WO2023080000A1 - 撮像素子、電子機器 - Google Patents

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WO2023080000A1
WO2023080000A1 PCT/JP2022/039463 JP2022039463W WO2023080000A1 WO 2023080000 A1 WO2023080000 A1 WO 2023080000A1 JP 2022039463 W JP2022039463 W JP 2022039463W WO 2023080000 A1 WO2023080000 A1 WO 2023080000A1
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WO
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photoelectric conversion
conversion unit
unit
pixel
slit
Prior art date
Application number
PCT/JP2022/039463
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
俊介 笠嶋
Original Assignee
ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144Devices controlled by radiation
    • H01L27/146Imager structures
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/50Control of the SSIS exposure
    • H04N25/57Control of the dynamic range
    • H04N25/58Control of the dynamic range involving two or more exposures
    • H04N25/581Control of the dynamic range involving two or more exposures acquired simultaneously
    • H04N25/585Control of the dynamic range involving two or more exposures acquired simultaneously with pixels having different sensitivities within the sensor, e.g. fast or slow pixels or pixels having different sizes
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/70SSIS architectures; Circuits associated therewith

Definitions

  • This technology relates to image pickup devices and electronic devices, for example, image pickup devices and electronic devices that can expand the dynamic range.
  • a first pixel and a second pixel with different sensitivities are provided on a pixel array such as a CMOS (complementary metal-oxide semiconductor) image sensor, and the output of each pixel is a second pixel.
  • CMOS complementary metal-oxide semiconductor
  • pixels with different sensitivities for example, pixels with a long exposure time and pixels with a short exposure time are provided, or pixels with a large size photoelectric conversion unit such as a PD (photodiode) (hereinafter referred to as a large pixel) are used.
  • a method of providing small pixels for example, see Patent Document 1).
  • This technology has been developed in view of this situation, and allows pixels of different sizes to be arranged efficiently.
  • An imaging device includes a first photoelectric conversion unit that generates an electric charge according to the amount of light, and a second photoelectric conversion unit that has a smaller light receiving area than the first photoelectric conversion unit.
  • the first photoelectric conversion unit is L-shaped, the second photoelectric conversion unit is square, and the combination of the first photoelectric conversion unit and the second photoelectric conversion unit is square. It is an image sensor.
  • An electronic device includes a first photoelectric conversion unit that generates an electric charge according to the amount of light, and a second photoelectric conversion unit that has a smaller light receiving area than the first photoelectric conversion unit.
  • the first photoelectric conversion unit is L-shaped
  • the second photoelectric conversion unit is square
  • the combination of the first photoelectric conversion unit and the second photoelectric conversion unit is square.
  • An electronic device includes an imaging element and a processing unit that processes a signal from the imaging element.
  • An image pickup device includes a first photoelectric conversion unit that generates electric charges according to the amount of light, and a second photoelectric conversion unit that has a smaller light receiving area than the first photoelectric conversion unit.
  • the first photoelectric conversion unit has an L-shape
  • the second photoelectric conversion unit has a quadrangular shape
  • the combination of the first photoelectric conversion unit and the second photoelectric conversion unit has a quadrangular shape.
  • An electronic device includes the imaging device.
  • the electronic device may be an independent device, or may be an internal block that constitutes one device.
  • the program can be provided by transmitting it via a transmission medium or by recording it on a recording medium.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of an embodiment of an imaging device to which the present technology is applied;
  • FIG. 3 is a circuit diagram of a unit pixel;
  • FIG. 3 is a diagram for explaining a unit pixel arranged in a pixel array section; It is a figure for demonstrating the structure of a unit pixel.
  • FIG. 4 is a diagram for explaining an example of arrangement of on-chip lenses;
  • FIG. 10 is a diagram for explaining another arrangement example of on-chip lenses;
  • FIG. 10 is a diagram for explaining another arrangement example of on-chip lenses; It is a figure which shows the planar structure of the unit pixel in 1st Embodiment.
  • 3 is a diagram showing a cross-sectional configuration of a unit pixel in the first embodiment;
  • FIG. 3 is a diagram showing a cross-sectional configuration of a unit pixel in the first embodiment;
  • FIG. 3 is a diagram showing a cross-sectional configuration of a unit pixel in the first embodiment
  • FIG. 3 is a diagram showing a cross-sectional configuration of a unit pixel in the first embodiment;
  • FIG. It is a figure for demonstrating the scattering of the light by a slit. It is a figure which shows the planar structure of the unit pixel in 2nd Embodiment. It is a figure which shows the planar structure of the unit pixel in 3rd Embodiment. It is a figure which shows the cross-sectional structure of the unit pixel in 3rd Embodiment. It is a figure which shows the planar structure of the unit pixel in 4th Embodiment. It is a figure which shows the cross-sectional structure of the unit pixel in 4th Embodiment.
  • FIG. 22 is a diagram showing a planar configuration of a unit pixel in the twelfth embodiment;
  • FIG. 22 is a diagram showing a cross-sectional configuration of a unit pixel in the twelfth embodiment;
  • FIG. 22 is a diagram showing a planar configuration of a unit pixel in the thirteenth embodiment;
  • FIG. 22 is a diagram showing a cross-sectional configuration of a unit pixel in the thirteenth embodiment;
  • FIG. 22 is a diagram showing a cross-sectional configuration of a unit pixel in the thirteenth embodiment;
  • FIG. 22 is a diagram showing a cross-sectional configuration of a unit pixel in the thirteenth embodiment;
  • FIG. 20 is a diagram showing the configuration of a pixel array section in a fourteenth embodiment
  • FIG. 20 is a diagram showing the configuration of a pixel array section in the fifteenth embodiment
  • FIG. 20 is a diagram showing the configuration of a pixel array section in the sixteenth embodiment
  • FIG. 20 is a diagram showing the configuration of a pixel array section in the seventeenth embodiment
  • It is a figure which shows the structure of an example of an electronic device.
  • 1 is a block diagram showing an example of a schematic configuration of a vehicle control system
  • FIG. FIG. 4 is an explanatory diagram showing an example of installation positions of an outside information detection unit and an imaging unit;
  • FIG. 1 is a system configuration diagram showing an outline of the configuration of an imaging device to which the present technology is applied, for example, a CMOS image sensor which is a type of XY addressing imaging device.
  • a CMOS image sensor is an image sensor manufactured by applying or partially using a CMOS process.
  • the imaging device is composed of a back-illuminated CMOS image sensor.
  • the imaging device 10 has a pixel array section 11 formed on a semiconductor substrate (chip) (not shown) and a peripheral circuit section integrated on the same semiconductor substrate as the pixel array section 11.
  • the peripheral circuit section includes, for example, a vertical driving section 12, a column processing section 13, a horizontal driving section 14, and a system control section 15. FIG.
  • the imaging device 10 further includes a signal processing section 18 and a data storage section 19 .
  • Each process of the signal processing unit 18 and the data storage unit 19 is configured by an external signal processing unit provided on a board different from that of the imaging device 10, such as a DSP (Digital Signal Processor) circuit or processing by software.
  • DSP Digital Signal Processor
  • unit pixels (hereinafter sometimes simply referred to as "pixels") having photoelectric conversion sections that generate and store electric charges according to the amount of received light are arranged in the row direction and the column direction, that is, It is arranged two-dimensionally in a matrix.
  • the row direction refers to the arrangement direction of pixels in a pixel row (that is, the horizontal direction)
  • the column direction refers to the arrangement direction of pixels in a pixel column (that is, the vertical direction). Details of the specific circuit configuration and pixel structure of the unit pixel will be described later.
  • pixel drive lines 16 are wired along the row direction for each pixel row, and vertical signal lines 17 are wired along the column direction for each pixel column with respect to the matrix-like pixel arrangement. .
  • the pixel drive line 16 transmits a drive signal for driving when reading a signal from a pixel.
  • the pixel drive line 16 is shown as one wiring, but the number is not limited to one.
  • One end of the pixel drive line 16 is connected to an output terminal corresponding to each row of the vertical drive section 12 .
  • the vertical driving section 12 is composed of a shift register, an address decoder, etc., and drives each pixel of the pixel array section 11 simultaneously or in units of rows. That is, the vertical drive section 12 constitutes a drive section that controls the operation of each pixel of the pixel array section 11 together with the system control section 15 that controls the vertical drive section 12 .
  • the vertical drive unit 12 is not shown in detail, but generally has two scanning systems, a reading scanning system and a sweeping scanning system.
  • the readout scanning system sequentially selectively scans the unit pixels of the pixel array section 11 row by row in order to read out signals from the unit pixels.
  • a signal read from a unit pixel is an analog signal.
  • the sweep-scanning system performs sweep-scanning ahead of the read-out scanning by the exposure time for the read-out rows to be read-scanned by the read-out scanning system.
  • a so-called electronic shutter operation is performed by sweeping out (resetting) unnecessary charges by this sweeping scanning system.
  • the electronic shutter operation refers to an operation of discarding the charge in the photoelectric conversion unit and starting new exposure (starting charge accumulation).
  • the signal read out by the readout operation by the readout scanning system corresponds to the amount of light received after the immediately preceding readout operation or the electronic shutter operation.
  • the period from the readout timing of the previous readout operation or the sweep timing of the electronic shutter operation to the readout timing of the current readout operation is the charge exposure period of the unit pixel.
  • a signal output from each unit pixel of a pixel row selectively scanned by the vertical drive unit 12 is input to the column processing unit 13 through each vertical signal line 17 for each pixel column.
  • the column processing unit 13 performs predetermined signal processing on a signal output from each pixel of the selected row through the vertical signal line 17 for each pixel column of the pixel array unit 11, and temporarily converts the pixel signal after the signal processing. to be retained.
  • the column processing unit 13 performs at least noise removal processing, such as CDS (Correlated Double Sampling) processing and DDS (Double Data Sampling) processing, as signal processing.
  • CDS Correlated Double Sampling
  • DDS Double Data Sampling
  • the CDS processing removes pixel-specific fixed pattern noise such as reset noise and variations in threshold values of amplification transistors in pixels.
  • the column processing unit 13 may be provided with, for example, an AD (analog-digital) conversion function to convert an analog pixel signal into a digital signal and output the digital signal.
  • AD analog-digital
  • the horizontal driving section 14 is composed of a shift register, an address decoder, etc., and selects unit circuits corresponding to the pixel columns of the column processing section 13 in order. By selective scanning by the horizontal driving section 14, pixel signals that have undergone signal processing for each unit circuit in the column processing section 13 are sequentially output.
  • the system control unit 15 includes a timing generator that generates various timing signals, and controls the vertical driving unit 12, the column processing unit 13, and the horizontal driving unit 14 based on the various timings generated by the timing generator. and other drive control.
  • the signal processing unit 18 has at least an arithmetic processing function, and performs various signal processing such as arithmetic processing on pixel signals output from the column processing unit 13 .
  • the data storage unit 19 temporarily stores data required for signal processing in the signal processing unit 18 .
  • FIG. 2 is a circuit diagram showing a configuration example of the unit pixel 100 arranged in the pixel array section 11 of FIG.
  • a unit pixel 100 includes a first photoelectric conversion unit 101 , a second photoelectric conversion unit 102 , a first transfer transistor 103 , a second transfer transistor 104 , a third transfer transistor 105 , a fourth transfer transistor 106 , and an FD (floating diffusion) unit 107 . , a reset transistor 108 , an amplification transistor 109 and a selection transistor 110 .
  • the reset transistor 108 and the amplification transistor 109 are connected to the power supply VDD.
  • the first photoelectric conversion unit 101 includes a so-called embedded photodiode in which an n-type impurity region is formed inside a p-type impurity region formed in a silicon semiconductor substrate.
  • the second photoelectric conversion unit 102 includes an embedded photodiode. The first photoelectric conversion unit 101 and the second photoelectric conversion unit 102 generate signal charges according to the amount of received light, and accumulate the generated charges up to a certain amount.
  • the unit pixel 100 further includes a charge storage section 111 .
  • the charge storage unit 111 is, for example, a MOS capacitor or an MIS capacitor.
  • a first transfer transistor 103, a second transfer transistor 104, a third transfer transistor 105, and a fourth transfer transistor 106 are connected in series between the first photoelectric conversion unit 101 and the second photoelectric conversion unit 102. It is A floating diffusion layer connected between the first transfer transistor 103 and the second transfer transistor 104 serves as the FD portion 107 .
  • the FD section 107 has a parasitic capacitance C10.
  • a node 112 is a floating diffusion layer connected between the second transfer transistor 104 and the third transfer transistor 105 .
  • Node 112 has a parasitic capacitance C11.
  • a node 113 is a floating diffusion layer connected between the third transfer transistor 105 and the fourth transfer transistor 106 .
  • a charge storage unit 111 is connected to the node 113 .
  • a plurality of drive lines are wired for each pixel row, for example, as the pixel drive line 16 in FIG.
  • Various drive signals TGL, FDG, FCG, TGS, RST, and SEL are supplied from the vertical drive section 12 of FIG. 1 via a plurality of drive lines. Since each transistor of the unit pixel 100 is an NMOS transistor, these drive signals are pulses in which a high level state (for example, power supply voltage VDD) is in an active state and a low level state (for example, negative potential) is in an inactive state. is a signal.
  • a high level state for example, power supply voltage VDD
  • VDD power supply voltage
  • a drive signal TGL is applied to the gate electrode of the first transfer transistor 103 .
  • the drive signal TGL becomes active, the first transfer transistor 103 becomes conductive, and the charges accumulated in the first photoelectric conversion unit 101 are transferred to the FD unit 107 via the first transfer transistor 103 .
  • a drive signal FDG is applied to the gate electrode of the second transfer transistor 104 .
  • the driving signal FDG becomes active and the second transfer transistor 104 becomes conductive, the potentials of the FD portion 107 and the node 112 are coupled to form one charge accumulation region.
  • a drive signal FCG is applied to the gate electrode of the third transfer transistor 105 .
  • the drive signal FDG and the drive signal FCG are activated and the second transfer transistor 104 and the third transfer transistor 105 are brought into conduction, the potentials from the FD section 107 to the charge storage section 111 are coupled to form one charge storage. area.
  • a drive signal TGS is applied to the gate electrode of the fourth transfer transistor 106 .
  • the fourth transfer transistor 106 becomes conductive, and the charges accumulated in the second photoelectric conversion unit 102 are transferred to the charge accumulation unit 111 via the fourth transfer transistor 106. be.
  • the fourth transfer transistor 106, the third transfer transistor 105, and the second transfer transistor 104 are in the active state, the potentials from the charge storage section 111 to the FD section 107 are coupled, and the coupled charge storage region is transferred to the second photoelectric conversion region. Charges accumulated in the conversion unit 102 are transferred.
  • the channel region under the gate electrode of the fourth transfer transistor 106 has a higher potential than the channel region under the gate electrode of the first transfer transistor 103, the second transfer transistor 104, or the third transfer transistor 105, for example. It is slightly positive (in other words, the potential is slightly deeper), which creates a charge overflow path.
  • the charges exceeding the saturation charge amount of the second photoelectric conversion unit 102 are generated as a result of photoelectric conversion in the second photoelectric conversion unit 102, the charges exceeding the saturation charge amount are transferred to the second photoelectric conversion unit 102 via the overflow path.
  • the charge overflows from the photoelectric conversion unit 102 to the charge storage unit 111 .
  • the overflowed charges are accumulated in the charge accumulation unit 111 .
  • the overflow path formed in the channel region under the gate electrode of the fourth transfer transistor 106 is hereinafter simply referred to as the overflow path of the fourth transfer transistor 106 .
  • the first electrode is a node electrode connected to the node 113 between the third transfer transistor 105 and the fourth transfer transistor .
  • the second electrode of the two electrodes of the charge storage unit 111 is a grounded electrode.
  • the second electrode may be connected to a specific potential other than the ground potential, such as a power supply potential.
  • the second electrode is an impurity region formed on the silicon substrate, and the dielectric film forming the capacitor is an oxide film formed on the silicon substrate. or nitride film.
  • the first electrode is an electrode made of a conductive material such as polysilicon or metal above the second electrode and the dielectric film.
  • the second electrode When the second electrode is set to the ground potential, the second electrode may be a p-type impurity region electrically connected to the p-type impurity region provided in the first photoelectric conversion portion 101 or the second photoelectric conversion portion 102. . When the second electrode is set to a specific potential other than the ground potential, the second electrode may be an n-type impurity region formed within the p-type impurity region.
  • a reset transistor 108 is also connected to the node 112 in addition to the second transfer transistor 104 .
  • a specific potential for example, a power supply VDD is connected to the end of the reset transistor.
  • a drive signal RST is applied to the gate electrode of the reset transistor 108 . When drive signal RST becomes active, reset transistor 108 becomes conductive, and the potential of node 112 is reset to the level of voltage VDD.
  • the potentials of the FD section 107 and the charge storage section 111 may be individually (independently) reset to the level of the voltage VDD by controlling the drive signal FDG and the drive signal FCG individually.
  • the FD section 107 which is a floating diffusion layer, is charge-voltage conversion means. That is, when charges are transferred to the FD section 107, the potential of the FD section 107 changes according to the amount of transferred charges.
  • the amplification transistor 109 has a source side connected to a current source 121 connected to one end of the vertical signal line 17, and a drain side connected to a power supply VDD, which together constitute a source follower circuit.
  • the gate electrode of the amplification transistor 109 is connected to the FD section 107, which serves as the input of the source follower circuit.
  • the selection transistor 110 is connected between the source of the amplification transistor 109 and the vertical signal line 17 .
  • a driving signal SEL is applied to the gate electrode of the selection transistor 110 .
  • the drive signal SEL becomes active, the selection transistor 110 becomes conductive, and the unit pixel 100 becomes selected.
  • the potential of the FD section 107 becomes a potential corresponding to the amount of transferred charge, and this potential is input to the source follower circuit described above.
  • the drive signal SEL becomes active, the potential of the FD section 107 corresponding to the amount of this charge is output to the vertical signal line 17 via the selection transistor 110 as the output of the source follower circuit.
  • the first photoelectric conversion unit 101 has a larger light receiving area of the photodiode than the second photoelectric conversion unit 102 . Therefore, when an object with a predetermined illuminance is photographed for a predetermined exposure time, the amount of charge generated in the first photoelectric conversion unit 101 is greater than the amount of charge generated in the second photoelectric conversion unit 102 .
  • the charge generated in the first photoelectric conversion unit 101 and the charge generated in the second photoelectric conversion unit 102 are transferred to the FD unit 107 and charge-voltage converted.
  • the voltage change before and after transferring the generated charge to the FD section 107 is larger than the voltage change between before and after transferring the charge generated in the second photoelectric conversion section 102 to the FD section 107 . Therefore, when the first photoelectric conversion unit 101 and the second photoelectric conversion unit 102 are compared, the sensitivity of the first photoelectric conversion unit 101 is higher than that of the second photoelectric conversion unit 102 .
  • the second photoelectric conversion unit 102 converts the generated charges exceeding the saturation charge amount. Since the charges can be accumulated in the charge accumulating portion 111, the charges accumulated in the second photoelectric conversion portion 102 and the charges accumulated in the charge accumulating portion 111 are accumulated in the charge-voltage conversion of the charges generated in the second photoelectric conversion portion 102. After adding both the charged charges, the charge-voltage conversion can be performed.
  • the second photoelectric conversion unit 102 can capture an image with more gradation over a wider illuminance range than the first photoelectric conversion unit 101, in other words, an image with a wide dynamic range. can be photographed.
  • Two images a high-sensitivity image captured using the first photoelectric conversion unit 101 and a wide dynamic range image captured using the second photoelectric conversion unit 102, can be captured by the imaging device 10, for example. or an image signal processing device connected to the outside of the imaging device 10, through a wide dynamic range image synthesizing process of synthesizing one image from two images. composited into an image.
  • FIG. 3 is a diagram showing a planar configuration example of the unit pixel 100 arranged in the pixel array section 11. As shown in FIG. FIG. 3 illustrates nine unit pixels 100 of 3 ⁇ 3 arranged in the pixel array section 11 .
  • a unit pixel 100 is composed of a first photoelectric conversion section 101 formed in an L shape and a second photoelectric conversion section 102 formed in a square shape.
  • the combined shape of the first photoelectric conversion unit 101 and the second photoelectric conversion unit 102, in other words, the shape of the unit pixel 100 is formed in a rectangular shape (square in FIG. 3).
  • the L shape is a shape that is divided into a vertical line and a horizontal line, and the length of the vertical line and the horizontal line is are different shapes.
  • the L-shape also includes the case where the vertical line and the horizontal line have the same length.
  • the L-shape means the shape of an L, and includes shapes in which the L is rotated by 90 degrees, 180 degrees, and 270 degrees.
  • unit pixels 100 each composed of a first photoelectric conversion section 101 and a second photoelectric conversion section 102 are arranged in a matrix.
  • the unit pixels 100 are separated by an inter-pixel separating section 173 (described later with reference to FIG. 9).
  • An inter-pixel separation unit 173 is also formed between the first photoelectric conversion unit 101 and the second photoelectric conversion unit 102, and the first photoelectric conversion unit 101 and the second photoelectric conversion unit 102 are separated by the inter-pixel separation unit 173.
  • FIG. 4 shows one unit pixel 100, and the configuration of the unit pixel 100 is further explained. Assuming that the size of the second photoelectric conversion unit 102 is 1, the size of the first photoelectric conversion unit 101 is about 3. As indicated by dotted lines in FIG. 4, the first photoelectric conversion unit 101 is divided into three parts, ie, a first photoelectric conversion unit 101-1, a first photoelectric conversion unit 101-2, and a first photoelectric conversion unit 101-3.
  • the first photoelectric conversion unit 101-1 is located at the lower left of the unit pixel 100 in the figure
  • the first photoelectric conversion unit 101-2 is located at the upper left of the unit pixel 100 in the figure
  • the first photoelectric conversion unit 101-3 is located at the upper left of the unit pixel 100 in the figure. is located at the upper right of the unit pixel 100 in the figure.
  • the first photoelectric conversion unit 101-1, the first photoelectric conversion unit 101-2, and the first photoelectric conversion unit 101-3 are regions having the same light receiving area.
  • the first photoelectric conversion unit 101-1, the first photoelectric conversion unit 101-2, and the first photoelectric conversion unit 101-3 have the same size (area) as the second photoelectric conversion unit 102, respectively. That is, the first photoelectric conversion unit 101 has an area approximately three times that of the second photoelectric conversion unit 102 . Since the first photoelectric conversion unit 101-1, the first photoelectric conversion unit 101-2, and the first photoelectric conversion unit 101-3 are arranged at the lower left, upper left, and upper right within the unit pixel 100 as described above, It can be said that they are arranged so as to form an L shape.
  • the first photoelectric conversion unit 101-1, the first photoelectric conversion unit 101-2, and the first photoelectric conversion unit 101-3 are formed by continuously forming, for example, N-type impurity regions in a silicon substrate, and one photoelectric conversion unit is formed. forming a department.
  • the first photoelectric conversion section 101 is formed in an L shape and formed as a region having a light receiving area three times that of the second photoelectric conversion section 102 .
  • a unit pixel 100 is composed of a large pixel having a light-receiving area three times that of the second photoelectric conversion unit 102 and a small pixel having a light-receiving area one-third that of the first photoelectric conversion unit 101 .
  • the 3/4 area of the unit pixel 100 is the first photoelectric conversion section 101 (large pixel), and the 1/4 area is the second photoelectric conversion section 102 (small pixel).
  • the first photoelectric conversion unit 101 is formed in an L shape, and the second photoelectric conversion unit 102 is accommodated in a recessed region of the L-shaped first photoelectric conversion unit 101 .
  • the first photoelectric conversion unit 101 and the second photoelectric conversion unit 102 can be arranged efficiently without creating a useless gap between the first photoelectric conversion unit 101 and the second photoelectric conversion unit 102 .
  • the case where the first photoelectric conversion unit 101 has three times the size of the second photoelectric conversion unit 102 will be described as an example, but the light-receiving area of the second photoelectric conversion unit 102, which is a small pixel, will be continued. can be configured to be small (if the size of the second photoelectric conversion unit 102 shown in FIG. 3 is set to 1, the size is 1 or less).
  • the size is three times or more the size of the second photoelectric conversion unit 102 .
  • the present technology is applied when the size of the first photoelectric conversion unit 101 (large pixel size) is three times or more the size of the second photoelectric conversion unit 102 (small pixel size). possible, but not limited to 3x.
  • the first photoelectric conversion unit 101 is virtually divided into the first photoelectric conversion unit 101-1, the first photoelectric conversion unit 101-2, and the first photoelectric conversion unit 101-3. and continue the explanation.
  • FIG. 5 shows an example in which a plurality of on-chip lenses 131 are arranged on the first photoelectric conversion unit 101. As shown in FIG.
  • the on-chip lens 131-1, An on-chip lens 131-2 and an on-chip lens 131-3 are arranged.
  • An on-chip lens 131 - 4 is arranged on the second photoelectric conversion unit 102 .
  • the on-chip lenses 131-1 to 103-4 are formed with the same shape and size. Sensitivity can be improved by forming the on-chip lens 131 as large as possible on the photoelectric conversion unit.
  • the on-chip lens 131 is formed in a quadrangular shape with rounded corners, and is formed in a shape that is as large as possible on the quadrangular photoelectric conversion portion.
  • the on-chip lenses 131 arranged in each of the first photoelectric conversion unit 101 and the second photoelectric conversion unit 102 are formed with the same shape and size, it is easy to form the on-chip lenses 131 during manufacturing, and the number of steps is reduced. can be formed without increasing
  • the on-chip lenses 131 on the L-shaped first photoelectric conversion unit 101 can be arranged in three pieces.
  • an on-chip lens 131-5 and an on-chip lens 131-6 are arranged on the first photoelectric converter 101, and one on-chip lens 131-6 is arranged on the second photoelectric converter .
  • a lens 131-4 is arranged.
  • the on-chip lens 131-4 arranged in the second photoelectric conversion unit 102 small pixel is formed with the same shape and size as the on-chip lens 131-4 shown in FIG. It is
  • the combined shape of the on-chip lens 131-5 and the on-chip lens 131-6 on the first photoelectric conversion unit 101 is the same shape as the first photoelectric conversion unit 101, that is, L-shaped in this case. ing.
  • the on-chip lens 131-5 is provided for the first photoelectric conversion unit 101-1 and the first photoelectric conversion unit 101-, which are arranged in the vertical direction in the drawing, of the first photoelectric conversion unit 101 formed in an L shape. It is formed in a size and shape to cover 2.
  • the on-chip lens 131-6 is formed in such a size and shape as to cover the first photoelectric conversion section 101-3 arranged in the upper right of the L-shaped first photoelectric conversion section 101. As shown in FIG.
  • the on-chip lens 131-6 is formed in the same size and shape as the on-chip lens 131-4.
  • an on-chip lens 131-7 and an on-chip lens 131-8 are arranged on the first photoelectric converter 101, and one on-chip lens 131-8 is arranged on the second photoelectric converter .
  • a lens 131-4 is arranged.
  • the combined shape of the on-chip lens 131-7 and the on-chip lens 131-8 on the first photoelectric conversion unit 101 is the same shape as the first photoelectric conversion unit 101, that is, L-shaped in this case. ing.
  • the on-chip lens 131-7 is formed in such a size and shape as to cover the first photoelectric conversion section 101-3 arranged in the lower left of the L-shaped first photoelectric conversion section 101.
  • the on-chip lens 131-7 is formed in the same size and shape as the on-chip lens 131-4.
  • the on-chip lens 131-8 is provided for the first photoelectric conversion unit 101-2 and the first photoelectric conversion unit 101-, which are arranged in the lateral direction in the drawing, of the first photoelectric conversion units 101 formed in an L shape. It is formed in a size and shape to cover 3.
  • the on-chip lenses 131 When two on-chip lenses 131 are arranged on the first photoelectric conversion unit 101, there is one gap between the on-chip lenses 131.
  • the area where the on-chip lens 131 is arranged can be increased, and the sensitivity can be improved.
  • the on-chip lenses 131 on the L-shaped first photoelectric conversion unit 101 can be arranged in two pieces.
  • one on-chip lens 131-9 is arranged on the first photoelectric converter 101, and one on-chip lens 131-4 is arranged on the second photoelectric converter . ing.
  • the on-chip lens 131-4 arranged in the second photoelectric conversion unit 102 small pixel is formed with the same shape and size as the on-chip lens 131-4 shown in FIG. It is
  • the on-chip lens 131-9 on the first photoelectric conversion unit 101 is formed in the same shape as the first photoelectric conversion unit 101, that is, L-shaped in this case.
  • the on-chip lens 131-5 is an L-shaped lens that is about three times as large as the on-chip lens 131-4.
  • one on-chip lens 131 is arranged on the first photoelectric conversion unit 101, a gap between the on-chip lenses 131 can be eliminated, so that the area where the on-chip lens 131 is arranged can be maximized. and sensitivity can be improved.
  • one on-chip lens 131 on the L-shaped first photoelectric conversion unit 101 can be arranged.
  • the present technology can be applied to the cases where the number of on-chip lenses 131 on the first photoelectric conversion unit 101 is three, two, or one.
  • the number of on-chip lenses 131 may be increased according to the size and shape of the first photoelectric conversion unit 101.
  • a case where the number of on-chip lenses 131 is four or more is also within the scope of the present technology.
  • a slit is provided in the unit pixel 100 in order to improve the sensitivity of the unit pixel 100 .
  • An embodiment such as the shape and arrangement position of this slit will be described.
  • FIG. 8 shows the unit pixel 100 (unit pixel 100a in FIG. 7) described with reference to FIG. is a plan view showing the configuration of.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view of the unit pixel 100a taken along line segment A-A' in the plan view of FIG.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view of the unit pixel 100a taken along line B-B' in the plan view of FIG.
  • the line segment AA′ is located at the first photoelectric conversion unit 101-2 and the first photoelectric conversion unit 101-3, so the on-chip lens 131-2 and the on-chip lens 131 -3 is provided.
  • the line segment BB′ is positioned at the first photoelectric conversion unit 101-3 and the second photoelectric conversion unit 102, so that the on-chip lens 131-1 and the on-chip lens 131-4 is provided.
  • a color filter layer 171 is formed below the on-chip lens 131-2 and the on-chip lens 131-3 (FIG. 9). Similarly, a color filter layer 171 is formed below the on-chip lens 131-1 and the on-chip lens 131-4 (FIG. 10). Since the basic configuration of the unit pixel 100a shown in FIGS. 9 and 10 is the same, the description will be made with reference to the cross-sectional configuration example shown in FIG. 9, and if necessary, the cross-sectional configuration example shown in FIG. refer.
  • the color filter layer 171 can be filters having R (Red), G (Green), and B (Blue) colors, for example. W (White) may be included.
  • a configuration in which the color filter layer 171 is omitted can be employed, for example, when receiving infrared light.
  • a light shielding film 172 is formed between adjacent unit pixels 100a, which is the same layer as the color filter layer 171.
  • the light shielding film 172 is a film provided so that the light incident on the on-chip lens 131 of the unit pixel 100a does not enter the adjacent unit pixel 100a, and is formed of a light shielding material.
  • a pixel isolation portion 173 is formed in the region where the light shielding film 172 is formed.
  • the inter-pixel separating portion 173 is a film provided so that light incident on the first photoelectric conversion portion 101 or the second photoelectric conversion portion 102 of the unit pixel 100a does not leak into the adjacent unit pixel 100a.
  • the inter-pixel isolation part 173 is composed of a trench penetrating the silicon substrate 174 .
  • An oxide film such as SiO2 may be formed in the trench.
  • a structure in which a film of a material that reflects light, such as a metal such as aluminum or tungsten, is formed in the trench may be employed.
  • an L-shaped slit 151 is formed in the first photoelectric conversion unit 101 .
  • the L-shaped slit 151 is formed in the central portion of the L-shaped first photoelectric conversion section 101 .
  • the slit 151 is formed in a region where light is collected by the L-shaped on-chip lens 131 .
  • a slit 151 is formed with a predetermined depth from near the center of the on-chip lens 131-2 to near the center of the on-chip lens 131-3. ing. 10, a slit 151 having a predetermined thickness and a predetermined depth is formed near the center of the on-chip lens 131-3.
  • the slit 151 may also be called a trench or a groove, and is formed as a trench that does not penetrate the silicon substrate 174 .
  • the inter-pixel isolation part 173 is formed by a trench that penetrates the silicon substrate 174
  • the slit 151 is formed by a trench that does not penetrate (non-penetrates) the silicon substrate 174 .
  • the slit 151 is formed at a predetermined depth from the interface of the oxide film 175 formed between the color filter layer 171 and the silicon substrate 174 toward the first photoelectric conversion section 101 .
  • the slit 151 is provided to scatter and reflect the light incident on the first photoelectric converter 101 through the on-chip lens 131 and the color filter layer 171 . This will be explained with reference to FIG.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view shown in FIG. 10, and shows the traveling direction of light with an arrow.
  • Part of the light incident on the on-chip lens 131 - 1 enters the slit 151 .
  • the light incident on the slit 151 Due to the difference in refractive index between the slit 151 and the silicon substrate 174 , the light incident on the slit 151 is refracted and travels from the slit 151 into the silicon substrate 174 , that is, into the first photoelectric conversion section 101 .
  • the incident light is scattered by the slit 151 .
  • the light scattered by the slit 151 reaches the inter-pixel separation section 173 and is reflected.
  • the slit 151 may be made of a material that reflects light, such as metal.
  • a metal film may be formed inside the trench that forms the slit 151 .
  • the slit 151 can be configured using metal, as described above, or can be configured using a material such as SiO2.
  • the materials filled in the trenches forming the slit 151 and the inter-pixel separation section 173 may be the same material, eg, SiO2, or may be different materials.
  • the unit pixel 100a is formed so that the L-shaped first photoelectric conversion unit 101 is provided with the same shape as the first photoelectric conversion unit 101, in this case, the L-shaped slit 151. can be done.
  • the sensitivity of the first photoelectric conversion unit 101 can be improved.
  • FIG. 12 is a diagram showing the configuration of a unit pixel 100b according to the second embodiment.
  • a unit pixel 100b shown in FIG. 12 has a configuration in which two on-chip lenses 131 are arranged on the first photoelectric conversion unit 101 described with reference to FIG. It is a top view which shows the structure of 100b.
  • a unit pixel 100b shown in A of FIG. A slit 151 formed in the mold is provided.
  • the unit pixel 100b shown in B of FIG. A slit 151 formed in the mold is provided.
  • the shape, size, etc. of the slits 151 shown in FIGS. 12A and 12B are the same as the slits 151 provided in the unit pixel 100a of the first embodiment.
  • the L-shaped slit 151 can be provided regardless of the shape and arrangement of the on-chip lens 131, and the provision of the slit 151 can improve the sensitivity.
  • FIG. 13 and 14 are diagrams showing the configuration of a unit pixel 100c according to the third embodiment.
  • a unit pixel 100c shown in FIG. 13 has a configuration in which one on-chip lens 131 is arranged on the first photoelectric conversion unit 101 described with reference to FIG. It is a top view which shows the structure of 100c.
  • an on-chip lens 131-9 is arranged on the first photoelectric conversion unit 101, and an L-shaped slit 151 is provided below the on-chip lens 131-9. ing.
  • the shape and size of the slit 151 shown in FIG. 13 are the same as those of the slit 151 provided in the unit pixel 100a of the first embodiment.
  • FIG. 14 is a cross-sectional view of the unit pixel 100c taken along line segment A-A' in the plan view of FIG. Since the basic configuration is the same as that of the unit pixel 100a shown in FIGS. 9 and 10, the same parts are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted as appropriate.
  • a cross-sectional view of the unit pixel 100c taken along the line segment B-B' in the plan view of FIG. 13 is the same as the unit pixel 100a shown in FIG. 10, so description thereof will be omitted.
  • an on-chip lens 131-9 is arranged on the line segment A-A'. If the on-chip lens 131-9 is divided into four equal parts, the slit 151 is formed in a portion corresponding to two central areas.
  • the L-shaped slit 151 can be provided regardless of the shape and arrangement of the on-chip lens 131, and the provision of the slit 151 can improve the sensitivity.
  • FIG. 15 and 16 are diagrams showing the configuration of a unit pixel 100d according to the fourth embodiment.
  • a unit pixel 100d shown in FIG. 15 has a configuration in which one on-chip lens 131 is arranged on the first photoelectric conversion unit 101 described with reference to FIG.
  • FIG. 10 is a plan view showing the configuration of a unit pixel 100d in which slits 152 are also provided in second photoelectric conversion units 102, which are small pixels.
  • an on-chip lens 131-9 is arranged on the first photoelectric conversion unit 101, and an L-shaped slit 151 is provided below the on-chip lens 131-9. ing.
  • This configuration is the same as the unit pixel 100c (FIG. 13) in the third embodiment.
  • the on-chip lens 131-4 is arranged on the second photoelectric conversion unit 102, and below the on-chip lens 131-4, a quadrilateral in plan view, the example shown in FIG. , a rectangular slit 152 is provided.
  • the slit 152 is formed obliquely in the drawing of the second photoelectric conversion section 102 .
  • the details will be described later, by forming the slits in the oblique direction, the light scattered by the slits 152 of the second photoelectric conversion units 102 advances toward the first photoelectric conversion units 101 and enters the first photoelectric conversion units 101 . can be prevented.
  • FIG. 16 is a cross-sectional view of the unit pixel 100d taken along line B-B' in the plan view of FIG. Since the basic configuration is the same as that of the unit pixel 100a shown in FIGS. 9 and 10, the same parts are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted as appropriate.
  • a cross-sectional view of the unit pixel 100d taken along the line segment A-A' in the plan view of FIG. 15 is the same as the unit pixel 100c shown in FIG. 14, so description thereof will be omitted.
  • an on-chip lens 131-9 and an on-chip lens 131-4 are arranged on the line segment B-B'.
  • a slit 151 is formed near the center of the first photoelectric conversion unit 101 below the on-chip lens 131-9.
  • a slit 152 is formed near the center of the second photoelectric conversion unit 102 below the on-chip lens 131-4.
  • the second photoelectric conversion unit 102 may also be provided with the slit 152 .
  • the sensitivity of the second photoelectric conversion unit 102 can also be improved by providing the slit 152 also in the second photoelectric conversion unit 102 .
  • FIG. 15 shows an example in which the embodiment in which the slit 152 is also provided in the second photoelectric conversion unit 102 is applied to the unit pixel 100c in the third embodiment. It can also be applied to the pixel 100a (FIG. 8) and the unit pixel 100b (FIG. 12) in the second embodiment.
  • FIG. 17 to 19 are diagrams showing the configuration of a unit pixel 100e according to the fifth embodiment.
  • a unit pixel 100e shown in FIG. 17 has a configuration in which one on-chip lens 131-9 is arranged on the first photoelectric conversion unit 101 described with reference to FIG. A case of application will be described as an example.
  • the shapes of the slits 151e and 152e are different from, for example, the slits 151 and 152 of the unit pixel 100d shown in FIG. 15, and other points are the same.
  • the slit 151e formed in the first photoelectric conversion portion 101 of the unit pixel 100e is formed so as to be in contact with the inter-pixel separation portion 173.
  • the slit 151e is composed of a slit 151e-1 provided in the horizontal direction in the drawing and a slit 151e-2 provided in the vertical direction in the drawing.
  • the slit 151e-1 has a rectangular shape in the region of the first photoelectric conversion unit 101-2 and the first photoelectric conversion unit 101-3 from the inter-pixel separation unit 173 on the left side of the drawing to the inter-pixel separation unit 173 on the right side of the drawing. (Rectangular in FIG. 17).
  • the slit 151e-2 extends from the inter-pixel separating portion 173 on the lower side in the drawing to the inter-pixel separating portion 173 on the upper side in the drawing in the regions of the first photoelectric conversion units 101-1 and 101-2. It is formed in a shape (rectangular in FIG. 17).
  • the slits 151e-1 and 151e-2 are arranged at positions where they intersect at the center of the first photoelectric conversion unit 101-2.
  • the slit 152e is formed in a rectangular shape (FIG. 17) in the region of the second photoelectric conversion unit 102 from the corner portion of the inter-pixel separation portion 173 on the upper left side in the drawing to the corner portion of the inter-pixel separation portion 173 on the lower right side in the drawing. rectangular).
  • a slit 151e-2 is formed in the first photoelectric conversion unit 101 near the center below the on-chip lens 131-9.
  • a slit 152e is formed in the second photoelectric conversion section 102 near the center under the lens 131-4.
  • the slit 151e and the inter-pixel separation section 173 may be integrated.
  • the slit 151e and the inter-pixel separation portion 173 can be made of the same material such as SiO2.
  • the slit 151e and the inter-pixel separation section 173 can be made of different materials. It is also possible to form a metal film in 173).
  • the shape of the slit 151e may be a shape extending each side of the L shape.
  • the sensitivity of the first photoelectric conversion unit 101 can be improved.
  • the sensitivity of the second photoelectric conversion unit 102 can be improved.
  • FIG. 17 shows an example in which the fifth embodiment is applied to the unit pixel 100d according to the fourth embodiment. It can also be applied to the unit pixel 100b (FIG. 12) in the embodiment and the unit pixel 100c (FIG. 13) in the third embodiment. It is also possible to form a shape in which each side of an L-shape is extended.
  • FIG. 20 is a diagram showing the configuration of a unit pixel 100f in the sixth embodiment.
  • there are three on-chip lenses 131 on the first photoelectric conversion unit 101 shown in FIG. The description will be continued assuming that the configuration can be applied to both the configuration in which two on-chip lenses 131 are provided on the first photoelectric conversion unit 101 shown in FIG.
  • the first photoelectric conversion section 101 is formed with three slits, slits 153-1, 153-2, and 153-3.
  • the slit 153-1 is formed in a rectangular shape in the horizontal direction in the drawing in the region of the first photoelectric conversion unit 101-1.
  • the slit 153-2 is formed in an oblique rectangular shape in the drawing in the region of the first photoelectric conversion unit 101-2.
  • the slit 153-3 is formed in a rectangular shape in the vertical direction in the drawing in the region of the first photoelectric conversion unit 101-3.
  • each of the slits 153-1 to 153-3 is formed in such a position, direction, and shape that light travels in a direction in which light can be confined within the first photoelectric conversion section 101.
  • Each of the slits 153-1 to 153-3 is formed in such a position, direction, and shape that light does not travel in the direction of the second photoelectric conversion section .
  • the slits 153-1 to 153-3 are formed at positions where the light incident by the on-chip lens 131 is condensed. For example, when the configuration in which three on-chip lenses 131 are provided on the first photoelectric conversion unit 101 shown in FIG.
  • the slit 153-1 is formed near the center of the first photoelectric conversion unit 101-1, that is, the area where light is collected by the on-chip lens 131-1.
  • the slits 153-1 to 153-3 may all be formed with the same depth, or may be formed with different depths. When they are formed at different depths, for example, the slit 153-2 may be formed deeper than the slits 153-1 and 153-3. In this case, for example, of the light scattered by the slit 153-1, the light traveling in the direction of the slit 153-2 may hit the slit 153-2 and be scattered again.
  • the sensitivity of the first photoelectric conversion unit 101 can be improved also when a plurality of slits 153 are provided in the first photoelectric conversion unit 101 .
  • FIG. 21 is a diagram showing the configuration of a unit pixel 100g in the seventh embodiment.
  • the unit pixel 100g shown in FIG. 21 has two slits 153-1-1 and 153-1-2 in the region of the first photoelectric conversion unit 101-1, and the region of the first photoelectric conversion unit 101-3. It differs from the unit pixel 100f (FIG. 20) in the sixth embodiment in that it has two slits 153-3-1 and 153-3-2 at the bottom, but other points are the same.
  • first photoelectric conversion unit 101-1 square-shaped slits 153-1-1 and 153-1-2 having long sides in the horizontal direction in the figure are arranged at positions parallel to each other.
  • the first photoelectric conversion unit 101-2 is provided with one rectangular slit 153-2 whose long side is in the oblique direction in the figure.
  • square-shaped slits 153-3-1 and 153-3-2 having long sides in the vertical direction in the figure are arranged at positions parallel to each other.
  • a configuration in which a plurality of slits 153 are provided in a predetermined region can also be used, like the first photoelectric conversion unit 101-1 and the first photoelectric conversion unit 101-3.
  • FIG. 21 shows an example in which two slits 153 are formed in a predetermined size region of the first photoelectric conversion unit 101, three or more slits 153 may be formed. It is also possible to configure
  • a plurality of slits 153-2 arranged in the first photoelectric conversion unit 101-2 may also be arranged in the first photoelectric conversion unit 101-2.
  • a configuration in which two slits 153-2 arranged in an oblique direction are formed in the first photoelectric conversion unit 101-2 may be employed.
  • the lengths of the plurality of slits 153 may be the same or different.
  • the slits 153-1-1 and 153-1-2 arranged in the first photoelectric conversion unit 101-1 may be formed with the same length, or may be formed with different lengths.
  • the depths of the slits 153 may also be formed with the same depth, or may be formed with different depths.
  • the sensitivity of the first photoelectric conversion unit 101 can be improved also when a plurality of slits 153 are provided in the first photoelectric conversion unit 101 .
  • FIG. 22 is a diagram showing the configuration of a unit pixel 100h according to the eighth embodiment.
  • the unit pixel 100h shown in FIG. 22 has two slits 153-2-1 and 153-2-2 in the region of the first photoelectric conversion unit 101-2, which is the seventh embodiment. 21 is different from the unit pixel 100g (FIG. 21) in FIG.
  • square-shaped slits 153-2-1 and 153-2-2 having long sides in the vertical direction in the figure are arranged in parallel positions with the same length. It is
  • the direction of the slits 153 provided in the first photoelectric conversion unit 101-2 may be the vertical direction, and a plurality of slits 153 may be provided. Note that although the example shown in FIG. 22 shows an example in which two slits 153 are formed in a predetermined size region of the first photoelectric conversion unit 101, three or more slits 153 may be formed. It is also possible to configure
  • the lengths of the plurality of slits 153 may be the same or different.
  • the sensitivity of the first photoelectric conversion unit 101 can be improved also when a plurality of slits 153 are provided in the first photoelectric conversion unit 101 .
  • FIG. 23 is a diagram showing the configuration of a unit pixel 100i according to the ninth embodiment.
  • the unit pixel 100i shown in FIG. 23 differs from the unit pixel 100g (FIG. 21) in the seventh embodiment in that it has a cross-shaped slit 154 in the region of the first photoelectric conversion unit 101-2. , otherwise the same.
  • a cross-shaped slit 154 is arranged near the center of the first photoelectric conversion unit 101-2 in the first photoelectric conversion unit 101-2. Note that the cross-shaped slit 154 shown in FIG. 23 is formed such that the long sides in the vertical direction and the long sides in the horizontal direction are formed to have the same length, but one of the slits 154 is formed to have a longer length. can be
  • the cross-shaped slit 154 may be arranged in both or one of the first photoelectric conversion units 101-1 and 101-3. That is, a configuration in which a plurality of cross-shaped slits 154 are arranged in the first photoelectric conversion unit 101 can be employed.
  • the sensitivity of the first photoelectric conversion unit 101 can be improved even when a plurality of slits 153 and 154 are provided in the first photoelectric conversion unit 101 .
  • FIG. 24 is a diagram showing the configuration of a unit pixel 100j according to the tenth embodiment.
  • the unit pixel 100j shown in FIG. 24 differs from the unit pixel 100g (FIG. 21) in the seventh embodiment in that it has an L-shaped slit 155 in the region of the first photoelectric conversion unit 101-2. , but otherwise similar.
  • An L-shaped slit 155-1 and a slit 155-2 are arranged in the first photoelectric conversion unit 101-2.
  • the slit 155-1 is formed on the side closer to the inter-pixel separation section 173 and is formed in a shape smaller than that of the slit 155-2.
  • the long side in the vertical direction and the long side in the horizontal direction are formed to have the same length. It may be in any shape.
  • the L-shaped slit 155 may be arranged in both or one of the first photoelectric conversion units 101-1 and 101-3. That is, a configuration in which a plurality of L-shaped slits 155 are arranged in the first photoelectric conversion unit 101 may be employed.
  • the sensitivity of the first photoelectric conversion unit 101 can be improved even when a plurality of slits 153 and 155 are provided in the first photoelectric conversion unit 101 .
  • FIG. 25 is a diagram showing the configuration of a unit pixel 100k according to the eleventh embodiment.
  • the unit pixel 100k shown in FIG. 25 has the slit 156 in the region of the second photoelectric conversion unit 102, and the slit is not formed in the first photoelectric conversion unit 101, which is different from the unit pixel in the other embodiments. Different from 100.
  • the second photoelectric conversion unit 102 is provided with a slit 156 having a rectangular shape and having long sides in the oblique direction in the figure.
  • a rectangular slit 156 is illustrated, but the cross-shaped slit 154 shown in FIG. 23 and the L-shaped slit 155 shown in FIG. It can also be configured as
  • FIG. 25 shows an example in which one slit 156 is provided in the second photoelectric conversion unit 102, a plurality of slits 156 are provided in the second photoelectric conversion unit 102. can also be configured.
  • the sensitivity of the second photoelectric conversion unit 102 can be improved also when the slit 156 is provided in the second photoelectric conversion unit 102 .
  • ⁇ Twelfth Embodiment> 26 and 27 are diagrams showing the configuration of a unit pixel 100m according to the twelfth embodiment.
  • a unit pixel 100m shown in FIG. 26 is configured by combining the unit pixel f (FIG. 20) of the sixth embodiment and the unit pixel 100k (FIG. 25) of the eleventh embodiment.
  • a unit pixel 100m has slits 153-1, 153-2, and 153-3 in the first photoelectric conversion section 101, and a slit 156 in the second photoelectric conversion section .
  • FIG. 27 is a diagram showing a cross-sectional configuration of the unit pixel 100m along line A-A' shown in FIG.
  • FIG. 27 shows a cross-sectional configuration example when the unit pixel 100 (FIG. 5) in which three on-chip lenses 131 are arranged on the first photoelectric conversion unit 101 is applied.
  • An on-chip lens 131-1 and an on-chip lens 131-4 are arranged in the unit pixel 100m.
  • a slit 153 - 1 is formed below the on-chip lens 131 - 1 arranged on the first photoelectric conversion unit 101 .
  • the slit 153-1 is formed with a predetermined depth at a position not in contact with the inter-pixel separation section 173.
  • a slit 156 is formed below the on-chip lens 131-4 arranged on the second photoelectric conversion unit .
  • the slit 156 is formed with a predetermined depth near the center of the on-chip lens 131-4.
  • both the first photoelectric conversion unit 101 and the second photoelectric conversion unit 102 may be provided with the slits 153 and 156 .
  • 26 and 27 an example in which the unit pixel f (FIG. 20) of the sixth embodiment and the unit pixel 100k (FIG. 25) of the eleventh embodiment are combined as described above. 21 to 24) of the seventh to tenth embodiments and the unit pixel 100k of the eleventh embodiment (FIG. 25).
  • the sensitivities of the first photoelectric conversion unit 101 and the second photoelectric conversion unit 102 are Each can be improved.
  • a unit pixel 100m shown in FIG. 28 is the unit pixel 100m in the twelfth embodiment shown in FIG.
  • Direction a and direction b are directions perpendicular to the long side of slit 153-1.
  • the direction a is the side of the inter-pixel separating portion 173 located on the lower side of the unit pixel 100m in the figure
  • the direction b is the side of the inter-pixel separating portion 173 located on the upper side of the unit pixel 100m in the figure.
  • Light scattered by the slit 153-1 travels into the first photoelectric conversion unit 101 and does not travel toward the second photoelectric conversion unit .
  • Direction c and direction d are perpendicular to the long side of slit 153-2.
  • the direction c is toward the inter-pixel separating portion 173 positioned on the left side of the unit pixel 100m in the drawing, and the direction d is toward the inter-pixel separating portion 173 positioned above the unit pixel 100m in the drawing.
  • the light scattered by the slit 153-2 advances into the first photoelectric converter 101 and does not advance toward the second photoelectric converter .
  • the light incident on the slit 153-3 formed in the first photoelectric conversion unit 101 is scattered in the direction e or the direction f.
  • Direction e and direction f are directions perpendicular to the long side of slit 153-3.
  • the direction e is the inter-pixel separating portion 173 located on the left side of the unit pixel 100m in the figure
  • the direction f is the inter-pixel separating portion 173 side located on the right side of the unit pixel 100m in the figure.
  • the light scattered by the slit 153-3 advances into the first photoelectric conversion section 101 and does not advance toward the second photoelectric conversion section .
  • the slit 153 formed in the first photoelectric conversion unit 101 is arranged so that the long side faces the inside of the first photoelectric conversion unit 101 and the short side faces the second photoelectric conversion unit 102 side. are placed.
  • the slit 153 provided in the first photoelectric conversion unit 101 scatters the incident light into the first photoelectric conversion unit 101, but does not scatter the light toward the second photoelectric conversion unit 102 side. Therefore, light scattered by the slit 153 can be prevented from leaking into the second photoelectric conversion unit 102 .
  • the slit 156 provided in the second photoelectric conversion unit 102 is arranged such that the long side faces the inside of the second photoelectric conversion unit 102 and the short side faces the first photoelectric conversion unit 101 side. .
  • Direction g and direction h are directions perpendicular to the long side of slit 156 .
  • the direction g is toward the inter-pixel separating portion 173 located on the lower side of the unit pixel 100m in the drawing, and the direction h is toward the inter-pixel separating portion 173 located on the right side of the unit pixel 100m in the drawing.
  • Light scattered by the slit 156 advances into the second photoelectric conversion unit 102 , and less light advances toward the first photoelectric conversion unit 101 .
  • the slit 156 provided in the second photoelectric conversion unit 102 scatters incident light into the second photoelectric conversion unit 102 and reduces light directed toward the first photoelectric conversion unit 101 side. Therefore, light scattered by the slit 156 can be reduced from leaking into the first photoelectric conversion unit 101 .
  • the short side of the slit is basically directed toward the first photoelectric conversion unit 101 (large pixel) or the second photoelectric conversion unit 102 (small pixel). Therefore, even in the unit pixels 100f to 100m in the sixth to twelfth embodiments, it is possible to prevent light from leaking from large pixels to small pixels and from small pixels to large pixels. .
  • FIGS. 29 and 30 are diagrams showing the configuration of a unit pixel 100n in the thirteenth embodiment.
  • the unit pixel 100n in the thirteenth embodiment shown in FIGS. 29 and 30 is obtained by applying the thirteenth embodiment to the unit pixel 100m (FIGS. 26 and 27) in the twelfth embodiment. is exemplified.
  • the shapes of the slits 153 and 156n are different from those of the unit pixel 100m shown in FIGS. 26 and 27, and the other points are the same.
  • the slit 153-1n formed in the first photoelectric conversion portion 101-1 of the unit pixel 100n is formed so as to be in contact with the inter-pixel separation portion 173.
  • the short side of the slit 153-1n on the left side in the drawing contacts the inter-pixel separation section 173 on the left side in the drawing, and the short side on the right side of the slit 153-1n in the drawing connects the first photoelectric conversion section 101 and the second photoelectric conversion section. 102 and is formed at a position and a size so as to be in contact with the inter-pixel separation portion 173 formed between them.
  • the slit 153-2n formed in the first photoelectric conversion section 101-2 of the unit pixel 100n is formed so as to be in contact with the inter-pixel separation section 173.
  • the short side on the upper left side of the slit 153-2n in the drawing touches the portion where the inter-pixel separation section 173 on the upper left side in the drawing intersects, and the short side on the lower right side in the drawing of the slit 153-2n contacts the first photoelectric conversion. It is formed in such a position and size that it is in contact with the inter-pixel separation portion 173 formed between the portion 101 and the second photoelectric conversion portion 102 .
  • the slit 153-3n formed in the first photoelectric conversion section 101-3 of the unit pixel 100n is formed so as to be in contact with the inter-pixel separation section 173.
  • the upper short side of the slit 153-3n in the drawing is in contact with the inter-pixel separation section 173 on the upper side in the drawing, and the short side of the slit 153-3n on the lower side in the drawing is the first photoelectric conversion section 101 and the second photoelectric conversion section. It is formed in such a position and size as to be in contact with the inter-pixel separation portion 173 formed between the portion 102 and the portion 102 .
  • the slit 156n formed in the second photoelectric conversion portion 102 of the unit pixel 100n is formed so as to be in contact with the inter-pixel separation portion 173.
  • the short side of the slit 156n on the upper left side in the drawing contacts the inter-pixel separation section 173 formed between the first photoelectric conversion unit 101 and the second photoelectric conversion unit 102, and the short side on the lower right side of the slit 156n in the drawing contacts
  • the short side is formed in such a position and size as to be in contact with the intersecting portion of the inter-pixel separation portion 173 on the lower right side in the figure.
  • FIG. 30 which is a cross-sectional view taken along line AA' shown in FIG.
  • a slit 153 - 1 n is formed up to the separating portion 173 .
  • a slit 156n is formed in a region corresponding to the vicinity of the center of the on-chip lens 131-4.
  • the slits 153-1n to 153-3n and 156n are configured to be in contact with the inter-pixel separation section 173, the slits 153-1n to 153-3n and 156n and the inter-pixel separation section 173 are integrated.
  • a modified configuration may also be used.
  • the slits 153-1n to 153-3n, 156n and the inter-pixel separation section 173 can be made of the same material such as SiO2.
  • the slits 153-1n to 153-3n, 156n and the inter-pixel separation section 173 can be made of different materials.
  • the slits 153-1n to 153-3n, 156n are made of SiO2.
  • the inter-pixel isolation portion 173 may be formed of metal (a metal film may be formed in the inter-pixel isolation portion 173).
  • the sensitivity of the first photoelectric conversion unit 101 can be improved. Further, by providing the slit 156n having such a shape in the second photoelectric conversion unit 102, the sensitivity of the second photoelectric conversion unit 102 can be improved.
  • the unit pixel m (FIG. 26) of the twelfth embodiment is combined with the thirteenth embodiment.
  • the thirteenth embodiment is combined with any of the unit pixels 100f to 100j (FIGS. 20 to 24) of the eleventh embodiment, and the slit provided in the unit pixel 100 is the inter-pixel separation section 173. It is also possible to adopt a configuration in which it is in contact with.
  • FIG. 31 is a diagram showing the configuration of the pixel array section 11a in the fourteenth embodiment.
  • unit pixels with or without slits can be set depending on the color of the color filter layer 171 .
  • the case where the unit pixel 100m in the twelfth embodiment is arranged in the unit pixel 100 provided with the slit will be described as an example. Any of the unit pixels 100a to 100n can be applied.
  • a unit pixel 100 GB on the upper left side of the figure is a unit pixel provided with a green color filter layer 171 .
  • a unit pixel 100B on the upper right side of the drawing is a unit pixel provided with a blue color filter layer 171 .
  • a unit pixel 100R on the lower left side of the figure is a unit pixel provided with a red color filter layer 171 .
  • a unit pixel 100GR on the lower right side of the figure is a unit pixel provided with a green color filter layer 171 .
  • the example shown in FIG. 31 is an example in which slits are provided in all the unit pixels 100 arranged in the pixel array section 11a. Both the first photoelectric conversion section 101 and the second photoelectric conversion section 102 included in the unit pixel 100GB, the unit pixel 100B, the unit pixel 100R, and the unit pixel 100GB are provided with slits.
  • the sensitivity of all the unit pixels 100 can be improved. can.
  • FIG. 32 is a diagram showing the configuration of the pixel array section 11b in the fifteenth embodiment.
  • slits are provided in both the first photoelectric conversion portion 101 and the second photoelectric conversion portion 102 of the unit pixel 100R in which the red color filter layer 171 is arranged.
  • the unit pixel 100GB, the unit pixel 100B, and the unit pixel 100GR are not provided with slits.
  • the sensitivity of the unit pixel 100R which is the R pixel, can be improved more than the other unit pixels 100.
  • the pixel array section 11b-2 shown in FIG. 32B includes the first photoelectric conversion section 101 and the second photoelectric conversion section 102 of the unit pixel 100GB and the unit pixel GR in which the green color filter layer 171 is arranged. Both are provided with slits, and the unit pixel 100B and the unit pixel 100R are not provided with slits. In this case, the sensitivity of the unit pixel GB and the unit pixel 100GR, which are G pixels, can be improved more than the other unit pixels 100.
  • slits are provided in both the first photoelectric conversion portion 101 and the second photoelectric conversion portion 102 of the unit pixel 100B in which the blue color filter layer 171 is arranged.
  • the unit pixel 100GB, the unit pixel 100R, and the unit pixel 100GR are not provided with slits.
  • the sensitivity of the unit pixel 100B, which is the B pixel can be improved more than the other unit pixels 100.
  • FIG. 33 is a diagram showing the configuration of the pixel array section 11c in the sixteenth embodiment.
  • slits are provided in the first photoelectric conversion portions 101 of the unit pixels 100R in which the red color filter layer 171 is arranged, and the second photoelectric conversion portions 102 are provided with slits. Not provided. No slits are provided in the unit pixel 100GB, the unit pixel 100B, and the unit pixel 100GR. In this case, the sensitivity of the first photoelectric conversion unit 101 (large pixel) of the unit pixel 100R, which is the R pixel, can be improved more than the first photoelectric conversion units 101 of the other unit pixels 100.
  • a slit is provided in each of the first photoelectric conversion portions 101 of the unit pixel 100GB and the unit pixel GR in which the green color filter layer 171 is arranged. It is not provided in the photoelectric conversion unit 102 .
  • a slit is not provided in the unit pixel 100B and the unit pixel 100R. In this case, the sensitivity of the first photoelectric conversion units 101 (large pixels) of the unit pixels GB and the unit pixels 100GR, which are G pixels, can be improved more than the first photoelectric conversion units 101 of the other unit pixels 100.
  • slits are provided in the first photoelectric conversion portions 101 of the unit pixels 100B in which the blue color filter layer 171 is arranged, and the second photoelectric conversion portions 102 are provided with slits. Not provided. No slits are provided in the unit pixel 100GB, the unit pixel 100R, and the unit pixel 100GR. In this case, the sensitivity of the first photoelectric conversion unit 101 (large pixel) of the unit pixel 100B, which is the B pixel, can be improved more than the first photoelectric conversion units 101 of the other unit pixels 100 .
  • FIG. 34 is a diagram showing the configuration of the pixel array section 11d in the seventeenth embodiment.
  • a slit is provided in the second photoelectric conversion section 102 of the unit pixel 100R in which the red color filter layer 171 is arranged, and the first photoelectric conversion section 101 is provided with a slit.
  • No slits are provided in the unit pixel 100GB, the unit pixel 100B, and the unit pixel 100GR.
  • the sensitivity of the second photoelectric conversion unit 102 (small pixel) of the unit pixel 100R, which is the R pixel can be improved more than the second photoelectric conversion units 102 of the other unit pixels 100.
  • a slit is provided in each of the second photoelectric conversion sections 102 of the unit pixel 100GB and the unit pixel GR in which the green color filter layer 171 is arranged. It is not provided in the photoelectric conversion unit 101 .
  • a slit is not provided in the unit pixel 100B and the unit pixel 100R. In this case, the sensitivity of the second photoelectric conversion units 102 (small pixels) of the unit pixel GB and the unit pixel 100GR, which are G pixels, can be improved more than the second photoelectric conversion units 102 of the other unit pixels 100.
  • slits are provided in the second photoelectric conversion portions 102 of the unit pixels 100B in which the blue color filter layer 171 is arranged, and the first photoelectric conversion portions 101 are provided with slits. Not provided. No slits are provided in the unit pixel 100GB, the unit pixel 100R, and the unit pixel 100GR. In this case, the sensitivity of the second photoelectric conversion unit 102 (small pixel) of the unit pixel 100B, which is the B pixel, can be improved more than the second photoelectric conversion units 102 of the other unit pixels 100B.
  • the unit pixel 100 can be configured from the first photoelectric conversion unit 101 and the second photoelectric conversion unit 102 having different sizes.
  • the first photoelectric conversion unit 101 and the second photoelectric conversion unit 102 can be arranged without creating a useless gap between the first photoelectric conversion unit 101 and the second photoelectric conversion unit 102 .
  • a slit can be provided in both or one of the first photoelectric conversion unit 101 and the second photoelectric conversion unit 102, or a slit can be provided only in a desired photoelectric conversion unit whose sensitivity is to be improved. It is possible to adjust sensitivity such as improving the sensitivity of the entire 100 or improving only the sensitivity of a desired photoelectric conversion unit.
  • Imaging element may be formed as a single chip, or may be in the form of a module having an imaging function in which an imaging section and a signal processing section or an optical system are packaged together.
  • FIG. 35 is a block diagram showing a configuration example of an imaging device as an electronic device to which the present technology is applied.
  • An imaging apparatus 1000 in FIG. 35 includes an optical unit 1001 including a lens group, an imaging element (imaging device) 1002 adopting the configuration of the imaging apparatus 10 in FIG. 1, and a DSP (Digital Signal Processor) as a camera signal processing circuit.
  • a circuit 1003 is provided.
  • the imaging apparatus 1000 also includes a frame memory 1004 , a display unit 1005 , a recording unit 1006 , an operation unit 1007 and a power supply unit 1008 .
  • DSP circuit 1003 , frame memory 1004 , display unit 1005 , recording unit 1006 , operation unit 1007 and power supply unit 1008 are interconnected via bus line 1009 .
  • the optical unit 1001 captures incident light (image light) from a subject and forms an image on the imaging surface of the imaging device 1002 .
  • the imaging element 1002 converts the amount of incident light imaged on the imaging surface by the optical unit 1001 into an electric signal for each pixel, and outputs the electric signal as a pixel signal.
  • the imaging device 1002 the imaging device 10 in FIG. 1 can be used.
  • a display unit 1005 is composed of a thin display such as an LCD (Liquid Crystal Display) or an organic EL (Electro Luminescence) display, and displays moving images or still images captured by the imaging device 1002 .
  • a recording unit 1006 records a moving image or still image captured by the image sensor 1002 in a recording medium such as a hard disk or a semiconductor memory.
  • the operation unit 1007 issues operation commands for various functions of the imaging device 1000 under the user's operation.
  • a power supply unit 1008 appropriately supplies various power supplies as operating power supplies for the DSP circuit 1003, the frame memory 1004, the display unit 1005, the recording unit 1006, and the operation unit 1007 to these supply targets.
  • the technology (the present technology) according to the present disclosure can be applied to various products.
  • the technology according to the present disclosure can be realized as a device mounted on any type of moving body such as automobiles, electric vehicles, hybrid electric vehicles, motorcycles, bicycles, personal mobility, airplanes, drones, ships, and robots. may
  • FIG. 36 is a block diagram showing a schematic configuration example of a vehicle control system, which is an example of a mobile control system to which the technology according to the present disclosure can be applied.
  • a vehicle control system 12000 includes a plurality of electronic control units connected via a communication network 12001.
  • the vehicle control system 12000 includes a drive system control unit 12010, a body system control unit 12020, an exterior information detection unit 12030, an interior information detection unit 12040, and an integrated control unit 12050.
  • a microcomputer 12051, an audio/image output unit 12052, and an in-vehicle network I/F (Interface) 12053 are illustrated.
  • the drive system control unit 12010 controls the operation of devices related to the drive system of the vehicle according to various programs.
  • the driving system control unit 12010 includes a driving force generator for generating driving force of the vehicle such as an internal combustion engine or a driving motor, a driving force transmission mechanism for transmitting the driving force to the wheels, and a steering angle of the vehicle. It functions as a control device such as a steering mechanism to adjust and a brake device to generate braking force of the vehicle.
  • the body system control unit 12020 controls the operation of various devices equipped on the vehicle body according to various programs.
  • the body system control unit 12020 functions as a keyless entry system, a smart key system, a power window device, or a control device for various lamps such as headlamps, back lamps, brake lamps, winkers or fog lamps.
  • the body system control unit 12020 can receive radio waves transmitted from a portable device that substitutes for a key or signals from various switches.
  • the body system control unit 12020 receives the input of these radio waves or signals and controls the door lock device, power window device, lamps, etc. of the vehicle.
  • the vehicle exterior information detection unit 12030 detects information outside the vehicle in which the vehicle control system 12000 is installed.
  • the vehicle exterior information detection unit 12030 is connected with an imaging section 12031 .
  • the vehicle exterior information detection unit 12030 causes the imaging unit 12031 to capture an image of the exterior of the vehicle, and receives the captured image.
  • the vehicle exterior information detection unit 12030 may perform object detection processing or distance detection processing such as people, vehicles, obstacles, signs, or characters on the road surface based on the received image.
  • the imaging unit 12031 is an optical sensor that receives light and outputs an electrical signal according to the amount of received light.
  • the imaging unit 12031 can output the electric signal as an image, and can also output it as distance measurement information.
  • the light received by the imaging unit 12031 may be visible light or non-visible light such as infrared rays.
  • the in-vehicle information detection unit 12040 detects in-vehicle information.
  • the in-vehicle information detection unit 12040 is connected to, for example, a driver state detection section 12041 that detects the state of the driver.
  • the driver state detection unit 12041 includes, for example, a camera that captures an image of the driver, and the in-vehicle information detection unit 12040 detects the degree of fatigue or concentration of the driver based on the detection information input from the driver state detection unit 12041. It may be calculated, or it may be determined whether the driver is dozing off.
  • the microcomputer 12051 calculates control target values for the driving force generator, the steering mechanism, or the braking device based on the information inside and outside the vehicle acquired by the vehicle exterior information detection unit 12030 or the vehicle interior information detection unit 12040, and controls the drive system control unit.
  • a control command can be output to 12010 .
  • the microcomputer 12051 realizes the functions of ADAS (Advanced Driver Assistance System) including collision avoidance or shock mitigation of vehicles, follow-up driving based on inter-vehicle distance, vehicle speed maintenance driving, vehicle collision warning, vehicle lane deviation warning, etc. Cooperative control can be performed for the purpose of ADAS (Advanced Driver Assistance System) including collision avoidance or shock mitigation of vehicles, follow-up driving based on inter-vehicle distance, vehicle speed maintenance driving, vehicle collision warning, vehicle lane deviation warning, etc. Cooperative control can be performed for the purpose of ADAS (Advanced Driver Assistance System) including collision avoidance or shock mitigation of vehicles, follow-up driving based on inter-vehicle distance, vehicle speed maintenance driving
  • the microcomputer 12051 controls the driving force generator, the steering mechanism, the braking device, etc. based on the information about the vehicle surroundings acquired by the vehicle exterior information detection unit 12030 or the vehicle interior information detection unit 12040, so that the driver's Cooperative control can be performed for the purpose of autonomous driving, etc., in which vehicles autonomously travel without depending on operation.
  • the microcomputer 12051 can output a control command to the body system control unit 12030 based on the information outside the vehicle acquired by the information detection unit 12030 outside the vehicle.
  • the microcomputer 12051 controls the headlamps according to the position of the preceding vehicle or the oncoming vehicle detected by the vehicle exterior information detection unit 12030, and performs cooperative control aimed at anti-glare such as switching from high beam to low beam. It can be carried out.
  • the audio/image output unit 12052 transmits at least one of audio and/or image output signals to an output device capable of visually or audibly notifying the passengers of the vehicle or the outside of the vehicle.
  • an audio speaker 12061, a display unit 12062, and an instrument panel 12063 are illustrated as output devices.
  • the display unit 12062 may include at least one of an on-board display and a head-up display, for example.
  • FIG. 37 is a diagram showing an example of the installation position of the imaging unit 12031.
  • the imaging unit 12031 has imaging units 12101, 12102, 12103, 12104, and 12105.
  • the imaging units 12101, 12102, 12103, 12104, and 12105 are provided at positions such as the front nose, side mirrors, rear bumper, back door, and windshield of the vehicle 12100, for example.
  • An image pickup unit 12101 provided in the front nose and an image pickup unit 12105 provided above the windshield in the passenger compartment mainly acquire images in front of the vehicle 12100 .
  • Imaging units 12102 and 12103 provided in the side mirrors mainly acquire side images of the vehicle 12100 .
  • An imaging unit 12104 provided in the rear bumper or back door mainly acquires an image behind the vehicle 12100 .
  • the imaging unit 12105 provided above the windshield in the passenger compartment is mainly used for detecting preceding vehicles, pedestrians, obstacles, traffic lights, traffic signs, lanes, and the like.
  • FIG. 37 shows an example of the imaging range of the imaging units 12101 to 12104.
  • the imaging range 12111 indicates the imaging range of the imaging unit 12101 provided in the front nose
  • the imaging ranges 12112 and 12113 indicate the imaging ranges of the imaging units 12102 and 12103 provided in the side mirrors, respectively
  • the imaging range 12114 The imaging range of an imaging unit 12104 provided on the rear bumper or back door is shown. For example, by superimposing the image data captured by the imaging units 12101 to 12104, a bird's-eye view image of the vehicle 12100 viewed from above can be obtained.
  • At least one of the imaging units 12101 to 12104 may have a function of acquiring distance information.
  • at least one of the imaging units 12101 to 12104 may be a stereo camera composed of a plurality of imaging elements, or may be an imaging element having pixels for phase difference detection.
  • the microcomputer 12051 determines the distance to each three-dimensional object within the imaging ranges 12111 to 12114 and changes in this distance over time (relative velocity with respect to the vehicle 12100). , it is possible to extract, as the preceding vehicle, the closest three-dimensional object on the traveling path of the vehicle 12100, which runs at a predetermined speed (for example, 0 km/h or more) in substantially the same direction as the vehicle 12100. can. Furthermore, the microcomputer 12051 can set the inter-vehicle distance to be secured in advance in front of the preceding vehicle, and perform automatic brake control (including following stop control) and automatic acceleration control (including following start control). In this way, cooperative control can be performed for the purpose of automatic driving in which the vehicle runs autonomously without relying on the operation of the driver.
  • automatic brake control including following stop control
  • automatic acceleration control including following start control
  • the microcomputer 12051 converts three-dimensional object data related to three-dimensional objects to other three-dimensional objects such as motorcycles, ordinary vehicles, large vehicles, pedestrians, and utility poles. It can be classified and extracted and used for automatic avoidance of obstacles. For example, the microcomputer 12051 distinguishes obstacles around the vehicle 12100 into those that are visible to the driver of the vehicle 12100 and those that are difficult to see. Then, the microcomputer 12051 judges the collision risk indicating the degree of danger of collision with each obstacle, and when the collision risk is equal to or higher than the set value and there is a possibility of collision, an audio speaker 12061 and a display unit 12062 are displayed. By outputting an alarm to the driver via the drive system control unit 12010 and performing forced deceleration and avoidance steering via the drive system control unit 12010, driving support for collision avoidance can be performed.
  • At least one of the imaging units 12101 to 12104 may be an infrared camera that detects infrared rays.
  • the microcomputer 12051 can recognize a pedestrian by determining whether or not the pedestrian exists in the captured images of the imaging units 12101 to 12104 .
  • recognition of a pedestrian is performed by, for example, a procedure for extracting feature points in images captured by the imaging units 12101 to 12104 as infrared cameras, and performing pattern matching processing on a series of feature points indicating the outline of an object to determine whether or not the pedestrian is a pedestrian.
  • the audio image output unit 12052 outputs a rectangular outline for emphasis to the recognized pedestrian. is superimposed on the display unit 12062 . Also, the audio/image output unit 12052 may control the display unit 12062 to display an icon or the like indicating a pedestrian at a desired position.
  • the system represents an entire device composed of multiple devices.
  • the present technology can also take the following configuration.
  • a first photoelectric conversion unit that generates an electric charge according to the amount of light; a second photoelectric conversion unit having a smaller light receiving area than the first photoelectric conversion unit;
  • the first photoelectric conversion unit has an L-shaped shape in plan view,
  • the second photoelectric conversion unit has a rectangular shape,
  • a shape obtained by combining the first photoelectric conversion unit and the second photoelectric conversion unit is a square shape.
  • the light receiving area of the first photoelectric conversion unit is approximately three times the light receiving area of the second photoelectric conversion unit;
  • Three on-chip lenses are arranged in the first photoelectric conversion unit,
  • the imaging device according to (5), wherein the slit is formed in the same shape as the on-chip lens.
  • (8) The imaging device according to (5) or (6), wherein a plurality of the slits are formed under the on-chip lens.
  • 9 The imaging device according to any one of (5) to (8), wherein the slit has a rectangular shape, and a short side of the rectangular slit faces the second photoelectric conversion section.
  • the second photoelectric conversion unit is provided with a slit on the light receiving surface side.
  • the imaging device according to (10), wherein the slit has a rectangular shape, and a short side of the rectangular slit faces the first photoelectric conversion unit side.
  • an inter-pixel separation section is formed between a first pixel including the first photoelectric conversion section and the second photoelectric conversion section and a second pixel adjacent to the first pixel;
  • (13) Further equipped with a color filter layer The imaging device according to any one of (5) to (12), wherein the slit is provided in the first photoelectric conversion section in which a predetermined color of the color filter layer is arranged.
  • a first photoelectric conversion unit that generates an electric charge according to the amount of light; a second photoelectric conversion unit having a smaller light receiving area than the first photoelectric conversion unit;
  • the first photoelectric conversion unit has an L-shaped shape in plan view,
  • the second photoelectric conversion unit has a rectangular shape, an imaging device, wherein a shape obtained by combining the first photoelectric conversion unit and the second photoelectric conversion unit is a square;
  • An electronic device comprising: a processing unit that processes a signal from the imaging device.
  • 10 imaging device 11 pixel array section, 12 vertical drive section, 13 column processing section, 14 horizontal drive section, 15 system control section, 16 pixel drive line, 17 vertical signal line, 18 signal processing section, 19 data storage section, 100 unit pixel, 101 first photoelectric conversion section, 102 second photoelectric conversion section, 103 first transfer transistor, 104 second transfer transistor, 105 third transfer transistor, 106 fourth transfer transistor, 107 FD section, 108 reset transistor, 109 Amplification transistor, 110 selection transistor, 111 charge storage section, 112 node, 113 node, 121 current source, 131 on-chip lens, 151 to 156 slits, 171 color filter layer, 172 light shielding film, 173 inter-pixel separation section, 174 silicon substrate , 175 oxide film

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Abstract

本技術は、異なる大きさの画素を効率よく配置することができるようにする撮像素子、電子機器に関する。 光量に応じた電荷を生成する第1光電変換部と、第1光電変換部よりも受光面積が小さい第2光電変換部とを備え、平面視で第1光電変換部は、L字型の形状であり、第2光電変換部は、四角形状であり、第1光電変換部と第2光電変換部を組み合わせた形状は、四角形状である。本技術は、例えば、受光面積の異なる画素を配置し、それぞれの画素からの信号を処理することで、広ダイナミックレンジの画像を取得する撮像装置に適用できる。

Description

撮像素子、電子機器
 本技術は撮像素子、電子機器に関し、例えば、ダイナミックレンジを拡大できるようにした撮像素子、電子機器に関する。
 従来、広ダイナミックレンジの画像を生成する方法として、CMOS(complementary metal-oxide semiconductor)イメージセンサなどの画素アレイ上に感度の異なる第1の画素と第2の画素を設け、それぞれの出力から成る第1の画像と第2の画像を合成する方法が知られている。
 ここで、感度が異なる画素を設ける方法としては、例えば、露光時間が長い画素と短い画素を設けたり、PD(フォトダイオード)等の光電変換部のサイズが大きい画素(以下、大画素と称する)と小さい画素(以下、小画素と称する)を設けたりする方法がある(例えば、特許文献1参照)。
特開2017-163010号公報
 近年、画素の微細化が進み、大画素と小画素を設けることで広ダイナミックレンジの画像を生成するようにした場合においても、大画素と小画素をより小型化することが望まれ、大画素と小画素を無駄な領域ができるだけないように効率よく配置することが望まれている。
 本技術は、このような状況に鑑みてなされたものであり、異なる大きさの画素を効率よく配置することができるようにするものである。
 本技術の一側面の撮像素子は、光量に応じた電荷を生成する第1光電変換部と、前記第1光電変換部よりも受光面積が小さい第2光電変換部とを備え、平面視で前記第1光電変換部は、L字型の形状であり、前記第2光電変換部は、四角形状であり、前記第1光電変換部と前記第2光電変換部を組み合わせた形状は、四角形状である撮像素子である。
 本技術の一側面の電子機器は、光量に応じた電荷を生成する第1光電変換部と、前記第1光電変換部よりも受光面積が小さい第2光電変換部とを備え、平面視で前記第1光電変換部は、L字型の形状であり、前記第2光電変換部は、四角形状であり、前記第1光電変換部と前記第2光電変換部を組み合わせた形状は、四角形状である撮像素子と、前記撮像素子からの信号を処理する処理部とを備える電子機器である。
 本技術の一側面の撮像素子においては、光量に応じた電荷を生成する第1光電変換部と、第1光電変換部よりも受光面積が小さい第2光電変換部とが備えられる。平面視で第1光電変換部は、L字型の形状であり、第2光電変換部は、四角形状であり、第1光電変換部と第2光電変換部を組み合わせた形状は、四角形状である。
 本技術の一側面の電子機器においては前記撮像素子が備えられる。
 なお、電子機器は、独立した装置であっても良いし、1つの装置を構成している内部ブロックであっても良い。
 なお、プログラムは、伝送媒体を介して伝送することにより、または、記録媒体に記録して、提供することができる。
本技術が適用される撮像装置の一実施の形態の構成を示す図である。 単位画素の回路図である。 画素アレイ部に配置される単位画素について説明するための図である。 単位画素の構成について説明するための図である。 オンチップレンズの配置例について説明するための図である。 オンチップレンズの他の配置例について説明するための図である。 オンチップレンズの他の配置例について説明するための図である。 第1の実施の形態における単位画素の平面構成を示す図である。 第1の実施の形態における単位画素の断面構成を示す図である。 第1の実施の形態における単位画素の断面構成を示す図である。 スリットによる光の散乱について説明するための図である。 第2の実施の形態における単位画素の平面構成を示す図である。 第3の実施の形態における単位画素の平面構成を示す図である。 第3の実施の形態における単位画素の断面構成を示す図である。 第4の実施の形態における単位画素の平面構成を示す図である。 第4の実施の形態における単位画素の断面構成を示す図である。 第5の実施の形態における単位画素の平面構成を示す図である。 第5の実施の形態における単位画素の断面構成を示す図である。 第5の実施の形態における単位画素の断面構成を示す図である。 第6の実施の形態における単位画素の平面構成を示す図である。 第7の実施の形態における単位画素の平面構成を示す図である。 第8の実施の形態における単位画素の平面構成を示す図である。 第9の実施の形態における単位画素の平面構成を示す図である。 第10の実施の形態における単位画素の平面構成を示す図である。 第11の実施の形態における単位画素の平面構成を示す図である。 第12の実施の形態における単位画素の平面構成を示す図である。 第12の実施の形態における単位画素の断面構成を示す図である。 スリットによる光の散乱方向について説明するための図である。 第13の実施の形態における単位画素の平面構成を示す図である。 第13の実施の形態における単位画素の断面構成を示す図である。 第14の実施の形態における画素アレイ部の構成を示す図である。 第15の実施の形態における画素アレイ部の構成を示す図である。 第16の実施の形態における画素アレイ部の構成を示す図である。 第17の実施の形態における画素アレイ部の構成を示す図である。 電子機器の一例の構成を示す図である。 車両制御システムの概略的な構成の一例を示すブロック図である。 車外情報検出部及び撮像部の設置位置の一例を示す説明図である。
 以下に、本技術を実施するための形態(以下、実施の形態という)について説明する。
 <撮像装置の構成>
 図1は、本技術が適用される撮像装置、例えばX-Yアドレス方式撮像装置の一種であるCMOSイメージセンサの構成の概略を示すシステム構成図である。ここで、CMOSイメージセンサとは、CMOSプロセスを応用して、または、部分的に使用して作成されたイメージセンサである。例えば、撮像装置は、裏面照射型のCMOSイメージセンサで構成される。
 撮像装置10は、図示せぬ半導体基板(チップ)上に形成された画素アレイ部11と、当該画素アレイ部11と同じ半導体基板上に集積された周辺回路部とを有する構成となっている。周辺回路部は、例えば、垂直駆動部12、カラム処理部13、水平駆動部14、およびシステム制御部15から構成されている。
 撮像装置10は更に、信号処理部18及びデータ格納部19を備えている。信号処理部18及びデータ格納部19の各処理については、撮像装置10とは別の基板に設けられる外部信号処理部、例えば、DSP(Digital Signal Processor)回路やソフトウェアによる処理により構成される。
 画素アレイ部11は、受光した光量に応じた電荷を生成しかつ蓄積する光電変換部を有する単位画素(以下、単に「画素」と記述する場合もある)が行方向及び列方向に、すなわち、行列状に2次元配置された構成となっている。ここで、行方向とは画素行の画素の配列方向(すなわち、水平方向)を言い、列方向とは画素列の画素の配列方向(すなわち、垂直方向)を言う。単位画素の具体的な回路構成や画素構造の詳細については後述する。
 画素アレイ部11において、行列状の画素配列に対して、画素行ごとに画素駆動線16が行方向に沿って配線され、画素列ごとに垂直信号線17が列方向に沿って配線されている。画素駆動線16は、画素から信号を読み出す際の駆動を行うための駆動信号を伝送する。図1では、画素駆動線16について1本の配線として示しているが、1本に限られるものではない。画素駆動線16の一端は、垂直駆動部12の各行に対応した出力端に接続されている。
 垂直駆動部12は、シフトレジスタやアドレスデコーダなどによって構成され、画素アレイ部11の各画素を全画素同時あるいは行単位等で駆動する。すなわち、垂直駆動部12は、当該垂直駆動部12を制御するシステム制御部15と共に、画素アレイ部11の各画素の動作を制御する駆動部を構成している。この垂直駆動部12はその具体的な構成については図示を省略するが、一般的に、読出し走査系と掃出し走査系の2つの走査系を有する構成となっている。
 読出し走査系は、単位画素から信号を読み出すために、画素アレイ部11の単位画素を行単位で順に選択走査する。単位画素から読み出される信号はアナログ信号である。掃出し走査系は、読出し走査系によって読出し走査が行われる読出し行に対して、その読出し走査よりも露光時間分だけ先行して掃出し走査を行う。
 この掃出し走査系による掃出し走査により、読出し行の単位画素の光電変換部から不要な電荷が掃き出されることによって当該光電変換部がリセットされる。そして、この掃出し走査系による不要電荷の掃き出す(リセットする)ことにより、所謂電子シャッタ動作が行われる。ここで、電子シャッタ動作とは、光電変換部の電荷を捨てて、新たに露光を開始する(電荷の蓄積を開始する)動作のことを言う。
 読出し走査系による読出し動作によって読み出される信号は、その直前の読出し動作または電子シャッタ動作以降に受光した光量に対応するものである。そして、直前の読出し動作による読出しタイミングまたは電子シャッタ動作による掃出しタイミングから、今回の読出し動作による読出しタイミングまでの期間が、単位画素における電荷の露光期間となる。
 垂直駆動部12によって選択走査された画素行の各単位画素から出力される信号は、画素列ごとに垂直信号線17の各々を通してカラム処理部13に入力される。カラム処理部13は、画素アレイ部11の画素列ごとに、選択行の各画素から垂直信号線17を通して出力される信号に対して所定の信号処理を行うとともに、信号処理後の画素信号を一時的に保持する。
 具体的には、カラム処理部13は、信号処理として少なくとも、ノイズ除去処理、例えばCDS(Correlated Double Sampling;相関二重サンプリング)処理や、DDS(Double Data Sampling)処理を行う。例えば、CDS処理により、リセットノイズや画素内の増幅トランジスタの閾値ばらつき等の画素固有の固定パターンノイズが除去される。カラム処理部13にノイズ除去処理以外に、例えば、AD(アナログ-デジタル)変換機能を持たせ、アナログの画素信号をデジタル信号に変換して出力することも可能である。
 水平駆動部14は、シフトレジスタやアドレスデコーダなどによって構成され、カラム処理部13の画素列に対応する単位回路を順番に選択する。この水平駆動部14による選択走査により、カラム処理部13において単位回路ごとに信号処理された画素信号が順番に出力される。
 システム制御部15は、各種のタイミング信号を生成するタイミングジェネレータなどによって構成され、当該タイミングジェネレータで生成された各種のタイミングを基に、垂直駆動部12、カラム処理部13、及び、水平駆動部14などの駆動制御を行う。
 信号処理部18は、少なくとも演算処理機能を有し、カラム処理部13から出力される画素信号に対して演算処理等の種々の信号処理を行う。データ格納部19は、信号処理部18での信号処理に当たって、その処理に必要なデータを一時的に格納する。
 <単位画素の回路構成>
 図2は、図1の画素アレイ部11に配置される単位画素100の構成例を示す回路図である。
 単位画素100は、第1光電変換部101、第2光電変換部102、第1転送トランジスタ103、第2転送トランジスタ104、第3転送トランジスタ105、第4転送トランジスタ106、FD(フローティングディフュージョン)部107、リセットトランジスタ108、増幅トランジスタ109、および選択トランジスタ110を備える。
 リセットトランジスタ108と増幅トランジスタ109は、電源VDDに接続される。第1光電変換部101は、シリコン半導体基板に形成されたp型不純物領域の内部に、n型不純物領域が形成された、いわゆる埋め込み型のフォトダイオードを含む。同様に第2光電変換部102は、埋め込み型のフォトダイオードを含む。第1光電変換部101と第2光電変換部102は、受光した光量に応じた信号電荷を生成し、生成した電荷を一定量まで蓄積する。
 単位画素100は、電荷蓄積部111をさらに備える。電荷蓄積部111は、例えばMOS容量やMIS容量である。
 図2において、第1光電変換部101と第2光電変換部102の間には、第1転送トランジスタ103、第2転送トランジスタ104、第3転送トランジスタ105、第4転送トランジスタ106、が直列に接続されている。第1転送トランジスタ103と第2転送トランジスタ104の間に接続された浮遊拡散層が、FD部107となる。FD部107には、寄生容量C10が備わる。
 第2転送トランジスタ104と第3転送トランジスタ105の間に接続された浮遊拡散層が、ノード112となる。ノード112には、寄生容量C11が備わる。第3転送トランジスタ105と第4転送トランジスタ106の間に接続された浮遊拡散層が、ノード113となる。ノード113に、電荷蓄積部111が接続されている。
 単位画素100に対して、図1の画素駆動線16として、複数の駆動線が、例えば画素行毎に配線される。そして、図1の垂直駆動部12から複数の駆動線を介して、各種の駆動信号TGL、FDG、FCG、TGS、RST、SELが供給される。これらの駆動信号は、単位画素100の各トランジスタがNMOSトランジスタなので、高レベル(例えば、電源電圧VDD)の状態がアクティブ状態となり、低レベルの状態(例えば、負電位)が非アクティブ状態となるパルス信号である。
 第1転送トランジスタ103のゲート電極には、駆動信号TGLが印加される。駆動信号TGLがアクティブ状態になると、第1転送トランジスタ103が導通状態になり、第1光電変換部101に蓄積されている電荷が、第1転送トランジスタ103を介してFD部107へ転送される。
 第2転送トランジスタ104のゲート電極には、駆動信号FDGが印加される。駆動信号FDGがアクティブ状態となって第2転送トランジスタ104が導通状態になると、これによりFD部107とノード112のポテンシャルが結合して、1つの電荷蓄積領域となる。
 第3転送トランジスタ105のゲート電極には、駆動信号FCGが印加される。駆動信号FDGと駆動信号FCGがアクティブ状態となって第2転送トランジスタ104と第3転送トランジスタ105が導通状態になると、FD部107から電荷蓄積部111までのポテンシャルが結合して、1つの電荷蓄積領域となる。
 第4転送トランジスタ106のゲート電極には、駆動信号TGSが印加される。駆動信号TGSがアクティブ状態になると、第4転送トランジスタ106が導通状態になり、第2光電変換部102に蓄積されている電荷が、第4転送トランジスタ106を介して、電荷蓄積部111へ転送される。第4転送トランジスタ106、第3転送トランジスタ105、および第2転送トランジスタ104がアクティブ状態の場合、電荷蓄積部111からFD部107までのポテンシャルが結合し、この結合した電荷蓄積領域へ、第2光電変換部102に蓄積されている電荷が転送される。
 さらに、第4転送トランジスタ106のゲート電極の下部のチャネル領域は、例えば、第1転送トランジスタ103、第2転送トランジスタ104、または第3転送トランジスタ105のゲート電極の下部のチャネル領域よりも、ポテンシャルが若干プラスの方向になっており(換言すれば、ポテンシャルが若干深くなっており)、これにより電荷のオーバーフローパスが形成されている。第2光電変換部102における光電変換の結果、第2光電変換部102の飽和電荷量を超える電荷が発生した場合には、飽和電荷量を超えた電荷が、上記オーバーフローパスを介して、第2光電変換部102から電荷蓄積部111へとオーバーフローする(溢れ出す)。オーバーフローした電荷は、電荷蓄積部111に蓄積される。
 なお、以下、第4転送トランジスタ106のゲート電極の下部のチャネル領域に形成されているオーバーフローパスを、単に第4転送トランジスタ106のオーバーフローパスと称する。
 図2において、電荷蓄積部111が有する2つの電極のうち、第1電極は、第3転送トランジスタ105と第4転送トランジスタ106の間のノード113へ接続された、ノード電極である。電荷蓄積部111が有する2つの電極のうち、第2電極は、接地された、接地電極である。
 なお、第2電極は、変形例として、接地電位以外の特定電位、例えば電源電位に接続されても良い。
 電荷蓄積部111がMOS容量またはMIS容量である場合、一例として、第2電極は、シリコン基板に形成された不純物領域であり、容量を形成する誘電膜は、シリコン基板上に形成された酸化膜や窒化膜である。第1電極は、第2電極と誘電膜の上方において、導電性を有する材料、例えばポリシリコンや金属で形成された電極である。
 第2電極を接地電位にする場合、第2電極は、第1光電変換部101または第2光電変換部102に備わるp型不純物領域と電気的に接続されたp型不純物領域であっても良い。第2電極を、接地電位以外の特定電位にする場合、第2電極は、p型不純物領域内に形成されたn型不純物領域であっても良い。
 ノード112には、第2転送トランジスタ104の他に、リセットトランジスタ108も接続される。リセットトランジスタの先には、特定電位、例えば電源VDDが接続されている。リセットトランジスタ108のゲート電極には、駆動信号RSTが印加される。駆動信号RSTがアクティブ状態になると、リセットトランジスタ108が導通状態になり、ノード112の電位が電圧VDDのレベルにリセットされる。
 駆動信号RSTをアクティブ状態にする際に、第2転送トランジスタ104の駆動信号FDGと第3転送トランジスタ105の駆動信号FCGをアクティブ状態にすると、ポテンシャルが結合したノード112とFD部107と電荷蓄積部111の電位が、電圧VDDのレベルにリセットされる。
 なお、駆動信号FDGと駆動信号FCGを個別に制御することによって、FD部107と電荷蓄積部111の電位を、それぞれ単独で(独立して)電圧VDDのレベルにリセットできるようにしても良い。
 浮遊拡散層であるFD部107は、電荷-電圧変換手段である。すなわち、FD部107に電荷が転送されると、転送された電荷の量に応じて、FD部107の電位が変化する。
 増幅トランジスタ109は、ソース側に、垂直信号線17の一端に接続された電流源121が、ドレイン側に、電源VDDが接続され、これらとともにソースフォロワ回路を構成する。増幅トランジスタ109のゲート電極には、FD部107が接続され、これがソースフォロワ回路の入力となる。
 選択トランジスタ110は、増幅トランジスタ109のソースと垂直信号線17との間に接続されている。選択トランジスタ110のゲート電極には、駆動信号SELが印加される。駆動信号SELがアクティブ状態になると、選択トランジスタ110が導通状態になり、単位画素100が選択状態となる。
 FD部107に電荷が転送されると、FD部107の電位が、転送された電荷の量に応じた電位となり、その電位が、上記したソースフォロワ回路へ入力される。駆動信号SELがアクティブ状態になると、この電荷の量に応じたFD部107の電位が、ソースフォロワ回路の出力として、選択トランジスタ110を介して垂直信号線17に出力される。
 第1光電変換部101は、第2光電変換部102よりも、フォトダイオードの受光面積が広いものとなっている。このため、所定の照度の被写体を、所定の露光時間で撮影した場合、第1光電変換部101において発生する電荷は、第2光電変換部102において発生する電荷よりも多い。
 このため、第1光電変換部101において発生した電荷と、第2光電変換部102において発生した電荷とを、FD部107へ転送して、それぞれ電荷-電圧変換すると、第1光電変換部101で発生した電荷を、FD部107へ転送する前と後での電圧変化は、第2光電変換部102で発生した電荷を、FD部107へ転送する前と後での電圧変化よりも大きい。従って、第1光電変換部101と第2光電変換部102を比較すると、第1光電変換部101は、第2光電変換部102よりも、感度が高いものとなっている。
 これに対して、第2光電変換部102は、高い照度の光が入射して第2光電変換部102の飽和電荷量を超える電荷が発生した場合でも、飽和電荷量を超えて発生した電荷を電荷蓄積部111へ蓄積することができるため、第2光電変換部102で生じた電荷を電荷-電圧変換する際に、第2光電変換部102内に蓄積した電荷と、電荷蓄積部111に蓄積した電荷の双方を加えた上で、電荷-電圧変換することができる。
 これにより、第2光電変換部102は、第1光電変換部101よりも、階調性を備えた画像を、広い照度範囲に渡って撮影することができる、換言すれば、ダイナミックレンジの広い画像を撮影することができる。
 第1光電変換部101を用いて撮影された、感度の高い画像と、第2光電変換部102を用いて撮影された、ダイナミックレンジの広い画像との2枚の画像は、例えば、撮像装置10の内部に備わる画像信号処理回路、または、撮像装置10の外部に接続された画像信号処理装置において、2枚の画像から1枚の画像を合成するワイドダイナミックレンジ画像合成処理を経て、1枚の画像へと合成される。
 <単位画素の構成例>
 図3は、画素アレイ部11に配置されている単位画素100の平面構成例を示す図である。図3では、画素アレイ部11に配置されている3×3の9個の単位画素100を例示している。
 単位画素100は、L字型に形成された第1光電変換部101と四角形状に形成された第2光電変換部102とから構成されている。第1光電変換部101と第2光電変換部102を合わせた形状、換言すれば、単位画素100の形状は、四角形状(図3では正方形)に形成されている。
 以下の説明においては、L字型との記載をするが、L字型とは、縦方向の線と横方向の線とに分けられる形状であり、縦方向の線と横方向の線の長さが異なる形状である。本実施の形態においては、縦方向の線と横方向の線の長さが同一の場合もL字型に含まれる。またL字型とは、Lの形状をしており、Lが90度、180度、270度回転した場合の形状も含まれる。
 画素アレイ部11には、第1光電変換部101と第2光電変換部102から構成される単位画素100が、行列状に配置されている。単位画素100間は、画素間分離部173(図9を参照して後述する)により分離されている。第1光電変換部101と第2光電変換部102の間にも画素間分離部173は形成され、第1光電変換部101と第2光電変換部102は、画素間分離部173により分離されている。
 図4に1個の単位画素100を示し、単位画素100の構成についてさらに説明を加える。第2光電変換部102の大きさを1とした場合、第1光電変換部101の大きさは約3となる。図4に点線で示したように、第1光電変換部101を、第1光電変換部101-1、第1光電変換部101-2、第1光電変換部101-3の3個に分ける。第1光電変換部101-1は、図中単位画素100の左下に位置し、第1光電変換部101-2は、図中単位画素100の左上に位置し、第1光電変換部101-3は、図中単位画素100の右上に位置する。
 第1光電変換部101-1、第1光電変換部101-2、第1光電変換部101-3は、受光面積が同等の領域であるとする。第1光電変換部101-1、第1光電変換部101-2、第1光電変換部101-3は、それぞれ第2光電変換部102と同等の大きさ(面積)を有する。すなわち第1光電変換部101は、第2光電変換部102の約3倍の面積を有する。第1光電変換部101-1、第1光電変換部101-2、第1光電変換部101-3は、上記したように、単位画素100内で左下、左上、右上に配置されているため、L字型になるように配置されているといえる。
 第1光電変換部101-1、第1光電変換部101-2、第1光電変換部101-3は、シリコン基板内で例えば、N型の不純物領域が連続して形成され、1つの光電変換部を形成している。
 第1光電変換部101は、L字型に形成され、第2光電変換部102の3倍の受光面積を有する領域として形成されている。単位画素100は、第2光電変換部102の3倍の受光面積を有する大画素と、第1光電変換部101の1/3の受光面積を有する小画素とから構成されている。単位画素100で見た場合、単位画素100の3/4の領域が第1光電変換部101(大画素)であり、1/4の領域が第2光電変換部102(小画素)である。
 第1光電変換部101をL字型に構成し、第2光電変換部102を、L字型の第1光電変換部101の窪んだ領域に収める構成とすることで、第1光電変換部101と第2光電変換部102との間に無駄な隙間が生じるようなことなく第1光電変換部101と第2光電変換部102を効率よく配置することができる。
 なおここでは、第1光電変換部101が、第2光電変換部102の3倍の大きさを有する場合を例に挙げて説明を続けるが、小画素である第2光電変換部102の受光面積を小さく構成(図3で示した第2光電変換部102の大きさを1とした場合、1以下の大きさで構成)することもでき、そのような場合には、第1光電変換部101の大きさは、第2光電変換部102の3倍以上の大きさとなる。本技術は、第1光電変換部101の大きさ(大画素の大きさ)が、第2光電変換部102の大きさ(小画素の大きさ)の3倍以上で形成されている場合に適用でき、3倍に限定されるわけではない。
 以下の説明においても、必要に応じて、第1光電変換部101を、第1光電変換部101-1、第1光電変換部101-2、第1光電変換部101-3に仮想的に分割して説明を続ける。
 <オンチップレンズの配置>
 図5乃至7を参照し、オンチップレンズの配置について説明する。図5は、第1光電変換部101上に複数のオンチップレンズ131を配置した例である。
 図5を参照するに、第1光電変換部101の第1光電変換部101-1、第1光電変換部101-2、第1光電変換部101-3のそれぞれにオンチップレンズ131-1、オンチップレンズ131-2、オンチップレンズ131-3が配置されている。第2光電変換部102上には、オンチップレンズ131-4が配置されている。
 オンチップレンズ131-1乃至103-4は、それぞれ同一の形状、大きさで形成されている。オンチップレンズ131を光電変換部上にできるだけ大きく形成することで、感度を向上させることができる。図5に示した例では、オンチップレンズ131は、角が丸い形状とされた四角形で形成され、四角形状の光電変換部上に、できるだけ大きくなる形状で形成されている。
 第1光電変換部101と第2光電変換部102のそれぞれに配置されるオンチップレンズ131を、同一形状、大きさで形成する場合、製造時にオンチップレンズ131の形成が容易であり、工程数が増えること無く形成することができる。
 図5を参照して説明したように、L字形状に形成されている第1光電変換部101上のオンチップレンズ131は、3枚配置されているように構成することができる。
 図6のAを参照するに、第1光電変換部101上には、オンチップレンズ131-5とオンチップレンズ131-6が配置され、第2光電変換部102上には、1つのオンチップレンズ131-4が配置されている。図6に示した例は、第2光電変換部102(小画素)に配置されているオンチップレンズ131-4は、図5に示したオンチップレンズ131-4と同じ形状、大きさで形成されている。
 第1光電変換部101上のオンチップレンズ131-5とオンチップレンズ131-6を合わせた形状は、第1光電変換部101と同じ形状、すなわちこの場合、L字型になるように形成されている。
 オンチップレンズ131-5は、L字型に形成された第1光電変換部101のうちの、図中縦方向に配置されている第1光電変換部101-1と第1光電変換部101-2を覆うような大きさと形状で形成されている。オンチップレンズ131-6は、L字型に形成された第1光電変換部101のうちの右上に配置された第1光電変換部101-3を覆うような大きさと形状で形成されている。オンチップレンズ131-6は、オンチップレンズ131-4と同等の大きさ、形状で形成されている。
 図6のBを参照するに、第1光電変換部101上には、オンチップレンズ131-7とオンチップレンズ131-8が配置され、第2光電変換部102上には、1つのオンチップレンズ131-4が配置されている。
 第1光電変換部101上のオンチップレンズ131-7とオンチップレンズ131-8を合わせた形状は、第1光電変換部101と同じ形状、すなわちこの場合、L字型になるように形成されている。
 オンチップレンズ131-7は、L字型に形成された第1光電変換部101のうちの左下に配置された第1光電変換部101-3を覆うような大きさと形状で形成されている。オンチップレンズ131-7は、オンチップレンズ131-4と同等の大きさ、形状で形成されている。オンチップレンズ131-8は、L字型に形成された第1光電変換部101のうちの、図中横方向に配置されている第1光電変換部101-2と第1光電変換部101-3を覆うような大きさと形状で形成されている。
 第1光電変換部101上に2枚のオンチップレンズ131を配置した場合、オンチップレンズ131の間に生じる隙間を1カ所、例えば、図6のAに示した例の場合、オンチップレンズ131-5とオンチップレンズ131-6との間の1カ所とすることができるため、オンチップレンズ131が配置されている領域を大きくすることができ、感度を向上させることができる。
 図6を参照して説明したように、L字形状に形成されている第1光電変換部101上のオンチップレンズ131は、2枚配置されているように構成することができる。
 図7を参照するに、第1光電変換部101上には、1つのオンチップレンズ131-9が配置され、第2光電変換部102上には、1つのオンチップレンズ131-4が配置されている。図6に示した例は、第2光電変換部102(小画素)に配置されているオンチップレンズ131-4は、図5に示したオンチップレンズ131-4と同じ形状、大きさで形成されている。
 第1光電変換部101上のオンチップレンズ131-9は、第1光電変換部101と同じ形状、すなわちこの場合、L字型に形成されている。オンチップレンズ131-5は、L字型に形成されたレンズであり、オンチップレンズ131-4の3倍程度の大きさを有する。
 第1光電変換部101上に1枚のオンチップレンズ131を配置した場合、オンチップレンズ131の間に生じる隙間をなくすことができるため、オンチップレンズ131が配置されている領域を最大まで大きくすることができ、感度を向上させることができる。
 図7を参照して説明したように、L字形状に形成されている第1光電変換部101上のオンチップレンズ131は、1枚配置されているように構成することができる。
 図5乃至7に示したように、第1光電変換部101上のオンチップレンズ131が、3枚の場合、2枚の場合、1枚の場合に対して本技術を適用することはできる。なお、図示はしないが、第1光電変換部101の大きさを大きくしたような場合、その大きさや形状に合わせて、配置されるオンチップレンズ131の枚数を多くした構成とすることもでき、オンチップレンズ131が4枚以上の場合も、本技術の適用範囲である。
 <第1の実施の形態におけるスリットの形状>
 単位画素100の感度を向上させるために、単位画素100内にスリットを設ける。このスリットの形状や配置位置などの実施の形態について説明を加える。
 図8乃至10は、第1の実施の形態におけるスリットの形状や配置について説明するための図である。図8は、図5を参照して説明した単位画素100(図7では、単位画素100aとする)であり、第1光電変換部101上に3枚のオンチップレンズ131が配置されている場合の構成を示す平面図である。図9は、図8の平面図の線分A-A’における単位画素100aの断面図である。図10は、図8の平面図の線分B-B’における単位画素100aの断面図である。
 図8,9を参照するに、線分A-A’は、第1光電変換部101-2と第1光電変換部101-3に位置するため、オンチップレンズ131-2とオンチップレンズ131-3が設けられている。図8,10を参照するに、線分B-B’は、第1光電変換部101-3と第2光電変換部102に位置するため、オンチップレンズ131-1とオンチップレンズ131-4が設けられている。
 オンチップレンズ131-2とオンチップレンズ131-3(図9)の下側には、カラーフィルタ層171が形成されている。同様に、オンチップレンズ131-1とオンチップレンズ131-4(図10)の下側には、カラーフィルタ層171が形成されている。図9と図10に示した単位画素100aの基本的な構成は同一のため、図9に示した断面構成例を参照して説明し、必要に応じて、図10に示した断面構成例も参照する。
 カラーフィルタ層171は、例えば、R(Red)、G(Green)、B(Blue)の色を有するフィルタとすることができる。W(White)が含まれていても良い。赤外光を受光する場合など、カラーフィルタ層171を省略した構成とすることもできる。
 カラーフィルタ層171と同層であり、隣接する単位画素100a間には、遮光膜172が形成されている。遮光膜172は、単位画素100aのオンチップレンズ131に入射された光が、隣接する単位画素100aに入射しないように設けられた膜であり、遮光性のある材料で形成されている。
 遮光膜172が形成されている領域には、画素間分離部173が形成されている。画素間分離部173は、単位画素100aの第1光電変換部101または第2光電変換部102に入射された光が、隣接する単位画素100aに漏れ込まないように設けられた膜である。画素間分離部173は、シリコン基板174を貫通するトレンチで構成される。このトレンチ内に、SiO2などの酸化膜が形成された構成としても良い。トレンチ内に、光を反射する材料、例えばアルミニウムやタングステンなどの金属の膜が形成された構成としても良い。
 図8に示す平面構成例において、第1光電変換部101には、L字型のスリット151が形成されている。このL字型のスリット151は、L字型に形成されている第1光電変換部101の中心部分に形成されている。スリット151は、L字型のオンチップレンズ131により光が集光される領域に形成されている。
 図9に示した線分A-A’における断面図で見ると、オンチップレンズ131-2の中心付近から、オンチップレンズ131-3の中心付近までスリット151が、所定の深さで形成されている。図10に示した線分B-B’における断面図で見ると、オンチップレンズ131-3の中心付近に所定の厚さを有してスリット151が、所定の深さで形成されている。
 なおここでは、スリット151と記載するが、スリット151は、トレンチや溝と称しても良く、シリコン基板174を貫通しないトレンチとして形成されている。画素間分離部173は、シリコン基板174を貫通するトレンチで形成され、スリット151は、シリコン基板174を貫通しない(非貫通)のトレンチで形成されている。
 スリット151は、カラーフィルタ層171とシリコン基板174との間に形成された酸化膜175の界面から、第1光電変換部101の方に、所定の深さで形成されている。スリット151は、第1光電変換部101にオンチップレンズ131やカラーフィルタ層171を介して入射されてきた光を散乱、反射させるために設けられている。このことについて図11を参照して説明する。
 図11は、図10に示した断面図であり、光の進行方向を矢印で示した図である。オンチップレンズ131-1に入射した光の一部は、スリット151内に入射する。スリット151とシリコン基板174との屈折率の違いから、スリット151に入射した光は、屈折してスリット151からシリコン基板174内、すなわち第1光電変換部101内に進む。このことを換言すれば、入射された光は、スリット151により散乱されることになる。スリット151により散乱された光は、画素間分離部173に到達し、反射される。このように、スリット151を設けることで、入射された光を第1光電変換部101内に閉じ込めることができ、光路長を伸ばすことができる。
 スリット151を、光を反射する材料、例えば金属で構成されるようにしても良い。例えば、スリット151を構成するトレンチ内に金属の膜を形成しても良い。このように構成した場合、オンチップレンズ131-1に入射した光の一部は、スリット151で反射され、画素間分離部173に到達し、反射される。このように構成した場合も、スリット151を設けることで、入射された光を第1光電変換部101内に閉じ込めることができ、光路長を伸ばすことができる。
 スリット151は、上記したように、金属を用いた構成とすることもできるし、SiO2などの材料で構成することもできる。スリット151と画素間分離部173をそれぞれ構成するトレンチ内に充填される材料は、同一の材料、例えば、SiO2としても良いし、異なる材料とされていても良い。
 このように、L字型に形成されている第1光電変換部101に、第1光電変換部101と同形状、この場合、L字型のスリット151を設けるように単位画素100aを形成することができる。第1光電変換部101にスリット151を設けることで、第1光電変換部101の感度を向上させることができる。
 <第2の実施の形態>
 図12は、第2の実施の形態における単位画素100bの構成を示す図である。図12に示した単位画素100bは、図6を参照して説明した第1光電変換部101上に2枚のオンチップレンズ131が配置された構成であり、スリット151を設けた構成の単位画素100bの構成を示す平面図である。
 図12のAに示した単位画素100bは、第1光電変換部101上にオンチップレンズ131-5とオンチップレンズ131-6が配置され、その2枚のオンチップレンズ131下に、L字型に形成されたスリット151が設けられている。
 図12のBに示した単位画素100bは、第1光電変換部101上にオンチップレンズ131-7とオンチップレンズ131-8が配置され、その2枚のオンチップレンズ131下に、L字型に形成されたスリット151が設けられている。
 図12のAと図12のBに示したスリット151の形状や大きさなどは、第1の実施の形態の単位画素100aに設けられているスリット151と同一である。
 オンチップレンズ131の形状、配置によらず、L字型のスリット151を設けることはでき、スリット151を設けることで、感度を向上させることがでる。
 <第3の実施の形態>
 図13,14は、第3の実施の形態における単位画素100cの構成を示す図である。図13に示した単位画素100cは、図7を参照して説明した第1光電変換部101上に1枚のオンチップレンズ131が配置された構成であり、スリット151を設けた構成の単位画素100cの構成を示す平面図である。
 図13に示した単位画素100cは、第1光電変換部101上にオンチップレンズ131-9が配置され、そのオンチップレンズ131-9下に、L字型に形成されたスリット151が設けられている。
 図13に示したスリット151の形状や大きさなどは、第1の実施の形態の単位画素100aに設けられているスリット151と同一である。
 図14は、図13の平面図の線分A-A’における単位画素100cの断面図である。基本的な構成は、図9、図10に示した単位画素100aと同様の構成であるため、同様の部分には同一の符号を付し、その説明は適宜省略する。図13の平面図の線分B-B’における単位画素100cの断面図は、図10に示した単位画素100aと同様のため、その説明は省略する。
 図14を参照するに、線分A-A’上には、オンチップレンズ131-9が配置されている。スリット151は、オンチップレンズ131-9を仮に4等分した場合、中央に位置する2つ分の領域に該当する部分に形成されている。
 オンチップレンズ131の形状、配置によらず、L字型のスリット151を設けることはでき、スリット151を設けることで、感度を向上させることがでる。
 <第4の実施の形態>
 図15,16は、第4の実施の形態における単位画素100dの構成を示す図である。図15に示した単位画素100dは、図7を参照して説明した第1光電変換部101上に1枚のオンチップレンズ131が配置された構成であり、スリット151を設けた構成であり、小画素である第2光電変換部102にもスリット152を設けた単位画素100dの構成を示す平面図である。
 図15に示した単位画素100dは、第1光電変換部101上にオンチップレンズ131-9が配置され、そのオンチップレンズ131-9下に、L字型に形成されたスリット151が設けられている。この構成は、第3の実施の形態における単位画素100c(図13)と同様である。
 図15に示した単位画素100dは、第2光電変換部102上にオンチップレンズ131-4が配置され、そのオンチップレンズ131-4下に、平面視において四角形状、図15に示した例では長方形に形成されたスリット152が設けられている。このスリット152は、第2光電変換部102の図中斜め方向に形成されている。詳細は後述するが、斜め方向に形成することで、第2光電変換部102のスリット152により散乱された光が、第1光電変換部101側に進み、第1光電変換部101に入射するようなことを防ぐことができる。
 図16は、図15の平面図の線分B-B’における単位画素100dの断面図である。基本的な構成は、図9、図10に示した単位画素100aと同様の構成であるため、同様の部分には同一の符号を付し、その説明は適宜省略する。図15の平面図の線分A-A’における単位画素100dの断面図は、図14に示した単位画素100cと同様のため、その説明は省略する。
 図16を参照するに、線分B-B’上には、オンチップレンズ131-9とオンチップレンズ131-4が配置されている。オンチップレンズ131-9下の第1光電変換部101の中央付近には、スリット151が形成されている。オンチップレンズ131-4下の第2光電変換部102の中央付近には、スリット152が形成されている。
 このように、第2光電変換部102にもスリット152を設けた構成としても良い。第2光電変換部102にもスリット152を設けることで、第2光電変換部102の感度も向上させることができる。
 図15では、第3の実施の形態における単位画素100cに対して、第2光電変換部102にもスリット152を設ける実施の形態を適用した例を示したが、第1の実施の形態における単位画素100a(図8)や、第2の実施の形態における単位画素100b(図12)に対して適用することもできる。
 <第5の実施の形態>
 図17乃至19は、第5の実施の形態における単位画素100eの構成を示す図である。図17に示した単位画素100eは、図7を参照して説明した第1光電変換部101上に1枚のオンチップレンズ131ー9が配置された構成に対して第5の実施の形態を適用した場合を例に挙げて説明する。
 図17乃至19に示した単位画素100eは、スリット151eとスリット152eの形状が、例えば、図15に示した単位画素100dのスリット151とスリット152と異なり、他の点は同様である。
 単位画素100eの第1光電変換部101に形成されているスリット151eは、画素間分離部173と接するように形成されている。スリット151eは、図中横方向に設けられているスリット151e-1と、図中縦方向に設けられているスリット151e-2から構成されている。
 スリット151e-1は、第1光電変換部101-2と第1光電変換部101-3の領域に、図中左側の画素間分離部173から図中右側の画素間分離部173まで、四角形状(図17では長方形)で形成されている。スリット151e-2は、第1光電変換部101-1と第1光電変換部101-2の領域に、図中下側の画素間分離部173から図中上側の画素間分離部173まで、四角形状(図17では長方形)で形成されている。
 スリット151e-1とスリット151e-2は、第1光電変換部101-2の中央で交差する位置にそれぞれ配置されている。
 スリット152eは、第2光電変換部102の領域に、図中左上側の画素間分離部173の角の部分から図中右下の画素間分離部173の角の部分まで、四角形状(図17では長方形)で形成されている。
 図18に示した線分A-A’における断面図を参照するに、オンチップレンズ131-9の下には、図中左側の画素間分離部173から図中右側の画素間分離部173まで、スリット151e-1が形成されている。
 図19に示した線分B-B’における断面図を参照するに、オンチップレンズ131-9の下の中央付近の第1光電変換部101には、スリット151e-2が形成され、オンチップレンズ131-4の下の中央付近の第2光電変換部102には、スリット152eが形成されている。
 このように、スリット151eが、画素間分離部173と接するように構成した場合、スリット151eと画素間分離部173が一体化された構成としても良い。例えば、スリット151eと画素間分離部173が同じ材料、例えばSiO2で形成されているようにすることができる。スリット151eと画素間分離部173が異なる材料で構成されるようにすることももちろん可能であり、例えば、スリット151eを、SiO2で形成し、画素間分離部173を金属で形成(画素間分離部173内に金属膜を形成)するようにすることもできる。
 このように、スリット151eの形状は、L字の各辺を延長したような形状であっても良い。このような形状のスリット151eを第1光電変換部101に設けることにより、第1光電変換部101の感度を向上させることができる。またこのような形状のスリット152eを第2光電変換部102に設けることにより、第2光電変換部102の感度を向上させることができる。
 図17では、第4の実施の形態における単位画素100dに対して、第5の実施の形態を適用した例を示したが、第1の実施の形態における単位画素100a(図8)、第2の実施の形態における単位画素100b(図12)、第3の実施の形態における単位画素100c(図13)に対して適用することもでき、第1光電変換部101に設けられているスリット151をL字の各辺を延長したような形状とすることもできる。
 <第6の実施の形態>
 図20は、第6の実施の形態における単位画素100fの構成を示す図である。以下に説明する実施の形態において、特に断りがない場合、図5に示した第1光電変換部101上にオンチップレンズ131が3枚ある構成、図6に示した第1光電変換部101上にオンチップレンズ131が2枚ある構成、および図7に示した第1光電変換部101上にオンチップレンズ131が1枚ある構成のいずれにも適用できる形態であるとして説明を続ける。
 図20に示した単位画素100fは、第1光電変換部101に、スリット153-1、スリット153-2、およびスリット153-3の3本のスリットが形成されている。スリット153-1は、第1光電変換部101-1の領域に、図中横方向の四角形状で形成されている。スリット153-2は、第1光電変換部101-2の領域に、図中斜め方向の四角形状で形成されている。スリット153-3は、第1光電変換部101-3の領域に、図中縦方向の四角形状で形成されている。
 詳細は後述するが、各スリット153-1乃至153-3は、第1光電変換部101内に光を閉じ込めることができる方向に光が進むような位置、方向、形状で形成されている。また各スリット153-1乃至153-3は、第2光電変換部102の方向に光が進まないような位置、方向、形状で形成されている。
 スリット153-1乃至153-3は、それぞれオンチップレンズ131により入射された光が集光される位置に形成されている。例えば、図5に示した第1光電変換部101上にオンチップレンズ131が3枚ある構成を第6の実施の形態に適用した場合、例えば、オンチップレンズ131-1の領域に設けられているスリット153-1は、オンチップレンズ131-1により光が集光される領域、すなわち、第1光電変換部101-1の中央付近に形成される。
 スリット153-1乃至153-3は、全て同じ深さで形成されていても良いし、異なる深さで形成されていても良い。異なる深さで形成する場合、例えば、スリット153-2を、スリット153-1やスリット153-3よりも深く形成するようにしても良い。このようにした場合、例えばスリット153-1で散乱された光のうち、スリット153-2の方向に進んだ光が、スリット153-2にあたり再度散乱されるような構成とすることもできる。
 このように、第1光電変換部101内に、複数のスリット153を設けるようにした場合も、第1光電変換部101の感度を向上させることができる。
 <第7の実施の形態>
 図21は、第7の実施の形態における単位画素100gの構成を示す図である。
 図21に示した単位画素100gは、第1光電変換部101-1の領域に2つのスリット153-1-1とスリット153-1-2を有し、第1光電変換部101-3の領域に2つのスリット153-3-1とスリット153-3-2を有している点が、第6の実施の形態における単位画素100f(図20)と異なり、他の点は同様である。
 第1光電変換部101-1には、図中横方向を長辺とする四角形状のスリット153-1-1とスリット153-1-2が、平行となる位置に配置されている。第1光電変換部101-2には、図中斜め方向を長辺とする四角形状のスリット153-2が1本設けられている。第1光電変換部101-3には、図中縦方向を長辺とする四角形状のスリット153-3-1とスリット153-3-2が、平行となる位置に配置されている。
 第1光電変換部101-1や第1光電変換部101-3のように、所定の領域内に複数のスリット153が設けられている構成とすることもできる。
 なお、図21に示した例では、第1光電変換部101の所定の大きさの領域に、2本のスリット153が形成されている例を示したが、3以上のスリット153が形成されるように構成することも可能である。
 なお、第1光電変換部101-2に配置されているスリット153-2も、第1光電変換部101-2内に複数配置されるようにしても良い。例えば、第1光電変換部101-2内に、斜め方向に配置された2本のスリット153-2が形成されている構成とすることもできる。
 なお、第1光電変換部101の所定の1領域内に複数のスリット153を設けるようにした場合、複数のスリット153の長さは、同一であっても良いし、異なっていても良い。例えば、第1光電変換部101-1に配置されているスリット153-1-1とスリット153-1-2は、同一の長さで形成されていても良いし、異なる長さで形成されていても良い。スリット153の深さも、同一の深さで形成されていても良いし、異なる深さで形成佐されていても良い
 このように、第1光電変換部101内に、複数のスリット153を設けるようにした場合も、第1光電変換部101の感度を向上させることができる。
 <第8の実施の形態>
 図22は、第8の実施の形態における単位画素100hの構成を示す図である。
 図22に示した単位画素100hは、第1光電変換部101-2の領域に2つのスリット153-2-1とスリット153-2-2を有している点が、第7の実施の形態における単位画素100g(図21)と異なり、他の点は同様である。
 第1光電変換部101-2には、図中縦方向を長辺とする四角形状のスリット153-2-1とスリット153-2-2が、平行となる位置に、同等の長さで配置されている。
 図22に示したように、第1光電変換部101-2に設けられるスリット153の方向は、縦方向とし、複数本設けられている構成とすることもできる。なお、図22に示した例では、第1光電変換部101の所定の大きさの領域に、2本のスリット153が形成されている例を示したが、3以上のスリット153が形成されるように構成することも可能である。
 第1光電変換部101の所定の1領域内に複数のスリット153を設けるようにした場合、複数のスリット153の長さは、同一であっても良いし、異なっていても良い。
 このように、第1光電変換部101内に、複数のスリット153を設けるようにした場合も、第1光電変換部101の感度を向上させることができる。
 <第9の実施の形態>
 図23は、第9の実施の形態における単位画素100iの構成を示す図である。
 図23に示した単位画素100iは、第1光電変換部101-2の領域に十字型のスリット154を有している点が、第7の実施の形態における単位画素100g(図21)と異なり、他の点は同様である。
 第1光電変換部101-2には、十字型のスリット154が、第1光電変換部101-2の中央付近に配置されている。なお、図23に示した十字型のスリット154は、縦方向の長辺と横方向の長辺が同等の長さで形成されているが、一方の長さが長く形成されているような形状であっても良い。
 なお、十字型のスリット154が、第1光電変換部101-1や第1光電変換部101-3の両方、または一方にも配置されるようにしても良い。すなわち、第1光電変換部101に、十字型のスリット154が複数配置されている構成とすることもできる。
 このように、第1光電変換部101内に、複数のスリット153やスリット154を設けるようにした場合も、第1光電変換部101の感度を向上させることができる。
 <第10の実施の形態>
 図24は、第10の実施の形態における単位画素100jの構成を示す図である。
 図24に示した単位画素100jは、第1光電変換部101-2の領域にL字型のスリット155を有している点が、第7の実施の形態における単位画素100g(図21)と異なり、他の点は同様である。
 第1光電変換部101-2には、L字型のスリット155-1とスリット155-2が配置されている。スリット155-1は、画素間分離部173に近い側に形成され、スリット155-2よりも小さい形状で形成されている。なお、図24に示したL字型のスリット155は、縦方向の長辺と横方向の長辺が同等の長さで形成されているが、一方の長さが長く形成されているような形状であっても良い。
 なお、L字型のスリット155が、第1光電変換部101-1や第1光電変換部101-3の両方、または一方にも配置されるようにしても良い。すなわち、第1光電変換部101に、L字型のスリット155が複数配置されている構成とすることもできる。
 このように、第1光電変換部101内に、複数のスリット153やスリット155を設けるようにした場合も、第1光電変換部101の感度を向上させることができる。
 <第11の実施の形態>
 図25は、第11の実施の形態における単位画素100kの構成を示す図である。
 図25に示した単位画素100kは、第2光電変換部102の領域にスリット156を有し、第1光電変換部101にはスリットが形成されていない点が、他の実施の形態における単位画素100と異なる。
 第2光電変換部102には、四角形状であり図中斜め方向に長辺を有するスリット156が設けられている。図25に示した例では、長方形のスリット156を例示したが、図23に示した十字型のスリット154や、図24に示したL字型のスリット155が、第2光電変換部102に配置された構成とすることもできる。図25に示した例では、1本のスリット156が、第2光電変換部102に設けられている例を示したが、複数本のスリット156が、第2光電変換部102に設けられている構成とすることもできる。
 このように、第2光電変換部102内に、スリット156を設けるようにした場合も、第2光電変換部102の感度を向上させることができる。
 <第12の実施の形態>
 図26、図27は、第12の実施の形態における単位画素100mの構成を示す図である。
 図26に示した単位画素100mは、第6の実施の形態の単位画素f(図20)と第11の実施の形態の単位画素100k(図25)を組み合わせた構成とされている。
 単位画素100mは、第1光電変換部101に、スリット153-1,153-2,153-3を有し、第2光電変換部102に、スリット156を有する。
 図27は、図26に示した線分A-A’における単位画素100mの断面構成を示す図である。図27には、第1光電変換部101上に3枚のオンチップレンズ131が配置されている単位画素100(図5)が適用された場合の断面構成例を示す。単位画素100mには、オンチップレンズ131-1とオンチップレンズ131-4が配置されている。
 第1光電変換部101上に配置されているオンチップレンズ131-1下には、スリット153-1が形成されている。スリット153-1は、画素間分離部173に接することがない位置に、所定の深さで形成されている。第2光電変換部102上に配置されているオンチップレンズ131-4下には、スリット156が形成されている。スリット156は、オンチップレンズ131-4の中央付近に、所定の深さで形成されている。
 このように、第1光電変換部101と第2光電変換部102の両方に、スリット153,156を設けた構成とすることもできる。なお図26、図27を参照した説明では、上記したように第6の実施の形態の単位画素f(図20)と第11の実施の形態の単位画素100k(図25)を組み合わせた例を示したが、第7乃至第10の実施の形態の単位画素100g乃至100j(図21乃至図24)のうちのいずれかと、第11の実施の形態の単位画素100k(図25)を組み合わせた形態であっても良い。
 このように、第1光電変換部101内と第2光電変換部102内のそれぞれに、スリット153,156を設けるようにした場合、第1光電変換部101と第2光電変換部102の感度をそれぞれ向上させることができる。
 <スリットによる光の進行方向の制御について>
 図28を参照し、入射された光の進行方向を、スリット151乃至156を設けることにより制御することについて説明を加える。図28に示した単位画素100mは、図26に示した第12の実施の形態における単位画素100mであり、ここでは、単位画素100mを例に挙げて説明を続ける。
 第1光電変換部101に形成されたスリット153-1に入射してきた光は、方向aまたは方向bの方に散乱される。方向aと方向bは、スリット153-1の長辺に対して垂直な方向である。方向aは、単位画素100mの図中下側に位置する画素間分離部173側であり、方向bは、単位画素100mの図中上側に位置する画素間分離部173側である。スリット153-1により散乱される光は、第1光電変換部101内に進み、第2光電変換部102の方には進まない。
 第1光電変換部101に形成されたスリット153-2に入射してきた光は、方向cまたは方向dの方に散乱される。方向cと方向dは、スリット153-2の長辺に対して垂直な方向である。方向cは、単位画素100mの図中左側に位置する画素間分離部173側であり、方向dは、単位画素100mの図中上側に位置する画素間分離部173側である。スリット153-2により散乱される光は、第1光電変換部101内に進み、第2光電変換部102の方には進まない。
 第1光電変換部101に形成されたスリット153-3に入射してきた光は、方向eまたは方向fの方に散乱される。方向eと方向fは、スリット153-3の長辺に対して垂直な方向である。方向eは、単位画素100mの図中左側に位置する画素間分離部173側であり、方向fは、単位画素100mの図中右側に位置する画素間分離部173側である。スリット153-3により散乱される光は、第1光電変換部101内に進み、第2光電変換部102の方には進まない。
 このように、第1光電変換部101に形成されているスリット153は、長辺が第1光電変換部101内に向くように配置され、短辺が第2光電変換部102側に向くように配置されている。
 第1光電変換部101に設けられているスリット153は、入射された光を、第1光電変換部101内に散乱するが、第2光電変換部102側には散乱しない。よって、スリット153により散乱された光が、第2光電変換部102内に漏れ込むようなことを防ぐことができる。
 第2光電変換部102に設けられているスリット156は、長辺が第2光電変換部102内に向くように配置され、短辺が第1光電変換部101側に向くように配置されている。
 第2光電変換部102に形成されたスリット156に入射してきた光は、方向gまたは方向hの方に散乱される。方向gと方向hは、スリット156の長辺に対して垂直な方向である。方向gは、単位画素100mの図中下側に位置する画素間分離部173側であり、方向hは、単位画素100mの図中右側に位置する画素間分離部173側である。スリット156により散乱される光は、第2光電変換部102内に進み、第1光電変換部101の方に進む光は少ない。
 このように、第2光電変換部102に設けられているスリット156は、入射された光を、第2光電変換部102内に散乱し、第1光電変換部101側に向かう光を少なくする。よって、スリット156により散乱された光が、第1光電変換部101内に漏れ込むようなことを低減させることができる。
 このように、第1光電変換部101に設けられるスリット153の短辺側を、第2光電変換部102側に向けるように配置することで、第1光電変換部101から第2光電変換部102に光が漏れ込むようなことを低減させることができる。同様に、第2光電変換部102に設けられるスリット156の短辺側を、第1光電変換部101側に向けるように配置することで、第2光電変換部102から第1光電変換部101に光が漏れ込むようなことを低減させることができる。
 上記した第6乃至第12の実施の形態においては、基本的にスリットの短辺側を、第1光電変換部101(大画素)側または第2光電変換部102(小画素)側に向くように配置しているため、第6乃至第12の実施の形態における単位画素100f乃至100mにおいても、大画素から小画素、および小画素から大画素に光が漏れ込むようなことを防ぐことができる。
 <第13の実施の形態>
 図29、図30は、第13の実施の形態における単位画素100nの構成を示す図である。図29、図30に示した第13の実施の形態における単位画素100nは、第12の実施の形態における単位画素100m(図26、図27)に対して第13の実施の形態を適用した場合を例示している。
 図29、図30に示した単位画素100nは、スリット153とスリット156nの形状が、図26、図27に示した単位画素100mのスリット153とスリット156と異なり、他の点は同様である。
 単位画素100nの第1光電変換部101-1に形成されているスリット153-1nは、画素間分離部173と接するように形成されている。スリット153-1nの図中左側の短辺は、図中左側の画素間分離部173と接し、スリット153-1nの図中右側の短辺は、第1光電変換部101と第2光電変換部102との間に形成されている画素間分離部173と接するような位置、大きさで形成されている。
 単位画素100nの第1光電変換部101-2に形成されているスリット153-2nは、画素間分離部173と接するように形成されている。スリット153-2nの図中左上側の短辺は、図中左上側の画素間分離部173が交差する部分と接し、スリット153-2nの図中右下側の短辺は、第1光電変換部101と第2光電変換部102との間に形成されている画素間分離部173と接するような位置、大きさで形成されている。
 単位画素100nの第1光電変換部101-3に形成されているスリット153-3nは、画素間分離部173と接するように形成されている。スリット153-3nの図中上側の短辺は、図中上側の画素間分離部173と接し、スリット153-3nの図中下側の短辺は、第1光電変換部101と第2光電変換部102との間に形成されている画素間分離部173と接するような位置、大きさで形成されている。
 単位画素100nの第2光電変換部102に形成されているスリット156nは、画素間分離部173と接するように形成されている。スリット156nの図中左上側の短辺は、第1光電変換部101と第2光電変換部102との間に形成されている画素間分離部173と接し、スリット156nの図中右下側の短辺は、図中右下側の画素間分離部173が交差する部分と接するような位置、大きさで形成されている。
 図29に示した線分A-A’における断面図である図30を参照するに、オンチップレンズ131-1の下には、図中左側の画素間分離部173から図中右側の画素間分離部173まで、スリット153-1nが形成されている。オンチップレンズ131-4の下には、オンチップレンズ131-4の中央付近に該当する領域にスリット156nが形成されている。
 このように、スリット153ー1n乃至153-3n,156nが、画素間分離部173と接するように構成した場合、スリット153ー1n乃至153-3n,156nのそれぞれと画素間分離部173とを一体化した構成としても良い。例えば、スリット153ー1n乃至153-3n,156nと画素間分離部173が同じ材料、例えばSiO2で形成されているようにすることができる。
 スリット153ー1n乃至153-3n,156nと画素間分離部173が異なる材料で構成されるようにすることももちろん可能であり、例えば、スリット153ー1n乃至153-3n,156nを、SiO2で形成し、画素間分離部173を金属で形成(画素間分離部173内に金属膜を形成)する構成としても良い。
 このような形状のスリット153ー1n乃至153-3nを第1光電変換部101に設けることにより、第1光電変換部101の感度を向上させることができる。またこのような形状のスリット156nを第2光電変換部102に設けることにより、第2光電変換部102の感度を向上させることができる。
 なお図29、図30を参照した説明では、上記したように第12の実施の形態の単位画素m(図26)に第13の実施の形態を組み合わせた例を示したが、第6乃至第11の実施の形態の単位画素100f乃至100j(図20乃至図24)のうちのいずれかに第13の実施の形態を組み合わせ、単位画素100内に設けられているスリットが、画素間分離部173と接する構成とすることも可能である。
 <第14の実施の形態>
 図31は、第14の実施の形態における画素アレイ部11aの構成を示す図である。カラーフィルタ層171が設けられている場合、カラーフィルタ層171の色により、スリットを設ける単位画素または設けない単位画素を設定することができる。以下の説明では、スリットを設ける単位画素100には、第12の実施の形態における単位画素100mが配置される場合を例に挙げて説明するが、上述した第1乃至第13の実施の形態における単位画素100a乃至100nのいずれも適用することができる。
 図31は、画素アレイ部11aに配置されている2×2の4個の単位画素100を示している。図中左上側の単位画素100GBは、緑色(Green)のカラーフィルタ層171が設けられている単位画素である。図中右上側の単位画素100Bは、青色(Blue)のカラーフィルタ層171が設けられている単位画素である。図中左下側の単位画素100Rは、赤色(Red)のカラーフィルタ層171が設けられている単位画素である。図中右下側の単位画素100GRは、緑色のカラーフィルタ層171が設けられている単位画素である。
 図31に示した例は、画素アレイ部11aに配置される全ての単位画素100に、スリットを設ける例である。単位画素100GB、単位画素100B、単位画素100R、および単位画素100GBに含まれる第1光電変換部101と第2光電変換部102の両方に、スリットが設けられている。
 このように、画素アレイ部11aに配置される全ての単位画素100の第1光電変換部101と第2光電変換部102にスリットを設けることで、全ての単位画素100の感度を向上させることができる。
 <第15の実施の形態>
 図32は、第15の実施の形態における画素アレイ部11bの構成を示す図である。
 図32のAに示した画素アレイ部11b-1は、赤色のカラーフィルタ層171が配置されている単位画素100Rの第1光電変換部101と第2光電変換部102の両方にスリットが設けられ、単位画素100GB、単位画素100B、単位画素100GRにはスリットは設けられていない。この場合、R画素である単位画素100Rの感度を、他の単位画素100よりも向上させることができる。
 図32のBに示した画素アレイ部11b-2は、緑色のカラーフィルタ層171が配置されている単位画素100GBと単位画素GRのそれぞれの第1光電変換部101と第2光電変換部102の両方にスリットが設けられ、単位画素100B、単位画素100Rにはスリットは設けられていない。この場合、G画素である単位画素GBと単位画素100GRの感度を、他の単位画素100よりも向上させることができる。
 図32のCに示した画素アレイ部11b-3は、青色のカラーフィルタ層171が配置されている単位画素100Bの第1光電変換部101と第2光電変換部102の両方にスリットが設けられ、単位画素100GB、単位画素100R、単位画素100GRにはスリットは設けられていない。この場合、B画素である単位画素100Bの感度を、他の単位画素100よりも向上させることができる。
 このように、他の単位画素100よりも感度を高めたい色のカラーフィルタ層171が配置されている単位画素100内にスリットを設けるように構成することもできる。
 <第16の実施の形態>
 図33は、第16の実施の形態における画素アレイ部11cの構成を示す図である。
 図33のAに示した画素アレイ部11c-1は、赤色のカラーフィルタ層171が配置されている単位画素100Rの第1光電変換部101にスリットが設けられ、第2光電変換部102には設けられていない。単位画素100GB、単位画素100B、単位画素100GRにはスリットは設けられていない。この場合、R画素である単位画素100Rの第1光電変換部101(大画素)の感度を、他の単位画素100の第1光電変換部101よりも向上させることができる。
 図33のBに示した画素アレイ部11c-2は、緑色のカラーフィルタ層171が配置されている単位画素100GBと単位画素GRのそれぞれの第1光電変換部101にスリットが設けられ、第2光電変換部102には設けられていない。単位画素100B、単位画素100Rにはスリットは設けられていない。この場合、G画素である単位画素GBと単位画素100GRの第1光電変換部101(大画素)の感度を、他の単位画素100の第1光電変換部101よりも向上させることができる。
 図33のCに示した画素アレイ部11c-3は、青色のカラーフィルタ層171が配置されている単位画素100Bの第1光電変換部101にスリットが設けられ、第2光電変換部102には設けられていない。単位画素100GB、単位画素100R、単位画素100GRにはスリットは設けられていない。この場合、B画素である単位画素100Bの第1光電変換部101(大画素)の感度を、他の単位画素100の第1光電変換部101よりも向上させることができる。
 このように、他の単位画素100よりも感度を高めたい色のカラーフィルタ層171が配置されている単位画素100の第1光電変換部101にスリットを設けるように構成することもできる。
 <第17の実施の形態>
 図34は、第17の実施の形態における画素アレイ部11dの構成を示す図である。
 図34のAに示した画素アレイ部11d-1は、赤色のカラーフィルタ層171が配置されている単位画素100Rの第2光電変換部102にスリットが設けられ、第1光電変換部101には設けられていない。単位画素100GB、単位画素100B、単位画素100GRにはスリットは設けられていない。この場合、R画素である単位画素100Rの第2光電変換部102(小画素)の感度を、他の単位画素100の第2光電変換部102よりも向上させることができる。
 図34のBに示した画素アレイ部11d-2は、緑色のカラーフィルタ層171が配置されている単位画素100GBと単位画素GRのそれぞれの第2光電変換部102にスリットが設けられ、第1光電変換部101には設けられていない。単位画素100B、単位画素100Rにはスリットは設けられていない。この場合、G画素である単位画素GBと単位画素100GRの第2光電変換部102(小画素)の感度を、他の単位画素100の第2光電変換部102よりも向上させることができる。
 図34のCに示した画素アレイ部11d-3は、青色のカラーフィルタ層171が配置されている単位画素100Bの第2光電変換部102にスリットが設けられ、第1光電変換部101には設けられていない。単位画素100GB、単位画素100R、単位画素100GRにはスリットは設けられていない。この場合、B画素である単位画素100Bの第2光電変換部102(小画素)の感度を、他の単位画素100の第2光電変換部102よりも向上させることができる。
 このように、他の単位画素100よりも感度を高めたい色のカラーフィルタ層171が配置されている単位画素100の第2光電変換部102にスリットを設けるように構成することもできる。
 本技術によれば、大きさの異なる第1光電変換部101と第2光電変換部102から単位画素100を構成することができる。第1光電変換部101と第2光電変換部102の間に無駄な隙間が生じるようなことなく第1光電変換部101と第2光電変換部102を配置することができる。
 単位画素100内にスリットを設けることで、入射光を散乱させ、光電変換部内に閉じ込めることができる。よって感度を向上させることができる。
 第1光電変換部101と第2光電変換部102の両方、または一方にスリットを入れたり、感度を向上させたい所望の光電変換部だけにスリットを入れたりする構成とすることができ、単位画素100全体の感度を向上させたり、所望の光電変換部の感度だけを向上させたりするといった感度の調整を行うことができる。
 スリットの位置や方向を調整することで、第1光電変換部101または第2光電変換部102に光が漏れ込むようなことを防ぐことができ、大小画素間での混色を抑制することができる。
 <電子機器への適用例>
 本技術は、デジタルスチルカメラやビデオカメラ等の撮像装置や、撮像機能を有する携帯端末装置や、画像読取部に撮像素子を用いる複写機など、画像取込部(光電変換部)に撮像素子を用いる電子機器全般に対して適用可能である。撮像素子は、ワンチップとして形成された形態であってもよいし、撮像部と信号処理部または光学系とがまとめてパッケージングされた撮像機能を有するモジュール状の形態であってもよい。
 図35は、本技術を適用した電子機器としての、撮像装置の構成例を示すブロック図である。
 図35の撮像装置1000は、レンズ群などからなる光学部1001、図1の撮像装置10の構成が採用される撮像素子(撮像デバイス)1002、およびカメラ信号処理回路であるDSP(Digital Signal Processor)回路1003を備える。また、撮像装置1000は、フレームメモリ1004、表示部1005、記録部1006、操作部1007、および電源部1008も備える。DSP回路1003、フレームメモリ1004、表示部1005、記録部1006、操作部1007および電源部1008は、バスライン1009を介して相互に接続されている。
 光学部1001は、被写体からの入射光(像光)を取り込んで撮像素子1002の撮像面上に結像する。撮像素子1002は、光学部1001によって撮像面上に結像された入射光の光量を画素単位で電気信号に変換して画素信号として出力する。この撮像素子1002として、図1の撮像装置10を用いることができる。
 表示部1005は、例えば、LCD(Liquid Crystal Display)や有機EL(Electro Luminescence)ディスプレイ等の薄型ディスプレイで構成され、撮像素子1002で撮像された動画または静止画を表示する。記録部1006は、撮像素子1002で撮像された動画または静止画を、ハードディスクや半導体メモリ等の記録媒体に記録する。
 操作部1007は、ユーザによる操作の下に、撮像装置1000が持つ様々な機能について操作指令を発する。電源部1008は、DSP回路1003、フレームメモリ1004、表示部1005、記録部1006および操作部1007の動作電源となる各種の電源を、これら供給対象に対して適宜供給する。
 <移動体への応用例>
 本開示に係る技術(本技術)は、様々な製品へ応用することができる。例えば、本開示に係る技術は、自動車、電気自動車、ハイブリッド電気自動車、自動二輪車、自転車、パーソナルモビリティ、飛行機、ドローン、船舶、ロボット等のいずれかの種類の移動体に搭載される装置として実現されてもよい。
 図36は、本開示に係る技術が適用され得る移動体制御システムの一例である車両制御システムの概略的な構成例を示すブロック図である。
 車両制御システム12000は、通信ネットワーク12001を介して接続された複数の電子制御ユニットを備える。図36に示した例では、車両制御システム12000は、駆動系制御ユニット12010、ボディ系制御ユニット12020、車外情報検出ユニット12030、車内情報検出ユニット12040、及び統合制御ユニット12050を備える。また、統合制御ユニット12050の機能構成として、マイクロコンピュータ12051、音声画像出力部12052、及び車載ネットワークI/F(Interface)12053が図示されている。
 駆動系制御ユニット12010は、各種プログラムにしたがって車両の駆動系に関連する装置の動作を制御する。例えば、駆動系制御ユニット12010は、内燃機関又は駆動用モータ等の車両の駆動力を発生させるための駆動力発生装置、駆動力を車輪に伝達するための駆動力伝達機構、車両の舵角を調節するステアリング機構、及び、車両の制動力を発生させる制動装置等の制御装置として機能する。
 ボディ系制御ユニット12020は、各種プログラムにしたがって車体に装備された各種装置の動作を制御する。例えば、ボディ系制御ユニット12020は、キーレスエントリシステム、スマートキーシステム、パワーウィンドウ装置、あるいは、ヘッドランプ、バックランプ、ブレーキランプ、ウィンカー又はフォグランプ等の各種ランプの制御装置として機能する。この場合、ボディ系制御ユニット12020には、鍵を代替する携帯機から発信される電波又は各種スイッチの信号が入力され得る。ボディ系制御ユニット12020は、これらの電波又は信号の入力を受け付け、車両のドアロック装置、パワーウィンドウ装置、ランプ等を制御する。
 車外情報検出ユニット12030は、車両制御システム12000を搭載した車両の外部の情報を検出する。例えば、車外情報検出ユニット12030には、撮像部12031が接続される。車外情報検出ユニット12030は、撮像部12031に車外の画像を撮像させるとともに、撮像された画像を受信する。車外情報検出ユニット12030は、受信した画像に基づいて、人、車、障害物、標識又は路面上の文字等の物体検出処理又は距離検出処理を行ってもよい。
 撮像部12031は、光を受光し、その光の受光量に応じた電気信号を出力する光センサである。撮像部12031は、電気信号を画像として出力することもできるし、測距の情報として出力することもできる。また、撮像部12031が受光する光は、可視光であっても良いし、赤外線等の非可視光であっても良い。
 車内情報検出ユニット12040は、車内の情報を検出する。車内情報検出ユニット12040には、例えば、運転者の状態を検出する運転者状態検出部12041が接続される。運転者状態検出部12041は、例えば運転者を撮像するカメラを含み、車内情報検出ユニット12040は、運転者状態検出部12041から入力される検出情報に基づいて、運転者の疲労度合い又は集中度合いを算出してもよいし、運転者が居眠りをしていないかを判別してもよい。
 マイクロコンピュータ12051は、車外情報検出ユニット12030又は車内情報検出ユニット12040で取得される車内外の情報に基づいて、駆動力発生装置、ステアリング機構又は制動装置の制御目標値を演算し、駆動系制御ユニット12010に対して制御指令を出力することができる。例えば、マイクロコンピュータ12051は、車両の衝突回避あるいは衝撃緩和、車間距離に基づく追従走行、車速維持走行、車両の衝突警告、又は車両のレーン逸脱警告等を含むADAS(Advanced Driver Assistance System)の機能実現を目的とした協調制御を行うことができる。
 また、マイクロコンピュータ12051は、車外情報検出ユニット12030又は車内情報検出ユニット12040で取得される車両の周囲の情報に基づいて駆動力発生装置、ステアリング機構又は制動装置等を制御することにより、運転者の操作に拠らずに自律的に走行する自動運転等を目的とした協調制御を行うことができる。
 また、マイクロコンピュータ12051は、車外情報検出ユニット12030で取得される車外の情報に基づいて、ボディ系制御ユニット12030に対して制御指令を出力することができる。例えば、マイクロコンピュータ12051は、車外情報検出ユニット12030で検知した先行車又は対向車の位置に応じてヘッドランプを制御し、ハイビームをロービームに切り替える等の防眩を図ることを目的とした協調制御を行うことができる。
 音声画像出力部12052は、車両の搭乗者又は車外に対して、視覚的又は聴覚的に情報を通知することが可能な出力装置へ音声及び画像のうちの少なくとも一方の出力信号を送信する。図36の例では、出力装置として、オーディオスピーカ12061、表示部12062及びインストルメントパネル12063が例示されている。表示部12062は、例えば、オンボードディスプレイ及びヘッドアップディスプレイの少なくとも一つを含んでいてもよい。
 図37は、撮像部12031の設置位置の例を示す図である。
 図37では、撮像部12031として、撮像部12101、12102、12103、12104、12105を有する。
 撮像部12101、12102、12103、12104、12105は、例えば、車両12100のフロントノーズ、サイドミラー、リアバンパ、バックドア及び車室内のフロントガラスの上部等の位置に設けられる。フロントノーズに備えられる撮像部12101及び車室内のフロントガラスの上部に備えられる撮像部12105は、主として車両12100の前方の画像を取得する。サイドミラーに備えられる撮像部12102、12103は、主として車両12100の側方の画像を取得する。リアバンパ又はバックドアに備えられる撮像部12104は、主として車両12100の後方の画像を取得する。車室内のフロントガラスの上部に備えられる撮像部12105は、主として先行車両又は、歩行者、障害物、信号機、交通標識又は車線等の検出に用いられる。
 なお、図37には、撮像部12101ないし12104の撮影範囲の一例が示されている。撮像範囲12111は、フロントノーズに設けられた撮像部12101の撮像範囲を示し、撮像範囲12112,12113は、それぞれサイドミラーに設けられた撮像部12102,12103の撮像範囲を示し、撮像範囲12114は、リアバンパ又はバックドアに設けられた撮像部12104の撮像範囲を示す。例えば、撮像部12101ないし12104で撮像された画像データが重ね合わせられることにより、車両12100を上方から見た俯瞰画像が得られる。
 撮像部12101ないし12104の少なくとも1つは、距離情報を取得する機能を有していてもよい。例えば、撮像部12101ないし12104の少なくとも1つは、複数の撮像素子からなるステレオカメラであってもよいし、位相差検出用の画素を有する撮像素子であってもよい。
 例えば、マイクロコンピュータ12051は、撮像部12101ないし12104から得られた距離情報を基に、撮像範囲12111ないし12114内における各立体物までの距離と、この距離の時間的変化(車両12100に対する相対速度)を求めることにより、特に車両12100の進行路上にある最も近い立体物で、車両12100と略同じ方向に所定の速度(例えば、0km/h以上)で走行する立体物を先行車として抽出することができる。さらに、マイクロコンピュータ12051は、先行車の手前に予め確保すべき車間距離を設定し、自動ブレーキ制御(追従停止制御も含む)や自動加速制御(追従発進制御も含む)等を行うことができる。このように運転者の操作に拠らずに自律的に走行する自動運転等を目的とした協調制御を行うことができる。
 例えば、マイクロコンピュータ12051は、撮像部12101ないし12104から得られた距離情報を元に、立体物に関する立体物データを、2輪車、普通車両、大型車両、歩行者、電柱等その他の立体物に分類して抽出し、障害物の自動回避に用いることができる。例えば、マイクロコンピュータ12051は、車両12100の周辺の障害物を、車両12100のドライバが視認可能な障害物と視認困難な障害物とに識別する。そして、マイクロコンピュータ12051は、各障害物との衝突の危険度を示す衝突リスクを判断し、衝突リスクが設定値以上で衝突可能性がある状況であるときには、オーディオスピーカ12061や表示部12062を介してドライバに警報を出力することや、駆動系制御ユニット12010を介して強制減速や回避操舵を行うことで、衝突回避のための運転支援を行うことができる。
 撮像部12101ないし12104の少なくとも1つは、赤外線を検出する赤外線カメラであってもよい。例えば、マイクロコンピュータ12051は、撮像部12101ないし12104の撮像画像中に歩行者が存在するか否かを判定することで歩行者を認識することができる。かかる歩行者の認識は、例えば赤外線カメラとしての撮像部12101ないし12104の撮像画像における特徴点を抽出する手順と、物体の輪郭を示す一連の特徴点にパターンマッチング処理を行って歩行者か否かを判別する手順によって行われる。マイクロコンピュータ12051が、撮像部12101ないし12104の撮像画像中に歩行者が存在すると判定し、歩行者を認識すると、音声画像出力部12052は、当該認識された歩行者に強調のための方形輪郭線を重畳表示するように、表示部12062を制御する。また、音声画像出力部12052は、歩行者を示すアイコン等を所望の位置に表示するように表示部12062を制御してもよい。
 本明細書において、システムとは、複数の装置により構成される装置全体を表すものである。
 なお、本明細書に記載された効果はあくまで例示であって限定されるものでは無く、また他の効果があってもよい。
 なお、本技術の実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本技術の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。
 なお、本技術は以下のような構成も取ることができる。
(1)
 光量に応じた電荷を生成する第1光電変換部と、
 前記第1光電変換部よりも受光面積が小さい第2光電変換部と
 を備え、
 平面視で前記第1光電変換部は、L字型の形状であり、
 前記第2光電変換部は、四角形状であり、
 前記第1光電変換部と前記第2光電変換部を組み合わせた形状は、四角形状である
 撮像素子。
(2)
 前記第1光電変換部には、複数のオンチップレンズが配置されている
 前記(1)に記載の撮像素子。
(3)
 前記第1光電変換部の受光面積は、前記第2光電変換部の受光面積の約3倍であり、
 前記第1光電変換部には、3枚のオンチップレンズが配置され、
 前記第2光電変換部には、前記オンチップレンズと同型の1枚のオンチップレンズが配置されている
 前記(1)または(2)に記載の撮像素子。
(4)
 前記第1光電変換部には、前記第1光電変換部と同型のオンチップレンズが配置されている
 前記(1)または(2)に記載の撮像素子。
(5)
 前記第1光電変換部には、受光面側にスリットが設けられている
 前記(1)乃至(4)のいずれかに記載の撮像素子。
(6)
 前記スリットは、オンチップレンズ下に四角形状で形成されている
 前記(5)に記載の撮像素子。
(7)
 前記スリットは、オンチップレンズと同型で形成されている
 前記(5)に記載の撮像素子。
(8)
 前記スリットは、オンチップレンズ下に複数形成されている
 前記(5)または(6)に記載の撮像素子。
(9)
 前記スリットは、四角形状であり、前記四角形状の前記スリットの短辺が、前記第2光電変換部側に向いている
 前記(5)乃至(8)のいずれかに記載の撮像素子。
(10)
 前記第2光電変換部には、受光面側にスリットが設けられている
 前記(1)乃至(9)のいずれかに記載の撮像素子。
(11)
 前記スリットは、四角形状であり、前記四角形状の前記スリットの短辺が、前記第1光電変換部側に向いている
 前記(10)に記載の撮像素子。
(12)
 前記第1光電変換部と前記第2光電変換部を含む第1の画素と、前記第1の画素に隣接する第2の画素との間には、画素間分離部が形成され、
 前記スリットは、前記画素間分離部と接する位置まで形成されている
 前記(5)乃至(11)のいずれかに記載の撮像素子。
(13)
 カラーフィルタ層をさらに備え、
 前記スリットは、前記カラーフィルタ層の所定の色が配置された前記第1光電変換部に設けられている
 前記(5)乃至(12)のいずれかに記載の撮像素子。
(14)
 カラーフィルタ層をさらに備え、
 前記スリットは、前記カラーフィルタ層の所定の色が配置された前記第2光電変換部に設けられている
 前記(5)乃至(13)のいずれかに記載の撮像素子。
(15)
 光量に応じた電荷を生成する第1光電変換部と、
 前記第1光電変換部よりも受光面積が小さい第2光電変換部と
 を備え、
 平面視で前記第1光電変換部は、L字型の形状であり、
 前記第2光電変換部は、四角形状であり、
 前記第1光電変換部と前記第2光電変換部を組み合わせた形状は、四角形状である
 撮像素子と、
 前記撮像素子からの信号を処理する処理部と
 を備える電子機器。
 10 撮像装置、 11 画素アレイ部、 12 垂直駆動部、 13 カラム処理部、 14 水平駆動部、 15 システム制御部、 16 画素駆動線、 17 垂直信号線、 18 信号処理部、 19 データ格納部、 100 単位画素、 101 第1光電変換部、 102 第2光電変換部、 103 第1転送トランジスタ、 104 第2転送トランジスタ、 105 第3転送トランジスタ、 106 第4転送トランジスタ、 107 FD部、 108 リセットトランジスタ、 109 増幅トランジスタ、 110 選択トランジスタ、 111 電荷蓄積部、 112 ノード、 113 ノード、 121 電流源、 131 オンチップレンズ、 151乃至156 スリット、 171 カラーフィルタ層、 172 遮光膜、 173 画素間分離部、 174 シリコン基板、 175 酸化膜

Claims (15)

  1.  光量に応じた電荷を生成する第1光電変換部と、
     前記第1光電変換部よりも受光面積が小さい第2光電変換部と
     を備え、
     平面視で前記第1光電変換部は、L字型の形状であり、
     前記第2光電変換部は、四角形状であり、
     前記第1光電変換部と前記第2光電変換部を組み合わせた形状は、四角形状である
     撮像素子。
  2.  前記第1光電変換部には、複数のオンチップレンズが配置されている
     請求項1に記載の撮像素子。
  3.  前記第1光電変換部の受光面積は、前記第2光電変換部の受光面積の約3倍であり、
     前記第1光電変換部には、3枚のオンチップレンズが配置され、
     前記第2光電変換部には、前記オンチップレンズと同型の1枚のオンチップレンズが配置されている
     請求項1に記載の撮像素子。
  4.  前記第1光電変換部には、前記第1光電変換部と同型のオンチップレンズが配置されている
     請求項1に記載の撮像素子。
  5.  前記第1光電変換部には、受光面側にスリットが設けられている
     請求項1に記載の撮像素子。
  6.  前記スリットは、オンチップレンズ下に四角形状で形成されている
     請求項5に記載の撮像素子。
  7.  前記スリットは、オンチップレンズと同型で形成されている
     請求項5に記載の撮像素子。
  8.  前記スリットは、オンチップレンズ下に複数形成されている
     請求項5に記載の撮像素子。
  9.  前記スリットは、四角形状であり、前記四角形状の前記スリットの短辺が、前記第2光電変換部側に向いている
     請求項5に記載の撮像素子。
  10.  前記第2光電変換部には、受光面側にスリットが設けられている
     請求項1に記載の撮像素子。
  11.  前記スリットは、四角形状であり、前記四角形状の前記スリットの短辺が、前記第1光電変換部側に向いている
     請求項10に記載の撮像素子。
  12.  前記第1光電変換部と前記第2光電変換部を含む第1の画素と、前記第1の画素に隣接する第2の画素との間には、画素間分離部が形成され、
     前記スリットは、前記画素間分離部と接する位置まで形成されている
     請求項5に記載の撮像素子。
  13.  カラーフィルタ層をさらに備え、
     前記スリットは、前記カラーフィルタ層の所定の色が配置された前記第1光電変換部に設けられている
     請求項5に記載の撮像素子。
  14.  カラーフィルタ層をさらに備え、
     前記スリットは、前記カラーフィルタ層の所定の色が配置された前記第2光電変換部に設けられている
     請求項5に記載の撮像素子。
  15.  光量に応じた電荷を生成する第1光電変換部と、
     前記第1光電変換部よりも受光面積が小さい第2光電変換部と
     を備え、
     平面視で前記第1光電変換部は、L字型の形状であり、
     前記第2光電変換部は、四角形状であり、
     前記第1光電変換部と前記第2光電変換部を組み合わせた形状は、四角形状である
     撮像素子と、
     前記撮像素子からの信号を処理する処理部と
     を備える電子機器。
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