固态摄像装置和电子设备的制作方法

文档序号:25543494发布日期:2021-06-18 20:40
固态摄像装置和电子设备的制作方法

本公开涉及一种固态摄像装置和电子设备。



背景技术:

例如,在包括光电转换元件的摄像装置中,期望在照度低的情况下光电转换元件的灵敏度高,并且期望在照度高的情况下光电转换元件不容易饱和。

因此,例如,在专利文献1中,公开了一种技术,其中在单位像素中布置了具有不同面积的大小两个光电转换元件,并且在小面积的光电转换元件中设置了调光部(dimmingportion),使得具有不同面积的两个光电转换元件具有大于或等于面积差的灵敏度差。

引文列表

专利文献

专利文献1:日本专利申请特开第2017-163010号公报



技术实现要素:

发明要解决的问题

然而,在如上述常规技术中那样设置具有不同的灵敏度的光电转换元件的情况下,如果高灵敏度的大面积光电转换元件饱和并且然后持续被光照射,则会发生所谓的光晕(blooming)现象,其中电荷从先前饱和的大面积光电转换元件泄漏到尚未饱和的小面积光电转换元件中。由于光晕而流入小面积光电转换元件中的电荷在从光电转换元件读取的输出信号中作为噪声出现。结果,光响应非均匀性(prnu:photoresponsenon-uniformity)下降,并且导致图像质量下降的问题。

因此,在本公开中,提出了能够抑制图像质量下降的固态摄像装置和电子设备。

问题的解决方案

为了解决上述问题,根据本公开的一种模式的固态摄像装置包括:以二维格子状排列的多个第一光电转换元件,所述第一光电转换元件均具有第一灵敏度;以二维格子状排列的多个第二光电转换元件,所述第二光电转换元件均具有低于所述第一灵敏度的第二灵敏度并且分别布置在所述多个第一光电转换元件之间的对应的一个空间处;多个电荷存储区域,各个所述电荷存储区域包括所述多个第二光电转换元件中的一个第二光电转换元件并且存储由所述多个第二光电转换元件中的对应的一个第二光电转换元件产生的电荷;多个第一滤色器,其相对于所述多个第一光电转换元件中的每个第一光电转换元件的光接收面一对一地设置;和多个第二滤色器,其相对于所述多个第二光电转换元件中的每个第二光电转换元件的光接收面一对一地设置,其中,在所述多个第一光电转换元件中的每个第一光电转换元件中,针对最靠近所述第一光电转换元件的所述电荷存储区域中包括的所述第二光电转换元件的所述光接收面设置的所述第二滤色器透射与针对最靠近所述电荷存储区域的所述第一光电转换元件的所述光接收面设置的所述第一滤色器透射的波长分量相同的波长分量。

附图说明

图1是示出根据第一实施方案的cmos图像传感器的示意性构成例的框图。

图2是示出根据第一实施方案的单位像素的示意性构成例的电路图。

图3是示出根据第一实施方案的单位像素的平面布局示例的示意图。

图4是示出根据第一实施方案的单位像素的平面布局示例的示意图,并且是其中硅基板的第二表面上的平面布局和第一表面上的平面布局彼此叠加的示意图。

图5是示出根据第一实施方案的单位像素的平面布局示例的示意图,并且是其中从图4提取了第一光电转换元件、第二光电转换元件、第一片上透镜和第二片上透镜的平面布局的图。

图6是示出根据第一实施方案的单位像素的平面布局示例的示意图,并且是其中除图5所示的第一光电转换元件、第二光电转换元件、第一片上透镜和第二片上透镜之外,还提取了设置在单位像素的第一表面上的像素之间的像素间遮光部的平面布局的图。

图7是示出根据第一实施方案的滤色器阵列的平面布局示例的平面图。

图8是示出根据第一实施方案的拜耳阵列的示例的图。

图9是示出根据第一实施方案的x-trans型滤色器阵列的示例的图。

图10是示出根据第一实施方案的四倍拜耳阵列(quadbayerarray)的示例的图。

图11是示出根据第一实施方案的白色rgbgata滤色器阵列的示例的图。

图12是用于说明根据第一实施方案的单位像素中的大像素的泄漏电流的流出目的地的图。

图13是示出根据第一实施方案的电荷存储部的示意性构成例的截面图。

图14是示出根据第二实施方案的单位像素的平面布局示例的示意图。

图15是示出根据第三实施方案的单位像素的平面布局示例的示意图。

图16是示出根据第四实施方案的滤色器阵列的平面布局示例的平面图。

图17是示出根据第五实施方案的第一示例的滤色器阵列的平面布局示例的平面图。

图18是示出根据第五实施方案的第二示例的滤色器阵列的平面布局示例的平面图。

图19是示出根据第五实施方案的第三示例的滤色器阵列的平面布局示例的平面图。

图20是示出根据第五实施方案的第四示例的滤色器阵列的平面布局示例的平面图。

图21是示出根据第五实施方案的第五示例的滤色器阵列的平面布局示例的平面图。

图22是示出根据第五实施方案的第六示例的滤色器阵列的平面布局示例的平面图。

图23是示出根据第五实施方案的第七示例的滤色器阵列的平面布局示例的平面图。

图24是示出根据第五实施方案的第八示例的滤色器阵列的平面布局示例的平面图。

图25是示出根据第五实施方案的第九示例的滤色器阵列的平面布局示例的平面图。

图26是示出根据第五实施方案的第十示例的滤色器阵列的平面布局示例的平面图。

图27是示出根据第五实施方案的第十一示例的滤色器阵列的平面布局示例的平面图。

图28是示出根据第五实施方案的第十二示例的滤色器阵列的平面布局示例的平面图。

图29是示出根据第五实施方案的第十三示例的滤色器阵列的平面布局示例的平面图。

图30是示出根据第五实施方案的第十四示例的滤色器阵列的平面布局示例的平面图。

图31是示出根据第五实施方案的第十五示例的滤色器阵列的平面布局示例的平面图。

图32是示出车辆控制系统的示意性构成的示例的框图。

图33是示出了车外信息检测单元和摄像单元的安装位置的示例的说明图。

具体实施方式

在下文中,将基于附图详细说明本公开的一个实施方案。注意,在以下实施方案中,相同的部分由相同的附图标记表示,从而省略重复说明。

此外,将按照以下示出的项目的顺序说明本公开。

1.第一实施方案

1.1cmos图像传感器

1.2单位像素

1.3单位像素的平面布局

1.3.1第二表面的平面布局

1.3.2第一表面和第二表面的平面布局

1.4滤色器的平面布局

1.4.1用于大像素的滤色器的平面布局

1.4.2用于小像素的滤色器的平面布局

1.4.2.1来自大像素的泄漏电流的流出目的地

1.4.2.2大像素与小像素的组合

1.5作用与效果

2.第二实施方案

2.1作用与效果

3.第三实施方案

3.1作用与效果

4.第四实施方案

4.1滤色器阵列的示例

4.2作用与效果

5.第五实施方案

5.1第一示例

5.2第二示例

5.3第三示例

5.4第四示例

5.5第五示例

5.6第六示例

5.7第七示例

5.8第八示例

5.9第九示例

5.10第十示例

5.11第十一示例

5.12第十二示例

5.13第十三示例

5.14第十四示例

5.15第十五示例

5.16作用与效果

6.第六实施方案

7.移动体的应用例

1.第一实施方案

首先,将参照附图详细说明根据第一实施方案的固态摄像装置和电子装置。

1.1cmos图像传感器

图1是示出根据第一实施方案的互补金属氧化物半导体(cmos)型固态摄像装置(在下文中,简称为cmos图像传感器)的示意性构成例的框图。这里,cmos图像传感器是通过应用或部分使用cmos工艺创建的图像传感器。例如,根据本实施方案的cmos图像传感器10包括背面照射型cmos图像传感器。

例如,根据本实施方案的cmos图像传感器10具有以下这种层叠结构:其中上面形成有像素阵列单元11的半导体芯片和上面形成有周边电路的半导体芯片层叠在一起。例如,周边电路可以包括垂直驱动电路12、列处理电路13、水平驱动电路14和系统控制单元15。

cmos图像传感器10还包括信号处理单元18和数据存储单元19。信号处理单元18和数据存储单元19可以设置在与周边电路相同的半导体芯片上,或者可以设置在另一个半导体芯片上。

像素阵列单元11具有以下这种构成:其中包括根据接收到的光量产生并存储电荷的光电转换元件的单位像素(在下文中,也可以简称为“像素”)在行方向和列方向上,即,以矩阵形状的二维格子状排列。这里,行方向是指像素行的像素的排列方向(换句话说,水平方向),列方向是指像素列的像素的排列方向(换句话说,垂直方向)。稍后将说明单位像素的具体电路构成和像素结构的细节。

在像素阵列单元11中,对于矩阵形状的像素阵列,像素驱动线ld沿着行方向针对每个像素行进行布线,并且垂直信号线vsl沿着列方向针对每个像素列进行布线。像素驱动线ld在从每个像素读取信号时传送用于执行驱动的驱动信号。在图1中,像素驱动线ld示出为一条布线,但是该布线不限于一条布线。像素驱动线ld的一端连接到与垂直驱动电路12的每一行相对应的输出端。

垂直驱动电路12包括移位寄存器、地址解码器等,并且针对所有像素同时或以行为单位等驱动像素阵列单元11的每个像素。即,垂直驱动电路12与控制垂直驱动电路12的系统控制单元15一起构成控制像素阵列单元11的每个像素的操作的驱动部。尽管省略了具体构成的图示,但是垂直驱动电路12通常包括两个扫描系统,即,读取扫描系统和扫出扫描系统。

读取扫描系统以行为单位对像素阵列单元11的单位像素执行选择性扫描,以便从单位像素读取信号。从单位像素读取的信号是模拟信号。扫出扫描系统在读取扫描之前的曝光时间,对由读取扫描系统执行读取扫描的读取行执行扫出扫描。

通过扫出扫描系统的扫出扫描,从读取行的单位像素的光电转换元件扫出不必要的电荷,从而使光电转换元件复位。然后,通过使用该扫出扫描系统扫出(复位)不必要的电荷来执行所谓的电子快门操作。这里,电子快门操作是指丢弃光电转换元件的电荷并开始新的曝光(开始电荷的存储)的操作。

由读取扫描系统的读取操作读取的信号对应于紧接在前的读取操作或电子快门操作之后接收的光量。然后,从紧接在前的读取操作的读取定时或电子快门操作的扫出定时到当前读取操作的读取定时的时段是单位像素中的电荷存储时段(也称为曝光时段)。

从由垂直驱动电路12选择性扫描的像素行的每个单位像素输出的信号通过针对每个像素列的各条垂直信号线vsl输入到列处理电路13。列处理电路13针对像素阵列单元11的每个像素列对通过垂直信号线vsl从所选择的行中的每个像素输出的信号执行预定的信号处理,并且临时保持信号处理后的像素信号。

具体地,列处理电路13至少执行作为信号处理的噪声去除处理,例如,相关双采样(cds:correlateddoublesampling)处理或双数据采样(dds:doubledatasampling)处理。例如,cds处理去除了复位噪声和诸如像素中的放大晶体管的阈值变化等像素固有的固定模式噪声。此外,例如,列处理电路13还具有模数(ad)转换功能,并且将从光电转换元件读取并获得的模拟像素信号转换为数字信号,并输出该信号。

水平驱动电路14包括移位寄存器、地址解码器等,并且依次选择与列处理电路13的像素列相对应的读取电路(在下文中,称为像素电路)。通过水平驱动电路14的选择性扫描,依次输出在列处理电路13中对每个像素电路进行了信号处理的像素信号。

系统控制单元15包括生成各种定时信号等的定时发生器,并且基于由定时发生器生成的各种定时执行对垂直驱动电路12、列处理电路13、水平驱动电路14等的驱动控制。

信号处理单元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诸如算术处理等各种类型的信号处理。在信号处理单元18的信号处理中,数据存储单元19临时存储处理所需的数据。

注意,例如,从信号处理单元18输出的输出图像可以在装备有cmos图像传感器10的电子设备中经过由应用处理器等执行的预定处理,或者经由预定网络传送到外部装置。

1.2单位像素

图2是示出根据本实施方案的单位像素的示意性构成例的电路图。如图2所示,单位像素100包括第一光电转换元件101、第二光电转换元件102、第一传输晶体管103、第二传输晶体管104、第三传输晶体管105、第四传输晶体管106、浮动扩散(fd)部107、复位晶体管108、放大晶体管109和选择晶体管110。例如,第一传输晶体管103对应于权利要求中的第一传输栅极,并且例如,第二至第四传输晶体管104~106中的至少一个对应于权利要求中的第二传输栅极。此外,例如,放大晶体管109对应于权利要求中的放大栅极,例如,选择晶体管110对应于权利要求中的选择栅极,并且例如,复位晶体管108对应于权利要求中的复位栅极。

例如,第一传输晶体管103、第二传输晶体管104、第三传输晶体管105、第四传输晶体管106、复位晶体管108、放大晶体管109和选择晶体管110是n型mos晶体管(在下文中,称为nmos晶体管)。

在下面的说明中,第一传输晶体管103、第二传输晶体管104、第三传输晶体管105、第四传输晶体管106、复位晶体管108、放大晶体管109和选择晶体管110也简称为像素晶体管。

复位晶体管108和放大晶体管109连接到电源vdd。第一光电转换元件101包括其中n型杂质区域形成于在硅半导体基板上形成的p型杂质区域的内部的所谓的嵌入式光电二极管。类似地,第二光电转换元件102包括嵌入式光电二极管。第一光电转换元件101和第二光电转换元件102根据接收到的光量产生电荷,并且将产生的电荷存储到一定的量。

此外,单位像素100还包括电荷存储部111。例如,电荷存储部111是金属氧化物半导体(mos)电容或金属绝缘体半导体(mis:metal-insulator-semiconductor)电容。

在图2中,第一传输晶体管103、第二传输晶体管104、第三传输晶体管105和第四传输晶体管106串联连接在第一光电转换元件101和第二光电转换元件102之间。连接在第一传输晶体管103和第二传输晶体管104之间的浮动扩散层构成fd部107。fd部107包括寄生电容c10。

连接在第二传输晶体管104和第三传输晶体管105之间的浮动扩散层构成节点112。节点112包括寄生电容c11。连接在第三传输晶体管105和第四传输晶体管106之间的浮动扩散层构成节点113。电荷存储部111连接到节点113。

对于图2所示的单位像素100,作为图1所述的像素驱动线ld,例如,针对每个像素行连接多条驱动线。然后,经由多条驱动线从垂直驱动电路12提供各种驱动信号tgl、fdg、fcg、tgs、rst和sel。注意,例如,驱动信号tgl、fdg、fcg、tgs、rst和sel中的各者可以是其中高电平(例如,电源电压vdd)状态为激活状态并且低电平状态(例如,安装电位或负电位)是非激活状态的脉冲信号。

驱动信号tgl施加到第一传输晶体管103的栅电极。当驱动信号tgl处于激活状态时,第一传输晶体管103处于导通状态,并且存储在第一光电转换元件101中的电荷经由第一传输晶体管103传输到fd部107。

驱动信号fdg施加到第二传输晶体管104的栅电极。当驱动信号fdg处于激活状态并且因此第二传输晶体管104处于导通状态时,fd部107和节点112的电势耦合,并且形成一个电荷存储区域。

驱动信号fcg施加到第三传输晶体管105的栅电极。当驱动信号fdg和驱动信号fcg处于激活状态并因此第二传输晶体管104和第三传输晶体管105处于导通状态时,从fd部107到电荷存储部111的电势耦合,并且形成一个电荷存储区域。

驱动信号tgs施加到第四传输晶体管106的栅电极。当驱动信号tgs处于激活状态时,第四传输晶体管106处于导通状态,并且存储在第二光电转换元件102中的电荷经由第四传输晶体管106传输到电荷存储部111。在第四传输晶体管106、第三传输晶体管105和第二传输晶体管104处于激活状态的情况下,从电荷存储部111到fd部107的电势耦合,并且存储在第二光电转换元件102中的电荷传输到耦合的电荷存储区域。

此外,例如,与第一传输晶体管103、第二传输晶体管104或第三传输晶体管105的栅电极下方的沟道区域相比,第四传输晶体管106的栅电极下方的沟道区域具有向正方向稍微偏移的电势(换句话说,电势稍深),从而形成电荷的溢出路径。作为第二光电转换元件102中的光电转换的结果,在生成超过第二光电转换元件102的饱和电荷量的电荷的情况下,超过饱和电荷量的电荷从第二光电转换元件102经由溢出路径溢出到电荷存储部111。溢出的电荷存储在电荷存储部111中。

注意,在下面的说明中,在第四传输晶体管106的栅电极下方的沟道区域中形成的溢出路径简称为第四传输晶体管106的溢出路径。

在图2中,电荷存储部111的两个电极中的第一电极是连接到第三传输晶体管105和第四传输晶体管106之间的节点113的节点电极。电荷存储部111的两个电极中的第二电极是接地电极。

注意,作为变形例,第二电极可以连接到除接地电位之外的特定电位,例如电源电位。

在电荷存储部111是mos电容或mis电容的情况下,作为示例,第二电极是在硅基板上形成的杂质区域,形成该电容的介电膜是形成在硅基板上的氧化膜或氮化膜。第一电极是在第二电极和介电膜上方由导电材料(例如,多晶硅或金属)形成的电极。

在第二电极设定在接地电位的情况下,第二电极可以是电连接到设置在第一光电转换元件101或第二光电转换元件102中的p型杂质区域的p型杂质区域。在第二电极设定在接地电位之外的特定电位的情况下,第二电极可以是在p型杂质区域中形成的n型杂质区域。

除了第二传输晶体管104以外,复位晶体管108也连接到节点112。特定电位,例如,电源vdd连接在复位晶体管前方。驱动信号rst施加到复位晶体管108的栅电极。当驱动信号rst处于激活状态时,复位晶体管108处于导通状态,并且节点112的电位复位到电压vdd的电平。

当第二传输晶体管104的驱动信号fdg和第三传输晶体管105的驱动信号fcg在将驱动信号rst设定为激活状态时设定为激活状态时,在节点112、fd部107和电荷存储部111之间耦合的电势复位为电压vdd的电平。

注意,通过单独地控制驱动信号fdg和驱动信号fcg,fd部107和电荷存储部111的电位可以分别单独地(独立地)复位为电压vdd的电平。

作为浮动扩散层的fd部107具有将电荷转换成电压的功能。即,当电荷传输到fd部107时,fd部107的电位根据所传输的电荷量变化。

其中源极侧与连接到垂直信号线vsl的一端的电流源131连接并且漏极侧与电源vdd连接的放大晶体管109与它们一起形成源极跟随器电路。fd部107连接到放大晶体管109的栅电极,并且用作源极跟随器电路的输入。

选择晶体管110连接在放大晶体管109的源极和垂直信号线vsl之间。驱动信号sel施加到选择晶体管110的栅电极。当驱动信号sel处于激活状态时,选择晶体管110处于导通状态,并且单位像素100处于选择状态。

当电荷传输到fd部107时,fd部107的电位变为与所传输的电荷量相对应的电位,并且该电位输入到上述源极跟随器电路。当驱动信号sel处于激活状态时,与电荷量相对应的fd部107的电位作为源极跟随器电路的输出经由选择晶体管110输出到垂直信号线vsl。

第一光电转换元件101的光接收面比第二光电转换元件102的光接收面宽。即,在本实施方案中,第一光电转换元件101具有大面积,第二光电转换元件102具有小面积。在这种情况下,当在相同照度和相同曝光时间的条件下进行摄像的情况下,在第一光电转换元件101中生成的电荷的量大于在第二光电转换元件102中生成的电荷的量。因此,将由第一光电转换元件101生成的电荷传输到fd部107之前和之后的电压变化大于将由第二光电转换元件102生成的电荷传输到fd部107之前和之后的电压变化。这表明当将第一光电转换元件101和第二光电转换元件102彼此比较时,第一光电转换元件101具有比第二光电转换元件102更高的灵敏度。

另一方面,在第二光电转换元件102中,即使在入射高照度光并且生成超过第二光电转换元件102的饱和电荷量的电荷的情况下,生成的超过饱和电荷量的电荷也可以存储在电荷存储部111中,使得当对在第二光电转换元件102中生成的电荷进行电荷电压转换时,可以在将存储在第二光电转换元件102中的电荷和存储在电荷存储部111中的电荷相加之后执行电荷电压转换。

结果,与第一光电转换元件101相比,第二光电转换元件102可以在宽照度范围内拍摄具有灰度的图像,换句话说,可以拍摄具有宽动态范围的图像。

两个图像,即,利用第一光电转换元件101拍摄的具有高灵敏度的图像和利用第二光电转换元件102拍摄的具有宽动态范围的图像,通过在例如设置在cmos图像传感器10内部的图像信号处理电路或从连接到cmos图像传感器10的外部图像信号处理装置中经过将两个图像合成一个图像的宽动态范围图像合成处理而被合成为单个图像。

1.3单位像素的平面布局

接下来,将说明图2所示的单位像素100的平面布局。

1.3.1第二表面的平面布局

图3是示出根据本实施方案的单位像素的平面布局示例的示意图。注意,图3示出了其中单位像素100是所谓的背面照射型cmos图像传感器的情况。

在背面照射型cmos图像传感器10中,上面形成有第一光电转换元件101和第二光电转换元件102的硅基板包括作为到光电二极管的光的入射面的第一表面和面向第一表面的第二表面。图3示出了与单位像素100有关的硅基板的第二表面上的平面布局,该平面布局示出了设置在单位像素100中的有源区域、光电转换元件、像素晶体管和电荷存储部以及将它们彼此连接的布线。

如图3所示,第一光电转换元件101、第一传输晶体管103、fd部107、第二传输晶体管104、节点112的一部分、复位晶体管108以及到电源vdd的连接部形成在连续的第一有源区域上。

另一方面,第二光电转换元件102、第四传输晶体管106、节点113、第三传输晶体管105以及节点112的另一部分形成在与第一有源区域不同的连续的第二有源区域上。

此外,到垂直信号线vsl的连接部、选择晶体管110、放大晶体管109以及到电源vdd的连接部形成在与第一和第二有源区域不同的连续的第三有源区域上。

此外,电荷存储部111形成在与上述第一至第三有源区域不同的第四有源区域(未示出)上。在其中形成有用作电荷存储部111的下部电极的杂质区域的第四有源区域中,介电膜布置在第四有源区域上,并且上部电极进一步布置在介电膜上,使得仅在图3中示出了上部电极。在上部电极的下方,布置有其中形成有下部电极的第四有源区域。

在图3中,fd部107和放大晶体管109的栅电极通过布置在栅电极上方的布线连接在一起。此外,形成在第一有源区域上的节点112的一部分和形成在第二有源区域上的节点112的另一部分也通过布置在各栅电极上方的布线连接在一起。此外,节点113和电荷存储部111的上部电极也通过布置在各栅电极和电荷存储部111的上部电极上方的布线连接在一起。

注意,由图3中的虚线包围的区域对应于图2所示的一个单位像素100的区域。因此,单位像素100以二维格子状排列,由此第一光电转换元件101也以二维格子状排列。第二光电转换元件102布置在第一光电转换元件101之间,从而也以二维格子状排列。

1.3.2第一表面和第二表面的平面布局

图4是示出根据本实施方案的单位像素的平面布局示例的示意图,并且是其中硅基板的第二表面上的平面布局与第一表面上的平面布局彼此叠加的示意图。即,在图4中,除了图3所示的第二表面的平面布局之外,还示出了形成在第一表面上的光电转换元件和片上透镜的平面布局。注意,由图4中的虚线包围的区域对应于图2所示的一个单位像素100的区域。

如图4所示,第一光电转换元件101和第二光电转换元件102分别位于第二表面和第一表面上的相同区域中。

将入射到第一光电转换元件101上的光聚焦的第一片上透镜151布置为覆盖第一光电转换元件101。类似地,将入射到第二光电转换元件102上的光聚焦的第二片上透镜152布置为覆盖第二光电转换元件102。

第一片上透镜151和第二片上透镜152的尺寸可以根据像素设计中的因素适当地设定,该因素例如为,什么范围的光被聚焦并入射到第一表面上的光电转换元件上,位于第二表面上的光电转换元件、像素晶体管和电荷存储部的尺寸多大以及一个像素的尺寸有多大,以及在像素布置成阵列的情况下设定的像素间距等。

例如,在片上透镜太大的情况下,会产生诸如摄像装置的分辨率降低以及其中在第二表面上未布置单位像素的部件的无用区域的产生等缺点。另一方面,在片上透镜太小的情况下,会产生诸如由于入射到光电转换元件的光的减少而导致灵敏度降低等缺点。因此,优选在重新平衡灵敏度和分辨率的同时,适当地设计第一表面上的片上透镜的尺寸和第二表面上的单位像素的各部件的尺寸。

在图4中,示出了如下情况:由于像素设计,使得第一片上透镜151的直径等于像素间距,并且第一片上透镜151垂直和水平地以二维格子状排列,并且第二片上透镜152的直径设计为使得第二片上透镜152适合在第一片上透镜151之间的间隙区域中。

在这种情况下,从第一像素中包括的第一片上透镜151的中心a到与第一像素相邻的第二像素中包括的第一片上透镜151的中心b的距离ab、从第一像素中包括的第一片上透镜151的中心a到第三像素中包括的第二片上透镜152的中心c的距离ac、从第二像素中包括的第一片上透镜151的中心b到第三像素中包括的第二片上透镜152的中心c的距离bc、各像素中包括的第一片上透镜151的半径r1以及各像素中包括的第二片上透镜152的半径r2具有以下表达式(1)~(3)所示的关系。

距离ab=r1×2(1)

距离ac=距离bc=距离ab×√2/2(2)

r2≤r1×(√2-1)(3)

根据表达式(1),距离ab是第一片上透镜151的半径r1的两倍,并且该距离等于第一片上透镜151的直径。此外,根据表达式(2),距离ac和距离bc是相同的距离,并且具有通过将距离ab乘以2的平方根获得的值再除以2而获得的值。即,距离ac(距离bc)具有通过将第一片上透镜151的半径r1乘以2的平方根获得的值。根据表达式(3),第二片上透镜152的半径r2可以从表达式(1)和(2)推导,并且小于或等于通过将半径r1乘以从2的平方根减去1获得的值而获得的值。

图5是示出根据本实施方案的单位像素的平面布局示例的示意图,并且是其中从图4中提取了第一表面上的第一光电转换元件101、第二光电转换元件102、第一片上透镜151和第二片上透镜152的平面布局的图。注意,由图5中的虚线包围的区域对应于图2所示的一个单位像素100的区域。

在图5中,类似于图4,示出了如下情况:由于像素设计,使得第一片上透镜151的直径等于像素间距,并且第一片上透镜151垂直和水平地以二维格子状排列,并且第二片上透镜152的直径设计为使得第二片上透镜152适合在第一片上透镜151之间的间隙区域中。

图6是示出根据本实施方案的单位像素的平面布局示例的示意图,并且是其中除了图5所示的第一表面上的第一光电转换元件101、第二光电转换元件102、第一片上透镜151和第二片上透镜152之外,还提取了设置在单位像素100的第一表面上的像素之间的像素间遮光部181的平面布局的图。

如图6所示,像素间遮光部181设置为防止光泄漏到相邻像素。在某个像素的第一片上透镜151和与该像素相邻的像素的第一片上透镜151彼此最靠近的部分中,像素间遮光部181布置为在这两个片上透镜的内侧方向上分别具有相同的宽度。

此外,在第一片上透镜151和第二片上透镜152彼此最靠近的部分中,像素间遮光部181布置为在这两个片上透镜的内侧方向上具有相同的宽度。

1.4滤色器的平面布局

图7是示出根据本实施方案的滤色器阵列的平面布局示例的平面图,并且是其中除了图6所示的第一表面上的第一光电转换元件101、第二光电转换元件102、第一片上透镜151、第二片上透镜152和像素间遮光部181之外,还提取了在单位像素100的第一表面上针对各像素设置的第一滤色器121r、121g1、121g2和121b以及第二滤色器122r、122g1~122g3、122b1和122b2的平面布局的图。注意,在下面的说明中,在不将第一滤色器彼此区分的情况下,使用附图标记121。类似地,在不将第二滤色器彼此区分的情况下,使用附图标记122。

第一滤色器121是针对构成大像素的第一光电转换元件101设置的滤色器,并且例如,布置在各像素中的第一片上透镜151和第一光电转换元件101之间。

第二滤色器122是针对构成小像素的第二光电转换元件102设置的滤色器,并且例如,布置在各像素中的第二片上透镜和第二光电转换元件102之间。

1.4.1用于大像素的滤色器的平面布局

如图7所示,例如,用于大像素的第一滤色器121按照拜耳阵列的规则排列在第一表面上。因此,在作为拜耳阵列的重复单元的2×2像素的总共四个大像素中,将透射绿色(g)的波长分量的两个第一滤色器121g1和121g2对角放置,并且透射蓝色(b)的波长分量的第一滤色器121b和透射红色(r)的波长分量的第一滤色器121r以与两个第一滤色器121g1和121g2相交的方式对角地排列。

然而,如图8所示,第一滤色器121的排列不限于重复单元包括2×2像素的总共4个像素的拜耳阵列。可以应用各种滤色器阵列,例如,如图9所示,重复单元包括3×3像素的总共9个像素的x-trans(注册商标)型滤色器阵列,如图10所示,重复单元包括4×4像素的总共16个像素的四倍拜耳阵列,如图11所示,包括对可见光具有宽的光透射特性的滤色器并且重复单元包括4×4像素的总共16个像素的白色rgb型滤色器阵列等。

注意,在图8至图11中,‘r’表示透射红色(r)的波长分量的滤色器;‘g’、‘gr’和‘gb’分别表示透射绿色(g)的波长分量的滤色器;并且‘b’表示透射蓝色(b)的波长分量的滤色器。此外,‘w’表示对可见光具有宽的光透射特性的滤色器。

此外,在图8至图11中,由虚线包围的区域是作为各滤色器阵列中的重复单元的图案。

1.4.2用于小像素的滤色器的平面布局

在本实施方案中,类似于针对大像素设置的第一滤色器121,针对小像素设置的第二滤色器122基本上包括透射与诸如拜耳阵列、x-trans(注册商标)型阵列、四倍拜耳阵列和白色rgb阵列等滤色器阵列透射的波长分量相同的波长分量的滤色器的组合。例如,在将拜耳阵列应用于第二滤色器122的情况下,该阵列的重复单元包括透射绿色(g)的波长分量的两个第二滤色器122g1和122g2、透射红色(r)的波长分量的一个第二滤色器122r和透射蓝色(b)的波长分量的一个第二滤色器122b。

然而,在本实施方案中,第二滤色器122的排列不限于诸如拜耳阵列、x-trans(注册商标)型阵列、四倍拜耳阵列和白色rgb阵列等特定的滤色器阵列。即,在本实施方案中,如稍后所述,根据各大像素的易于饱和性,适当地选择由针对作为从各大像素泄漏的泄漏电流的流出目的地的小像素设置的第二滤色器122透射的波长分量。

1.4.2.1来自大像素的泄漏电流的流出目的地

这里,将说明从作为大像素的第一光电转换元件101泄漏的电荷的流出目的地。如上所述,由于第一光电转换元件101具有大面积并且第二光电转换元件102具有小面积,因此第一光电转换元件101具有比第二光电转换元件102更高的灵敏度。由此,在第一光电转换元件101和第二光电转换元件102中,第一光电转换元件101首先饱和。

因此,例如,如图12所示,在用于大像素的第一滤色器121的滤色器阵列是拜耳阵列的情况下,在设置有透射红色(r)的波长分量的第一滤色器121r的第一光电转换元件101(该第一光电转换元件101的附图标记为101r)、设置有透射绿色(g)的波长分量的第一滤色器121g1和121g2的第一光电转换元件101(这些第一光电转换元件101的附图标记为101g1和101g2)以及设置有透射蓝色(b)的波长分量的第一滤色器121b的第一光电转换元件101(该第一光电转换元件101的附图标记为101b)中,设置有透射绿色(g)的波长分量的第一滤色器121g1和121g2的第一光电转换元件101g1和101g2具有最高的灵敏度。

即,例如,当在可见光区域中具有宽的光强度的白色光入射到第一光电转换元件101r、101g1、101g2和101b的情况下,第一光电转换元件101g1和101g2具有每单位时间产生的最大电荷量。

这意味着在第一光电转换元件101r、101g1、101g2和101b中,第一光电转换元件101g1和101g2最可能会导致光晕、最早饱和并且可能会成为泄漏电流的产生源。

从第一光电转换元件101泄漏的泄漏电流以相对最大的量流入在与第一光电转换元件101相邻的四个小像素中的与电荷存储区域相邻的小像素中。

这里,在本实施方案中,大像素的电荷存储区域对应于第一光电转换元件101,并且小像素的电荷存储区域对应于包括第二光电转换元件102、电荷存储部111和将它们连接在一起的节点113的构成。注意,例如,电荷存储部111是使用绝缘膜的ci电容,并且如图13所示,具有其中形成在作为半导体基板的硅基板140上的多晶硅电极148为存储电荷的层(电荷存储层)的结构。

注意,在图13中,形成在硅基板140的表面侧的上层上的n+扩散区域145用作电荷存储部111的另一电极。作为电介质的氧化硅膜147形成在n+扩散区145和多晶硅电极148之间。

此外,例如,由p-扩散区域143和p扩散区域146围绕的n扩散区域142和n-扩散区域141形成第二光电转换元件102。电荷存储部111和第二光电转换元件102通过p+扩散区域144彼此电气隔离。此外,在第二光电转换元件102的n扩散区域142中,形成有从硅基板140的上面侧到达n扩散区域142的第四传输晶体管106的栅电极1061。

在图12所示的示例中,在图的左上方最靠近第一光电转换元件101g1的小像素的电荷存储区域包括相对于第一光电转换元件101g1位于右上方的节点113。因此,如图12中的箭头a1所示,从第一光电转换元件101g1泄漏的泄漏电流经由节点113以最大的量流入相对于第一光电转换元件101g1位于右上方的小像素中。

注意,例如,如图12中的箭头a2所示,从第一光电转换元件101g1泄漏的泄漏电流也流入相对于第一光电转换元件101g1位于右下方的包括电荷存储部111的小像素中,但是大部分泄漏电流流入(箭头a1)相对于第一光电转换元件101g1位于右上方的小像素中,使得流入位于右下方的小像素中的电流量(箭头a2)相对较小。

此外,由于像素晶体管分别存在于图12的左上方的小像素与第一光电转换元件101g1之间以及图12的左下方的小像素与第一光电转换元件101g1之间,因此从第一光电转换元件101g1流入到左上方的小像素的泄漏电流和从第一光电转换元件101g1流入到左下方的小像素的泄漏电流可以忽略不计。

上述说明同样适用于其他的第一光电转换元件101r、101g2和101b。注意,在本说明书中,为了明确起见,从大像素泄漏的泄漏电流以最大的量流入其中的小像素被称为“作为来自大像素的泄漏电流的流出目的地的小像素”。

1.4.2.2大像素和小像素的组合

因此,在本实施方案中,对于作为来自大像素的泄漏电流的流出目的地的小像素(在该示例中,位于大像素的右上方的小像素)的第二滤色器122,使用透射与大像素的第一滤色器121透射的波长分量相同的波长分量的第二滤色器122。即,针对大像素和作为来自大像素的泄漏电流的流出目的地的小像素设置透射相同的波长分量的滤色器。

例如,在图7和图12所示的示例中,如图12所示,对于作为设置有透射绿色(g)的波长分量的第一滤色器121g1或121g2的第一光电转换元件101g1或101g2的泄漏电流的流出目的地的小像素的第二光电转换元件102,如图7所示,类似地设置有透射绿色(g)的波长分量的第二滤色器122g1或122g2。

类似地,如图12所示,对于作为设置有透射红色(r)的波长分量的第一滤色器121r的第一光电转换元件101r的泄漏电流的流出目的地的小像素的第二光电转换元件102,如图7所示,类似地设置有透射红色(r)的波长分量的第二滤色器122r,并且如图12所示,对于设置有透射蓝色(b)的波长分量的第一滤色器121b的第一光电转换元件101b的泄漏电流的流出目的地的小像素的第二光电转换元件102,如图7所示,类似地设置有透射蓝色(b)的波长分量的第二滤色器122b。

1.5作用与效果

如上所述,根据本实施方案,作为来自大像素的泄漏电流的流出目的地的小像素的第二光电转换元件102设置有透射与针对大像素的第一光电转换元件101设置的第一滤色器121透射的波长分量相同的波长分量的第二滤色器122。因此,从大像素泄漏的泄漏电流流入基于具有与大像素相同的波长分量的光产生电荷的小像素中,从而可以减少由具有不同的波长分量的光产生的电荷流入小像素中。结果,减小了泄漏电流对小像素的影响,从而可以提高从小像素读取的图像数据中的噪声比(s/n比)。

注意,在以上说明中,已经例示了第一滤色器121和第二滤色器122采用选择性地透射rgb三原色的波长分量的滤色器的情况;然而,这不是限制性的,并且还可以采用选择性地透射与rgb三原色具有互补色关系的颜色的波长分量的滤色器。

2.第二实施方案

接下来,将参照附图详细说明第二实施方案。在上述第一实施方案中,已经说明了存在一个作为来自大像素的泄漏电流的流出目的地的小像素的情况。然而,并不总是只有一个作为来自大像素的泄漏电流的流出目的地的小像素。

例如,如在图14所示的单位像素200的排列中,也可以存在最靠近第一光电转换元件101的第二光电转换元件102有两个以上(图14中为两个)的情况。

在这种情况下,从第一光电转换元件101泄漏的大量的泄漏电流流入作为流出目的地的候选者的第二光电转换元件102中的其中附近存在以最低电位充电的像素晶体管的第二光电转换元件102中。

这是因为克服了势垒的从第一光电转换元件101泄漏的泄漏电流的流出目的地是高电位区域。

例如,在图14所示的示例中,作为最靠近图中右下方第一光电转换元件101g2的小像素的电荷存储区域,存在两个第二光电转换元件,即相对于第一光电转换元件101g2位于右上方的第二光电转换元件102g和存在于右下方的第二光电转换元件102r。

这里,靠近右上方的第二光电转换元件102g的像素晶体管是选择晶体管110,并且靠近右下方的第二光电转换元件102r的像素晶体管是放大晶体管109。

在存储时段期间,电源电压vdd施加到放大晶体管109的漏极。因此,放大晶体管109的漏极电压是高电位。另一方面,在存储时段期间,选择晶体管110的源极电压在削波电压(clipvoltage)处为低电位。

因此,例如,当假设流出到放大晶体管109侧(在下文中,称为高电位侧)的泄漏电流的量和流出到选择晶体管110侧(在下文中,称为低电位侧)的泄漏电流的量彼此相同时,流出到高电位侧的大部分泄漏电流流入放大晶体管109的漏极,从而流入存在于放大晶体管109附近的第二光电转换元件102r中的泄漏电流相对较小。

另一方面,流出到低电位侧的泄漏电流中的流入选择晶体管110的源极的量小于流入放大晶体管109的漏极的泄漏电流的量。因此,流入存在于选择晶体管110附近的第二光电转换元件102g中的泄漏电流的量最终大于流入存在于放大晶体管109附近的第二光电转换元件102r中的泄漏电流的量。

因此,在本实施方案中,作为布置在靠近低电位侧的选择晶体管110的第二光电转换元件102g上的第二滤色器122,使用透射与布置在第一光电转换元件101g上的第一滤色器121g相同的绿色(g)的波长分量的第二滤色器122g。

此外,类似地对于其他的小像素,作为布置在靠近低电位侧的选择晶体管110的第二光电转换元件102上的第二滤色器122,使用透射与布置在作为泄漏电流的产生源的第一光电转换元件101上的第一滤色器121透射的波长分量相同的波长分量的第二滤色器122。

注意,在本实施方案中,大像素的电荷存储区域对应于第一光电转换元件101,并且小像素的电荷存储区域对应于第二光电转换元件102。

2.1作用与效果

如上所述,根据本实施方案,在存在两个以上作为来自大像素的泄漏电流的流出目的地的小像素的情况下,于在靠近流出目的地候选者的像素晶体管中的具有最低电位的像素晶体管靠近的小像素设置有透射与作为泄漏电流的产生源的大像素的第一滤色器121透射的波长分量相同的波长分量的第二滤色器122。结果,类似于第一实施方案,从大像素泄漏的泄漏电流流入基于具有与大像素相同的波长分量的光产生电荷的小像素中,从而可以减少由具有不同波长分量的光产生的电荷流入小像素中。结果,减小了泄漏电流对小像素的影响,从而可以提高从小像素读取的图像数据中的噪声比(s/n比)。

由于其他构成、操作和效果可以类似于上述实施方案中的构成、操作和效果,因此这里将省略其详细说明。

3.第三实施方案

此外,在第二实施方案中,已经说明了其中存在两个以上作为来自大像素的泄漏电流的流出目的地的小像素的情况;然而,相反地,也可以存在不存在作为来自大像素的泄漏电流的流出目的地的小像素的情况。

例如,如在图15所示的单位像素300的排列中,在其中第一光电转换元件101被像素晶体管围绕的布局中,不存在与第一光电转换元件101相邻的小像素。在这种情况下,不存在作为来自大像素的泄漏电流的流出目的地的小像素的候选者。

即使在这种情况下,类似于第二实施方案,作为位于周边像素晶体管中的在存储时段期间具有最低电位的像素晶体管附近的小像素的第二滤色器122,使用透射与大像素的第一滤色器121相同的波长分量的第二滤色器122。

例如,在图15所示的示例中,作为布置在位于在围绕作为大像素的第一光电转换元件101g2的第一传输晶体管103、第二传输晶体管104、第三传输晶体管105、复位晶体管108、放大晶体管109和选择晶体管110中的在削波电压处具有最低电位的选择晶体管110附近的第二光电转换元件102g上的第二滤色器122,使用透射与布置在第一光电转换元件101g2上的第一滤色器121g2相同的波长分量的第二滤色器122g。

注意,在本实施方案中,大像素的电荷存储区域对应于第一光电转换元件101,并且小像素的电荷存储区域对应于第二光电转换元件102。

3.1作用与效果

如上所述,根据本实施方案,在不存在作为来自大像素的泄漏电流的流出目的地的小像素的情况下,靠近在布置在大像素的周边中的像素晶体管中的具有最低电位的像素晶体管的小像素设置有透射与作为泄漏电流的产生源的大像素的第一滤色器121透射的波长分量相同的波长分量的第二滤色器122。结果,类似于上述实施方案,从大像素泄漏的泄漏电流流入基于具有与大像素相同的波长分量的光产生电荷的小像素中,从而可以减小由具有不同的波长分量的光产生的电荷流入小像素中。结果,减小了泄漏电流对小像素的影响,从而可以提高从小像素读取的图像数据中的噪声比(s/n比)。

由于其他构成、操作和效果可以类似于上述实施方案中的构成、操作和效果,因此这里将省略其详细说明。

4.第四实施方案

在上述实施方案中,已经说明了其中构成针对大像素设置的第一滤色器121的重复单元的元件和构成针对小像素设置的第二滤色器122的重复单元的元件彼此相同的情况。例如,已经说明了如下情况:在采用拜耳阵列作为滤色器阵列的情况下,作为构成针对大像素设置的第一滤色器121的重复单元的元件,包括透射红色(r)的波长分量的一个第一滤色器121r、透射绿色(g)的波长分量的两个第一滤色器121g以及透射蓝色(b)的波长分量的一个第一滤色器121b,并且类似地,作为构成针对小像素设置的第二滤色器122的重复单元的元件,包括透射红色(r)的波长分量的一个第二滤色器122r、透射绿色(g)的波长分量的两个第二滤色器122g以及透射蓝色(b)的波长分量的一个第二滤色器122b。

然而,构成针对大像素设置的第一滤色器121的重复单元的元件和构成针对小像素设置的第二滤色器122的重复单元的元件不必是彼此一致的。即,构成针对大像素设置的第一滤色器121的重复单元的元件和构成针对小像素设置的第二滤色器122的重复单元的元件可以独立地适当选择。

然而,在这种情况下,存在以下这样的情况:作为来自大像素的泄漏电流的流出目的地的小像素的第二滤色器122不是透射与大像素的第一滤色器121透射的波长分量相同的波长分量的第二滤色器122。

因此,在本实施方案中,大像素和小像素以灵敏度的降序组合,使得小像素中具有最高灵敏度的小像素被选择为作为来自大像素中的具有最高灵敏度的大像素,换句话说,最快饱和并很可能会导致光晕的大像素的泄漏电流的流出目的地的小像素,并且在剩余的小像素中具有最高灵敏度的小像素被选择为用于具有第二高灵敏度的大像素,依此类推。

结果,可以使泄漏电流对小像素的影响最小化,从而可以提高从小像素读取的图像数据中的噪声比(s/n比)。

4.1滤色器阵列的示例

下面将通过示例说明应用于大像素的滤色器阵列和应用于小像素的滤色器阵列。注意,在下面的说明中,作为单位像素的平面布局,参考第一实施方案中参照图3至图6所述的平面布局;然而,这并不是限制性的,并且可以进行各种变形,例如,第二实施方案中参照图14所述的单位像素的平面布局、第三实施方案中参照图15所述的单位像素的平面布局等。

图16是示出根据本实施方案的单位像素的平面布局示例的图。然而,在图16中,除了第一表面上的第一光电转换元件101、第二光电转换元件102、第一片上透镜151、第二片上透镜152和像素间遮光部181的平面布局之外,还示出了在单位像素100的第一表面上的各像素上设置的第一滤色器121和第二滤色器122的平面布局。

如图16所示,在第一示例中,构成大像素的重复单元的元件是红色、透明(白色)、透明(白色)和蓝色(rccb)的组合,并且构成小像素的重复单元的元件是拜耳阵列中红色、绿色、绿色和蓝色(rggb)的组合。注意,透明(c)也称为白色(w),并且是上面布置有对可见光具有宽的光透射特性的滤色器的像素。

例如,透明(c)的像素的灵敏度高于绿色(g)的像素的灵敏度。因此,在第一示例中,对于作为来自作为上面布置有具有最高灵敏度的透明(c)的第一滤色器121c的大像素的第一光电转换元件101c的泄漏电流的流出目的地的小像素,分配了小像素中的具有最高灵敏度的包括设置有透射绿色(g)的波长分量的第二滤色器122g的第二光电转换元件102g的小像素。

注意,对于作为来自作为上面布置有透射红色(r)的波长分量的第一滤色器121r的大像素的第一光电转换元件101r的泄漏电流的流出目的地的小像素,可以分配包括设置有类似地透射红色(r)的波长分量的第二滤色器122r的第二光电转换元件102r的小像素。类似地,对于作为来自作为上面布置有透射蓝色(b)的波长分量的第一滤色器121b的大像素的第一光电转换元件101b的泄漏电流的流出目的地的小像素,可以分配包括设置有透射蓝色(b)的波长分量的第二滤色器122b的第二光电转换元件102b的小像素。

4.2作用与效果

如上所述,根据本实施方案,大像素和小像素以灵敏度的降序组合,使得针对作为来自大像素中的具有最高灵敏度的大像素的泄漏电流的流出目的地的小像素布置小像素中的具有最高灵敏度的小像素,并且剩余的小像素中的具有最高灵敏度的小像素被选择为用于具有第二高灵敏度的大像素,依此类推。结果,可以使泄漏电流对小像素的影响最小化,从而可以提高从小像素读取的图像数据中的噪声比(s/n比)。

注意,在本实施方案中,已经例示了以下情况:其中构成针对大像素设置的第一滤色器121的重复单元的元件和构成针对小像素设置的第二滤色器122的重复单元的元件彼此不同;然而,这不是限制性的,并且本实施方案还可以应用于其中构成针对大像素设置的第一滤色器121的重复单元的元件和构成针对小像素设置的第二滤色器122的重复单元的元件彼此一致的情况。

由于其他构成、操作和效果可以类似于上述实施方案中的构成、操作和效果,因此这里将省略其详细说明。

5.第五实施方案

在上述第一至第三实施方案中,已经例示了其中针对大像素和小像素设定的滤色器阵列是rggb的拜耳阵列的情况;然而,在本实施方案中,将说明应用其他滤色器阵列的情况的一些示例。

注意,在下面的说明中,作为单位像素的平面布局,参考第一实施方案中参照图3至图6所述的平面布局;然而,这不是限制性的,并且可以进行各种变形,例如,第二实施方案中参照图14所述的单位像素的平面布局、第三实施方案中参照图15所述的单位像素的平面布局等。

此外,在下面的说明中使用的各附图中,类似于图16,除了第一表面上的第一光电转换元件101、第二光电转换元件102、第一片上透镜151、第二片上透镜152和像素间遮光部181的平面布局之外,还示出了在单位像素100的第一表面上的各像素上设置的第一滤色器121和第二滤色器122的平面布局。

5.1第一示例

图17是示出根据本实施方案的第一示例的单位像素的平面布局示例的图。如图17所示,在第一示例中,对于大像素和小像素中的每个,应用作为其中构成重复单元的元件是红色、黄色、黄色和青色(ryycy)的2×2像素的总共4个像素的组合的滤色器阵列。

注意,在图17中,第一滤色器121r是透射红色(r)的波长分量的滤色器,第一滤色器121y是透射黄色(y)的波长分量的滤色器,并且第一滤色器121cy是透射与rgb三原色具有互补色关系的青色(cy)的波长分量的滤色器。类似地,第二滤色器122r是透射红色(r)的波长分量的滤色器,第二滤色器122y是透射黄色(y)的波长分量的滤色器,并且第二滤色器122cy是透射青色(cy)的波长分量的滤色器。

此外,第一光电转换元件101r是对通过第一滤色器121r透射的红色(r)的波长分量的光进行光电转换的光电转换元件,第一光电转换元件101y是对通过第一滤色器121y透射的黄色(y)的波长分量的光进行光电转换的光电转换元件,并且第一光电转换元件101cy是对通过第一滤色器121cy透射的青色(cy)的波长分量的光的进行光电转换的光电转换元件。类似地,第二光电转换元件102r是对通过第二滤色器122r透射的红色(r)的波长分量的光进行光电转换的光电转换元件,第二光电转换元件102y是对通过第二滤色器122y透射的黄色(y)的波长分量的光进行光电转换的光电转换元件,并且第二光电转换元件102cy是对通过第二滤色器122cy透射的青色(cy)的波长分量的光进行光电转换的光电转换元件。

5.2第二示例

图18是示出根据本实施方案的第二示例的单位像素的平面布局示例的图。如图18所示,在第二示例中,对于大像素和小像素中的每个,应用作为其中构成重复单元的元件是红色、青色、青色和青色(rccc)的2×2像素的总共4个像素的组合的滤色器阵列。

5.3第三示例

图19是示出根据本实施方案的第三示例的单位像素的平面布局示例的图。如图19所示,在第三示例中,对于大像素和小像素中的每个,应用作为其中构成重复单元的元件是红色、透明、透明和蓝色(rccb)的2×2像素的总共4个像素的组合的滤色器阵列。

5.4第四示例

图20是示出根据本实施方案的第四示例的单位像素的平面布局示例的图。如图20所示,在第四示例中,对于大像素和小像素中的每个,应用作为其中构成重复单元的元件是红色、绿色、蓝色和灰色(rgbgry)的2×2像素的总共4个像素的组合的滤色器阵列。

注意,在图20中,第一滤色器121gry和第二滤色器122gry对可见光具有宽的光透射特性,并且是具有比透明(c)的滤色器的光透射特性更低的光透射特性(例如,透射80%以下的可见光的光透射特性)的滤色器。此外,第一光电转换元件101gry是对通过第一滤色器121gry透射的光进行光电转换的光电转换元件,并且第二光电转换元件102gry是对通过第二滤色器122gry透射的光进行光电转换的光电转换元件。

5.5第五示例

图21是示出根据本实施方案的第五示例的单位像素的平面布局示例的图。如图21所示,在第五示例中,对于大像素和小像素中的每个,应用作为其中构成重复单元的元件是红色、灰色、黄色和青色(rgryycy)的2×2像素的总共4个像素的组合的滤色器阵列。

5.6第六示例

图22是示出根据本实施方案的第六示例的单位像素的平面布局示例的图。如图22所示,在第六示例中,对于大像素和小像素中的每个,应用作为其中构成重复单元的元件是红色、灰色、透明和透明(rgrycc)的2×2像素的总共4个像素的组合的滤色器阵列。

5.7第七示例

图23是示出根据本实施方案的第七示例的单位像素的平面布局示例的图。如图23所示,在第七示例中,对于大像素和小像素中的每个,应用作为其中构成重复单元的元件是红色、灰色、透明和蓝色(rgrycb)的2×2像素的总共4个像素的组合的滤色器阵列。

5.8第八示例

图24是示出根据本实施方案的第八示例的单位像素的平面布局示例的图。如图24所示,在第八示例中,对于大像素和小像素中的每个,应用作为其中构成重复单元的元件是绿色、蓝色、红色和黑色(gbrbl)的2×2像素的总共4个像素的组合的滤色器阵列。

注意,在图24中,第一滤色器121bl和第二滤色器122bl对应于遮光膜。因此,第一光电转换元件101bl和第二光电转换元件102bl用作用于读取黑电平的像素信号的光电转换元件。

5.9第九示例

图25是示出根据本实施方案的第九示例的单位像素的平面布局示例的图。如图25所示,在第九示例中,对于大像素和小像素中的每个,应用作为其中构成重复单元的元件是红色、黑色、黄色和青色(rblycy)的2×2像素的总共4个像素的组合的滤色器阵列。

5.10第十示例

图26是示出根据本实施方案的第十示例的单位像素的平面布局示例的图。如图26所示,在第十示例中,对于大像素和小像素中的每个,应用作为其中构成重复单元的元件是红色、黑色、透明和透明(rb1cc)的2×2像素的总共4个像素的组合的滤色器阵列。

5.11第十一示例

图27是示出根据本实施方案的第十一示例的单位像素的平面布局示例的图。如图27所示,在第十一示例中,对于大像素和小像素中的每个,应用作为其中构成重复单元的元件是红色、黑色、透明和蓝色(rblcb)的2×2像素的总共4个像素的组合的滤色器阵列。

5.12第十二示例

图28是示出根据本实施方案的第十二示例的单位像素的平面布局示例的图。如图28所示,在第十二示例中,对于大像素和小像素中的每个,应用作为其中构成重复单元的元件是绿色、蓝色、红外线和绿色(gbirg)的2×2像素的总共4个像素的组合的滤色器阵列。

注意,在图28中,第一滤色器121ir和第二滤色器122ir是透射红外光的滤色器。此外,第一光电转换元件101ir是对通过第一滤色器121ir透射的红外光进行光电转换的光电转换元件,并且第二光电转换元件102ir是对通过第二滤色器122ir透射的红外光进行光电转换的光电转换元件。

5.13第十三示例

图29是示出根据本实施方案的第十三示例的单位像素的平面布局示例的图。如图29所示,在第十三示例中,对于大像素和小像素中的每个,应用作为其中构成重复单元的元件是绿色、黄色、品红色和青色(gymcy)的2×2像素的总共4个像素的组合的滤色器阵列。

注意,在图29中,第一滤色器121m和第二滤色器122m是透射与rgb三原色具有互补色关系的品红色的波长分量的滤色器。此外,第一光电转换元件101m是对通过第一滤色器121m透射的光进行光电转换的光电转换元件,并且第二光电转换元件102m是对通过第二滤色器122m透射的红外光进行光电转换的光电转换元件。

5.14第十四示例

图30是示出根据本实施方案的第十四示例的单位像素的平面布局示例的图。如图30所示,在第十四示例中,对于大像素和小像素中的每个,应用作为其中构成重复单元的元件是红外线、透明、透明和透明(irccc)的2×2像素的总共4个像素的组合的滤色器阵列。

5.15第十五示例

图31是示出根据本实施方案的第十五示例的单位像素的平面布局示例的图。如图31所示,在第十五示例中,对于大像素和小像素中的每个,应用作为其中构成重复单元的元件是红外线、透明、透明和蓝色(irccb)的2×2像素的总共4个像素的组合的滤色器阵列。

5.16作用与效果

即使在采用上述例示的滤色器阵列的情况下,作为来自大像素的泄漏电流的流出目的地的小像素第二光电转换元件102也设置有透射与针对大像素的第一光电转换元件101设置的第一滤色器121透射的波长分量相同的波长分量的第二滤色器122,由此从大像素泄露的泄露电流流入基于具有与大像素相同的波长分量的光产生电荷的小像素中,从而可以减少由具有不同的波长分量的光产生的电荷流入小像素中。结果,减小了泄漏电流对小像素的影响,从而可以提高从小像素读取的图像数据中的噪声比(s/n比)。

由于其他构成、操作和效果可以类似于上述实施方案中的构成、操作和效果,因此这里将省略其详细说明。

6.第六实施方案

在上述实施方案中,已经例示了如下情况:通过入射光的入射面之间的面积差来设置具有高灵敏度的大像素和具有低灵敏度的小像素,并且具有低灵敏度的小像素与具有高灵敏度的大像素组合;然而,设定像素的灵敏度差的方法不限于基于面积差的方法。

例如,通过设置光电转换元件的杂质浓度的差异,可以提供具有高灵敏度的像素(代替大像素)和具有低灵敏度的像素(代替小像素)。具体地,通过增加第一光电转换元件101的杂质浓度并降低第二光电转换元件102的杂质浓度,可以提供具有不同的灵敏度的两个像素。

此外,通过在一个像素的入射面上设置遮光膜以在实质上入射光的区域中设定面积差,可以提供具有高灵敏度的像素(无遮光面积或遮光面积较小)和具有低灵敏度的像素(遮光面积较大)。

此外,通过设置在像素上布置的片上透镜(例如,第一片上透镜151和第二片上透镜152)的光轴、焦距等的差异,可以提供具有高灵敏度的像素和具有低灵敏度的像素。

即使在这些情况下,作为来自大像素的泄漏电流的流出目的地的小像素第二光电转换元件102也设置有透射与针对大像素的第一光电转换元件101设置的第一滤色器121透射的波长分量相同的波长分量的第二滤色器122,由此从大像素泄漏的泄漏电流流入基于具有与大像素相同的波长分量的光产生电荷的小像素中,从而能够减少由具有不同的波长分量的光产生的电荷流入小像素中。结果,减小了泄漏电流对小像素的影响,从而可以提高从小像素读取的图像数据中的噪声比(s/n比)。

由于其他构成、操作和效果可以类似于上述实施方案中的构成、操作和效果,因此这里将省略其详细说明。

7.移动体的应用例

根据本公开的技术(本技术)可以应用于各种产品。根据本公开的技术可以实现为安装在如汽车、电动汽车、混合动力电动汽车、摩托车、自行车、个人移动装置、飞机、无人机、船和机器人等任何类型的移动体上的装置。

图32是示出了作为可以应用根据本公开的技术的移动体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彼此连接的多个电子控制单元。在图32示出的示例中,车辆控制系统12000包括驱动系统控制单元12010、车身系统控制单元12020、车外信息检测单元12030、车内信息检测单元12040和综合控制单元12050。此外,作为综合控制单元12050的功能配置,示出了微型计算机12051、声音图像输出单元12052和车载网络接口(i/f)12053。

驱动系统控制单元12010根据各种程序控制与车辆的驱动系统相关的装置的操作。例如,驱动系统控制单元12010充当以下装置的控制装置:如内燃机或驱动马达等用于产生车辆的驱动力的驱动力产生装置、用于将驱动力传递至车轮的驱动力传递机构、用于调整车辆的转向角的转向机构、用于产生车辆的制动力的制动装置等。

车身系统控制单元12020根据各种程序控制装备在车身上的各种装置的操作。例如,车身系统控制单元12020充当以下装置的控制装置:无钥匙进入系统、智能钥匙系统、电动车窗装置或如前照灯、后照灯、刹车灯、信号灯或雾灯等各种灯。在这种情况下,可以将从替代钥匙的便携式装置发送的无线电波或各种开关的信号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,并且控制车辆的门锁装置、电动车窗装置、灯等。

车外信息检测单元12030检测安装了车辆控制系统12000的车辆的外部的信息。例如,摄像单元12031连接到车外信息检测单元12030。车外信息检测单元12030使得摄像单元12031捕捉车辆外部的图像,并且接收捕捉到的图像。车外信息检测单元12030可以基于接收到的图像对人、车辆、障碍物、标志和路表面上的字符等执行物体检测处理或距离检测处理。

摄像单元12031是接收光并且输出与接收到的光的量相对应的电信号的光学传感器。摄像单元12031可以将电信号作为图像输出,或作为距离测量信息输出。此外,由摄像单元12031接收到的光可以是可见光或如红外光等不可见光。

车内信息检测单元12040检测车辆内部的信息。例如,车内信息检测单元12040连接到检测驾驶员的状态的驾驶员状态检测单元12041。例如,驾驶员状态检测单元12041包括拍摄驾驶员的图像的相机,并且车内信息检测单元12040可以基于从驾驶员状态检测单元12041输入的检测信息计算驾驶员的疲劳程度或集中程度,或可以判定驾驶员是否在打瞌睡。

微型计算机12051可以基于车外信息检测单元12030或车内信息检测单元12040获得的车辆外部和内部的信息计算驱动力产生装置、转向机构或制动装置的控制目标值,并且向驱动系统控制单元12010输出控制指令。例如,微型计算机12051可以执行协同控制以实现高级驾驶员辅助系统(adas)的功能,该功能包括车辆的碰撞避免或撞击减轻、基于车辆之间的距离的跟车行驶、保持车速行驶、车辆碰撞警告、车道偏离警告等。

此外,微型计算机12051通过基于车外信息检测单元12030或车内信息检测单元12040获得的车辆周围的信息控制驱动力产生装置、转向机构或制动装置等,可以执行协同控制以实现不依赖驾驶员的操作自主行驶的自动驾驶等。

此外,微型计算机12051可以基于由车外信息检测单元12030获得的车辆外部的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可以根据车外信息检测单元12030检测到的前方车辆或对向车辆的位置通过控制前照来执行如将远光灯切换为近光灯等旨在防止眩光的协同控制。

声音图像输出单元12052将声音和图像输出信号中的至少一种传输到能够视觉上或听觉上向车辆的乘员或车辆的外部通知信息的输出装置。在图32的示例中,作为输出装置,例示了音频扬声器12061、显示单元12062和仪表面板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者。

图33是示出了摄像单元12031的安装位置的示例的图。

在图33中,作为摄像单元12031,包括摄像单元12101、12102、12103、12104和12105。

例如,摄像单元12101、12102、12103、12104和12105设置在车辆12100的前鼻、侧视镜、后保险杠、后门以及车辆内部前面挡风玻璃的上部等位置上。设置在前鼻上的摄像单元12101和设置在车辆内部挡风玻璃的上部的摄像单元12105主要获得车辆12100前方的图像。设置在侧视镜上的摄像单元12102和12103主要获得车辆12100的侧面的图像。设置在后保险杠或后门上的摄像单元12104主要获得车辆12100后面的图像。设置在车辆内部挡风玻璃的上部的摄像单元12105主要用于检测前方车辆、行人、障碍物、交通信号、交通标志、车道等的。

注意,图33示出了摄像单元12101到12104的摄像范围的示例。摄像范围12111表示设置在前鼻上的摄像单元12101的摄像范围,摄像范围12112和12113分别表示设置在侧视镜上的摄像单元12102和12103的摄像范围,以及摄像范围12114表示设置在后保险杠或后门上的摄像单元12104的摄像范围。例如,将由摄像单元12101到12104获取的图像数据彼此叠加,由此获得从上方观看到的车辆12100的俯瞰图像。

摄像单元12101到12104中的至少一个可以具有获得距离信息的功能。例如,摄像单元12101到12104中的至少一个可以是包括多个摄像元件的立体相机,或可以是包括用于相位差检测的像素的摄像元件。

例如,微型计算机12051可以基于从摄像单元12101到12104获得的距离信息获得到摄像范围12111到12114内的每一个三维物体的距离以及距离的时间变化(相对于车辆12100的相对速度),从而能够将特别是作为车辆12100的行驶路径上最近的三维物体并且在与车辆12100的方向基本上相同的方向上以预定的速度(例如,0km/h或更高)行驶的三维物体提取为前方车辆。此外,微型计算机12051可以预先设定在前方车辆前方要确保的车辆间的距离,并且可以执行自动制动控制(包括跟车停止控制)、自动加速控制(包括跟车启动控制)等。如上所述,可以执行旨在用于自动驾驶的协同控制,其使得车辆自主行驶而不依赖于驾驶员的操作等。

例如,微型计算机12051可以基于从摄像单元12101到12104获得的距离信息通过将三维物体分类为两轮车辆、标准车辆、大型车辆、行人和如电线杆等其他三维物体而提取与这些物体相关的三维物体数据,并且将该数据用于自动避开障碍物。例如,微型计算机12051将车辆12100周围的障碍物区分为车辆12100的驾驶员可以视觉识别的障碍物和难以视觉识别的障碍物。然后,微型计算机12051判定表示与每一个障碍物碰撞的风险的碰撞风险,并且当碰撞风险大于或等于设定值并且存在碰撞可能时,微型计算机12051经由音频扬声器12061和显示单元12062向驾驶员输出警告或通过驱动系统控制单元12010执行强制减速或避让转向,从而能够执行用于避免碰撞的驾驶辅助。

摄像单元12101到12104中的至少一个可以是检测红外线的红外相机。例如,微型计算机12051可以通过判定摄像单元12101到12104的拍摄图像中是否存在行人来识别行人。例如,通过提取作为红外相机的摄像单元12101到12104的拍摄图像中的特征点的过程和对表示物体轮廓的一系列特征点进行图案匹配处理以判断该物体是否是行人的过程执行这种行人识别。当微型计算机12051判定在摄像单元12101到12104的拍摄图像中存在行人并且识别出行人时,声音图像输出单元12052控制显示单元12062使得用于强调的矩形轮廓线在所识别出的行人上叠加显示。此外,声音图像输出单元12052可以控制显示单元12062使得在期望的位置显示表示行人的图标等。

以上,已经说明了可以应用根据本公开的技术的车辆控制系统的示例。根据本公开的技术可以应用于上述构成中的摄像单元12031、驾驶员状态检测单元12041等。

以上,已经说明了本公开的实施方案;然而,本公开的技术范围不限于上述实施方案本身,并且可以在不脱离本公开的主旨的情况下进行各种改变。此外,不同实施方案和变形例的部件可以适当地组合。

此外,在本说明书中所述的各实施方案中的效果仅是示例性的,并且本技术的效果不限于这些效果,并且可以包括其他效果。

注意,本技术还可以采用如下构成。

(1)一种固态摄像装置,包括:

以二维格子状排列的多个第一光电转换元件,所述第一光电转换元件均具有第一灵敏度;

以二维格子状排列的多个第二光电转换元件,所述第二光电转换元件均具有低于所述第一灵敏度的第二灵敏度并且分别布置在所述多个第一光电转换元件之间的对应的一个空间处;

多个电荷存储区域,各个所述电荷存储区域包括所述多个第二光电转换元件中的一个第二光电转换元件并且存储由所述多个第二光电转换元件中的对应的一个第二光电转换元件产生的电荷;

多个第一滤色器,其相对于所述多个第一光电转换元件中的每个第一光电转换元件的光接收面一对一地设置;和

多个第二滤色器,其相对于所述多个第二光电转换元件中的每个第二光电转换元件的光接收面一对一地设置,

其中,

在所述多个第一光电转换元件中的每个第一光电转换元件中,针对最靠近所述第一光电转换元件的所述电荷存储区域中包括的所述第二光电转换元件的所述光接收面设置的所述第二滤色器透射与针对最靠近所述电荷存储区域的所述第一光电转换元件的所述光接收面设置的所述第一滤色器透射的波长分量相同的波长分量。

(2)根据(1)所述的固态摄像装置,其中,在所述多个第一光电转换元件中的每个第一光电转换元件中,在最靠近所述第一光电转换元件的所述电荷存储区域有两个以上的情况下,针对与晶体管相邻的每个所述电荷存储区域中包括的所述第二光电转换元件的所述光接收面设置的所述第二滤色器透射与针对最靠近所述电荷存储区域的所述第一光电转换元件的所述光接收面设置的所述第一滤色器透射的波长分量相同的波长分量,所述晶体管在与所述两个以上电荷存储区域中的每个电荷存储区域相邻的晶体管中具有在使所述第一光电转换元件和所述第二光电转换元件产生电荷的存储时段期间给定的最低电位。

(3)根据(1)所述的固态摄像装置,其中,在所述多个电荷存储区域不与所述多个第一光电转换元件中的每个第一光电转换元件相邻的情况下,针对与晶体管相邻的每个所述电荷存储区域中包括的所述第二光电转换元件的所述光接收面设置的所述第二滤色器透射与针对最靠近所述电荷存储区域的所述第一光电转换元件的所述光接收面设置的所述第一滤色器透射的波长分量相同的波长分量,所述晶体管在所述多个第一光电转换元件中的每个第一光电转换元件周围存在的晶体管中具有在使所述第一光电转换元件和所述第二光电转换元件产生电荷的存储时段期间给定的最低电位。

(4)根据(1)~(3)中任一项所述的固态摄像装置,其中,除了所述多个第二光电转换元件中的一个第二光电转换元件之外,所述多个电荷存储区域中的每个电荷存储区域还包括存储由所述第二光电转换元件产生的电荷的电荷存储部以及将所述第二光电转换元件和所述电荷存储部彼此连接的节点。

(5)根据(4)所述的固态摄像装置,其中,所述电荷存储部具有包括在半导体基板的第二表面上形成的多晶硅电极作为电荷存储层的结构,所述第二表面是所述半导体基板的第一表面的相反侧,并且所述第一光电转换元件和所述第二光电转换元件形成在所述第一表面侧。

(6)根据(1)~(5)中任一项所述的固态摄像装置,其中,

所述多个第一光电转换元件中的每个第一光电转换元件的所述光接收面具有第一面积,并且

所述多个第二光电转换元件中的每个第二光电转换元件的所述光接收面具有小于所述第一面积的第二面积。

(7)根据(1)~(5)中任一项所述的固态摄像装置,其中,

所述多个第一光电转换元件中的每个第一光电转换元件包括其中预定杂质以第一浓度扩散的区域,并且

所述多个第二光电转换元件中的每个第二光电转换元件包括其中所述预定杂质以低于所述第一浓度的第二浓度扩散的区域。

(8)根据(1)~(7)中任一项所述的固态摄像装置,其中,所述多个第一滤色器根据拜耳阵列、x-trans(注册商标)型阵列、四倍拜耳阵列或白色rgb型阵列的一种排列。

(9)根据(1)~(8)中任一项所述的固态摄像装置,其中,所述多个第一滤色器包括对可见光具有宽的光透射特性的滤色器。

(10)根据(1)~(9)中任一项所述的固态摄像装置,其中,所述多个第一滤色器包括对可见光具有宽的光透射特性并且透射80%以下的可见光的滤色器。

(11)根据(1)~(10)中任一项所述的固态摄像装置,其中,所述多个第一滤色器包括透射与rgb三原色具有互补色关系的颜色的波长分量的滤色器。

(12)根据(1)~(11)中任一项所述的固态摄像装置,其中,所述多个第一滤色器中的至少一个第一滤色器是遮光膜。

(13)根据(1)~(12)中任一项所述的固态摄像装置,其中,所述多个第一滤色器包括透射红外光的滤色器。

(14)根据(1)~(13)中任一项所述的固态摄像装置,还包括:

存储电荷的浮动扩散区域;

第一传输栅极,其将每个所述第一光电转换元件中产生的电荷传输到所述浮动扩散区域;

第二传输栅极,其将存储在每个所述电荷存储区域中的电荷传输到所述浮动扩散区域;

放大栅极,其在信号线上产生具有与所述浮动扩散区域中存储的电荷量相对应的电压值的电压信号;

选择栅极,其控制所述放大栅极和所述信号线之间的连接;和

复位栅极,其控制存储在所述浮动扩散区域中的电荷的排出。

(15)一种固态摄像装置,包括:

以二维格子状排列的多个第一光电转换元件,所述第一光电转换元件均具有第一灵敏度;

以二维格子状排列的多个第二光电转换元件,所述第二光电转换元件均具有低于所述第一灵敏度的第二灵敏度并且分别布置在所述多个第一光电转换元件之间的对应的一个空间处;

多个电荷存储区域,各个所述电荷存储区域包括所述多个第二光电转换元件中的一个第二光电转换元件并且存储由所述多个第二光电转换元件中的对应的一个第二光电转换元件产生的电荷;

多个第一滤色器,其相对于所述多个第一光电转换元件中的每个第一光电转换元件的光接收面一对一地设置;和

多个第二滤色器,其相对于所述多个第二光电转换元件中的每个第二光电转换元件的光接收面一对一地设置,

其中,

所述多个第一滤色器包括透射第一波长分量的第三滤色器和透射与所述第一波长分量不同的第二波长分量的第四滤色器,

所述多个第二滤色器包括透射第三波长分量的第五滤色器和透射与所述第三波长分量不同的第四波长分量的第六滤色器,

在可见光区域中具有宽的光强度的白色光入射的情况下由在所述光接收面上设置有所述第三滤色器的所述第一光电转换元件每单位时间产生的电荷量大于在所述白色光入射的情况下由在所述光接收面上设置有所述第四滤色器的所述第一光电转换元件每单位时间产生的电荷量,

在所述白色光入射的情况下由在所述光接收面上由设置有所述第五滤色器的所述第二光电转换元件每单位时间产生的电荷量大于在所述白色光入射的情况下由在所述光接收面上设置有所述第六滤色器的所述第二光电转换元件每单位时间产生的电荷量,并且

所述第五滤色器设置在最靠近在所述光接收面上设置有所述第四滤色器的所述第一光电转换元件的所述电荷存储区域中包括的所述第二光电转换元件的所述光接收面上。

(16)一种电子设备,包括:

像素阵列单元,其中在行方向和列方向上排列有多个单位像素;

驱动电路,其驱动所述多个单位像素中的读取目标单位像素;

处理电路,其从由所述驱动电路驱动的所述读取目标单位像素读取像素信号;和

控制单元,其控制所述驱动电路和所述处理电路,

其中,

所述像素阵列单元包括:

以二维格子状排列的多个第一光电转换元件,所述第一光电转换元件均具有第一灵敏度;

以二维格子状排列的多个第二光电转换元件,所述第二光电转换元件均具有低于所述第一灵敏度的第二灵敏度并且分别布置在所述多个第一光电转换元件之间的对应的一个空间处;

多个电荷存储区域,各个所述电荷存储区域包括所述多个第二光电转换元件中的一个第二光电转换元件并且存储由所述多个第二光电转换元件中的对应的一个第二光电转换元件产生的电荷;

多个第一滤色器,其相对于所述多个第一光电转换元件中的每个第一光电转换元件的光接收面一对一地设置;和

多个第二滤色器,其相对于所述多个第二光电转换元件中的每个第二光电转换元件的光接收面一对一地设置,并且

在所述多个第一光电转换元件中的每个第一光电转换元件中,针对最靠近所述第一光电转换元件的所述电荷存储区域中包括的所述第二光电转换元件的所述光接收面设置的所述第二滤色器透射与针对最靠近所述电荷存储区域的所述第一光电转换元件的所述光接收面设置的所述第一滤色器透射的波长分量相同的波长分量。

(17)一种电子设备,包括:

像素阵列单元,其中在行方向和列方向上排列有多个单位像素;

驱动电路,其驱动所述多个单位像素中的读取目标单位像素;

处理电路,其从由所述驱动电路驱动的所述读取目标单位像素读取像素信号;和

控制单元,其控制所述驱动电路和所述处理电路,

其中,

所述像素阵列单元包括:

以二维格子状排列的多个第一光电转换元件,所述第一光电转换元件均具有第一灵敏度;

以二维格子状排列的多个第二光电转换元件,所述第二光电转换元件均具有低于所述第一灵敏度的第二灵敏度并且分别布置在所述多个第一光电转换元件之间的对应的一个空间处;

多个电荷存储区域,各个所述电荷存储区域包括所述多个第二光电转换元件中的一个第二光电转换元件并且存储由所述多个第二光电转换元件中的对应的一个第二光电转换元件产生的电荷;

多个第一滤色器,其相对于所述多个第一光电转换元件中的每个第一光电转换元件的光接收面一对一地设置;和

多个第二滤色器,其相对于所述多个第二光电转换元件中的每个第二光电转换元件的光接收面一对一地设置,

所述多个第一滤色器包括透射第一波长分量的第三滤色器和透射与所述第一波长分量不同的第二波长分量的第四滤色器,

所述多个第二滤色器包括透射第三波长分量的第五滤色器和透射与所述第三波长分量不同的第四波长分量的第六滤色器,

在可见光区域中具有宽的光强度的白色光入射的情况下由在所述光接收面上设置有所述第三滤色器的所述第一光电转换元件每单位时间产生的电荷量大于在所述白色光入射的情况下由在所述光接收面上设置有所述第四滤色器的所述第一光电转换元件每单位时间产生的电荷量,

在所述白色光入射的情况下由在所述光接收面上由设置有所述第五滤色器的所述第二光电转换元件每单位时间产生的电荷量大于在所述白色光入射的情况下由在所述光接收面上设置有所述第六滤色器的所述第二光电转换元件每单位时间产生的电荷量,并且

所述第五滤色器设置在最靠近在所述光接收面上设置有所述第四滤色器的所述第一光电转换元件的所述电荷存储区域中包括的所述第二光电转换元件的所述光接收面上。

附图标记列表

10cmos图像传感器

11像素阵列单元

12垂直驱动电路

13列处理电路

14水平驱动电路

15系统控制单元

18信号处理单元

19数据存储单元

100、200、300单位像素

101、101b、101b1、101c、101cy、101g、101g1、101g2、101gry、101ir、101r、101y第一光电转换元件

102第二光电转换元件

103第一传输晶体管

104第二传输晶体管

105第三传输晶体管

106第四传输晶体管

1061栅电极

107fd部

108复位晶体管

109放大晶体管

110选择晶体管

111电荷存储部

112、113节点

121、121b、121b1、121c、121cy、121g、121g1、121g2、121gry、121ir、121r、121y第一滤色器

122、122b、122b1、122b2、122b1、122c、122cy、122g、122g1、122g2、122g3、122gry、122ir、122r、122y第二滤色器

131电流源

140硅基板

141n-扩散区域

142n扩散区域

143p-扩散区域

144p+扩散区域

145n+扩散区域

146p扩散区域

147氧化硅膜

148多晶硅电极

151第一片上透镜

152第二片上透镜

181像素间遮光部

ld像素驱动线

vsl垂直信号线

再多了解一些
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