CN109661727B - 固态成像装置及其制造方法和电子设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及能够抑制混色发生的固态成像装置、固态成像装置的制造方法和电子设备。所述固态成像装置设置有布置在像素区域中的多个像素。每个像素都具有：设置在光电转换单元上的第一光学滤波层；配置在第一光学滤波层上的第二光学滤波层；和用于针对各像素分隔第一光学滤波层的至少一部分的分隔壁。与至少一个所述像素对应的第一光学滤波层和第二光学滤波层中的一者由红外截止滤波器形成，而另一者由滤色器形成。本发明能够应用于设置有可见光像素的CMOS图像传感器。

Description

固态成像装置及其制造方法和电子设备
技术领域
本发明涉及固态成像装置、固态成像装置的制造方法和电子设备， 特别地，涉及能够抑制混色发生的固态成像装置、固态成像装置的制造 方法和电子设备。
背景技术
常规地，使用可见光进行成像和使用红外光进行成像的固态成像装 置是已知的。
在这样的固态成像装置中，红外光像素例如能够通过叠加红色(R) 和蓝色(B)滤色器而形成。在这种情况下，所有像素(可见光像素和红 外光像素)在波长为700nm或以上的红外光区域中具有大致相同的透光 率。因此，可见光像素和红外光像素之间发生混色，从而颜色分离和S/N (信噪比)劣化。
同时，例如，专利文献1公开了将红外截止滤波器形成在可见光像 素的滤色器的下方。该红外截止滤波器由通过交替层叠具有高折射率的 物质和具有低折射率的物质而获得的多层干涉膜形成。
引用列表
专利文献
专利文献1：特开号为2009-158944的日本专利申请
发明内容
本发明要解决的技术问题
然而，在专利文献1的红外截止滤波器中，红外光的透射分布依赖 于入射角，或者步骤的数量增加从而提高工艺的难度。
鉴于上述情况做出本发明，本发明能够在红外光的透射分布不依赖 于入射角的同时抑制像素之间发生混色，且步骤的数量不会提高导致工 艺的难度增加。
技术问题的解决方案
本发明的固态成像装置包括布置在像素区域中的多个像素。每个像 素都具有：配置在光电转换单元上的第一光学滤波层；配置在第一光学 滤波层上的第二光学滤波层；和用于针对各像素分隔第一光学滤波层的 至少一部分隔离的分隔壁。至少一个所述像素中的第一光学滤波层和第 二光学滤波层中的一者由红外截止滤波器形成，而另一者由滤色器形成。
根据本发明的固态成像装置的制造方法是用于制造如下固态成像装 置的制造方法：所述固态成像装置包括布置在像素区域中的多个像素， 每个像素都具有：配置在光电转换单元上的第一光学滤波层；配置在第 一光学滤波层上的第二光学滤波层；和用于针对各像素分隔第一光学滤 波层的至少一部分的分隔壁，所述方法包括：形成所述分隔壁；形成所述第一光学滤波层；以及形成所述第二光学滤波层，其中，至少一个所 述像素中的第一光学滤波层和第二光学滤波层中的一者由红外截止滤波 器形成，而另一者由滤色器形成。
本发明的电子设备包括固态成像装置，该固态成像装置包括布置在 像素区域中的多个像素，其中，每个像素都具有：配置在光电转换单元 上的第一光学滤波层；配置在第一光学滤波层上的第二光学滤波层；和 用于针对各像素分离第一光学滤波层的至少一部分的分隔壁，且至少一 个所述像素中的第一光学滤波层和第二光学滤波层中的一者由红外截止滤波器形成，而另一者由滤色器形成。
本发明包括布置在像素区域中的多个像素。每个像素都具有：配置 在光电转换单元上的第一光学滤波层；配置在第一光学滤波层上的第二 光学滤波层；和用于针对各像素分隔第一光学滤波层的至少一部分的分 隔壁。至少一个所述像素中的第一光学滤波层和第二光学滤波层中的一 者由红外截止滤波器形成，而另一者由滤色器形成。
本发明的技术效果
根据本发明，能够抑制像素之间发生混色。注意，这里所述的效果 不一定是限制性的，而可以是本公开中说明的任意效果。
附图说明
图1是图示了常规的固态成像装置中的像素的构造例的横截面图。
图2图示了可见光像素和红外光像素的光谱特性。
图3是图示了本发明的固态成像装置的构造例的框图。
图4是图示了根据本发明的第一实施例的固态成像装置中的像素的 构造例的横截面图。
图5图示了光学滤波层的平面排布的示例。
图6图示了光学滤波层的平面排布的另一示例。
图7图示了红外截止滤波器的颜色材料的示例。
图8图示了红外截止滤波器的光谱特性的示例。
图9是用于说明像素形成处理的流程图。
图10用于说明像素形成步骤。
图11用于说明像素形成步骤。
图12用于说明像素形成步骤。
图13图示了可见光像素和红外光像素的光谱特性。
图14图示了红外截止滤波器的光谱特性的另一示例。
图15图示了红外截止滤波器的光谱特性的又一示例。
图16图示了双带通滤波器的光谱特性的示例。
图17是图示了整体固态成像装置的构造例的横截面图。
图18是图示了像素的另一构造例的横截面图。
图19是图示了像素的又一构造例的横截面图。
图20是图示了像素的又一构造例的横截面图。
图21是图示了像素的又一构造例的横截面图。
图22是图示了像素的又一构造例的横截面图。
图23是图示了像素的又一构造例的横截面图。
图24是图示了像素的又一构造例的横截面图。
图25是图示了像素的又一构造例的横截面图。
图26是图示了像素的又一构造例的横截面图。
图27是图示了像素的又一构造例的横截面图。
图28是图示了像素的又一构造例的横截面图。
图29是图示了像素的又一构造例的横截面图。
图30是图示了像素的又一构造例的横截面图。
图31是图示了像素的又一构造例的横截面图。
图32是图示了像素的又一构造例的横截面图。
图33是图示了像素的又一构造例的横截面图。
图34是图示了图像处理装置的构造例的框图。
图35是图示了根据本发明的第二实施例的固态成像装置中的像素的 构造例的横截面图。
图36图示了光学滤波层的平面排布的示例。
图37是用于说明像素形成处理的流程图。
图38用于说明像素形成步骤。
图39是图示了整体固态成像装置的构造例的横截面图。
图40是图示了像素的另一构造例的横截面图。
图41是图示了像素的又一构造例的横截面图。
图42是图示了像素的又一构造例的横截面图。
图43是图示了像素的又一构造例的横截面图。
图44是图示了像素的又一构造例的横截面图。
图45是图示了像素的又一构造例的横截面图。
图46是图示了像素的又一构造例的横截面图。
图47是图示了像素的又一构造例的横截面图。
图48是图示了像素的又一构造例的横截面图。
图49是图示了像素的又一构造例的横截面图。
图50是图示了像素的又一构造例的横截面图。
图51是图示了像素的又一构造例的横截面图。
图52是图示了像素的又一构造例的横截面图。
图53是图示了应用本发明的正面照射型固态成像装置的构造例的横 截面图。
图54是图示了正面照射型固态成像装置的另一构造例的横截面图。
图55是图示了应用本发明的背面照射型固态成像装置的构造例的横 截面图。
图56图示了能够应用本发明的层叠型固态成像装置的构造例的概 要。
图57是图示了层叠型固态成像装置的第一构造例的横截面图。
图58是图示了层叠型固态成像装置的第二构造例的横截面图。
图59是图示了层叠型固态成像装置的第三构造例的横截面图。
图60是图示了能够应用本发明的层叠型固态成像装置的另一构造例 的横截面图。
图61是图示了能够应用本发明的共享多个像素的固态成像装置的第 一构造例的平面图。
图62是图示了能够应用本发明的共享多个像素的固态成像装置的第 一构造例的横截面图。
图63图示了共享四个像素的共享像素单元的等效电路的示例。
图64是图示了能够应用本发明的共享多个像素的固态成像装置的第 二构造例的平面图。
图65是图示了本发明的电子设备的构造例的框图。
图66图示了使用图像传感器的使用例。
图67图示了内窥镜手术***的示意性构造例。
图68是图示了相机头部和CCU的功能构造例的框图。
图69是图示了车辆控制***的示意性构造例的框图。
图70是图示了车外信息检测单元和成像单元的安装位置的示例的说 明图。
具体实施方式
以下，将参照附图说明本发明的实施例。注意，在本说明书和附图 中，将相同的附图标记给予具有大致相同功能构造的构成元件，并省略 重复的说明。此外，将以下面的顺序给出说明。
1.常规的固态成像装置的构造
2.本发明的固态成像装置的构造例
3.第一实施例(包括可见光像素和红外光像素的固态成像装置)
4.第二实施例(仅包括可见光像素的固态成像装置)
5.本发明的应用例
6.电子设备的构造例
7.图像传感器的使用例
8.内窥镜手术***的应用例
9.移动体的应用例
<1.常规的固态成像装置的构造>
图1是图示了常规的包括可见光像素和红外光像素的固态成像装置 中的像素的构造例的横截面图。图1的固态成像装置例如被构造为互补 金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器。
图1图示了可见光像素11和红外光像素12的横截面图。可见光像 素11例如被构造为红色(R)像素、绿色(G)像素和蓝色(B)像素这 三种类型的像素。
在可见光像素11中，接收入射光且进行光电转换的由光电二极管 (PD)构成的光电转换单元22形成在半导体基板21中。在半导体基板 21上，形成有含有SiO等的绝缘层(未被图示)和含有Cu或Al的配线 层(未被图示)等。在绝缘层上，形成有具有与可见光像素11分别对应 的光谱特性的滤色器23。在滤色器23上，形成有微透镜24。
同时，在红外光像素12中，半导体基板21、光电转换单元22、绝 缘层和配线层(未被图示)、滤色器23和微透镜24也与可见光像素11 中的类似地形成。此外，在红外光像素12中，在滤色器23和微透镜24 之间形成有滤色器25。
这样，红外光像素12例如通过叠加R和B这两个滤色器而形成。
然而，在这样的构造中，如图2所示，所有像素(R像素、G像素、 B像素和红外光像素(IR像素))在波长为700nm或以上的红外光区域 中具有大致相同的透光率。因此，可见光像素和红外光像素之间发生混 色，从而颜色分离和S/N劣化。
因此，在下面的说明中，将说明能够抑制可见光像素和红外光像素 之间发生混色的固态成像装置的构造。
<2.本发明的固态成像装置的构造例>
图3是图示了本发明的固态成像装置的构造例的框图。
固态成像装置31被构造为CMOS图像传感器。固态成像装置31包 括：像素区域(像素阵列)33，其中，多个像素32以二维阵列规则地布 置在半导体基板(例如，Si基板)(未被图示)上；和周边电路单元。
每个像素32都包括光电转换单元(例如，光电二极管)和多个像素 晶体管(MOS晶体管)。例如，多个像素晶体管能够由传输晶体管、复 位晶体管和放大晶体管这三个晶体管构成。此外，多个像素晶体管能够 由通过添加选择晶体管而获得的四个晶体管构成。注意，单位像素的等 效电路类似于通常的等效电路，且因此，将省略其详细说明。
此外，像素32能够被构造为一个单位像素或共享像素结构。在像素 共享结构中，多个光电二极管共享浮动扩散和传输晶体管以外的晶体管。
周边电路单元包括垂直驱动电路34、列信号处理电路35、水平驱动 电路36、输出电路37和控制电路38。
控制电路38接收给出输入时钟或操作模式等命令的数据，并且输出 固态成像装置31的内部信息等的数据。此外，控制电路38在垂直同步 信号、水平同步信号和主时钟的基础上产生用作垂直驱动电路34、列信 号处理电路35和水平驱动电路36等操作基准的时钟信号和控制信号。 然后，控制电路38将这些信号输入至垂直驱动电路34、列信号处理电路 35和水平驱动电路36等。
例如，垂直驱动电路34由移位寄存器构成。垂直驱动电路34选择 像素驱动配线，将用于驱动像素的脉冲供给至所选的像素驱动配线，并 且以行为单位驱动像素。换言之，垂直驱动电路34以行为单位在垂直方 向上顺序地选择和扫描像素区域33中的各像素32。然后，垂直驱动电路 34通过垂直信号线39将基于信号电荷的像素信号供给至列信号处理电 路35，所述信号电荷是根据各像素32的光电转换单元中接收的光量而产 生的。
例如，列信号处理电路35针对像素32的各列来布置。列信号处理 电路35针对各像素列对从一个行的像素32输出的信号进行诸如噪声去 除等信号处理。具体地，列信号处理电路35进行诸如用于去除像素32 特有的固定模式噪声的相关双采样(CDS)、信号放大或模拟/数字(A/D) 转换等信号处理。在列信号处理电路35的输出级中，水平选择开关(未 被图示)连接且配置在列信号处理电路35和水平信号线40之间。
例如，水平驱动电路36由移位寄存器构成。水平驱动电路36通过 顺序地输出水平扫描脉冲来顺序地选择各列信号处理电路35，并且使各 列信号处理电路35将像素信号输出到水平信号线40。
输出电路37对通过水平信号线40从各列信号处理电路35顺序地供 给来的信号进行信号处理，并且输出处理过的信号。例如，输出电路37 仅进行缓冲，或进行黑电平调整、列变动校正和各种类型的数字信号处 理等。
输入和输出端41与外部交换信号。
<3.第一实施例>
在根据本发明的第一实施例的固态成像装置31中，将可见光像素和 红外光像素配置为布置在像素区域33中的多个像素32。
图4是图示了根据本发明的第一实施例的固态成像装置31中的像素 的构造例的横截面图。图4图示了固态成像装置31中的可见光像素51 和红外光像素52的横截面图。可见光像素51例如被构造为红色(R)像 素、绿色(G)像素和蓝色(B)像素这三种类型的像素。
在可见光像素51中，接收入射光且进行光电转换的由光电二极管 (PD)构成的光电转换单元62形成在半导体基板61上。在半导体基板 61上，形成有含有SiO等的绝缘层(未被图示)和含有Cu或Al的配线 层(未被图示)等。在绝缘层上，红外截止滤波器63形成为第一光学滤 波层。在红外截止滤波器63上，具有与可见光像素51分别对应的光谱 特性的滤色器66形成为第二光学滤波层。在滤色器66上，形成有微透 镜67。
在红外光像素52中，光电转换单元62形成在半导体基板61上。在 半导体基板61上方的层中形成有绝缘层和配线层等(未被图示)。在绝 缘层上，例如，蓝色(B)滤色器64形成为第一光学滤波层。在滤色器 64上，例如，红色(R)滤色器66形成为第二光学滤波层。在滤色器66 上，形成有微透镜67。滤色器64和滤色器66均由使红外光透过的滤色 器形成，并且这两个滤色器的组合能够减小光在可见光区域中的透光率。
此外，各像素(可见光像素51和红外光像素52)都具有针对各像素 分隔第一光学滤波层的分隔壁65。分隔壁65包括含有W或Al等的金属 膜65a以及含有SiO2或SiN等的Si氧化物膜65b。在图4的示例中，分 隔壁65的高度与第一光学滤波层(红外截止滤波器63或滤色器64)的 高度相同。
这里，将说明像素的平面排布。
图5图示了可见光像素51和红外光像素52中的第一和第二光学滤 波层的平面排布的示例。
图5的下部图示了可见光像素51和红外光像素52中的第一光学滤 波层的排布。图5的上部图示了可见光像素51和红外光像素52中的第 二光学滤波层的排布。
第二光学滤波层的排布表明：在图5的示例中，拜耳阵列(Bayer array)中的一个G像素被红外光像素(IR像素)替代。注意，在图5的 下部中，IR像素以外的第一光学滤波层是红外截止滤波器，且在图5的上部中，IR像素以外的第二光学滤波层是R、G或B像素的滤色器。
图6图示了可见光像素51和红外光像素52中的第一光学滤波层和第二光学滤波层的平面排布的另一示例。
类似于图5的示例，图6的下部图示了可见光像素51和红外光像素52中的第一光学滤波层的布置。图6的上部图示了可见光像素51和红外光像素52中的第二光学滤波层的布置。
在图6的示例中，G像素以棋盘格的模式布置，且R像素、B像素和红外光像素(IR像素)规则地布置在其余区域中。
根据图6的平面排布，与图5的平面排布相比，能够提高分辨率。
此外，可见光像素51的红外截止滤波器63包含添加有近红外吸收染料作为有机颜色材料的有机材料。所述近红外吸收染料的示例包括吡咯并吡咯(pyrrolopyrrole)染料、铜化合物、基于花青的染料、基于酞菁的化合物、基于亚铵的化合物、基于硫醇络合物的化合物、基于过渡金属氧化物的化合物、基于方酸菁的染料、基于萘酞菁的染料、基于夸特锐烯的染料、基于金属二硫醇络合物的染料和克酮酸化合物等。在本实施例中，优选使用图7的化学式所示的吡咯并吡咯染料。
在图7中，R1a和R1b分别单独表示烷基、芳基或杂芳基。R2和R3分别单独表示氢原子或取代基，并且这些基团中的至少一者表示电子吸引性基团。R2和R3可以彼此键合成环。R4表示氢原子、烷基、芳基、杂芳基、取代硼原子或金属原子，且可以共价地或配位地键合至R1a、R1b和R3中的至少一者。
图8图示了红外截止滤波器63的光谱特性的示例。
如图8所示，红外截止滤波器63具有这样的光谱特性：在700nm或以上的波长区域中透光率为20％或更小，并且特别地，在850nm附近的波长区域中具有最大吸收波长。
注意，可见光像素51的红外截止滤波器63可以包括添加了作为有 机颜色材料的替代的无机颜色材料的有机材料形成。
(关于像素形成的流程)
接着，将参照图9至图12说明根据本实施例的像素形成的流程。图 9是用于说明像素形成处理的流程图，图10至图12是图示了像素形成步 骤的横截面图。
以下，将说明在半导体基板61上形成光电转换单元62之后的处理。
在步骤S11中，如图10的上部所示，将金属膜65a'和Si氧化物膜 65b'形成在半导体基板61上。
在步骤S12中，形成分隔壁65。具体地，如图10的上部所示，将 光致抗蚀剂71涂布于待形成分隔壁65的区域，通过光刻对其进行曝光 和显影，并且还进行干式蚀刻，以形成如图10的中部所示的分隔壁65。
此时，还可以将Si氧化物膜形成在半导体基板61和分隔壁65的表 面上。
在步骤S13中，通过旋转涂覆使用红外截止滤波器材料63'进行涂覆。 因此，如图10的下部所示，在被分隔壁65围绕的区域中形成(埋入) 红外截止滤波器材料63'的膜。
在步骤S14中，形成红外截止滤波器63作为可见光像素51的第一 光学滤波层。例如，在红外截止滤波器材料63'不具有光刻性能的情况下， 将光致抗蚀剂72涂布于红外截止滤波器材料63'上，且如图11的上部所 示，将红外光像素52区域的光致抗蚀剂72去除。此外，通过进行干式 蚀刻，将红外光像素52区域的红外截止滤波器材料63'去除。此外，在 红外截止滤波器材料63'具有光刻性能的情况下，不将光致抗蚀剂72涂 布于红外截止滤波器材料63'上，而是直接对红外截止滤波器材料63'进 行曝光和显影，以去除红外光像素52区域的红外截止滤波器材料63'。 因此，如图11的中部所示，形成可见光像素51的红外截止滤波器63。
在步骤S15中，如图11的下部所示，例如，将蓝色(B)滤色器形 成为红外光像素52的第一光学滤波层。
在步骤S16中，如图12的上部所示，将作为第二层的滤色器66形 成为用于各像素的第二光学滤波层。例如，将红色(R)滤色器形成为红 外光像素52的第二光学滤波层。
然后，在步骤S17中，如图12的下部所示，均匀地形成用于各像素 的微透镜67。
这样，形成可见光像素51和红外光像素52。
根据上面的构造和处理，将红外截止滤波器63形成为可见光像素51 中的第一光学滤波层，并且将滤色器66形成为第二光学滤波层。因此， 如图13所示，R像素、G像素和B像素具有这样的光谱特性：透光率在 波长约为850nm的红外光区域中低；而红外光像素(IR像素)具有在该 红外光区域中维持高的透光率的光谱特性。因此，能够抑制可见光像素 和红外光像素之间发生混色，且能够抑制颜色分离以及S/N劣化。
此外，将用于针对各像素分隔第一光学滤波层的分隔壁65形成在各 像素中，且因此，能够更可靠地抑制可见光像素和红外光像素之间发生 混色。
常规地，含有有机材料的红外截止滤波器在加工过程中易于在其侧 表面受到损害，且形状的变化可能很大。而在本实施例中，红外截止滤 波器63在被分隔壁65围绕的情况下被加工，且因此，能够在不损害红外截止滤波器63的侧表面的情况下进行加工。
此外，当形成第一光学滤波器时，由于分隔壁65的高度，能够将第 一光学滤波器形成为具有期望的厚度。
此外，红外截止滤波器63包含添加了有机或无机颜色材料的有机材 料，且因此，红外截止滤波器63能够均匀地包含颜色材料。因此，与专 利文献1的红外截止滤波器不一样，红外光的透射分布不依赖于入射角，且不管红外光的入射角如何，都能够获得恒定的透光率。此外，不增加 步骤的数量，且因此，能够避免增加工艺的难度。
此外，在各像素中形成有两个光学滤波层。因此，容易使整个光学 滤波层的高度相等，且当涂布微透镜材料时，能够抑制涂布不均匀的发 生。
(红外截止滤波器的光谱特性的另一示例)
注意，在上述的示例中，红外截止滤波器63可以具有这样的光谱特 性：最大吸收波长存在于850nm附近的波长区域中。然而，仅需要透光 率在700nm或以上的波长区域中为20％或以下。
例如，如图14所示，红外截止滤波器63可以具有这样的光谱特性： 透光率在750nm或以上的整个波长区域中是20％或以下。可替代地，如 图15所示，最大吸收波长可以存在于950nm附近的波长区域中。
特别地，通过确定取决于待被添加至红外截止滤波器63的颜色材料 的最大吸收波长，红外截止滤波器63能够是在可见光像素51中选择性 地吸收预定的波长区域中的红外光的光学滤波器。能够根据固态成像装 置1的用途确定最大吸收波长。
(由红外光的反射导致的光斑(flare)和重影(ghost)的应对策略) 在包括具有可见光像素和红外光像素的固态成像装置的相机*** 中，特定波长区域中的红外光需要入射到构成固态成像装置的芯片上。 因此，在该相机***中，具有图16所示的光谱特性的双带通滤波器作为 红外截止滤波器配置在相机透镜和固态成像装置之间。
除了可见光以外，具有图16所示的光谱特性的红外截止滤波器还使 波长为800至900nm的红外光透过。
在包括不具有红外光像素的固态成像装置的相机***中，截止所有 波长区域中的红外光的滤波器用作红外截止滤波器。因此，红外光不入 射到芯片上。同时，在包括具有红外光像素的固态成像装置的相机*** 中，特定波长区域中的红外光入射到芯片上。因此，红外光被像素以外 的部分反射，且因此，发生光斑和重影，使S/N劣化。
图17是图示了整个固态成像装置31的构造例的横截面图。
图17的上部图示了固态成像装置31的第一构造例，图17的下部图 示了固态成像装置31的第二构造例。
在图的右边，图示了布置有像素的像素区域33的一部分。在图17 中，右边的方向是朝向像素区域33中心的方向，左边的方向是朝向整个 芯片外部(端部)的方向。
在图中，在像素区域33的左边(在像素区域33的周围)，配置有构 成周边电路的电路单元81。此外，在图中，在左端(芯片的端部)，配置 有连接孔82，在连接孔中，埋入有将与形成在芯片上的电极焊盘连接的导体。
这里，在图17的上部的第一构造例中，滤色器66甚至形成在像素 区域33以外的区域中，具体地，甚至形成在电路单元81外部的区域中。 因此，能够抑制与预定的颜色对应的可见光的反射以及抑制所述光透射 至电路单元81。
然而，在第一构造例中，在特定波长区域中的红外光入射到芯片上 的情况下，可能由于红外光被像素以外的部分反射而发生光斑和重影， 且S/N可能劣化。
同时，在图17的下部的第二构造例中，红外截止滤波器63甚至形 成在像素区域33以外的区域中，具体地，甚至形成在整个芯片区域中。 因此，能够抑制红外光被像素以外的部分反射。因此，能够抑制光斑和 重影的发生，且还能够抑制S/N的劣化。
此外，通过将红外截止滤波器63形成在整个芯片区域中，能够减小 像素区域33外部的高低差。因此，能够抑制当涂布滤色器材料或微透镜 材料时的涂布不均匀的发生。
(分隔壁的另一构造)
在上述的示例中，用于为各像素分隔第一光学滤波层的分隔壁由含 有W或Al等的金属膜65a和含有SiO2或SiN等的Si氧化物膜65b形成。
然而，分隔壁的材料不限于此。例如，如图18所示，分隔壁91可 以仅由含有W或Al等的金属膜形成。可替代地，如图19所示，分隔壁 92可以仅由含有SiO2或SiN等的Si氧化物膜形成。
此外，如图20所示，分隔壁93可以包括折射率等于或低于滤色器 64和66的各者的有机树脂。分隔壁93可以包括含有填充物的有机树脂。 分隔壁93期望具有1.5或以下的折射率。
此外，在上述的示例中，用于为各像素分隔第一光学滤波层的分隔 壁的高度等于第一光学滤波层(红外截止滤波器63或滤色器64)的高度。
然而，分隔壁的高度不限于此。例如，如图21所示，分隔壁94的 高度可以是第一光学滤波层的高度的约1/4至1/3。在这种情况下，分隔 壁94的高度期望至少是100nm或以上。
此外，如图22所示，分隔壁95的高度可以与第一光学滤波层和第 二光学滤波层(滤色器66)的总高度相同。可替代地，如图23所示，分 隔壁96的高度可以高于第一光学滤波层和第二光学滤波层的总高度，以 到达微透镜67。
此外，除了上述的构造以外，各像素还可以具有用于为各像素分隔 光电转换单元62的PD分隔壁。在这种情况下，PD分隔壁能够与上述 的构造中的分隔壁65等一体化地形成。
例如，如图24所示，配置有用于为各像素分隔光电转换单元62和 第一光学滤波层的分隔壁97。分隔壁97的与PD分隔壁对应的部分包括 含有SiO2或SiN等的Si氧化物膜。
此外，如图25所示，配置有用于为各像素分隔光电转换单元62和 第一光学滤波层的分隔壁98。分隔壁98的与PD分隔壁对应的部分包括 含有W或Al等的金属膜。
这样，通过进一步配置用于为各像素分隔光电转换单元62的PD分 隔壁，能够更可靠地抑制像素之间发生混色。
(光学滤波层的另一构造)
在上述的示例中，在可见光像素51中，红外截止滤波器63形成为 第一光学滤波层，且滤色器66形成为第二光学滤波层。
上述的构造在通过干式蚀刻加工红外截止滤波器63的情况下是优选 的。然而，相反，如图26所示，当然，滤色器66能够形成为第一光学 滤波层，且红外截止滤波器63能够形成为第二光学滤波层。
此外，在上述的示例中，在红外光像素52中，通过叠加不同类型(不 同颜色)的滤色器来形成第一光学滤波层和第二光学滤波层。
红外光像素52中的两个滤色器(第一光学滤波层和第二光学滤波层) 中的各者仅需要具有这样的光谱特性：在400至700nm的波长区域中透 光率为20％或以下，并且在700nm或以上的波长区域中透光率为80％。 如图27所示，可以通过叠加相同类型(相同颜色)的滤色器101和102 来形成这两个滤色器。
(变型例)
在上述的示例中，作为第二光学滤波层的滤色器66直接形成在第一光学滤波层上。
本发明不限于此。如图28所示，在第一光学滤波层(红外截止滤波器63和滤色器64)和第二光学滤波层(滤色器66)之间可以形成有机膜111。例如，有机膜111包括丙烯酸树脂、苯乙烯树脂或硅氧烷等。同样，如图29所示，在第一光学滤波层(红外截止滤波器63和滤色器64)和第二光学滤波层(滤色器66)之间可以形成无机膜121。例如，无机膜121包括SiO2等。
图28的有机膜111和图29的无机膜121起到第一光学滤波层的平坦化膜的作用，也起到红外截止滤波器63的保护层的作用。
此外，在无机膜形成在第一光学滤波层和第二光学滤波层之间的情况下，从保护红外截止滤波器63的观点出发，可以以图30所示的方式形成无机膜131。无机膜131形成为覆盖第一光学滤波层中的红外截止滤波器63的上表面和侧表面。
此外，如参照图26所述，在滤色器66形成为第一光学滤波层且红外截止滤波器63或滤色器64形成为第二光学滤波层的情况下，可以采用如图31所示的结构。在图31中，在作为第一光学滤波层的滤色器66的上表面(在第一光学滤波层和第二光学滤波层之间)形成有无机膜141。此外，无机膜142形成为覆盖第二光学滤波层中的红外截止滤波器63的上表面和侧表面。
此外，如图32所示，在第二光学滤波层(滤色器66)和微透镜67 之间可以形成有机膜151。例如，有机膜151包括丙烯酸树脂、苯乙烯树 脂或硅氧烷等。同样，如图33所示，在第二光学滤波层(滤色器66)和 微透镜67之间可以形成无机膜161。例如，无机膜161包括SiO2等。
注意，也可以将图32或33的结构与图28至31各者的结构进行组 合。
(图像处理装置的构造例)
接着，将参照图34说明包括本发明的固态成像装置的图像处理装置 的构造例。
图34所示的图像处理装置301包括光学透镜311、滤波器312、图 像传感器313、IR发光单元314、图像处理单元315和控制单元316。图 34图示了上述的本发明的固态成像装置31作为图像传感器313配置在图 像处理装置中的情况下的实施例。
光学透镜311被构造为单目单焦点镜头，聚集来自被摄体的光，并 且使聚集的光经由滤波器312入射到图像传感器313上。滤波器312具 有这样的光谱特性：通带存在于近红外光的波长区域中以及可见光区域 中。图像传感器313对被摄体进行成像，并且将可见光图像(RGB图像) 和红外光图像(IR图像)同时供给至图像处理单元315。
RGB图像是通过图像传感器313包括的可见光像素的像素输出而产 生的图像。IR图像是通过图像传感器313包括的红外光像素的像素输出 而产生的图像。
IR发光单元314在图像传感器313进行成像时发出红外光，从而用 红外光照射被摄体。
图像处理单元315使用从图像传感器313供给来的RGB图像和IR 图像进行预定的图像处理。
控制单元316控制图像处理装置301的整体操作，诸如IR发光单元 314的发光和图像处理单元315的图像处理等。
使用RGB图像和IR图像进行的图像处理的示例包括人脸验证、虹 膜识别和动作捕捉等。
在进行人脸验证的情况下，不仅使用出现在RGB图像上的人脸而且 使用出现在IR图像上的人脸进行验证。因此，能够不受照明环境影响地 实现高准确度的人脸验证。
在进行虹膜识别的情况下，获取通过从IR发光单元314发出的光被 虹膜反射而获得的虹膜图案作为IR图像，并且对IR图像进行注册/验证 来实现虹膜识别。
在进行动作捕捉的情况下，获取从IR发光单元314发出且被反射标 记物反射的光作为IR图像，并且计算反射标记物的坐标来实现动作捕捉。
如上所述，应用本发明的图像传感器能够应用于使用IR图像的各种 用途。
在上面，已经说明了包括可见光像素和红外光像素的固态成像装置 的构造。
顺便提及地，在红外光入射到仅包括可见光像素的固态成像装置上 的情况下，也进行光电转换，且因此，S/N由于红外光的混色而劣化。 因此，通常，在封装体的密封玻璃上配置有截断红外光的红外截止滤波 器。
然而，在已经通过红外截止滤波器的光被光接收表面反射且返回到 红外截止滤波器侧的情况下，该光可以进一步被红外截止滤波器反射， 且可能入射至周边像素。因此，在获得的图像中可能发生重影。
因此，在下面的说明中，将说明在截断红外光的同时也抑制发生重 影的固态成像装置的构造。
<4.第二实施例>
在根据本发明的第二实施的固态成像装置31中，仅将可见光像素配 置为布置在像素区域33中的多个像素32。
图35是图示了根据本发明的第二实施例的固态成像装置31中的像 素的构造例的横截面图。图35图示了固态成像装置31中的可见光像素 51的横截面图。可见光像素51例如被构造为红色(R)像素、绿色(G) 像素和蓝色(B)像素这三种类型的像素。
与第一实施例一样，在可见光像素51中，由接收入射光且进行光电 转换的光电二极管(PD)构成的光电转换单元62形成在半导体基板61 上。在半导体基板61的上层，形成有含有SiO等的绝缘层(未被图示) 和含有Cu或Al的配线层(未被图示)等。在绝缘层上，形成有红外截 止滤波器63作为第一光学滤波层。在红外截止滤波器63上，具有与可 见光像素51(R、G和B像素)的各者对应的光谱特性的滤色器66被形成为第二光学滤波层。在滤色器66上，形成有微透镜67。
此外，各像素(可见光像素51)具有用于为各像素分隔第一光学滤 波层的分隔壁65。分隔壁65包括含有W或Al等的金属膜65a和含有 SiO2或SiN等的Si氧化物膜65b。在图35的示例中，分隔壁65的高度 与第一光学滤波层(红外截止滤波器63)的高度相同。
这里，将说明像素的平面排布。
图36图示了可见光像素51中的第一光学滤波层和第二光学滤波层 的平面排布的示例。
图36的下部图示了可见光像素51中的第一光学滤波层的排布。图 36的上部图示了可见光像素51中的第二光学滤波层的排布。
第二光学滤波层的排布表明：在图36的示例中，R、G和B像素以 拜耳阵列来排列。换言之，在图36的下部，第一光学滤波层是红外截止 滤波器，且在图36的上部，第二光学滤波层是R、G和B像素的滤色器。
注意，上述的R、G和B这三种颜色以外的任何颜色的滤色器可以 用作可见光像素51的滤色器。例如，可以使用青色、品红或黄色滤色器， 或可以使用透明滤色器。
此外，在本实施例中，也与第一实施例一样，可见光像素51的红外 截止滤波器63优选包括添加有近红外吸收染料作为有机颜色材料的有机 材料，且优选使用图7的化学式所示的吡咯并吡咯染料。
此外，在本实施例中，红外截止滤波器63的光谱特性也类似于第一 实施例。
(关于像素形成的流程)
接着，将参照图37和38说明根据本实施例的像素形成的流程。图 37是用于说明像素形成处理的流程图，图38是图示了像素形成步骤的横 截面图。
注意，图37的流程图中的步骤S21和S22的处理类似于图9的流程 图中的步骤S11和S12的处理(图10的上部和中部的步骤)，且因此，将省略它们的说明。
在步骤S23中，通过旋转涂覆使用红外截止滤波器材料63'(图10) 进行涂覆。如图10的下部所示，在被分隔壁65围绕的区域中形成(埋 入)红外截止滤波器材料63'的膜。因此，将红外截止滤波器63形成为 可见光像素51的第一光学滤波层。
随后，在步骤S24中，如图38的上部所示，将作为第二层的滤色器 66形成为用于各像素的第二光学滤波层。
然后，在步骤S25中，如图38的下部所示，均匀地形成用于各像素 的微透镜67。
这样，形成可见光像素51。
根据上面的构造和处理，将红外截止滤波器63形成为可见光像素51 中的第一光学滤波层，并且将滤色器66形成为第二光学滤波层。因此， 如图13所示，R像素、G像素和B像素具有这样的光谱特性：在波长约 为850nm的红外光区域中透光率低。
因此，可以不在封装的密封玻璃上配置红外截止滤波器，且因此， 能够减小封装的高度。此外，通过不在封装的密封玻璃上配置红外截止 滤波器，能够抑制由于在光接收面上反射的光被红外截止滤波器反射而 导致的重影发生。
此外，在各像素中形成有用于为各像素分隔第一光学滤波层的分隔 壁65。因此，能够更可靠地抑制可见光像素之间发生混色。
此外，在本实施例中，在被分隔壁65围绕着红外截止滤波器63的 情况下加工红外截止滤波器63，且因此，能够在不损害红外截止滤波器 63的侧面的情况下，进行加工。
此外，当形成第一光学滤波器时，由于分隔壁65的高度，能够将第 一光学滤波器形成为具有期望的厚度。
此外，红外截止滤波器63由添加了有机或无机颜色材料的有机材料 形成，且因此，红外截止滤波器63能够均匀地包含颜色材料。因此，与 专利文献1的红外截止滤波器不一样，红外光的透射分布不依赖于入射角，且不管红外光的入射角如何，都能够获得恒定的透光率。此外，不 增加步骤的数量，且因此，能够避免增加工艺的难度。
此外，将两个光学滤波层形成在各像素中。因此，容易使整个光学 滤波层的高度相等，且当涂布微透镜材料时，能够抑制涂布不均匀的发 生。
(由红外光的反射导致的光斑和重影的应对策略)
本实施例的整个固态成像装置31的构造也能够采用与第一实施例类 似的构造。
图39是图示了整个固态成像装置31的构造例的横截面图。
图39的上部图示了固态成像装置31的第一构造例，图39的下部图 示了固态成像装置31的第二构造例。
在图的右边，图示了布置有像素的像素区域33的一部分。在图39 中，右边的方向是朝向像素区域33中心的方向，左边的方向是朝向整个 芯片外部(端部)的方向。
在图中，在像素区域33的左侧(在像素区域33的周围)，配置有构 成周边电路的电路单元81。此外，在图中，在左端(芯片的端部)，配置 有连接孔82，其连接孔中，埋设有待与形成在芯片上的电极焊盘连接的 导体。
这里，在图39的上部的第一构造例中，滤色器66甚至形成在像素 区域33以外的区域中，具体地，甚至形成在电路单元81外部的区域中。 因此，能够抑制与预定的颜色对应的可见光的反射以及透射至电路单元 81。
然而，在第一构造例中，在特定波长区域中的红外光入射到芯片上 的情况下，可能由于红外光被像素以外的部分反射而发生光斑和重影， 且S/N可能劣化。
然而在图39的下部的第二构造例中，红外截止滤波器63甚至形成 在像素区域33以外的区域中，具体地，甚至形成在整个芯片区域中。因 此，能够抑制红外光被像素以外的部分反射。因此，能够抑制光斑和重 影的发生，且还能够抑制S/N的劣化。
此外，通过将红外截止滤波器63形成在整个芯片区域中，能够减小 像素区域33外部的高低差。因此，能够抑制当涂布滤色器材料或微透镜 材料时发生涂布不均匀。
(分隔壁的另一构造)
与第一实施例一样，在本实施例中，用于各像素的将第一光学滤波 层隔离的分隔壁也由含有W或Al等的金属膜65a和含有SiO2或SiN等 的Si氧化物膜65b形成。
然而，分隔壁的材料不限于此。例如，如图40所示，分隔壁91可 以仅由含有W或Al等的金属膜形成。可替代地，如图41所示，分隔壁 92可以仅由含有SiO2或SiN等的Si氧化物膜形成。
此外，如图42所示，分隔壁93可以包括折射率等于或低于滤色器 66的有机树脂。分隔壁93可以包括含有填充物的有机树脂。分隔壁93 期望具有1.5或以下的折射率。
此外，在上述的示例中，用于为各像素分隔第一光学滤波层的分隔 壁的高度与第一光学滤波层(红外截止滤波器63)的高度相同。
然而，分隔壁的高度不限于此。例如，如图43所示，分隔壁94的 高度可以是第一光学滤波层的高度的约1/4至1/3。在这种情况下，分隔 壁94的高度期望至少是100nm或以上。
此外，如图44所示，分隔壁95的高度可以与第一光学滤波层和第 二光学滤波层(滤色器66)的总高度相同。可替代地，如图45所示，分 隔壁96的高度可以高于第一光学滤波层和第二光学滤波层的总高度，以 到达微透镜67。
此外，除了上述的构造以外，各像素还可以具有用于为各像素分隔 光电转换单元62的PD分隔壁。在这种情况下，PD分隔壁能够与上述 的构造中的分隔壁65等一体化地形成。
例如，如图46所示，配置有用于为各像素分隔光电转换单元62和 第一光学滤波层的分隔壁97。分隔壁97的与PD分隔壁对应的部分由含 有SiO2或SiN等的Si氧化物膜形成。
此外，如图47所示，配置有用于为各像素分隔光电转换单元62和 第一光学滤波层的分隔壁98。分隔壁98的与PD分隔壁对应的部分由含 有W或Al等的金属膜形成。
这样，通过进一步配置用于为各像素分隔光电转换单元62的PD分 隔壁，能够更可靠地抑制像素之间发生混色。
(光学滤波层的另一构造)
与第一实施例一样，在本实施例中，在可见光像素51中，红外截止 滤波器63也形成为第一光学滤波层，且滤色器66也形成为第二光学滤 波层。
然而当然，相反地，如图48所示，滤色器66能够形成为第一光学 滤波层，且红外截止滤波器63能够形成为第二光学滤波层。
(变型例)
与第一实施例一样，在本实施例中，作为第二光学滤波层的滤色器 66也直接形成在第一光学滤波层上。
本发明不限于此。如图49所示，有机膜111可以形成在第一光学滤 波层(红外截止滤波器63)和第二光学滤波层(滤色器66)之间。同样， 如图50所示，无机膜121可以形成在第一光学滤波层(红外截止滤波器 63)和第二光学滤波层(滤色器66)之间。
此外，如图51所示，有机膜151可以形成在第二光学滤波层(滤色 器66)和微透镜67之间。同样，如图52所示，无机膜161可以形成在 第二光学滤波层(滤色器66)和微透镜67之间。
注意，也可以将图51或52的结构与图49和50的结构中的各者进 行组合。
<5.本发明的应用例>
本发明不仅能够应用于CMOS图像传感器，而且也能够应用于电荷 耦合器件(CCD)图像传感器。
在本发明应用于CMOS图像传感器的情况下，CMOS图像传感器能 够采用正面照射型结构或背面照射型结构。
(正面照射型固态成像装置的结构例)
图53是图示了正面照射型固态成像装置的结构例的横截面图。
如图53所示，在正面照射型固态成像装置中，光电二极管(PD) 530形成在半导体基板520上，以用于各像素510。PD 530接收从半导 体基板520的正面(图中的上面)侧入射的入射光。在半导体基板520 上，配置有配线层540。
配线层540包括配线541和绝缘层542，并且形成为使得配线541 电连接至绝缘层542中的各元件。配线层540是所谓的多层配线层，且通过将构成绝缘层542的层间绝缘膜与配线541交替层叠多次而形成。
在配线层540上，形成有平坦化膜550。在平坦化膜550上，红外截 止滤波器560形成为第一光学滤波层。在红外截止滤波器560上，具有 与各像素510对应的光谱特性的滤色器580形成为第二光学滤波层。在 滤色器580上，形成有微透镜590。注意，在像素510被构造为红外光像 素的情况下，滤色器形成为第一光学滤波层。
此外，各像素510均具有用于为各像素分隔第一光学滤波层的分隔 壁570。分隔壁570由含有W或Al等的金属膜570a和含有SiO2或SiN 等的Si氧化物膜570b形成。在图中，当从上表面侧观看固态成像装置 时，分隔壁570形成为格子形状，以便***在多个像素510之间。
在正面照射型固态成像装置中，如图54所示，层间透镜600可以配 置在配线层540和平坦化膜550之间。
(背面照射型固态成像装置的结构例)
图55是图示了背面照射型固态成像装置的结构例的横截面图。
如图55所示，在背面照射型固态成像装置中，被形成用于各像素 1010的PD 1019接收从半导体基板1018的背面(图中的上面)侧入射 的入射光。
在半导体基板1018的上表面侧，形成有绝缘膜1015，诸如硅氧化物 膜。在绝缘膜1015上，红外截止滤波器1013形成为第一光学滤波层。 在红外截止滤波器1013上，具有与各像素1010对应的光谱特性的滤色 器1012形成为第二光学滤波层。在滤色器1012上，形成有微透镜1011。 注意，在像素1010被构造为红外光像素的情况下，滤色器形成为第一光 学滤波层。
此外，各像素1010均具有用于为各像素分隔第一光学滤波层的分隔 壁1014。分隔壁1014由含有W或Al等的金属膜1014a和含有SiO2或 SiN等的Si氧化物膜1014b形成。在图中，当从上表面侧观看固态成像 装置时，分隔壁1014形成为格子形状，以便***在多个像素1010之间。
在PD 1019中，例如，n型半导体区1020形成为用于累积电荷(电 子)的电荷累积区。在PD 1019中，n型半导体区1020配置在半导体基 板1018的p型半导体区1016和1041中。具有比背面(上表面)侧更高 杂质浓度的p型半导体区1041布置在n型半导体区1020的半导体基板 1018的正面(下面)侧。即，PD 1019具有空穴累积二极管(hole-accumulationdiode，HAD)结构，且p型半导体区1016和1041 形成为抑制在n型半导体区1020的上表面侧和下表面侧之间的的各界面 处产生暗电流。
在半导体基板1018中，配置有将多个像素1010彼此电隔离的像素 隔离单元1030，且PD 1019配置在由像素隔离单元1030隔出的区域中。 在图中，当从上表面侧观看固态成像装置时，像素隔离单元1030例如形 成为格子形状，以便***在多个像素1010之间，且PD1019形成在由像 素隔离单元1030隔出的区域中。
在各PD 1019中，阳极接地。在固态成像装置中，累积在PD 1019 中的信号电荷(例如，电子)通过传输晶体管(MOS FET)(未被图示) 等被读取，并且被输出至垂直信号线(VSL)(未被图示)作为电信号。 注意，在下面的说明中，将晶体管适当地称为Tr。
配线层1050配置在与半导体基板1018的背面(上表面)相对的表 面(下表面)。
配线层1050包括配线1051和绝缘层1052，并且形成为使得配线1051 电连接至绝缘层1052中的各元件。配线层1050是所谓的多层配线层， 且通过将构成绝缘层1052的层间绝缘膜与配线1051交替层叠多次而形 成。
支撑基板1061配置在配线层1050的与配置有PD 1019的侧相对的 相对侧的表面上。例如，包括具有厚度为数百μm的硅半导体的基板被 配置为支撑基板1061。
像素隔离单元1030包括凹槽部1031、固定电荷膜1032和绝缘膜 1033。
固定电荷膜1032被形成为覆盖位于半导体基板1018的背面(上表 面)侧的凹槽部1031，该凹槽部1031将多个像素1010彼此分隔。
具体地，固定电荷膜1032被配置为以固定的厚度覆盖形成在半导体 基板1018的背面(上表面)侧的凹槽部1031的内表面。此外，绝缘膜 1033被配置(被填充)为埋入在覆盖有固定电荷膜1032的凹槽部1031 中。
这里，固定电荷膜1032使用具有负的固定电荷的高介电物质来形成， 以使正电荷(空穴)累积区形成在与半导体基板1018的界面，从而抑制 暗电流的产生。因为固定电荷膜1032被形成为具有负的固定电荷，所以通过负的固定电荷将电场施加于与半导体基板1018的界面，且形成正电 荷(空穴)累积区。
固定电荷膜1032例如能够包括氧化铪膜(HfO2膜)。此外，固定电 荷膜1032也能够形成为包括例如以下物质的氧化物中的至少一者：铪、 锆、铝、钽、钛、镁、钇和镧系元素等。
本发明能够应用于上述的固态成像装置。
(层叠型固态成像装置的构造例)
图56图示了能够应用本发明的层叠型固态成像装置的构造例的概 要。
图56的A图示了非层叠型固态成像装置的示意性构造例。如图56 的A所示，固态成像装置3010包括一个裸片(半导体基板)3011。在裸 片3011上，安装有：其中以阵列方式布置有像素的像素区域3012；进行 像素驱动以及其他各种控制的控制电路3013；和用于信号处理的逻辑电 路3014。
图56的B和C图示了层叠型固态成像装置的示意性构造例。如图 56的B和C所示，在固态成像装置3020中，传感器裸片3021和逻辑裸 片3024这两个裸片被层叠，并且电连接至彼此，以被构造为单个半导体 芯片。
在图56的B中，像素区域3012和控制电路3013安装在传感器裸片 3021上，且包括进行信号处理的信号处理电路的逻辑电路3014安装在逻 辑裸片3024上。
在图56的C中，像素区域3012安装在传感器裸片3021上，且控制 电路3013和逻辑电路3014安装在逻辑裸片3024上。
图57是图示了层叠型固态成像装置3020的第一构造例的横截面图。
在传感器裸片3021中，形成有构成像素以作为像素区域3012的光 电二极管(PD)，浮动扩散(FD)，Tr(MOS FET)，和将作为控制电路 3013的Tr等。此外，在传感器裸片3021中，形成有具有多层配线3110 (在本示例中，具有三层配线3110)的配线层3101。注意，控制电路3013 (将作为控制电路3013的Tr)能够不是构造在传感器裸片3021中，而 是构造在逻辑裸片3024中。
在逻辑裸片3024中，形成有构成逻辑电路3014的Tr。此外，在逻 辑裸片3024中，形成有具有多层配线3170(在本示例中，具有三层配线 3170)的配线层3161。此外，连接孔3171(其中，绝缘膜3172形成在 内壁面上)形成在逻辑裸片3024中，且待连接至配线3170等的连接导 体3173埋入在连接孔3171中。
传感器裸片3021和逻辑裸片3024彼此粘合，使得它们的配线层3101 和3161彼此面对，以构成其中层叠有传感器裸片3021和逻辑裸片3024 的层叠型固态成像装置3020。在传感器裸片3021和逻辑裸片3024粘接 的表面上，形成有诸如保护膜等膜3191，。
在传感器裸片3021中，形成有连接孔3111，其从传感器裸片3021 的背面侧(光入射至PD的那侧)(上侧)穿过传感器裸片3021并且到 达作为逻辑裸片3024最上层的配线3170。此外，在传感器裸片3021中， 连接孔3121形成为接近连接孔3111，该连接孔3121从传感器裸片3021 的背面侧到达作为第一层的配线3110。绝缘膜3112形成在连接孔3111 的内壁面上，且绝缘膜3122形成在连接孔3121的内壁面上。此外，连 接导体3113和3123分别埋设在连接孔3111和3121中。连接导体3113 在传感器裸片3021的背面侧电连接至连接导体3123。因此，传感器裸片 3021通过配线层3101、连接孔3121、连接孔3111和配线层3161电连接 至逻辑裸片3024。
图58是图示了层叠型固态成像装置3020的第二构造例的横截面图。
在固态成像装置3020的第二构造例中，形成在传感器裸片3021中 的一个连接孔3211将传感器裸片3021(传感器裸片3021的配线层3101 (配线层3101的配线3110))电连接至逻辑裸片3024(逻辑裸片3024 的配线层3161(配线层3161的配线3170))。
换言之，在图58中，连接孔3211形成为从传感器裸片3021的背面 侧穿过传感器裸片3021，到达作为逻辑裸片3024最上层的配线3170， 且到达作为传感器裸片3021最上层的配线3110。绝缘膜3212形成在连 接孔3211的内壁面上，且连接导体3213埋设在连接孔3211中。在上述 的图57的示例中，传感器裸片3021和逻辑裸片3024通过两个连接孔 3111和3121电连接至彼此。然而，在图58的示例中，传感器裸片3021 和逻辑裸片3024通过一个连接孔3211电连接至彼此。
图59是图示了层叠型固态成像装置3020的第三构造例的横截面图。
图59的固态成像装置3020与图57的情况(其中，诸如保护膜等膜 3191形成在传感器裸片3021和逻辑裸片3024接合至彼此的表面上)的 不同之处在于：诸如保护膜等膜3191不形成在传感器裸片3021和逻辑 裸片3024接合至彼此的表面上。
图59的固态成像装置3020通过这样来构成：将传感器裸片3021和 逻辑裸片3024彼此叠加为使得配线3110和配线3170彼此直接接触，且 在施加所需载荷的同时加热传感器裸片3021和逻辑裸片3024来将配线 3110和配线3170彼此直接粘合。
图60是图示了能够应用本发明的层叠型固态成像装置的另一构造例 的横截面图。
在图60中，固态成像装置3401具有三层层叠结构，其中，层叠有 传感器裸片3411、逻辑裸片3412和存储裸片3413这三个裸片。
例如，存储裸片3413包括存储电路，该存储电路存储逻辑裸片3412 进行信号处理所临时需要的数据。
在图60中，逻辑裸片3412和存储裸片3413依次层叠在传感器裸片 3411的下方。然而，逻辑裸片3412和存储裸片3413可以以相反的顺序 层叠，换言之，以存储裸片3413和逻辑裸片3412的顺序层叠在传感器 裸片3411的下方。
注意，在图60中，在传感器裸片3411中，形成有将作为像素的光 电转换单元的PD和像素Tr的源极/漏极区。
栅极电极隔着栅极绝缘膜形成在PD的周围，且像素Tr 3421和像素 Tr 3422通过栅极电极与一对源极/漏极区来形成。
与PD相邻的像素Tr 3421是传输Tr，且形成像素Tr 3421的一对源 极/漏极区中的一者是FD。
此外，层间绝缘膜形成在传感器裸片3411中，且连接孔形成在层间 绝缘膜中。连接至像素Tr 3421和像素Tr 3422的连接导体3431形成在 连接孔中。
此外，具有与连接导体3431连接的多层配线3432的配线层3433形 成在传感器裸片3411中。
此外，将作为用于外部连接的电极的铝焊盘3434形成在传感器裸片 3411的配线层3433的最下层中。换言之，铝焊盘3434形成在传感器裸 片3411中的与配线3432相比更接近于与逻辑裸片3412的接合面3440 的位置处。铝焊盘3434用作与信号和外部之间的输入和输出相关的配线 的一端。
此外，用于与逻辑裸片3412进行电连接的接触部3441形成在传感 器裸片3411中。接触部3441连接至逻辑裸片3412的接触部3451，并且 也连接至传感器裸片3411的铝焊盘3442。
此外，焊盘孔3443以从传感器裸片3411的背面侧(上侧)到达铝 焊盘3442的方式形成在传感器裸片3411中。
本发明也能够应用于上述的固态成像装置。注意，在图57至图60 中，仅将一个滤色器(CF)图示为光学滤波层，但是实际上，形成有第 一光学滤波层和配置在第一光学滤波层上的第二光学滤波层。
(共享多个像素的固态成像装置的构造例)
图61是图示了能够应用本发明的共享多个像素的固态成像装置的第 一构造例的平面图。图62是沿着图61的线A-A获得的横截面图。
固态成像装置4010具有像素区域4011，其中，像素以二维阵列的方 式布置。像素区域4011通过如下方式来构成：使用水平2个像素×垂直 2个像素一共四个像素作为共用像素Tr(MOS FET)等的共享像素单元 4012，并且以二维阵列的方式布置共享像素单元4012。
共享水平2个像素×垂直2个像素这四个像素的共享像素单元4012 的四个像素分别包括光电二极管(PD)40211、40212、40213和40214， 并且共享一个浮动扩散(FD)4030。此外，共享像素单元4012包括用 于PD 4021i的传输Tr 4041i(这里，i＝1、2、3或4)，以及作为被四个 像素共享的共享Tr的复位Tr 4051、放大Tr 4052和选择Tr 4053。
FD 4030配置在由四个PD 40211至40214围绕的中心。FD 4030经 由配线4071连接到作为复位Tr 4051漏极的源极/漏极区S/D和放大Tr 4052的栅极G。传输Tr 4041i包括配置在针对该传输Tr 4041i的PD 4021i 与靠近该PD 4021i的FD 4030之间的栅极4042i，并且根据施加于栅极 4042i的电压来操作。
这里，将各行的包括共享像素单元4012的PD 40211至40214、FD 4030和传输Tr40411至40414的区域称为PD形成区4061。此外，在各 行的共享像素单元4012的像素Tr之中，将包括由四个像素共享的复位 Tr 4051、放大Tr 4052和选择Tr 4053的区域称为Tr形成区4062。水平 方向上连续的Tr形成区4062和PD形成区4061交替地配置在像素区域4011的垂直方向上。
复位Tr 4051、放大Tr 4052和选择Tr 4053均由一对源极/漏极区S/D 和栅极G构成。一对源极/漏极区S/D中的一者起到源极的作用，另一者 起到漏极的作用。
例如，如图62的横截面图所示，PD 40211至40214、FD 4030、传 输Tr 40411至40414、复位Tr 4051、放大Tr 4052和选择Tr 4053形成在 n型半导体基板4200中形成的p型半导体区(p阱)4210中。
如图61所示，像素隔离单元4101形成在PD形成区4061中，且元 件隔离单元4102形成在Tr形成区4062(包括Tr形成区4062的区域) 中。例如，如图62所示，元件隔离单元4102包括配置在p型半导体区 4210中的p型半导体区4211和配置在p型半导体区4211表面上的绝缘膜(例如，硅氧化物膜)4212。像素隔离单元4101(未被图示)能够被 类似地构成。
用于将固定电压施加于p型半导体区4210的阱接触部4111形成在 像素区域4011中。阱接触部4111能够被构造为p型半导体区，其是配 置在p型半导体区4210中配置的p型半导体区4231的表面上的杂质扩 散区。阱接触部4111是具有比p型半导体区4231更高的杂质浓度的p 型半导体区。阱接触部4111(和下部的p型半导体区4231)也用作元件 隔离单元4102，并且形成在彼此水平相邻的共享像素单元4012的共享 Tr(复位Tr 4051、放大Tr4052和选择Tr 4053)之间。阱接触部4111 经由导电过孔4241连接至配线层4240的所需配线4242。所需的固定电 压通过导电过孔4241和阱接触部4111从配线4242施加于p型半导体区 4210。配线层4240通过隔着绝缘膜4243配置多层配线4242来形成。在 配线层4240上，经由平坦化膜形成有滤色器(CF)和微透镜(未被图示)。
图63图示了共享四个像素的共享像素单元4012的等效电路的示例。 在共享四个像素的共享像素单元4012的等效电路中，四个PD 40211至 40214分别连接至对应的四个传输Tr 40411至40414的源极。各传输Tr 4041i的漏极均连接至复位Tr 4051的源极。各传输Tr 4041i的漏极是共 用FD 4030。FD 4030连接至放大Tr 4052的栅极。放大Tr 4052的源极连接至选择Tr 4053的漏极。复位Tr 4051的漏极和放大Tr 4052的漏极 连接至电源VDD。选择Tr 4053的源极连接至垂直信号线(VSL)。
图64是图示了能够应用本发明的共享多个像素的固态成像装置的第 二构造例的平面图。
固态成像装置4400具有像素区域4401，其中，像素以二维阵列的方 式布置。像素区域4401通过这样来构成：使用水平2个像素×垂直4个 像素这一共八个像素作为共享像素单元4410，并且以二维阵列的方式布 置共享像素单元4410。
共享水平2个像素×垂直4个像素这一共八个像素的共享像素单元 4410包括第一光接收单元4421和第二光接收单元4422。第一光接收单 元4421和第二光接收单元4422在纵向方向(y方向)上布置在共享像素 单元4410中。
第一光接收单元4421包括布置在水平2个像素×垂直2个像素中的 PD 44411、44412、44413和44414，分别与PD 44411至44414对应的四 个传输Tr 4451，和由PD 44411至44414共享的FD 4452。FD 4452配置 在PD 44411至44414的中心。
第二光接收单元4422包括布置在水平2个像素×垂直2个像素中的 PD 44415、44416、44417和44418，分别与PD 44415至44418对应的四 个传输Tr 4461，和由PD 44415至44418共享的FD 4462。FD 4462配置 在PD 44415至44418的中心。
传输Tr 4451包括配置在针对传输Tr 4451的PD 4441i与FD 4452 之间的栅极4451G，并且根据施加于栅极4451G的电压来操作。同样， 传输Tr 4461包括配置在针对传输Tr 4461的PD 4441i与FD 4462之间的 栅极4461G，并且根据施加于栅极4461G的电压来操作。
此外，共享像素单元4410包括第一Tr组4423和第二Tr组4424。 在第一Tr组4423和第二Tr组4424中，由共享像素单元4410的八个像 素共享的复位Tr 4452、放大Tr 4453和选择Tr 4454被分别配置。在图 64中，放大Tr 4453和选择Tr 4454配置在第一Tr组4423中，且复位Tr 4452配置在第二Tr组4424中。
第一Tr组4423配置在第一光接收单元4421和第二光接收单元4422 之间。第二Tr组4424在第二光接收单元4422的周边区域中配置在第二 光接收单元4422的与第一Tr组4423的配置侧相反的一侧的区域中。
注意，第一光接收单元4421和第二光接收单元4422沿着横向方向 (x方向)形成。
此外，复位Tr 4452、放大Tr 4453和选择Tr 4454均由源极/漏极区 S/D对和栅极G来构成。一对源极/漏极区S/D中的一者起到源极的作用， 另一者起到漏极的作用。
构成复位Tr 4452、放大Tr 4453和选择Tr 4454的源极/漏极区S/D 对和栅极G沿着水平方向(x方向)布置。构成复位Tr 4452的栅极G 配置在如下区域中：该区域在纵向方向(y方向)上与第二光接收单元 4422的右下PD 44418大致地面对。
第一阱接触部4431和第二阱接触部4432配置在彼此水平相邻的两 个共享像素单元4410之间。第一光接收单元4421、第二光接收单元4422、 第一Tr组4423和第二Tr组4424形成在作为Si基板中形成的预定阱区 域的半导体区域中。第一阱接触部4431和第二阱接触部4432是将预定 阱区域电连接至固态成像装置4400的内部配线的接触部。第一阱接触部 4431配置在彼此水平相邻的两个共享像素单元4410的第一Tr组4423 之间。第二阱接触部4432配置在彼此水平相邻的两个共享像素单元4410 的第二Tr组4424之间。
此外，共享像素单元4410中的部件彼此电连接，以便满足根据图63 所示的共享四个像素的等效电路的连接关系。
本发明也能够应用于上述的固态成像装置。
注意，本发明不是限于应用于固态成像装置，而是也能够应用于成 像装置。这里，成像装置指的是诸如数码照相机或数字摄影机等相机系 统，或诸如手机等具有成像功能的电子设备。注意，存在这样的情况： 电子设备上安装的模块形态，即相机模块用作成像装置。
<6.电子设备的构造例>
这里，将参照图65说明应用本发明的电子设备的构造例。
图65所示的电子设备5001包括光学透镜5011、快门装置5012、图 像传感器5013、驱动电路5014和信号处理电路5015。图65图示了上述 的本发明的固态成像装置31作为图像传感器5013配置在电子设备(数码照相机)中的情况下的实施例。
光学透镜5011将来自被摄体的图像光(入射光)的图像形成在图像 传感器5013的成像面上。因此，信号电荷在一定的时间段内累积在图像 传感器5013中。快门装置5012控制用于图像传感器5013的光照期间和 遮光期间。
驱动电路5014将驱动信号供给至快门装置5012和图像传感器5013。 供给至快门装置5012的驱动信号是用于对快门装置5012的快门操作进 行控制的信号。供给至图像传感器5013的驱动信号是用于对图像传感器 5013的信号传输操作进行控制的信号。图像传感器5013通过驱动电路 5014供给的驱动信号(时间信号)来传输信号。信号处理电路5015对图 像传感器5013输出的信号进行各种类型的信号处理。经过信号处理的视 频信号存储在诸如存储器等存储介质中，或输出到监视器。
本实施例的电子设备5001能够抑制图像传感器5013中的颜色分离 和S/N劣化，且因此，能够提供能够获得高质量图像的电子设备。
<7.图像传感器的使用例>
最后，将说明应用本发明的图像传感器的使用例。
图66图示了上述的图像传感器的使用例。
例如，上述的图像传感器能够用于如下所述的对诸如可见光、红外 光、紫外光或X射线等光进行感测的各种情况。
·用于对观赏所用的图像进行成像的装置，诸如数码相机或具有相机 功能的便携式设备等
·用于交通的装置，诸如：车载传感器，其用于对汽车的前方、后方、 周围或内部等进行成像，以用于诸如自动停车等安全驾驶和用于识别驾 驶员状况等；监控相机，其用于监视运行车辆和道路；或测量传感器， 其用于测量车辆之间的距离等
·用于家用电器(诸如电视机、冰箱或空调等)的装置，以用于对用 户的手势进行成像，并且根据该手势来操作设备
·用于医疗护理和健康护理的装置，诸如内窥镜或用于接收红外光以 进行血管造影的装置等
·用于安全的装置，诸如用于预防犯罪的监控相机或用于身份认证的 相机等
·用于美容护理的装置，诸如用于对皮肤进行成像的皮肤测量设备或 用于对头皮进行成像的显微镜等
·用于运动的装置，诸如动作相机或用于运动等的可穿戴相机等
·用于农业的装置，诸如用于监视农田和农作物的状况的相机等
<8.内窥镜手术***的应用例>
根据本发明的实施例(本发明)能够应用于各种产品。例如，根据 本发明的技术可以应用于内窥镜手术***。
图67图示了能够应用根据本发明的技术(本技术)的内窥镜手术系 统的示意性构造的示例。
图67图示了这样的情形：外科医生(医生)11131正在使用内窥镜 手术***11000对病床11133上的患者11132进行手术。如图所示，内 窥镜手术***11000包括：内窥镜11100；诸如气腹管11111或能量治疗 工具11112等其他手术工具11110；用于支撑内窥镜11100的支撑臂装置 11120；和其上安装有用于内窥镜手术的各种装置的小车11200。
内窥镜11100包括：镜筒11101，镜筒11101的与自身的远端相距预 定长度的区域将***至患者11132的体腔中；和相机头部11102，相机头 部11102连接至镜筒11101的近端。在图示的示例中，图示了被构造为 包括刚性镜筒11101的所谓刚性镜的内窥镜11100，但是内窥镜11100可 以被构造为包括柔性镜筒的所谓柔性镜。
在镜筒11101的远端，配置有其中装有物镜的开口。光源装置11203 连接至内窥镜11100。光源装置11203产生的光通过在镜筒11101的内部 延伸的光导而被引导至镜筒的远端，并且经由物镜被照向患者11132体 腔中的观察目标。注意，内窥镜11100可以是直视镜、斜视镜或侧视镜。
光学***和成像元件配置在相机头部11102的内部。来自观察目标 的反射光(观察光)通过光学***被聚集在成像元件上。通过成像元件对观察光进行光电转换，并且产生与观察光对应的电荷，即与观察图像 对应的图像信号。图像信号作为RAW数据传输至相机控制单元(CCU) 11201。
CCU 11201包括中央处理单元(CPU)和图形处理单元(GPU)等， 并且整体上控制内窥镜11100和显示装置11202的操作。此外，CCU 11201 接收来自相机头部11102的图像信号，并且对图像信号进行用于基于图 像信号来显示图像的各种图像处理，诸如显影处理(去马赛克处理)等。
显示装置11202在CCU 11201的控制下基于经过CCU 11201图像处 理的图像信号来显示图像。
例如，光源装置11203包括诸如发光二极管(LED)等光源，并且 将用于对手术部位等进行成像的照射光供给至内窥镜11100。
输入装置11204是内窥镜手术***11000的输入接口。用户能够经 由输入装置11204将各种类型的信息和指令输入至内窥镜手术*** 11000。例如，用户输入指令等，以改变内窥镜11100的成像条件(照射 光的类型，放大率和焦距等)。
治疗工具控制装置11205控制能量治疗工具11112的驱动，以用于 灼烧和切割组织或封合血管等。气腹装置11206经由气腹管11111将气 体馈送到体腔，以便使患者11132的体腔***，以用于确保内窥镜11100 的视场和确保外科医生的工作空间的目的。记录器11207是能够记录关 于手术的各种类型信息的装置。打印机11208是能够以诸如文本、图像和图形等各种形式打印关于手术的各种类型信息的装置。
注意，将用于对手术部位进行成像的照射光供给至内窥镜11100的 光源装置11203例如可以包括LED、激光光源或由它们的组合构成的白 光源。在由RGB激光光源的组合构成白光源的情况下，能够高精度地控 制各颜色(各波长)的输出强度和输出时间，且因此，能够通过光源装置11203对成像的图像进行白平衡调整。此外，在这种情况下，通过以时分方式使用来自RGB激光光源各者的激光照射观察目标且通过与照 射时间同步地控制相机头部11102的成像元件的驱动，也可以以时分方 式对与RGB分别对应的图像进行成像。根据本方法，能够在不将滤色器 配置在成像元件中的情况下，获得彩色图像。
此外，可以控制光源装置11203的驱动，以便以预定的时间间隔改 变光输出强度。通过与光强的变化时间同步地控制相机头部11102的成 像元件的驱动来以时分方式获取图像且通过对图像进行合成，能够产生没有所谓的遮光阴影或过曝光高亮的高动态范围的图像。
此外，光源装置11203可以被构造为能够供给与特定光观察对应的 预定波段内的光。在特定光观察中，例如，通过利用体组织的光吸收波 长依赖性用比常规观察时的照射光(换言之，白光)更窄波段的光照射， 对诸如粘膜表层的血管等预定组织进行高对比度成像，即进行所谓的窄 波段成像。可替代地，在特定光观察中，可以进行用于通过使用激发光照射而产生的荧光来获得图像的荧光观察。在荧光观察中，例如，能够 通过用激发光照射体组织来观察来自体组织的荧光(自体荧光观察)，或 能够通过将诸如吲哚箐绿(ICG)等试剂注入体组织且使用与试剂的荧光 波长对应的激发光照射体组织来获得荧光图像。光源装置11203能够被 构造为能够供给与上述的特定光观察对应的窄波段光和/或激发光。
图68是图示了图67所示的相机头部11102和CCU 11201的功能构 造例的框图。
相机头部11102包括透镜单元11401、成像单元11402、驱动单元 11403、通信单元11404和相机头部控制单元11405。CCU 11201包括通 信单元11411、图像处理单元11412和控制单元11413。相机头部11102 和CCU 11201通过传输电缆11400彼此可通信地连接。
透镜单元11401是配置在与镜筒11101的连接部的光学***。从镜 筒11101的远端接收的观察光被引导至相机头部11102，并且入射到透镜 单元11401上。透镜单元11401包括多个透镜的组合，多个透镜包括变 焦透镜和定焦透镜。
成像单元11402包括成像元件。成像单元11402可以包括一个成像 元件(所谓的单板型)或多个成像元件(所谓的多板型)。在成像单元11402 包括多板型成像元件的情况下，例如，可以由各成像元件产生与RGB的 各者对应的图像信号，且可以通过对这些图像信号进行合成来获得彩色 图像。可替代地，成像单元11402可以包括一对成像元件，以用于分别获取与三维(3D)显示对应的右眼用和左眼用图像信号。通过进行3D 显示，外科医生11131能够更准确地理解手术部位中的活体组织的深度。 顺便提及地，在成像单元11402包括多板型成像元件的情况下，多个透 镜单元11401能够被配置为与成像元件分别对应。
此外，成像单元11402不一定配置在相机头部11102中。例如，成 像单元11402可以配置在镜筒11101内部的物镜的正后方。
驱动单元11403包括致动器，并且在相机头部控制单元11405的控 制下使透镜单元11401的变焦透镜和定焦透镜沿着光轴移动预定的距离。 因此，能够适当地调整成像单元11402成像的图像的放大率和焦点。
通信单元11404包括通信装置，其用于将各种类型的信息传输至 CCU 11201和接收来自CCU 11201的各种类型的信息。通信单元11404 经由传输电缆11400将从成像单元11402获得的图像信号作为RAW数据 传输至CCU 11201。
此外，通信单元11404接收来自CCU 11201的用于控制相机头部 11102的驱动的控制信号，并且将控制信号供给至相机头部控制单元 11405。例如，控制信号包括关于成像条件的信息，诸如指定被摄图像的 帧速率的信息、指定成像时的曝光值的信息和/或指定被摄图像的放大率 和焦点的信息等。
注意，可以由用户适当地指定或者可以由CCU 11201的控制单元 11413在获取的图像信号的基础上自动设定诸如帧速率、曝光值、放大率 和焦点等成像条件。在后者的情况下，内窥镜11100具有所谓的自动曝 光(AE)功能、所谓的自动对焦(AF)功能和所谓的自动白平衡(AWB) 功能。
相机头部控制单元11405在经由通信单元11404接收的来自CCU 11201的控制信号的基础上控制相机头部11102的驱动。
通信单元11411包括通信装置，其用于将各种类型的信息传输至相 机头部11102和接收来自相机头部11102的各种类型的信息。通信单元 11411经由传输电缆11400接收从相机头部11102传输来的图像信号。
此外，通信单元11411将用于控制相机头部11102的驱动的控制信 号传输至相机头部11102。能够通过电通信或光通信等传输图像信号和控 制信号。
图像处理单元11412对从相机头部11102传输来的作为RAW数据的 图像信号进行各种类型的图像处理。
控制单元11413进行涉及通过内窥镜11100对手术部位等进行的成 像和通过对手术部位等进行成像而获得的拍摄图像的显示等各种类型的 控制。例如，控制单元11413产生用于控制相机头部11102的驱动的控 制信号。
此外，控制单元11413使显示设备11202基于经过图像处理单元 11412图像处理的图像信号显示手术部位等被摄图像。在这种情况下，控 制单元11413可以使用各种图像识别技术来识别被摄图像中的各种物体。 例如，通过检测被摄图像中包含的物体的边缘的形状和颜色等，控制单元11413能够识别手术工具(诸如镊子)、特定的活体部位、出血和使用能量治疗工具11112时的薄雾等。当显示设备11202显示被摄图像时， 控制单元11413可以利用识别结果使显示设备11202叠加和显示与手术 部位的图像相关的各种类型的手术辅助信息。手术辅助信息被叠加和显 示，并且被呈现给外科医生11131。这可以减小外科医生11131的负担， 并且可以使外科医生11131可靠地进行手术。
将相机头部11102与CCU 11201连接的传输电缆11400是与电信号 的通信对应的电信号电缆、与光通信对应的光纤或它们的复合电缆。
这里，在图示的示例中，使用传输电缆11400有线地进行通信，但 是可以无线地进行相机头部11102和CCU 11201之间的通信。
上面已经说明了能够应用根据本发明的技术的内窥镜手术***的示 例。根据本发明的技术能够应用于上述构造中的相机头部11102的成像 单元11402。具体地，图3的固态成像装置31能够应用于成像单元10402。 根据本发明的技术应用于成像单元11402能够抑制可见光像素之间以及 可见光像素和红外光像素之间发生混色，并且能够抑制颜色分离和S/N 劣化。因此，例如，在内窥镜检查中，即使在同时对可见光的观察图像 和红外光的观察图像进行成像的情况下，也能够获得较清晰的手术部位图像。因此，外科医生能够可靠地确认手术部位。
注意，已经将内窥镜手术***说明为这里的示例。然而，根据本发 明的技术例如也可以应用于显微手术***等。
<9.移动体的应用例>
此外，根据本发明的技术(本技术)能够应用于各种产品。例如， 根据本发明的技术可以被实现为安装在任何类型的移动体上的装置，移 动体诸如是汽车、电动车辆、混合动力车辆、摩托车、自行车、个人移 动性设备、飞机、无人机、船只或机器人等。
图69是图示了能够应用根据本发明的技术的作为移动体控制***的 示例的车辆控制***的示意性构造例的框图。
车辆控制***12000包括经由通信网络12001连接彼此的多个电子 控制单元。在图69所示的示例中，车辆控制***12000包括驱动***控 制单元12010、本体***控制单元12020、车外信息检测单元12030、车 内信息检测单元12040和整体控制单元12050。此外，将微计算机12051、 声音图像输出单元12052和车载网络接口(I/F)12053图示为整体控制 单元12050的功能构造。
驱动***控制单元12010根据各种程序控制与车辆的驱动***相关 的装置的操作。例如，驱动***控制单元12010起到以下作用：驱动力 产生装置的控制装置，该驱动力产生装置用于产生车辆的驱动力且该驱动力产生装置诸如是内燃机或驱动电机等；驱动力传输机构，该驱动力 传输机构用于将驱动力传输至车轮；转向机构，该转向机构用于调整车 辆的舵角；或制动装置，该制动装置用于产生车辆的制动力等。
本体***控制单元12020根据各种程序控制安装在车辆本体上的各 种装置的操作。例如，本体***控制单元12020起到无钥匙进入***、 智能钥匙***、电动窗装置或诸如车头灯、车尾灯、刹车灯、转向信号灯和雾灯等各种灯的控制装置的作用。在这种情况下，从替代钥匙的便 携式装置传输来的无线电波或各种开关的信号能够输入至本体***控制单元12020。本体***控制单元12020接收无线电波或信号的输入，并且 控制车辆的锁门装置、电动窗装置和灯等。
车外信息检测单元12030检测安装有车辆控制***12000的车辆的 外部信息。例如，成像单元12031连接至车外信息检测单元12030。车外 信息检测单元12030使成像单元12031对车辆的外部的图像进行成像， 并且接收成像的图像。车外信息检测单元12030可以在接收的图像的基 础上进行人、汽车、障碍物、符号或路面上的字母等的物体检测处理或距离检测处理。
成像单元12031是光传感器，其用于接收光和输出与接收的光量对 应的电信号。成像单元12031能够输出图像作为电信号或者输出电信号 作为距离测量信息。此外，成像单元12031接收的光可以是可见光或诸 如红外光等不可见光。
车内信息检测单元12040检测车辆的内部的信息。例如，用于检测 驾驶员状态的驾驶员状态检测单元12041连接至车内信息检测单元 12040。驾驶员状态检测单元12041例如包括用于对驾驶员进行成像的相 机。车内信息检测单元12040可以在驾驶员状态检测单元12041输入的 检测信息的基础上计算驾驶员的疲劳程度或精力集中程度，或可以判断驾驶员是否正在打瞌睡。
微计算机12051能够在车外信息检测单元12030或车内信息检测单 元12040获取的车辆内部和外部信息的基础上计算驱动力产生装置、转 向机构或制动装置的控制目标值，并且能够将控制命令输出至驱动*** 控制单元12010。例如，微计算机12051能够进行旨在实现先进驾驶辅助 ***(ADAS)的功能的协作控制，所述功能包括车辆的碰撞避免或冲击缓和、基于车间距离的跟车行驶、车辆速度维持行驶、车辆碰撞警告和 车辆偏离车道警告等。
此外，微计算机12051能够在车外信息检测单元12030或车内信息 检测单元12040获取的车辆周围信息的基础上进行协作控制，以通过例如控制驱动力产生装置、转向装置或制动装置来实现自动驾驶，其不依 赖驾驶员操作地自主行驶。
此外，微计算机12051能够在车外信息检测单元12030获取的车辆 外部信息的基础上将控制命令输出至本体***控制单元12020。例如，微 计算机12051能够根据车外信息检测单元12030检测到的前行车辆或对向车辆的位置来进行实现防炫目的协作控制，诸如通过控制车头灯将远 光灯切换到近光灯等。
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 一者传输至输出装置，该输出装置能够在视觉上或听觉上将信息通知车 辆的乘客或车辆的外部。在图69的示例中，将扬声器12061、显示单元 12062和仪表盘12063图示为输出装置。显示单元12062例如可以包括车 载显示器和/或平视显示器。
图70图示了成像单元12031的安装位置的示例。
在图70中，车辆12100包括作为成像单元12031的成像单元12101、 12102、12103、12104和12105。
成像单元12101、12102、12103、12104和12105例如配置在车辆12100 的前鼻、侧视镜、后保险杠和后门中，以及客厢前玻璃上部中等。配置 在前鼻中的成像单元12101和配置在客厢前玻璃上部中的成像单元 12105主要获取车辆12100前方的图像。配置在侧视镜中的成像单元 12102和12103主要获取车辆12100侧面的图像。配置在后保险杠或后门 中的成像单元12104主要获取车辆12100后方的图像。成像单元12101 和12105获取的前方图像主要用于检测前行车辆、行人、障碍物、交通信号、交通信号或车道等。
注意，图70图示了成像单元12101至12104的成像范围的示例。成 像范围12111表示配置在前鼻中的成像单元12101的成像范围。成像范 围12112和12113分别表示配置在侧视镜中的成像单元12102和12103 的成像范围。成像范围12114表示配置在后保险杠或后门中的成像单元 12104的成像范围。例如，通过将成像单元12101至12104成像的图像数 据叠加在彼此上，获得从上方观看的车辆12100的俯视图像。
成像单元12101至12104中的至少一者可以具有获取距离信息的功 能。例如，成像单元12101至12104中的至少一者可以是包括多个成像 元件的立体相机，或可以是具有用于相位差检测的像素的成像元件。
例如，微计算机12051在从成像单元12101至12104获得的距离信 息的基础上确定与成像范围12111至12114内的各三维物体相距的距离 以及该距离的时间变化(相对于车辆12100的相对速度)，且因此，能够 特别地将如下三维物体提取为前方车辆：其是在车辆12100的行驶路径 上最接近的三维物体，并且在与车辆12100大致相同的方向上正在以预定的速度(例如，0km/h或以上)行驶。此外，微计算机12051能够设定在前方车辆前的预先确保的车辆间距离，并且能够进行自动刹车控制 (包括跟车停止控制)和自动加速控制(包括跟车开始控制)等。这样， 能够进行旨在例如实现不依赖驾驶员操作而自主行驶的自动驾驶的协作 控制。
例如，微计算机12051在从成像单元12101至12104获得的距离信 息的基础上将与三维物体相关的三维物体数据按类别分成两轮车辆、标 准尺寸车辆、大型车辆、行人以及诸如电线杆等其他三维物体，并提取 数据，并且能够使用提取的数据来自动避开障碍物。例如，微计算机12051将车辆12100周围的障碍物识别为车辆12100的驾驶员能够看见的障碍 物和难以看见的障碍物。然后，微计算机12051判断碰撞风险，该风险 表示与各障碍物碰撞的风险。当碰撞风险高于设定值且存在碰撞可能性时，微计算机12051能够通过经由扬声器12061或显示单元12062将警 告输出给驾驶员来进行避免碰撞的驾驶辅助，或经由驱动***控制单元 12010进行强制减速或避让转向。
成像单元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，微计算机12051能够通过确定成像单元12101至12104 的成像图像中是否存在行人来识别行人。例如，通过对作为红外相机的 成像单元12101至12104的成像图像中的特征点进行提取的程序，且通过对表示物体轮廓的一系列特征点进行模式匹配处理以及确定是否存在行人的程序，来进行行人识别。如果微计算机12051确定成像单元12101 至12104的成像图像中存在行人并且识别出行人，那么声音图像输出单 元12052控制显示单元12062，使得显示单元12062将用于强调的矩形轮 廓线叠加和显示在识别出的行人上。此外，声音图像输出单元12052可以控制显示单元12062，使得显示单元12062将表示行人的图标等显示在 期望的位置。
上面已经说明了能够应用根据本发明的技术的车辆控制***的示 例。根据本发明的技术能够应用于上述构造中的成像单元12031(成像单 元12101至12104中的至少一者)。具体地，图3的固态成像装置31能 够应用于成像单元12031。根据本发明的技术应用于成像单元12031能够抑制可见光像素之间以及可见光像素和红外光像素之间发生混色，且能 够抑制颜色分离和S/N劣化。因此，即使成像单元12031具有获取距离 信息的功能，也能够获得更易可观看的成像图像。因此，能够减小驾驶 员的疲劳。
注意，本发明的实施例不限于上述的实施例，且能够在不偏离本发 明的范围的情况下对本发明的实施例作出各种变型。
此外，本发明能够具有下面的构造。
(1)
一种固态成像装置，其包括布置在像素区域中的多个像素，其中，
每个所述像素都具有：
配置在光电转换单元上的第一光学滤波层；
配置在所述第一光学滤波层上的第二光学滤波层；和
用于针对各所述像素分隔所述第一光学滤波层的至少一部分的分隔 壁，并且
至少一个所述像素中的所述第一光学滤波层和所述第二光学滤波层 中的一者由红外截止滤波器形成，而另一者由滤色器形成。
(2)
根据(1)所述的固态成像装置，其中，
所述红外截止滤波器由添加了有机或无机颜色材料的有机材料形 成。
(3)
根据(2)所述的固态成像装置，其中，
所述红外截止滤波器具有如下光谱特性：透光率在700nm或以上的 波长区域中为20％或以下。
(4)
根据(3)所述的固态成像装置，其中，
所述红外截止滤波器具有如下光谱特性：700nm或以上的波长区域 中存在最大吸收波长。
(5)
根据(1)至(4)中任一项所述的固态成像装置，其中，
所述红外截止滤波器也形成在所述像素区域以外的区域中。
(6)
根据(1)至(5)中任一项所述的固态成像装置，其中，
所述分隔壁由金属膜和Si氧化物膜中的至少一者形成。
(7)
根据(6)所述的固态成像装置，其中，
所述分隔壁包括折射率等于或低于所述滤色器的折射率的有机树 脂。
(8)
根据(6)所述的固态成像装置，其中，
所述分隔壁包括含有填充物的有机树脂。
(9)
根据(6)至(8)中任一项所述的固态成像装置，其中，
所述分隔壁的高度至少为100nm或以上。
(10)
根据(1)至(9)中任一项所述的固态成像装置，其中，
所述像素还包括用于针对各所述像素分隔所述光电转换单元的其它 分隔壁。
(11)
根据(10)所述的固态成像装置，其中，
所述其它分隔壁与所述分隔壁一体化地形成。
(12)
根据(1)至(11)中任一项所述的固态成像装置，所述固态成像装 置仅包括可见光像素作为多个所述像素。
(13)
根据(1)至(11)中任一项所述的固态成像装置，所述固态成像装 置包括可见光像素和红外光像素作为多个所述像素，其中，
所述可见光像素的所述第一光学滤波层和所述第二光学滤波层中的 一者由红外截止滤波器形成，而另一者由滤色器形成。
(14)
根据(13)所述的固态成像装置，其中，
所述红外光像素的所述第一光学滤波层和所述第二光学滤波层均由 透过红外光的滤色器形成。
(15)
根据(14)所述的固态成像装置，其中，
所述红外光像素中的两层所述滤色器具有如下光谱特性：透光率在 400至700nm的波长区域中为20％或以下，且透光率在700nm或以上的 波长区域中为80％。
(16)
根据(15)所述的固态成像装置，其中，
所述第一光学滤波层和所述第二光学滤波层是同一类型的滤色器。
(17)
根据(15)所述的固态成像装置，其中，
所述第一光学滤波层和所述第二光学滤波层是不同类型的滤色器。
(18)
一种固态成像装置的制造方法，所述固态成像装置包括布置在像素 区域中的多个像素，
每个所述像素都具有：
配置在光电转换单元上的第一光学滤波层；
配置在所述第一光学滤波层上的第二光学滤波层；和
用于针对各所述像素分隔所述第一光学滤波层的至少一部分的分隔 壁，
所述方法包括以下步骤：
形成所述分隔壁；
形成所述第一光学滤波层；以及
形成所述第二光学滤波层，其中，
至少一个所述像素中的所述第一光学滤波层和所述第二光学滤波层 中的一者由红外截止滤波器形成，而另一者由滤色器形成。
(19)
一种电子设备，其包括固态成像装置，所述固态成像装置包括布置 在像素区域中的多个像素，其中，
每个所述像素都具有：
配置在光电转换单元上的第一光学滤波层；
配置在所述第一光学滤波层上的第二光学滤波层；和
用于针对各像素分隔所述第一光学滤波层的至少一部分的分隔壁， 并且
至少一个所述像素中的所述第一光学滤波层和所述第二光学滤波层 中的一者由红外截止滤波器形成，而另一者由滤色器形成。
附图标记的列表
31 固态成像装置
32 像素
33 像素区域
51 可见光像素
52 红外光像素
61 半导体基板
62 光电转换单元
63 红外截止滤波器
64 滤色器
65 分隔壁
66 滤色器
67 微透镜
301 图像处理装置
313 图像传感器
5001 电子设备
5013 图像传感器

Claims (18)

1.一种固态成像装置，其包括布置在像素区域中的多个像素，其中，
每个所述像素都具有：
配置在光电转换单元上的第一光学滤波层；
配置在所述第一光学滤波层上的第二光学滤波层；和
用于针对各所述像素分隔所述第一光学滤波层的至少一部分的分隔壁，所述分隔壁仅位于所述第一光学滤波层中，并且
其中，所述分隔壁包括金属膜和围绕所述金属膜的Si氧化物膜，所述金属膜的高度小于所述Si氧化物膜的高度，并且
至少一个所述像素中的所述第一光学滤波层由红外截止滤波器形成，而所述第二光学滤波层由滤色器形成。
2.根据权利要求1所述的固态成像装置，其中，
所述红外截止滤波器由添加了有机或无机颜色材料的有机材料形成。
3.根据权利要求2所述的固态成像装置，其中，
所述红外截止滤波器具有如下光谱特性：透光率在700nm或以上的波长区域中为20％或以下。
4.根据权利要求3所述的固态成像装置，其中，
所述红外截止滤波器具有如下光谱特性：700nm或以上的波长区域中存在最大吸收波长。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的固态成像装置，其中，
所述红外截止滤波器也形成在所述像素区域以外的区域中。
6.根据权利要求1所述的固态成像装置，其中，
所述分隔壁包括折射率等于或低于所述滤色器的折射率的有机树脂。
7.根据权利要求1所述的固态成像装置，其中，
所述分隔壁包括含有填充物的有机树脂。
8.根据权利要求1所述的固态成像装置，其中，
所述分隔壁的高度至少为100nm或以上。
9.根据权利要求1至4中任一项所述的固态成像装置，其中，
所述像素还包括用于针对各所述像素分隔所述光电转换单元的其它分隔壁。
10.根据权利要求9所述的固态成像装置，其中，
所述其它分隔壁与所述分隔壁一体化地形成。
11.根据权利要求1至4中任一项所述的固态成像装置，所述固态成像装置仅包括可见光像素作为多个所述像素。
12.根据权利要求1至4中任一项所述的固态成像装置，所述固态成像装置包括可见光像素和红外光像素作为多个所述像素，其中，
所述可见光像素的所述第一光学滤波层由红外截止滤波器形成，而所述第二光学滤波层由滤色器形成。
13.根据权利要求12所述的固态成像装置，其中，
所述红外光像素的所述第一光学滤波层和所述第二光学滤波层均由透过红外光的滤色器形成。
14.根据权利要求13所述的固态成像装置，其中，
所述红外光像素中的两层所述滤色器具有如下光谱特性：透光率在400至700nm的波长区域中为20％或以下，且透光率在700nm或以上的波长区域中为80％。
15.根据权利要求14所述的固态成像装置，其中，
所述红外光像素中的所述第一光学滤波层和所述第二光学滤波层是同一类型的滤色器。
16.根据权利要求14所述的固态成像装置，其中，
所述红外光像素中的所述第一光学滤波层和所述第二光学滤波层是不同类型的滤色器。
17.一种固态成像装置的制造方法，所述固态成像装置包括布置在像素区域中的多个像素，
每个所述像素都具有：
配置在光电转换单元上的第一光学滤波层；
配置在所述第一光学滤波层上的第二光学滤波层；和
用于针对各所述像素分隔所述第一光学滤波层的至少一部分的分隔壁，所述分隔壁仅位于所述第一光学滤波层中，并且
其中，所述分隔壁包括金属膜和围绕所述金属膜的Si氧化物膜，所述金属膜的高度小于所述Si氧化物膜的高度，
所述方法包括以下步骤：
形成所述分隔壁；
形成所述第一光学滤波层；以及
形成所述第二光学滤波层，其中，
至少一个所述像素中的所述第一光学滤波层由红外截止滤波器形成，而所述第二光学滤波层由滤色器形成。
18.一种电子设备，其包括固态成像装置，所述固态成像装置是如权利要求1至16中任一项所述的固态成像装置。
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