成像装置和电子装置制造方法及图纸

本技术涉及成像装置和能扩展成像装置的动态范围而不会使图像品质劣化的电子装置。本技术提供了：第一光电转换单元；第二光电转换单元，其每单位时间要转换的电荷量比第一光电转换单元的少；电荷累积单元，其被配置成累积由第二光电转换单元产生的电荷；电荷电压转换单元；第一传输门单元，其被配置成将电荷从第一光电转换单元传输到电荷电压转换单元；第二传输门单元，其被配置成耦合电荷电压转换单元和电荷累积单元的电位；第三传输门单元，其被配置成将电荷从第二光电转换单元传输到电荷累积单元；溢出路径，其形成在第三传输门单元的门电极下方，并且被配置成将从第二光电转换单元溢出的电荷传输到电荷累积单元；和减光单元，其被配置成减少光进入第二光电转换单元。本技术可应用于例如成像装置。

Imaging device and electronic device

The technology relates to an imaging device and an electronic device capable of expanding the dynamic range of the imaging device without deteriorating the image quality. The technology provides: a first photoelectric conversion unit; a second photoelectric conversion unit, which converts fewer charges per unit time than the first photoelectric conversion unit; a charge accumulation unit, which is configured to accumulate charges generated by the second photoelectric conversion unit; a charge voltage conversion unit; and a first transmission gate unit, which is configured. The second transmission gate unit is configured to couple the potential of the charge voltage conversion unit and the charge accumulation unit; the third transmission gate unit is configured to transfer the charge from the second photoelectric conversion unit to the charge accumulation unit; and the overflow path. The device is formed below the gate electrode of the third transmission gate unit and is configured to transmit the charge overflowing from the second photoelectric conversion unit to the charge accumulation unit; and the light reduction unit, which is configured to reduce light entering the second photoelectric conversion unit. The technology can be applied to an imaging device, for example.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】成像装置和电子装置
本技术涉及成像装置和电子装置，并且特别地涉及能够扩展动态范围的成像装置和电子装置。
技术介绍
包括光电转换元件的成像装置(1)在拍摄低照度的被摄体时，期望具有光电转换元件的高灵敏度，且(2)在拍摄高照度的被摄体时，期望具有不大容易饱和的光电转换元件，以便输出具有渐变性质的信号。作为旨在实现上述两个特性的成像装置，提出了提供具有高灵敏度的第一光电转换元件和具有低灵敏度但能够在一个像素中储存大量电荷的第二光电转换元件，从而扩展被摄体的照度范围以拍摄具有渐变性质的图像，换言之，扩展成像装置的动态范围(例如，参见专利文件1)。引文列表专利文件专利文件1：WO2015/012098
技术实现思路
本专利技术要解决的问题然而，在专利文件1中提供的第一光电转换元件和第二光电转换元件两者中，用于储存电荷的装置是用于将电荷储存在耗竭光电二极管中造成的电位的阱中的装置。由于储存电荷的机制是相同的，因此由第一光电转换元件和第二光电转换元件的电荷累积单元每单位面积可累积的电荷量基本上是相等的。因此，难以通过增加要储存在第二光电转换元件的电荷累积单元中的电荷量而不只是第一光电转换元件的电荷累积单元与第二光电转换元件的电荷累积单元之间的面积比来扩展动态范围。本技术是鉴于前述内容提出的，并使得能够进一步扩展动态范围。问题的解决方案本技术的一个方面的成像装置包括：第一光电转换单元；第二光电转换单元，其每单位时间要转换的电荷量比第一光电转换单元的少；电荷累积单元，其被配置成累积由第二光电转换单元产生的电荷；电荷电压转换单元；第一传输门单元，其被配置成将电荷从第一光电转换单元传输到电荷电压转换单元；第二传输门单元，其被配置成耦合电荷电压转换单元和电荷累积单元的电位；第三传输门单元，其被配置成将电荷从第二光电转换单元传输到电荷累积单元；溢出路径，其形成在第三传输门单元的门电极下方，并且被配置成将从第二光电转换单元溢出的电荷传输到电荷累积单元；和减光单元，其被配置成减少光进入第二光电转换单元。本技术的一个方面的电子装置包括成像装置，所述成像装置包括：第一光电转换单元；第二光电转换单元，其每单位时间转换的电荷量比第一光电转换单元的少；电荷累积单元，其被配置成累积由第二光电转换单元产生的电荷；电荷电压转换单元；第一传输门单元，其被配置成将电荷从第一光电转换单元传输到电荷电压转换单元；第二传输门单元，其被配置成耦合电荷电压转换单元和电荷累积单元的电位；第三传输门单元，其被配置成将电荷从第二光电转换单元传输到电荷累积单元；溢出路径，其形成在第三传输门单元的门电极下方，并且被配置成将从第二光电转换单元溢出的电荷传输到电荷累积单元；和减光单元，其被配置成减少进入第二光电转换单元的光。在本技术的一个方面的成像装置中，提供了：第一光电转换单元；第二光电转换单元，其每单位时间要转换的电荷量比第一光电转换单元的少；电荷累积单元，其被配置成累积由第二光电转换单元产生的电荷；电荷电压转换单元；第一传输门单元，其被配置成将电荷从第一光电转换单元传输到电荷电压转换单元；第二传输门单元，其被配置成耦合电荷电压转换单元和电荷累积单元的电位；第三传输门单元，其被配置成将电荷从第二光电转换单元传输到电荷累积单元；溢出路径，其形成在第三传输门单元的门电极下方，并且被配置成将从第二光电转换单元溢出的电荷传输到电荷累积单元；和减光单元，其被配置成减少光进入第二光电转换单元。本技术的一个方面的电子装置包括成像装置。专利技术效果根据本技术的一个方面，动态范围可以得到进一步扩展。要注意的是，这里描述的效果不必然受限，并且可以是本公开中描述的任何效果。附图说明图1是示出应用本技术的CMOS图像传感器的配置概略的系统配置图。图2是示出应用本技术的CMOS图像传感器的另一系统配置的系统配置图(第1部分)。图3是示出应用本技术的CMOS图像传感器的另一系统配置的系统配置图(第2部分)。图4是单位像素的电路图。图5是描述关于晶体管等的布置的平面布局的图示。图6是描述芯片上透镜的尺寸的图示。图7是描述芯片上透镜的平面布局的图示。图8是描述像素间光屏蔽单元的平面布局的图示。图9是描述滤色器的平面布局的图示。图10是示出第一实施方案中的单位像素的结构的图示。图11是描述制造芯片上透镜的图示。图12是描述关于晶体管等的布置的平面布局的图示。图13是描述芯片上透镜的尺寸的图示。图14是描述芯片上透镜的平面布局的图示。图15是描述像素间光屏蔽单元的平面布局的图示。图16是描述滤色器的平面布局的图示。图17是描述减光滤光器的形状的图示。图18是示出第二实施方案中的单位像素的结构的图示。图19是描述减光滤光器的形状的图示。图20是描述通过使减光滤光器具有预定形状的效果的图示。图21是描述通过使减光滤光器具有预定形状的效果的图示。图22是描述减光滤光器的形状的图示。图23是描述减光滤光器的另一种形状的图示。图24是描述减光滤光器的又一种形状的图示。图25是示出第二实施方案中的单位像素的另一种结构的图示。图26是示出第二实施方案中的单位像素的另一种结构的图示。图27是示出第二实施方案中的单位像素的又一种结构的图示。图28是示出第三实施方案中的单位像素的结构的图示。图29是示出光学膜片的结构的图示。图30是示出光学膜片的另一种结构的图示。图31是示出光学膜片的又一种结构的图示。图32是示出第四实施方案中的单位像素的结构的图示。图33是示出第四实施方案中的单位像素的另一种结构的图示。图34是示出第四实施方案中的单位像素的又一种结构的图示。图35是描述滤色器的颜色排列的图示。图36是描述成像装置的配置的图示。图37是示出应用本技术的内窥镜手术系统的实施方案的配置的图示。图38是示出摄像头和CCU的功能配置的实例的框图。图39是描述成像装置的使用实例的图示。具体实施方式在下文中将描述实施本技术的方式(在下文中称为实施方案)。要注意的是，将按照以下顺序给出描述。1.应用本技术的成像装置2.第一实施方案3.第一实施方案的变型4.第二实施方案5.第二实施方案的变型6.减光滤光器的布置位置7.第三实施方案8.第四实施方案9.滤色器的颜色排列10.成像装置的使用实例<应用本技术的成像装置>{基本系统配置}图1是示出应用本技术的成像装置的配置概略的系统配置图，例如作为一种类型的X-Y地址成像装置的CMOS图像传感器。这里，CMOS图像传感器是通过应用或部分采用CMOS工艺制成的图像传感器。例如，由背面照射型CMOS图像传感器配置成像装置。根据本申请实例的CMOS图像传感器10具有包括形成在半导体衬底(芯片)(未示出)上的像素阵列单元11和集成在与像素阵列单元11相同的半导体衬底上的外围电路单元的配置。外围电路单元包括例如垂直驱动单元12、列处理单元13、水平驱动单元14和系统控制单元15。CMOS图像传感器10进一步包括信号处理单元18和数据存储单元19。信号处理单元18和数据存储单元19可以被安装在与CMOS图像传感器10相同的衬底上，或者可以被布置在与CMOS图像传感器10分开的衬底上。此外，可通过设置在与CMOS图像传感器10分开的衬底上的外部信号处理单元、例如通过数字信号处理器(本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种成像装置，其包括：第一光电转换单元；第二光电转换单元，所述第二光电转换单元每单位时间要转换的电荷量比所述第一光电转换单元的少；电荷累积单元，所述电荷累积单元被配置成累积由所述第二光电转换单元产生的电荷；电荷电压转换单元；第一传输门单元，所述第一传输门单元被配置成将电荷从所述第一光电转换单元传输到所述电荷电压转换单元；第二传输门单元，所述第二传输门单元被配置成耦合所述电荷电压转换单元和所述电荷累积单元的电位；第三传输门单元，所述第三传输门单元被配置成将电荷从所述第二光电转换单元传输到所述电荷累积单元；溢出路径，所述溢出路径形成在所述第三传输门单元的门电极下方，并且被配置成将从所述第二光电转换单元溢出的电荷传输到所述电荷累积单元；和减光单元，所述减光单元被配置成减少光进入所述第二光电转换单元。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.03.10 JP 2016-0466331.一种成像装置，其包括：第一光电转换单元；第二光电转换单元，所述第二光电转换单元每单位时间要转换的电荷量比所述第一光电转换单元的少；电荷累积单元，所述电荷累积单元被配置成累积由所述第二光电转换单元产生的电荷；电荷电压转换单元；第一传输门单元，所述第一传输门单元被配置成将电荷从所述第一光电转换单元传输到所述电荷电压转换单元；第二传输门单元，所述第二传输门单元被配置成耦合所述电荷电压转换单元和所述电荷累积单元的电位；第三传输门单元，所述第三传输门单元被配置成将电荷从所述第二光电转换单元传输到所述电荷累积单元；溢出路径，所述溢出路径形成在所述第三传输门单元的门电极下方，并且被配置成将从所述第二光电转换单元溢出的电荷传输到所述电荷累积单元；和减光单元，所述减光单元被配置成减少光进入所述第二光电转换单元。2.根据权利要求1所述的成像装置，其中所述减光单元形成在所述第二光电转换单元与在所述第二光电转换单元上形成的芯片上透镜之间。3.根据权利要求2所述的成像装置，其中所述减光单元是减少透过所述芯片上透镜的光的滤光器。4.根据权利要求2所述的成像装置，其中所述减光单元是消色差滤光器。5.根据权利要求2所述的成像装置，其中所述减光单元形成在形成所述芯片上透镜时未暴露的部分中，且在覆盖所述第二光电转换单元的部分中。6.根据权利要求2所述的成像装置，其中，在其中形成在所述第一光电转换单元上的第一芯片上透镜和形成在所述第二光电转换单元上的第二芯片上透镜彼此相邻的部分中，所述减光单元被形成为延伸到所述第一芯片上透镜的一侧，并且不形成在所述第一芯片上透镜之间的空隙部分中。7.根据权利要求2所述的成像装置，其中所述减光单元具有近似四边形的形状，并且顶点部分形成为近似圆弧形状。8.根据权利要求2所述的成像装置，其中所述减光单元具有近似圆形的形状。9.根据权利要求2所述的成像装置，其中所述减光单元具有近似四边形的形状，并且所述近似四边形的形状的顶点部分被布置在其中形成在所述第一光电转换单元上的第一芯片上透镜和形成在...

【专利技术属性】
技术研发人员：朝妻智彦，石田実，
申请(专利权)人：索尼公司，
类型：发明
国别省市：日本,JP