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CN111477645B - 固态摄像装置和电子设备 - Google Patents

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CN111477645B CN202010330788.8A CN202010330788A CN111477645B CN 111477645 B CN111477645 B CN 111477645B CN 202010330788 A CN202010330788 A CN 202010330788A CN 111477645 B CN111477645 B CN 111477645B
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Abstract

本发明涉及固态摄像装置和电子设备，其可以在抑制拍摄图像劣化的同时提高相位差检测的精度。提供的固态摄像装置可包括二维地布置多个像素的像素阵列单元，所述多个像素包含相对于一个片上透镜形成有多个光电转换器件的像素，并且形成在所述像素之间的像素间分离单元和像素间遮光单元中的至少一方的一部分以突起形状朝向所述像素的中心突出，以形成突起部。

Description

固态摄像装置和电子设备
本申请是申请日为2018年5月28、发明名称为“固态摄像装置和电子设备”的申请号为201880014245.6的专利申请的分案申请。
技术领域
本技术涉及固态摄像装置和电子设备，并且特别地，涉及能够在抑制拍摄图像劣化的同时提高相位差检测的精度的固态摄像装置和电子设备。
背景技术
近年来，使用布置有图像表面相位差检测像素的固态摄像装置来提高自动聚焦的速度。
在这种固态摄像装置中，为了对由片上透镜收集的光进行光瞳分割而通过金属膜等部分地遮光的方式是被大量且通常采用的。然而，由于不能将从遮光像素获取的信息用作拍摄图像的信息，因此需要使用从周围像素获取的信息来进行插值。
此外，这种固态摄像装置的缺点在于，由于不能相对于有效像素在整个表面上布置遮光像素，因此，由相位差像素整体接收到的光量减少，特别是在光量很少时会降低相位差检测的精度。
作为用于避免这种情况的技术，存在着一种通过在一个片上透镜下侧埋入多个光电转换器件来执行光瞳分割的方式。这种方式用于例如单镜头反光相机或智能电话内置相机所用的固态摄像装置(例如，参见专利文献1)。
专利文献1：日本专利公开公报特开第2002-165126号
然而，在单个片上透镜的正下方具有两个光电转换器件的固态摄像装置中，一个光电转换器件的输出会与另一个光电转换器件的输出混合，由此有时会降低相位差检测的精度。
作为避免这种情况的技术，可以设想在两个光电转换器件之间设置物理分离单元。然而，特别是在焦点一致的情况下，该分离单元会干扰光电转换器件中的光电转换，这会降低灵敏度。另外，在该分离单元中发生光散射，这会使分光特性恶化。其结果，可能降低拍摄图像的图像质量。
发明内容
本技术是鉴于上述情况而做出的，可以在抑制拍摄图像劣化的同时提高相位差检测的精度。
本技术的一方面的固态摄像装置是如下固态摄像装置，所述固态摄像装置包括二维地布置多个像素的像素阵列单元，所述多个像素包含相对于一个片上透镜形成有多个光电转换器件的像素，并且形成在所述像素之间的像素间分离单元和像素间遮光单元中的至少一方的一部分以突起形状朝向所述像素的中心突出，以形成突起部。
在本技术的一方面的固态摄像装置中，设置有二维地布置多个像素的像素阵列单元，所述多个像素包含相对于一个片上透镜形成有多个光电转换器件的像素，并且形成在所述像素之间的像素间分离单元和像素间遮光单元中的至少一方的一部分通过以突起形状朝向所述像素的中心突出，从而形成突起部。
本技术的一方面的固态摄像装置是如下固态摄像装置，所述固态摄像装置包括二维地布置多个像素的像素阵列单元，所述多个像素包含形成有一个光电转换器件的像素，所述像素阵列单元包含相对于一个片上透镜布置的多个像素，并且形成在构成所述多个像素的像素之间的像素间分离单元和像素间遮光单元中的至少一方的一部分以突起形状朝向所述多个像素的中心突出，以形成突起部。
在本技术的一方面的固态摄像装置中，设置有二维地布置多个像素的像素阵列单元，所述多个像素包含形成有一个光电转换器件的像素，所述像素阵列单元包含相对于一个片上透镜布置的多个像素，并且形成在构成所述多个像素的像素之间的像素间分离单元和像素间遮光单元中的至少一方的一部分通过以突起形状朝向所述多个像素的中心突出，从而形成突起部。
本技术的一方面的电子设备是如下电子设备，所述电子设备搭载有固态摄像装置，所述固态摄像装置包括二维地布置多个像素的像素阵列单元，所述多个像素包含相对于一个片上透镜形成有多个光电转换器件的像素，并且形成在所述像素之间的像素间分离单元和像素间遮光单元中的至少一方的一部分以突起形状朝向所述像素的中心突出，以形成突起部。
在本技术的一方面的电子设备所搭载的固态摄像装置中，所述固态摄像装置设置有二维地布置多个像素的像素阵列单元，所述多个像素包含相对于一个片上透镜形成有多个光电转换器件的像素，并且形成在所述像素之间的像素间分离单元和像素间遮光单元中的至少一方的一部分通过以突起形状朝向所述像素的中心突出，从而形成突起部。
根据本技术的一方面，可以在抑制拍摄图像劣化的同时提高相位差检测的精度。
应当注意，这里说明的效果不一定是限制性的，并且可以是本发明中记载的任何效果。
附图说明
图1是示出了应用本技术的固态摄像装置的一个实施方式的构造示例的图。
图2是示出了在一个片上透镜的正下方具有两个光电转换器件的像素的结构的截面图。
图3是示出了各个光电转换器件根据光的入射角的输出结果的图。
图4是示出了在一个片上透镜的正下方具有两个光电转换器件的像素的结构的图。
图5是示出了用于提高相位差检测的精度的像素的结构的图。
图6是示出了通常的像素的平面布局的图。
图7是示出了通常的像素的结构的截面图。
图8是说明通常的像素的硅层内部的N型电位的图。
图9是示出了第一实施方式中的像素的平面布局的图。
图10是说明第一实施方式中的像素的硅层内部的N型电位的图。
图11是示出了第一实施方式中的像素的结构的第一截面图。
图12是示出了第一实施方式中的像素的结构的第二截面图。
图13是示出了第一实施方式中的像素的结构的第三截面图。
图14是示出了第一实施方式中的像素的结构的三维图。
图15是示出了第二实施方式中的像素的结构的三维图。
图16是示出了第三实施方式中的像素的结构的三维图。
图17是示出了第四实施方式中的像素的结构的平面图。
图18是示出了第四实施方式中的像素的结构的第一变形例的平面图。
图19是示出了第四实施方式中的像素的结构的第二变形例的平面图。
图20是示出了第四实施方式中的像素的结构的第三变形例的平面图。
图21是示出了第四实施方式中的像素的结构的第四变形例的平面图。
图22是示出了第五实施方式中的像素的结构的平面图。
图23是说明入射光的光斑直径与突起部的长度之间的关系的图。
图24是示出了第六实施方式中的像素的结构的平面图。
图25是示出了第七实施方式中的像素的结构的平面图。
图26是示出了第七实施方式中的像素的结构的变形例的平面图。
图27是示出了第八实施方式中的像素的结构的平面图。
图28是示出了第九实施方式中的像素的平面布局的图。
图29是说明第九实施方式中的像素的硅层内部的N型电位的图。
图30是示出了第九实施方式中的像素的结构的截面图。
图31是示出了第十实施方式中的像素的结构的第一例的截面图。
图32是示出了第十实施方式中的像素的结构的第二例的截面图。
图33是示出了第十实施方式中的像素的结构的第三例的截面图。
图34是示出了第十实施方式中的像素的结构的第四例的截面图。
图35是示出了第十实施方式中的像素的结构的第五例的截面图。
图36是示出了第十实施方式中的像素的结构的第六例的截面图。
图37是示出了第十实施方式中的像素的结构的第七例的截面图。
图38是示出了第十实施方式中的像素的结构的第八例的截面图。
图39是示出了第十实施方式中的像素的结构的第九例的截面图。
图40是示出了第十实施方式中的像素的结构的第十例的截面图。
图41是示出了第十实施方式中的像素的结构的第十一例的截面图。
图42是示意性示出了第十实施方式中的像素的电位分布的图。
图43是示出了第十一实施方式中的像素的结构的第一例的截面图。
图44是示出了第十一实施方式中的像素的结构的第二例的截面图。
图45是示出了第十一实施方式中的像素的结构的第三例的截面图。
图46是示出了第十一实施方式中的像素的结构的第四例的平面图。
图47是示出了第十一实施方式中的像素的结构的第五例的平面图。
图48是示出了第十一实施方式中的像素的结构的第六例的截面图。
图49是示出了第十二实施方式中的像素的结构的第一例的截面图。
图50是示出了各个光电转换器件根据光的入射角的输出结果的图。
图51是示出了第十二实施方式中的像素的结构的第二例的截面图。
图52是示出了第十二实施方式中的像素的结构的第三例的截面图。
图53是示出了第十二实施方式中的像素的结构的第四例的截面图。
图54是示出了第十二实施方式中的像素的结构的第五例的截面图。
图55是示出了第十二实施方式中的像素的结构的第六例的平面图。
图56是示出了第十二实施方式中的像素的结构的第七例的平面图。
图57是示出了第十三实施方式中的像素的平面布局和截面的示例的图。
图58是示出了通常的像素的结构的截面图。
图59是示出了第十三实施方式中的像素的结构的第一例的截面图。
图60是示出了第十三实施方式中的像素的结构的第二例的截面图。
图61是示出了第十三实施方式中的像素的结构的第三例的截面图。
图62是示出了各个实施方式中的像素的电路构造的图。
图63是示出了包括应用本技术的固态摄像装置的电子设备的构造示例的框图。
图64是示出了应用本技术的固态摄像装置的使用示例的图。
图65是示出了能够应用本发明的技术的层叠型固态摄像装置的构造示例的概况的图。
图66是示出了层叠型固态摄像装置的第一构造示例的截面图。
图67是示出了层叠型固态摄像装置的第二构造示例的截面图。
图68是示出了层叠型固态摄像装置的第三构造示例的截面图。
图69是示出了能够应用本发明的技术的层叠型固态摄像装置的另一构造示例的截面图。
图70是示出了车辆控制系统的示意性构造的示例的框图。
图71是示出了车外信息检测单元和摄像单元的设置位置的示例的说明图。
具体实施方式
在下文中，将参照附图说明本技术的实施方式。需要注意，将按以下顺序进行说明。
1.固态摄像装置的构造
2.前提技术
3.本技术的实施方式
(1)第一实施方式：设置用于像素间Si分离的突起部的结构(基本结构)
(2)第二实施方式：设置用于像素间遮光的突起部的结构
(3)第三实施方式：设置用于像素间Si分离和像素间遮光的突起部的结构
(4)第四实施方式：针对R、G、B像素分别形成突起部的结构
(5)第五实施方式：调节突起部的长度的结构
(6)第六实施方式：针对各个像素调节突起部的长度的结构
(7)第七实施方式：使用椭圆形片上透镜的结构
(8)第八实施方式：相对于单个片上透镜布置多个像素的结构
(9)第九实施方式：从与光入射侧相反侧的表面执行物理分离的结构
(10)第十实施方式：在PD的中央部分和其他部分改变固定电荷量的结构
(11)第十一实施方式：使相同颜色的PD的中央部分为低折射区域，使不同颜色的PD的中央部分为金属区域的结构
(12)第十二实施方式：将OCL以折射率不同的多种物质构成的结构
(13)第十三实施方式：在相同颜色的PD的中央部分形成纵型晶体管的结构
4.像素的电路构造
5.变形例
6.电子设备的构造
7.固态摄像装置的使用示例
8.能够应用本发明的技术的层叠型固态摄像装置的构造示例
9.应用于移动体的示例
<1.固态摄像装置的构造>
(固态摄像装置的构造示例)
图1是示出了应用本技术的固态摄像装置的一个实施方式的构造示例的图。
图1所示的CMOS图像传感器10是使用互补金属氧化物半导体(CMOS：Complementary Metal Oxide Semiconductor)的固态摄像装置的示例。CMOS图像传感器10通过光学透镜系统(未示出)获取来自被摄体的入射光(图像光)，并且CMOS图像传感器10以像素为单位将在摄像表面上成像的入射光的光量转换成电信号并将电信号作为像素信号输出。
在图1中，CMOS图像传感器10包括像素阵列单元11、垂直驱动电路12、列信号处理电路13、水平驱动电路14、输出电路15、控制电路16和输入/输出端子17。
在像素阵列单元11中，二维地(矩阵状)布置多个像素100。像素100包括作为光电转换器件的光电二极管(PD：Photodiode)和多个像素晶体管。例如，多个像素晶体管包括传输晶体管、复位晶体管、放大晶体管和选择晶体管。
另外，在以下的说明中，作为布置于像素阵列单元11的像素，除了说明像素100以外，还说明像素200、像素300、像素400和像素500。
例如，垂直驱动电路12由移位寄存器构成，选择预定的像素驱动线21，向所选择的像素驱动线21供应用于驱动像素100的脉冲，并逐行地驱动像素100。具体地，垂直驱动电路12在垂直方向上逐行地顺序选择并扫描像素阵列单元11中的各个像素100，并且垂直驱动电路12通过垂直信号线22向列信号处理电路13供应基于信号电荷(电荷)的像素信号，所述信号电荷是根据各个像素100的光电转换器件中的接收光量而生成的。
列信号处理电路13针对各列的像素100布置，并且列信号处理电路13针对各个像素列对从一行的像素100输出的信号执行信号处理，例如噪声消除。例如，列信号处理电路13执行诸如用于消除像素特有的固定模式噪声的相关双采样(CDS：correlated doublesampling)和模数(AD：Analog Digital)转换等信号处理。
例如，水平驱动电路14由移位寄存器构成，并且水平驱动电路14通过顺序输出水平扫描脉冲来顺序选择各个列信号处理电路13，并且水平驱动电路14使各个列信号处理电路13将像素信号输出到水平信号线23。
输出电路15对从各个列信号处理电路13通过水平信号线23顺序供应的信号执行信号处理，并且输出电路15输出处理后的信号。需要注意，输出电路15可以仅执行例如缓冲，或在某些情况下可以执行黑电平调节、列差异修正和各种类型的数字信号处理等。
控制电路16控制CMOS图像传感器10的各个单元的操作。
此外，控制电路16基于垂直同步信号、水平同步信号和主时钟信号生成时钟信号和控制信号，所述时钟信号和控制信号用作垂直驱动电路12、列信号处理电路13和水平驱动电路14等的操作的基准。控制电路16将生成的时钟信号和控制信号输出到垂直驱动电路12、列信号处理电路13和水平驱动电路14等。
输入/输出端子17与外部进行信号的收发。
如上所述构造的图1中的CMOS图像传感器10是称为列AD方式的CMOS图像传感器，在列AD方式中，执行CDS处理和AD转换处理的列信号处理电路13是针对各个像素列布置的。此外，图1中的CMOS图像传感器10例如可以是背照式CMOS图像传感器。
<2.前提技术>
(像素的结构)
图2是示出了在一个片上透镜711的正下方具有两个光电转换器件713A和713B的像素700的结构的截面图。需要注意，除了片上透镜711以及光电转换器件713A和713B之外，像素700还包括滤色器712、像素间遮光单元714、像素间分离单元715、以及传输栅极751A和751B。
在图2中，像素700具有如下结构：针对一个片上透镜711设置有光电转换器件713A和光电转换器件713B这两个光电转换器件。需要注意，在以下说明中，也将这种结构称为2PD结构。
在像素700中，由片上透镜711收集的入射光IL透射滤色器712，并照射到光电转换器件713A或光电转换器件713B的光电转换区域。
在图2的示例中，入射光IL根据入射光IL的入射角θi而集中照射到光电转换器件713A的光电转换区域。此时，理想的是，当用100表示光电转换器件713A的输出时，光电转换器件713B的输出应为0。然而，实际上，也从光电转换器件713B执行了一定量的输出。
图3示出了各个光电转换器件713根据光的入射角θi的输出结果。在图3中，光电转换器件713A的输出用实线的曲线A表示，并且光电转换器件713B的输出用虚线的曲线B表示。
图3中，在入射角θi为0°，即光从正上方入射的情况下，光电转换器件713A的输出所对应的曲线A的输出值与光电转换器件713B的输出所对应的曲线B的输出值一致。也就是说，曲线A和曲线B具有以入射角θi＝0时的输出为对称轴的线对称的关系。
通过具有这种关系，例如，在入射光IL集中照射到图2所示的光电转换器件713A的光电转换区域的情况下，如果不仅光电转换器件713A的输出增加，而且光电转换器件713B的输出也增加，则会导致相位差检测的精度降低。例如，在图3中，如果关注入射角θa，则不仅执行了光电转换器件713A的输出，而且还执行了光电转换器件713B的输出。
也就是说，尽管光电转换器件713A和光电转换器件713B成对地用于相位差检测，但是一个光电转换器件713(713A或713B)的输出与另一个光电转换器件713(713B或713A)的输出的混合会导致检测精度降低。
在此，作为用于防止一个光电转换器件713的输出与另一个光电转换器件713的输出混合的结构，将考虑在形成于硅(Si)层内的光电转换器件713A和光电转换器件713B之间形成物理分离单元的结构。
具体地，图4中示出了具有与图2对应的2PD结构的像素700，并且，如平面图或X-X’截面图所示，形成有像素间遮光单元714和像素间分离单元715，但是在光电转换器件713A与光电转换器件713B之间没有形成物理分离单元。
对此，在图5中，示出了如下的像素800：其中，在光电转换器件之间设置有物理分离单元。在图5所示的像素800中，在光电转换器件813A与光电转换器件813B之间的硅层内形成有器件间分离单元816，以将光电转换器件813A和光电转换器件813B物理分离。
由于器件间分离单元816形成在具有如上所述的2PD结构的像素800中，因此，通过防止一个光电转换器件813(813A或813B)的输出与另一个光电转换器件813(813B或813A)的输出混合，可以提高相位差检测的精度。
然而，在器件间分离单元816形成在图5所示的像素800中的情况下，特别是在焦点一致时，器件间分离单元816可能会干扰光电转换器件813A或光电转换器件813B的光电转换区域中的光电转换，这会降低灵敏度。另外，示出了在器件间分离单元816中发生光散射(图5中的“SL”)，这会使分光特性恶化，因此会降低拍摄图像的图像质量。
<3.本技术的实施方式>
接下来，将说明能够应用本技术的像素100的结构。需要注意，在参照图6至图8说明通常的像素900的结构以进行比较之后，将参照图9至图62说明应用本技术的像素100的结构。
(通常的像素的结构)
首先，将参照图6至图8说明通常的像素900的结构。图6是示出了通常的像素900的平面布局的图。需要注意，像素900包括片上透镜911、滤色器912、光电转换器件913A和913B、像素间遮光单元914、像素间分离单元915、以及传输栅极951A和951B。
在图6中，二维地(矩阵状)布置在像素阵列单元中的多个像素900之中的布置在局部区域中的四行四列的像素900作为典型示例被示出。此外，在图6中，布置在像素阵列单元中的第i行第j列的像素900用像素900-ij表示。
在该像素阵列单元中，多个像素900以拜耳阵列二维地布置。需要注意，拜耳阵列表示如下的布置图案：其中，绿色(G：Green)的G像素以方格图案布置，并且红色(R：Red)的R像素和蓝色(B：Blue)的B像素在剩余区域中针对各行交替地布置。
需要注意，在以下说明中，将如下的像素称为R像素：其中，设置透射红色(R)的波长成分的R滤色器作为滤色器，并且从透射该R滤色器的光中获得与R成分的光对应的电荷。此外，将如下的像素称为G像素：其中，从透射了G滤色器的光中获得与G成分的光对应的电荷，所述G滤色器用于透射绿色(G)的波长成分。此外，将如下的像素称为B像素：其中，从透射了B滤色器的光中获得与B成分的光对应的电荷，所述B滤色器用于透射蓝色(B)的波长成分。
在像素阵列单元中，各个像素900是具有2PD结构的正方形单位像素，并且像素900通过布置成正方形格子形状(正方形的格子形状)的像素间分离单元915而在硅层内被物理分离。需要注意，尽管在图6中未示出，但是在该像素阵列单元中，类似于像素间分离单元915，像素间遮光单元914也布置成正方形格子形状。
此外，由于各个像素900具有2PD结构，因此光电转换器件913A的光电转换区域和光电转换器件913B的光电转换区域形成在硅层内。如图中的在列方向上的虚线所示，这些光电转换区域被硅层内的杂质分离。
在此，图6所示的平面图中的X-X’截面能够用图7所示的截面图表示。需要注意，假设图6所示的四行四列的像素布置中的左上角的像素900是像素900-11。因此，X-X’截面的目标的像素900是G像素900-41、B像素900-42、G像素900-43和B像素900-44这四个像素。
在图7中，G像素900-41具有包括光电转换器件913A和光电转换器件913B的2PD结构。在光电转换器件913A中，从由片上透镜911收集并透射G滤色器912的光中生成与G成分的光对应的电荷。此外，在光电转换器件913B中，类似于光电转换器件913A，生成与G成分的光对应的电荷。
在G像素900-43中，类似于G像素900-41，通过光电转换器件913A和光电转换器件913B生成与G成分的光对应的电荷。此外，在B像素900-42和B像素900-44中，通过光电转换器件913A和光电转换器件913B生成与B成分的光对应的电荷。
通过传输栅极951A和传输栅极951B读取以这种方式在各个像素900中由光电转换器件913A和光电转换器件913B生成的电荷，并且所述电荷用作相位差检测的信息。
图8是像素900的光入射侧的表面(光入射表面)的平面图，并且示出了硅层内的N型电位。具体地，在通过形成为正方形格子形状的像素间分离单元915而物理分离的像素900中，光电转换器件913A的光电转换区域和光电转换器件913B的光电转换区域形成为N型区域，并且这些光电转换区域以外的区域形成为P型区域。
在具有这种结构的像素900中，由于电荷没有存储在光电转换区域以外的P型区域中，因此，在P型区域中生成的电荷移动到光电转换器件913A的光电转换区域侧还是移动到光电转换器件913B的光电转换区域侧是未知的。需要注意，在N型光电转换区域中，当考虑其截面时，由于越靠近传输栅极951浓度越高，因此在光入射表面侧的浓度低。因此，在光电转换区域中，难以吸引在N型的浓度低的光入射表面侧生成的电荷。
具体地，在图8中，由于P型区域A1和A2中的光电转换器件之间的分离贡献低，因此期望使光电转换器件913A和光电转换器件913B之间分离。在光电转换器件913A与光电转换器件913B之间仅设置物理分离单元(图5中的器件间分离单元816)的情况下，如上所述，会降低拍摄图像的图像质量。
因此，本发明的技术(本技术)可以通过设置如下的突起部而在抑制拍摄图像劣化的同时提高相位差检测的精度：所述突起部相对于P型区域A1和A2以突起形状从像素间分离单元或像素间遮光单元突出，以划分在P型区域中生成的电荷的目的地。
在下文中，将参照第一实施方式至第十三实施方式说明本技术的具体内容。首先，在第一实施方式至第九实施方式中，说明设置有突起部的结构，然后在第十实施方式至第十三实施方式中，对除此以外的结构也进行说明。
(1)第一实施方式
(像素的平面布局)
图9是示出了第一实施方式中的像素100的平面布局的图。
在图9中，二维地布置在像素阵列单元11中的多个像素100之中的布置在局部区域中的四行四列的像素100作为典型示例被示出。在像素阵列单元11中，多个像素100以拜耳阵列二维地布置。由于像素100具有2PD结构，所以可以应用于图像取得用的像素和相位差检测用的像素双方的用途。
此外，在图9中，布置在像素阵列单元11中的第i行第j列的像素100用像素100-ij表示。需要注意，这种表示也适用于稍后说明的其他实施方式。
在像素阵列单元11中，各个像素100是具有2PD结构的正方形单位像素，并且像素100通过布置成正方形格子形状的像素间分离单元115而在硅层(半导体层)内物理分离。
需要注意，关于布置在像素阵列单元11中的像素100之中的G像素100，像素间分离单元115的一部分形成为以突起形状朝向相应的像素100的中心突出。在以下说明中，将以突起形状突出的部分表示为突起部115P。
例如，假设图9所示的像素阵列单元11中的四行四列的像素布置中的左上角的像素100是像素100-11，则形成有突起部115P的目标的G像素100是G像素100-12、G像素100-14、G像素100-21、G像素100-23、G像素100-32、G像素100-34、G像素100-41和G像素100-43。
具体地，在这些G像素100中，像素间分离单元115的一部分以突起形状朝向相应的G像素100的中心突出，以形成突起部115P。需要注意，如图10所示，形成有突起部115P的区域对应于上述图8中的光电转换器件之间的分离贡献低的P型区域A1和A2。
由于通过在对应于P型区域A1和A2的两个区域中分别形成以突起形状从像素间分离单元115突出的突起部115P来划分在P型区域中生成的电荷的目的地，因此可以在抑制灵敏度降低或混色增加的同时实现相位差检测精度的提高。
此外，由于G像素100具有2PD结构，因此，光电转换器件113A的光电转换区域和光电转换器件113B的光电转换区域形成在硅层内。如图9中的在列方向上的虚线所示，这些光电转换区域通过硅层内的杂质而分离。也就是说，在执行光瞳分割的G像素100的中心，没有形成物理分离单元(图5中的器件间分离单元816)，并且光电转换区域通过硅层内部的杂质分布而分离。
在此，图9所示的平面图中的X1-X1’截面能够由图11所示的截面图表示。需要注意，在此同样假设四行四列的像素布置中的左上角的像素100是像素100-11，则X1-X1’截面的目标的像素100是G像素100-41、B像素100-42、G像素100-43和B像素100-44这四个像素。
在图11中，G像素100-41具有包括光电转换器件113A和光电转换器件113B的2PD结构。在光电转换器件113A中，从由片上透镜111收集并透射G滤色器112的光中生成与G成分的光对应的电荷。此外，在光电转换器件113B中，类似于光电转换器件113A，生成与G成分的光对应的电荷。
在G像素100-43中，类似于G像素100-41，通过光电转换器件113A和光电转换器件113B生成与G成分的光对应的电荷。此外，在B像素100-42和B像素100-44中，通过光电转换器件113A和光电转换器件113B生成与B成分的光对应的电荷。
通过传输栅极151A和传输栅极151B读取以这种方式在各个像素100中由光电转换器件113A和光电转换器件113B生成的电荷，并且所述电荷用作相位差检测的信息。
需要注意，像素100-41至100-44是具有2PD结构的正方形单位像素，并且通过布置成正方形格子形状的像素间遮光单元114遮挡相邻像素之间的光。像素间遮光单元114由诸如包括钨(W)和铝(Al)的金属等物质形成，并且像素间遮光单元114布置在片上透镜111与形成有光电转换区域的硅层之间的区域中。
此外，在像素100-41至100-44中，硅层内的相邻像素之间通过布置成正方形格子形状的像素间分离单元115而物理分离。具体地，在该示例中，例如像素间分离单元115是通过使用深沟槽隔离(DTI：Deep Trench Isolation)技术，在形成有光电转换区域的硅层内从光入射侧的表面(光入射表面，例如背面侧)将诸如氧化膜和金属等物质埋入在槽部(沟槽)中而形成的，该槽部挖掘为与正方形单位像素的形状对应的正方形格子形状。
此处，在G像素100-41和G像素100-43中，突起部115P形成在光电转换器件113A与光电转换器件113B之间。具体地，在图11所示的G像素100-41和G像素100-43中，像素间分离单元115的一部分以突起形状朝向相应的G像素100的中心突出，以形成突起部115P。
此外，图9所示的平面图中的X2-X2’截面能够由图12所示的截面图表示。需要注意，在图12中，类似于图11，X2-X2’截面的目标的像素是G像素100-41、B像素100-42、G像素100-43和B像素100-44。
由于X2-X2’截面是包括G像素100的中心的截面，因此其不包括以突起形状朝向相应的G像素100的中心突出的突起部115P。具体地，在图12所示的G像素100-41和G像素100-43中，在光电转换器件113A与光电转换器件113B之间没有形成突起部115P。
此外，图9所示的平面图中的Y-Y’截面能够由图13所示的截面图表示。需要注意，在此也同样假设四行四列的像素布置中的左上角的像素100是像素100-11，则Y-Y’截面的目标的像素是G像素100-12、B像素100-22、G像素100-32和B像素100-42这四个像素。
在图13中，在G像素100-12和G像素100-32中，像素间分离单元115的一部分以突起形状朝向相应的G像素100的中心突出，以形成突起部115P。需要注意，在图13所示的突起部115P中，各个突出部分的深度不同(深度不均匀)。
具体地，当在图9所示的平面图观察时，可以认为，突起部115P相对于像素间分离单元115形成为T形。然而，如图13所示，突起部115P的根部具有与像素间分离单元115相同的深度，并且随着突起部115P越靠近其尖端，突起部115P的深度逐渐减小。
如上所述，在G像素100中，像素间分离单元115的一部分以突起形状朝向相应的G像素100的中心突出，以形成突起部115P。然而，如图11至图13所示，突起部115P的有无或其形状(深度)根据截面的剖切位置而不同。
换句话说，在具有2PD结构的像素100中形成像素间分离单元115的突起部115P的情况下，在不包含像素100的中心的第一截面(例如，图11所示的截面)中，在两个光电转换区域之间包含突起部115P的截面，但是在包含像素100的中心的第二截面(例如，图12所示的截面)中，在两个光电转换区域之间不包含突起部115P的截面。
(第一实施方式中的像素的结构)
图14是示出了第一实施方式中的像素100的三维结构的三维图。
在图14中，示出了二维地布置在像素阵列单元11中的多个像素100之中的任意像素100(例如，形成有突起部115P的G像素100)。在像素阵列单元11中，像素间遮光单元114和像素间分离单元115以正方形格子形状形成在相邻像素之间。
像素间遮光单元114由诸如钨(W)和铝(Al)等金属形成为正方形格子形状，并且像素间遮光单元114遮挡相邻像素之间的光。此外，像素间分离单元115由在硅层内挖掘的正方形格子形状的槽部(沟槽)中埋入的氧化膜或金属等形成，并且像素间分离单元115使相邻像素之间物理分离。
在第一实施方式中，形成为正方形格子形状的像素间遮光单元114和形成为正方形格子形状的像素间分离单元115之中的像素间分离单元115的一部分以突起形状朝向具有2PD结构的正方形单位像素100的中心突出，以形成突起部115P。
作为突起部115P的材料，可以使用与像素间分离单元115相同或不同的材料。例如，在像素间分离单元115由氧化膜形成的情况下，突起部115P也可以由氧化膜形成。此外，例如，在像素间分离单元115由金属形成的情况下，突起部115P可以由氧化膜形成。
如上所述，在像素100中相对于像素间分离单元115形成在两个位置处的突起部115P形成在硅层内的分离贡献低的区域中。通过在这些区域中形成突起部115P，可以在抑制灵敏度降低或混色增加的同时实现相位差检测精度的提高。
需要注意，尽管稍后将参照图22和图23说明详细内容，但是在片上透镜111的正下方，例如能够根据片上透镜111的焦斑(focused spot)直径确定突起部115P的突出部分的长度，以便不进行突起部115P的物理分离(硅分离)。
至此已经说明了第一实施方式。
(2)第二实施方式
(第二实施方式中的像素的结构)
图15是示出了第二实施方式中的像素100的三维结构的三维图。
在图15中，类似于上述的图14，图示了二维地布置在像素阵列单元11中的多个像素100之中的任意像素100。在像素阵列单元11中，像素间遮光单元114和像素间分离单元115在相邻像素之间形成为正方形格子形状。
在第二实施方式中，形成为正方形格子形状的像素间遮光单元114和形成为正方形格子形状的像素间分离单元115之中的像素间遮光单元114的一部分以突起形状朝向具有2PD结构的正方形单位像素100的中心突出，以形成突起部114P。
需要注意，作为突起部114P的材料，可以使用与像素间遮光单元114相同或不同的材料。
如上所述，尽管在上述的第一实施方式中已经说明了相对于像素间分离单元115形成突起部115P的情况，但是在第二实施方式中，相对于像素间遮光单元114形成突起部114P。
具体地，在像素100中相对于像素间遮光单元114形成在两个位置处的突起部114P形成在硅层内的分离贡献低的区域中。通过在这些区域中形成突起部114P，可以在抑制灵敏度降低或混色增加的同时实现相位差检测精度的提高。
需要注意，尽管稍后将参照图22和图23说明详细内容，但是，例如能够根据片上透镜111的焦斑直径确定突起部114P的突出部分的长度。
至此已经说明了第二实施方式。
(3)第三实施方式
(第三实施方式中的像素的结构)
图16是示出了第三实施方式中的像素100的三维结构的三维图。
在图16中，类似于上述的图14和图15，图示了二维地布置在像素阵列单元11中的多个像素100之中的任意像素100。在像素阵列单元11中，像素间遮光单元114和像素间分离单元115在相邻像素之间形成为正方形格子形状。
在第三实施方式中，形成为正方形格子形状的像素间遮光单元114的一部分和形成为正方形格子形状的像素间分离单元115的一部分分别以突起形状朝向具有2PD结构的正方形单位像素100的中心突出，以形成突起部114P和突起部115P。
需要注意，作为突起部114P的材料，可以使用与像素间遮光单元114相同或不同的材料。此外，作为突起部115P的材料，可以使用与像素间分离单元115相同或不同的材料。
如上所述，尽管在上述的第一实施方式中已经说明了相对于像素间分离单元115形成突起部115P的情况，并且在第二实施方式中已经说明了相对于像素间遮光单元114形成突起部114P的情况，但是在第三实施方式中，相对于像素间遮光单元114和像素间分离单元115分别形成突起部114P和突起部115P。
具体地，在像素100中相对于像素间遮光单元114形成在两个位置处的突起部114P形成在硅层内的分离贡献低的区域中。此外，在像素100中相对于像素间分离单元115形成在两个位置处的突起部115P形成在硅层内的分离贡献低的区域中。通过在这些区域中形成突起部114P和突起部115P，可以在抑制灵敏度降低或混色增加的同时实现相位差检测精度的提高。
需要注意，尽管稍后将参照图22和图23说明详细内容，但是，例如能够根据片上透镜111的焦斑直径确定突起部114P的突出部分的长度和突起部115P的突出部分的长度。
至此已经说明了第三实施方式。
(4)第四实施方式
(仅相对于G像素形成突起部的结构)
图17是示出了第四实施方式中的像素100的结构的平面图。
在图17中，二维地布置在像素阵列单元11中的多个像素100之中的布置在局部区域中的四行四列的像素100作为典型示例被示出。在以拜耳阵列布置的像素100中，仅在G像素100中相对于像素间分离单元115形成突起部115P。
例如，假设图17所示的四行四列的像素布置中的左上角的像素100是像素100-11，则形成有突起部115P的目标的G像素100是G像素100-12、G像素100-14、G像素100-21、G像素100-23、G像素100-32、G像素100-34、G像素100-41和G像素100-43。
在此，进行假设：当将从G像素100的输出获取的信息与从R像素100和B像素100的输出获取的信息进行比较时，从G像素100的输出获取的信息量最大，例如，当获取相位差检测的信息时，从G像素100的输出获取的信息占主导地位。在这种情况下，可以采用图17所示的仅在G像素100中形成突起部115P的结构。
需要注意，图17所示的仅在G像素100中相对于像素间分离单元115形成突起部115P的结构类似于上述图9所示的结构。此外，如图中的在列方向上的虚线所示，像素100中的光电转换器件113A的光电转换区域和光电转换器件113B的光电转换区域通过硅层内的杂质而分离。
此外，尽管在图17中已经说明了与上述的第一实施方式对应的相对于像素间分离单元115形成突起部115P的情况，但是，可以与上述的第二实施方式对应，仅在G像素100中相对于像素间遮光单元114形成突起部114P。此外，可以与上述的第三实施方式对应，仅在G像素100中相对于像素间遮光单元114和像素间分离单元115双方形成突起部。
(在所有的像素中形成突起部的结构)
图18是示出了第四实施方式中的像素100的结构的第一变形例的平面图。
在图18中，图示了以拜耳阵列布置在像素阵列单元11中的多个像素100之中的任意四行四列的像素100。在所有的像素100中，相对于像素间分离单元115形成突起部115P。
例如，假设图18所示的四行四列的像素布置中的左上角的像素100是像素100-11，则形成有突起部115P的目标的像素100是R像素100(100-11、100-13、100-31和100-33)、G像素100(100-12、100-14、100-21、100-23、100-32、100-34、100-41和100-43)和B像素100(100-22、100-24、100-42和100-44)。
需要注意，在R像素100、G像素100和B像素100中形成突起部115P的情况下，由于能够从所有的像素100的输出获取相位差检测的信息，因此，例如当期望从所有的像素100获取相位差检测的信息时，可以采用图18所示的在所有的像素100中形成突起部115P的构造。
此外，尽管在图18中已经说明了与上述的第一实施方式对应的相对于像素间分离单元115形成突起部115P的情况，但是可以与上述的第二实施方式对应，在所有的像素100中相对于像素间遮光单元114形成突起部114P。此外，可以与上述的第三实施方式对应，在所有的像素100中相对于像素间遮光单元114和像素间分离单元115双方形成突起部。
(仅在R像素中形成突起部的结构)
图19是示出了第四实施方式中的像素100的结构的第二变形例的平面图。
在图19中，图示了以拜耳阵列布置在像素阵列单元11中的多个像素100之中的任意四行四列的像素100。仅在R像素100中，相对于像素间分离单元115形成突起部115P。
例如，假设图19所示的四行四列的像素布置中的左上角的像素100是像素100-11，则形成有突起部115P的目标的R像素100是R像素100-11、R像素100-13、R像素100-31和R像素100-33。
需要注意，尽管在图19中已经说明了与上述的第一实施方式对应的相对于像素间分离单元115形成突起部115P的情况，但是可以与上述的第二实施方式对应，仅在R像素100中相对于像素间遮光单元114形成突起部114P。此外，可以与上述的第三实施方式对应，仅在R像素100中相对于像素间遮光单元114和像素间分离单元115形成突起部。
(仅在B像素中形成突起部的结构)
图20是示出了第四实施方式中的像素100的结构的第三变形例的平面图。
在图20中，图示了以拜耳阵列布置在像素阵列单元11中的多个像素100之中的任意四行四列的像素100。仅在B像素100中，相对于像素间分离单元115形成突起部115P。
例如，假设图20所示的四行四列的像素布置中的左上角的像素100是像素100-11，则形成有突起部115P的目标的B像素100是B像素100-22、B像素100-24、B像素100-42和B像素100-44。
需要注意，尽管在图20中已经说明了与上述的第一实施方式对应的相对于像素间分离单元115形成突起部115P的情况，但是可以与上述的第二实施方式对应，仅在B像素100中相对于像素间遮光单元114形成突起部114P。此外，可以与上述的第三实施方式对应，仅在B像素100中相对于像素间遮光单元114和像素间分离单元115形成突起部。
(仅在G像素和B像素中形成突起部的结构)
图21是示出了第四实施方式中的像素100的结构的第四变形例的平面图。
在图21中，图示了以拜耳阵列布置在像素阵列单元11中的多个像素100之中的任意四行四列的像素100。仅在G像素100和B像素100中，相对于像素间分离单元115形成突起部115P。
例如，假设图21所示的四行四列的像素布置中的左上角的像素100是像素100-11，则形成有突起部115P的目标的像素100是G像素100(100-12、100-14、100-21、100-23、100-32、100-34、100-41和100-43)和B像素100(100-22、100-24、100-42和100-44)。
需要注意，尽管在图21中已经说明了与上述的第一实施方式对应的相对于像素间分离单元115形成突起部115P的情况，但是可以与上述的第二实施方式对应，仅在G像素100和B像素100中相对于像素间遮光单元114形成突起部114P。此外，可以与上述的第三实施方式对应，仅在G像素100和B像素100中相对于像素间遮光单元114和像素间分离单元115双方形成突起部。
此外，尽管在该示例中G像素100和B像素100的组合被例示为形成有突起部115P的像素100的组合，但是能够任意确定形成有突起部115P的像素100的组合模式，例如R像素100和G像素100的组合以及R像素100和B像素100的组合。
至此已经说明了第四实施方式。
(5)第五实施方式
(突起部的长度的确定)
图22是示出了第五实施方式中的像素100的结构的平面图。
在图22中，在像素100中，布置成正方形格子形状的像素间分离单元115的一部分以突起形状朝向该像素100的中心突出，以形成突起部115P。该突起部115P的突出部分的长度(在下文中，也称为突出长度)可以是任意长度。然而，例如，可以如下地确定该长度。
具体地，例如，在片上透镜111的在光轴方向(层叠方向)上的高度发生改变的情况下，当形成有光电转换器件113A和113B的硅(Si)层中的光入射表面上的焦斑S的直径由于某些原因增大时，需要减小突起部115P的突出长度以防止光发生散射。
如上所述，由于突起部115P的突出长度与片上透镜111的焦斑S的直径相关联，因此，能够根据片上透镜111的焦斑S的直径来确定突起部115P的突出长度。
例如，本技术的发明人通过进行详细的模拟发现，当突起部115P的突出长度由L1表示并且片上透镜111的节距的一边的长度由L2表示时，有利地，L1为L2的1/7至1/4程度的长度。
在图23中，图23的A所示的截面图表示了片上透镜111的位置相对于硅层的光入射表面较高的结构，并且图23的B所示的截面图表示了片上透镜111的位置相对于硅层的光入射表面较低的结构。需要注意，图23所示的截面图对应于图9所示的平面图中的Y-Y’截面。
在图23的A中，片上透镜111相对于硅层的光入射表面的在光轴方向上的高度由HA表示，并且入射光ILA在光入射表面上的焦斑由SA表示。同时，在图23的B中，片上透镜111相对于硅层的光入射表面的在光轴方向上的高度由HB表示，并且入射光ILB在光入射表面上的焦斑由SB表示。
当将图23的A中的片上透镜111的高度与图23的B中的片上透镜111的高度进行比较时，能够建立HA>HB的关系。然后，由于片上透镜111的高度具有这种关系，因此，当将图23的A中的焦斑的直径与图23的B中的焦斑的直径进行比较时，能够建立SA<SB的关系。
基于这种关系，在图23的A中，根据焦斑SA的直径来调节突起部115P的突出长度L1A，并且在图23的B中，根据焦斑SB的直径来调节突起部115P的突出长度L1B。需要注意，如上所述，由于在焦斑的直径增大时需要减小突出长度以防止光发生散射，因此，根据SA<SB的关系，能够建立L1A>L1B的关系。
需要注意，尽管至此已经说明了根据片上透镜111的焦斑S的直径来确定像素间分离单元115的突起部115P的突出长度的方法，但是，类似地，也能够根据片上透镜111的焦斑S的直径来确定像素间遮光单元114的突起部114P的突出部分的长度(突出长度)。
此外，上述的确定突起部115P的突出长度的方法是一个示例，并且可以通过使用片上透镜111的焦斑S的直径的方法以外的方法来确定突起部115P的突出长度。
至此已经说明了第五实施方式。
(6)第六实施方式
(针对各个像素改变突起部的长度的结构)
图24是示出了第六实施方式中的像素100的结构的平面图。
在图24中，例示了以拜耳阵列布置在像素阵列单元11中的多个像素100之中的任意四行四列的像素100。在所有的像素100中，相对于像素间分离单元115形成突起部115P。
例如，假设图24所示的四行四列的像素布置中的左上角的像素100是像素100-11，则形成有突起部115P的目标的像素100是R像素100(100-11、100-13、100-31和100-33)、G像素100(100-12、100-14、100-21、100-23、100-32、100-34、100-41和100-43)和B像素100(100-22、100-24、100-42和100-44)。
需要注意，在图24中，R像素100、G像素100和B像素100的各个彩色像素的突起部115P的突出长度是不同的。具体地，在图24中，形成在R像素100中的突起部115P的突出长度比形成在G像素100中的突起部115P的突出长度短，同时形成在B像素100中的突起部115P的突出长度比形成在G像素100中的突起部115P的突出长度长。
具体地，当R像素100的突起部115P的突出长度由L1R表示，G像素100的突起部115P的突出长度由L1G表示，并且B像素100的突起部115P的突出长度由L1B表示时，能够建立L1B>L1G>L1R的关系。
例如，由于红色(R)的波长比绿色(G)或蓝色(B)的波长长，因此，与G像素100或B像素100相比，在R像素100中很可能发生光散射。因此，会考虑如下对策：使R像素100的突起部115P的突出长度比G像素100或B像素100的突起部115P的突出长度短。
需要注意，尽管已经说明了针对各个像素100改变像素间分离单元115的突起部115P的突出长度的情况，但是，类似地，也可以针对各个像素100改变像素间遮光单元114的突起部114P的突出部分的长度(突出长度)。
此外，尽管上面已经说明了在所有的R像素100、G像素100和B像素100中改变突起部115P的突出长度的情况，但是，例如能够任意确定改变了突起部115P的突出长度的像素100的组合，例如，G像素100和B像素100的突起部115P的突出长度可以相同，并且可以仅减小R像素100的突起部115P的突出长度。此外，不仅可以改变不同颜色的像素100的突起部115P的突出长度，而且还可以改变相同颜色的像素100的突起部115P的突出长度。
至此已经说明了第六实施方式。
(7)第七实施方式
(使用行方向的椭圆形片上透镜的结构)
图25是示出了第七实施方式中的像素100的结构的平面图。
在图25中，例示了二维地布置在像素阵列单元11中的多个像素100之中的任意四行四列的像素100。需要注意，在图25所示的四行四列的像素布置中，各个像素100具有包括一个光电转换器件113的结构。具体地，在图25中，各个像素100不具有2PD结构，而是具有所谓的1PD结构。在此，为了与上述的2PD结构的像素100进行区分，将1PD结构的像素100表示为像素100(1PD)。
例如，假设图25所示的四行四列的像素布置中的左上角的像素100(1PD)是像素100-11(1PD)，则相对于布置在同一行中的G像素100-21(1PD)和G像素100-22(1PD)形成椭圆形片上透镜111E。需要注意，尽管未示出，但是在G像素100-21(1PD)和G像素100-22(1PD)以外的像素100(1PD)中，相对于一个片上透镜111形成一个光电转换器件113。
即，在由布置于同一行的两个像素(G像素100-21(1PD)、100-22(1PD))构成的像素中，提供了如下结构：其中，相对于一个片上透镜111E设置G像素100-21(1PD)的光电转换器件113和G像素100-22(1PD)的光电转换器件113。然后，通过使用布置在同一行中的G像素100-21(1PD)的光电转换器件113的输出和G像素100-22(1PD)的光电转换器件113的输出来执行相位差检测。
此外，在该示例中，在椭圆形片上透镜111E具有在行方向上跨越G像素100-21(1PD)和G像素100-22(1PD)的结构的情况下，形成于像素间分离单元115的突起部115P形成在G像素100-21(1PD)与G像素100-22(1PD)之间。
在这种情况下，像素间分离单元115的一部分也以突起形状朝向包括G像素100-21(1PD)和G像素100-22(1PD)的区域的中心突出，以在两个位置处形成突起部115P。此外，例如，能够根据椭圆形片上透镜111E的焦斑直径来确定突起部115P的突出长度。
(使用列方向的椭圆形片上透镜的结构)
图26是示出了第七实施方式中的像素100的结构的变形例的平面图。
在图26中，例示了二维地布置在像素阵列单元11中的多个像素100之中的任意四行四列的像素100。需要注意，类似于上述图25所示的像素100，图26所示的四行四列的像素布置中的像素100均具有1PD结构。将该1PD结构的像素100表示为像素100(1PD)。
例如，在图26所示的四行四列的像素布置中，相对于布置在同一列中的G像素100-12(1PD)和G像素100-22(1PD)形成椭圆形片上透镜111E。需要注意，尽管未示出，但是在G像素100-12(1PD)和G像素100-22(1PD)以外的其他像素100(1PD)中，相对于一个片上透镜111形成一个光电转换器件113。
即，在由布置于同一列的两个像素(G像素100-12(1PD)、100-22(1PD))构成的像素中，提供了如下结构：其中，相对于一个片上透镜111E设置G像素100-12(1PD)的光电转换器件113和G像素100-22(1PD)的光电转换器件113。然后，通过使用布置在同一列中的G像素100-12(1PD)的光电转换器件113的输出和G像素100-22(1PD)的光电转换器件113的输出来执行相位差检测。
此外，在该示例中，在椭圆形片上透镜111E具有在列方向上跨越G像素100-12(1PD)和G像素100-22(1PD)的结构的情况下，形成于像素间分离单元115的突起部115P形成在G像素100-12(1PD)与G像素100-22(1PD)之间。
在这种情况下，像素间分离单元115的一部分也以突起形状朝向包括G像素100-12(1PD)和G像素100-22(1PD)的区域的中心突出，以在两个位置处形成突起部115P。此外，例如，能够根据椭圆形片上透镜111E的焦斑直径来确定突起部115P的突出长度。
需要注意，尽管已经说明了针对各个椭圆形片上透镜111E布置同一行或同一列的两个像素100(1PD)且相对于该同一行或同一列的两个像素100(1PD)形成像素间分离单元115的突起部115P的情况，但是也可以形成像素间遮光单元114的突起部114P。
此外，尽管上面已经说明了相对于椭圆形片上透镜111E布置两个G像素100(1PD)的情况，但是不限于G像素100(1PD)，也可以相对于椭圆形片上透镜111E布置R像素100(1PD)或B像素100(1PD)。
至此已经说明了第七实施方式。
(8)第八实施方式
(相对于单个片上透镜布置多个像素的结构)
图27是示出了第八实施方式中的像素100的结构的平面图。
在图27中，例示了二维地布置在像素阵列单元11中的多个像素100之中的任意四行四列的像素100。需要注意，类似于上述图25和图26所示的像素100，图27所示的四行四列的像素布置中的像素100均具有1PD结构，并且将该1PD结构的像素100表示为像素100(1PD)。
在图27所示的四行四列的像素布置中，针对相同颜色的四个像素100(1PD)形成圆形片上透镜111。
例如，假设图27所示的四行四列的像素布置中的左上角的像素100(1PD)是像素100-11(1PD)，则相对于由R像素100-11(1PD)、R像素100-12(1PD)、R像素100-21(1PD)和R像素100-22(1PD)构成的四个R像素100(1PD)(构成的像素)，形成一个片上透镜111-11。
此外，在圆形片上透镜111-11具有跨越四个R像素100(1PD)(100-11(1PD)、100-12(1PD)、100-21(1PD)和100-22(1PD))的结构的情况下，像素间分离单元115的一部分以突起形状朝向包括这四个R像素100(1PD)的区域的中心突出，以在四个位置处形成突起部115P。
在图27所示的像素布置中，相对于由G像素100-13(1PD)、G像素100-14(1PD)、G像素100-23(1PD)和G像素100-24(1PD)构成的四个G像素100(1PD)(构成的像素)，形成一个片上透镜111-12。此外，在圆形片上透镜111-12具有跨越四个G像素100(1PD)(100-13(1PD)、100-14(1PD)、100-23(1PD)和100-24(1PD))的结构的情况下，像素间分离单元115的一部分以突起形状朝向包括这四个G像素100(1PD)的区域的中心突出，以在四个位置处形成突起部115P。
此外，在图27所示的像素布置中，相对于由G像素100-31(1PD)、G像素100-32(1PD)、G像素100-41(1PD)和G像素100-42(1PD)构成的四个G像素100(1PD)(构成的像素)，形成一个片上透镜111-21。此外，在圆形片上透镜111-21具有跨越四个G像素100(1PD)(100-31(1PD)、100-32(1PD)、100-41(1PD)和100-42(1PD))的结构的情况下，像素间分离单元115的一部分以突起形状朝向包括这四个G像素100(1PD)的区域的中心突出，以在四个位置处形成突起部115P。
此外，在图27所示的像素布置中，相对于由B像素100-33(1PD)、B像素100-34(1PD)、B像素100-43(1PD)和B像素100-44(1PD)构成的四个B像素100(1PD)(构成的像素)，形成一个片上透镜111-22。此外，在圆形片上透镜111-22具有跨越四个B像素100(1PD)(100-33(1PD)、100-34(1PD)、100-43(1PD)和100-44(1PD))的结构的情况下，像素间分离单元115的一部分以突起形状朝向包括这四个B像素100(1PD)的区域的中心突出，以在四个位置处形成突起部115P。
如上所述，在图27所示的像素布置中，提供了如下结构：其中，相对于设置有一个片上透镜111和一个滤色器112的像素(由四个像素100(1PD)构成的像素)，分别设置四个像素100(1PD)的光电转换器件113。然后，在该示例中，通过使用共用着一个片上透镜111和一个滤色器112的四个像素100(1PD)的光电转换器件113各自的输出来执行相位差检测。由于在该示例中相对于一个片上透镜111布置两行两列的像素100(1PD)，因此，例如可以在行方向和列方向这两个方向上获取相位差检测的信息。
需要注意，尽管已经说明了针对各个片上透镜111布置两行两列的像素100(1PD)且相对于该两行两列的像素100(1PD)形成像素间分离单元115的突起部115P的情况，但是也可以形成像素间遮光单元114的突起部114P。
至此已经说明了第八实施方式。
(9)第九实施方式
(像素的平面布局)
图28是示出了第九实施方式中的像素100的平面布局的图。
在图28中，例示了以拜耳阵列布置在像素阵列单元11中的多个像素100之中的任意四行四列的像素100。需要注意，类似于上述图9等所示的像素100，图28所示的四行四列的像素布置中的像素100均具有2PD结构。
此外，在图28中，类似于上述的图9等，在四行四列的像素布置的像素100之中的G像素100中，像素间分离单元115的一部分以突起形状朝向G像素100的中心突出，以形成突起部115P。更具体地，如图29所示，在与上述图8中的光电转换器件之间的分离贡献低的P型区域A1和A2对应的区域中，形成像素间分离单元115的突起部115P。
图28所示的平面图中的X-X’截面能够由图30所示的截面图表示。需要注意，假设四行四列的像素布置中的左上角的像素100是像素100-11，则X-X’截面的目标的像素100是G像素100-41、B像素100-42、G像素100-43和B像素100-44这四个像素。
图30的截面图所示的结构基本上类似于上述图11的截面图中的结构。然而，像素间分离单元115的加工方法(制造过程)不同。
具体地，在上述的图11中，像素间分离单元115是通过使用DTI技术从光入射侧的表面(光入射表面)在硅层中挖掘槽部(沟槽)并将诸如氧化膜和金属等物质埋入该槽部中而形成的。另一方面，在图30中，像素间分离单元115是通过从与光入射侧相反侧的表面(传输栅极151A和151B侧的表面，例如正面侧)在硅层中挖掘槽部(沟槽)并将诸如氧化膜和金属等物质埋入在该槽部中而形成的。
至此已经说明了第九实施方式。
(10)第十实施方式
然而，在CMOS图像传感器等固态摄像装置中，在利用注入法注入杂质(以下称为杂质注入)而实现单个片上透镜的正下方的两个光电转换器件之间的器件间分离的情况下，预想到会产生下述的问题。即，在因杂质注入而难以施加电场的光入射表面(例如背面侧)的硅界面附近、以及器件间分离单元的电场弱的位置处产生的电荷(负电荷，即电子(载体))不会蓄积于所希望的左右的光电转换器件，导致相位差检测的精度降低。
因此，在第十实施方式中，作为二维地布置于CMOS图像传感器10(图1)的像素阵列单元11的像素200，采用了改变左右的光电转换器件的中央部分与其他部分的硅界面的固定电荷量，形成从中央部朝向左右的光电转换器件的电位梯度的结构。通过采用这种结构，从而在硅界面的附近进行了光电转换的电荷(电子)蓄积于所希望的左右的光电转换器件，可以提高相位差的检测精度。
以下，参照图31至图42，对第十实施方式中的像素的结构进行说明。
(结构的第一例)
图31是示出了第十实施方式中的像素的结构的第一例的截面图。
在图31中，像素200具有2PD结构，并且构成为包含片上透镜211、滤色器212、光电转换器件213A和213B、像素间遮光单元214和像素间分离单元215。
另外，在像素200中，片上透镜211至像素间分离单元215分别对应于构成上述实施方式的像素100(图11等)的片上透镜111、滤色器112、光电转换器件113A和113B、像素间遮光单元114和像素间分离单元115，因此在此适当省略其说明。但是，在图31的像素200中，像素间分离单元215由氧化膜形成。
在像素200中，由片上透镜211收集的入射光IL透射滤色器212，并照射到光电转换器件213A或光电转换器件213B中的光电转换区域。
图31的A示出了入射光ILA的焦斑从左右的光电转换器件213A和213B的中央部向左侧偏移的情况，即，存在相位差的偏差的情况。另一方面，图31的B示出了入射光ILB的焦斑位于左右的光电转换器件213A和213B的中央部的情况，即，不存在相位差的偏差的情况。
此处，在硅层(半导体层)中，在左右的光电转换器件213A和213B的中央部分和其他部分，光入射侧的硅界面的固定电荷量不同。
具体而言，在光入射侧的硅界面中，将作为中央部的区域的中央区域221(第一区域)中的固定电荷量与作为该中央部以外的区域(中央部的左右区域)的左右区域222(第二区域)中的固定电荷量进行比较时，中央区域221中的固定电荷量多于左右区域222中的固定电荷量。
这样，通过改变光入射侧的硅界面中的中央区域221和左右区域222的固定电荷量，形成从左右的光电转换器件213A和213B的中央部朝向左右的光电转换器件213A和213B的电位梯度，从而可以将在硅界面中进行了光电转换的电子蓄积于所希望的左右的光电转换器件213A和213B。
例如，在图31的A的像素200中，在存在图中的入射光ILA所示的相位差的偏差的情况下，在硅界面的附近进行了光电转换的电子利用电位梯度而蓄积于所希望的左右的光电转换器件213A和213B，提高了分离比，因此可以提高相位差的检测精度。
(结构的第二例)
图32是示出了第十实施方式中的像素的结构的第二例的截面图。
图32放大地示出了图31所示的像素200的截面中的包含光入射侧的硅界面的中央区域221和左右区域222的区域。如该放大图所示，在硅层210(的界面层220)上形成的绝缘层230中，构成为相对于氧化膜231和氧化膜233层叠由High-k膜232A和High-k膜232B构成的层。
High-k膜是高介电常数绝缘膜(高介电常数膜)，由相对介电常数高于二氧化硅(SiO2)等绝缘膜的材料构成。
此处，在绝缘层230中，High-k膜232A以与界面层220中的左右区域222对应的方式，形成在氧化膜231上。此外，在绝缘层230中，High-k膜232B以与界面层220中的中央区域221对应的方式，形成在氧化膜231上。另外，在绝缘层230中，在由High-k膜232A和High-k膜232B构成的层的上层形成有氧化膜233。
High-k膜232A和High-k膜232B是不同的高介电常数膜，例如可以采用氧化铝(Al2O3)、氧化铪(HfO2)等。此外，氧化膜231和氧化膜233例如可以采用二氧化硅(SiO2)。
这样，在图32的像素200中，绝缘层230具有如下结构：在与左右的光电转换器件213A和213B的中央部的固定电荷量多的中央区域221对应的部分，形成有High-k膜232B，在与该中央部以外的固定电荷量少的左右区域222对应的部分，形成有High-k膜232A。
通过具有这种结构，从而在图32的像素200中，在存在图中的入射光IL所示的相位差的偏差的情况下，在硅界面的附近进行了光电转换的电子蓄积于所希望的左右的光电转换器件213A和213B，因此可以提高相位差的检测精度。
(结构的第三例)
图33是示出了第十实施方式中的像素的结构的第三例的截面图。
图33与上述的图32相同，示出了图31所示的像素200的截面中的包含硅界面的中央区域221和左右区域222的区域的放大图，但是与上述的图32的放大图相比，绝缘层230的截面结构不同。
即，在图33的绝缘层230中，形成在氧化膜231与氧化膜233之间的层形成为将仅由High-k膜232A构成的下层与由High-k膜232A和High-k膜232B构成的上层层叠的结构，且形成为在凹型形状的High-k膜232A的凹陷部分中埋入High-k膜232B的结构。
这样，在图33的像素200中，绝缘层230具有如下结构：在与左右的光电转换器件213A和213B的中央部的固定电荷量多的中央区域221对应的部分，形成有High-k膜232A和232B(A+B)，并且在与该中央部以外的固定电荷量少的左右区域222对应的部分，形成有High-k膜232A(A)。
换言之，与中央区域221对应的部分的High-k膜以及与左右区域222对应的部分的High-k膜中的至少一方的膜可以说是由两个以上的不同的高介电常数膜层叠的。
通过具有这种结构，从而在图33的像素200中，在存在图中的入射光IL所示的相位差的偏差的情况下，在硅界面的附近进行了光电转换的电子蓄积于所希望的左右的光电转换器件213A和213B，因此可以提高相位差的检测精度。
(结构的第四例)
图34是示出了第十实施方式中的像素的结构的第四例的截面图。
图34与上述的图32等相同，示出了图31所示的像素200的截面中的包含硅界面的中央区域221和左右区域222的区域的放大图，与上述的图32等的放大图相比，绝缘层230的截面结构不同。
即，在图34的绝缘层230中，形成在氧化膜231与氧化膜233之间的层形成为将仅由High-k膜232A构成的下层与由High-k膜232B和High-k膜232C构成的上层层叠的结构。在此，High-k膜232C是与High-k膜232A和232B不同的高介电常数膜。
这样，在图34的像素200中，绝缘层230具有如下结构：在与左右的光电转换器件213A和213B的中央部的固定电荷量多的中央区域221对应的部分，形成有High-k膜232A和232C(A+C)，在与该中央部以外的固定电荷量少的左右区域222对应的部分，形成有High-k膜232A和232B(A+B)。
换言之，与中央区域221对应的部分的High-k膜和与左右区域222对应的部分的High-k膜中的至少一方的膜可以说是由两个以上的不同的高介电常数膜层叠的。
通过具有这种结构，从而在图34的像素200中，在存在图中的入射光IL所示的相位差的偏差的情况下，在硅界面的附近进行了光电转换的电子蓄积于所希望的左右的光电转换器件213A和213B，因此可以提高相位差的检测精度。
(结构的第五例)
图35是示出了第十实施方式中的像素的结构的第五例的截面图。
图35与上述的图32等相同，示出了图31所示的像素200的截面中的包含硅界面的中央区域221和左右区域222的区域的放大图，但是与上述的图32等的放大图相比，绝缘层230的截面结构不同。
即，在图35的绝缘层230中，形成在氧化膜231与氧化膜233之间的层形成为将仅由High-k膜232A构成的第一层、由High-k膜232B和High-k膜232C构成的第二层、以及局部包含High-k膜232D的第三层层叠的结构。
在此，High-k膜232D是与High-k膜232A至232C不同的高介电常数膜。此外，在绝缘层230中，第三层中的High-k膜232D以外的部分形成为包含其上层的氧化膜233的一部分。
这样，在图35的像素200中，绝缘层230具有如下结构：在与左右的光电转换器件213A和213B的中央部的固定电荷量多的中央区域221对应的部分，形成有High-k膜232A、232C和232D(A+C+D)，在与该中央部以外的固定电荷量少的左右区域222对应的部分，形成有High-k膜232A和232B(A+B)。
换言之，与中央区域221对应的部分的High-k膜和与左右区域222对应的部分的High-k膜中的至少一方的膜可以说是由两个以上的不同的高介电常数膜层叠的。此外，与中央区域221对应的部分的High-k膜相比于与左右区域222对应的部分的High-k膜，也可以说High-k膜的层叠数更多。
通过具有这种结构，从而在图35的像素200中，在存在图中的入射光IL所示的相位差的偏差的情况下，在硅界面的附近进行了光电转换的电子蓄积于所希望的左右的光电转换器件213A和213B，因此可以提高相位差的检测精度。
(结构的第六例)
图36是示出了第十实施方式中的像素的结构的第六例的截面图。
图36与上述的图32等相同，示出了图31所示的像素200的截面中的包含硅界面的中央区域221和左右区域222的区域的放大图，但是与上述的图32等的放大图相比，绝缘层230的截面结构不同。
即，在图36的绝缘层230中，形成在氧化膜231与氧化膜233之间的层形成为将仅由High-k膜232A构成的第一层、由High-k膜232B和High-k膜232C构成的第二层、以及由High-k膜232D和High-k膜232E构成的第三层层叠的结构。在此，High-k膜232E是与High-k膜232A至232D不同的高介电常数膜。
这样，在图36的像素200中，绝缘层230具有如下结构：在与左右的光电转换器件213A和213B的中央部的固定电荷量多的中央区域221对应的部分，形成有High-k膜232A、232C和232D(A+C+D)，并且在与该中央部以外的固定电荷量少的左右区域222对应的部分，形成有High-k膜232A、232B和232E(A+B+E)。
换言之，与中央区域221对应的部分的High-k膜和与左右区域222对应的部分的High-k膜中的至少一方的膜可以说是由两个以上的不同的高介电常数膜层叠的。此外，与中央区域221对应的部分的High-k膜和与左右区域222对应的部分的High-k膜可以说具有相同的层叠数。
通过具有这种结构，从而在图36的像素200中，在存在图中的入射光IL所示的相位差的偏差的情况下，在硅界面的附近进行了光电转换的电子蓄积于所希望的左右的光电转换器件213A和213B，因此可以提高相位差的检测精度。
(结构的第七例)
图37是示出了第十实施方式中的像素的结构的第七例的截面图。
图37与上述的图32等相同，示出了图31所示的像素200的截面中的包含硅界面的中央区域221和左右区域222的区域的放大图，但是与上述的图32等的放大图相比，绝缘层230的截面结构不同。
即，在图37的绝缘层230中，形成在氧化膜231与氧化膜233之间的层形成为将仅由High-k膜232A构成的第一层和局部包含High-k膜232A的第二层层叠的结构。此外，在绝缘层230中，第二层中的High-k膜232A以外的部分形成为包含其上层的氧化膜233的一部分。
这样，在图37的像素200中，绝缘层230具有如下结构：在与左右的光电转换器件213A和213B的中央部的固定电荷量多的中央区域221对应的部分以及与该中央部以外的固定电荷量少的左右区域222对应的部分，形成有不同高度的High-k膜232A。
换言之，在图37的绝缘层230中，High-k膜232A中的与中央部的中央区域221对应的部分比与中央部以外的左右区域222对应的部分高，可以说High-k膜232A形成为凸形状的结构。此外，根据这种结构，在图37的绝缘层230中，也可以说在与中央区域221对应的部分以及与左右区域222对应的部分，氧化膜233的厚度不同。
通过具有这种结构，从而在图37的像素200中，在存在图中的入射光IL所示的相位差的偏差的情况下，在硅界面的附近进行了光电转换的电子蓄积于所希望的左右的光电转换器件213A和213B，因此可以提高相位差的检测精度。
(结构的第八例)
图38是示出了第十实施方式中的像素的结构的第八例的截面图。
图38与上述的图32等相同，示出了图31所示的像素200的截面中的包含硅界面的中央区域221和左右区域222的区域的放大图，但是与上述的图32等的放大图相比，绝缘层230的截面结构不同。
即，在图38的绝缘层230中，形成在氧化膜231与氧化膜233之间的层具有如下结构：形成仅由High-k膜232A构成的层，但是作为该层的一部分且与中央部的中央区域221对应的部分相对于与中央部以外的左右区域222对应的部分向下侧突出。
这样，在图38的像素200中，绝缘层230具有如下结构：在与左右的光电转换器件213A和213B的中央部的固定电荷量多的中央区域221对应的部分以及与该中央部以外的固定电荷量少的左右区域222对应的部分，氧化膜231的厚度不同。
通过具有这种结构，从而在图38的像素200中，在存在图中的入射光IL所示的相位差的偏差的情况下，在硅界面的附近进行了光电转换的电子蓄积于所希望的左右的光电转换器件213A和213B，因此可以提高相位差的检测精度。
(结构的第九例)
图39是示出了第十实施方式中的像素的结构的第九例的截面图。
在上述的图31至图38中，示出了像素间分离单元215由氧化膜形成的情况，但是像素间分离单元215的材料不限于氧化膜，例如可以采用金属等其他材料。图39示出了在像素200中通过取代上述的像素间分离单元215而是埋入金属，从而形成像素间分离单元215A的情况的结构。
在此，例如使用DTI技术，在形成有光电转换区域的硅层内，在根据正方形单位像素的形状而从光入射表面侧挖掘成正方形格子形状的槽部(沟槽)中埋入金属，从而形成像素间分离单元215A。在此，金属例如可以采用钨(W)、铝(Al)、银(Ag)、铑(Rh)等。
例如图39的A的像素200中，在存在图中的入射光ILA所示的相位差的偏差的情况下，在硅界面的附近进行了光电转换的电子因电位梯度而蓄积于所希望的左右的光电转换器件213A和213B时，利用像素间分离单元215A，使硅层内的相邻像素之间物理分离，因此可以防止该电子流入相邻像素。另外，如图39的B所示，在不存在相位差的情况下也同样如此，可以防止电子流入相邻像素。
这样，在图39的像素200中，形成像素间分离单元215A，利用由金属产生的不同颜色之间的像素间分离，可以抑制块体(Bulk)内的混色，可以提高分离比。另外，在上述的说明中，对像素间分离单元215(215A)的材料为氧化膜和金属进行了说明，但是也可以采用其他物质。
另外，在图39的像素200中，在形成像素间分离单元215A时，在形成有光电转换区域的硅层210内，从光入射表面侧挖掘槽部并埋入金属，但是此时，可以在槽部的侧壁设置钉扎(pinning)膜(负的固定电荷膜)和绝缘膜。在此，钉扎膜例如可以采用氧化铪(HfO2)、氧化钽(Ta2O5)等。此外，绝缘膜例如可以采用二氧化硅(SiO2)等。
(结构的第十例)
图40是示出了第十实施方式中的像素的结构的第十例的截面图。
在上述的图31至图38或图39中，示出了利用由氧化膜构成的像素间分离单元215或由金属构成的像素间分离单元215A，使相邻像素之间物理分离的结构，但是也可以利用硅层内的杂质进行分离。
图40的像素200具有不在相邻像素之间形成物理分离单元(像素间分离单元)，而是利用硅层内部的杂质分布使相邻像素之间分离的结构。在此，图40的A示出了存在由入射光ILA产生的相位差的偏差的情况，另一方面，图40的B示出了不存在由入射光ILB产生的相位差的偏差的情况。
(结构的第十一例)
图41是示出了第十实施方式中的像素的结构的第十一例的截面图。
图41与上述的图31相同，示出了像素200的截面，但是与上述的图31的截面相比，不同点在于，在左右的光电转换器件213A和213B的中央部形成透明电极241。另外，图41的A示出了存在由入射光ILA产生的相位差的偏差的情况，另一方面，图41的B示出了不存在由入射光ILB产生的相位差的偏差的情况。
在图41的像素200中，通过对透明电极241施加负偏压，从而可以形成从左右的光电转换器件213A和213B的中央部朝向左右的光电转换器件213A和213B的电位梯度。由此，在图41的像素200中，可以将在硅界面的附近进行了光电转换的电子蓄积于所希望的左右的光电转换器件213A和213B。
例如在图41的A的像素200中，在存在图中的入射光ILA所示的相位差的偏差的情况下，通过对透明电极241施加负偏压而形成电位梯度，从而在硅界面的附近进行了光电转换的电子蓄积于所希望的左右的光电转换器件213A和213B，因此可以提高相位差的检测精度。
(电位分布的示意图)
图42是示意性示出了第十实施方式中的像素的电位分布的图。
另外，在图42中，为了进行比较，图42的B示出了应用本技术的像素200的电位分布，并且图42的A示出了通常的像素900的电位分布。在此，利用描绘于左右的光电转换器件、左右的光电转换器件之间的区域上的线来表示电位分布，这些线越密，越表示带有电位梯度。
如图42的A的像素900的电位分布所示，通常容易对硅层中的光入射表面(例如背面侧)以及左右的光电转换器件913A和913B的中央部的区域施加电位梯度。
对此，在像素200中，通过改变光入射表面(例如背面侧)的硅界面中的中央区域221和左右区域222的固定电荷量，从而容易在光入射表面和中央部的区域施加电位梯度，形成从左右的光电转换器件213A和213B的中央部朝向左右的光电转换器件213A和213B的电位梯度。
此外，图42的A所示的传输路径PA和图42的B所示的传输路径PB分别示出了从像素900和像素200的电位分布导出的传输路径。此处，在电子传输时，由于具有电位和扩散的效果，所以如果传输花费时间，则相应地扩散，可以设想不能将电子蓄积于所希望的光电转换器件213(213A或213B)。
例如，在图42的A中，传输路径PA为下方向的路径和左斜下方向的路径的组合，导致电子传输花费时间而有可能扩散。另一方面，例如在图42的B中，传输路径PB仅为左斜下方向的路径，可以很快地进行电子传输。
即，在图42的B的像素200中，通过改变光入射表面的硅界面中的中央区域221和左右区域222的固定电荷量从而带有电位梯度，因此利用所谓的器件边界的横向(与层叠方向垂直的方向)的电场协助，可以实现传输路径PB，可以更迅速地进行电子传输。因此，在图42的B的像素200中，在硅界面的附近进行了光电转换的电子能够蓄积于所希望的光电转换器件213(213A或213B)。
至此已经说明了第十实施方式。
(11)第十一实施方式
如上所述，在CMOS图像传感器等固态摄像装置中，通过采用在单个片上透镜的正下方形成多个光电转换器件的像素的结构，从而基于从各个像素得到的相位差检测用的信号来得到距离信息，因此能够同时进行摄像和测距。此外，该像素中，左右的光电转换器件之间可以采用由杂质注入形成的分离结构。
通过采用这种结构，可以同时取得摄像用的信号和相位差检测用的信号，在对从一个片上透镜入射的光进行光电转换时，在位于左右的光电转换器件的中心的成为分离壁的部分处，产生成为光电转换目标的成分。
该分离壁由注入分离而形成，因此具有一定程度的宽度，所以在该区域进行了光电转换的电荷(电子)有可能流向与设想为相位差的一侧的光电转换器件相反侧的光电转换器件，从而成为不需要的成分(混色成分)。因这种影响而导致分离比不足，使相位差检测的精度降低。
此外，例如在像素中，位于左右的光电转换器件的中心的分离壁不是注入分离，而是采用了低折射材料等的分离结构的情况下，入射该区域的光被折射，作为进一步带有角度的光，容易入射相邻的其他像素的光电转换器件，有可能产生不同颜色的光学混色。
因此，在第十一实施方式中，作为二维地布置在CMOS图像传感器10(图1)的像素阵列单元11中的像素300，采用在相同颜色的光电转换器件的中央部分(相同颜色间中央部)形成低折射的埋入器件分离区域，并且在不同颜色的光电转换器件的中央部分(不同颜色间中央部)形成金属的埋入器件分离区域的结构。通过采用这种结构，可以提高分离比，并且可以防止混色。
以下参照图43至图48，对第十一实施方式中的像素的结构进行说明。
(结构的第一例)
图43是示出了第十一实施方式中的像素的结构的第一例的截面图。
在图43中，像素300具有2PD结构，并且构成为包含片上透镜311、滤色器312、光电转换器件313A和313B、像素间遮光单元314和像素间分离单元315。
另外，在像素300中，从片上透镜311至像素间分离单元315分别对应于构成上述实施方式的像素100(图11等)的片上透镜111、滤色器112、光电转换器件113A和113B、像素间遮光单元114和像素间分离单元115，因此在此适当省略其说明。
此外，为了便于说明，在各个像素300的颜色需要特意区分的情况下，将R像素300表示为“300(R)”，将G像素300表示为“300(G)”。
在像素300中，由片上透镜311收集的入射光IL透射滤色器312，并照射到光电转换器件313A或光电转换器件313B中的光电转换区域。
此处，在G像素300中，在光电转换器件313A与光电转换器件313B之间的相同颜色间中央部321，在光入射表面侧埋入低折射材料(埋入器件)，来形成作为器件分离区域的低折射区域331。该低折射材料例如可以采用氧化膜、玻璃等低折射材料。更具体而言，低折射材料例如可以采用折射率比形成有光电转换区域的硅层310(半导体层)低的材料。
低折射区域331的截面形状呈渐缩(Taper)，形成为随着接近光入射表面而宽度变宽的三角形。此外，在相同颜色间中央部321中，从光入射表面起的预定的块体深度(例如几百nm程度)处，变得不存在作为分离材料的低折射材料(埋入器件)，其下侧的区域被杂质分离。
此外，在G像素300和R像素300左右相邻的情况下，在G像素300的右侧的光电转换器件313B与R像素300的左侧的光电转换器件313A之间的不同颜色间中央部322中，在根据像素300的形状从光入射表面侧挖掘的槽部(沟槽)中埋入金属，形成像素间分离单元315。在此，金属例如可以采用钨(W)、铝(Al)、银(Ag)、铑(Rh)等。
这样，在图43的像素300中，具有在相同颜色间中央部321形成截面为倒三角形的低折射区域331的结构，因此入射低折射区域331的光的行进方向利用低折射区域331的折射表面而弯曲。例如在像素300中，入射低折射区域331的光之中的从右斜上方向入射的光被折射表面331A折射而入射左侧的光电转换器件313A，另一方面，从左斜上方向入射的光被折射表面331B折射而入射光电转换器件313B(图中的箭头)。
因此，当由片上透镜311收集的光的焦斑入射到左右的光电转换器件313A和313B之间的相同颜色间中央部321中形成的低折射区域331时，该入射光直到某个深度为止不进行光电转换而是原状行进，并且在到达某个深度时入射光电转换器件313A或光电转换器件313B而进行光电转换。特别是在图43的像素300中，可以将入射相同颜色间中央部321中的光入射表面的中心的光朝向左右的光电转换器件313A和313B分开。
此处，在相同颜色间中央部321中，在利用注入分离而形成分离壁的情况下，如前所述，有可能因在成为分离壁的区域中进行了光电转换的电子流向与设想为相位差的一侧的光电转换器件相反侧的光电转换器件，而引起相位差检测的精度降低。
对此，在图43的像素300中，具有如下的分离结构：即，采用了形成于相同颜色间中央部321的低折射区域331，从而入射低折射区域331的入射光IL直至某个深度为止不进行光电转换而是原状入射左右的光电转换器件313A和313B，因此可以避免这种情况的发生。其结果，在图43的像素300中，以光学方式且电气方式提高分离比，因此可以提高相位差的检测精度。
另一方面，在相同颜色间中央部321中，在设为采用了低折射区域331的分离结构的情况下，入射该低折射区域331的光被折射，如前所述，作为进一步带有角度的光而有可能入射不同颜色的相邻的像素300的光电转换器件313。
对此，在图43的像素300中，在相同颜色间中央部321中设置采用了低折射区域331的分离结构，并且在不同颜色间中央部322中，形成由金属构成的像素间分离单元315，所以被形成于相同颜色间中央部321的低折射区域331折射的光由像素间分离单元315反射。其结果，在图43的像素300中，可以防止不同颜色的光学混色。
另外，在图43的像素300中，在形成有光电转换区域的硅层310内，通过从光入射表面侧挖掘槽部(沟槽)并埋入金属，从而形成像素间分离单元315，但是可以在槽部的侧壁设置钉扎膜(负的固定电荷膜)和绝缘膜。在此，钉扎膜例如可以采用氧化铪(HfO2)、氧化钽(Ta2O5)等。此外，绝缘膜例如可以采用二氧化硅(SiO2)等。
(结构的第二例)
图44是示出了第十一实施方式中的像素的结构的第二例的截面图。
图44的像素300与图43的像素300相比，相同颜色间中央部321的截面形状不同。即，在图44的像素300的相同颜色间中央部321中，由渐缩的形状构成的低折射区域331的分离形状(截面形状)在从光入射表面起的预定的块体深度(例如几百nm程度)处，以一定的宽度向下侧延伸，下侧区域的形状为长方形的形状(纵长形状)。
即，在图43的像素300的相同颜色间中央部321中，在低折射区域331的下侧的区域不形成作为分离材料的低折射材料，而是由杂质进行分离，但是在图44的像素300的相同颜色间中央部321中，通过使低折射区域331以一定的宽度向下侧延伸，从而利用下侧的长方形(纵长形状)的部分，将光电转换器件313A与光电转换器件313B之间分离。
这样，在图44的像素300中，利用低折射区域331中的三角形的部分和向下侧延伸的部分，形成所谓的器件间分离单元，由此光电转换器件313A和光电转换器件313B被物理分离。由此，在图44的像素300中，不会相对于一方的光电转换器件313(313A或313B)的输出混合另一方的光电转换器件313(313B或313A)的输出，可以提高相位差检测的精度。
(结构的第三例)
图45是示出了第十一实施方式中的像素的结构的第三例的截面图。
图45的像素300与图43的像素300相比，相同颜色间中央部321的截面形状不同。即，在图45的像素300的相同颜色间中央部321中，低折射区域331的分离形状(截面形状)从光入射表面至相反侧的表面(晶体管器件表面侧)呈渐缩，形成为梯形(下底比上底短的梯形)的形状。
这样，在图45的像素300中，通过由低折射区域331中的梯形部分形成所谓的器件间分离单元，从而将光电转换器件313A和光电转换器件313B物理分离。由此，在图45的像素300中，不会相对于一方的光电转换器件313的输出混合另一方的光电转换器件313的输出，可以提高相位差检测的精度。
(结构的第四例)
图46是示出了第十一实施方式中的像素的结构的第四例的平面图。
在图46所示的平面图中，X-X’截面与图43的像素300的截面图对应。即，在图46的像素300中，包含低折射区域331的相同颜色间中央部321形成在光电转换器件313A与光电转换器件313B之间，在从光入射表面侧观察的情况下，其形状为长方形的形状(纵长形状)。
在此，图中的虚线表示入射光IL，在由片上透镜311收集的光入射低折射区域331时，该入射光直至某个深度为止不进行光电转换而是原状行进，在到达某个深度时入射光电转换器件313A或光电转换器件313B而进行光电转换。
另外，在此示出了图46所示的平面图与图43的像素300的截面图对应的情况，但是图44的像素300或图45的像素300也同样如此，相同颜色间中央部321(的低折射区域331)形成在光电转换器件313A与光电转换器件313B之间。
(结构的第五例)
图47是示出了第十一实施方式中的像素的结构的第五例的平面图。
在图47所示的平面图中，X-X’截面与图43的像素300的截面图对应。即，在图47的像素300中，对光电转换器件313A、光电转换器件313B、光电转换器件313C、光电转换器件313D这四个光电转换器件313形成包含低折射区域331的相同颜色间中央部321，在从光入射表面侧观察的情况下，相同颜色间中央部321的形状为菱形的形状。
在此，图中的虚线表示入射光IL，在由片上透镜311收集的光入射低折射区域331时，该入射光直至某个深度为止不进行光电转换而是原状行进，在到达某个深度时入射光电转换器件313A至313D中的任意一个而进行光电转换。
另外，在此表示了图47所示的平面图与图43的像素300的截面图对应的情况，但是图44的像素300或图45的像素300也同样如此，可以对四个光电转换器件313形成相同颜色间中央部321(的低折射区域331)。
此外，由图46和图47所示的相同颜色间中央部321(的低折射区域331)形成的分离布局仅仅为示例，也可以采用相对于两个光电转换器件313的长方形的形状和相对于四个光电转换器件313的菱形的形状以外的其他分离布局。
(结构的第六例)
图48是示出了第十一实施方式中的像素的结构的第六例的截面图。
图48的像素300与图44的像素300相比，不同颜色间中央部322的截面形状不同。即，在图48的像素300的不同颜色间中央部322中，在由金属构成的像素间分离单元315的下侧的区域(深度方向的区域)形成有由低折射材料构成的低折射区域341。
更具体而言，在形成有光电转换区域的硅内挖掘的槽部(沟槽)中通过埋入物质，从而形成用于将不同颜色的像素之间分离的分离单元，但是在图48的像素300中，正面沟槽(Front Side Trench)通过埋入低折射材料而形成低折射区域341，背面沟槽(Back SideTrench)通过埋入金属而形成像素间分离单元315。
而且，在图48的像素300中，不同颜色间中央部322利用像素间分离单元315与低折射区域341组合的结构，例如在图48所示的G像素300的右侧的光电转换器件313B与R像素300的左侧的光电转换器件313A之间等，形成不同颜色的像素之间的分离。
至此已经说明了第十一实施方式。
(12)第十二实施方式
如上所述，具有在单个片上透镜的正下方形成有多个光电转换器件的像素的固态摄像装置中，可以基于从各个像素得到的相位差检测用的信号，得到距离信息。
然而，在通常的像素的结构中，由于发生分离比与混色的均衡，所以难以在抑制混色的同时提高相位差检测的精度。以往，为了消除这种均衡，而单纯地仅在块体中取得相位差的信息，或者在高精度的检测时不使用片上透镜而是使用光波导来提高分离比，但是渴望在抑制混色的同时进一步提高相位差检测的精度。
因此，在第十二实施方式中，作为二维地布置在CMOS图像传感器10(图1)的像素阵列单元11中的像素400，采用了由折射率不同的多种物质构成片上透镜的结构。通过采用这种结构，可以在抑制混色的同时进一步提高相位差检测的精度。在此，混色也包含形成在单个片上透镜的正下方的多个光电转换器件之间的混色。
以下参照图49至图56，对第十二实施方式中的像素的结构进行说明。
(结构的第一例)
图49是示出了第十二实施方式中的像素的结构的第一例的截面图。
图49中，像素400具有2PD结构，并且构成为包含片上透镜411、滤色器412、光电转换器件413A和413B、像素间遮光单元414和像素间分离单元415。
另外，在像素400中，片上透镜411至像素间分离单元415分别对应于构成上述实施方式的像素100(图11等)的片上透镜111、滤色器112、光电转换器件113A和113B、像素间遮光单元114和像素间分离单元115，因此在此省略其说明。
此外，为了便于说明，在各个像素400的颜色没有必要特意区分的情况下，将R像素400表示为“400(R)”，将G像素400表示为“400(G)”，将B像素400表示为“400(B)”。
在像素400中，片上透镜411由部件411A和部件411B作为折射率不同的两种物质来构成。在片上透镜411中，部件411B具有挖掘成V形的形状，在该V形部分，埋入部件411A的一部分(与光入射表面相反侧的部分)。
即，部件411A(第一部件)包含光入射的曲面和与部件411B的V形部分对应的部分，部件411B(第二部件)包含与光入射的曲面相反侧的表面和由V形的形状构成的部分。另外，在此对部件411A与部件411B的接合部由V形的形状构成的情况进行了说明，但是接合部的形状也可以是V形以外的其他形状。
例如，部件411A由折射率比部件411B的折射率高的材料亦即高折射材料(High-n材料)构成。另一方面，例如部件411B由折射率比部件411A的折射率低的材料亦即低折射材料(Low-n材料)构成。此外，在片上透镜411的光入射侧的表面形成有反射防止膜431。
在像素400中，入射片上透镜411的入射光IL如图49的箭头所示，被部件411A的光入射表面折射之后，被部件411A与部件411B的边界折射，照射到光电转换器件413A的光电转换区域。
这样，在图49的像素400中，片上透镜411由折射率不同的部件411A和部件411B构成，分别入射光电转换器件413A和413B的光不会混合(不会混色)，而是蓄积于所希望的左右的光电转换器件413A和413B。
图50示出了图49的像素400中的各个光电转换器件413根据光的入射角的输出结果。
另外，在图50中，为了进行比较，不仅示出了图49的像素400的光电转换器件413A和413B(本技术的结构)的输出结果，而且示出了通常的像素900的左右的光电转换器件913A和913B(现有的结构)的输出结果。然而，在像素900中，片上透镜911的结构与像素400的片上透镜411的结构不同。即，在像素900中，片上透镜911并不是由折射率不同的多种物质构成的。
即，在图50中，关于图49的像素400，用实线的曲线A1表示左侧的光电转换器件413A的输出，并用虚线的曲线B1表示右侧的光电转换器件413B的输出。此外，关于通常的像素900，用实线的曲线A2表示左侧的光电转换器件913A的输出，并用虚线的曲线B2表示右侧的光电转换器件913B的输出。
在此，当左侧的光电转换器件413A的输出所对应的曲线A1和右侧的光电转换器件413B的输出所对应的曲线B1的入射角θi为0°时，即在光从正上方入射时，输出值一致。即，曲线A1和曲线B1具有以入射角θi＝0时的输出为对称轴的线对称的关系。
同样，左侧的光电转换器件913A的输出所对应的曲线A2和右侧的光电转换器件913B的输出所对应的曲线B2具有以入射角θi＝0时的输出为对称轴的线对称的关系。
此时，在将图49的像素400的曲线A1、B1与通常的像素900的曲线A2、B2进行对比时，具有下述关系。
即，在入射角θi为负且关注曲线A1和曲线A2的情况下，光电转换器件413A的输出和光电转换器件913A的输出的峰值大致相同，但是相对于光电转换器件413A的输出混合光电转换器件413B的输出，另一方面，相对于光电转换器件913A的输出混合光电转换器件913B的输出。
此时，如果关注曲线B1和曲线B2，则光电转换器件413B的输出小于光电转换器件913B的输出，因此相对于光电转换器件413A的输出混合的光电转换器件413B的输出减少。
另一方面，在入射角θi为正且关注曲线B1和曲线B2的情况下，光电转换器件413B的输出和电转换器件913B的输出的峰值大致相同，但是相对于光电转换器件413B的输出混合光电转换器件413A的输出，另一方面，相对于光电转换器件913B的输出混合光电转换器件913A的输出。
此时，如果关注曲线A1和曲线A2，则光电转换器件413A的输出小于光电转换器件913A的输出，因此相对于光电转换器件413B的输出混合的光电转换器件413A的输出减少。
这样，在图49的像素400中，通过由折射率不同的部件411A和部件411B构成片上透镜411，从而不会相对于一方的光电转换器件413(413A或413B)的输出混合另一方的光电转换器件413(413B或413A)的输出，可以提高相位差检测的精度。其结果，在搭载有CMOS图像传感器10的电子设备中，可以实现更高精度的自动对焦。
(结构的第二例)
图51是示出了第十二实施方式中的像素的结构的第二例的截面图。
图51的像素400与图49的像素400相比，在左右的光电转换器件413A和413B之间形成有器件间分离单元416，并且片上透镜411的截面形状不同。即，在图51的像素400中，片上透镜411除了包含部件411A和部件411B这样的折射率不同的两种物质以外，还包含由不同的物质构成的部件411C。
在片上透镜411中，部件411B具有在光入射表面侧挖掘成V形的形状，部件411A的一部分(与光入射表面相反侧的部分)埋入该V形部分。此外，在片上透镜411中，部件411B具有在与光入射表面相反侧也挖掘成V形的形状，部件411C(的全部)埋入该V形部分。
此处，在部件411A和部件411C以V形截面的方式形成于部件411B时，它们的V形的顶点连接，并且部件411C的V形截面成为比部件411A的V形截面小的形状，但是图51所示的截面形状仅仅为示例，也可以采用其他形状。
此外，在片上透镜411中，在部件411A由高折射材料(High-n材料)构成且部件411B由低折射材料(Low-n材料)构成的情况下，部件411C可以由具有以下的折射率的材料构成，即，该折射率可以使形成于硅层410的器件间分离单元416中入射的光量减少。在该情况下，可以使部件411C的折射率与部件411A和部件411B的折射率不同。另外，部件411C的折射率也可以与部件411A的折射率相同。
这样，在图51的像素400中，在左右的光电转换器件413A和413B之间设置有器件间分离单元416的情况下，通过形成为使片上透镜411除了包含部件411A和部件411B以外还包含部件411C的结构，从而可以减少朝向器件间分离单元416的光入射量。
(结构的第三例)
图52是示出了第十二实施方式中的像素的结构的第三例的截面图。
图52的像素400与图51的像素400相比，相同点在于，设置有器件间分离单元416且片上透镜411包含部件411A至部件411C，而不同点在于，根据片上透镜411的材料，针对每种颜色使光轴方向(层叠方向)的高度最佳化。
图52中，在各个像素400中，部件411A、部件411B、部件411C的折射率表示为n1、n2、n3。此外，在G像素400中，片上透镜411的曲率半径表示为rG，高度表示为hG。同样，在R像素400中，片上透镜411的曲率半径和高度表示为rR、hR，在B像素400中，片上透镜411的曲率半径和高度表示为rB、hB。
在此，G像素400中的高度hG、R像素400中的高度hR、B像素400中的高度hB与片上透镜411的材料相配合，即与部件411A至部件411C的折射率n1、n2、n3相配合，针对每种颜色进行最佳化。
例如，片上透镜411的每种颜色的高度hG、hR、hB的关系如果考虑色差，则可以为下述的式(1)这样的关系。
hR＞hG＞hB…(1)
另外，在此作为用于针对每种颜色进行最佳化的参数例示了调节片上透镜411的高度h的情况，但是也可以采用其他参数。例如，在调节片上透镜411的曲率半径r的情况下，例如考虑色差，可以为下述的式(2)这样的关系。
rR＞rG＞rB…(2)
这样，在图52的像素400中，根据片上透镜411的材料(多种部件的折射率)，针对每种颜色使高度、曲率半径等参数最佳化，从而例如可以提高各种颜色的量子效率、分离比，或者可以抑制混色。
另外，图52中，在G像素400中，部件411B中的与部件411A的边界面相对于水平面所呈的角度表示为θG。同样，在R像素400、B像素400中，部件411B中的与部件411A的边界面相对于水平面所呈的角度表示为θR、θB。例如，也可以将这些角度θG、θR、θB用作上述的片上透镜411的高度h、曲率半径r以外的参数来进行最佳化。
(结构的第四例)
图53是示出了第十二实施方式中的像素的结构的第四例的截面图。
图53的像素400与图49的像素400相比，不同点在于，设置有器件间分离单元416，并且在片上透镜411中的部件411A与部件411B之间，设置有控制部件421。
控制部件421例如由光子晶体构成。光子晶体是折射率周期变化的纳米结构体。片上透镜411中，在部件411A与部件411B之间形成有控制部件421，成为可以控制光的入射角度依赖的结构。
即，在像素400中，通过设置作为光子晶体的控制部件421，从而例如可以构成为针对来自图中左侧方向的入射光，将光以不会进入左侧的光电转换器件413A的方式全反射，或者构成为针对来自图中右侧方向的入射光，将光以不会进入右侧的光电转换器件413B的方式全反射。即，在像素400中，构成为可以高效地利用光子晶体的入射角度依赖，进一步提高入射角度依赖性。
这样，在图53的像素400中，在片上透镜411中的部件411A与部件411B之间，形成作为光子晶体的控制部件421，成为可以控制光的入射角度依赖的结构，由此可以抑制混色，并且可以进一步提高相位差检测的精度。
(结构的第五例)
图54是示出了第十二实施方式中的像素的结构的第五例的截面图。
图54的像素400与图53的像素400相比，不同点在于，去除了与各种颜色对应的滤色器412，而是由控制部件421(421R、421G、421B)具有分光功能。
控制部件421(421R、421G、421B)例如由光子晶体构成。此处，在光子晶体中，仅特定波长的光与周期结构体共鸣而引起反射或透射，所以利用该特性而与滤色器同样地具有分光功能。
即，图54的G像素400中，在部件411A与部件411B之间形成作为光子晶体的控制部件421G时，可以利用光子晶体结构而作为透射绿色(G)的波长成分的滤色器发挥功能，从而成为不设置G滤色器412的结构。
同样，在图54的R像素400中，在形成控制部件421R时，利用光子晶体结构而作为透射红色(R)的波长成分的滤色器发挥功能，由此成为不设置R滤色器412的结构。同样，在图54的B像素400中，利用光子晶体结构而作为透射蓝色(B)的波长成分的滤色器发挥功能，由此成为不设置B滤色器412的结构。
这样，在图54的像素400中，在设置作为光子晶体的控制部件421时，通过使用光子晶体结构而与各种颜色的滤色器同等地发挥功能，从而不仅成为可以高效利用光子晶体的入射角度依赖，进一步提高入射角度依赖性的结构，而且可以成为不设置滤色器412的结构。
(结构的第六例)
图55是示出了第十二实施方式中的像素的结构的第六例的平面图。
像素400在像素阵列单元11(图1)中二维地(矩阵状)布置，但是在布置于像素阵列单元11(图1)的像素中，可以是所有的像素具有与像素400相同的结构，也可以是一部分像素具有与像素400相同的结构。
例如图55所示，在像素阵列单元11中，在附近的相同颜色的像素(相同颜色的2×2的4像素)共用像素电路的共用像素采用规则地布置的布置图案的情况下，也可以使一部分像素具有与像素400相同的结构。
但是，在图55所示的像素布置中，各个像素400由具有一个光电转换器件的结构(1PD结构)构成。在此，为了与上述的2PD结构的像素400进行区分，将1PD结构的像素400表示为像素400(1PD)。
在此，例如在图55所示的像素布置中，相对于布置在同一行的G像素400-11(1PD)和G像素400-12(1PD)形成有椭圆形的片上透镜411E。该片上透镜411E与上述的片上透镜411(图49等)相同，具有由折射率不同的多种物质构成的结构。
即，成为相对于一个片上透镜411E设置有G像素400-11(1PD)的一个光电转换器件413(例如相当于图49的光电转换器件413A)、G像素400-12(1PD)的一个光电转换器件413(例如相当于图49的光电转换器件413B)的结构。而且，在此使用布置于同一行的G像素400-11(1PD)的光电转换器件413和G像素400-12(1PD)的光电转换器件413各自的输出，来进行相位差检测。
同样，针对布置于同一行的G像素400-21(1PD)和G像素400-22(1PD)，也形成有椭圆形的片上透镜411E，进行使用这些G像素400(1PD)的光电转换器件413(例如相当于图49的光电转换器件413A和413B)各自的输出的相位差检测。
此外，例如也可以如布置于同一列的G像素400-33(1PD)和G像素400-43(1PD)、以及G像素400-34(1PD)和G像素400-44(1PD)等所示的那样，在列方向形成椭圆形的片上透镜411E。
另外，在图55所示的像素布置中，说明了相对于椭圆形的片上透镜411E布置两个G像素400(1PD)的情况，但是也可以相对于行方向或列方向的椭圆形的片上透镜411E布置R像素400(1PD)、B像素400(1PD)。
(结构的第七例)
图56是示出了第十二实施方式中的像素的结构的第七例的平面图。
如图56所示，在像素阵列单元11(图1)中，即使在采用拜耳阵列的情况下，也可以使一部分像素具有与像素400相同的结构。但是，在图56所示的像素布置中，也使各个像素400由具有一个光电转换器件的结构(1PD结构)构成，并将该1PD结构的像素400表示为像素400(1PD)。
在此，例如在图56所示的像素布置中，相对于布置于同一列的G像素400-22(1PD)和G像素400-32(1PD)形成椭圆形的片上透镜411E。该片上透镜411E与上述的片上透镜411(图49等)相同，具有由折射率不同的多种物质构成的结构。
即，构成为相对于一个片上透镜411E设置G像素400-22(1PD)的一个光电转换器件413(例如相当于图49的光电转换器件413A)、以及G像素400-32(1PD)的一个光电转换器件413(例如相当于图49的光电转换器件413B)的结构，并且进行使用这些G像素400(1PD)的光电转换器件413各自的输出的相位差检测。
同样，相对于布置在同一列的G像素400-27(1PD)和G像素400-37(1PD)等，也形成椭圆形的片上透镜411E，并且进行使用这些G像素400的光电转换器件413(例如相当于图49的光电转换器件413A和413B)各自的输出的相位差检测。
此外，例如也可以如布置于同一行的G像素400-71(1PD)和G像素400-72(1PD)、以及G像素400-66(1PD)和G像素400-67(1PD)等所示的那样，形成有行方向的椭圆形的片上透镜411E。
另外，在图56所示的拜耳阵列中，说明了相对于椭圆形的片上透镜411E布置两个G像素400(1PD)的情况，但是也可以相对于行方向或列方向的椭圆形的片上透镜411E布置R像素400(1PD)、B像素400(1PD)。
至此已经说明了第十二实施方式。
(13)第十三实施方式
图57示出了二维地布置在CMOS图像传感器的像素阵列单元中的像素的结构。
图57中，像素900由具有光电转换器件913A和光电转换器件913B的2PD结构构成。在光电转换器件913A和913B中，从由片上透镜911收集且透射了滤色器的光生成与各种颜色的成分对应的电荷，该滤色器用于透射红色(R)、绿色(G)或蓝色(B)的各种颜色的波长。
在像素900中，借助传输栅极读取由光电转换器件913A和光电转换器件913B生成的电荷，并将该电荷用作相位差检测的信息。
然而，在像素900中，作为用于不相对于一方的光电转换器件913的输出混合另一方的光电转换器件913的输出的结构，可以采用在左右的光电转换器件913之间形成物理分离单元的结构。
图58示出了在左右的光电转换器件之间设置物理分离单元的像素的结构。
在图58的像素900中，在光电转换器件913A与光电转换器件913B之间形成有器件间分离单元916，从而光电转换器件913A和光电转换器件913B物理分离。这样，通过形成器件间分离单元916，从而相对于一方的光电转换器件913的输出不混合另一方的光电转换器件913的输出，可以提高相位差检测的精度。
然而，在像素900中，为了改善相位差的特性，在光电转换器件913A与光电转换器件913B之间，从光入射表面侧(背面侧)利用DTI技术形成器件间分离单元916的情况下，由于焦斑位于加工表面正上方，所以产生来自加工界面的光散射(图58的箭头SL)，由此可能导致分光特性劣化且拍摄图像劣化。
因此，在第十三实施方式中，作为二维地布置在CMOS图像传感器10(图1)的像素阵列单元11中的像素500，采用在相同颜色的光电转换器件的中央部分(相同颜色间中央部)形成纵型晶体管的结构。通过采用这种结构，从而可以更高效地将入射光朝向所希望的左右的光电转换器件进行光学分离。
以下参照图59至图61，对第十三实施方式中的像素的结构进行说明。
(结构的第一例)
图59是示出了第十三实施方式中的像素的结构的第一例的截面图。
在图59中，像素500具有2PD结构，并且构成为包含片上透镜511、滤色器512、光电转换器件513A和513B、像素间遮光单元514和像素间分离单元515。
另外，在像素500中，片上透镜511至像素间分离单元515分别对应于构成上述实施方式的像素100(图11等)的片上透镜111、滤色器112、光电转换器件113A和113B、像素间遮光单元114和像素间分离单元115，因此在此省略其说明。
在像素500中，由片上透镜511收集的入射光IL透射滤色器512，并照射到光电转换器件513A或光电转换器件513B中的光电转换区域。
此处，在像素500中，在光电转换器件513A与光电转换器件513B之间的相同颜色间中央部521中，从与光入射表面相反侧的表面，在硅层510内形成纵型晶体管531。即，在此除了相对于光电转换器件513A和513B分别设置的传输晶体管以外，还在这些器件之间设置纵型晶体管531。
这样，在相同颜色间中央部521中，不是从光入射表面(例如背面侧)形成器件间分离单元，而是从相反侧的表面(例如正面侧)形成纵型晶体管531，由此不是将光集中于加工表面正上方，可以相对于左右的光电转换器件513A和513B实现高效的光学分离。
此外，在此也可以利用形成于相同颜色间中央部521的纵型晶体管531的功能。即，通过对纵型晶体管531施加电压(例如正电压)，从而可以在光电转换器件513A与光电转换器件513B之间(纵型晶体管531的上部)生成辉散路径(通道)。在像素500中，借助该辉散路径，可以对蓄积于左右的光电转换器件513A和513B的电荷进行交换。
在此，像素500可以用于图像取得用的像素和相位差检测用的像素双方的用途，因此在自动对焦时，可以作为相位差检测用的像素发挥功能，另一方面，在自动对焦结束后的摄像时，可以作为图像取得用的像素发挥功能。
而且，在像素500作为图像取得用的像素发挥功能时，例如在蓄积于左右的光电转换器件513A和513B中的一方的光电转换器件513(513A或513B)的电荷有可能饱和时(由左右的光电转换器件513A和513B生成的电荷非平衡时)，通过借助辉散路径而蓄积于另一方的光电转换器件513(513B或513A)，由此可以抑制电荷饱和。由此，在像素500中，利用针对纵型晶体管531的电压控制，可以控制输出线性。
另外，在像素500中，在光电转换器件513A和513B与相邻的像素的光电转换器件之间的不同颜色间中央部522中，在硅层510内从光入射表面形成金属等的像素间分离单元515。在此，金属例如可以采用钨(W)、铝(Al)、银(Ag)、铑(Rh)等。
此外，图59的像素500中，在形成像素间分离单元515时，在形成有光电转换区域的硅层510内，从光入射表面侧挖掘槽部并埋入金属，但是此时可以在槽部的侧壁设置钉扎膜(负的固定电荷膜)和绝缘膜。在此，钉扎膜例如可以采用氧化铪(HfO2)、氧化钽(Ta2O5)等。此外，绝缘膜例如可以采用二氧化硅(SiO2)等。
这样，在图59的像素500中，构成为在光电转换器件513A与光电转换器件513B之间的相同颜色间中央部521中，从与光入射表面相反侧的表面形成纵型晶体管531的结构，由此不在光电转换器件513A和513B的受光表面侧设置加工表面就可以形成槽部(沟槽)，因此可以获得较高的相位差分离特性。
(结构的第二例)
图60是示出了第十三实施方式中的像素的结构的第二例的截面图。
图60的像素500与图59的像素500相比，在不同颜色间中央部522中，取代像素间分离单元515而是形成纵型晶体管532。
即，图60的像素500中，在相同颜色间中央部521中，从与光入射表面相反侧的表面形成纵型晶体管531，并且在不同颜色间中央部522中，也从与光入射表面相反侧的表面形成纵型晶体管532。
在不同颜色间中央部522中，并不是从光入射表面形成像素间分离单元，而是从相反侧的表面形成纵型晶体管532，由此虽然相比于形成像素间分离单元的结构变劣，但是可以维持长波长光所产生的混色的抑制效果。
此外，在此也可以利用形成于不同颜色间中央部522的纵型晶体管532的功能。即，通过对纵型晶体管532施加电压(例如负电压)，从而可以在硅层510内产生电荷(负电荷)来强化钉扎。其结果，可以抑制白点。此外，在此也通过对形成于相同颜色间中央部521的纵型晶体管531施加电压(例如正电压)，从而可以控制左右的光电转换器件513A和513B的输出线性。
这样，图60的像素500中，构成为在相同颜色间中央部521和不同颜色间中央部522中，从与光入射表面相反侧的表面分别形成纵型晶体管531和纵型晶体管532的结构，由此可以获得较高的相位差分离特性，并且可以抑制由长波长光产生的混色的抑制效果，而且可以实现钉扎的强化和输出线性的控制。
(结构的第三例)
图61是示出了第十三实施方式中的像素的结构的第三例的截面图。
图61的像素500与图59的像素500相比，不仅在相同颜色间中央部521形成纵型晶体管，而且在不同颜色间中央部522也形成纵型晶体管532。
即，图61的像素500中，构成为在不同颜色间中央部522中，从光入射表面形成金属等的像素间分离单元515，并且从相反侧的表面形成纵型晶体管532的结构。
通过采用这种结构，从而在不同颜色间中央部522中，与仅形成像素间分离单元515的情况相比，通过进一步形成纵型晶体管532，从而可以相应地提高混色的抑制效果。
此外，在此也利用形成于不同颜色间中央部522的纵型晶体管532的功能，对纵型晶体管532施加电压(例如负电压)，由此可以强化钉扎，并且可以抑制白点。另外，通过对形成于相同颜色间中央部521的纵型晶体管531施加电压(例如正电压)，从而可以控制左右的光电转换器件513A和513B的输出线性。
这样，图61的像素500中，在不同颜色间中央部522中，从光入射表面形成像素间分离单元515，并且在相同颜色间中央部521和不同颜色间中央部522中，从与光入射表面相反侧的表面分别形成纵型晶体管531和纵型晶体管532，由此可以获得较高的相位差分离特性，并且可以进一步提高混色的抑制效果，而且可以实现钉扎的强化和输出线性的控制。
至此已经说明了第十三实施方式。
<4.像素的电路构造>
图62是示出了各个实施方式中的像素100的电路构造的图。
在图62中，分别设置在图中的上段和下段的两个像素100共用浮动扩散区域(FD：Floating Diffusion)。需要注意，各个像素100具有包括光电转换器件113A和光电转换器件113B的2PD结构，并且共用一个片上透镜111和一个滤色器112。此外，传输晶体管151A和151B分别对应于上述的传输栅极151A和151B。
作为光电转换器件113A的光电二极管的阳极接地，并且该光电二极管的阴极连接到传输晶体管151A的源极。传输晶体管151A的漏极分别连接到复位晶体管152的源极和放大晶体管153的栅极。
作为光电转换器件113B的光电二极管的阳极接地，并且该光电二极管的阴极连接到传输晶体管151B的源极。传输晶体管151B的漏极分别连接到复位晶体管152的源极和放大晶体管153的栅极。
上段的两个像素各自的传输晶体管151A和151B的漏极与复位晶体管152的源极和放大晶体管153的栅极之间的连接点构成浮动扩散区域(FD)161。类似地，下段的两个像素各自的传输晶体管151A和151B的漏极与复位晶体管152的源极和放大晶体管153的栅极之间的连接点构成浮动扩散区域(FD)161。
复位晶体管152的漏极和放大晶体管153的源极连接到电源。放大晶体管153的漏极连接到选择晶体管154的源极，并且选择晶体管154的漏极连接到垂直信号线22。
传输晶体管151A和151B的栅极、复位晶体管152的栅极、以及选择晶体管154的栅极经由像素驱动线21分别连接到垂直驱动电路12(图1)，并且分别被供应作为驱动信号的脉冲。
接下来，说明图62所示的像素100的基本功能。
复位晶体管152根据输入到复位晶体管152的栅极的驱动信号RST而开启/断开在浮动扩散区域(FD)161中蓄积的电荷的排放。
光电转换器件113A对入射光执行光电转换，生成与入射光量对应的电荷，并蓄积该电荷。传输晶体管151A根据输入到传输晶体管151A的栅极的驱动信号TRG而开启/断开从光电转换器件113A到浮动扩散区域(FD)161的电荷传输。
光电转换器件113B对入射光执行光电转换，生成与入射光量对应的电荷，并蓄积该电荷。传输晶体管151B根据输入到传输晶体管151B的栅极的驱动信号TRG而开启/断开从光电转换器件113B到浮动扩散区域(FD)161的电荷传输。
浮动扩散区域(FD)161具有对从光电转换器件113A经由传输晶体管151A传输过来的电荷或者从光电转换器件113B经由传输晶体管151B传输过来的电荷进行蓄积的功能。浮动扩散区域(FD)161的电位能够根据蓄积的电荷量而被调制。
放大晶体管153作为如下的放大器进行操作：其将与放大晶体管153的栅极连接的浮动扩散区域(FD)161的电位变化视为输入信号，并且放大晶体管153的输出信号电压经由选择晶体管154输出到垂直信号线22。
选择晶体管154根据输入到选择晶体管154的栅极的驱动信号SEL而开启/断开来自放大晶体管153的电压信号朝向垂直信号线22的输出。
如上所述，具有2PD结构的像素100根据从垂直驱动电路12(图1)供应的驱动信号(TRG、RST和SEL)而被驱动。
另外，虽然在图62中对第一实施方式至第九实施方式的像素100的电路构造进行了说明，但是第十实施方式的像素200、第十一实施方式的像素300、第十二实施方式的像素400或第十三实施方式的像素500也可以采用同样的电路构造。
<5.变形例>
(实施方式的组合示例)
不言而喻，上述的九个实施方式分别作为单个实施方式建立。也可以采用在可能的范围内组合多个实施方式的全部或一部分的方式。
例如，通过组合上述的第二实施方式和上述的第七实施方式，在相对于行方向或列方向的椭圆形片上透镜111E而沿着行方向或列方向布置多个像素100(1PD结构的像素100)的构造中，在该多个像素100中，可以通过像素间遮光单元114形成突起部114P。
此外，例如通过组合上述的第三实施方式和上述的第七实施方式，在相对于行方向或列方向的椭圆形片上透镜111E而沿着行方向或列方向布置多个像素100(1PD结构的像素100)的构造中，在该多个像素100中，可以通过像素间分离单元115形成突起部115P，并且可以通过像素间遮光单元114形成突起部114P。
例如，通过组合上述的第二实施方式和上述的第八实施方式，在相对于一个片上透镜111布置两行两列的像素100(1PD结构的像素100)的构造中，在该两行两列的像素100中，可以通过像素间遮光单元114形成突起部114P。
此外，例如通过组合上述的第三实施方式和上述的第八实施方式，在相对于一个片上透镜111布置两行两列的像素100(1PD结构的像素100)的构造中，在该两行两列的像素100中，可以通过像素间分离单元115形成突起部115P，并且可以通过像素间遮光单元114形成突起部114P。
此外，例如也可以通过对第十实施方式至第十三实施方式中的任意一个组合上述的第一实施方式至第九实施方式中的任意一个，从而例如在像素200(像素300、像素400或像素500)中，利用像素间分离单元215(像素间分离单元315、像素间分离单元415或像素间分离单元515)形成突起部215P(突起部315P、突起部415P或突起部515P)。
在该情况下，例如也可以在像素200(像素300、像素400或像素500)中，利用像素间遮光单元214(像素间遮光单元314、像素间遮光单元414或像素间遮光单元514)来形成突起部214P(突起部314P、突起部414P或突起部514P)。
另外，在上述的说明中，说明了像素100由相对于一个片上透镜111设置左右的光电转换器件113A和113B的结构(2PD结构)构成，但是也可以将左右的光电转换器件113A和113B视为左像素100A和右像素100B。即，像素100也可以说是由具有光电转换器件113A的左像素100A和具有光电转换器件113B的右像素100B构成的像素单元。
同样，对于像素200(像素300、像素400或像素500)，也可以视为是由具有光电转换器件213A(光电转换器件313A、光电转换器件413A或光电转换器件513A)的左像素200A(左像素300A、左像素400A或左像素500A)、以及具有光电转换器件213B(光电转换器件313B、光电转换器件413B或光电转换器件513B)的右像素200B(右像素300B、右像素400B或右像素500B)构成的像素单元。
另外，上述的说明中，对像素100的光电转换器件113A和113B采用光电二极管(PD)的情况进行了说明，但是例如也可以采用光电转换膜等其他部件(器件)。此外，片上透镜111是进行焦点检测的像素中的透镜，也可以说是微透镜。对此，像素200、像素300、像素400或像素500也同样如此。
此外，在上述的说明中，说明了相对于像素100以正方形格子形状形成像素间遮光单元114和像素间分离单元115，但是不限于正方形格子形状，例如也可以是包含长方形的矩形等其他形状。此外，像素100也不限于正方形单位，也能够以其他单位形成。对此，像素200、像素300、像素400或像素500也同样如此。
此外，在上述的说明中，作为二维地布置在像素阵列单元11(图1)中的像素100(像素200、像素300、像素400或像素500)，示出了R像素、G像素和B像素，但是例如也可以包含与白色(W：White)对应的W像素、与红外线(IR：infrared)对应的IR像素之类的RGB像素以外的像素。另外，W像素是透射全波长区域的光而得到与该光对应的电荷的像素。此外，IR像素是透射红外线(IR)并相对于红外光的波长区域具有灵敏度的像素。
(固态摄像装置的另一示例)
此外，在上述实施方式中，对将本技术应用到二维地布置像素的CMOS图像传感器的情况作为示例进行了说明，但是本技术不限于CMOS图像传感器的应用。即，本技术例如可以应用于CCD(Charge Coupled Device)图像传感器之类的二维地布置像素的X-Y地址方式的所有的固态摄像装置。
此外，本技术不限于如下固态摄像装置的应用：所述固态摄像装置检测可见光的入射光量的分布并将该分布拍摄为图像，并且本技术适用于将红外线、X射线或粒子等的入射量的分布拍摄为图像的所有的固态摄像装置。此外，尽管在上述实施方式中主要说明了具有相对于一个片上透镜111形成两个光电转换器件113的2PD结构的像素100，但是，本技术同样适用于相对于一个片上透镜111形成多个光电转换器件113的像素100。
<6.电子设备的构造>
图63是示出了包括应用本技术的固态摄像装置的电子设备的构造示例的框图。
例如，电子设备1000是诸如摄像装置和便携式终端装置等电子设备，摄像装置例如是数码相机和摄像机，便携式终端装置例如是智能电话和平板电脑终端。
电子设备1000包括固态摄像装置1001、DSP电路1002、帧存储器1003、显示单元1004、记录单元1005、操作单元1006和电源单元1007。此外，在电子设备1000中，DSP电路1002、帧存储器1003、显示单元1004、记录单元1005、操作单元1006和电源单元1007通过总线1008彼此连接。
固态摄像装置1001对应于上述的CMOS图像传感器10(图1)，并且能够采用上述的第一实施方式至第九实施方式中所示的像素100作为二维地布置在像素阵列单元11(图1)中的像素100。由此，在电子设备1000中，可以基于从第一实施方式至第九实施方式中所示的像素100(图像表面相位差检测像素)获取的相位差检测用的信号来检测相位差，并且可以进行相对于对焦目标物对焦的控制。
此外，作为二维地布置在像素阵列单元11(图1)中的像素，也可以布置上述的第十实施方式至第十三实施方式所示的像素200、像素300、像素400或像素500。在这种情况下，也是在电子设备1000中基于从像素200、像素300、像素400或像素500获取的相位差检测用的信号来检测相位差，并且可以进行相对于对焦目标物对焦的控制。
另外，像素100具有相对于一个片上透镜111设置两个光电转换器件113A和113B的结构(2PD结构)，因此将蓄积于光电转换器件113A和113B的电荷相加而生成的像素信号(A+B信号)用作图像取得用的信号，并且分别独立地读取从蓄积于光电转换器件113A的电荷得到的像素信号(A信号)、以及从蓄积于光电转换器件113B的电荷得到的像素信号(B信号)，可以用作相位差检测用的信号。
这样，像素100具有2PD结构，可以用于图像取得用的像素和相位差检测用的像素(图像表面相位差检测像素)双方的用途。此外，虽然省略了详细说明，但是由于像素200、像素300、像素400和像素500也同样具有2PD结构，因此可以用于图像取得用的像素和相位差检测用的像素双方的用途。
DSP电路1002是对从固态摄像装置1001供应的信号进行处理的相机信号处理电路。DSP电路1002输出通过对来自固态摄像装置1001的信号进行处理而获取的图像数据。帧存储器1003以帧为单位临时存储由DSP电路1002处理后的图像数据。
例如，显示单元1004包括面板显示装置，例如液晶面板和有机电致发光(EL：electro luminescence)面板，并且显示单元1004显示由固态摄像装置1001拍摄的运动图像或静止图像。记录单元1005将由固态摄像装置1001拍摄的运动图像或静止图像的图像数据记录在诸如半导体存储器和硬盘等记录介质中。
操作单元1006根据用户操作输出针对电子设备1000所具有的各种功能的操作命令。电源单元1007将作为DSP电路1002、帧存储器1003、显示单元1004、记录单元1005和操作单元1006的操作电源的各种电源适当地供应给这些供应目标。
电子设备1000如上所述地构造。如上所述，本技术应用到固态摄像装置1001。具体地，CMOS图像传感器10(图1)能够应用到固态摄像装置1001。通过将本技术应用到固态摄像装置1001并在像素100中的分离贡献低的区域中通过像素间遮光单元114或像素间分离单元115形成突起部，可以在抑制拍摄图像劣化的同时提高相位差检测的精度。
<7.固态摄像装置的使用示例>
图64是示出了应用本技术的固态摄像装置的使用示例的图。
例如，CMOS图像传感器10(图1)能够用于如下的对诸如可见光、红外光、紫外光和X射线等光进行感测的各种情况。也就是说，如图64所示，例如，CMOS图像传感器10不仅能够用于拍摄鉴赏图像的鉴赏领域所用的装置，而且还能够用于交通领域、家用电器领域、医疗保健领域、安保领域、美容领域、运动领域和农业领域等所用的装置。
具体地，在鉴赏领域中，CMOS图像传感器10能够用于拍摄鉴赏图像的装置(例如，图63所示的电子设备1000)，例如数码相机、智能电话和配备相机功能的移动电话。
在交通领域中，例如为了自动停止等安全驾驶和识别驾驶员状态等，CMOS图像传感器10能够用于交通用途所用的装置，例如，用于拍摄汽车的前方、后方、周围、车内等的车载传感器；用于监控行驶车辆和道路的监控摄像机；以及用于测量车辆间的距离的测距传感器等。
在家用电器领域中，CMOS图像传感器10能够用于诸如电视接收器、冰箱和空凋等家用电器所用的装置，这些装置用于拍摄用户的手势并且根据该手势执行装置操作。此外，在医疗保健领域中，CMOS图像传感器10能够用于医疗保健用途的装置，例如，内窥镜和通过接收红外光来执行血管拍摄的装置。
在安保领域中，CMOS图像传感器10能够用于安保用途的装置，例如，用于预防犯罪用途的监控摄像机和用于个人身份认证用途的相机。此外，在美容领域中，CMOS图像传感器10能够用于美容用途的装置，例如，拍摄皮肤的皮肤测量装置和拍摄头皮的显微镜。
在运动领域中，CMOS图像传感器10能够用于运动用途的装置，例如，用于运动用途的运动相机和可穿戴相机。此外，在农业领域中，CMOS图像传感器10能够用于农业用途的装置，例如，监控田地和农作物的状态的相机。
<8.能够应用本发明的技术的层叠型固态摄像装置的构造示例>
图65是示出了能够应用本发明的技术的层叠型固态摄像装置的构造示例的概要的图。
图65的A示出了非层叠型固态摄像装置的示意性构造示例。如图65的A所示，固态摄像装置23010包括单个裸片(半导体基板)23011。该裸片23011安装有像素区域23012、控制电路23013和用于信号处理的逻辑电路23014，在像素区域23012中，像素布置成阵列，控制电路23013控制像素的驱动并执行其他各种控制。
图65的B和C示出了层叠型固态摄像装置的示意性构造示例。如图65的B和C所示，传感器裸片23021和逻辑裸片23024这两个裸片层叠并彼此电连接。以这种方式，固态摄像装置23020被构造为单个半导体芯片。
在图65的B中，传感器裸片23021安装有像素区域23012和控制电路23013。逻辑裸片23024安装有逻辑电路23014，逻辑电路23014包括用于执行信号处理的信号处理电路。
在图65的C中，传感器裸片23021安装有像素区域23012。逻辑裸片23024安装有控制电路23013和逻辑电路23014。
图66是示出了层叠型固态摄像装置23020的第一构造示例的截面图。
在传感器裸片23021中，形成有光电二极管(PD)、浮动扩散区域(FD)和晶体管(Tr)(MOS FET)，它们构成变为像素区域23012的像素，并且在传感器裸片23021中形成有变为控制电路23013的Tr等。另外，布线层23101形成在传感器裸片23021中。布线层23101包括多个层，在该示例中，包括三层配线23110。需要注意，控制电路23013(变为控制电路23013的Tr)可以不形成在传感器裸片23021中，而形成在逻辑裸片23024中。
构成逻辑电路23014的Tr形成在逻辑裸片23024中。另外，布线层23161形成在逻辑裸片23024中。布线层23161包括多个层，在该示例中，包括三层配线23170。此外，连接孔23171形成在逻辑裸片23024中。连接孔23171在其内壁表面上形成有绝缘膜23172。连接到配线23170等的连接导体23173埋入在连接孔23171内。
传感器裸片23021和逻辑裸片23024彼此接合，使得它们的布线层23101和23161彼此面对。由此，形成了传感器裸片23021和逻辑裸片23024层叠的层叠型固态摄像装置23020。在传感器裸片23021和逻辑裸片23024彼此接合的面上形成有诸如保护膜等膜23191。
连接孔23111形成在传感器裸片23021中。连接孔23111从传感器裸片23021的背面侧(光进入PD的一侧)(上侧)穿过传感器裸片23021并到达逻辑裸片23024最上层的配线23170。另外，连接孔23121形成在传感器裸片23021中。连接孔23121位于连接孔23111附近，并且连接孔23121从传感器裸片23021的背面侧到达第一层配线23110。绝缘膜23112形成在连接孔23111的内壁表面上。绝缘膜23122形成在连接孔23121的内壁表面上。然后，连接导体23113和23123分别埋入在连接孔23111和23121内。连接导体23113和连接导体23123在传感器裸片23021的背面侧彼此电连接。由此，传感器裸片23021和逻辑裸片23024经由布线层23101、连接孔23121、连接孔23111和布线层23161而彼此电连接。
图67是示出了层叠型固态摄像装置23020的第二构造示例的截面图。
在固态摄像装置23020的第二构造示例中，传感器裸片23021(的布线层23101(的配线23110))和逻辑裸片23024(的布线层23161(的配线23170))通过形成在传感器裸片23021中的单个连接孔23211而彼此电连接。
也就是说，在图67中，连接孔23211是从传感器裸片23021的背面侧穿过传感器裸片23021并到达逻辑裸片23024最上层的配线23170和传感器裸片23021最上层的配线23110而形成的。绝缘膜23212形成在连接孔23211的内壁表面上。连接导体23213埋入在连接孔23211内。在上述的图66中，传感器裸片23021和逻辑裸片23024通过两个连接孔23111和23121彼此电连接。另一方面，在图67中，传感器裸片23021和逻辑裸片23024通过单个连接孔23211彼此电连接。
图68是示出了层叠型固态摄像装置23020的第三构造示例的截面图。
在图68的固态摄像装置23020中，在传感器裸片23021和逻辑裸片23024彼此接合的面上没有形成诸如保护膜等膜23191。在图66的情况中，在传感器裸片23021和逻辑裸片23024彼此接合的面上形成诸如保护膜等膜23191。在这一点上，图68的固态摄像装置23020不同于图66的情况。
传感器裸片23021和逻辑裸片23024彼此重叠，使得配线23110和23170直接接触。然后，通过在配线23110和23170上增加必要重量的同时加热配线23110和23170而使配线23110和23170直接接合。以这种方式，形成了图68的固态摄像装置23020。
图69是示出了能够应用本发明的技术的层叠型固态摄像装置的另一构造示例的截面图。
在图69中，固态摄像装置23401具有三层层叠结构。在该三层层叠结构中，传感器裸片23411、逻辑裸片23412和存储器裸片23413这三个裸片层叠。
存储器裸片23413包括存储器电路。例如，存储器电路存储由逻辑裸片23412执行的信号处理中临时需要的数据。
在图69中，逻辑裸片23412和存储器裸片23413按照所述顺序层叠在传感器裸片23411下方。然而，逻辑裸片23412和存储器裸片23413也可以按照相反的顺序层叠在传感器裸片23411下方，即，按照存储器裸片23413和逻辑裸片23412的顺序。
需要注意，在图69中，变为像素的光电转换部的PD和像素Tr的源极/漏极区域形成在传感器裸片23411中。
在PD的周围借助栅极绝缘膜形成栅电极。像素Tr 23421和像素Tr23422由栅电极和成对的源极/漏极区域形成。
与PD相邻的像素Tr 23421是传输Tr。构成像素Tr 23421的成对的源极/漏极区域中的一者是FD。
此外，层间绝缘膜形成在传感器裸片23411中。连接孔形成在层间绝缘膜中。像素Tr 23421和连接到像素Tr 23422的连接导体23431形成在连接孔中。
另外，具有连接到各个连接导体23431的多层配线23432的布线层23433形成在传感器裸片23411中。
此外，变为用于外部连接的电极的铝焊盘23434形成在传感器裸片23411的布线层23433的最下层中。也就是说，在传感器裸片23411中，铝焊盘23434形成在比配线23432更靠近与逻辑裸片23412接合的接合表面23440的位置处。铝焊盘23434用作与向外部输出信号/从外部输入信号有关的配线的一端。
另外，用于与逻辑裸片23412电连接的接触件23441形成在传感器裸片23411中。接触件23441连接到逻辑裸片23412的接触件23451，并且还连接到传感器裸片23411的铝焊盘23442。
然后，焊盘孔23443以从传感器裸片23411的背面侧(上侧)到达铝焊盘23442的方式形成在传感器裸片23411中。
如上所述，本发明的技术能够应用到固态摄像装置。
<9.应用于移动体的示例>
本发明的技术(本技术)适用于各种产品。例如，本发明的技术例如可以被实现为安装在以下任何种类的移动体上的装置：所述移动体例如是汽车、电动汽车、混合动力电动汽车、摩托车、自行车、个人移动设备(personal mobility)、飞机、无人机、船舶和机器人。
图70是示出了作为应用本发明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构造示例的框图。
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70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和集成控制单元12050。此外，作为集成控制单元12050的功能构造，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：Interface)12053。
驱动系统控制单元12010执行各种程序，从而控制与车辆的驱动系统有关的装置的操作。例如，驱动系统控制单元12010用作控制以下设备的控制装置：用于产生车辆的驱动力的驱动力产生设备，例如内燃机和驱动电机；用于将驱动力传递到车轮的驱动力传递机构；用于调节车辆的转向角的转向机构；以及用于产生车辆的制动力的制动设备等。
车身系统控制单元12020执行各种程序，从而控制配备在车体中的各种装置的操作。例如，车身系统控制单元12020用作控制以下设备的控制装置：无钥匙进入系统；智能钥匙系统；电动车窗装置；或者诸如车头灯、车尾灯、刹车灯、闪光灯和雾灯等各种灯。在这种情况下，从代替钥匙的移动设备发出的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中。车身系统控制单元12020接受电波或信号的输入，并且控制车辆的门锁装置、电动车窗装置和灯等。
车外信息检测单元12030检测搭载有车辆控制系统12000的车辆的外部信息。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使摄像单元12031拍摄车外图像，并且车外信息检测单元12030接收拍摄的图像。车外信息检测单元12030可以基于接收到的图像执行检测人类、车辆、障碍物、标志或道路上的文字等的物体检测处理，或者可以基于接收到的图像执行距离检测处理。
摄像单元12031是用于接收光并且输出与接收的光量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，或者可以将电信号作为距离测量信息输出。此外，摄像单元12031接收的光可以是可见光或诸如红外线等非可见光。
车内信息检测单元12040检测车辆内部的信息。例如，用于检测驾驶员状态的驾驶员状态检测单元12041连接到车内信息检测单元12040。例如，驾驶员状态检测单元12041可以包括用于拍摄驾驶员的相机。车内信息检测单元12040可以基于从驾驶员状态检测单元12041输入的检测信息来计算驾驶员的疲劳程度或专注程度，并且车内信息检测单元12040可以判定驾驶员是否正在瞌睡。
基于由车外信息检测单元12030或车内信息检测单元12040获得的车辆外部/车辆内部的信息，微型计算机12051可以计算驱动力产生设备、转向机构或制动设备的控制目标值，并且微型计算机12051可以向驱动系统控制单元12010输出控制命令。例如，微型计算机12051可以执行用于实现高级驾驶员辅助系统(ADAS：Advanced Driver AssistanceSystem)功能的协同控制，所述高级驾驶员辅助功能包括：车辆碰撞规避、车辆碰撞冲击缓和、基于车间距离的跟随驾驶、恒速驾驶、车辆碰撞警告或车辆偏离车道警告等。
此外，通过基于由车外信息检测单元12030或车内信息检测单元12040获得的与车辆周围的环境有关的信息来控制驱动力产生设备、转向机构或制动设备等，微型计算机12051可以执行用于实现自动驾驶(即，无需驾驶员操作的自主驾驶)等的协同控制。
此外，基于由车外信息检测单元12030获得的车辆外部信息，微型计算机12051可以向车身系统控制单元12020输出控制命令。例如，微型计算机12051可以执行协同控制，该协同控制包括：例如，基于由车外信息检测单元12030检测到的前方车辆或对向车辆的位置来控制车头灯并且从远光灯变到近光灯，以防止眩目。
声音/图像输出单元12052将声音输出信号和图像输出信号中的至少一者传输到输出装置，该输出装置能够在视觉上或在听觉上将信息通知到车上的乘客或车辆外部的人。在图70的示例中，将音频扬声器12061、显示单元12062和仪表板12063示出为输出装置的示例。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71是示出了摄像单元12031的设置位置的示例的图。
在图71中，具有摄像单元12101、12102、12103、12104和12105作为摄像单元12031。
例如，摄像单元12101、12102、12103、12104和12105设置在例如车辆12100的前鼻、侧视镜、后保险杠或后门、以及车厢内的挡风玻璃的上部这些位置处。位于前鼻上的摄像单元12101和位于车厢内的挡风玻璃的上部上的摄像单元12105中的各者主要获得车辆12100前方的图像。位于侧视镜上的摄像单元12102和12103中的各者主要获得车辆12100侧面的图像。位于后保险杠或后门上的摄像单元12104主要获得车辆12100后方的图像。设置在车厢内的挡风玻璃的上部上的摄像单元12105主要用于检测前方车辆，或检测行人、障碍物、交通信号灯、交通标志或车道等。
需要注意，图71示出了摄像单元12101至12104的摄像范围的示例。摄像范围12111表示设置于前鼻上的摄像单元12101的摄像范围，摄像范围12112和12113分别表示设置于侧视镜上的摄像单元12102和12103的摄像范围，并且摄像范围12114表示位于后保险杠或后门上的摄像单元12104的摄像范围。例如，通过将由摄像单元12101至12104拍摄的图像数据彼此重叠，可以获得从上方观察的车辆12100的平面图像。
摄像单元12101至12104中的至少一者可以具有获得距离信息的功能。例如，摄像单元12101至12104中的至少一者可以是包括多个摄像器件的立体相机或包括相位差检测用的像素的摄像器件。
例如，通过基于从摄像单元12101至12104获得的距离信息来获得车辆12100与摄像范围12111至12114内的各个三维物体之间的距离以及该距离随时间的变化(相对于车辆12100的相对速度)，微型计算机12051可以将如下的三维物体提取为前方车辆：特别地，该三维物体是在与车辆12100的行驶方向大致相同的方向上以预定速度(例如，大于或等于0km/h)在车辆12100行驶的轨道上行驶的最近三维物体。此外，通过预先设定车辆12100与前方车辆之间要确保的距离，微型计算机12051可以执行自动制动控制(包括跟随停止控制)和自动加速控制(包括跟随启动行驶控制)。以这种方式，可以执行用于实现自动驾驶(即，无需驾驶员操作的自主驾驶)等的协同控制。
例如，基于从摄像单元12101至12104获得的距离信息，微型计算机12051可以将三维物体的三维物体数据分类为摩托车、普通车辆、大型车辆、行人和诸如电线杆等其他三维物体的三维物体数据，并且微型计算机12051可以提取数据并使用数据来自动规避障碍物。例如，微型计算机12051将车辆12100周围的障碍物分类为车辆12100的驾驶员能够看到的障碍物和驾驶员难以看到的障碍物。然后，微型计算机12051确定表示与各个障碍物发生碰撞的危险等级的碰撞风险。当碰撞风险高于或等于设定值而可能发生碰撞时，微型计算机12051可以执行驾驶辅助以规避碰撞，其中，微型计算机12051通过音频扬声器12061或显示单元12062向驾驶员输出警告，或者通过驱动系统控制单元12010强制减速或执行碰撞规避转向。
摄像单元12101至12104中的至少一者可以是用于检测红外线的红外相机。例如，微型计算机12051可以通过判定由摄像单元12101至12104拍摄的图像中是否包括行人来识别行人。例如，识别行人的方法包括以下步骤：在由作为红外相机的摄像单元12101至12104拍摄的图像中提取特征点；以及对表示物体轮廓的一系列特征点执行图案匹配处理，从而判定物体是否是行人。在微型计算机12051判定由摄像单元12101至12104拍摄的图像中包括行人并识别出该行人的情况下，声音/图像输出单元12052控制显示单元12062，以显示叠加在所识别出的行人上用于强调行人的矩形轮廓线。此外，声音/图像输出单元12052可以控制显示单元12062，以在期望的位置处显示表示行人的图标等。
上面说明了可以应用本发明的技术的车辆控制系统的示例。本发明的技术可以应用到以上说明的构造中的摄像单元12031。具体地，图1所示的CMOS图像传感器10能够应用到摄像单元12031。因为可以在抑制拍摄图像劣化的同时提高相位差检测的精度，所以摄像单元12031通过应用本发明的技术，从而能够获取更高质量的拍摄图像来更准确地识别诸如行人等障碍物。
需要注意，本技术的实施方式不限于上述实施方式，而是能够在不脱离本技术的主旨的范围内进行各种变形。
应当注意，本技术还能够采取以下构造。
(1)一种固态摄像装置，其包括二维地布置多个像素的像素阵列单元，所述多个像素包含相对于一个片上透镜形成有多个光电转换器件的像素，并且
形成在所述像素之间的像素间分离单元和像素间遮光单元中的至少一方的一部分以突起形状朝向所述像素的中心突出，以形成突起部。
(2)根据所述(1)记载的固态摄像装置，其中
所述像素为正方形单位像素，并且
所述突起部朝向所述正方形单位像素的中心形成。
(3)根据所述(2)记载的固态摄像装置，其中
所述像素间分离单元利用在形成有所述多个光电转换器件的半导体层内以正方形格子形状挖掘的槽部中埋入的物质，将相邻像素之间物理分离，并且
所述像素间分离单元的一部分以突起形状朝向所述正方形单位像素的中心突出，以形成所述突起部。
(4)根据所述(2)记载的固态摄像装置，其中
所述像素间遮光单元利用在所述片上透镜与形成有所述多个光电转换器件的半导体层之间的区域中以正方形格子形状形成的物质，将相邻像素之间遮光，并且
所述像素间遮光单元的一部分以突起形状朝向所述正方形单位像素的中心突出，以形成所述突起部。
(5)根据所述(2)记载的固态摄像装置，其中
所述像素间分离单元利用在形成有所述多个光电转换器件的半导体层内以正方形格子形状挖掘的槽部中埋入的物质，将相邻像素之间物理分离，
所述像素间遮光单元利用在所述片上透镜与形成有所述多个光电转换器件的半导体层之间的区域中以正方形格子形状形成的物质，将相邻像素之间遮光，并且
所述像素间分离单元和所述像素间遮光单元双方的一部分以突起形状朝向所述正方形单位像素的中心突出，以形成所述突起部。
(6)根据所述(1)至(5)中任一项记载的固态摄像装置，其中
所述正方形单位像素根据布置在所述片上透镜的正下方的红色(R)、绿色(G)或蓝色(B)的滤色器，构成为R像素、G像素或B像素，并且
相对于布置在所述像素阵列单元中的多个像素之中的所述R像素、所述G像素和所述B像素中的至少一个像素形成有所述突起部。
(7)根据所述(6)记载的固态摄像装置，其中
仅相对于所述R像素、仅相对于所述G像素或仅相对于所述B像素形成有所述突起部。
(8)根据所述(6)记载的固态摄像装置，其中
所述R像素、所述G像素和所述B像素的所有的像素形成有所述突起部。
(9)根据所述(6)记载的固态摄像装置，其中
所述R像素、所述G像素和所述B像素之中的组合的两个像素形成有所述突起部。
(10)根据所述(6)至(9)中任一项记载的固态摄像装置，其中
针对包含所述R像素、所述G像素和所述B像素的各个像素，所述突起部的突出部分的长度不同。
(11)根据所述(2)至(10)中任一项记载的固态摄像装置，其中
所述突起部的突出部分的长度根据所述片上透镜的焦斑直径来确定。
(12)根据所述(11)记载的固态摄像装置，其中
所述突起部的突出部分的长度对应于所述片上透镜的节距的一边的1/7至1/4的长度。
(13)根据所述(2)至(12)中任一项记载的固态摄像装置，其中
相对于光入射侧的表面的所述突起部的截面的深度针对以突起形状突出的各个部分而不同。
(14)根据所述(3)或(5)记载的固态摄像装置，其中
从作为光入射侧的表面的第一表面或作为与光入射侧相反侧的表面的第二表面挖掘所述槽部。
(15)根据所述(2)至(14)中任一项记载的固态摄像装置，其中
在所述正方形单位像素中，形成在半导体层内的所述多个光电转换器件之间由杂质分离。
(16)根据所述(2)至(15)中任一项记载的固态摄像装置，其中
所述多个光电转换器件的输出用于相位差检测。
(17)一种固态摄像装置，其包括二维地布置多个像素的像素阵列单元，所述多个像素包含形成有一个光电转换器件的像素，
所述像素阵列单元包含相对于一个片上透镜布置的多个像素，并且
形成在构成所述多个像素的像素之间的像素间分离单元和像素间遮光单元中的至少一方的一部分以突起形状朝向所述多个像素的中心突出，以形成突起部。
(18)根据所述(17)记载的固态摄像装置，其中
所述片上透镜由跨越在行方向或列方向连续的两个像素的椭圆形的形状构成，并且
所述像素间分离单元和像素间遮光单元中的至少一方的一部分朝向所述两个像素之间突出，以形成所述突起部。
(19)根据所述(17)记载的固态摄像装置，其中
所述片上透镜由跨越两行两列的四个像素的圆形的形状构成，并且
所述像素间分离单元和像素间遮光单元中的至少一方的一部分朝向所述四个像素的中心突出，以形成所述突起部。
(20)一种电子设备，其搭载有固态摄像装置，所述固态摄像装置包括二维地布置多个像素的像素阵列单元，所述多个像素包含相对于一个片上透镜形成有多个光电转换器件的像素，并且
形成在所述像素之间的像素间分离单元和像素间遮光单元中的至少一方的一部分以突起形状朝向所述像素的中心突出，以形成突起部。
(21)一种固态摄像装置，其包括二维地布置多个像素的像素阵列单元，所述多个像素包含相对于一个片上透镜形成有多个光电转换器件的像素，并且
在形成有所述多个光电转换器件的半导体层中的光入射表面侧的界面或该界面的附近，所述多个光电转换器件之间的第一区域中的固定电荷量与所述第一区域以外的第二区域中的固定电荷量不同。
(22)根据所述(21)记载的固态摄像装置，其中
所述第一区域中的固定电荷量多于所述第二区域中的固定电荷量。
(23)根据所述(21)或(22)记载的固态摄像装置，其中
形成在所述半导体层上的绝缘层包含氧化膜、以及与所述第一区域对应的部分的第一膜和与所述第二区域对应的部分的第二膜，并且
所述第一膜和所述第二膜由不同的高介电常数膜形成。
(24)根据所述(23)记载的固态摄像装置，其中
所述第一膜和所述第二膜中的至少一方的膜由两个以上的不同的高介电常数膜层叠而成。
(25)根据所述(24)记载的固态摄像装置，其中
所述第一膜的层叠数多于所述第二膜的层叠数。
(26)根据所述(21)或(22)记载的固态摄像装置，其中
形成在所述半导体层上的绝缘层包含氧化膜和高介电常数膜，并且
在所述绝缘层中，与所述第一区域对应的部分的所述氧化膜的厚度和与所述第二区域对应的部分的所述氧化膜的厚度不同。
(27)根据所述(21)至(26)中任一项记载的固态摄像装置，其中
所述像素构成为与布置在所述片上透镜的正下方的滤色器对应颜色的像素。
(28)根据所述(27)记载的固态摄像装置，其中
形成在对应于第一颜色的像素中的第一光电转换器件与形成在对应于与所述第一颜色不同的第二颜色的像素中的第二光电转换器件之间，由杂质分离。
(29)根据所述(27)记载的固态摄像装置，其中
形成在对应于第一颜色的像素中的第一光电转换器件与形成在对应于与所述第一颜色不同的第二颜色的像素中的第二光电转换器件之间，由包含氧化膜或金属的像素间分离单元分离。
(30)根据所述(27)记载的固态摄像装置，其中
形成在对应于特定颜色的像素中的所述多个光电转换器件之间，形成有透明电极。
(31)根据所述(27)至(30)中任一项记载的固态摄像装置，其中
所述像素包含R像素、G像素和B像素。
(32)一种搭载有固态摄像装置的电子设备，其中，所述固态摄像装置包括二维地布置多个像素的像素阵列单元，所述多个像素包含相对于一个片上透镜形成有多个光电转换器件的像素，并且
在形成有所述多个光电转换器件的半导体层中的光入射表面侧的界面或该界面的附近，所述多个光电转换器件之间的第一区域中的固定电荷量与所述第一区域以外的第二区域中的固定电荷量不同。
(33)一种固态摄像装置，其包括二维地布置多个像素的像素阵列单元，所述多个像素包含相对于一个片上透镜形成有多个光电转换器件的像素，
在与特定颜色对应的像素中形成的所述多个光电转换器件之间，形成第一分离区域，所述第一分离区域中埋入有包含低折射材料的第一埋入器件，并且
在与第一颜色对应的像素中形成的第一光电转换器件以及与不同于所述第一颜色的第二颜色对应的像素中形成的第二光电转换器件之间，形成第二分离区域，所述第二分离区域中埋入有包含金属的第二埋入器件。
(34)根据所述(33)记载的固态摄像装置，其中
所述第一分离区域的截面形成为随着接近光入射侧的表面而宽度变宽的渐缩形状。
(35)根据所述(34)记载的固态摄像装置，其中
所述第一分离区域的截面为三角形。
(36)根据所述(35)记载的固态摄像装置，其中
所述第一分离区域的截面在从光入射侧的表面起的预定的深度处，变得不存在所述第一埋入器件，并且
所述第一分离区域的下侧的区域由杂质分离。
(37)根据所述(34)记载的固态摄像装置，其中
所述第一分离区域的截面在从光入射侧的表面至预定的深度为止形成为三角形，在超过所述预定的深度时形成为长方形的形状。
(38)根据所述(34)记载的固态摄像装置，其中
所述第一分离区域的截面在从光入射侧的表面至与光入射侧相反侧的表面为止，形成为渐缩的梯形的形状。
(39)根据所述(33)至(38)中任一项记载的固态摄像装置，其中
所述第一分离区域的平面在从光入射侧的表面观察的情况下，形成为长方形的形状。
(40)根据所述(33)至(38)中任一项记载的固态摄像装置，其中
所述第一分离区域的平面在从光入射侧的表面观察的情况下，形成为菱形的形状。
(41)根据所述(33)至(40)中任一项记载的固态摄像装置，其中
所述第二埋入器件还包含低折射材料，并且
所述第二分离区域的截面在从光入射侧的表面至预定的深度为止埋入有所述金属，并且在从与光入射侧相反侧的表面至预定的深度为止埋入有所述低折射材料。
(42)根据所述(33)至(41)中任一项记载的固态摄像装置，其中
在所述第二分离区域的侧壁形成有固定电荷膜。
(43)根据所述(33)至(42)中任一项记载的固态摄像装置，其中
所述像素构成为与布置在所述片上透镜的正下方的滤色器对应颜色的像素。
(44)根据所述(43)记载的固态摄像装置，其中
所述像素包含R像素、G像素和B像素。
(45)一种搭载有固态摄像装置的电子设备，其中，所述固态摄像装置包括二维地布置多个像素的像素阵列单元，所述多个像素包含相对于一个片上透镜形成有多个光电转换器件的像素，
在与特定颜色对应的像素中形成的所述多个光电转换器件之间，形成第一分离区域，所述第一分离区域中埋入有包含低折射材料的第一埋入器件，并且
在与第一颜色对应的像素中形成的第一光电转换器件以及与不同于所述第一颜色的第二颜色对应的像素中形成的第二光电转换器件之间，形成第二分离区域，所述第二分离区域中埋入有包含金属的第二埋入器件。
(46)一种固态摄像装置，其包括二维地布置多个像素的像素阵列单元，所述多个像素包含相对于一个片上透镜形成有多个光电转换器件的像素，并且
所述片上透镜由多种物质形成。
(47)根据所述(46)记载的固态摄像装置，其中
所述片上透镜由折射率不同的两种物质形成。
(48)根据所述(47)记载的固态摄像装置，其中
所述片上透镜由具有第一折射率的第一部件和具有比所述第一折射率低的第二折射率的第二部件构成，
所述第一部件包含光入射的曲面和与所述第二部件的由V形的形状构成的部分对应的部分，并且
所述第二部件包含与光入射的曲面相反侧的表面和由V形的形状构成的部分。
(49)根据所述(46)记载的固态摄像装置，其中
所述片上透镜由折射率不同的三种物质形成。
(50)根据所述(49)记载的固态摄像装置，其中
所述片上透镜由具有第一折射率的第一部件、具有第二折射率的第二部件和具有第三折射率的第三部件构成，
形成于所述像素的所述多个光电转换器件之间被器件间分离单元物理分离，
所述第一部件包含光入射的曲面和与所述第二部件的由V形的形状构成的部分对应的部分，
所述第二部件包含与光入射的曲面相反侧的表面和由V形的形状构成的部分，并且
所述第三部件形成在与所述器件间分离单元对应的区域。
(51)根据所述(49)记载的固态摄像装置，其中
所述像素构成为与特定颜色对应的像素，并且
所述像素中的所述片上透镜的高度针对每种特定颜色而不同。
(52)根据所述(51)记载的固态摄像装置，其中
所述像素包含R像素、G像素和B像素，并且
所述片上透镜的高度按照所述R像素、所述G像素、所述B像素的顺序变低。
(53)根据所述(49)记载的固态摄像装置，其中
所述像素构成为与特定颜色对应的像素，并且
所述像素中的所述片上透镜的曲率半径针对每种特定颜色而不同。
(54)根据所述(53)记载的固态摄像装置，其中
所述像素包含R像素、G像素和B像素，并且
所述片上透镜的曲率半径按照所述R像素、所述G像素、所述B像素的顺序变小。
(55)根据所述(46)至(54)中任一项记载的固态摄像装置，其中
所述像素构成为与布置在所述片上透镜的正下方的滤色器对应颜色的像素。
(56)根据所述(46)记载的固态摄像装置，其中
针对形成所述片上透镜的部件，形成控制光的入射角度依赖的控制部件。
(57)根据所述(56)记载的固态摄像装置，其中
所述片上透镜由具有第一折射率的第一部件和具有比所述第一折射率低的第二折射率的第二部件构成，
所述第一部件包含光入射的曲面和与所述第二部件的由V形的形状构成的部分对应的部分，
所述第二部件包含与光入射的曲面相反侧的表面和由V形的形状构成的部分，并且
所述控制部件形成在所述第一部件与所述第二部件之间。
(58)根据所述(56)或(57)记载的固态摄像装置，其中
所述控制部件为光子晶体。
(59)所述(56)至(58)中任一项记载的固态摄像装置，其中
所述像素构成为与所述控制部件分离的光对应颜色的像素。
(60)根据所述(59)记载的固态摄像装置，其中
所述像素包含R像素、G像素和B像素。
(61)一种搭载有固态摄像装置的电子设备，其中，所述固态摄像装置包括二维地布置多个像素的像素阵列单元，所述多个像素包含相对于一个片上透镜形成有多个光电转换器件的像素，其中
所述片上透镜由多种物质形成。
(62)一种固态摄像装置，其包括二维地布置多个像素的像素阵列单元，所述多个像素包含相对于一个片上透镜形成有多个光电转换器件的像素，并且
在与特定颜色对应的像素中形成的所述多个光电转换器件之间，从与光入射侧相反侧的表面形成第一纵型晶体管。
(63)根据所述(62)记载的固态摄像装置，其中
对所述第一纵型晶体管施加电压，在所述多个光电转换器件之间形成辉散路径。
(64)根据所述(62)或(63)记载的固态摄像装置，其中
在与第一颜色对应的像素中形成的第一光电转换器件以及与不同于所述第一颜色的第二颜色对应的像素中形成的第二光电转换器件之间，从与光入射侧相反侧的表面形成第二纵型晶体管。
(65)根据所述(64)记载的固态摄像装置，其中
对所述第二纵型晶体管施加电压以产生电荷。
(66)根据所述(64)或(65)记载的固态摄像装置，其中
在所述第一光电转换器件与所述第二光电转换器件之间，从光入射侧的表面形成像素间分离单元。
(67)根据所述(62)至(66)中任一项记载的固态摄像装置，其中
所述像素构成为与布置在所述片上透镜的正下方的滤色器对应颜色的像素。
(68)根据所述(67)记载的固态摄像装置，其中
所述像素包含R像素、G像素和B像素。
(69)一种搭载有固态摄像装置的电子设备，其中，所述固态摄像装置包括二维地布置多个像素的像素阵列单元，所述多个像素包含相对于一个片上透镜形成有多个光电转换器件的像素，并且
在与特定颜色对应的像素中形成的所述多个光电转换器件之间，从与光入射侧相反侧的表面形成第一纵型晶体管。
附图标记说明
10 CMOS图像传感器，11 像素阵列单元，100、100-ij 像素，111、111E 片上透镜，112 滤色器，113A、113B 光电转换器件，114 像素间遮光单元，114P 突起部，115 像素间分离单元，115P 突起部，151A、151B 传输栅极单元，200 像素，210 硅层，211 片上透镜，212滤色器，213A、213B 光电转换器件，214 像素间遮光单元，215 像素间分离单元，220 界面层，221 中央区域，222 左右区域，230 绝缘层，231 氧化膜，232A、232B、232C、232D、232EHigh-k膜，233 氧化膜，241 透明电极，300 像素，310 硅层，311 片上透镜，312 滤色器，313A、313B 光电转换器件，314 像素间遮光单元，315 像素间分离单元，321 相同颜色间中央部，322 不同颜色间中央部，331 低折射区域，341 低折射区域，400 像素，410 硅层，411、411E 片上透镜，411A、411B、411C 部件，412 滤色器，413A、413B 光电转换器件，414像素间遮光单元，415 像素间分离单元，416 器件间分离单元，421、421R、421G、421B 控制部件，500 像素，510 硅层，511 片上透镜，512 滤色器，513A、513B 光电转换器件，514 像素间遮光单元，515 像素间分离单元，521 相同颜色间中央部，522 不同颜色间中央部，531纵型晶体管，532 纵型晶体管，1000 电子设备，1001 固态摄像装置，12031 摄像单元。

Claims (32)

1.一种固态摄像装置，其特征在于，
包括二维地布置多个像素的像素阵列单元，所述多个像素包含相对于一个片上透镜形成有多个光电转换器件的像素，并且
在平面图中，形成在所述像素之间的像素间分离单元和像素间遮光单元中的至少一方的一部分以突起形状朝向所述像素的中心突出，以形成突起部，其中，所述像素间遮光单元位于所述像素间分离单元上方，并且其中，在所述平面图中，所述突起部包括彼此面对且间隔开的第一突起部和第二突起部。
2.根据权利要求1所述的固态摄像装置，其中
所述像素为正方形单位像素，并且
所述突起部朝向所述正方形单位像素的中心形成。
3.根据权利要求2所述的固态摄像装置，其中
所述像素间分离单元利用在形成有所述多个光电转换器件的半导体层内以正方形格子形状挖掘的槽部中埋入的物质，将相邻像素之间物理分离，并且
所述像素间分离单元的一部分以突起形状朝向所述正方形单位像素的中心突出，以形成所述突起部。
4.根据权利要求2所述的固态摄像装置，其中
所述像素间遮光单元利用在所述片上透镜与形成有所述多个光电转换器件的半导体层之间的区域中以正方形格子形状形成的物质，将相邻像素之间遮光，并且
所述像素间遮光单元的一部分以突起形状朝向所述正方形单位像素的中心突出，以形成所述突起部。
5.根据权利要求2所述的固态摄像装置，其中
所述像素间分离单元利用在形成有所述多个光电转换器件的半导体层内以正方形格子形状挖掘的槽部中埋入的物质，将相邻像素之间物理分离，
所述像素间遮光单元利用在所述片上透镜与形成有所述多个光电转换器件的半导体层之间的区域中以正方形格子形状形成的物质，将相邻像素之间遮光，并且
所述像素间分离单元和所述像素间遮光单元双方的一部分以突起形状朝向所述正方形单位像素的中心突出，以形成所述突起部。
6.根据权利要求2所述的固态摄像装置，其中
所述正方形单位像素根据布置在所述片上透镜的正下方的红色(R)、绿色(G)或蓝色(B)的滤色器，构成为R像素、G像素或B像素，并且
相对于布置在所述像素阵列单元中的多个像素之中的所述R像素、所述G像素和所述B像素中的至少一个像素形成有所述突起部。
7.根据权利要求6所述的固态摄像装置，其中
仅相对于所述R像素、仅相对于所述G像素或仅相对于所述B像素形成有所述突起部。
8.根据权利要求6所述的固态摄像装置，其中
所述R像素、所述G像素和所述B像素的所有的像素形成有所述突起部。
9.根据权利要求6所述的固态摄像装置，其中
所述R像素、所述G像素和所述B像素之中的组合的两个像素形成有所述突起部。
10.根据权利要求6所述的固态摄像装置，其中
针对包含所述R像素、所述G像素和所述B像素的各个像素，所述突起部的突出部分的长度不同。
11.根据权利要求2所述的固态摄像装置，其中
所述突起部的突出部分的长度根据所述片上透镜的焦斑直径来确定。
12.根据权利要求11所述的固态摄像装置，其中
所述突起部的突出部分的长度对应于所述片上透镜的节距的一边的1/7至1/4的长度。
13.根据权利要求2所述的固态摄像装置，其中
相对于光入射侧的表面的所述突起部的截面的深度针对以突起形状突出的各个部分而不同。
14.根据权利要求3所述的固态摄像装置，其中
从作为光入射侧的表面的第一表面或作为与光入射侧相反侧的表面的第二表面挖掘所述槽部。
15.根据权利要求2所述的固态摄像装置，其中
在所述正方形单位像素中，形成在半导体层内的所述多个光电转换器件之间由杂质分离。
16.根据权利要求2所述的固态摄像装置，其中
所述多个光电转换器件的输出用于相位差检测。
17.一种固态摄像装置，其特征在于，
包括二维地布置多个像素的像素阵列单元，所述多个像素包含形成有一个光电转换器件的像素，
所述像素阵列单元包含相对于一个片上透镜布置的多个像素，并且
在平面图中，形成在构成所述相对于一个片上透镜布置的多个像素的像素之间的像素间分离单元和像素间遮光单元中的至少一方的一部分以突起形状朝向所述相对于一个片上透镜布置的多个像素的中心突出，以形成突起部，其中，所述像素间遮光单元位于所述像素间分离单元上方，并且其中，在所述平面图中，所述突起部包括彼此面对且间隔开的第一突起部和第二突起部。
18.根据权利要求17所述的固态摄像装置，其中
所述片上透镜由跨越在行方向或列方向连续的两个像素的椭圆形的形状构成，并且
所述像素间分离单元和像素间遮光单元中的至少一方的一部分朝向所述两个像素之间突出，以形成所述突起部。
19.根据权利要求17所述的固态摄像装置，其中
所述片上透镜由跨越两行两列的四个像素的圆形的形状构成，并且
所述像素间分离单元和像素间遮光单元中的至少一方的一部分朝向所述四个像素的中心突出，以形成所述突起部。
20.一种电子设备，其特征在于，搭载有权利要求1至19中任意一项所述的固态摄像装置。
21.一种光检测装置，包括像素阵列单元，所述像素阵列单元包括第一像素、第二像素、第三像素和第四像素，
所述第一像素包括第一光电二极管和第二光电二极管；
所述第二像素包括第三光电二极管和第四光电二极管；
所述第三像素包括第五光电二极管和第六光电二极管；
所述第四像素包括第七光电二极管和第八光电二极管；
其中，在平面图中，连接第一分离区域和第二分离区域的线划分所述第一光电二极管和所述第二光电二极管，并且
其中，在所述平面图中，所述第一分离区域和所述第二分离区域朝向所述第一像素的中心突出，并且彼此之间是间隔开的。
22.根据权利要求21所述的光检测装置，其中，在所述平面图中，连接第三分离区域和第四分离区域的线划分所述第三光电二极管和所述第四光电二极管，并且，
其中，在所述平面图中，所述第三分离区域和所述第四分离区域朝向所述第二像素的中心突出，并且彼此之间是间隔开的。
23.根据权利要求22所述的光检测装置，其中，在所述平面图中，连接第五分离区域和第六分离区域的线划分所述第五光电二极管和所述第六光电二极管，并且，
其中，在所述平面图中，所述第五分离区域和所述第六分离区域朝向所述第三像素的中心突出，并且彼此之间是间隔开的。
24.根据权利要求23所述的光检测装置，其中，在所述平面图中，连接第七分离区域和第八分离区域的线划分所述第七光电二极管和所述第八光电二极管，并且
其中，在所述平面图中，所述第七分离区域和所述第八分离区域朝向所述第四像素的中心突出，并且彼此之间是间隔开的。
25.据权利要求21所述的光检测装置，其中，所述第一像素是红色像素、蓝色像素和绿色像素中的一者。
26.根据权利要求22所述的光检测装置，其中，所述第一像素和所述第二像素均为绿色像素。
27.根据权利要求22所述的光检测装置，其中，所述第一像素为红色像素，且所述第二像素为蓝色像素。
28.根据权利要求23所述的光检测装置，其中，所述第一像素和所述第二像素均为绿色像素，且所述第三像素为蓝色像素或红色像素。
29.根据权利要求24所述的光检测装置，其中，所述第一像素是红色像素，所述第二像素和所述第三像素均为绿色像素，且所述第四像素为蓝色像素。
30.根据权利要求21所述的光检测装置，其中，所述第一像素、所述第二像素、所述第三像素和所述第四像素布置在像素阵列的两行两列中。
31.根据权利要求21所述的光检测装置，其中，所述第一分离区域和所述第二分离区域由像素间分离单元和像素间遮光单元中的至少一方形成，其中，所述像素间遮光单元位于所述像素间分离单元上方。
32.根据权利要求24所述的光检测装置，其中，所述第一分离区域、所述第二分离区域、所述第三分离区域、所述第四分离区域、所述第五分离区域、所述第六分离区域、所述第七分离区域和所述第八分离区域由像素间分离单元和像素间遮光单元中的至少一方形成，其中，所述像素间遮光单元位于所述像素间分离单元上方。
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