出之漏電流會流入基於與該大像素相同之波長成分之光而產生電荷之小像素，故可降低由不同之波長成分之光產生之電荷流入至小像素之情形。藉此，小像素中因漏電流所致之影響降低，故可提高自小像素讀出之圖像資料中之雜訊比(S/N比)。
其他構成、動作及效果可與上述實施形態相同，故此處省略詳細之說明。
3.第3實施形態 又，於第2實施形態中，例示了成為來自大像素之漏電流之流出目的地之小像素存在2個以上之情形，但相反的，亦有不存在任何成為來自大像素之漏電流之流出目的地之小像素之情形。
例如，如圖15所例示之單位像素300之排列般，於第1光電轉換元件101由像素電晶體包圍之佈局中，不存在與第1光電轉換元件101鄰接之小像素。於此情形時，不存在成為來自大像素之漏電流之流出目的地之小像素之候補。
於此種情形時，亦與第2實施形態同樣地，將位於周圍之像素電晶體中、蓄積期間之電位為最低電位之像素電晶體附近之小像素之第2彩色濾光片122，作為供與大像素之第1彩色濾光片121相同之波長成分透過之第2彩色濾光片122。
例如，於圖15所示之例中，將配置於位於包圍作為大像素之第1光電轉換元件101G2之第1傳送電晶體103、第2傳送電晶體104、第3傳送電晶體105、重置電晶體108、放大電晶體109及選擇電晶體110中、成為箝位電壓且為最低電位之選擇電晶體110附近之第2光電轉換元件102G之第2彩色濾光片122，作為供與配置於第1光電轉換元件101G2之第1彩色濾光片121G2相同之波長成分透過之第2彩色濾光片122G。
再者，於本實施形態中，大像素之電荷蓄積區域相當於第1光電轉換元件101，小像素之電荷蓄積區域相當於第2光電轉換元件102。
3.1 作用、效果 如上所述，根據本實施形態，於不存在成為來自大像素之漏電流之流出目的地之小像素之情形時，於與配置於大像素之周圍之像素電晶體中最低電位之像素電晶體接近之小像素，設置使與作為漏電流之產生源之大像素之第1彩色濾光片121相同之波長成分透過之第2彩色濾光片122。藉此，與上述實施形態同樣地，自大像素漏出之漏電流流入至基於與該大像素相同之波長成分之光產生電荷之小像素，因此，可降低由不同之波長成分之光產生之電荷流入至小像素之情形。藉此，小像素中因漏電流產生之影響降低，故可提高自小像素讀出之圖像資料中之雜訊比(S/N比)。
其他構成、動作及效果可與上述實施形態相同，故此處省略詳細之說明。
4.第4實施形態 於上述實施形態中，例示了構成相對於大像素設置之第1彩色濾光片121之重複單位之要素與構成相對於小像素設置之第2彩色濾光片122之重複單位之要素相同之情形。例如，例示了如下情形：於彩色濾光片排列採用拜耳排列之情形時，作為構成相對於大像素設置之第1彩色濾光片121之重複單位之要素，包含使紅色(R)之波長成分透過之1個第1彩色濾光片121R、使綠色(G)之波長成分透過之2個第1彩色濾光片121G、及使藍色(B)之波長成分透過之1個第1彩色濾光片121B，同樣地，作為構成相對於小像素設置之第2彩色濾光片122之重複單位之要素，包含使紅色(R)之波長成分透過之1個第2彩色濾光片122R、使綠色(G)之波長成分透過之2個第2彩色濾光片122G、及使藍色(B)之波長成分透過之1個第2彩色濾光片122B。
但是，構成相對於大像素設置之第1彩色濾光片121之重複單位之要素與構成相對於小像素設置之第2彩色濾光片122之重複單位之要素未必一致。即，構成相對於大像素設置之第1彩色濾光片121之重複單位之要素與構成相對於小像素設置之第2彩色濾光片122之重複單位之要素可獨立地適當選擇。
但是，於此種情形時，存在成為來自大像素之漏電流之流出目的地之小像素之第2彩色濾光片122不會成為使與大像素之第1彩色濾光片121相同之波長成分透過之第2彩色濾光片122之情形。
因此，於本實施形態中，相對於成為來自大像素中感度最高、換言之最早飽和而易輝散之大像素之漏電流之流出目的地之小像素，選擇小像素中感度最高之小像素，相對於感度第二高之大像素，選擇剩餘之小像素中感度最高之小像素，以此方式，按照感度由高至低之順序將大像素與小像素組合。
藉此，可將小像素中因漏電流產生之影響抑制為最小限度，故可提高自小像素讀出之圖像資料中之雜訊比(S/N比)。
4.1 彩色濾光片排列之例 以下，關於應用於大像素之彩色濾光片排列及應用於小像素之彩色濾光片排列，舉例進行說明。再者，於以下之說明中，作為單位像素之平面佈局，引用第1實施形態中使用圖3～圖6進行說明之平面佈局，但並不限定於此，例如亦可為第2實施形態中使用圖14進行說明之單位像素之平面佈局、或第3實施形態中使用圖15進行說明之單位像素之平面佈局等各種變化。
圖16係表示本實施形態之單位像素之平面佈局例之圖。但是，圖16中，除第1面之第1光電轉換元件101、第2光電轉換元件102、第1晶載透鏡151、第2晶載透鏡152、像素間遮光部181之平面佈局以外，亦示出了單位像素100之第1面中設置於各像素之第1彩色濾光片121及第2彩色濾光片122之平面佈局。
如圖16所示，於第1例中，構成大像素之重複單位之要素設為RCCB(紅色、透明(白色)、透明(白色)、藍色)之組合，構成小像素之重複單位之要素設為拜耳排列之RGGB(紅色、綠色、綠色、藍色)之組合。再者，透明(C)亦稱為白色(W)，係配置有相對於可見光具備寬廣之透光特性之彩色濾光片之像素。
透明(C)之像素之感度例如較綠色(G)之像素之感度高。因此，於第1例中，對成為來自作為配置有感度最高之透明(C)之第1彩色濾光片121C之大像素之第1光電轉換元件101C之漏電流之流出目的地之小像素，分配小像素中包含設置有使感度最高之綠色(G)之波長成分透過之第2彩色濾光片122G之第2光電轉換元件102G之小像素。
再者，對成為來自作為配置有使紅色(R)之波長成分透過之第1彩色濾光片121R之大像素之第1光電轉換元件101R之漏電流之流出目的地之小像素，可分配包含設置有同樣使紅色(R)之波長成分透過之第2彩色濾光片122R之第2光電轉換元件102R之小像素。同樣地，對成為來自作為配置有使藍色(B)之波長成分透過之第1彩色濾光片121B之大像素之第1光電轉換元件101B之漏電流之流出目的地之小像素，可分配包含設置有同樣使藍色(B)之波長成分透過之第2彩色濾光片122B之第2光電轉換元件102B之小像素。
4.2 作用、效果 如上所述，根據本實施形態，相對於成為來自大像素中感度最高之大像素之漏電流之流出目的地之小像素，配置小像素中感度最高之小像素，相對於感度第2高之大像素，選擇剩餘之小像素中感度最高之小像素，以此方式，按照感度由高至低之順序將大像素與小像素組合。藉此，可將小像素中因漏電流產生之影響抑制為最小限度，故可提高自小像素讀出之圖像資料中之雜訊比(S/N比)。
再者，於本實施形態中，例示了構成相對於大像素設置之第1彩色濾光片121之重複單位之要素與構成相對於小像素設置之第2彩色濾光片122之重複單位之要素不同之情形，但並不限定於此，於構成相對於大像素設置之第1彩色濾光片121之重複單位之要素與構成相對於小像素設置之第2彩色濾光片122之重複單位之要素一致之情形時，亦可應用本實施形態。
其他構成、動作及效果可與上述實施形態相同，故此處省略詳細之說明。
5.第5實施形態 於上述第1～第3實施形態中，例示了將相對於大像素及小像素設定之彩色濾光片排列設為RGGB之拜耳排列之情形，但於本實施形態中，關於應用其他彩色濾光片排列之情形，列舉若干例進行說明。
再者，於以下之說明中，作為單位像素之平面佈局，引用第1實施形態中使用圖3～圖6進行說明之平面佈局，但並不限定於此，例如亦可為第2實施形態中使用圖14進行說明之單位像素之平面佈局、或第3實施形態中使用圖15進行說明之單位像素之平面佈局等各種變化。
又，於以下之說明中所使用之各圖式中，與圖16同樣地，除示出第1面之第1光電轉換元件101、第2光電轉換元件102、第1晶載透鏡151、第2晶載透鏡152、像素間遮光部181之平面佈局以外，亦示出了單位像素100之第1面中設置於各像素之第1彩色濾光片121及第2彩色濾光片122之平面佈局。
5.1 第1例 圖17係表示本實施形態之第1例之單位像素之平面佈局例之圖。如圖17所示，於第1例中，對大像素與小像素之各者應用構成重複單位之要素為RYYCy(紅色、黃色、黃色、青色)之2×2像素之總計4個像素之組合之彩色濾光片排列。
再者，於圖17中，第1彩色濾光片121R係使紅色(R)之波長成分透過之彩色濾光片，第1彩色濾光片121Y係使黃色(Y)之波長成分透過之彩色濾光片，第1彩色濾光片121Cy係使相對於RGB三原色存在補色關係之青色(Cy)之波長成分透過之彩色濾光片。同樣地，第2彩色濾光片122R係使紅色(R)之波長成分透過之彩色濾光片，第2彩色濾光片122Y係使黃色(Y)之波長成分透過之彩色濾光片，第2彩色濾光片122Cy係使青色(Cy)之波長成分透過之彩色濾光片。
又，第1光電轉換元件101R係對透過第1彩色濾光片121R之紅色(R)之波長成分之光進行光電轉換之光電轉換元件，第1光電轉換元件101Y係對透過第1彩色濾光片121Y之黃色(Y)之波長成分之光進行光電轉換之光電轉換元件，第1光電轉換元件101Cy係對透過第1彩色濾光片121Cy之青色(Cy)之波長成分之光進行光電轉換之光電轉換元件。同樣地，第2光電轉換元件102R係對透過第2彩色濾光片122R之紅色(R)之波長成分之光進行光電轉換之光電轉換元件，第2光電轉換元件102Y係對透過第2彩色濾光片122Y之黃色(Y)之波長成分之光進行光電轉換之光電轉換元件，第2光電轉換元件102Cy係對透過第2彩色濾光片122Cy之青色(Cy)之波長成分之光進行光電轉換之光電轉換元件。
5.2 第2例 圖18係表示本實施形態之第2例之單位像素之平面佈局例之圖。如圖18所示，於第2例中，對大像素與小像素之各者應用構成重複單位之要素為RCCC(紅色、青色、青色、青色)之2×2像素之總計4個像素之組合之彩色濾光片排列。
5.3 第3例 圖19係表示本實施形態之第3例之單位像素之平面佈局例之圖。如圖19所示，於第3例中，對大像素與小像素之各者應用構成重複單位之要素為RCCB(紅色、透明、透明、藍色)之2×2像素之總計4個像素之組合之彩色濾光片排列。
5.4 第4例 圖20係表示本實施形態之第4例之單位像素之平面佈局例之圖。如圖20所示，於第4例中，對大像素與小像素之各者應用構成重複單位之要素為RGBGry(紅色、綠色、藍色、灰色)之2×2像素之總計4個像素之組合之彩色濾光片排列。
再者，於圖20中，第1彩色濾光片121Gry及第2彩色濾光片122Gry係相對於可見光具有寬廣之透光特性但具備較透明(C)之彩色濾光片低之透光特性(例如，使可見光之80%以下透過之透光特性)之彩色濾光片。又，第1光電轉換元件101Gry係對透過第1彩色濾光片121Gry之光進行光電轉換之光電轉換元件，第2光電轉換元件102Gry係對透過第2彩色濾光片122Gry之光進行光電轉換之光電轉換元件。
5.5 第5例 圖21係表示本實施形態之第5例之單位像素之平面佈局例之圖。如圖21所示，於第5例中，對大像素與小像素之各者應用構成重複單位之要素為RGryYCy(紅色、灰色、黃色、青色)之2×2像素之總計4個像素之組合之彩色濾光片排列。
5.6 第6例 圖22係表示本實施形態之第6例之單位像素之平面佈局例之圖。如圖22所示，於第6例中，對大像素與小像素之各者應用構成重複單位之要素為RGryCC(紅色、灰色、透明、透明)之2×2像素之總計4個像素之組合之彩色濾光片排列。
5.7 第7例 圖23係表示本實施形態之第7例之單位像素之平面佈局例之圖。如圖23所示，於第7例中，對大像素與小像素之各者應用構成重複單位之要素為RGryCB(紅色、灰色、透明、藍色)之2×2像素之總計4個像素之組合之彩色濾光片排列。
5.8 第8例 圖24係表示本實施形態之第8例之單位像素之平面佈局例之圖。如圖24所示，於第8例中，對大像素與小像素之各者應用構成重複單位之要素為GBRBl(綠色、藍色、紅色、黑色)之2×2像素之總計4個像素之組合之彩色濾光片排列。
再者，於圖24中，第1彩色濾光片121Bl及第2彩色濾光片122Bl相當於遮光膜。因此，第1光電轉換元件101Bl及第2光電轉換元件102Bl被作為用以讀出黑位準之像素信號之光電轉換元件而使用。
5.9 第9例 圖25係表示本實施形態之第9例之單位像素之平面佈局例之圖。如圖25所示，於第9例中，對大像素與小像素之各者應用構成重複單位之要素為RBlYCy(紅色、黑色、黃色、青色)之2×2像素之總計4個像素之組合之彩色濾光片排列。
5.10 第10例 圖26係表示本實施形態之第10例之單位像素之平面佈局例之圖。如圖26所示，於第10例中，對大像素與小像素之各者應用構成重複單位之要素為RBlCC(紅色、黑色、透明、透明)之2×2像素之總計4個像素之組合之彩色濾光片排列。
5.11 第11例 圖27係表示本實施形態之第11例之單位像素之平面佈局例之圖。如圖27所示，於第11例中，對大像素與小像素之各者應用構成重複單位之要素為RBlCB(紅色、黑色、透明、藍色)之2×2像素之總計4個像素之組合之彩色濾光片排列。
5.12 第12例 圖28係表示本實施形態之第12例之單位像素之平面佈局例之圖。如圖28所示，於第12例中，對大像素與小像素之各者應用構成重複單位之要素為GBIRG(綠色、藍色、紅外、綠色)之2×2像素之總計4個像素之組合之彩色濾光片排列。
再者，於圖28中，第1彩色濾光片121IR及第2彩色濾光片122IR係使紅外光透過之彩色濾光片。又，第1光電轉換元件101IR係對透過第1彩色濾光片121IR之紅外光進行光電轉換之光電轉換元件，第2光電轉換元件102IR係對透過第2彩色濾光片122IR之紅外光進行光電轉換之光電轉換元件。
5.13 第13例 圖29係表示本實施形態之第13例之單位像素之平面佈局例之圖。如圖29所示，於第13例中，對大像素與小像素之各者應用構成重複單位之要素為GYMCy(綠色、黃色、洋紅色、青色)之2×2像素之總計4個像素之組合之彩色濾光片排列。
再者，於圖29中，第1彩色濾光片121M及第2彩色濾光片122M係使相對於RGB三原色存在補色關係之洋紅色之波長成分透過之彩色濾光片。又，第1光電轉換元件101M係對透過第1彩色濾光片121M之光進行光電轉換之光電轉換元件，第2光電轉換元件102M係對透過第2彩色濾光片122M之紅外光進行光電轉換之光電轉換元件。
5.14 第14例 圖30係表示本實施形態之第14例之單位像素之平面佈局例之圖。如圖30所示，於第14例中，對大像素與小像素之各者應用構成重複單位之要素為IRCCC(紅外、透明、透明、透明)之2×2像素之總計4個像素之組合之彩色濾光片排列。
5.15 第15例 圖31係表示本實施形態之第15例之單位像素之平面佈局例之圖。如圖31所示，於第15例中，對大像素與小像素之各者應用構成重複單位之要素為IRCCB(紅外、透明、透明、藍色)之2×2像素之總計4個像素之組合之彩色濾光片排列。
5.16 作用、效果 於採用如以上所例示之彩色濾光片排列之情形時，亦藉由於成為來自大像素之漏電流之流出目的地之小像素之第2光電轉換元件102設置使與設置於大像素之第1光電轉換元件101之第1彩色濾光片121相同之波長成分透過之第2彩色濾光片122，使自大像素漏出之漏電流流入至基於與該大像素相同之波長成分之光產生電荷之小像素中，因此，可降低由不同之波長成分之光所產生之電荷流入至小像素之情形。藉此，可降低小像素中因漏電流產生之影響，故可提高自小像素讀出之圖像資料中之雜訊比(S/N比)。
其他構成、動作及效果可與上述實施形態相同，故此處省略詳細之說明。
6.第6實施形態 於上述實施形態中，例示了根據相對於入射光之入射面之面積差設置感度較高之大像素及感度較低之小像素，對感度較高之大像素組合感度較低之小像素之情形，但針對像素設定感度差之方法並不限定於基於面積差之方法。
例如，亦可藉由對光電轉換元件之雜質濃度設置差而設置感度較高之像素(代替大像素)及感度較低之像素(代替小像素)。具體而言，亦可藉由提高第1光電轉換元件101之雜質濃度並降低第2光電轉換元件102之雜質濃度而設置感度不同之2個像素。
又，藉由對一個像素之入射面設置遮光膜，而對實質上供光入射之區域設定面積差，亦可設置感度較高之像素(無遮光面積或遮光面積較小)及感度較低之像素(遮光面積較大)。
進而，亦可藉由對配置於各像素之晶載透鏡(例如第1晶載透鏡151及第2晶載透鏡152)之光軸或焦點距離等設置差，而設置感度較高之像素及感度較低之像素。
於此種情形時，亦藉由於成為來自大像素之漏電流之流出目的地之小像素之第2光電轉換元件102設置使與設置於大像素之第1光電轉換元件101之第1彩色濾光片121相同之波長成分透過之第2彩色濾光片122，使自大像素漏出之漏電流流入至基於與該大像素相同之波長成分之光產生電荷之小像素，因此，可降低由不同之波長成分之光所產生之電荷流入至小像素之情形。藉此，小像素中因漏電流產生之影響降低，故可提高自小像素讀出之圖像資料中之雜訊比(S/N比)。
其他構成、動作及效果可與上述實施形態相同，故此處省略詳細之說明。
7.對移動體之應用例 本發明之技術(本技術)可應用於各種製品。例如，本發明之技術亦可作為搭載於汽車、電動汽車、油電混合車、機車、腳踏車、個人移動性車輛、飛行機、無人飛機、船舶、機器人等任一種移動體之裝置而實現。
圖32係表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。於圖32所示之例中，車輛控制系統12000具備驅動系統控制單元12010、車身系統控制單元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根據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、調節車輛之操舵角之轉向機構、及產生車輛之制動力之制動裝置等控制裝置發揮功能。
車身系統控制單元12020根據各種程式控制配備於車體之各種裝置之動作。例如，車身系統控制單元12020作為無鑰匙進入系統、智能鑰匙系統、電動窗裝置、或頭燈、後燈、刹車燈、轉向燈或霧燈等各種燈之控制裝置發揮功能。於此情形時，可對車身系統控制單元12020輸入自代替鑰匙之行動裝置發送之電波或各種開關之信號。車身系統控制單元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之車輛之外部之資訊。例如，於車外資訊檢測單元12030連接攝像部12031。車外資訊檢測單元12030使攝像部12031拍攝車外之圖像，並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、標誌或路面上之文字等物體檢測處理或距離檢測處理。
攝像部12031係接收光並輸出與該光之受光量相對應之電氣信號之光感測器。攝像部12031可將電氣信號作為圖像輸出，亦可作為測距之資訊輸出。又，攝像部12031接收之光可為可見光，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。於車內資訊檢測單元12040例如連接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例如包含拍攝駕駛者之相機，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，可算出駕駛者之疲勞程度或集中程度，亦可判定駕駛者是否處於瞌睡狀態。
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可進行以包含車輛之碰撞避免或衝擊緩和、基於車間距離之追隨行駛、車速維持行駛、車輛之碰撞警告、或車輛之車道偏離警告等之ADAS(Advanced Driver Assistance System，先進駕駛輔助系統)之功能實現為目的之協調控制。
又，微電腦12051可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，進行以無關於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，對車身系統控制單元12020輸出控制指令。例如，微電腦12051可進行根據由車外資訊檢測單元12030偵測之先行車或對向車之位置控制頭燈，將遠光切換成近光等以實現防眩為目的之協調控制。
聲音圖像輸出部12052對於車輛之搭乘者或車外，向視覺上或聽覺上能夠通知資訊之輸出裝置發送聲音及圖像中之至少一個輸出信號。於圖32之例中，作為輸出裝置，例示了聲頻揚聲器12061、顯示部12062及儀錶板12063。顯示部12062例如亦可包含內置顯示器及抬頭顯示器之至少一者。
圖33係表示攝像部12031之設置位置之例之圖。
圖33中，攝像部12031具有攝像部12101、12102、12103、12104、12105。
攝像部12101、12102、12103、12104、12105例如設置於車輛12100之前鼻翼、側鏡、後保險槓、後門及車室內之前窗玻璃之上部等位置。配備於前鼻翼之攝像部12101及配備於車室內之前窗玻璃之上部之攝像部12105主要獲取車輛12100之前方之圖像。配備於側鏡之攝像部12102、12103主要獲取車輛12100之側方之圖像。配備於後保險槓或後門之攝像部12104主要獲取車輛12100之後方之圖像。配備於車室內之前窗玻璃之上部之攝像部12105主要用於先行車輛或步行者、障礙物、信號機、交通標誌或車線等之檢測。
再者，圖33中示出了攝像部12101至12104之撮影範圍之一例。攝像範圍12111表示設置於前鼻翼之攝像部12101之攝像範圍，攝像範圍12112、12113分別表示設置於側鏡之攝像部12102、12103之攝像範圍，攝像範圍12114表示設置於後保險槓或後門之攝像部12104之攝像範圍。例如，藉由將由攝像部12101至12104所拍攝之圖像資料重合，獲得自上方觀察車輛12100之俯視圖像。
攝像部12101至12104之至少一者亦可具有獲取距離資訊之功能。例如，攝像部12101至12104之至少一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像素之攝像元件。
例如，微電腦12051藉由基於自攝像部12101至12104獲得之距離資訊，求出攝像範圍12111至12114內之至各立體物為止之距離及該距離之時間性變化(相對於車輛12100之相對速度)，可擷取位於車輛12100之前進路上之最近之立體物且朝與車輛12100大致相同之方向以特定之速度(例如0 km/h以上)行駛之立體物作為先行車。進而，微電腦12051可設定應與先行車之近前預先確保之車間距離，進行自動刹車控制(亦包含追隨停止控制)或自動加速控制(亦包含追隨發送控制)等。如此可進行以無關於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基於自攝像部12101至12104獲得之距離資訊，將關於立體物之立體物資料分類為二輪車、普通車輛、大型車輛、步行者、電線桿等其他立體物並擷取，可用於障礙物之自動規避。例如，微電腦12051將車輛12100之周邊之障礙物識別為車輛12100之駕駛員可視認之障礙物及難以視認之障礙物。並且，微電腦12051判斷表示與各障礙物之碰撞之危險度之碰撞風險，於碰撞風險為設定值以上而為存在碰撞可能性之情況時，藉由經由聲頻揚聲器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進行強制減速或規避轉向，可進行用於碰撞規避之駕駛支援。
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步行者而識別步行者。該步行者之識別係藉由擷取例如作為紅外線相機之攝像部12101至12104之攝像圖像中之特徵點之程序、及對表示物體之輪廓之一連串之特徵點進行圖案匹配處理而判別是否為步行者之程序而進行。微電腦12051判定為攝像部12101至12104之攝像圖像中存在步行者並識別出步行者時，聲音圖像輸出部12052以對該識別出之步行者重疊顯示用以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亦可以將表示步行者之圖標等顯示於所需位置之方式控制顯示部12062。
以上，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說明之構成中之攝像部12031或駕駛者狀態檢測部12041等。
以上，對本發明之實施形態進行了說明，但本發明之技術範圍並不限定於上述實施形態本身，可於不脫離本發明之主旨之範圍內進行各種變更。又，亦可適當組合不同之實施形態及變化例相關之構成要素。
又，本說明書中所記載之各實施形態中之效果僅為例示而並不受限定，亦可為其他效果。
再者，本技術亦可採取如下構成。 (1) 一種固態攝像裝置，其具備： 複數個第1光電轉換元件，其等各自具備第1感度，且排列為二維格子狀； 複數個第2光電轉換元件，其等各自具備較上述第1感度低之第2感度，分別配置於上述複數個第1光電轉換元件之間，且排列為二維格子狀； 複數個電荷蓄積區域，其等分別包含上述複數個第2光電轉換元件中之1個，蓄積由上述複數個第2光電轉換元件各自產生之電荷； 複數個第1彩色濾光片，其等相對於上述複數個第1光電轉換元件各自之受光面一對一地設置；及 複數個第2彩色濾光片，其等相對於上述複數個第2光電轉換元件各自之受光面一對一地設置； 相對於上述複數個第1光電轉換元件各者中最接近之上述電荷蓄積區域中所含之上述第2光電轉換元件之上述受光面而設置的上述第2彩色濾光片，係使與相對於最接近該電荷蓄積區域之上述第1光電轉換元件之上述受光面而設置的上述第1彩色濾光片相同之波長成分透過。 (2) 如上述(1)之固態攝像裝置，其中於上述複數個第1光電轉換元件各者中最接近之上述電荷蓄積區域存在2個以上之情形時，相對於與接近該2個以上之電荷蓄積區域各者之電晶體中、使上述第1及第2光電轉換元件產生電荷之蓄積期間中被賦予之電位為最低電位的電晶體接近之上述電荷蓄積區域中所含之上述第2光電轉換元件之上述受光面而設置的上述第2彩色濾光片，係使與相對於最接近該電荷蓄積區域之上述第1光電轉換元件之上述受光面而設置的上述第1彩色濾光片相同之上述波長成分透過。 (3) 如上述(1)之固態攝像裝置，其中於上述複數個電荷蓄積區域未鄰接於上述複數個第1光電轉換元件各者之情形時，相對於與存在於上述複數個第1光電轉換元件各者之周圍之電晶體中、使上述第1及第2光電轉換元件產生電荷之蓄積期間中被賦予之電位為最低電位的電晶體接近之上述電荷蓄積區域中所含之上述第2光電轉換元件之上述受光面而設置的上述第2彩色濾光片，係使與相對於最接近該電荷蓄積區域之上述第1光電轉換元件之上述受光面而設置的上述第1彩色濾光片相同之上述波長成分透過。 (4) 如上述(1)至(3)中任一項之固態攝像裝置，其中上述複數個電荷蓄積區域各者除包含上述複數個第2光電轉換元件中之1個以外，並包含蓄積由該第2光電轉換元件產生之電荷之電荷蓄積部、及將該第2光電轉換元件與該電荷蓄積部連接之節點。 (5) 如上述(4)之固態攝像裝置，其中上述電荷蓄積部具備如下構造：將於第1面側形成有上述第1及第2光電轉換元件之半導體基板之與上述第1面為相反側之第2面上所形成的多晶矽電極設為電荷蓄積層。 (6) 如上述(1)至(5)中任一項之固態攝像裝置，其中 上述複數個第1光電轉換元件各自之上述受光面具有第1面積， 上述複數個第2光電轉換元件各自之上述受光面具有較上述第1面積小之第2面積。 (7) 如上述(1)至(5)中任一項之固態攝像裝置，其中 上述複數個第1光電轉換元件各者包含將特定之雜質以第1濃度擴散之區域， 上述複數個第2光電轉換元件各者包含將上述特定之雜質以較上述第1濃度低之第2濃度擴散之區域。 (8) 如上述(1)至(7)中任一項之固態攝像裝置，其中上述複數個第1彩色濾光片依照拜耳排列、X-Trans(註冊商標)型排列、四拜耳排列及White RGB型排列中之一種而排列。 (9) 如上述(1)至(8)中任一項之固態攝像裝置，其中上述複數個第1彩色濾光片包含相對於可見光具備寬廣之透光特性之彩色濾光片。 (10) 如上述(1)至(9)中任一項之固態攝像裝置，其中上述複數個第1彩色濾光片包含相對於可見光具備寬廣之透光特性且供可見光之80%(百分比)以下透過之彩色濾光片。 (11) 如上述(1)至(10)中任一項之固態攝像裝置，其中上述複數個第1彩色濾光片包含使相對於RGB三原色存在補色關係之顏色之波長成分透過之彩色濾光片。 (12) 如上述(1)至(11)中任一項之固態攝像裝置，其中上述複數個第1彩色濾光片中之至少一者為遮光膜。 (13) 如上述(1)至(12)中任一項之固態攝像裝置，其中上述複數個第1彩色濾光片包含供紅外光透過之彩色濾光片。 (14) 如上述(1)至(13)中任一項之固態攝像裝置，其具備： 浮動擴散區域，其蓄積電荷； 第1傳送閘極，其將上述第1光電轉換元件所產生之電荷朝向上述浮動擴散區域傳送； 第2傳送閘極，其將蓄積於上述電荷蓄積區域之電荷朝向上述浮動擴散區域傳送； 放大閘極，其使信號線產生與蓄積於上述浮動擴散區域之電荷量相對應之電壓值的電壓信號； 選擇閘極，其控制上述放大閘極與上述信號線之連接；及 重置閘極，其控制蓄積於上述浮動擴散區域之電荷之釋放。 (15) 一種固態攝像裝置，其具備： 複數個第1光電轉換元件，其等各自具備第1感度，且排列為二維格子狀； 複數個第2光電轉換元件，其等各自具備較上述第1感度低之第2感度，分別配置於上述複數個第1光電轉換元件之間，且排列為二維格子狀； 複數個電荷蓄積區域，其等各自包含上述複數個第2光電轉換元件中之1個，蓄積由上述複數個第2光電轉換元件各自產生之電荷； 複數個第1彩色濾光片，其等相對於上述複數個第1光電轉換元件各自之受光面一對一地設置；及 複數個第2彩色濾光片，其等相對於上述複數個第2光電轉換元件各自之受光面一對一地設置； 上述複數個第1彩色濾光片包含供第1波長成分透過之第3彩色濾光片、及供與上述第1波長成分不同之第2波長成分透過之第4彩色濾光片； 上述複數個第2彩色濾光片包含供第3波長成分透過之第5彩色濾光片、及供與上述第3波長成分不同之第4波長成分透過之第6彩色濾光片； 當入射可見光區域中寬廣之光強度之白色光時於上述受光面設置有上述第3彩色濾光片之上述第1光電轉換元件每單位時間產生的電荷量，多於當入射上述白色光時於上述受光面設置有上述第4彩色濾光片之上述第1光電轉換元件每單位時間產生的電荷量， 當入射上述白色光時於上述受光面設置有上述第5彩色濾光片之上述第2光電轉換元件每單位時間產生的電荷量，多於當入射上述白色光時於上述受光面設置有上述第6彩色濾光片之上述第2光電轉換元件每單位時間產生的電荷量， 於與於上述受光面設置有上述第4彩色濾光片之上述第1光電轉換元件最接近之上述電荷蓄積區域中所含之上述第2光電轉換元件的上述受光面，設置有上述第5彩色濾光片。 (16) 一種電子機器，其具備： 像素陣列部，其於矩陣方向排列有複數個單位像素； 驅動電路，其驅動上述複數個單位像素中之讀出對象之單位像素； 處理電路，其自藉由上述驅動電路驅動之上述讀出對象之單位像素讀出像素信號；及 控制部，其控制上述驅動電路及上述處理電路； 上述像素陣列部包含： 複數個第1光電轉換元件，其等各自具備第1感度，且排列為二維格子狀； 複數個第2光電轉換元件，其等各自具備較上述第1感度低之第2感度，分別配置於上述複數個第1光電轉換元件之間而排列為二維格子狀； 複數個電荷蓄積區域，其等各自包含上述複數個第2光電轉換元件中之1個，蓄積由上述複數個第2光電轉換元件各自產生之電荷； 複數個第1彩色濾光片，其等相對於上述複數個第1光電轉換元件各自之受光面一對一地設置；及 複數個第2彩色濾光片，其等相對於上述複數個第2光電轉換元件各自之受光面一對一地設置； 相對於上述複數個第1光電轉換元件各者中最接近之上述電荷蓄積區域中所含之上述第2光電轉換元件之上述受光面而設置的上述第2彩色濾光片，係使與相對於最接近該電荷蓄積區域之上述第1光電轉換元件之上述受光面而設置的上述第1彩色濾光片相同之波長成分透過。 (17) 一種電子機器，其具備： 像素陣列部，其於矩陣方向排列有係複數個單位像素； 驅動電路，其驅動上述複數個單位像素中之讀出對象之單位像素； 處理電路，其自藉由上述驅動電路驅動之上述讀出對象之單位像素讀出像素信號；及 控制部，其控制上述驅動電路及上述處理電路； 上述像素陣列部包含： 複數個第1光電轉換元件，其等各自具備第1感度，且排列為二維格子狀； 複數個第2光電轉換元件，其等各自具備較上述第1感度低之第2感度，分別配置於上述複數個第1光電轉換元件之間而排列為二維格子狀排列； 複數個電荷蓄積區域，其等各自包含上述複數個第2光電轉換元件中之1個，蓄積上述複數個第2光電轉換元件各自所產生之電荷； 複數個第1彩色濾光片，其等相對於上述複數個第1光電轉換元件各自之受光面一對一地設置；及 複數個第2彩色濾光片，其等相對於上述複數個第2光電轉換元件各自之受光面一對一地設置； 上述複數個第1彩色濾光片包含供第1波長成分透過之第3彩色濾光片、及供與上述第1波長成分不同之第2波長成分透過之第4彩色濾光片， 上述複數個第2彩色濾光片包含供第3波長成分透過之第5彩色濾光片、及供與上述第3波長成分不同之第4波長成分透過之第6彩色濾光片， 當入射可見光區域中寬廣之光強度之白色光時於上述受光面設置有上述第3彩色濾光片之上述第1光電轉換元件每單位時間產生的電荷量，多於當入射上述白色光時於上述受光面設置有上述第4彩色濾光片之上述第1光電轉換元件每單位時間產生的電荷量， 當入射上述白色光時於上述受光面設置有上述第5彩色濾光片之上述第2光電轉換元件每單位時間產生的電荷量，多於當入射上述白色光時於上述受光面設置有上述第6彩色濾光片之上述第2光電轉換元件每單位時間產生的電荷量， 於與於上述受光面設置有上述第4彩色濾光片之上述第1光電轉換元件最接近之上述電荷蓄積區域中所含之上述第2光電轉換元件的上述受光面，設置有上述第5彩色濾光片。
10:CMOS影像感測器 11:像素陣列部 12:垂直驅動電路 13:行處理電路 14:水平驅動電路 15:系統控制部 18:信號處理部 19:資料儲存部 100:單位像素 101:第1光電轉換元件 101B:第1光電轉換元件 101Bl:第1光電轉換元件 101C:第1光電轉換元件 101Cy:第1光電轉換元件 101G:第1光電轉換元件 101G1:第1光電轉換元件 101G2:第1光電轉換元件 101Gry:第1光電轉換元件 101IR:第1光電轉換元件 101R:第1光電轉換元件 101Y:第1光電轉換元件 102:第2光電轉換元件 103:第1傳送電晶體 104:第2傳送電晶體 105:第3傳送電晶體 106:第4傳送電晶體 107:FD部 108:重置電晶體 109:放大電晶體 110:選擇電晶體 111:電荷蓄積部 112:節點 113:節點 121:第1彩色濾光片 121B:第1彩色濾光片 121Bl:第1彩色濾光片 121C:第1彩色濾光片 121Cy:第1彩色濾光片 121G:第1彩色濾光片 121G1:第1彩色濾光片 121G2:第1彩色濾光片 121Gry:第1彩色濾光片 121IR:第1彩色濾光片 121R:第1彩色濾光片 121Y:第1彩色濾光片 122:第2彩色濾光片 122B:第2彩色濾光片 122B1:第2彩色濾光片 122B2:第2彩色濾光片 122Bl:第2彩色濾光片 122C:第2彩色濾光片 122Cy:第2彩色濾光片 122G:第2彩色濾光片 122G1:第2彩色濾光片 122G2:第2彩色濾光片 122G3:第2彩色濾光片 122Gry:第2彩色濾光片 122IR:第2彩色濾光片 122R:第2彩色濾光片 122Y:第2彩色濾光片 131:電流源 140:矽基板 141:N-擴散區域 142:N擴散區域 143:P-擴散區域 144:P+擴散區域 145:N+擴散區域 146:P擴散區域 147:矽氧化膜 148:多晶矽電極 151:第1晶載透鏡 152:第2晶載透鏡 181:像素間遮光部 200:單位像素 300:單位像素 1061:閘極電極 12000:車輛控制系統 12001:通信網路 12010:驅動系統控制單元 12020:車身系統控制單元 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:聲頻揚聲器 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 FCG:驅動信號 FDG:驅動信號 LD:像素驅動線 RST:驅動信號 SEL:驅動信號 TGS:驅動信號 VDD:電源 VSL:垂直信號線
圖1係表示第1實施形態之CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor，互補金屬氧化物半導體)影像感測器之概略構成例之方塊圖。 圖2係表示第1實施形態之單位像素之概略構成例之電路圖。 圖3係表示第1實施形態之單位像素之平面佈局例之模式圖。 圖4係表示第1實施形態之單位像素之平面佈局例之模式圖，且係將矽基板之第2面之平面佈局與第1面之平面佈局重疊之模式圖。 圖5係表示第1實施形態之單位像素之平面佈局例之模式圖，且係自圖4擷取第1面中之第1光電轉換元件、第2光電轉換元件、第1晶載透鏡及第2晶載透鏡之平面佈局之圖。 圖6係表示第1實施形態之單位像素之平面佈局例之模式圖，且係除圖5所示之第1面中之第1光電轉換元件、第2光電轉換元件、第1晶載透鏡及第2晶載透鏡以外，亦擷取單位像素之第1面中設置於各像素間之像素間遮光部之平面佈局之圖。 圖7係表示第1實施形態之彩色濾光片排列之平面佈局例之俯視圖。 圖8係表示第1實施形態之拜耳排列之一例之圖。 圖9係表示第1實施形態之X-Trans型之彩色濾光片排列之一例之圖。 圖10係表示第1實施形態之四拜耳排列之一例之圖。 圖11係表示第1實施形態之White(白色) RGB型之彩色濾光片排列之一例之圖。 圖12係用以說明第1實施形態之單位像素中自大像素之漏電流之流出目的地之圖。 圖13係表示第1實施形態之電荷蓄積部之概略構成例之剖視圖。 圖14係表示第2實施形態之單位像素之平面佈局例之模式圖。 圖15係表示第3實施形態之單位像素之平面佈局例之模式圖。 圖16係表示第4實施形態之彩色濾光片排列之平面佈局例之俯視圖。 圖17係表示第5實施形態之第1例之彩色濾光片排列之平面佈局例之俯視圖。 圖18係表示第5實施形態之第2例之彩色濾光片排列之平面佈局例之俯視圖。 圖19係表示第5實施形態之第3例之彩色濾光片排列之平面佈局例之俯視圖。 圖20係表示第5實施形態之第4例之彩色濾光片排列之平面佈局例之俯視圖。 圖21係表示第5實施形態之第5例之彩色濾光片排列之平面佈局例之俯視圖。 圖22係表示第5實施形態之第6例之彩色濾光片排列之平面佈局例之俯視圖。 圖23係表示第5實施形態之第7例之彩色濾光片排列之平面佈局例之俯視圖。 圖24係表示第5實施形態之第8例之彩色濾光片排列之平面佈局例之俯視圖。 圖25係表示第5實施形態之第9例之彩色濾光片排列之平面佈局例之俯視圖。 圖26係表示第5實施形態之第10例之彩色濾光片排列之平面佈局例之俯視圖。 圖27係表示第5實施形態之第11例之彩色濾光片排列之平面佈局例之俯視圖。 圖28係表示第5實施形態之第12例之彩色濾光片排列之平面佈局例之俯視圖。 圖29係表示第5實施形態之第13例之彩色濾光片排列之平面佈局例之俯視圖。 圖30係表示第5實施形態之第14例之彩色濾光片排列之平面佈局例之俯視圖。 圖31係表示第5實施形態之第15例之彩色濾光片排列之平面佈局例之俯視圖。 圖32係表示車輛控制系統之概略構成之一例之方塊圖。 圖33係表示車外資訊檢測部及攝像部之設置位置之一例之說明圖。
100:單位像素
101B:第1光電轉換元件
101G1:第1光電轉換元件
101G2:第1光電轉換元件
101R:第1光電轉換元件
102:第2光電轉換元件
121B:第1彩色濾光片
121G1:第1彩色濾光片
121G2:第1彩色濾光片
121R:第1彩色濾光片
122B1:第2彩色濾光片
122B2:第2彩色濾光片
122G1:第2彩色濾光片
122G2:第2彩色濾光片
122G3:第2彩色濾光片
122R:第2彩色濾光片
151:第1晶載透鏡
152:第2晶載透鏡
181:像素間遮光部

Claims (17)

  1. 一種固態攝像裝置，其具備：複數個第1光電轉換元件，其等各自具備第1感度，且排列為二維格子狀；複數個第2光電轉換元件，其等各自具備較上述第1感度低之第2感度，分別配置於上述複數個第1光電轉換元件之間而排列為上述二維格子狀；複數個電荷蓄積區域，其等各自連接於上述複數個第2光電轉換元件中之對應1者，且蓄積由上述對應1者產生之電荷；複數個第1彩色濾光片，其等相對於上述複數個第1光電轉換元件各自之受光面一對一地設置；及複數個第2彩色濾光片，其等相對於上述複數個第2光電轉換元件各自之受光面一對一地設置；其中相對於與最接近第1光電轉換元件之電荷蓄積區域連接之第2光電轉換元件之上述受光面而設置的第2彩色濾光片係：使與相對於最接近該電荷蓄積區域之該第1光電轉換元件之上述受光面而設置的第1彩色濾光片相同之波長成分透過；且於平面佈局(planar layout)中，上述複數個電荷蓄積區域未與上述複數個第1光電轉換元件重疊。
  2. 如請求項1之固態攝像裝置，其中於上述複數個第1光電轉換元件各者中最接近之上述電荷蓄積區域存在2個以上之情形時，相對於與接近該2 個以上之電荷蓄積區域各者之電晶體中、使上述第1及第2光電轉換元件產生電荷之蓄積期間中被賦予之電位為最低電位的電晶體接近之上述電荷蓄積區域中所含之上述第2光電轉換元件之上述受光面而設置的上述第2彩色濾光片，係使與相對於最接近該電荷蓄積區域之上述第1光電轉換元件之上述受光面而設置的上述第1彩色濾光片相同之上述波長成分透過。
  3. 如請求項1之固態攝像裝置，其中於上述複數個電荷蓄積區域未鄰接於上述複數個第1光電轉換元件各者之情形時，相對於與存在於上述複數個第1光電轉換元件各者之周圍之電晶體中、使上述第1及第2光電轉換元件產生電荷之蓄積期間中被賦予之電位為最低電位的電晶體接近之上述複數個電荷蓄積區域之各者中所含之上述第2光電轉換元件之上述受光面而設置的上述第2彩色濾光片係使相對於最接近該電荷蓄積區域之上述第1光電轉換元件之上述受光面而設置的上述第1彩色濾光片相同之上述波長成分透過。
  4. 如請求項1之固態攝像裝置，其中上述複數個電荷蓄積區域各者除包含上述複數個第2光電轉換元件中之1個以外，並包含蓄積由該第2光電轉換元件產生之電荷之電荷蓄積部、及將該第2光電轉換元件與該電荷蓄積部連接之節點。
  5. 如請求項4之固態攝像裝置，其中上述電荷蓄積部具備如下構造：將於第1面側形成有上述第1及第2光電轉換元件之半導體基板之與上述第1面為相反側之第2面上所形成的多晶矽電極設為電荷蓄積層。
  6. 如請求項1之固態攝像裝置，其中上述複數個第1光電轉換元件各自之上述受光面具有第1面積，上述複數個第2光電轉換元件各自之上述受光面具有較上述第1面積小之第2面積。
  7. 如請求項1之固態攝像裝置，其中上述複數個第1光電轉換元件各者包含將特定之雜質以第1濃度擴散之區域，上述複數個第2光電轉換元件各者包含將上述特定之雜質以較上述第1濃度低之第2濃度擴散之區域。
  8. 如請求項1之固態攝像裝置，其中上述複數個第1彩色濾光片依照拜耳排列、X-Trans(註冊商標)型排列、四拜耳排列及White RGB型排列中之1種而排列。
  9. 如請求項1之固態攝像裝置，其中上述複數個第1彩色濾光片包含相對於可見光具備寬廣之透光特性之彩色濾光片。
  10. 如請求項1之固態攝像裝置，其中上述複數個第1彩色濾光片包含相對於可見光具備寬廣之透光特性且供可見光之80%(百分比)以下透過之彩色濾光片。
  11. 如請求項1之固態攝像裝置，其中上述複數個第1彩色濾光片包含使相對於RGB三原色存在補色關係之顏色之波長成分透過之彩色濾光片。
  12. 如請求項1之固態攝像裝置，其中上述複數個第1彩色濾光片中之至少1個係遮光膜。
  13. 如請求項1之固態攝像裝置，其中上述複數個第1彩色濾光片包含供紅外光透過之彩色濾光片。
  14. 如請求項1之固態攝像裝置，其進一步具備：浮動擴散區域，其蓄積電荷；第1傳送閘極，其將上述第1光電轉換元件所產生之電荷朝上述浮動擴散區域傳送；第2傳送閘極，其將蓄積於上述複數個電荷蓄積區域之各者之電荷朝上述浮動擴散區域傳送；放大閘極，其使信號線產生與蓄積於上述浮動擴散區域之電荷量相應之電壓值的電壓信號；選擇閘極，其控制上述放大閘極與上述信號線之連接；及重置閘極，其控制蓄積於上述浮動擴散區域之電荷之釋放。
  15. 一種固態攝像裝置，其具備：複數個第1光電轉換元件，其等各自具備第1感度，且排列為二維格子狀； 複數個第2光電轉換元件，其等各自具備較上述第1感度低之第2感度，分別配置於上述複數個第1光電轉換元件之間而排列為二維格子狀；複數個電荷蓄積區域，其等各自包含上述複數個第2光電轉換元件中之1個，蓄積上述複數個第2光電轉換元件各自產生之電荷；複數個第1彩色濾光片，其等相對於上述複數個第1光電轉換元件各自之受光面一對一地設置；及複數個第2彩色濾光片，其等相對於上述複數個第2光電轉換元件各自之受光面一對一地設置；上述複數個第1彩色濾光片包含供第1波長成分透過之第3彩色濾光片、及供與上述第1波長成分不同之第2波長成分透過之第4彩色濾光片，上述複數個第2彩色濾光片包含供第3波長成分透過之第5彩色濾光片、及供與上述第3波長成分不同之第4波長成分透過之第6彩色濾光片，當入射可見光區域中寬廣之光強度之白色光時設置有上述第3彩色濾光片之第1光電轉換元件每單位時間產生的電荷量係：多於當入射上述白色光時設置有上述第4彩色濾光片之第1光電轉換元件每單位時間產生的電荷量，當入射上述白色光時設置有上述第5彩色濾光片之第2光電轉換元件每單位時間產生的電荷量係：多於當入射上述白色光時設置有上述第6彩色濾光片之第2光電轉換元件每單位時間產生的電荷量，於與於上述受光面設置有上述第4彩色濾光片之第1光電轉換元件最接近之電荷蓄積區域中所含之第2光電轉換元件的上述受光面，設置有上述第5彩色濾光片。
  16. 一種電子機器，其具備：像素陣列部，其於矩陣方向排列有複數個單位像素；驅動電路，其驅動上述複數個單位像素中之讀出對象之單位像素；處理電路，其自藉由上述驅動電路驅動之上述讀出對象之單位像素讀出像素信號；及控制部，其控制上述驅動電路及上述處理電路；上述像素陣列部包含：複數個第1光電轉換元件，其等各自具備第1感度，且排列為二維格子狀；複數個第2光電轉換元件，其等各自具備較上述第1感度低之第2感度，分別配置於上述複數個第1光電轉換元件之間而排列為上述二維格子狀；複數個電荷蓄積區域，其等各自連接於上述複數個第2光電轉換元件中之對應1者，且蓄積由上述對應1者產生之電荷；複數個第1彩色濾光片，其等相對於上述複數個第1光電轉換元件各自之受光面一對一地設置；及複數個第2彩色濾光片，其等相對於上述複數個第2光電轉換元件各自之受光面一對一地設置；其中相對於與最接近第1光電轉換元件之電荷蓄積區域連接之第2光電轉換元件的上述受光面而設置之第2彩色濾光片係：使與相對於最接近該電荷蓄積區域之該第1光電轉換元件的上述受光面而設置之上述第1彩色濾光片相同之波長成分透過；且於平面佈局中，上述複數個電荷蓄積區域未與上述複數個第1光電轉 換元件重疊。
  17. 一種電子機器，其具備：像素陣列部，其於矩陣方向排列有複數個單位像素；驅動電路，其驅動上述複數個單位像素中之讀出對象之單位像素；處理電路，其自藉由上述驅動電路驅動之上述讀出對象之單位像素讀出像素信號；及控制部，其控制上述驅動電路及上述處理電路；上述像素陣列部包含：複數個第1光電轉換元件，其等各自具備第1感度，且排列為二維格子狀；複數個第2光電轉換元件，其等各自具備較上述第1感度低之第2感度，分別配置於上述複數個第1光電轉換元件之間而排列為二維格子狀；複數個電荷蓄積區域，其等各自包含上述複數個第2光電轉換元件中之1個，蓄積上述複數個第2光電轉換元件各自所產生之電荷；複數個第1彩色濾光片，其等相對於上述複數個第1光電轉換元件各自之受光面一對一地設置；及複數個第2彩色濾光片，其等相對於上述複數個第2光電轉換元件各自之受光面一對一地設置；上述複數個第1彩色濾光片包含供第1波長成分透過之第3彩色濾光片、及供與上述第1波長成分不同之第2波長成分透過之第4彩色濾光片，上述複數個第2彩色濾光片包含供第3波長成分透過之第5彩色濾光片、及供與上述第3波長成分不同之第4波長成分透過之第6彩色濾光片， 當入射可見光區域中寬廣之光強度之白色光時設置有上述第3彩色濾光片之第1光電轉換元件每單位時間產生的電荷量係：多於當入射上述白色光時設置有上述第4彩色濾光片之第1光電轉換元件每單位時間產生的電荷量，當入射上述白色光時設置有上述第5彩色濾光片之第2光電轉換元件每單位時間產生的電荷量係：多於當入射上述白色光時設置有上述第6彩色濾光片之第2光電轉換元件每單位時間產生的電荷量，於與於上述受光面設置有上述第4彩色濾光片之第1光電轉換元件最接近之電荷蓄積區域中所含之第2光電轉換元件的上述受光面，設置有上述第5彩色濾光片。
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