固态成像装置和电子装置的制作方法

本公开涉及一种固态成像装置和一种电子装置。

背景技术：

传统上，在具有成像功能的电子装置中，例如，数码相机和数码摄像机，使用固态成像元件，例如，电荷耦合装置(ccd)和互补金属氧化物半导体(cmos)图像传感器。

例如，进入cmos图像传感器的光被作为像素中的光电转换元件的光电二极管进行光电转换。光电二极管产生的电荷通过传输晶体管传输到浮动扩散层，并转换成电压。电压被施加到放大晶体管的栅极。结果，在放大晶体管的漏极出现对应于在浮动扩散层中累积的电荷的电压电平的像素信号。

引用列表

专利文献

专利文献1：日本公开专利公开号2009-238942

技术实现要素：

技术问题

在传统的固态成像元件中，选择性地透射具有特定波长的光的滤色器布置在每个像素上，以便获取彩色图像和红外图像(以下称为“ir图像”)。然而，例如，在图像高度高的区域中，光倾斜地进入像素，因此，已经透过像素中的滤色器的光有可能进入相邻像素(泄漏)。透过滤色器的光也可能被元件内部的线路反射，进入相邻的像素。当如上所述发生光进入(泄漏)到相邻像素时，颜色在像素之间混合，结果，存在由图像传感器获取的图像的颜色再现性降低的问题。

鉴于上述情况，本公开提出了一种能够提高颜色再现性的固态成像装置和电子装置。

问题的解决方案

为了解决上述问题，根据本公开的一个方面的固态成像装置具有：半导体衬底，其包括光电转换元件；透镜，其设置在光电转换元件的第一光入射表面上方；以及多个柱状结构，其设置在平行于第一光入射表面的表面上，该表面位于透镜的第二光入射表面和光电转换元件的第一光入射表面之间，其中，所述柱状结构包括硅、锗、磷化镓、氧化铝、氧化铈、氧化铪、氧化铟、氧化锡、五氧化二铌、氧化镁、五氧化二钽、五氧化二钛、氧化钛、氧化钨、氧化钇、氧化锌、氧化锆、氟化铈、氟化钆、氟化镧和氟化钕中的至少一种。

附图说明

图1是示出用于结构光系统的图像传感器的截面结构示例的截面图；

图2是示出其上安装有根据第一实施方式的固态成像装置的电子装置的示意性配置示例的框图；

图3是示出根据第一实施方式的cmos图像传感器的示意性配置示例的框图；

图4是示出根据第一实施方式的单位像素的示意性配置示例的电路图；

图5是示出根据第一实施方式的滤色器的布局示例的示图；

图6是示出根据第一实施方式的cmos图像传感器的堆叠结构示例的示图；

图7是示出根据第一实施方式的cmos图像传感器的截面结构示例的截面图；

图8是示出形成根据第一实施方式的支柱的位置的示意图；

图9是示出根据第一实施方式的支柱的设置示例的布局图；

图10是示出根据第一实施方式的支柱的另一设置示例的布局图；

图11是用于解释根据第一实施方式的柱阵列的波长选择功能的示图；

图12是示出可以由根据第一实施方式的柱阵列实现的光透射光谱的示例的示图；

图13是示出根据第一实施方式的支柱的直径和通过柱阵列吸收/透射的光的波长之间的关系的示例的示图；

图14是示出根据第一实施方式的支柱的制造方法的示图(1号)；

图15是示出根据第一实施方式的支柱的制造方法的示图(2号)；

图16是示出根据第一实施方式的支柱的制造方法的示图(3号)；

图17是示出根据第一实施方式的支柱的制造方法的示图(4号)；

图18是示出根据第一实施方式的支柱的制造方法的示图(5号)；

图19是示出根据第一实施方式的支柱的制造方法的示图(6号)；

图20是示出根据第二实施方式的cmos图像传感器的截面结构示例的截面图；

图21是示出根据第二实施方式的支柱的设置示例的布局图；

图22是示出根据第三实施方式的支柱的形状示例的截面图；

图23是示出根据第四实施方式的cmos图像传感器的截面结构示例的截面图；

图24是示出根据第五实施方式的cmos图像传感器的截面结构示例的截面图；

图25是示出根据第六实施方式的cmos图像传感器的截面结构示例的截面图；

图26是示出根据第七实施方式的cmos图像传感器的截面结构示例的截面图；

图27是示出根据第七实施方式的柱阵列的设置示例的布局图，该柱阵列透射具有红色波长分量的光；

图28是示出根据第七实施方式的柱阵列的设置示例的布局图，该柱阵列透射具有绿色波长分量的光；

图29是示出根据第七实施方式的柱阵列的设置示例的布局图，该柱阵列透射具有蓝色波长分量的光；

图30是示出根据第七实施方式的当由具有不同直径的支柱构成的柱阵列与滤色器组合时的光透射光谱的示例的示图，该滤色器选择性地透射具有红色波长分量的光(1号)；

图31是示出根据第七实施方式的当由具有不同直径的支柱构成的柱阵列与滤色器组合时的光透射光谱的示例的示图，该滤色器选择性地透射具有红色波长分量的光(2号)；

图32是示出根据第八实施方式的滤色器的布局示例的示图；

图33是示出根据第八实施方式的cmos图像传感器的截面结构示例的截面图；

图34是用于解释根据第八实施方式的组合滤色器的光谱特性的示图；

图35是示出根据第八实施方式的每个单位像素的支柱的设置示例的布局图；

图36是示出根据第八实施方式的柱阵列的配置示例的截面图，该柱阵列选择性地透射具有绿色波长分量的光；

图37是用于解释根据第九实施方式的组合滤色器的光谱特性的示图；

图38是示出根据第九实施方式的cmos图像传感器的截面结构示例的截面图；

图39是示出根据第九实施方式的支柱的平面布局示例的示图；

图40是用于解释根据第十实施方式的组合滤色器的光谱特性的示图；

图41是示出根据第十实施方式的cmos图像传感器的截面结构示例的截面图；

图42是示出根据第十实施方式的支柱的平面布局示例的示图；

图43是示出根据第十一实施方式的cmos图像传感器的截面结构示例的截面图；

图44是示出根据第十一实施方式的支柱的平面布局示例的示图；

图45是用于解释根据第十一实施方式的组合滤色器的光谱特性的示图；

图46是示出根据第十二实施方式的像素阵列的布局示例的平面图；

图47是示出属于图46中的中心区域的单位图案的平面布局的示图；

图48是示出图47中的表面a-a的截面结构的截面图；

图49是示出图47中的表面b-b的截面结构的截面图；

图50是示出属于图46中的外围区域的单位图案的平面布局的示图；

图51是示出图50中的表面c-c的截面结构的截面图；

图52是示出图50中的表面d-d的截面结构的截面图；

图53是示出根据第十三实施方式的像素阵列的布局示例的平面图；

图54是示出属于图53中的中间区域的单位图案的平面布局的示图；

图55是示出图54中的表面e-e的截面结构的截面图；

图56是示出图54中的表面f-f的截面结构的截面图；

图57是示出根据第十四实施方式的cmos图像传感器的截面结构示例的截面图；

图58是示出根据第十四实施方式的支柱的平面布局示例的示图；

图59是示出根据第十四实施方式的在单位像素中提供的柱阵列的光谱特性的示例的示图；

图60是用于解释根据第十四实施方式的倾斜进入滤色器的外围部分的光的传播的示图；

图61是示出根据第十五实施方式的cmos图像传感器的截面结构示例的截面图；

图62是示出根据第十五实施方式的支柱的平面布局示例的示图；

图63是示出根据第十六实施方式的cmos图像传感器的截面结构示例的截面图；

图64是示出根据第十七实施方式的cmos图像传感器的截面结构示例的截面图；

图65是示出根据第十八实施方式的cmos图像传感器的截面结构示例的截面图；

图66是示出根据第十八实施方式的滤色器和光电二极管的平面布局示例的示图；

图67是示出通用cmos图像传感器的截面结构示例的截面图；

图68是示出根据第十九实施方式的光接收芯片的平面布局示例的示图；

图69是示出根据第十九实施方式的cmos图像传感器的截面结构示例的截面图；

图70是示出根据第二十实施方式的cmos图像传感器的截面结构示例的截面图；

图71是用于解释根据第二十实施方式的柱阵列的光谱特性的示图；

图72是示出根据第二十一实施方式的cmos图像传感器的截面结构示例的截面图；

图73是示出根据第二十二实施方式的cmos图像传感器的截面结构示例的截面图；

图74是示出根据第二十三实施方式的cmos图像传感器的截面结构示例的截面图；

图75是示出根据第二十四实施方式的cmos图像传感器中的遮光膜的截面结构示例的截面图；

图76是示出根据第二十五实施方式的cmos图像传感器的截面结构示例的截面图；

图77是示出根据第二十五实施方式的片上透镜的制造方法的示图(1号)；

图78是示出根据第二十五实施方式的片上透镜的制造方法的示图(2号)；

图79是示出根据第二十五实施方式的片上透镜的制造方法的示图(3号)；

图80是示出根据第二十五实施方式的片上透镜的制造方法的示图(4号)；

图81是示出根据第二十五实施方式的片上透镜的制造方法的示图(5号)；

图82是示出根据第二十五实施方式的片上透镜的制造方法的示图(6号)；

图83是示出根据第二十六实施方式的cmos图像传感器的截面结构示例的截面图；

图84是示出根据第二十七实施方式的cmos图像传感器的截面结构示例的截面图；

图85是示出根据第二十八实施方式的cmos图像传感器的截面结构示例的截面图；

图86是示出车辆控制系统的示意性配置的示例的框图；

图87是示出车外信息检测单元和成像单元的安装位置的示例的说明图。

具体实施方式

参考附图，下面详细描述本公开的实施方式。在以下实施方式中，相同的部分由相同的附图标记表示，以省略重叠的描述。

按照以下项目的顺序描述本公开：

1.第一实施方式

1.1电子装置的配置示例

1.2固态成像装置的配置示例

1.3单位像素的配置示例

1.4单位像素的基本功能示例

1.5滤色器的布局示例

1.6固态成像装置的堆叠结构示例

1.7单位像素的截面结构示例

1.8支柱的形状

1.9支柱的设置

1.10支柱的波长选择功能

1.11第一实施方式中的柱阵列

1.12柱阵列的位置

1.13支柱的材料

1.14支柱的直径和间距

1.15支柱的制造方法

1.16作用和效果

2.第二实施方式

3.第三实施方式

4.第四实施方式

5.第五实施方式

6.第六实施方式

7.第七实施方式

8.第八实施方式

8.1滤色器的布局示例

8.2单位像素的截面结构示例

8.3组合滤色器的光谱特性

8.4作用和效果

9.第九实施方式

9.1组合滤色器的光谱特性

9.2单位像素的截面结构示例

9.3支柱的平面布局示例

9.4支柱的直径和间距

9.5作用和效果

10.第十实施方式

11.第十一实施方式

12.第十二实施方式

12.1像素阵列布局

12.2中心区域

12.2.1单位图案的布局

12.2.2单位像素的截面结构

12.3外围区域

12.3.1单位图案的布局

12.3.2单位像素的截面结构

12.4柱阵列的光谱特性

12.5作用和效果

13.第十三实施方式

13.1中间区域

13.1.1单位图案的布局

13.1.2单位像素的截面结构

13.2柱阵列的光谱特性

13.3作用和效果

14.第十四实施方式

14.1单位像素的截面结构示例

14.2支柱的平面布局示例

14.3柱阵列的光谱特性

14.4支柱作为光波导的功能

14.5作用和效果

15.第十五实施方式

16.第十六实施方式

17.第十七实施方式

18.第十八实施方式

19.第十九实施方式

19.1光接收芯片的平面布局

19.2遮光区域的截面结构示例

19.3支柱的直径、间距和高度

19.4作用和效果

20.第二十实施方式

21.第二十一实施方式

21.1遮光区域的截面结构示例

21.2作用和效果

22.第二十二实施方式

23.第二十三实施方式

24.第二十四实施方式

25.第二十五实施方式

25.1单位像素的截面结构示例

25.2片上透镜的制造方法

25.3作用和效果

26.第二十六实施方式

27.第二十七实施方式

28.第二十八实施方式

29.移动体的应用

1.第一实施方式

首先，参考附图详细描述第一实施方式。

例如，在图像高度高的区域中，通过滤色器透射到相邻像素的光泄漏的一个原因是从滤色器的光入射表面到光电转换元件的光入射表面的长距离。

例如，除了彩色图像之外，在获取可见光区域之外的具有特定波长的光的图像(例如，红外图像)的图像传感器中，如用于结构光系统的图像传感器所例示的，可以提供多个滤色器垂直堆叠的结构，以便抑制具有特定波长的光进入获取彩色图像的像素。然而，在这种结构中，从顶部滤色器的光入射表面到光电转换元件的光入射表面的距离变得多余。结果，倾斜进入的光很有可能泄漏到相邻像素中。

作为具体示例，除了如图1所示的三原色rgb的彩色图像之外，通过红外光(以下称为“红外光”)获取红外图像(以下称为“红外图像”)的图像传感器900包括作为获取三原色rgb的彩色图像的像素的以下光电二极管pd：具有透射具有红色(r)波长分量的光的滤色器907r的光电二极管pd(滤色器907r设置在光入射表面侧)；具有透射具有绿色(g)波长分量的光的滤色器907g的光电二极管pd(滤色器907g设置在光入射表面侧)；以及具有透射具有蓝色(b)波长分量的光的滤色器907b的光电二极管pd(滤色器907b设置在光入射表面侧)。

在滤色器907r、907g和907b与光电二极管pd之间提供阻挡红外光的红外滤光器917ir。换言之，获取三原色rgb的彩色图像的每个像素中的滤色器具有堆叠滤色器907r、907g或907b和红外滤光器917ir的结构。以这种方式，减少了红外光入射到获取三原色rgb的彩色图像的像素中的光电二极管pd。

图像传感器900包括作为获取红外图像的像素的光电二极管pd，该光电二极管pd具有选择性透射红外光的滤色器，该滤色器布置在光电二极管pd的光入射表面上。如图1所示，例如，透射红外光的该滤色器907ir可以具有这样的结构，其中，层叠透射具有红色(r)波长分量的光的滤色器907r和透射具有蓝色(b)波长分量的光的滤色器907b。

如上所述，当滤色器具有堆叠结构时，从位于顶部的滤色器的光入射表面到光电二极管pd的光入射表面的距离增加(高度增加)。因此，通过滤色器透射到相邻像素的光l1到l3的泄漏变得多。结果，存在获取的图像中颜色再现性降低的问题。颜色再现性可以是真实再现的颜色。

鉴于上述情况，在本实施方式中，通过示例详细描述了固态成像装置和电子装置，其中，柱状结构(以下称为“柱状”)用作阻挡红外光的红外滤光器，从而在抑制红外光入射到获取彩色图像的像素的同时，可以抑制由于高度增加而导致的光泄漏到相邻像素。

1.1电子装置的配置示例

图2是示出其上安装有根据第一实施方式的固态成像装置的电子装置的示意性配置示例的框图。如图2所示，电子装置1包括例如成像透镜20、固态成像装置10、存储器30和处理器40。

成像透镜20是在固态成像装置10的光接收表面上会聚入射光并形成光的图像的光学系统的示例。光接收表面可以是固态成像装置10的表面，光电转换元件设置在该表面上。固态成像装置10对入射光进行光电转换，以生成图像数据。固态成像装置10对生成的图像数据执行预定的信号处理，例如，降噪和白平衡调整。

例如，存储器30由闪存、动态随机存取存储器(dram)或静态随机存取存储器(sram)配置，并且在其中存储从固态成像装置10输入的图像数据。

例如，处理器40通过使用中央处理单元(cpu)来配置，并且可以包括执行操作系统和各种应用软件的应用处理器、图形处理单元(gpu)和基带处理器。处理器40根据需要对从固态成像装置10输入的图像数据和从存储器30读取的图像数据执行各种处理，对用户执行图像数据的显示，并通过预定网络将图像数据传输到外部。

1.2固态成像装置的配置示例

图3是示出根据第一实施方式的互补金属氧化物半导体(cmos)固态成像装置(以下简称为“cmos图像传感器”)的示意性配置示例的框图。cmos图像传感器是通过应用或部分使用cmos工艺生产的图像传感器。例如，根据第一实施方式的cmos图像传感器10由背照式cmos图像传感器配置。

例如，根据第一实施方式的cmos图像传感10具有堆叠结构，其中，形成像素阵列11的半导体芯片和形成外围电路的半导体芯片堆叠在一起。外围电路的示例可以包括行驱动器12、列处理电路13、列驱动器14和系统控制器15。

cmos图像传感器10还包括信号处理器18和数据存储器19。信号处理器18和数据存储器19可以设置在与外围电路相同的半导体芯片中，或者可以设置在另一半导体芯片中。

像素阵列11具有这样的配置，其中，具有光电转换元件的单位像素(在下文中有时简称为“像素”)50在行方向和列方向上以二维网格图案(即，矩阵图案)设置，所述光电转换元件产生并累积对应于接收光量的电荷。行方向是像素行中像素的排列方向(图中的水平方向)，列方向是像素列中像素的排列方向(图中的垂直方向)。稍后描述单位像素的像素结构的具体电路配置和细节。

在像素阵列11中，在矩阵图案的像素排列中，对于每个像素行，像素驱动线ld沿着行方向布线，对于每个像素列，垂直信号线vsl沿着列方向布线。像素驱动线ld传输用于驱动像素以从像素读取信号的驱动信号。在图3中，像素驱动线ld一个接一个地被示出为布线，但是不限于一个接一个地。像素驱动线ld的一端连接到对应于每行的行驱动器12的输出端。

行驱动器12由移位寄存器或地址解码器构成，并且同时驱动像素阵列11中的所有像素或者以行为单位驱动像素。换言之，行驱动器12与控制行驱动器12的系统控制器15一起构成控制像素阵列11中的每个像素的操作的驱动单元。省略了行驱动器12的特定配置的图示。通常，行驱动器12包括两个扫描系统，即读取扫描系统和扫掠扫描(sweepscanning)系统。

为了从单位像素读取信号，读取扫描系统以行为单位依次并选择性地扫描像素阵列11中的单位像素。从单位像素读取的信号是模拟信号。扫掠扫描系统在读取扫描之前经过曝光时间，对读取扫描系统要执行读取扫描的读取行执行扫掠扫描。

通过扫掠扫描系统的扫掠扫描，从读取行中的单位像素中的光电转换元件扫描不必要的电荷，并且光电转换元件复位。通过扫掠扫描系统扫掠(复位)不必要的电荷，执行所谓的电子快门操作。电子快门操作是指丢弃光电转换元件中的电荷并开始新的曝光(开始电荷累积)的操作。

通过读取扫描系统的读取操作读取的信号对应于在前一次读取操作或电子快门操作之后接收的光量。从前一次读取操作的读取时间或电子快门操作的扫描时间到当前读取操作的读取时间的周期是单位像素中电荷的累积周期(也称为“曝光周期”)。

从由行驱动器12选择和扫描的像素行中的单位像素输出的信号通过每个像素列的垂直信号线vsl输入到列处理电路13。对于像素阵列11中的每个像素列，列处理电路13对通过垂直信号线vsl从所选行中的像素输出的信号执行预定的信号处理，并且在信号处理之后，在其中临时存储像素信号。

具体地，列处理电路13至少执行诸如相关双采样(cds)和双数据采样(dds)之类的降噪处理，作为信号处理。例如，cds去除像素固有的固定模式(pattern)噪声，例如，像素中放大晶体管的复位噪声和阈值波动。此外，例如，列处理电路13具有模拟数字(ad)转换功能，并将从光电转换元件读取的模拟像素信号转换成数字信号并输出该数字信号。

列驱动器14由移位寄存器或地址解码器构成，并且依次选择与列处理电路13中的像素列相对应的读取电路(以下称为“像素电路”)。通过列驱动器14的选择扫描，依次输出已经由列处理电路13对每个像素电路进行了信号处理的像素信号。

系统控制器15包括产生各种时间信号的时间发生器和其他组件。系统控制器15基于由时间发生器产生的各种时间来控制行驱动器12、列处理电路13和列驱动器14的驱动。

信号处理器18至少具有算术处理功能，并且对从列处理电路13输出的像素信号执行各种信号处理，例如，算术处理。数据存储器19在其中临时存储信号处理器18中的信号处理所需的数据。

例如，从信号处理器18输出的图像数据可以由其上安装有cmos图像传感器10的电子装置1中的处理器40进行预定处理，或者该图像数据可以通过预定网络传输到外部。

1.3单位像素的配置示例

图4是示出根据第一实施方式的单位像素的示意性配置示例的电路图。如图4所示，单位像素50包括光电二极管pd、传输晶体管51、复位晶体管52、放大晶体管53、选择晶体管54和浮动扩散层fd。

选择晶体管54的栅极连接到包括在像素驱动线ld中的选择晶体管驱动线ld54。复位晶体管52的栅极连接到包括在像素驱动线ld中的复位晶体管驱动线ld52。传输晶体管51的栅极连接到包括在像素驱动线ld中的传输晶体管驱动线ld51。放大晶体管53的漏极通过选择晶体管54连接到垂直信号线vsl，其一端连接到列处理电路13。

在下面的描述中，复位晶体管52、放大晶体管53和选择晶体管54有时统称为“像素电路”。像素电路可以包括浮动扩散层fd和/或传输晶体管51。

光电二极管pd对入射光进行光电转换。传输晶体管51传输光电二极管pd中产生的电荷。浮动扩散层fd在其中累积由传输晶体管51传输的电荷。放大晶体管53使得具有对应于累积在浮动扩散层fd中的电荷的电压值的像素信号出现在垂直信号线vsl中。复位晶体管52释放累积在浮动扩散层fd中的电荷。选择晶体管54选择作为要读取的目标的单位像素50。

光电二极管pd的阳极接地，阴极连接到传输晶体管51的源极。传输晶体管51的漏极连接到复位晶体管52的源极和放大晶体管53的栅极。作为其连接点的节点构成浮动扩散层fd。复位晶体管52的漏极连接到垂直复位输入线(未示出)。

放大晶体管53的源极连接到垂直电流供给线(未示出)。放大晶体管53的漏极连接到选择晶体管54的源极。选择晶体管54的漏极连接到垂直信号线vsl。

浮动扩散层fd将累积的电荷转换成具有对应于电荷量的电压值的电压。例如，浮动扩散层fd可以是对地电容。浮动扩散层fd不限于此，并且可以是通过有意地将电容器连接到传输晶体管51的漏极、复位晶体管52的源极和放大晶体管53的栅极连接的节点而增加的电容。

1.4单位像素的基本功能示例

接下来，参考图4描述单位像素50的基本功能。复位晶体管52根据通过复位晶体管驱动线ld52从行驱动器12提供的复位信号rst来控制释放(复位)累积在浮动扩散层fd中的电荷。通过在复位晶体管52导通时导通传输晶体管51，除了累积在浮动扩散层fd中的电荷之外，累积在光电二极管pd中的电荷也可以放电(复位)。

当高电平的复位信号rst输入到复位晶体管52的栅极时，浮动扩散层fd被箝位到通过垂直复位输入线施加的电压。以这种方式，累积在浮动扩散层fd中的电荷放电(复位)。

当低电平的复位信号rst输入到复位晶体管52的栅极时，浮动扩散层fd与垂直复位输入线电断开，并且变成浮置状态。

光电二极管pd对入射光进行光电转换，并产生与光量相对应的电荷。产生的电荷积累在光电二极管pd的阴极侧。传输晶体管51根据从行驱动器12经由传输晶体管驱动线ld51提供的传输控制信号trg来控制从光电二极管pd到浮动扩散层fd的电荷传输。

例如，当高电平的传输控制信号trg输入到传输晶体管51的栅极时，累积在光电二极管pd中的电荷被传输到浮动扩散层fd。另一方面，当低电平的传输控制信号trg被提供给传输晶体管51的栅极时，来自光电二极管pd的电荷传输被停止。

如上所述，浮动扩散层fd具有将从光电二极管pd通过传输晶体管51传输的电荷转换成具有对应于电荷量的电压值的电压的功能。因此，在复位晶体管52截止的浮置状态下，根据累积的电荷量调制浮动扩散层fd的电势。

放大晶体管53用作放大器，其输入信号是连接到其栅极的浮动扩散层fd中的电势波动。其输出电压信号通过选择晶体管54作为像素信号出现在垂直信号线vsl中。

选择晶体管54根据从行驱动器12通过选择晶体管驱动线ld54提供的选择控制信号sel，控制由放大晶体管53执行的垂直信号线vsl中的像素信号的出现。例如，当高电平的选择控制信号sel输入到选择晶体管54的栅极时，由放大晶体管53引起的像素信号出现在垂直信号线vsl中。另一方面，当低电平的选择控制信号sel输入到选择晶体管54的栅极时，停止垂直信号线vsl中的像素信号的出现。以这种方式，可以从多个单位像素50连接到的垂直信号线vsl中仅仅提取选定的单位像素50的输出。

1.5滤色器的布局示例

如上所述，在每个单位像素50中的光电二极管pd上设置有选择性地透射具有特定波长的光的滤色器。图5是示出根据第一实施方式的滤色器的布局示例的示图。图5示出了除了三原色rgb的彩色图像之外还获取ir图像的滤色器阵列的布局示例。

例如，如图5所示，滤色器阵列60具有这样的配置，其中，作为滤色器阵列中的重复单位的2×2像素的图案(以下称为“单位图案”)61以二维网格图案排列。

例如，每个单位图案61总共包括四个滤色器，即，选择性地透射具有红色(r)波长分量的光的滤色器107r、选择性地透射具有绿色(g)波长分量的光的滤色器107g、选择性地透射具有蓝色(b)波长分量的光的滤色器107b和选择性地透射具有红外(ir)光波长分量的光的滤色器107ir。

图5例示了单位图案61的布局，其中，滤色器107g设置在左上方，滤色器107r设置在右上方，滤色器107b设置在左下方，滤色器107ir设置在右下方，但是布局不限于这种设置。

在图5和下面的描述中，例示了包括基于拜耳阵列的滤色器107ir的滤色器阵列60，但是基本滤色器阵列不限于拜耳阵列。例如，滤色器阵列可以基于各种滤色器阵列，例如，具有3×3像素的单位图案的x-trans(注册商标)滤色器阵列、具有4×4像素的单位图案的四拜耳阵列、以及白色rgb滤色器阵列，其中，单位图案为4×4像素，除了用于三原色rgb的滤色器之外，还包括对于可见光区域(以下也称为“透明”或“白色”)具有较宽的光透射特性的滤色器。这同样适用于稍后描述的其他实施方式。

1.6固态成像装置的堆叠结构示例

图6是示出根据第一实施方式的cmos图像传感器的堆叠结构示例的示图。如图6所示，cmos图像传感器10具有光接收芯片71和电路芯片72垂直堆叠的结构。光接收芯片201例如是包括其中设置有光电二极管pd的像素阵列11的半导体芯片。电路芯片72例如是其中设置了图5所示的像素电路的半导体芯片。

例如，对于光接收芯片71和电路芯片72的接合，可以使用所谓的“直接接合”，其中，芯片的接合表面平坦化，并且芯片通过电子间力接合。然而，接合方法不限于此，例如，所谓的cu-cu接合，其中，接合表面上形成的由铜(cu)制成的电极焊盘接合，并且可以使用其他类型的接合，例如，凸块接合。

例如，光接收芯片71和电路芯片72通过诸如穿过半导体衬底的硅通孔(tsv)的连接部分彼此电连接。可以用于使用tsv的连接的方法的示例包括所谓的双tsv方法，其中，将设置在光接收芯片71中的tsv和设置在从光接收芯片71到电路芯片72的区域中的tsv这两个tsv连接在芯片的外表面上；可以用于使用tsv的连接的方法包括所谓的共享tsv方法，其中，光接收芯片71和电路芯片72通过穿过光接收芯片71和电路芯片72的tsv连接。

当cu-cu接合或凸块接合用于光接收芯片71和电路芯片72的接合时，光接收芯片71和电路芯片72通过cu-cu接合部分或凸块接合部分彼此电连接。

1.7单位像素的截面结构示例

接下来，参考附图详细描述根据第一实施方式的单位像素的截面结构示例。图7是示出根据第一实施方式的cmos图像传感器的截面结构示例的截面图。为了简单描述，图7示出了图6中的光接收芯片71的截面结构示例，并且省略了电路芯片72的截面结构示例。在图7中，也省略了构成从传输晶体管51和光接收芯片71到电路芯片72的电连接的布线层。为了描述的目的，图7例示了构成单位图案61的四个单位像素50g、50b、50r和50ir沿着截面排列成一行的情况。

在下面的描述中，省略了加在附图标记的第一个数字后面的索引(字母或字母和数字)(例如，“r”、“g”、“g1”、“g2”、“b”或“ir”)，只使用前半部分的数字，除非配置有所区别。例如，当单位像素50g、50b、50r和50ir未区分时，其附图标记是“50”。类似地，当滤色器107g、107b、107r和107ir未区分时，其附图标记是“107”。

图7示出了背照式cmos图像传感器10中的单位像素50的截面结构示例。如图7所示，每个单位像素50包括半导体衬底100、设置在半导体衬底100的背面(图7中的上表面)上的绝缘膜103、设置在绝缘膜103上的抗反射膜104、设置在抗反射膜104上的绝缘膜105、设置在绝缘膜105上的滤色器107、设置在滤色器107上的片上透镜108以及保护片上透镜108的表面的钝化膜109。

例如，对于绝缘膜103，可以使用绝缘材料，例如，氧化铝(al2o3)。对于抗反射膜104，例如，可以使用高折射率材料，例如，五氧化二钽(ta2o5)。对于绝缘膜105，例如，可以使用绝缘材料，例如，氧化硅(sio2)。

在半导体衬底100中，例如，设置了n型半导体区域101和p型半导体区域102，其中，n型半导体区域101通过在以二维栅格图案排列在背面中的矩形区域中扩散n型掺杂剂而形成，p型半导体区域102围绕n型半导体区域101。n型半导体区域101和p型半导体区域102构成作为光电转换元件的光电二极管pd。

在单位像素50之间的绝缘膜105上，设置有遮光膜106，该遮光膜106减少倾斜进入单位像素50的光泄漏到与单位像素50相邻的另一单位像素(以下也称为“相邻像素”)50中的光电二极管pd中。对于遮光膜106，例如，可以使用钨(w)。

此外，在半导体衬底100中的单位像素50之间形成沟槽，以分离相邻的光电二极管pd。例如，沟槽的内部可以填充有绝缘膜105。在这种情况下，间隙可以保留在沟槽中的绝缘膜105的中心部分。在以下描述中，沟槽中的绝缘膜105称为“像素分离部”。

沟槽可以从半导体衬底100的背面到达半导体衬底100的正面，并且可以形成在半导体衬底100的背面的中间。在下面的描述中，沟槽从半导体衬底100的背面到达半导体衬底100的正面的配置称为“前部全沟槽隔离(ffti)”，并且沟槽形成在半导体衬底100的背面的中间的配置称为“反向深沟槽隔离(rdti)”。

在绝缘膜105的上表面上，为每个单位像素50提供滤色器107。具体地，产生与红色(r)波长分量相关的像素信号的单位像素50r设置有滤色器107r，滤色器107r选择性地透射具有红色波长分量的光。产生与绿色的波长分量相关的像素信号的单位像素50g设置有滤色器107g，滤色器107g选择性地透射具有绿色(g)的波长分量的光。产生与蓝色的波长分量相关的像素信号的单位像素50b设置有滤色器107g，滤色器107g选择性地透射具有蓝色(b)的波长分量的光。产生与红外光相关的像素信号的单位像素50ir设置有滤色器107ir，滤色器107ir选择性地透射具有红外光的波长分量的光。

在滤色器107上，为每个单位像素50提供片上透镜108。例如，设置每个片上透镜108的曲率半径，使得入射光基本上集中在光电二极管pd的光入射表面的中心。例如，片上透镜108的表面覆盖有钝化膜109，例如，teos膜。

在上述配置中，多个柱状结构(以下简称为“支柱”)110设置在绝缘膜105的上表面上，以便突出到滤色器107的内部。例如，如图8所示，支柱110设置在产生三原色rgb的彩色图像的单位像素50r、50g和50b的绝缘膜105上。在图8中，省略了滤色器107之上的层的结构的图示。

1.8支柱的形状

例如，每个支柱110可以是柱状结构。支柱110不限于柱，并且可以进行各种改变为例如椭圆形柱、三棱柱或更高的多边形柱(包括长方体)、圆形截锥(包括椭圆形截锥)、三角形截锥或更高的多边形截锥、圆锥(包括椭圆形圆锥)以及三角形圆锥或更高的多边形圆锥。

1.9支柱的设置

例如，支柱110可以如图9中例示的那样以正方形排列设置在绝缘膜105的表面上，并且例如，可以如图10中例示的那样以六边形密排排列来设置。该排列不限于正方形排列和六边形密排排列，并且可以进行各种改变为例如支柱110之间的距离(间距)不规则的随机排列。

1.10支柱的波长选择功能

通过适当选择具有上述配置和设置的支柱110的直径、间距和材料，支柱110可以用作波长选择元件(波长滤色器)，其允许吸收或透射特定波段中的光。直径可以是柱状或圆锥形结构的上表面或底面的直径。间距可以是相邻支柱110的中心轴之间的距离。在以下描述中，用作波长滤色器的支柱称为“柱阵列”。

图11是用于解释根据第一实施方式的柱阵列的波长选择功能的示图。如图11所示，柱阵列的光吸收率随着支柱110之间的间距变小而趋于变高，并且随着每个柱的直径变大而变高。

另一方面，随着支柱110之间的间距变小，由柱阵列吸收的光的波长趋于变短，并且随着每个支柱110的直径变小，波长趋于变短。本文使用的“柱阵列吸收的光的波长”可以是柱阵列的光吸收光谱中吸收率达到峰值的波长，换言之，是在柱阵列的光透射光谱中透射率变得最低的波长。

作为示例，图12示出了柱阵列的一些光透射光谱。图12中例示的光透射光谱sp1至sp8是当使用具有均匀直径和间距的支柱110时测量的光透射光谱。例如，按照从光透射光谱sp1到sp8的顺序，柱阵列的直径和间距被设计成从图11中的右下移动到左上。

如图12所示，由支柱110配置的柱阵列可以用作具有光透射光谱的波长滤色器，以选择性地吸收特定波段中的光。因此，通过适当地设置构成柱阵列的支柱110的直径和/或间距，可以实现选择性地衰减预期波段中的光的波长滤色器。

如上所述，柱阵列不仅可以用作选择性吸收特定波段中的光的波长滤色器(以下称为“特定波长吸收滤色器”)，还可以用作选择性透射特定波段中的光的波长滤色器(以下称为“特定波长透射滤色器”)。

图13是示出根据第一实施方式的支柱的直径和被柱阵列吸收/通过柱阵列透射的光的波长之间的关系的示例的示图。图13例示了柱阵列中的支柱110之间的间距是支柱110的直径的四倍(间距/直径＝4)的情况。在以下描述中，柱阵列的吸收率形成峰值的光的波长称为“吸收峰值波长”，柱阵列的透射率形成峰值的光的波长称为“透射峰值波长”。

在图13中，当柱阵列被设计为特定波长吸收滤色器时，线wv表示吸收峰值波长，而当柱阵列被设计为特定波长透射滤色器时，线wt表示透射峰值波长。在图13中，虚线r表示红色光的中心波长(r)，虚线g表示绿色光的中心波长(g)，虚线b表示蓝色光的中心波长(b)。

如图13所示，在柱阵列被设计为特定波长吸收滤色器并且柱阵列被设计为特定波长透射滤色器的两种情况下，随着支柱110的直径变大，吸收峰值波长或透射峰值波长趋于变长。

例如，从图13可以理解，当柱阵列用作选择性透射具有红色波长分量的光的特定波长透射滤色器时，每个支柱110的直径理想地为大约120纳米(nm)，当柱阵列用作选择性吸收具有红色波长分量的光的特定波长吸收滤色器时，理想地为大约100nm。类似地，例如，可以理解，当柱阵列用作选择性透射具有绿色(g)波长分量的光的特定波长透射滤色器时，每个支柱110的直径理想地为大约100nm，当柱阵列用作选择性吸收具有绿色(g)波长分量的光的特定波长吸收滤色器时，理想地为大约80nm。此外，例如，应当理解，当柱阵列用作选择性透射具有蓝色(b)波长分量的光的特定波长透射滤色器时，每个支柱110的直径理想地为大约80nm，并且当柱阵列用作选择性吸收具有蓝色(b)波长分量的光的特定波长吸收滤色器时，理想地为大约60nm。

图13中示出的具体数字仅仅是示例，并且可以是根据各种条件变化的值，例如，支柱110的材料和滤色器107和其他膜的材料。

1.11第一实施方式中的柱阵列

在第一实施方式中，例如，为了衰减进入获取三原色rgb的彩色图像的单位像素50r、50g和50b中的光电二极管pd的具有特定波长的红外光，构成柱阵列的支柱110被设计成选择性地吸收具有特定波长的红外光。

以这种方式，通过向单位像素50r、50g和50b提供吸收具有特定波长的红外光的柱阵列，可以减少由红外光入射到单位像素50r、50g和50b引起的颜色混合，以获得具有高颜色再现性的彩色图像。

1.12柱阵列的位置

构成柱阵列的支柱110的位置可以进行各种修改，只要这些位置包括在从作为最顶层的片上透镜108的正面(光入射表面)到光电二极管pd的光入射表面的区域中，例如，更靠近滤色器107中的光电二极管pd的位置(例如，参见图7)。

例如，每个支柱110的高度可以设置为大约300nm。高度不限于此，并且可以大于或小于滤色器107的厚度。

1.13支柱的材料

对于根据第一实施方式的支柱110的材料，例如，可以使用折射率为1.5或更大的材料。满足条件的材料的示例包括硅(si)、锗(ge)、磷化镓(gap)、氧化铝(al2o3)、氧化铈(ceo2)、氧化铪(hfo2)、氧化铟(in2o3)、氧化锡(sno2)、五氧化二铌(nb2o5)、氧化镁(mgo)、五氧化二钽(ta2o5)、五氧化二钛(ti3o5)、其他种类的氧化钛(例如，tio和tio2)、氧化钨(wo3)、氧化钇(y2o3)、氧化锌(zno)、氧化锆(zro2)、氟化铈(cef3)、氟化钆(gdf3)、氟化镧(laf3)以及氟化钕(ndf3)。

支柱110的晶体结构可以是上述材料的单晶或多晶。或者，支柱110可以具有完全或不完全没有晶体结构的非晶结构。

1.14支柱的直径和间距

接下来，以示例的方式描述支柱110的直径和间距。在本说明书中，描述了每个支柱110的形状为柱状并且其设置为六边形密排排列的示例。例如，以下描述也可以应用于方形排列和其他类型的排列。

例如，每个支柱110的直径可以设置在30至200nm的范围内，使得柱阵列的吸收峰值波长基本上匹配特定波长的红外光。例如，支柱110之间的间距可以设置在200至1000nm的范围内，使得充分获得具有特定波长的红外光的吸收率。例如，在吸收和衰减具有940nm波长的红外光的情况下，支柱110的直径可以设置在180至220nm的范围内，并且支柱110之间的间距可以设置为632nm。

比较以下两种情况：对于波长为800nm的光，使用折射率为3.18的磷化镓(gap)作为支柱110的材料，和对于波长为800nm的光，使用折射率为3.69的硅(si)作为支柱110的材料，例如，硅(si)的折射率大约是磷化镓(gap)的折射率的0.86倍。因此，通过将基于使用磷化镓(gap)的假设而设计的直径和间距设定为大约0.86倍，可以确定在使用硅(si)的情况下的直径和间距。

类似地，基于材料的折射率，可以从在使用磷化镓(gap)的情况下的上述直径和间距和/或在使用硅(si)的情况下的上述直径和间距，来计算在使用另一种材料的情况下的直径和间距。

在本示例中，已经例示了支柱110具有柱状形状的情况。然而，例如，当支柱110的形状是其上基部为正方形的长方体时，上述直径值可以应用于上基部的一侧的长度或者穿过上基部的中心点的对角线的长度。例如，当支柱110是多边形柱时，上述直径值可以应用于穿过上基部的中心点的对角线长度。此外，例如，当支柱110是椭圆柱时，上述直径的值可以应用于上基部的长轴的长度、短轴的长度或者长轴和短轴的平均长度。

1.15支柱的制造方法

接下来，通过示例描述根据第一实施方式的支柱110的制造方法。图14至图19是示出根据第一实施方式的支柱的制造方法的示图。在本说明书中，已经在半导体衬底100上形成了由半导体衬底100的背面上的n型半导体区域101和p型半导体区域102以及绝缘膜103形成的光电二极管pd、抗反射膜104和绝缘膜105(包括沟槽的内部)。遮光膜106的形成顺序可以在支柱110形成之前或之后。

在该制造过程中，首先，如图14所示，在形成于半导体衬底100的背面侧的绝缘膜105上形成由支柱110的材料制成的材料膜110a。为了形成材料膜110a，例如，可以使用各种成膜方法，例如，化学气相沉积(cvd)、等离子体cvd和溅射。例如，材料膜110a的厚度可以基本上等于或大于支柱110的高度。

接下来，在材料膜110a上旋涂包含导电聚合物的抗蚀剂溶液，例如，稀释的高分辨率电子束抗蚀剂(zep)。随后，如图15所示，通过使用电子束蚀刻或光刻将支柱110的布置图案传送到涂覆的抗蚀剂溶液，以形成具有与支柱110相同的布置图案的抗蚀膜r1。

接下来，如图16所示，形成在材料膜110a上的抗蚀膜r1进行去除工艺，从而去除光刻后的残留物和拖尾。

接下来，如图17所示，在使用抗蚀膜r1作为掩模来处理材料膜110a的同时，蚀刻材料膜110a，从而形成支柱110。对于材料膜110a的蚀刻，可以使用深蚀刻技术，例如，深反应离子蚀刻(drie)，例如，bosch工艺。此后，如图18所示，通过灰化去除留在支柱110上的抗蚀膜r1。

以这种方式，通过使用以与掩模相同的步骤形成的抗蚀膜r1，可以以相同的步骤形成支柱110。这同样适用于如稍后描述的实施方式中混合具有不同直径和间距的支柱的情况，并且因此可以促进制造过程。

接下来，如图19所示，将诸如旋涂玻璃(sog)等材料旋涂在其上形成有支柱110的绝缘膜105上，并且固化该材料，以形成滤色器107。滤色器107可以通过使用cvd或等离子体cvd代替旋涂来形成。

通过如上所述的步骤，掩埋在滤色器107中的支柱110形成在半导体衬底100的背面侧上形成的绝缘膜105上。

1.16作用和效果

如上所述，根据第一实施方式，获取彩色图像的单位像素50r、50g和50b设置了吸收具有特定波长的红外光的柱阵列，因此可以减少由红外光的入射引起的颜色混合，以获取具有高颜色再现性的图像数据。

在第一实施方式中，构成吸收具有特定波长的红外光的柱阵列的支柱110埋在滤色器107r、107g和107b中。因此，与堆叠滤色器的结构相比，可以抑制滤色器高度的增加。因此，可以减少进入单位像素50的光向相邻像素的泄漏，以获取具有更高颜色再现性的图像数据。

2.第二实施方式

在上述第一实施方式中，已经例示了构成吸收红外光的柱阵列的支柱110具有相同直径并且支柱110以均匀间距设置的情况。吸收红外光的柱阵列不限于这种配置。

例如，如在图20中例示的cmos图像传感器10-2中，可以混合具有随机不同直径的多种(图20中的两种)支柱211和212。

例如，混合种类的支柱211和212可以是如图21中示例的支柱之间的间距不规则随机的设置。

在以下描述中，支柱的直径是“随机”的状态是指两种或多种不同直径在多个支柱中混合的状态，而支柱之间的间距是“随机”的状态是指两种或多种不同间距在多个支柱中混合的状态。

以这种方式，通过随机排列具有不同直径的多种支柱(例如，支柱211和212)，可以实现对入射光具有宽的光吸收特性或光透射特性的柱阵列。

因此，不仅具有特定波长的红外光，而且在宽波段中的红外光都可以衰减，因此可以进一步减少由红外光的入射引起的颜色混合，以获得具有进一步提高的颜色再现性的图像数据。

其他配置、操作和效果可以与上述实施方式中的相同，因此在此省略其详细描述。

3.第三实施方式

如第一实施方式中所提到的，每个支柱110的形状不限于列，并且可以进行各种改变，例如椭圆形柱、三棱柱或更高的多边形柱(包括长方体)、圆形截锥(包括椭圆形截锥)、三角形截锥或更高的多边形截锥、圆锥(包括椭圆形圆锥)以及三角形圆锥或更高的多边形圆锥。

例如，通过将支柱成形为使得直径从底面(绝缘膜105侧)朝向上表面或顶点逐渐变化(该形状也称为“锥形形状”)，作为图22中例示的支柱310，待吸收或透射的光的波长可以针对每个高度而变化。因此，可以实现对于入射光具有宽的光吸收特性或光透射特性的柱阵列。

因此，类似于第二实施方式，不仅具有特定波长的红外光，而且宽波段中的红外光都可以衰减，因此由红外光的入射引起的颜色混合可以进一步减少，以获得具有进一步提高的颜色再现性的图像数据。

例如，当支柱310具有直径朝向上表面减小的锥形形状时，在绝缘膜105的上表面是水平面的情况下，倾斜面的角度(仰角)可以设定在45°或更大且小于90°的范围内。另一方面，当支柱310具有直径朝向上表面增加的锥形形状时，例如，在绝缘膜105的上表面是水平表面的情况下，倾斜表面的角度(仰角)可以设定在大于90°和135°或更小的范围内。

对于直径从底面(绝缘膜105侧)向上表面或顶点逐渐变化的形状，如上述第一实施方式中所述，例如，可以采用各种形状，例如，圆形截锥(包括椭圆形截锥)、三角形截锥或更高的多边形截锥、圆锥(包括椭圆形圆锥)以及三角形圆锥或更高的多边形圆锥。

从底面(绝缘膜105侧)到上表面或顶点的形状不限于直径逐渐变化的形状(锥形形状)，而是可以进行各种改变，例如直径以步进形式逐步变化的形状。

上述直径从底面(绝缘膜105侧)向上表面或顶点逐渐或逐步变化的形状不限于第三实施方式，并且可以类似地应用于上述或稍后描述的另一实施方式。

其他配置、操作和效果可以与上述实施方式中的相同，因此在此省略其详细描述。

4.第四实施方式

在上述第一至第三实施方式中，已经例示了支柱110、211和212或310形成在滤色器107内部和形成在半导体衬底100的背面侧上的绝缘膜105上的情况。然而，如上所述，构成柱阵列的支柱211和212或310的位置可以进行各种改变，只要这些位置包括在从滤色器107的光入射表面(上表面)到光电二极管pd的光入射表面的区域中。

例如，如在图23中例示的cmos图像传感器10-4中，支柱410的至少一部分可以设置在绝缘膜105和光电二极管pd之间。

例如，绝缘体膜105和光电二极管pd之间的支柱410可以通过形成预定形状的沟槽来形成，该沟槽从抗反射膜104的上表面穿过绝缘体膜103到达半导体衬底100的背面，并且用预定材料填充沟槽的内部。

例如，其中，形成有支柱410的沟槽的形状可以与上述第一至第三实施方式中例示的支柱110、211和212或310的形状相同。

填充在沟槽中的材料(即支柱410的材料)可以与绝缘膜105的材料相同或不同。例如，绝缘膜105和支柱410可以由诸如氧化硅(sio2)等绝缘材料制成，或者绝缘膜105可以由诸如氧化硅(sio2)等绝缘材料制成，并且支柱410可以由硅(si)或磷化镓(gap)制成。

当支柱410由与绝缘膜105相同的材料制成时，支柱410和绝缘膜105可以在同一步骤中制造。

此外，优选地，用于支柱410的材料是绝缘材料。然而，当沟槽的内表面被绝缘膜覆盖时，用于支柱410的材料不限于绝缘材料。在这种情况下，与第一实施方式中例示的支柱110的材料相同的材料可以用于支柱410。

利用上述配置，类似于第一实施方式，在抑制红外光入射到获取彩色图像的单位像素50r、50g和50b的同时，可以抑制由于高度增加导致的光泄漏到相邻像素，因此可以获取具有高颜色再现性的图像数据。

其他配置、操作和效果可以与上述实施方式中的相同，因此在此省略其详细描述。

5.第五实施方式

在上述第一至第四实施方式中，已经例示了分别形成用于获取三原色rgb的彩色图像的单位像素50r、50g和50b的滤色器107r、107g和107b以接触形成在半导体衬底100的背面侧上的绝缘膜105的上表面的情况。然而，滤色器不限于这种配置。

例如，如在图24中例示的cmos图像传感器10-5中，例如，由诸如氮化硅(sin)等绝缘材料制成的平坦化膜501可以设置在形成在半导体衬底100的背面侧上的绝缘膜105的上表面上，并且滤色器107r、107g和107b可以设置在平坦化膜501上。

在这种情况下，期望滤色器107r、107g和107b的光入射表面(上表面)的高度基本上与滤色器107r的上层侧的滤色器107r的光入射表面(上表面)的高度匹配。以这种方式，其上形成片上透镜108的表面可以平坦化，因此可以提高片上透镜108的制造精度。

在第五实施方式中，例如，当基于第一至第三实施方式时(图24示出了基于第一实施方式的情况)，例如，支柱110、211和212或310可以形成在平坦化膜501内部和形成在半导体衬底100的背面侧上的绝缘膜105上。

利用上述配置，类似于第一实施方式，可以抑制红外光入射到获取彩色图像的单位像素50r、50g和50b，因此可以获取具有高颜色再现性的图像数据。

其他配置、操作和效果可以与上述实施方式中的相同，因此在此省略其详细描述。

6.第六实施方式

在上述第一至第五实施方式中，已经例示了具有堆叠两个滤色器107r和107b的结构的滤色器107ir用作选择性透射红外光的滤色器的情况。然而，滤色器不限于这种配置。

例如，如在图25中例示的cmos图像传感器10-6中，在单位像素50ir中，可以在绝缘膜105上设置构成被配置成选择性地透射红外光的柱阵列的多个支柱610，换言之，能够整体上广泛地吸收可见光区域中的光，来代替具有堆叠两个滤色器107r和107b的结构的滤色器107ir。

利用这种配置，可以减小整个滤色器107的高度，因此可以进一步减小已经进入单位像素50的光向相邻像素50的泄漏。结果，可以进一步提高获取的图像数据的颜色再现性。

在图25中，已经例示了基于根据第一实施方式的cmos图像传感器10的截面结构的情况。然而，第六实施方式不限于第一实施方式，而是可以基于另一实施方式。

其他配置、操作和效果可以与上述实施方式中的相同，因此在此省略其详细描述。

7.第七实施方式

在上述第一至第六实施方式中，已经例示了选择性吸收红外光的柱阵列设置在获取三原色rgb的彩色图像的单位像素50r、50g和50b中的情况。另一方面，在第七实施方式中，通过示例描述了将滤色器107和柱阵列组合以对进入单位像素50r、50g和50b中的光电二极管pd的光的波长谱进行成形的情况。在下面的描述中，示例了基于第一实施方式的情况，但是基本实施方式不限于第一实施方式，并且可以是上面描述的或者后面描述的另一实施方式。

如上所述，通过改变每个支柱110的直径和支柱110之间的间距，由支柱110配置的柱阵列可以用作选择性地吸收具有特定波长的光的特定波长吸收滤色器。

鉴于上述情况，在第七实施方式中，如同在图26中例示的cmos图像传感器10-7中一样，支柱110r设置在接收具有红色(r)波长分量的光的单位像素50r中，支柱110g设置在接收具有绿色(g)波长分量的光的单位像素50g中，并且支柱110b设置在接收具有蓝色(b)波长分量的光的单位像素50b中。

如图27所示，在由支柱110r配置的柱阵列700r中，每个支柱110r的直径和支柱110r之间的间距被设置成使得选择性地透射具有红色(r)波长分量的光。如图28所示，在由支柱110g配置的柱阵列700g中，每个支柱110g的直径和支柱110g之间的间距被设置成使得选择性地透射具有绿色(g)波长分量的光。此外，如图29中例示的，在由支柱110b配置的柱阵列700b中，每个支柱110b的直径和支柱110b之间的间距被设置成使得选择性地透射具有蓝色(b)波长分量的光。

从图27和图29的比较可以理解，在支柱110r、110g和110b中，支柱110r的直径最大，支柱110b的直径最小。这是因为，如以上参考图11至图13在第一实施方式中所述，当支柱110的直径增加时，柱阵列的透射峰值波长或吸收峰值波长向长波长侧偏移，而当支柱110的直径减少时，柱阵列的透射峰值波长或吸收峰值波长向短波长侧偏移。

图27至图29例示了由支柱110r配置的柱阵列中的间距、由支柱110g配置的柱阵列中的间距以及由支柱110b配置的柱阵列中的间距相同的情况。然而，间距不限于相同的间距，并且可以进行各种改变。

图30和图31是示出当选择性透射具有红色(r)波长分量的光的滤色器107r与由具有不同直径的支柱110r配置的柱阵列700r组合时的光透射光谱的示例的示图。

首先，如图30所示，当滤色器107r与柱阵列700r组合时，设计成吸收峰值波长出现在比滤色器107r的光透射光谱sp107r的透射峰值波长更短的波长侧，由滤色器107r和柱阵列700r构成的波长滤色器的光透射光谱sp_r1整体上比滤色器107r的光透射光谱sp107r偏移到更长的波长侧。

另一方面，如图31所示，当滤色器107r与柱阵列700r组合时，设计成吸收峰值波长出现在比滤色器107r的光透射光谱sp107r的透射峰值波长更长的波长侧，由滤色器107r和柱阵列700r构成的波长滤色器的光透射光谱sp_r2偏移到整体上比单独的滤色器107r的光透射光谱sp107r更短的波长侧。

以这种方式，通过组合滤色器107和柱阵列，透射通过滤色器107和柱阵列以进入光电二极管pd的光的波长光谱可以成形。

鉴于上述情况，例如，通过将选择性透射具有相同颜色的波长分量的光的滤色器107与选择性吸收不同波长分量的柱阵列组合，可以生成基于相同颜色类型但至少一部分波长分量不重叠的光束的图像数据(多光谱)。例如，通过设置其中滤色器107r与图30中例示的具有光透射光谱sp110r1的柱阵列700r组合的单位像素50r、和其中滤色器107r与图31中例示的具有光透射光谱sp110r2的柱阵列700r组合的单位像素50r，可以生成基于具有相同红色范围内的颜色但至少一部分波长分量不重叠的光束的两个图像数据。

参考图30和图31描述的波长谱的成形不仅可以应用于红色(r)的波长分量，同样也可以应用于绿色(g)和蓝色(b)的其他波长分量。

如上所述，在第七实施方式中，通过组合滤色器107和柱阵列，可以对透射通过滤色器107和柱阵列以进入光电二极管pd的光的波长光谱进行成形。因此，可以获得图像数据(可获得的)的多光谱，并且因此可以获得具有更高颜色再现性的图像数据。

如在第七实施方式中，通过将选择性地吸收特定波段中的光的柱阵列与滤色器107组合，可以类似于上述实施方式衰减从相邻像素50泄漏的光，因此可以获得具有更高颜色再现性的图像数据。

其他配置、操作和效果可以与上述实施方式中的相同，因此在此省略其详细描述。

8.第八实施方式

接下来，参考附图详细描述第八实施方式。

如在上述实施方式中例示的，例如，作为用于获取三原色rgb的彩色图像的配置，可以采用这样的配置，其中，获取彩色图像的单位像素50r、50g和50b设置有分别选择性地透射分配的颜色的波长分量的滤色器107r、107g和107b。

然而，在普通的光吸收滤色器中，其光谱特性(光吸收光谱)呈现出平缓的曲线。因此，具有待透射的波段之外的波长分量的光，特别是具有对应于其边界部分的波长分量的光没有充分衰减，并且颜色在负责不同波长分量的像素之间混合。结果，颜色再现性可能降低。

鉴于上述情况，在第八实施方式中，滤色器和柱阵列组合，使得调整由滤色器和柱阵列的组合配置的波长滤色器(以下称为“组合滤色器”)的光谱特性，从而提高颜色再现性。

在以下描述中，示例了基于第一实施方式的情况。基本实施方式不限于第一实施方式，并且可以是上面描述或下面描述的另一实施方式。在以下描述中，通过引用省略了与根据上述实施方式的配置、操作和效果相同的配置、操作和效果的重叠描述。

8.1滤色器的布局示例

图32是示出根据第八实施方式的滤色器的布局示例的示图。如图32所示，例如，拜耳阵列用作根据第八实施方式的滤色器阵列860的滤色器阵列。因此，例如，该单位图案861总共包括四个滤色器，即，选择性地透射具有红色(r)波长分量的光的滤色器107r、选择性地透射具有绿色(g)波长分量的光的两个滤色器107g、以及选择性地透射具有蓝色(b)波长分量的光的滤色器107b。

然而，可以应用于根据第八实施方式的滤色器阵列860的滤色器阵列不限于拜耳阵列。类似于上述第一实施方式，例如，可以应用各种类型的滤色器阵列，例如，x-trans(注册商标)滤色器阵列、四拜耳阵列和白色rgb滤色器阵列。

8.2单位像素的截面结构示例

图33是示出根据第八实施方式的cmos图像传感器的截面结构示例的截面图。类似于第一实施方式中的图7，例如，图33示出了图6中的光接收芯片71的截面结构示例，并且省略了电路芯片72的截面结构示例。在图33中，也省略了构成从传输晶体管51和光接收芯片71到电路芯片72的电连接的布线层。为了描述的目的，图33例示了构成拜耳阵列的单位图案861的四个单位像素50b、50r、50g1和50g2沿着截面排列成一行的情况。

如图33所示，在根据第八实施方式的cmos图像传感器10-8中，基于具有对应于红色的波长分量的光生成像素信号的单位像素50r中的滤色器107r与由多个支柱810r配置的柱阵列组合。类似地，基于具有对应于绿色的波长分量的光生成像素信号的单位像素50g1和50g2中的滤色器107g均与由多个支柱810g配置的柱阵列组合，并且基于具有对应于蓝色的波长分量的光生成像素信号的单位像素50b中的滤色器107b与由多个支柱810b配置的柱阵列组合。

例如，类似于第一实施方式中的支柱110，支柱810的位置可以在半导体衬底100的背面侧上形成的绝缘膜105的上表面上并且在滤色器107内部。例如，其他配置可以与上面参考图7在第一实施方式中描述的单位像素50的截面结构示例中的配置相同。

8.3组合滤色器的光谱特性

图34是用于解释根据第八实施方式的组合滤色器的光谱特性(光透射光谱)的示图。如图34所示，例如，在滤色器107b的光透射光谱sp107b和滤色器107g的光透射光谱sp107g中，边界部分r_bg附近的光透射率没有充分降低，并且光的颜色混合。类似地，例如，在滤色器107g的光透射光谱sp107g和滤色器107r的光透射光谱sp107r中，边界部分r_gr附近的光透射率没有充分降低，并且光的颜色混合。边界部分附近的区域可以是包括边界部分的带及其邻近带的波长区域。

鉴于上述情况，在第八实施方式中，如图35所示，滤色器107b与柱阵列800b(对应于支柱810b)组合，该柱阵列800b选择性地吸收对应于边界部分r_bg附近的波段中的光。滤色器107r与柱阵列800r(对应于支柱810r)组合，柱阵列800r选择性地吸收对应于边界部分r_gr附近的波段中的光。

另一方面，滤色器107g与柱阵列800g(对应于支柱810g)组合，其中，选择性地吸收对应于边界部分r_bg附近的波段中的光的柱阵列和选择性地吸收对应于边界部分r_gr附近的波段中的光的柱阵列进行组合。

以这种方式，透射通过组合滤色器并且具有对应于边界部分r_bg附近的波长分量的光和透射通过组合滤色器并且具有对应于边界部分r_gr附近的波长分量的光衰减，因此可以减少像素之间的颜色混合，以提高颜色再现性。

柱阵列800g可以具有柱阵列800b和柱阵列800r设置在同一平面(绝缘膜105的上表面)上的配置，如图35所示，并且可以具有柱阵列800b和柱阵列800r垂直堆叠的配置，如图36所示。当柱阵列800b和柱阵列800r垂直堆叠时，构成柱阵列800b的支柱810b之间的间距和构成柱阵列800r的支柱810r之间的间距可以基本相同。在柱阵列800b和柱阵列800r中，具有较大直径的支柱810(例如，支柱810r)的柱阵列理想地形成在较低级。

8.4作用和效果

利用上述配置，根据第八实施方式，具有对应于不同滤色器107的光透射光谱的边界部分附近的波长分量的光可以充分衰减。因此，可以减少负责不同波长分量的像素之间的颜色混合，以提高所获取的图像数据的颜色再现性。

其他配置、操作和效果可以与上述实施方式中的相同，因此在此省略其详细描述。

9.第九实施方式

在上述第八实施方式中，已经通过示例描述了被配置为吸收具有对应于不同滤色器107的光透射光谱中的边界部分附近的波长分量的光的柱阵列与滤色器107组合的情况。在第九实施方式中，以示例的方式描述了被配置为吸收具有对应于滤色器107的光透射光谱的裙部的波长分量的光的柱阵列与滤色器107组合的情况。

在下面的描述中，示例了基于第八实施方式的情况。基本实施方式不限于第八实施方式，并且可以是上面描述或下面描述的另一实施方式。在以下描述中，通过引用省略了与根据上述实施方式的配置、操作和效果相同的配置、操作和效果的重叠描述。

9.1组合滤色器的光谱特性

图37是用于解释根据第九实施方式的组合滤色器的光谱特性(光透射光谱)的示图。如上面在第八实施方式中所述，不能说选择性透射具有不同波长分量的光的滤色器107的光透射光谱的边界部分附近的透射率充分降低。然而，通过将滤色器107与柱阵列组合，可以降低滤色器107的光透射光谱的裙部的透射率。

鉴于上述情况，在第九实施方式中，如图37所示，例如，通过使用柱阵列衰减在滤色器107b(选择性地透射具有蓝色(b)波长分量的光)的光透射光谱中的较长波长侧(即，在绿色侧)的裙部p_bg处的波长分量的光。类似地，使用柱阵列衰减在滤色器107r(选择性透射具有红色(r)波长分量的光)的光透射光谱中的较短波长侧(即，在绿色侧)的裙部p_rg处的波长分量的光。

以这种方式，可以衰减进入单位像素50b的光中在裙部p_bg处的波长分量的光，因此可以提高由单位像素50g生成的像素信号的颜色再现性。类似地，可以衰减进入单位像素50r的光中在裙部p_rg处的波长分量的光，因此可以提高由单位像素50b生成的像素信号的颜色再现性。

9.2单位像素的截面结构示例

图38是示出根据第九实施方式的cmos图像传感器的截面结构示例的截面图。例如，图38示出了与第八实施方式中的图33所示的cmos图像传感器10-8的截面相对应的截面。

在图38中例示的cmos图像传感器10-9中，例如，在与图33中例示的cmos图像传感器10-8相同的配置中，省略了单位像素50g1和50g2中的支柱810g，并且单位像素50r和50b中的支柱810r和810b被支柱910r和910b代替。其他配置可以与图33中例示的cmos图像传感器10-8中的相同。

9.3支柱的平面设置示例

图39是示出在拜耳阵列中构成单位图案的单位像素50中设置在滤色器107中的支柱910的平面布局示例的示图。如图39所示，在第九实施方式中，在单位像素50b中的滤色器107b上设置有柱阵列900b(对应于支柱910b)，该柱阵列900b选择性地吸收在裙部p_bg处的波长分量的光。在单位像素50r中的滤色器107r上设置有柱阵列900r(对应于支柱910r)，该柱阵列900r选择性地吸收在裙部p_rg处的波长分量的光。在单位像素50g1和50g2中的滤色器107g中，不一定需要设置柱阵列。

9.4支柱的直径和间距

例如，构成与滤色器107b组合的柱阵列900b的每个支柱910b的直径可以设置在80至120nm的范围内。例如，柱阵列900b中的支柱910b之间的间距可以设置为320nm。

另一方面，例如，构成与滤色器107r组合的柱阵列900r的每个支柱910r的直径可以设置在60至80nm的范围内。例如，柱阵列900r中的支柱910r之间的间距可以设置为320nm。

然而，支柱910b和910r的直径以及支柱910b或910r之间的间距不限于上述值，并且可以根据支柱910b和910r的材料适当地改变。

9.5作用和效果

利用上述配置，根据第九实施方式，具有对应于不同滤色器107的光透射光谱的裙部的波长分量的光可以充分衰减。因此，可以减少负责不同波长分量的像素之间的颜色混合，以提高所获取的图像数据的颜色再现性。

其他配置、操作和效果可以与上述实施方式中的相同，因此在此省略其详细描述。

10.第十实施方式

在上述第九实施方式中，通过示例描述了以下情况：在选择性透射具有蓝色(b)波长分量的光的滤色器107b的光透射光谱的绿色侧的裙部p_bg处的波长分量的光被衰减，并且在选择性透射具有红色(r)波长分量的光的滤色器107r的光透射光谱的绿色侧的裙部p_gr处的波长分量的光被衰减，以减少负责不同波长分量的像素之间的颜色混合，并提高图像数据的颜色再现性。

然而，用于减少负责不同波长分量的像素之间的颜色混合以提高图像数据的颜色再现性的方法不限于第九实施方式中例示的方法。例如，如图40中例示的，可以采用用于衰减在滤色器107b的光透射光谱的蓝色侧的裙部p_gb处的波长分量的光和在红色侧的裙部p_gr处的波长分量的光的方法，该滤色器107b选择性地透射具有绿色(g)波长分量的光。

在这种情况下，例如，如图41中例示的cmos图像传感器10-10中，基于具有对应于绿色的波长分量的光生成像素信号的单位像素50g1和50g2与由多个支柱1010g构成的柱阵列组合。

例如，类似于第一实施方式中的支柱110，支柱1010g的位置可以在半导体衬底100的背面侧上形成的绝缘膜105的上表面上并且在滤色器107内部。

在滤色器107中，换言之，由支柱1010g配置的柱阵列1000g在绝缘膜105上的布局可以是例如类似于以上参考图35在第八实施方式中描述的柱阵列800g的布局，其中，组合了构成选择性地吸收对应于裙部p_gb的波段中的光的柱阵列的多个支柱1010gb和构成选择性地吸收对应于裙部p_gr的波段中的光的柱阵列的多个支柱1010gr的布局。支柱1010gr和1010gb对应于图41中的支柱1010g。

以这种方式，透射通过了组合滤色器并且具有对应于裙部p_gb的波长分量的光和透射通过了组合滤色器并且具有对应于裙部p_gr的波长分量的光被衰减。因此，可以减少像素之间的颜色混合，以提高颜色再现性。

柱阵列1000g不限于如图42中示例的支柱1010gr和支柱1010gb设置在同一平面(绝缘膜105的上表面)中的配置，并且可以是例如柱阵列1010gr和支柱1010gb如以上参考图36在第八实施方式中所述垂直堆叠的配置。

例如，每个支柱1010gb的直径可以设置在60至80nm的范围内。例如，支柱1010gb之间的间距可以设置为280nm。

另一方面，例如，每个支柱1010gr的直径可以设置在100至130nm的范围内，并且例如，支柱1010gr之间的间距可以设置为400nm。

然而，支柱1010gb和1010gr的直径以及支柱1010gb或1010gr之间的间距不限于上述值，并且可以根据支柱1010gb和1010gr的材料适当改变。

利用上述配置，根据第十实施方式，可以充分衰减与不同滤色器107的光透射光谱的裙部附近相对应的波长分量的光。因此，可以减少负责不同波长分量的像素之间的颜色混合，以提高所获取的图像数据的颜色再现性。

其他配置、操作和效果可以与上述实施方式中的相同，因此在此省略其详细描述。

11.第十一实施方式

上述根据第九实施方式的配置和根据第十实施方式的配置可以组合。

在这种情况下，例如，如在图43中例示的cmos图像传感器10-11中，由多个支柱910r配置的柱阵列设置在单位像素50r中，由多个支柱910b配置的柱阵列设置在单位像素50b中，并且由多个支柱1010g(对应于1010gr和1010gb)配置的柱阵列设置在单位像素50g1和50g2中。

例如，如在图44中例示的，设置在单位像素50r、50g1、50g2和50b中的滤色器107r、107g和107b中的柱阵列的平面布局可以是这样的布局，其中，组合上面参考图39在第九实施方式中例示的柱阵列900r和900b的平面布局和上面参考图42在第十实施方式中例示的柱阵列1000g的平面布局。然而，柱阵列1000g不限于支柱1010gr和支柱1010gb设置在同一平面(绝缘膜105的上表面)中的配置，并且可以是例如柱阵列1010gr和支柱1010gb如以上参考图36在第八实施方式中所述垂直堆叠的配置。

利用上述配置，如图45所示，可以衰减进入单位像素50b的光中在裙部p_bg处的波长分量的光和进入单位像素50r的光中在裙部p_rg处的波长分量的光，并且可以衰减进入单位像素50g1和50g2的光中在裙部p_gr和p_gb处的波长分量的光。因此，可以进一步减少负责不同波长分量的像素之间的颜色混合，以进一步提高所获取的图像数据的颜色再现性。

其他配置、操作和效果可以与上述实施方式中的相同，因此在此省略其详细描述。

12.第十二实施方式

接下来，参考附图详细描述第十二实施方式。

当采用其中透射具有相同波长分量的光的滤色器107是相邻的(诸如四拜耳阵列等)滤色器阵列时，作为一个固有的问题，可能存在这样的情况，与包括滤色器107g的单位像素50g(在图像高度较高的一侧上的)相邻的单位像素50r或50b和与包括选择性透射具有相同波长分量的光的滤色器107r或106b的单位像素50r或50b相邻的单位像素50r或50b(在图像高度较高的一侧上的)之间出现灵敏度差异。换言之，可能存在灵敏度差异出现在基于具有相同波长分量的光生成像素信号的相邻像素50之间的情况(以下称为“相同颜色的相邻像素50”)。

这是因为在相同颜色的相邻像素50中位于图像高度较高一侧的单位像素50r或50b中进入光电二极管pd的光的一部分被邻近图像高度较高一侧的滤色器107g吸收和衰减。

这样的问题在光线倾斜进入并且图像高度高的区域变得严重。

鉴于上述情况，在第十二实施方式中，当采用诸如四拜耳阵列等滤色器阵列时，其中，透射具有相同波长分量的光的滤色器107是相邻的，可以减小设置有透射具有相同波长分量的光的滤色器107的相邻像素50之间引起的灵敏度差异。

在下面的描述中，例示了四拜耳阵列用作滤色器阵列的情况。在以下描述中，示例了基于第八实施方式的情况。基本实施方式不限于第八实施方式，并且可以是上面描述或下面描述的另一实施方式。在以下描述中，通过引用省略了与根据上述实施方式的配置、操作和效果相同的配置、操作和效果的重叠描述。

12.1像素阵列的布局

图46是示出根据第十二实施方式的像素阵列的布局示例的平面图。如图46所示，在第十二实施方式中，像素阵列11中的有效像素区域1201基于图像高度分成中心区域1202和外围区域1203，在像素阵列11中，多个单位像素50根据四拜耳阵列来排列。有效像素区域1201可以是其中设置了单位像素50的区域，单位像素50可以是从其读取构成图像数据的像素信号的目标。中心区域1202可以是例如图像高度为80％或更小的区域，外围区域1203可以是图像高度高于80％的区域。然而，这些数字仅仅是具体的示例，并且可以不同地改变。

12.2中心区域

12.2.1单位图案的布局

图47是示出属于图46中的中心区域1202的单位图案1261的平面布局的示图。如图47所示，当滤色器阵列是四拜耳阵列时，例如，在四拜耳阵列中的单位图案1261中，包括滤色器107g的单位像素50g11至50g14设置在位于左上方的2×2个像素的总共四个像素处，包括滤色器107r的单位像素50r11至50r14设置在位于右上方的2×2个像素的总共四个像素处，包括滤色器107b的单位像素50b11至50b14设置在位于左下方的2×2个像素的总共四个像素处，包括滤色器107g的单位像素50g15至50g18设置在位于右下方的2×2个像素的总共四个像素处。

12.2.2单位像素的截面结构

图48是示出图47中的表面a-a的截面结构的截面图。图49是示出图47中的表面b-b的截面结构的截面图。类似于第一实施方式中的图7，例如，图48和图49示出了图6中的光接收芯片71的截面结构示例，并且省略了电路芯片72的截面结构示例。在图48和图49中，也省略了构成从传输晶体管51和光接收芯片71到电路芯片72的电连接的布线层。

首先，如图48所示，在表面a-a中，设置单位像素50g11和50g12以及单位像素50r11和50r12。另一方面，如图49所示，在表面b-b中，设置单位像素50b11和50b12以及单位像素50g15和50g16。

例如，单位像素50g11和50g12、50r11和50r12、50b11和50b12以及50g15和50g16的截面结构可以与通过从以上参考图7在第一实施方式中例示的单位像素50中省略支柱110而获得的配置相同。

这种截面结构可以类似地应用于单位像素50r13和50r14、单位像素50b13和50b14以及单位像素50g13、50g14、50g17和50g18(未示出)。

以这种方式，在属于中心区域1202的单位像素50中的滤色器107中不提供支柱。然而，支柱不一定需要不存在，并且如果需要，支柱可以设置在滤色器107中。

12.3外围区域

12.3.1单位图案的布局

图50是示出属于图46中的外围区域1203的单位图案1262的平面布局的示图。如图50所示，当滤色器阵列是四拜耳阵列时，例如，在四拜耳阵列中的单位图案1262中，包括滤色器107g的单位像素50g21至50g24设置在位于左上方的2×2个像素的总共四个像素处，包括滤色器107r的单位像素50r21至50r24设置在位于右上方的2×2个像素的总共四个像素处，包括滤色器107b的单位像素50b21至50b24设置在位于左下方的2×2个像素的总共四个像素处，包括滤色器107g的单位像素50g25至50g28设置在位于右下方的2×2个像素的总共四个像素处。

在单位像素50r21至50r24中，在位于图像高度较高的一侧的单位像素50r22和50r24中的每一个中，(换言之，包括滤色器107g的单位像素50g在图像高度较高的一侧上与其相邻)设置了由多个支柱1210r配置的柱阵列。

类似地，在单位像素50b21至50b24中，在位于图像高度较高的一侧的单位像素50b22和50b24中的每一个中，设置了由多个支柱1210b配置的柱阵列。

12.3.2单位像素的截面结构

图51是示出图50中的表面c-c的截面结构的截面图。图52是示出图50中的表面d-d的截面结构的截面图。类似于图48和图49，例如，图51和图52示出了图6中的光接收芯片71的截面结构示例，并且省略了电路芯片72的截面结构示例。在图51和图52中，也省略了构成从传输晶体管51和光接收芯片71到电路芯片72的电连接的布线层。

首先，如图51中例示的cmos图像传感器10-12的截面结构中，在表面c-c中，设置单位像素50g21和50g22以及单位像素50r21和50r22。另一方面，如在图52中例示的cmos图像传感器10-12的截面结构中，在表面d-d中，设置单位像素50b21和50b22以及单位像素50g25和50g26。

例如，单位像素50g21和50g22、50r21、50b21以及50g25和50g26的截面结构可以与通过从以上参考图7在第一实施方式中例示的单位像素50中省略支柱110而获得的配置相同。

这种截面结构可以类似地应用于单位像素50r23、单位像素50b23和单位像素50g23、50g24、50g27和50g28(未示出)。

另一方面，在单位像素50r22和单位像素50r24(未示出)中，如上所述，设置了由多个支柱1210r配置的柱阵列。类似地，在单位像素50b22和单位像素50b24(未示出)中，设置了由多个支柱1210b配置的柱阵列。例如，类似于第一实施方式，支柱1210r和1210b的位置可以在滤色器107内部和形成在半导体衬底100的背面侧上的绝缘膜105上。

12.4柱阵列的光谱特性

由设置在单位像素50r22和50r24中的支柱1210r配置的柱阵列被设计成用作特定波长吸收滤色器，其吸收从与图像高度较高的一侧相邻的单位像素50g泄漏的光，例如，具有绿色(g)波长分量的光。鉴于上述情况，对于由支柱1210r配置的柱阵列，例如，可以使用在第九实施方式中例示的由支柱910r配置的柱阵列900r。

另一方面，由设置在单位像素50b22和50b24中的支柱1210b配置的柱阵列被设计成用作特定的波长吸收滤色器，其吸收从与图像高度较高的一侧相邻的单位像素50g泄漏的光，例如，具有绿色(g)波长分量的光。鉴于上述情况，对于由支柱1210b配置的柱阵列，例如，可以使用在第九实施方式中例示的由支柱910b配置的柱阵列900b。

12.5作用和效果

如上所述，根据第十二实施方式，可以减少向单位像素50r或50b的光泄漏，在单位像素50r或50b的图像高度比单位像素50g高的一侧，单位像素50g包括滤色器107g。因此，可以减小设置有透射具有相同波长分量的光的滤色器107的相邻像素50之间引起的灵敏度差异，以获得具有高颜色再现性的彩色图像。

其他配置、操作和效果可以与上述实施方式中的相同，因此在此省略其详细描述。

13.第十三实施方式

在上述第十二实施方式中，已经例示了基于图像高度将像素阵列11中的有效像素区域1201分成中心区域1202和外围区域1203的情况。然而，基于图像高度，有效像素区域1201可以分成更多的区域。

例如，如图53所示，有效像素区域1201可以分成三个区域，即，中心区域1202和外围区域1203以及位于中心区域1202和外围区域1203之间的中间区域1304。在这种情况下，中间区域1304是围绕中心区域1202的区域，外围区域1203是围绕中间区域1304的区域。

13.1中间区域

13.1.1单位图案的布局

图54是示出属于图53中的中间区域1304的单位图案1363的平面布局的示图。如图54所示，当滤色器阵列是四拜耳阵列时，例如，在四拜耳阵列的单位图案1363中，设置有滤色器107g的单位像素50g31至50g34设置在位于左上方的2×2个像素的总共四个像素处，设置有滤色器107r的单位像素50r31至50r34设置在位于右上方的2×2个像素的总共四个像素处，设置有滤色器107b的单位像素50b31至50b34设置在位于左下方的2×2个像素的总共四个像素处，设置有滤色器107g的单位像素50g35至50g38设置在位于右下方的2×2个像素的总共四个像素处。

在单位像素50r31至50r34中，在位于图像高度较高的一侧的单位像素50r32和50r34中的每一个中(换言之，在图像高度较高的一侧，包括滤色器107g的单位像素50g与其相邻)，设置由多个支柱1310r配置的柱阵列。

类似地，在单位像素50b31至50b34中，在位于图像高度较高的一侧的单位像素50b32和50b34中的每一个中，设置由多个支柱1310b配置的柱阵列。

13.1.2单位像素的截面结构

图55是示出图54中的表面e-e的截面结构的截面图。图56是示出图54中的表面f-f的截面结构的截面图。类似于图48和图49，例如，图55和图56示出了图6中的光接收芯片71的截面结构示例，并且省略了电路芯片72的截面结构示例。在图55和图56中，也省略了构成从传输晶体管51和光接收芯片71到电路芯片72的电连接的布线层。

首先，如在图55中例示的cmos图像传感器10-13的截面结构中，单位像素50g31和50g32以及单位像素50r31和50r32设置在表面e-e中。另一方面，如在图56中例示的cmos图像传感器10-13的截面结构中，单位像素50b31和50b32以及单位像素50g35和50g36设置在表面f-f中。

例如，单位像素50g31和50g32、50r31、50b31以及50g35和50g36的截面结构可以与通过从以上参考图7在第一实施方式中例示的单位像素50中省略支柱110而获得的配置相同。

这种截面结构可以类似地应用于单位像素50r33、单位像素50b33和单位像素50g33、50g34、50g37和50g38(未示出)。

另一方面，在单位像素50r32和单位像素50r34(未示出)中，如上所述，设置了由多个支柱1310r配置的柱阵列。类似地，在单位像素50b32和单位像素50b34(未示出)中，设置了由多个支柱1310b配置的柱阵列。例如，类似于第一实施方式，支柱1310r和1310b的位置可以在滤色器107内部并形成在半导体衬底100的背面侧上的绝缘膜105上。

13.2柱阵列的光谱特性

由设置在单位像素50r32和50r34中的支柱1310r配置的柱阵列被设计成用作特定波长吸收滤色器，其吸收从与图像高度较高的一侧相邻的单位像素50g泄漏的光，例如，具有绿色(g)波长分量的光。鉴于上述情况，对于由支柱1210r配置的柱阵列，例如，可以使用在第九实施方式中例示的由支柱910r配置的柱阵列900r。

另一方面，由设置在单位像素50b32和50b34中的支柱1310b配置的柱阵列被设计成用作特定的波长吸收滤色器，其吸收从与图像高度较高的一侧相邻的单位像素50g泄漏的光，例如，具有绿色(g)波长分量的光。鉴于上述情况，对于由支柱1310b配置的柱阵列，例如，可以使用在第九实施方式中例示的由支柱910b配置的柱阵列900b。

然而，根据第十二实施方式，由支柱1310r和1310b配置的柱阵列衰减的光量可以低于由支柱1210r和1210b配置的柱阵列衰减的光量。鉴于上述情况，在第十三实施方式中，根据第十二实施方式，支柱1310r或支柱1310b形成在比在每个单位像素50中形成支柱1210r和支柱1210b的区域更窄的区域中。

13.3作用和效果

利用上述配置，由支柱1310r和1310b配置的柱阵列衰减的光量可以从图像高度低的区域(中心区域1202)到图像高度高的区域(外围区域1203)逐渐增加。因此，可以在每个单位像素50中设置具有与来自单位像素50g的光泄漏程度相对应的光吸收率的柱阵列，并且因此可以获得具有更高颜色再现性的彩色图像。

在上面的描述中，已经例示了基于图像高度将有效像素区域1201分成两个或三个区域的情况。有效像素区域1201不限于这些示例，并且可以分成更大数量的区域，例如，四个或更多个区域。

其他配置、操作和效果可以与上述实施方式中的相同，因此在此省略其详细描述。

14.第十四实施方式

接下来，参考附图详细描述第十四实施方式。

在上述实施方式中，使用遮光膜106的情况被例示为用于减少已经进入单位像素50的光泄漏到相邻像素50中的光电二极管pd的构造。另一方面，在第十四实施方式中，通过示例描述了使用柱阵列代替遮光膜106的情况。

在下面的描述中，示例了基于第八实施方式的情况。基本实施方式不限于第八实施方式，并且可以是上面描述或下面描述的另一实施方式。在以下描述中，通过引用省略了与根据上述实施方式的配置、操作和效果相同的配置、操作和效果的重叠描述。

14.1单位像素的截面结构示例

图57是示出根据第十四实施方式的cmos图像传感器的截面结构示例的截面图。类似于第八实施方式中的图33，例如，图57示出了图6中的光接收芯片71的截面结构示例，并且省略了电路芯片72的截面结构示例。在图57中，也省略了构成从传输晶体管51和光接收芯片71到电路芯片72的电连接的布线层。为了描述的目的，图57例示了构成拜耳阵列的单位图案861的四个单位像素50b、50r、50g1和50g2沿着截面排列成一行的情况。

如在图57中例示的，在根据第十四实施方式的cmos图像传感器10-14中，单位像素50r、50g1、50g2和50b具有通过例如从以上参考图33在第八实施方式中例示的单位像素50中省略支柱110并且用支柱1410r、1410g或1410b替换设置在单位像素50之间的遮光膜106而获得的配置。

14.2立柱的平面布局示例

图58是示出设置在构成拜耳阵列的单位图案的单位像素50中的滤色器107中的支柱1410的平面布局示例的示图。如图58所示，在每个单位像素50中，例如，在每个滤色器107的外围部分，支柱1410以至少两行设置在半导体衬底100的背面侧上形成的绝缘膜105上，从而构成用作屏蔽部分的柱阵列。

例如，在滤色器107r的外围部分，支柱1410r被设置成两行或更多行，以便围绕滤色器107r的中心部分，从而构成柱阵列1400r。类似地，在滤色器107g的外围部分，支柱1410g被设置成两行或更多行，以围绕滤色器107g的中心部分，从而构成柱阵列1400g。在滤色器107b的外围部分，支柱1410b被设置成两行或更多行，以便围绕滤色器107b的中心部分，从而构成柱阵列1400b。

根据上述实施方式，在每个滤色器107的中心部分，可以提供用于衰减从相邻像素50泄漏的光的柱阵列。

14.3柱阵列的光谱特性

图59是示出设置在单位像素50r中的柱阵列1400r的光谱特性的示例的示图。作为参考，图59还示出了滤色器107r的光谱特性(光透射光谱sp107r)。

如图59所示，例如，在第十四实施方式中，柱阵列1400r具有选择性吸收具有蓝色(b)波长分量的光的光透射光谱sp1410b、选择性吸收具有绿色(g)波长分量的光的光透射光谱sp1410g和选择性吸收具有对应于红外光的波长分量的光的光透射光谱sp1410ir中的至少一个。换言之，柱阵列1400r通过使用不吸收具有红色(r)波长分量的光的支柱1410r来配置，并且因此用作透射具有红色(r)波长分量的光的波导。

上述配置可以类似地应用于其他柱阵列1400g和1400b。换言之，柱阵列1400g通过使用不吸收具有绿色(g)波长分量的光的支柱1410g来配置，并且因此用作透射具有绿色(g)波长分量的光的波导。柱阵列1400b通过使用不吸收具有蓝色(b)波长分量的光的支柱1410b来配置，并且因此用作透射具有蓝色(b)波长分量的光的波导。

14.4支柱作为光波导的功能

图60是用于解释倾斜进入滤色器107的外围部分的光的传播的示图。在图60中，通过参考滤色器107r给出描述，但是同样可以应用于其他滤色器107g和107b。在图60中，进入滤色器107r的光l10例如是对于可见光区域具有宽波长光谱的光。

如图60所示，倾斜进入滤色器107r的外围部分的光l10传播通过滤色器107r，并且如图60(a)所示，其波长光谱根据滤色器107r的光谱特性(参见图59中的光透射光谱sp107r)而成形。结果，光l10转换成具有红色波长分量的光l11。此后，光l11进入位于滤色器107r的外围部分的支柱1410r。

例如，支柱1410r的折射率低于周围滤色器107r的折射率。因此，已经进入支柱1410r的光l11被支柱1410r和滤色器107r的边界表面重复反射或全反射，然后从支柱1410r的底面朝向光电二极管pd(未示出)射出。以这种方式，支柱1410r用作光波导，其将已经进入滤色器107r的外围部分的光引导至滤色器107r的背面(与光入射表面相对的一侧的表面)。

已经进入支柱1410r的光l11传播通过支柱1410，并且如图60(b)所示，其波长光谱根据柱阵列1400r的光谱特性(参见图59中的光透射光谱sp1410r、sp1410g和sp1401b)而成形。结果，光l11转换成具有图60(c)所示的波长光谱的光l12。此后，光l12从支柱1410r的底面(即滤色器107r的背面)向光电二极管pd射出。

上述配置可以类似地应用于其他滤色器107g和107b。

14.5作用和效果

如上所述，在第十四实施方式中，在每个滤色器107的外围部分，提供了柱阵列1400，其不仅用作阻挡具有除了要透射通过滤色器107的波长分量之外的波长分量的光的屏蔽部分，还用作将具有要透射通过滤色器107的波长分量的光引导到滤色器107的背面的光波导。因此，在已经倾斜地进入每个滤色器107的外围部分的光中，可以衰减具有不同于要透射通过滤色器107的波长分量的波长分量的光，并且可以抑制具有要透射通过滤色器107的波长分量的光朝向相邻像素50的出射。结果，可以抑制倾斜地进入单位像素50的光泄漏到相邻像素50中的光电二极管pd，以提高所获取的彩色图像的颜色再现性。

其他配置、操作和效果可以与上述实施方式中的相同，因此在此省略其详细描述。

15.第十五实施方式

在上述实施方式中，已经例示了以下情况：代替遮光膜106而设置的柱阵列1400的光谱特性是透射具有要透射通过其中设置有柱阵列1400的滤色器107的波长分量的光并且吸收具有其他波长分量的光的光谱特性。然而，代替遮光膜106而设置的柱阵列的光谱特性不限于这样的光谱特性，并且可以是例如整体上能够吸收至少可见光区域(可以包括红外光区域)的较宽的光吸收特性(光吸收光谱)的光谱特性。

图61是示出根据第十五实施方式的cmos图像传感器的截面结构示例的截面图。类似于第十四实施方式中的图57，例如，图61示出了图6中的光接收芯片71的截面结构示例，并且省略了电路芯片72的截面结构示例。在图61中，也省略了构成从传输晶体管51和光接收芯片71到电路芯片72的电连接的布线层。为了描述的目的，图61例示了构成拜耳阵列的单位图案861的四个单位像素50b、50r、50g1和50g2沿着截面排列成一行的情况。

如图61所示，根据第十五实施方式的cmos图像传感器10-15具有通过将设置在滤色器107的外围部分的支柱1410r、1410g和1410b分别替换为支柱1510r、1510g和1510b而获得的配置，其配置与上文参考图57在第十四实施方式中描述的cmos图像传感器10-14中的配置相同。

如图62所示，多个支柱1510包括具有随机不同直径的多种支柱1510，并且支柱1510随机设置，以构成整体上至少能够吸收可见光区域(可以包括红外光区域)的具有较宽的光吸收特性(光吸收光谱)的柱阵列1500。

通过将由具有上述配置的支柱1510形成的柱阵列1500设置在滤色器107的外围部分而不是遮光膜106，倾斜进入滤色器107的外围部分的光整体上可以衰减。结果，可以抑制倾斜地进入单位像素50的光泄漏到相邻像素50中的光电二极管pd，以提高所获取的彩色图像的颜色再现性。

其他配置、操作和效果可以与上述实施方式中的相同，因此在此省略其详细描述。

16.第十六实施方式

在上述实施方式中，已经例示了支柱(例如，支柱110)距绝缘膜105的上表面的高度低于滤色器107距绝缘膜105的上表面的高度的情况，换言之，支柱埋在滤色器107中的情况。然而，实施方式不限于这种配置。

例如，如在图63中例示的cmos图像传感器10-16中，支柱1610距绝缘膜105的上表面的高度可以高于滤色器107距绝缘膜105的上表面的高度。图63例示了基于第十四实施方式的情况，但是基本实施方式不限于第十四实施方式，并且可以是上述或稍后描述的另一实施方式。

17.第十七实施方式

在上述实施方式中，已经例示了在单位像素50之间提供ffti像素分离部的情况。像素分离部不限于ffti类型，并且例如可以是如图64中例示的cmos图像传感器10-17中的rdti类型。图64例示了基于第十四实施方式的情况，但是基本实施方式不限于第十四实施方式，并且可以是上述或稍后描述的另一实施方式。

18.第十八实施方式

瞳孔校正可以应用于上述实施方式。在这种情况下，如在图65中例示的cmos图像传感器10-18和图66中例示的滤色器107和光电二极管pd的平面布局示例中，除了片上透镜108和滤色器107之间的位置关系之外，还可以校正每个滤色器107和光电二极管pd之间的位置关系(瞳孔校正)。

在这种情况下，类似于片上透镜108相对于滤色器107的偏移量(校正量)，例如，滤色器107相对于光电二极管pd的偏移量(校正量)可以基于单位像素50的图像高度或成像透镜20的主光线角度(cra)特性来计算(见图2)。

图65示出了当成像透镜20的光轴(例如，对应于像素阵列11的有效像素区域的中心)在图中的右方向上时cmos图像传感器10-18的截面结构示例。图66是从光入射方向观察的滤色器107和光电二极管pd的平面布局图，示出了当成像透镜20的光轴在图中的右上方向时滤色器107和光电二极管pd之间的位置关系的示例。

图65和图66例示了基于第十四实施方式的情况，但是基本实施方式不限于第十四实施方式，并且可以是上述或稍后描述的另一实施方式。

19.第十九实施方式

接下来，参考附图详细描述第十九实施方式。

如图67所示，在普通的cmos图像传感器中，像素阵列中有效像素区域9001周围的区域(以下称为“遮光区域”)9002被遮光膜(以下称为“光学黑色(opb)固态膜”)916覆盖，遮光膜916阻挡光进入像素阵列的外围部分。

在opb固态膜916上，从有效像素区域9001连续形成滤色器907，以便在有效像素区域9001的外围部分保持滤色器907的制造精度(例如，形状精度)。

在遮光区域9002中的滤色器907上，设置了对于至少可见光区域具有较宽的光吸收光谱的薄膜(以下称为“防眩光膜”)926，以减少由进入遮光区域9002的光的漫反射引起的眩光的产生。

在防眩光膜926上的有效像素区域9001和遮光区域9002之间的至少一个边界部分处，设置了从有效像素区域9001中的片上透镜908连续形成的片上透镜918，以便在有效像素区域9001的外围部分保持片上透镜908的制造精度(例如，形状精度)。

在上述配置的情况下，在其上形成片上透镜918的遮光区域9002中的表面(例如，防眩光膜926的上表面)变得高于其上形成片上透镜908的有效像素区域9001中的表面(例如，滤色器907的上表面)达厚度h0，该厚度h0是通过将opb固态膜916的厚度和防眩光膜926的厚度相加而确定的，并且在有效像素区域9001和遮光区域9002之间的边界部分处形成具有厚度h0的台阶。

当生成这种台阶时，很难在有效像素区域9001的外围部分保持片上透镜908的制造精度(例如，形状精度)。因此，难以获取已经进入位于有效像素区域9001的外围部分的单位像素的光的准确颜色信息(像素信号)，并且在有效像素区域9001的外围部分出现基本无效的单位像素。因此，存在有效像素区域减少的问题。

鉴于上述情况，在第十九实施方式中，通过减少在有效像素区域和遮光区域之间的边界部分形成片上透镜的表面的台阶，可以保持在有效像素区域的外围部分形成的片上透镜的制造精度，以减少有效像素区域的减少。

在下面的描述中，示例了基于第八实施方式的情况。基本实施方式不限于第八实施方式，并且可以是上面描述或下面描述的另一实施方式。在以下描述中，通过引用省略了与根据上述实施方式的配置、操作和效果相同的配置、操作和效果的重叠描述。

19.1光接收芯片平面布局

图68是示出根据第十九实施方式的光接收芯片的平面布局示例的示图。如图68所示，形成在光接收芯片71中的像素阵列11(见图3)分成有效像素区域1901和遮光区域1902。例如，有效像素区域1901可以是这样的区域，在该区域中，作为从其读取构成图像数据的像素信号的目标的单位像素50以二维网格图案排列。例如，遮光区域1902可以是其中设置有单位像素50的区域，但是光电二极管pd的光入射表面被稍后描述的opb固态膜1916覆盖。

在遮光区域1902中，设置了由多个支柱1910配置的柱阵列1900，所述多个支柱1910以比有效像素区域1901中的光电二极管pd的间距短的间距排列。例如，柱阵列1900用作防眩光膜的替代物，该防眩光膜减少了由进入遮光区域1902的光的漫反射引起的眩光的发生。鉴于上述情况，在第十九实施方式中，柱阵列1900被配置为对于至少可见光区域具有宽的光吸收光谱。

例如，具有这种光吸收光谱的柱阵列1900可以由直径和间距(随机地)不同的多种支柱1910来配置，如同上面参考图21在第二实施方式中描述的由支柱211和212配置的柱阵列一样。或者，柱阵列1900可以由支柱1910构成，支柱1910的直径从底面(绝缘膜105侧)朝向上表面或顶点逐渐地或逐步地变化，如上面参考图22在第三实施方式中描述的支柱310。然而，柱阵列不限于此，并且可以进行各种修改，只要柱阵列对于至少可见光区域具有宽的光吸收光谱。

19.2遮光区域的截面结构示例

图69是示出根据第十九实施方式的cmos图像传感器的截面结构示例的截面图。为了简单描述，图69示出了上述实施方式中高于绝缘膜105的层的截面结构示例，并且省略了下层的截面结构。例如，有效像素区域1901中低于绝缘膜105的层的截面结构可以与上述实施方式中的相同(例如，参见图33)。在遮光区域1902中，与有效像素区域1901的边界的附近可以与上述实施方式中相同，并且在远离与有效像素区域1901的边界的区域中，可以省略光电二极管pd(例如，n型半导体区域101)。

如在图69中例示的cmos图像传感器10-19中，在遮光区域1902中，形成在半导体衬底100的背面侧上的绝缘膜105的上表面被opb固态膜1916覆盖。对于opb固态膜1916，例如，类似于上述实施方式中的遮光膜106，可以使用诸如钨(w)等材料。

在opb固态膜1916上，设置了由多个支柱1910配置的柱阵列1900。

此外，在设置有柱阵列1900的opb固态膜1916上，设置有从有效像素区域1901中的片上透镜108连续形成的片上透镜1918。

19.3支柱的直径、间距和高度

例如，支柱1910的多个直径可以规则地或随机地设置在80至130nm的范围内。

例如，支柱1910之间的多个间距可以规则地或随机地设置在200至480nm的范围内。

此外，例如，支柱1910的高度可以设置为大约300nm。

然而，根据第十九实施方式的支柱1910的直径、间距和高度不限于上述数字，并且可以不同地改变，只要柱阵列至少对于可见光区域具有板光吸收光谱。

19.4作用和效果

如上所述，在第十九实施方式中，设置掩埋在片上透镜1918中的柱阵列1900来代替防眩光膜。以这种方式，其上形成有片上透镜108的有效像素区域1901中的表面和其上形成有片上透镜1918的遮光区域1902中的表面之间的台阶可以减小以下高度：防眩光膜的高度，因此可以保持有效像素区域1901的外围部分处的片上透镜108的制造精度(例如，形状精度)。

在第十九实施方式中，针对可见光区域，柱阵列1900被配置为至少具有宽的光吸收光谱，因此可以省略遮光区域1902中的滤色器107。因此，可以进一步减小有效像素区域1901中其上形成有片上透镜108的表面和遮光区域1902中其上形成有片上透镜1918的表面之间的台阶，以进一步减小制造后有效像素区域1901中的片上透镜108的高度和遮光区域1902中的片上透镜1918的高度之间的差h1。因此，可以进一步保持有效像素区域1901的外围部分处的片上透镜108的制造精度(例如，形状精度)。

其他配置、操作和效果可以与上述实施方式中的相同，因此在此省略其详细描述。

20.第二十实施方式

在上述第十九实施方式中，省略遮光区域1902中的滤色器107，以进一步减少有效像素区域1901中的片上透镜108的形成表面和遮光区域1902中的片上透镜1918的形成表面之间的台阶。然而，不一定需要省略遮光区域1902中的滤色器107。

在这种情况下，例如，如图70中例示的cmos图像传感器10-20中，在opb固态膜1916上和滤色器107中形成支柱2010。

如图71所示，由遮光区域1902中的滤色器107r中形成的支柱2010r配置的柱阵列的光谱特性可以是吸收具有主要透射通过至少滤色器107r的波长区域r_r的光的光谱特性(光透射光谱sp107r)。以这种方式，通过滤色器107r和由支柱2010r配置的柱阵列形成至少在可见光区域中具有较宽的光吸收光谱的组合滤色器，因此可以抑制由进入遮光区域1902中的滤色器107r的光引起的眩光的产生。

类似地，由遮光区域1902中的滤色器107g中形成的支柱2010g配置的柱阵列的光谱特性可以是吸收具有主要透射通过至少滤色器107g的波长区域r_g(见图71)的光的光谱特性(光透射光谱sp107g)。以这种方式，通过滤色器107g和由支柱2010g配置的柱阵列形成至少在可见光区域中具有较宽的光吸收光谱的组合滤色器，因此可以抑制由进入遮光区域1902中的滤色器107g的光引起的眩光的产生。

在图70中，滤色器107b没有设置在遮光区域1902中。不限于此，滤色器107b可以设置在遮光区域1902中。在这种情况下，由遮光区域1902中的滤色器107b中形成的支柱2010b构成的柱阵列的光谱特性可以是吸收主要透射通过至少滤色器107b(光透射光谱sp107b)的波长区域r_b(见图71)中的光的光谱特性。以这种方式，通过滤色器107b和由支柱2010b配置的柱阵列形成至少在可见光区域中具有较宽的光吸收光谱的组合滤色器，因此可以抑制由进入遮光区域1902中的滤色器107b的光引起的眩光的产生。

例如，遮光区域1902中的滤色器107r中形成的支柱2010r的直径可以设置在80至120nm的范围内。例如，支柱2010之间的间距可以设置为400nm。例如，支柱2010r的高度可以设置为300nm。

例如，在遮光区域1902中的滤色器107g中形成的支柱2010g的直径可以设置在80至130nm的范围内。例如，支柱2010之间的间距可以设置为320nm。例如，支柱2010r的高度可以设置为300nm。

在滤色器107b设置在遮光区域1902中的情况下，例如，形成在遮光区域1902中的滤色器107b中的支柱2010b的直径可以设置在60至80nm的范围内。例如，支柱2010b之间的间距可以设置为280nm。例如，支柱2010b的高度可以设置为300nm。例如，类似于以上参考图36在第八实施方式中描述的构成柱阵列800g的支柱，支柱2010g可以具有其中堆叠支柱2010r和支柱2010b的结构。

这些数字和结构仅仅是示例，并且可以根据用于支柱2010的材料进行各种修改。

如上所述，可以使用由滤色器107和柱阵列配置的组合滤色器来代替防眩光膜。因此，其上形成有片上透镜108的有效像素区域1901中的表面和其上形成有片上透镜1918的遮光区域1902中的表面之间的台阶h2可以减小以下高度：防眩光膜的高度，并且因此可以保持有效像素区域1901的外围部分处的片上透镜108的制造精度(例如，形状精度)。

其他配置、操作和效果可以与上述实施方式中的相同，因此在此省略其详细描述。

21.第二十一实施方式

接下来，参考附图详细描述第二十一实施方式。

在上述第十九实施方式中，通过为至少可见光区域提供具有较宽的光吸收光谱的柱阵列1900而不是防眩光膜，抑制了由进入遮光区域1902的光的漫反射引起的眩光的产生。

另一方面，在第二十一实施方式中，通过示例的方式描述了以下情况：除了防眩光膜之外，还在遮光区域中设置柱阵列，以进一步抑制由进入遮光区域的光的漫反射引起的眩光的产生。

在上述实施方式中，已经例示了能够获取彩色图像的cmos图像传感器10，其至少在有效像素区域中包括滤色器107。基本图像传感器不限于获取彩色图像的图像传感器。例如，可以预期用于生成单色像素信号(用于测距和感测)的图像传感器。鉴于上述情况，在第二十一实施方式中，以基于生成单色像素信号的图像传感器的情况为例。

21.1遮光区域的截面结构示例

图72是示出根据第二十一实施方式的cmos图像传感器的截面结构示例的截面图。为了简单描述，图72示出了上述实施方式中高于绝缘膜105的层的截面结构示例，并且省略了下层的截面结构。然而，例如，有效像素区域2101中低于绝缘膜105的层的截面结构可以与上述实施方式中的相同(例如，参见图33)。在遮光区域2102中，与有效像素区域2101的边界附近可以与上述实施方式中相同，并且在远离与有效像素区域2101的边界的区域中，可以省略光电二极管pd(例如，n型半导体区域101)。

如图72所示，在cmos图像传感器10-21中的有效像素区域2101中，例如，具有矩形截面的片上透镜2108设置在半导体衬底100的背面侧上形成的绝缘膜105的上表面上。每个片上透镜2108的上表面和底面的形状可以是各种形状，例如，圆形、椭圆形和三角形或更大的多边形。代替具有矩形截面的片上透镜2108，可以使用上表面具有如上述实施方式中示例的曲率半径的片上透镜108。

在片上透镜2108之间设置遮光膜106，该遮光膜106减少已经倾斜进入单位像素50的光泄漏到相邻像素50中的光电二极管pd。

另一方面，在遮光区域2102中，在绝缘膜105的上表面上形成opb固态膜2116。例如，opb固态膜2116的形成区域可以是整个遮光区域2102，或者可以是从与有效像素区域2101和遮光区域2102之间的边界相距预定距离的位置到遮光区域2102的外边缘(例如，一个单位像素50)的区域。

图72例示了其中形成有遮光膜106和opb固态膜2116的绝缘膜105被钝化膜2109覆盖的结构，但是钝化膜2109可以省略，或者可以形成为覆盖片上透镜2108和2118的表面。在下面的描述中，为了清楚起见，假设省略了钝化膜2109。

由多个支柱2110配置的柱阵列2100设置在opb固态膜2116的上表面上。例如，类似于在第十九实施方式中例示的柱阵列1900，柱阵列2100可以被设计成至少在可见光区域中具有宽的光吸收光谱。

在设置有支柱2110的opb固态膜2116的表面上，设置有防眩光膜2126，使得掩埋支柱2110。

防眩光膜2126的表面覆盖有从有效像素区域2101中的片上透镜2108连续形成的片上透镜2118，以便在有效像素区域2101的外围部分保持片上透镜2108的制造精度(例如，形状精度)。

例如，其他配置可以与第十九实施方式中的配置相同，因此在此省略其详细描述。

21.2作用和效果

如上所述，通过组合使用防眩光膜2126和柱阵列2100并将柱阵列2100掩埋在防眩光膜2126中，可以减小防眩光膜2126的厚度，而不会降低防眩能力。因此，通过减小的厚度，来减小其上形成有片上透镜2108的有效像素区域2101中的表面和其上形成有片上透镜2118的遮光区域2102中的表面之间的台阶，并且因此可以保持有效像素区域2101的外围部分处的片上透镜2108的制造精度(例如，形状精度)。

其他配置、操作和效果可以与上述实施方式中的相同，因此在此省略其详细描述。

22.第二十二实施方式

尽管在第二十一实施方式中，已经例示了在opb固态膜2116上形成柱阵列2100和防眩光膜2126的情况，但是本发明不限于这种配置。例如，可以省略opb固态膜2116，如在图73中例示的cmos图像传感器10-22中。

以这种方式，通过省略opb固态膜2116，有效像素区域2101中其上形成片上透镜2108的表面和遮光区域2102中其上形成片上透镜2118的表面之间的台阶可以减小以下厚度：opb固态膜2116的厚度。因此，可以进一步保持有效像素区域1901的外围部分处的片上透镜108的制造精度(例如，形状精度)。

其他配置、操作和效果可以与上述实施方式中的相同，因此在此省略其详细描述。

23.第二十三实施方式

尽管在上述第二十二实施方式中，已经例示了省略opb固态膜2116的情况，但是本发明不限于这种配置。例如，可以进一步省略防眩光膜2126，如在图74中例示的cmos图像传感器10-23中。

以这种方式，通过省略防眩光膜2126，有效像素区域2101中其上形成有片上透镜2108的表面和遮光区域2102中其上形成有片上透镜2118的表面之间的台阶可以减小以下高度：防眩光膜2126的高度和支柱2110的高度之间的差，并且因此可以进一步保持有效像素区域1901的外围部分处的片上透镜108的制造精度(例如，形状精度)。

其他配置、操作和效果可以与上述实施方式中的相同，因此在此省略其详细描述。

24.第二十四实施方式

在上述第十九至第二十三实施方式中，已经例示了支柱1910、2010或2110设置在遮光区域1902或2102中的情况。设置支柱1910、2010或2110的位置不限于遮光区域1902或2102。例如，如图75所示，支柱1910、2010或2110可以设置在单位像素50的边界部分处设置的遮光膜106上。可以从图75所示的配置中省略遮光膜106。

这种配置可以减小遮光膜106的厚度或者省略遮光膜106。

图75示出了基于第二十一实施方式的情况，但是基本实施方式不限于第二十一实施方式，并且可以是上述或稍后描述的另一实施方式。

其他配置、操作和效果可以与上述实施方式中的相同，因此在此省略其详细描述。

25.第二十五实施方式

接下来，参考附图详细描述第二十一实施方式。

在上述第一至第十八实施方式中，已经例示了支柱设置在滤色器107中的情况。支柱的设置位置不限于滤色器107的内部，并且可以进行各种改变。在第二十五实施方式中，以示例的方式描述了支柱设置在片上透镜中的情况。

25.1单位像素的截面结构示例

图76是示出根据第二十五实施方式的cmos图像传感器的截面结构示例的截面图。类似于第八实施方式中的图33，例如，图76示出了图6中的光接收芯片71的截面结构示例，并且省略了电路芯片72的截面结构示例。在图76中，也省略了构成从传输晶体管51和光接收芯片71到电路芯片72的电连接的布线层。为了描述的目的，图76例示了接收三原色rgb的波长分量的三个单位像素50r、50g和50b沿着截面排列成一行的情况。

如在图76中例示的，根据第二十五实施方式的cmos图像传感器10-25具有例如与在图33中例示的根据第八实施方式的cmos图像传感器10-18相同的截面结构，但是省略了滤色器107，支柱110被支柱2510代替，并且支柱2510设置在片上透镜2508中。

换言之，根据第二十五实施方式的cmos图像传感10-25具有这样的配置，其中，在内部包括支柱2510的片上透镜2508设置在形成于半导体衬底100的背面侧上的绝缘膜105的上表面上。

图76例示了为每个单位像素50分离的片上透镜2508。不限于此，例如，片上透镜2508可以整体形成，以便像第八实施方式中例示的片上透镜108一样，在相邻像素50上连续。在图76中，省略了钝化膜109，但是可以提供钝化膜109。

为了更具体地描述图76所示的配置，由多个支柱2510r配置的柱阵列设置在单位像素50r中的片上透镜2508r中，该单位像素50r基于具有对应于红色的波长分量的光生成像素信号。例如，类似于在第十四实施方式中例示的柱阵列1400r，由支柱2510r配置的柱阵列具有选择性地吸收具有蓝色(b)波长分量的光的光透射光谱sp1410b、选择性地吸收具有绿色(g)波长分量的光的光透射光谱sp1410g、以及选择性地吸收具有对应于红外光的波长分量的光的光透射光谱sp1410ir(例如，参见图59)。换言之，由支柱2510r配置的柱阵列具有透射具有红色(r)波长分量的光并吸收具有其他波长分量的光的光谱特性。

类似地，由多个支柱2510g配置的柱阵列设置在单位像素50g中的片上透镜2508g中，该单位像素50g基于具有对应于绿色的波长分量的光生成像素信号。例如，类似于在第十四实施方式中例示的柱阵列1400g，由支柱2510g配置的柱阵列具有选择性地吸收具有蓝色(b)波长分量的光的光透射光谱sp1410b、选择性地吸收具有红色(r)波长分量的光的光透射光谱sp1410r、以及选择性地吸收具有对应于红外光ir的波长分量的光的光透射光谱sp1410ir(例如，参见图59)。换言之，由支柱2510g配置的柱阵列具有透射具有绿色(g)波长分量的光并吸收具有其他波长分量的光的光谱特性。

类似地，由多个支柱2510b配置的柱阵列设置在单位像素50b中的片上透镜2508b中，该单位像素50b基于具有对应于蓝色的波长分量的光生成像素信号。例如，类似于在第十四实施方式中例示的柱阵列1400b，由支柱2510b配置的柱阵列具有选择性地吸收具有绿色(g)波长分量的光的光透射光谱sp1410g、选择性地吸收具有红色(r)波长分量的光的光透射光谱sp1410r、以及选择性地吸收具有对应于红外光ir的波长分量的光的光透射光谱sp1410ir(例如，参见图59)。换言之，由支柱2510b配置的柱阵列具有透射具有蓝色(b)波长分量的光并吸收具有其他波长分量的光的光谱特性。

然而，在第二十五实施方式中，支柱2510r设置在片上透镜2508r的至少中心部分。其他配置可以与例如参考图33在第八实施方式中描述的单位像素50的截面结构示例相同。

25.2片上透镜的制造方法

接下来，下面通过具体示例描述根据第二十五实施方式的其中包括支柱的片上透镜的制造方法。在下面的描述中，绝缘膜105已经形成在半导体衬底100的背面侧，并且遮光膜106已经形成在绝缘膜105上。

在该制造方法中，首先，如图77所示，由与支柱2510相同的材料制成的支柱2510a形成在半导体衬底100的背面侧上形成的绝缘膜105上。支柱2510a的材料及其结晶状态可以与上述实施方式中的相同。为了形成支柱2510a，例如，可以使用光刻和蚀刻技术。具体地，例如，在绝缘膜105上形成与支柱2510相同材料的材料膜，并且在材料膜的上表面上旋涂抗蚀剂溶液。支柱2510的布置图案传送到旋涂抗蚀剂溶液中，以形成具有与支柱2510的布置图案相同图案的抗蚀膜。使用抗蚀膜作为掩模，通过例如drie蚀刻材料膜，以形成支柱2510a。例如，处理后的支柱2510a的高度可以等于或高于支柱2510中最高的支柱2510的高度。

接下来，如图78所示，在其上形成有支柱2510a的绝缘膜105上，形成与片上透镜2508相同材料的材料膜2508a，使得掩埋支柱2510a。对于材料膜2508a的材料，例如，可以使用氧化硅(sio2)。为了形成材料膜2508a，例如，可以使用溅射或cvd(包括等离子体cvd)。

接下来，如图79所示，通过例如化学机械抛光(cmp)来平坦化材料膜2508a的上表面。在这种情况下，支柱2510a的上表面可以从材料膜2508a的上表面暴露。

接下来，如图80所示，在材料膜2508a的上表面上形成用于每个单位像素50的抗蚀膜r25。例如，抗蚀膜r25的形成位置可以是形成每个单位像素50的区域中的中心部分。为了形成抗蚀膜r25，可以使用普通的光刻法。

接下来，加热并熔化材料膜2508a上的抗蚀膜r25，使得如图81所示，软化的抗蚀膜r25的表面具有曲率半径。为了加热抗蚀膜r25，可以使用烘烤和退火。

接下来，从表面具有曲率半径的抗蚀膜r25上方蚀刻抗蚀膜r25、材料膜2508a和支柱2510a，从而将抗蚀膜r25的表面的曲率半径传输到材料膜2508a和支柱2510a的结构的表面。以这种方式，如图82所示，形成内部包括支柱2510的片上透镜2508。在这种情况下的蚀刻中，优选使用抗蚀膜r25、材料膜2508a和支柱2510a的选择比相同的蚀刻条件。然而，抗蚀膜r25的表面的曲率半径不需要照原样传输到材料膜2508a和支柱2510a。抗蚀膜r25的表面的曲率半径可以不同于处理后的片上透镜2508的表面的曲率半径。

25.3作用和效果

如上所述，通过在片上透镜2508中设置由用作波长滤色器的支柱2510配置的柱阵列，可以省略滤色器107。因此，可以减小光接收芯片71的厚度，并且由于减小了尺寸的cmos图像传感器10-25，可以减小电子装置的尺寸。

其他配置、操作和效果可以与上述实施方式中的相同，因此在此省略其详细描述。

26.第二十六实施方式

在上述第二十五实施方式中，类似于上述实施方式，设置在每个片上透镜2508中的支柱2510的直径和间距可以进行各种改变。

例如，如在图83中例示的cmos图像传感器10-26中，设置在每个片上透镜2608中的支柱2610的直径和间距可以随机改变(例如，参见图21)，以便构成作为波长滤色器的柱阵列，用于整体上广泛地吸收可见光区域中的光，从而构成基于红外光生成像素信号的单位像素50ir。

用于整体上广泛地吸收可见光区域中的光的柱阵列不限于图21中例示的随机配置，并且可以通过如图22和图35中例示的各种配置来实现，其中，直径从底面(绝缘膜105侧)朝向上表面或顶点逐渐或逐步变化。

27.第二十七实施方式

上述实施方式不限于其中一个片上透镜108或2508设置在一个单位像素50中的结构，并且可以类似地应用于其中一个片上透镜设置在两个或更多个单位像素50中的结构。

例如，如在图84中例示的cmos图像传感器10-27中，第二十五实施方式中例示的结构可以类似地应用于其中一个片上透镜2708设置在两个单位像素50中的结构。

图84例示了基于第二十五实施方式的情况。然而，基本实施方式不限于第二十五实施方式，并且可以是上述或稍后描述的实施方式。

28.第二十八实施方式

此外，在上述实施方式中，已经例示了单位像素50被ffti或rdti像素分离部分离的情况。上述实施方式不限于这些配置。

例如，如在图85中例示的cmos图像传感器10-28中，单位像素50不一定需要被像素分离部分离。

图85例示了基于第二十五实施方式的情况。基本实施方式不限于第二十五实施方式，并且可以是上述实施方式中的任何一个。

29.移动体的应用

根据本公开的技术(本技术)可以应用于各种产品。例如，根据本公开的技术可以被实现为安装在任何种类的移动体上的装置，包括汽车、电动车辆、混合电动车辆、摩托车、自行车、个人移动装置、飞机、无人机、船只和机器人。

图86是示出作为可应用根据本公开的技术的移动控制系统的示例的车辆控制系统的示意性配置示例的框图。

车辆控制系统12000包括通过通信网络12001连接的多个电子控制单元。在图86所示的示例中，车辆控制系统12000包括驾驶系统控制单元12010、车身系统控制单元12020、车外信息检测单元12030、车载信息检测单元12040和集成控制单元12050。作为集成控制单元12050的功能配置，示出了微型计算机12051、语音和图像输出单元12052以及车载网络接口(i/f)12053。

驾驶系统控制单元12010根据各种计算机程序控制与车辆驾驶系统相关的装置的操作。例如，驾驶系统控制单元12010用作控制装置，例如，被配置为生成用于车辆的驱动力的驱动力生成装置，例如，内燃机和驱动马达、被配置为将驱动力传输到车轮的驱动力传输机构、被配置为调节车辆的转向角度的转向机构以及被配置为生成用于车辆的制动力的制动装置。

车身系统控制单元12020根据各种计算机程序控制安装在车身上的各种装置的操作。例如，车身系统控制单元12020用作无钥匙进入系统、智能钥匙系统、电动车窗装置或各种灯的控制装置，例如，头灯、尾灯、刹车灯、闪光灯和雾灯。在这种情况下，从替代键的移动终端发送的无线电波或来自各种开关的信号可以输入到车身系统控制单元12020。车身系统控制单元12020接收无线电波或信号的输入，以控制车辆的门锁装置、电动车窗装置和灯。

车外信息检测单元12030检测安装有车辆控制系统12000的车辆外部的信息。例如，成像单元12031连接到车外信息检测单元12030。车外信息检测单元12030使成像单元12031拍摄车外图像，并接收拍摄的图像。基于接收到的图像，车外信息检测单元12030可以对路面上的人、汽车、障碍物、标志或字符执行对象检测处理，或者执行距离检测处理。

成像单元12031是光学传感器，其被配置为接收光并输出对应于所接收的光量的电信号。成像单元12031可以输出电信号，作为图像，并且可以输出电信号，作为测距信息。成像单元12031接收的光可以是可见光或不可见光，例如，红外线。

车载信息检测单元12040检测车辆内部的信息。例如，被配置为检测驾驶员状态的驾驶员状态检测单元12041连接到车载信息检测单元12040。例如，驾驶员状态检测单元12041包括被配置为拍摄驾驶员图像的相机，并且车载信息检测单元12040可以基于从驾驶员状态检测单元12041输入的检测信息来计算驾驶员的疲劳程度或集中程度，或者确定驾驶员是否睡着。

微型计算机12051可以基于由车外信息检测单元12030或车载信息检测单元12040获取的车内或车外信息来计算用于驱动发电装置、转向机构或制动装置的控制目标值，并且向驾驶系统控制单元12010输出控制指令。例如，微型计算机12051可以执行协作控制，以实现高级驾驶员辅助系统(adas)的功能，包括车辆碰撞避免或碰撞减轻、跟踪行驶、车辆速度保持行驶以及基于车间距的车辆碰撞警告或车道偏差警告。

微型计算机12051可以基于由车外信息检测单元12030或车载信息检测单元12040获取的车辆周围的信息，通过控制驱动发电装置、转向机构或制动装置，来执行用于自动驾驶的协同控制，以独立于驾驶员的操作自主驾驶。

微型计算机12051可以基于由车外信息检测单元12030获取的车外信息向车身系统控制单元12020输出控制指令。例如，微型计算机12051可以为了防眩的目的执行协作控制，以根据由车外信息检测单元12030检测到的前方车辆或迎面车辆的位置来控制前照灯，并且从远光切换到近光。

语音和图像输出单元12052将语音和图像中的至少一个的输出信号发送到能够视觉或听觉地通知车辆乘员或车辆外部信息的输出装置。图86例示了作为输出装置的音频扬声器12061、显示单元12062和仪表板12063。例如，显示单元12062可以包括车载显示器和平视显示器中的至少一种。

图87是示出成像单元12031的安装位置的示例的示图。

在图87中，作为成像单元12031，设置了成像单元12101、12102、12103、12104和12105。

例如，成像单元12101、12102、12103、12104和12105设置在车辆12100的前鼻、侧镜、后保险杠和后门的位置以及车辆内部的前窗上部。提供给前鼻的成像单元12101和设置在车辆内部的前窗上部的成像单元12105主要获取车辆12100前方的图像。提供给侧镜的成像单元12102和12103主要获取车辆12100侧面的图像。提供给后保险杠或后门的成像单元12104主要获取车辆12100后面的图像。设置在车辆内部的前窗上部的成像单元12105主要用于检测前方车辆、行人、障碍物、交通灯、路标或车道。

图87示出了成像单元12101至12104的拍摄范围的示例。成像范围12111表示提供给前鼻的成像单元12101的成像范围。成像范围12112和12113分别指示提供给侧镜的成像单元12102和12103的成像范围。成像范围12114表示提供给后保险杠或后门的成像单元12104的成像范围。例如，由成像单元12101至12104拍摄的多条图像数据叠加，以获得从车辆12100上方看到的头顶图像。

成像单元12101至12104中的至少一个可以具有获取距离信息的功能。例如，成像单元12101至12104中的至少一个可以是包括多个成像元件的立体相机，或者可以是具有用于相位差检测的像素的成像元件。

例如，微型计算机12051可以基于从成像单元12101至12104获得的距离信息来确定到成像范围12111至12114中的每个三维对象的距离以及距离的时间变化(车辆12100的相对速度)，从而特别地提取在车辆12100的行驶道路上最近并且以预定速度(例如，0km/h或更高)行驶的三维对象，作为前方车辆。此外，微型计算机12051可以预先设置要在前方车辆后方确保的车间距，以执行自动制动控制(包括跟随停止控制)和自动加速控制(包括跟随启动控制)。以这种方式，可以执行用于自动驾驶的协同控制，以独立于驾驶员的操作自主驾驶。

例如，微型计算机12051可以基于从成像单元12101至12104获得的距离信息将三维对象上的三维对象数据分类到两轮车辆、标准尺寸的车辆、大型车辆、行人和其他三维对象，例如，电线杆，提取三维对象数据，并且将三维对象数据用于自动避免碰撞。例如，微型计算机12051将车辆12100周围的障碍物与车辆12100的驾驶员能够视觉识别的障碍物和难以视觉识别的障碍物区分开来。微型计算机12051确定指示与每个障碍物碰撞的危险程度的碰撞风险，并且在碰撞风险等于或高于设定值并且车辆可能碰撞的情况下，微型计算机12051可以通过经由音频扬声器12061或显示单元12062向驾驶员输出警告并且通过驾驶系统控制单元12010执行强制减速和避免转向来辅助驾驶，以避免碰撞。

成像单元12101至12104中的至少一个可以是被配置为检测红外线的红外相机。例如，微型计算机12051可以确定由成像单元12101至12104拍摄的图像中是否存在行人，以识别该行人。例如，通过用于提取由成像单元12101至12104作为红外相机拍摄的图像中的特征点的过程和用于通过对指示对象轮廓的一系列特征点执行模式匹配来确定对象是否是行人的过程来识别行人。当微型计算机12051确定由成像单元12101至12104拍摄的图像中存在行人并识别该行人时，语音和图像输出单元12052控制显示单元12062以叠加方式显示用于强调所识别的行人的矩形轮廓线。语音和图像输出单元12052可以控制显示单元12062显示指示期望位置处的行人的图标。

虽然已经描述了本公开的实施方式，但是本公开的技术范围不限于上述实施方式本身，并且可以在不脱离本公开的主旨的范围内进行各种改变。不同实施方式和修改中的组件可以适当地组合。

本文描述的每个实施方式中的效果仅仅是说明性的，而不是限制性的，并且可以获得其他效果。

本技术还可以采用以下配置。

(1)一种固态成像装置，包括：

半导体衬底，包括光电转换元件；

透镜，设置在光电转换元件的第一光入射表面上方；以及

多个柱状结构，设置在平行于第一光入射表面的表面上，该表面位于透镜的第二光入射表面和光电转换元件的第一光入射表面之间，其中，

所述柱状结构包括硅、锗、磷化镓、氧化铝、氧化铈、氧化铪、氧化铟、氧化锡、五氧化二铌、氧化镁、五氧化二钽、五氧化二钛、氧化钛、氧化钨、氧化钇、氧化锌、氧化锆、氟化铈、氟化钆、氟化镧和氟化钕中的至少一种。

(2)根据(1)所述的固态成像装置，其中，所述柱状结构的晶体状态是单晶、多晶或非晶。

(3)根据(1)或(2)所述的固态成像装置，其中，所述柱状结构的折射率为1.5或更高。

(4)根据(1)至(3)中任一项所述的固态成像装置，其中，所述柱状结构按照正方形排列、六边形密排排列或随机排列设置在平行于所述第一光入射表面的表面上。

(5)根据(1)至(4)中任一项所述的固态成像装置，其中，

所述柱状结构的直径为30纳米(nm)或更大且200nm或更小，并且

所述柱状结构之间的间距为200纳米(nm)或更大且1000nm或更小。

(6)根据(1)至(5)中任一项所述的固态成像装置，其中，所述柱状结构包括锥形形状，其直径从平行于第一光入射表面的表面朝向所述透镜的第二光入射表面减小或增大。

(7)根据(6)所述的固态成像装置，其中，所述柱状结构的侧表面相对于平行于第一光入射表面的表面的仰角为45°或更大且小于90°、或大于90°且小于135°。

(8)根据(1)至(5)中任一项所述的固态成像装置，其中，所述柱状结构的直径从平行于第一光入射表面的表面朝向所述透镜的第二光入射表面逐步改变。

(9)根据(1)至(8)中任一项所述的固态成像装置，其中，所述柱状结构包括具有不同直径的两种或多种柱状结构。

(10)根据(1)所述的固态成像装置，还包括选择性地透射具有特定波长的光的滤色器，所述滤色器设置在透镜的第二光入射表面和光电转换元件的第一光入射表面之间。

(11)根据(10)所述的固态成像装置，其中，所述柱状结构设置在所述滤色器内部。

(12)根据(1)至(10)中任一项所述的固态成像装置，其中，每个柱状结构的至少一部分设置在从半导体衬底的面向透镜的一侧上的表面朝向半导体衬底中的光电转换元件延伸的沟槽中。

(13)根据(10)所述的固态成像装置，还包括设置在滤色器和半导体衬底之间的平坦化膜，所述平坦化膜的与滤色器相对的表面被平坦化，其中，

所述柱状结构设置在平坦化膜内部。

(14)根据(10)所述的固态成像装置，其中，

所述半导体衬底包括第一光电转换元件和第二光电转换元件，

所述透镜包括设置在第一光电转换元件的第一光入射表面上方的第一透镜和设置在第二光电转换元件的第一光入射表面上方的第二透镜，

所述滤色器排列在第一光电转换元件和第一透镜之间，并且不设置在第二光电转换元件和第二透镜之间，并且

在柱状结构中，

设置在第一光电转换元件的第一光入射表面和第一透镜的第二光入射表面之间的多个第一柱状结构具有吸收红外光的光谱特性，并且

设置在第二光电转换元件的第一光入射表面和第二透镜的第二光入射表面之间的多个第二柱状结构具有透射红外光的光谱特性。

(15)根据(1)至(13)中任一项所述的固态成像装置，其中，

所述半导体衬底包括第一光电转换元件和第二光电转换元件，

所述透镜包括设置在第一光电转换元件的第一光入射表面上方的第一透镜和设置在第二光电转换元件的第一光入射表面上方的第二透镜，并且

在柱状结构中，

设置在第一光电转换元件的第一光入射表面和第一透镜的第二光入射表面之间的多个第一柱状结构中的每一个的直径和设置在第二光电转换元件的第一光入射表面和第二透镜的第二光入射表面之间的多个第二柱状结构中的每一个的直径彼此不同。

(16)根据(10)或(11)所述的固态成像装置，其中，

所述滤色器包括选择性透射具有第一特定波长的光的第一滤色器和选择性透射具有第一特定波长的光的第二滤色器，

所述半导体衬底包括第一光电转换元件和第二光电转换元件，

所述透镜包括设置在第一光电转换元件的第一光入射表面上方的第一透镜和设置在第二光电转换元件的第一光入射表面上方的第二透镜，

所述第一滤色器设置在第一光电转换元件和第一透镜之间，

所述第二滤色器设置在第二光电转换元件和第二透镜之间，并且

在柱状结构中，设置在第一光电转换元件的第一光入射表面和第一透镜的第二光入射表面之间的多个第一柱状结构中的每一个的直径和设置在第二光电转换元件的第一光入射表面和第二透镜的第二光入射表面之间的多个第二柱状结构中的每一个的直径彼此不同。

(17)根据(1)至(16)中任一项所述的固态成像装置，其中，所述柱状结构具有光谱特性，所述光谱特性选择性地透射具有红色波长分量的光、具有绿色波长分量的光、具有蓝色波长分量的光和红外光中的任何一种。

(18)一种电子装置，包括：

固态成像装置；

光学系统，其在固态成像装置的光接收表面上形成入射光的图像；以及

控制单元，其控制所述固态成像装置，其中，

所述固态成像装置包括：

半导体衬底，其包括光电转换元件；

透镜，其设置在光电转换元件的第一光入射表面上方；以及

多个柱状结构，其设置在平行于第一光入射表面的表面上，该表面位于透镜的第二光入射表面和光电转换元件的第一光入射表面之间，并且

所述柱状结构包括硅、锗、磷化镓、氧化铝、氧化铈、氧化铪、氧化铟、氧化锡、五氧化二铌、氧化镁、五氧化二钽、五氧化二钛、氧化钛、氧化钨、氧化钇、氧化锌、氧化锆、氟化铈、氟化钆、氟化镧和氟化钕中的至少一种。

(19)一种固态成像装置，包括：

半导体衬底，其包括多个光电转换元件；

透镜，其设置在每个光电转换元件的第一光入射表面上方；

多个滤色器，每个滤色器设置在半导体衬底和透射具有特定波长的光的每个光电转换元件的透镜之间；以及

多个柱状结构，其设置在平行于第一光入射表面的表面上，该表面位于透镜的第二光入射表面和光电转换元件的第一光入射表面之间，其中，

所述滤色器包括选择性透射第一波长区域中的光的第一滤色器和选择性透射不同于第一波长区域的第二波长区域中的光的第二滤色器，并且

在柱状结构中，位于光电转换元件和透镜之间并设置在第一滤色器上彼此相对的位置处的多个柱状结构具有至少吸收第一波长区域和第二波长区域之间的波长区域中的光的光谱特性。

(20)一种固态成像装置，包括：

半导体衬底，其包括以二维栅格图案排列的多个光电转换元件；

透镜，其设置在每个光电转换元件的第一光入射表面上方；以及

多个柱状结构，其设置在平行于第一光入射表面的表面上，该表面位于透镜的第二光入射表面和光电转换元件的第一光入射表面之间，其中，

为位于二维栅格图案排列中的外围位置的光电转换元件设置柱状结构。

(21)一种固态成像装置，包括：

半导体衬底，其包括光电转换元件；

透镜，其设置在光电转换元件的第一光入射表面上方；以及

多个柱状结构，其设置在平行于第一光入射表面的表面上，该表面位于透镜的第二光入射表面和光电转换元件的第一光入射表面之间，其中，

所述柱状结构在对应于光电转换元件的外围部分的位置设置成两行或更多行。

(22)一种固态成像装置，包括：

半导体衬底，其包括有效像素区域和位于有效像素区域周围的遮光区域，在有效像素区域中，多个光电转换元件以二维栅格图案设置；以及

多个柱状结构，其位于遮光区域中，并且以比光电转换元件的间距短的间距排列。

(23)一种固态成像装置，包括：

半导体衬底，其包括以二维栅格图案排列的多个光电转换元件；以及

多个柱状结构，其设置在半导体衬底的光入射表面侧上，并且在光电转换元件之间设置成两行或更多行。

(24)一种固态成像装置，包括：

半导体衬底，其包括光电转换元件；

透镜，其设置在光电转换元件的光入射表面上方；以及

多个柱状结构，其设置在透镜内部并且设置在平行于光电转换元件的光入射表面的表面上。

附图标记列表

1电子装置

10、10-2至10-28固态成像装置(cmos图像传感器)

11像素阵列

12行驱动器

13列处理电路

14列驱动器

15系统控制器

18信号处理器

19数据存储器

20成像镜头

30存储器

40处理器

50、50b、50b11至50b14、50b21至50b24、50b31至50b34、50g、50g1、50g2、50g11至50g18、50g21至50g28、50g31至50g38、50ir、50r、50r11至50r14、50r21至50r24、50r31至50r34单位像素

51传输晶体管

52复位晶体管

53放大晶体管

54选择晶体管

60、860滤色器阵列

61、861、1261、1262单位图案

71光接收芯片

72电路芯片

100半导体衬底

101n型半导体区域

102p型半导体区域

103、105绝缘膜

104防反射膜

106遮光膜

107、107b、107g、107ir、107r滤色器

108、1918、2108、2118、2508b、2508g、2508r、2608、2708片上透镜

109、2109钝化膜

110、110b、110g、110r、211、212、310、410、610、810b、810g、810r、910b、910r、1010g、1010gb、1010gr、1210b、1210r、1310b、1310r、1410b、1410r、1510、1610b、1610g、1610r、1910、2010g、2010r、2110、2510a、2510b、2510g、2510r、2610支柱

110a、2508a材料膜

501平坦化膜

700b、700g、700r、800b、800g、800r、900b、900r、1000g、1400b、1400g、1400r、1500、1900、2100柱阵列

1201、1901、2101有效像素区域

1202中心区域

1203外围区域

1304中间区域

1902、2102遮光区域

1916、2116opb固态膜

2126防眩光膜

l10、l11、l12光

ld像素驱动线

ld51传输晶体管驱动线

ld52复位晶体管驱动线

ld54选择晶体管驱动线

pd光电二极管

r1、r25抗蚀膜

vsl垂直信号线