專利名稱：圖像拾取設(shè)備以及圖像拾取系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
各實(shí)施例的一個(gè)公開(kāi)的方面涉及圖像拾取設(shè)備，更具體而言，涉及光電轉(zhuǎn)換元件之間的隔離結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
當(dāng)前，在光電轉(zhuǎn)換設(shè)備中，有在多個(gè)光電轉(zhuǎn)換元件中所生成的信號(hào)被作為單一像素的信號(hào)來(lái)處理的情況。例如，公開(kāi)了通過(guò)使用單一微透鏡將光聚焦到多個(gè)光電轉(zhuǎn)換元件上來(lái)執(zhí)行使用相位差方法的焦點(diǎn)檢測(cè)的技術(shù)。例如，如日本專利待審公開(kāi)N0.2001-250931所描述的，通過(guò)分開(kāi)地讀取對(duì)應(yīng)于單一微透鏡的光電轉(zhuǎn)換元件的信號(hào)來(lái)執(zhí)行焦點(diǎn)檢測(cè)。此后，通過(guò)將對(duì)應(yīng)于單個(gè)微透鏡的光電轉(zhuǎn)換元件的信號(hào)相加，這些信號(hào)可以被視為單一像素的信號(hào)。當(dāng)多個(gè)光電轉(zhuǎn)換元件的信號(hào)被視為單一像素的信號(hào)時(shí)，如果在多個(gè)光電轉(zhuǎn)換元件之間靈敏度或入射光量有差異，則可能不會(huì)獲得適當(dāng)?shù)男盘?hào)。特別是，由于光電轉(zhuǎn)換元件位于各種元件附近，取決于相鄰元件之間的隔離結(jié)構(gòu)，可能不會(huì)獲得適當(dāng)?shù)男盘?hào)。這是不僅在諸如相位差檢測(cè)之類的應(yīng)用中而且還在各種應(yīng)用中可以執(zhí)行的過(guò)程，隨著圖像拾取設(shè)備的應(yīng)用領(lǐng)域的發(fā)展，可能會(huì)出現(xiàn)更大的問(wèn)題。通過(guò)使光電轉(zhuǎn)換元件和與光電轉(zhuǎn)換元件相鄰的元件之間的隔離結(jié)構(gòu)適當(dāng)，當(dāng)使用多個(gè)光電轉(zhuǎn)換元件的信號(hào)獲得單一信號(hào)時(shí)，此處各實(shí)施例提供理想信號(hào)。

發(fā)明內(nèi)容
各實(shí)施例中的一個(gè)是包括多個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元的圖像拾取設(shè)備，每一光電轉(zhuǎn)換單元都包括多個(gè)光電轉(zhuǎn)換元件。多個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元中所包括的多個(gè)光電轉(zhuǎn)換元件的信號(hào)被相力口。多個(gè)光電轉(zhuǎn)換元件中的每一個(gè)包括收集信號(hào)載流子的第一導(dǎo)電類型的第一半導(dǎo)體區(qū)域。光電轉(zhuǎn)換單元中的每一個(gè)中所包括的并且彼此相鄰的光電轉(zhuǎn)換元件中所包括的第一半導(dǎo)體區(qū)域夾有第二導(dǎo)電類型的第二半導(dǎo)體區(qū)域。在第二半導(dǎo)體區(qū)域的某一區(qū)域中所生成的信號(hào)載流子的勢(shì)壘的高度小于在每個(gè)第一半導(dǎo)體區(qū)域和第一導(dǎo)電類型的溢漏區(qū)域之間的區(qū)域中所生成的信號(hào)載流子的勢(shì)壘的高度。通過(guò)下列參考附圖對(duì)示例性實(shí)施例的描述，本公開(kāi)的其他特征將變得顯而易見(jiàn)。


圖1是示意地示出了根據(jù)每一個(gè)實(shí)施例的圖像拾取設(shè)備的總體配置的圖。圖2是示出了根據(jù)第一實(shí)施例的圖像拾取設(shè)備中的像素的示意配置的圖。圖3A到3D是示意地示出了根據(jù)第一實(shí)施例的圖像拾取設(shè)備中的像素的截面結(jié)構(gòu)和最小電勢(shì)的圖。圖4是示意地示出了根據(jù)第一實(shí)施例的圖像拾取設(shè)備的輸出的圖。圖5A到是示意地示出了根據(jù)第一實(shí)施例的圖像拾取設(shè)備的最小電勢(shì)的圖。
圖6A到6B是示意地示出了根據(jù)第二實(shí)施例的圖像拾取設(shè)備中的像素的截面結(jié)構(gòu)和最小電勢(shì)的圖。圖7是示出了根據(jù)第三實(shí)施例的圖像拾取設(shè)備的俯視圖。圖8是示意地示出了根據(jù)第四實(shí)施例的圖像拾取設(shè)備中的像素的截面結(jié)構(gòu)的圖。圖9是示意地示出了對(duì)象的成像關(guān)系的圖。圖1OA和IOB是示意地示出了使用相位差方法的焦點(diǎn)檢測(cè)的圖。圖11是示出圖像拾取設(shè)備的概況的圖示。圖12A和12B是示意地示出了圖像拾取設(shè)備中的像素的截面結(jié)構(gòu)和最小電勢(shì)的圖。圖13是示意地示出了圖像拾取設(shè)備的輸出的圖。圖14A和14B是示出了光電轉(zhuǎn)換單元的等效電路的示例的圖。
具體實(shí)施例方式各實(shí)施例的一個(gè)所公開(kāi)的特征可以被描述為通常被描繪成時(shí)序圖的過(guò)程。時(shí)序圖可以示出了諸如信號(hào)、事件等等之類的多個(gè)實(shí)體的時(shí)序關(guān)系。雖然時(shí)序圖可以將操作描述為順序過(guò)程，但是，某些操作可以并行地或同時(shí)執(zhí)行。另外，除非特別聲明，操作或時(shí)序的時(shí)刻的順序可以被重新排列。此外，時(shí)序或時(shí)間距離可以不是成比例的，或以準(zhǔn)確的比例描繪時(shí)序關(guān)系。首先，圖12A和12B示出了促進(jìn)對(duì)各實(shí)施例的理解的示例。圖12A是示出了圖像拾取設(shè)備中的像素的截面 結(jié)構(gòu)的圖，而下部的圖12B是示意地示出了半導(dǎo)體層的電勢(shì)的圖。示出了微透鏡1201和濾色鏡1202。線路1203驅(qū)動(dòng)像素內(nèi)的驅(qū)動(dòng)晶體管，并提供電源電壓和地電勢(shì)。在n型半導(dǎo)體襯底1204上提供了 p型半導(dǎo)體區(qū)域1205。提供n型半導(dǎo)體區(qū)域1206、1207和1211以與p型半導(dǎo)體區(qū)域1205 —起配置p_n結(jié)。這些區(qū)域配置充當(dāng)光電轉(zhuǎn)換元件的光電二極管(在下面的描述中稱H))。在不共享相同微透鏡1201和濾色鏡1202的相鄰像素的n型半導(dǎo)體區(qū)域1207和1211之間提供p型半導(dǎo)體區(qū)域1208。每一 p型半導(dǎo)體區(qū)域1208可以充當(dāng)n型半導(dǎo)體區(qū)域1207和1211之間的電子(信號(hào)載流子)的勢(shì)壘。在共享同一個(gè)微透鏡1201的n型半導(dǎo)體區(qū)域1206和1207之間提供p型半導(dǎo)體區(qū)域1209。每一 p型半導(dǎo)體區(qū)域1209可以充當(dāng)n型半導(dǎo)體區(qū)域1206和1207之間的電子(信號(hào)載流子)的勢(shì)壘。P型半導(dǎo)體區(qū)域1208的勢(shì)壘的高度通過(guò)圖12B中所示出的勢(shì)壘的聞度1210來(lái)表不。在這樣的結(jié)構(gòu)的情況下，當(dāng)相鄰的ro中的一個(gè)由于ro之間的靈敏度或亮度的差異而已經(jīng)飽和時(shí)，此后所生成的電荷會(huì)泄漏。此外，在飽和的ro中所生成的電荷還可能漏入n型半導(dǎo)體襯底1204中。此外，PD中的電荷可能漏入通過(guò)充當(dāng)電荷向其中轉(zhuǎn)移的讀取區(qū)域的n型半導(dǎo)體區(qū)域配置的浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)域。特別是因?yàn)閚型半導(dǎo)體襯底1204和浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)域可能充當(dāng)溢漏區(qū)域(0FD區(qū)域)，OFD區(qū)域最初旨在釋放飽和的電荷，電荷高度可能漏入OFD區(qū)域。作為由發(fā)明人進(jìn)行的檢驗(yàn)的結(jié)果，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，如果在ro飽和之后所生成的大量電荷漏入OFD區(qū)域，當(dāng)ro的信號(hào)被相加并用于捕捉到的圖像時(shí)，可能會(huì)發(fā)生圖13中所示出的現(xiàn)象。圖13示出了當(dāng)對(duì)應(yīng)于兩個(gè)η型半導(dǎo)體區(qū)域1206和1207的TO(下文簡(jiǎn)稱為TO1206和TO1207)的輸入/輸出特性和HH206和1207的輸出被組合時(shí)組合的輸入/輸出特性。當(dāng)光被入射到ro上時(shí)，執(zhí)行光電轉(zhuǎn)換，并生成電子空穴對(duì)。為了說(shuō)明，圖13示意地示出了PD1206具有比TO1207更高的靈敏度或入射到HH206上的光的量大于入射到HH207的光量的情況。當(dāng)入射到F1D上的光的量在圖13中所示出的范圍1301內(nèi)時(shí),所生成的電荷的量在HH206比在ro 1207中更大，但是，由于HH206未飽和，通過(guò)組合ro 1206和TO1207的信號(hào)而獲得的輸出是適當(dāng)?shù)?。然而，在圖13中所示出的范圍1302的情況下，PD1206已經(jīng)飽和，但是，PD1207未飽和。在此情況下，由于HH206的輸出已經(jīng)飽和，因此，PD1206的輸出不再變得更大，而HH207根據(jù)入射光具有適當(dāng)?shù)妮敵?，因?yàn)門O1207未飽和。因此，PD1206飽和之后的組合的輸出1307由通過(guò)組合HH206和TO1207的輸出而獲得的值來(lái)確定，結(jié)果，組合的輸出可以具有HH206飽和之后的拐點(diǎn)特征。當(dāng)HH206飽和之后所生成的電荷漏入除TO1207以外的區(qū)域時(shí)，特別是漏入在配置ro的η型半導(dǎo)體區(qū)域周圍所提供的OFD區(qū)域時(shí)，這種現(xiàn)象是顯著的。另一方面，所呈現(xiàn)的各實(shí)施例中的一個(gè)具有這樣的特征:在同一個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元中所包括的多個(gè)光電轉(zhuǎn)換元件之間所提供的勢(shì)壘的高度低于在η型半導(dǎo)體區(qū)域和光電轉(zhuǎn)換元件的OFD區(qū)域之間所提供的勢(shì)壘的高度。接下來(lái)，將描述根據(jù)所呈現(xiàn)的各實(shí)施例中的每一個(gè)的光電轉(zhuǎn)換設(shè)備的框圖。這里，圖像拾取設(shè)備被示為光電轉(zhuǎn)換設(shè)備的示例。各實(shí)施例可以應(yīng)用于除圖像拾取設(shè)備以外的設(shè)備，只要該設(shè)備利用光電轉(zhuǎn)換。圖1是示出了可以向其應(yīng)用各實(shí)施例的圖像拾取設(shè)備的概況的圖。在圖1中，圖像拾取設(shè)備100包括像素陣列101以及選擇像素陣列101中的行的垂直選擇電路102。在像素陣列101中，提供了多個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元。該多個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元可以被二維地排列。垂直選擇電路102選擇特定行，信號(hào)從該特定行中所包括的光電轉(zhuǎn)換單元輸出到垂直輸出線。可以為每一個(gè)列或?yàn)槎鄠€(gè)列提供垂直輸出線，或可以為每一個(gè)像素列提供多個(gè)垂直輸出線。當(dāng)為每一個(gè)像素列提供多個(gè)垂直輸出線時(shí)，可以增大讀取信號(hào)的速度。列電路103接收被讀取到彼此平行的多個(gè)垂直輸出線的信號(hào)。列電路103可以執(zhí)行下列過(guò)程中的至少一個(gè):信號(hào)的放大；模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換；以及噪聲消減。水平選擇電路104按順序、隨機(jī)地，或同時(shí)選擇由列電路103保存的信號(hào)，并將信號(hào)輸出到未不出的水平輸出線。串行接口 105與外部進(jìn)行通信，以便，例如，從外部確定操作模式。應(yīng)當(dāng)注意，圖像拾取設(shè)備100可以包括，除所示出的組件之外，例如，為垂直選擇電路102、水平選擇電路104,以及列電路103提供定時(shí)脈沖的定時(shí)發(fā)生器、控制電路，等等。圖1的框圖可以應(yīng)用于所有下列各實(shí)施例。另外，為方便起見(jiàn)使用術(shù)語(yǔ)“垂直”和“水平”，因此，這兩個(gè)術(shù)語(yǔ)可以交換使用。接下來(lái)，圖14Α和14Β示出了光電轉(zhuǎn)換單元的等效電路的示例。圖14Α示出了其中為每一光電轉(zhuǎn)換元件提供了具有不同的功能的晶體管的示例。圖14Β示出了其中共同地為多個(gè)光電轉(zhuǎn)換元件提供了具有不同的功能的晶體管的示例。在光電轉(zhuǎn)換元件1 401a和1401b中所生成的電荷分別被轉(zhuǎn)移晶體管1402a和1402b轉(zhuǎn)移到放大晶體管1403a和1403b的輸入節(jié)點(diǎn)。放大晶體管1403a和1403b的輸入節(jié)點(diǎn)可以通過(guò)放大晶體管1403a和1403b的柵極以及電連接到放大晶體管1403a和1403b的柵極的浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)域來(lái)配置。當(dāng)向選擇晶體管1404a和1404b的柵極提供用于接通選擇晶體管1404a和1404b的脈沖時(shí)，根據(jù)放大晶體管1403a和1403b的輸入節(jié)點(diǎn)的信號(hào)被輸出到垂直輸出線1406。此后，復(fù)位晶體管1405a和1405b將放大晶體管1403a和1403b的輸入節(jié)點(diǎn)的電壓設(shè)置為特定電壓。在這樣的電路配置中，通過(guò)排他地接通選擇晶體管1404a和1404b，光電轉(zhuǎn)換元件1401a和1401b的信號(hào)被讀取到列電路，并執(zhí)行諸如加法之類的處理，以便實(shí)現(xiàn)圖像的捕捉和焦點(diǎn)檢測(cè)。接下來(lái)，將描述圖14B。基本操作與圖14A相同。在光電轉(zhuǎn)換元件1501a和1501b中所生成的電荷分別被轉(zhuǎn)移晶體管1502a和1502b轉(zhuǎn)移到放大晶體管1503的輸入節(jié)點(diǎn)。放大晶體管1503的輸入節(jié)點(diǎn)可以通過(guò)放大晶體管1503的柵極以及電連接到放大晶體管1503的柵極的浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)域來(lái)配置。當(dāng)向選擇晶體管1504的柵極提供用于接通選擇晶體管1504的脈沖時(shí)，根據(jù)放大晶體管1503的輸入節(jié)點(diǎn)的信號(hào)被輸出到垂直輸出線1506。此后，復(fù)位晶體管1505將放大晶體管1503的輸入節(jié)點(diǎn)的電壓設(shè)置為特定電壓。在圖14B中，由于放大晶體管1503被多個(gè)光電轉(zhuǎn)換元件1501a和1501b共享，因此，放大晶體管1503的輸入節(jié)點(diǎn)可以執(zhí)行加法。因此，相加的信號(hào)可以被從光電轉(zhuǎn)換單元輸出到垂直輸出線1506。下面將描述特定實(shí)施例。這里，在權(quán)利要求書(shū)中，以及在附圖中所使用的術(shù)語(yǔ)“雜質(zhì)濃度”是指通過(guò)相反的導(dǎo)電類型的雜質(zhì)補(bǔ)償?shù)膬綦s質(zhì)濃度。即，它是指所謂的“凈濃度”。其中添加的P型雜質(zhì)的濃度高于添加的n型雜質(zhì)的濃度的區(qū)域是P型半導(dǎo)體區(qū)域。另一方面，其中添加的n型雜質(zhì)的濃度高于添加的P型雜質(zhì)的濃度的區(qū)域是n型半導(dǎo)體區(qū)域。第一實(shí)施例圖2是示出了根據(jù)本實(shí)施例的圖像拾取設(shè)備100的光電轉(zhuǎn)換單元201的上表面的示意圖。為每一光電轉(zhuǎn)換單元201提供了微透鏡202。另外，每一光電轉(zhuǎn)換單元201包括多個(gè)光電轉(zhuǎn)換元件。在圖2中，每一光電轉(zhuǎn)換單元201都包括兩個(gè)H)，g卩，左TO203和右TO204，但是的數(shù)量可以是兩個(gè)或更多。例如，可以包括四個(gè)I3D或九個(gè)H)。轉(zhuǎn)移柵205和206分別將在PD203和TO204中所生成的電荷轉(zhuǎn)移到浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)域207。雖然浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)域207由圖2中的兩個(gè)TO203和204共享，但是作為替代，可以為每一個(gè)提供浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)域。雖然在圖2中示出了兩個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元201，但是作為替代，可以提供更大數(shù)量的光電轉(zhuǎn)換單元。圖3A是示出根據(jù)本實(shí)施例的光電轉(zhuǎn)換單元的截面結(jié)構(gòu)的圖示，而圖3B是示意地示出了沿著圖3A中所示出的虛線IIIB-1IIB截取的半導(dǎo)體區(qū)域的相對(duì)于信號(hào)載流子的電勢(shì)的圖。圖3A和3B是示出了 OFD區(qū)域是n型半導(dǎo)體襯底的情況的圖，將參考圖3A和3B來(lái)描述所謂的“垂直方向的OFD區(qū)域”(垂直O(jiān)FD (VOFD)區(qū)域)。
圖3C是示出根據(jù)本實(shí)施例的光電轉(zhuǎn)換單元的截面結(jié)構(gòu)的圖示，而圖3D是示意地示出了沿著圖3C中所示出的虛線IIID-1IID截取的半導(dǎo)體區(qū)域的相對(duì)于信號(hào)載流子的電勢(shì)的圖。圖3C和3D是示出了 OFD區(qū)域是n型浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)域、n型像素晶體管的源極區(qū)或漏極區(qū)等的情況的圖。將參考圖3C和3D來(lái)描述所謂的“橫向方向的OFD區(qū)域”(橫向OFD(LOFD)區(qū)域)。根據(jù)本實(shí)施例的圖像拾取設(shè)備100可以具有圖3A和3C中所示出的截面結(jié)構(gòu)，或者也可以具有這些截面結(jié)構(gòu)中的一個(gè)。
首先，將描述VOFD區(qū)域的情況。包括了濾色鏡301。線路302驅(qū)動(dòng)像素中的晶體管，并提供電源電壓等等。在η型半導(dǎo)體襯底303上提供了 P型半導(dǎo)體區(qū)域304。以與ρ型半導(dǎo)體區(qū)域304 —起配置ρ-η結(jié)的方式提供η型半導(dǎo)體區(qū)域203和204。η型半導(dǎo)體區(qū)域203和204是其中電勢(shì)相對(duì)于電子(信號(hào)載流子)低，并可以收集信號(hào)載流子的區(qū)域。ρ型半導(dǎo)體區(qū)域304和η型半導(dǎo)體區(qū)域203之間的組合和P型半導(dǎo)體區(qū)域304和η型半導(dǎo)體區(qū)域204之間的組合各自形成H)。左H)是TO203，而右H)是TO204。ρ型半導(dǎo)體區(qū)域305被包括在相鄰的光電轉(zhuǎn)換單元中，并在相鄰的兩個(gè)H)之間提供。在Η)203和TO204之間提供P型半導(dǎo)體區(qū)域306。ρ型半導(dǎo)體區(qū)域305和306可以充當(dāng)信號(hào)載流子的勢(shì)壘。在本實(shí)施例中，ρ型半導(dǎo)體區(qū)域304和ρ型半導(dǎo)體區(qū)域306的勢(shì)壘的高度之間的關(guān)系是規(guī)定的。更具體而言，使P型半導(dǎo)體區(qū)域306的P型雜質(zhì)濃度低于P型半導(dǎo)體區(qū)域304的ρ型雜質(zhì)濃度。即，使由ρ型半導(dǎo)體區(qū)域306所生成的勢(shì)壘的高度307小于由ρ型半導(dǎo)體區(qū)域304所生成的勢(shì)壘的高度309。在這樣做時(shí)，當(dāng)H)中的一個(gè)飽和時(shí)，在電荷漏入VOFD區(qū)域之前，電荷漏入同一個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元中的相鄰的H)中。更優(yōu)選地，使由ρ型半導(dǎo)體區(qū)域305所生成的勢(shì)壘的高度308大于由ρ型半導(dǎo)體區(qū)域306所生成的勢(shì)壘的高度307。更加優(yōu)選地，使由ρ型半導(dǎo)體區(qū)域305所生成的勢(shì)壘的高度308大于由ρ型半導(dǎo)體區(qū)域304所生成的勢(shì)壘的高度309。通過(guò)使用這樣的 結(jié)構(gòu)，即使H)中的一個(gè)由于Η)203和TO204之間的靈敏度差異或者分別入射到PD203和TO204的入射光之間的亮度差異而飽和，組合的靈敏度的差異也可以降低。作為優(yōu)選的雜質(zhì)濃度的示例，P型半導(dǎo)體區(qū)域304的雜質(zhì)濃度至少是P型半導(dǎo)體區(qū)域306的雜質(zhì)濃度三倍。更優(yōu)選地，ρ型半導(dǎo)體區(qū)域304的雜質(zhì)濃度至少是ρ型半導(dǎo)體區(qū)域306的雜質(zhì)濃度的十倍。應(yīng)當(dāng)注意，使用至少三倍高的差異的原因是，根據(jù)電荷的電勢(shì)(在27° C的室溫下，大約26mV)，假設(shè)形成達(dá)到相同的程度的勢(shì)壘之間的差異。此外，除上面的雜質(zhì)濃度的條件之外，ρ型半導(dǎo)體區(qū)域305的雜質(zhì)濃度可以高于P型半導(dǎo)體區(qū)域304的雜質(zhì)濃度。此外，ρ型半導(dǎo)體區(qū)域305的雜質(zhì)濃度還優(yōu)選地至少是ρ型半導(dǎo)體區(qū)域306的雜質(zhì)濃度的三倍。更優(yōu)選地，P型半導(dǎo)體區(qū)域305的雜質(zhì)濃度至少是ρ型半導(dǎo)體區(qū)域306的雜質(zhì)濃度的十倍。應(yīng)當(dāng)注意，使用至少三倍高的差異的原因是，根據(jù)電荷的電勢(shì)(在27° C的室溫下，大約26mV)，假設(shè)形成達(dá)到相同的程度的勢(shì)壘之間的差異。將參考圖4和5A到來(lái)描述H)以及組合的輸出。圖4示出了當(dāng)兩個(gè)TO203和204的輸入/輸出特性和PD203和204的輸出被組合時(shí)組合的輸入/輸出特性。圖5A到是示意地示出了圖3B中所示出的電勢(shì)結(jié)構(gòu)和所生成的電荷的圖。當(dāng)光入射到F1D上時(shí)，PD執(zhí)行光電轉(zhuǎn)換，并生成電子空穴對(duì)。為了說(shuō)明，圖4示出了 TO203具有比PD204更高的靈敏度或入射到PD203上的光的量大于入射到Η)204的光量的情況。當(dāng)入射到PD203和204上的光的量在圖4中所示出的范圍401內(nèi)時(shí)，所生成的電荷的量在Η)203比在TO204中更大。此情況在圖5A中示出。PD203和TO204的組合的輸出指出適當(dāng)?shù)闹?。接下?lái)，在范圍402中發(fā)生Η)203飽和而TO204未飽和的情況。此時(shí)，如圖5B所示，在TO203中所生成的電荷會(huì)超出勢(shì)壘307并移到PD204。因此，在范圍402中，PD204的輸出是通過(guò)組合在Η)204中所生成的電荷和在TO203中所生成的電荷而獲得的電荷的量。如此，通過(guò)使勢(shì)壘307低于勢(shì)壘309，在TO203中所生成的電荷中的大部分會(huì)漏入同一個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元中的TO204中。更優(yōu)選地，如圖5B所示，使勢(shì)壘308的高度大于電源單元307的高度。通過(guò)使勢(shì)壘307低于勢(shì)壘309，在范圍402中，PD203和TO204的組合的輸出也可以接近于適當(dāng)?shù)妮敵?，如在范?01中那樣。在范圍403中，如圖5C所示，PD203和204兩者都超出由勢(shì)壘307所規(guī)義的飽和度，而PD203和204的輸出增大直到由勢(shì)壘308或勢(shì)壘309 (其中較低的一個(gè))所定義的飽和度。在圖3A到3D或圖5A到中，由于勢(shì)壘309低于勢(shì)壘308，因此，飽和度由勢(shì)壘309規(guī)定。在范圍404中，如圖所示，由于TO203和204的輸出增大直到由勢(shì)壘309所定義的飽和度，組合的輸出也飽和。在上面的范圍中，通過(guò)使勢(shì)壘307的高度低于勢(shì)壘309的高度，在TO203中所生成的電荷會(huì)漏入同一個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元中的TO204中。雖然在上面的描述中使勢(shì)壘308的高度大于勢(shì)壘309的高度，但是，勢(shì)壘308和309之間的關(guān)系可以相反。當(dāng)使勢(shì)壘308的高度大于勢(shì)壘309的高度時(shí)，由勢(shì)壘308確定PD203和204的飽和度，溢出電荷被排出到半導(dǎo)體襯底303中。如此，可以抑制溢出電荷漏入另一個(gè)并變?yōu)閭涡盘?hào)(alias)的現(xiàn)象。另外，當(dāng)使勢(shì)壘309的高度大于勢(shì)壘308的高度時(shí)，PD203和204的飽和度可能會(huì)更高。另外，勢(shì)壘308和309的高度可以相同，或者勢(shì)壘308的高度可以稍微小于勢(shì)壘309的高度。接下來(lái)，將參考圖3C和3D來(lái)描述OFD區(qū)域是LOFD區(qū)域的情況。將描述浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)域被用作LOFD區(qū)域的示例。在浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)域311和TO203之間提供p型半導(dǎo)體區(qū)域312。p型半導(dǎo)體區(qū)域312可以充當(dāng)信號(hào)載流子的勢(shì)壘。轉(zhuǎn)移柵310將在TO203中所生成的電子空穴對(duì)的電子轉(zhuǎn)移到浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)域311。使由p型半導(dǎo)體區(qū)域306所生成的勢(shì)壘307的高度低于由p型半導(dǎo)體區(qū)域312所生成的勢(shì)壘313的高度。如圖3D所示，勢(shì)壘307的高度小于勢(shì)壘313的高度。通過(guò)使用這樣的結(jié)構(gòu)，即使PD203或TO204由于P D203和204之間的靈敏度差異或者分別入射到PD203和204的光線之間的亮度差異而飽和，組合的靈敏度也可以接近于恒定。此外，勢(shì)壘307的高度還可以小于勢(shì)壘308的高度。作為優(yōu)選的雜質(zhì)濃度的示例，配置勢(shì)壘313的p型半導(dǎo)體區(qū)域312的雜質(zhì)濃度至少是配置勢(shì)壘307的p型半導(dǎo)體區(qū)域306的雜質(zhì)濃度的三倍。更優(yōu)選地，p型半導(dǎo)體區(qū)域312的雜質(zhì)濃度至少是p型半導(dǎo)體區(qū)域306的雜質(zhì)濃度的十倍。應(yīng)當(dāng)注意，使用至少三倍高的差異的原因是，根據(jù)電荷的電勢(shì)(在27° C的室溫下，大約26mV)，假設(shè)形成達(dá)到相同的程度的勢(shì)壘之間的差異。此外，除的雜質(zhì)濃度的上述情況之外，p型半導(dǎo)體區(qū)域305的雜質(zhì)濃度可以高于p型半導(dǎo)體區(qū)域312的雜質(zhì)濃度。此外，p型半導(dǎo)體區(qū)域305的雜質(zhì)濃度優(yōu)選地至少是p型半導(dǎo)體區(qū)域306的雜質(zhì)濃度的三倍。更優(yōu)選地，p型半導(dǎo)體區(qū)域305的雜質(zhì)濃度至少是p型半導(dǎo)體區(qū)域306的雜質(zhì)濃度的十倍。應(yīng)當(dāng)注意，使用至少三倍高的差異的原因是，根據(jù)電荷的電勢(shì)(在27° C的室溫下，大約26mV)，假設(shè)形成達(dá)到相同的程度的勢(shì)壘之間的差異。在LOFD區(qū)域的情況下，也可以獲取圖4和5A到中所示出的效果。另外，在配置ro的n型半導(dǎo)體區(qū)域的橫向方向提供LOFD區(qū)域就足夠了并且該LOFD區(qū)域可以是光電轉(zhuǎn)換單元中的晶體管的源極區(qū)或漏極區(qū)，或者可以提供專用的LOFD區(qū)域。LOFD區(qū)域通過(guò)n型半導(dǎo)體來(lái)配置，并且可以向LOFD區(qū)域提供電源電壓。
VOFD區(qū)域或者LOFD區(qū)域可以被用作飽和之后的電荷被釋放到其中的區(qū)域，但是當(dāng)使用LOFD區(qū)域時(shí)，可以準(zhǔn)確地控制雜質(zhì)濃度，因?yàn)長(zhǎng)OFD區(qū)域一般被置于接近于表面的區(qū)域，因此可以在淺的層級(jí)通過(guò)離子注入法來(lái)形成。另外，如果在OFD區(qū)域和配置的n型半導(dǎo)體區(qū)域之間的半導(dǎo)體區(qū)域上方提供電勢(shì)控制柵，則導(dǎo)電類型不必特別受限。這是因?yàn)椋琌FD區(qū)域和配置ro的n型半導(dǎo)體區(qū)域之間的半導(dǎo)體區(qū)域的勢(shì)壘的高度可以通過(guò)向電勢(shì)控制柵提供的電壓來(lái)控制。第二實(shí)施例下面將參考附圖來(lái)描述本實(shí)施例。與第一實(shí)施例具有相同功能的組件被給予相同附圖標(biāo)記，并省略對(duì)其的詳細(xì)描述。圖6A和6B是示出了根據(jù)本實(shí)施例的光電轉(zhuǎn)換單元的截面結(jié)構(gòu)的圖。圖6A示意地示出了沿著圖2中所示出的點(diǎn)劃線V1-VI截取的部分的截面結(jié)構(gòu)，而圖6B示意地示出了沿著圖6A中所示出的虛線VIB-VIB截取的部分的最小電勢(shì)。與第一實(shí)施例的差異是，在單一光電轉(zhuǎn)換單元中所包括的光電轉(zhuǎn)換元件之間提供的P型半導(dǎo)體區(qū)域通過(guò)其濃度低的第一部分和其濃度高于第一部分的濃度的第二部分來(lái)配置。更具體而言，在由單一微透鏡收集的光入射到其上面的ro之 間提供的p型半導(dǎo)體區(qū)域通過(guò)其濃度低的第一部分601和其濃度高于第一部分601的濃度的第二部分602來(lái)配置。圖6B示出了由第一部分601所生成的勢(shì)壘603。勢(shì)壘603的高度低于由p型半導(dǎo)體區(qū)域304所生成的勢(shì)壘605的高度。另外，勢(shì)壘603的高度可以低于由p型半導(dǎo)體區(qū)域305所生成的勢(shì)壘604的高度。作為優(yōu)選的雜質(zhì)濃度的示例，p型半導(dǎo)體區(qū)域304的雜質(zhì)濃度至少是第一部分601的雜質(zhì)濃度的三倍。更優(yōu)選地，P型半導(dǎo)體區(qū)域304的雜質(zhì)濃度至少是第一部分601的雜質(zhì)濃度的十倍。應(yīng)當(dāng)注意，雖然在本實(shí)施例中只提供了一個(gè)第一部分601，但是，可以提供多個(gè)第一部分601。另外，關(guān)于深度，雖然使用了雜質(zhì)濃度高的第二部分602設(shè)置在第一部分601上面以及下面的配置，但是，第一部分601不必夾在第二部分602之間，并可以在第二部分602上面或下面提供。這里，與第二部分602相比，第一部分601可能電連接到PD203和204。當(dāng)PD203和204彼此完全電連接時(shí)，圖6B中所示出的勢(shì)壘603的高度變小，并且在讀取過(guò)程中變得難以區(qū)別TO203的信號(hào)和TO204的信號(hào)。即，焦點(diǎn)檢測(cè)的準(zhǔn)確性可能會(huì)降低。在這樣的情況下，可以在其距襯底表面的深度分別與PD203和204的n型半導(dǎo)體區(qū)域的n型雜質(zhì)濃度最高的部分203’和204’(下文稱為雜質(zhì)濃度峰值位置)的深度不同的位置提供第一部分601。通過(guò)使第一部分601的深度和雜質(zhì)濃度峰值位置203’和204’的深度彼此不同，可以確定地確保PD203和204的信號(hào)的獨(dú)立性，而PD203和TO204的勢(shì)壘的高度可以變小。因此，可以抑制拐點(diǎn)特征，并可以增大維持獨(dú)立性的輸出范圍。雖然在本實(shí)施例中描述了 VOFD區(qū)域的情況，但是，對(duì)于LOFD區(qū)域的情況這也成立。第三實(shí)施例下面將參考附圖來(lái)描述第三實(shí)施例。圖7是示出了從光入射側(cè)查看的根據(jù)本實(shí)施例的像素的平面結(jié)構(gòu)的圖。與第一和第二實(shí)施例具有相同功能的組件被給予相同附圖標(biāo)記，并省略對(duì)其的詳細(xì)描述。本實(shí)施例與第二實(shí)施例的差異是，當(dāng)在平面圖中看時(shí)在配置同一個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元中的相鄰的ro的η型半導(dǎo)體區(qū)域之間的不同的位置提供第一部分701和第二部分702。關(guān)于其他配置，可以使用與第一和第二實(shí)施例相同的配置。在圖7中，通過(guò)包括第一部分701和其ρ型雜質(zhì)濃度高于第一部分701的雜質(zhì)濃度的第二部分702，來(lái)配置在單一光電轉(zhuǎn)換單元中所包括的光電轉(zhuǎn)換元件PDl和PD2之間提供的P型半導(dǎo)體區(qū)域。另外，當(dāng)OFD區(qū)域是VOFD區(qū)域時(shí)，第一部分701的ρ型雜質(zhì)濃度低于P型半導(dǎo)體區(qū)域304的ρ型雜質(zhì)濃度。當(dāng)OFD區(qū)域是LOFD區(qū)域時(shí)，第一部分701的ρ型雜質(zhì)濃度低于P型半導(dǎo)體區(qū)域312的ρ型雜質(zhì)濃度。如圖7所示，ρ型雜質(zhì)濃度可以在平面中的不同的位置不同。沿著圖7中所示出的虛線ΙΠΑ-ΠΙΑ截取的部分的截面結(jié)構(gòu)與圖3Α中所示出的截面結(jié)構(gòu)相同。在圖7中，與圖6Α中所示出的結(jié)構(gòu)不同，H)之間的隔離區(qū)域的雜質(zhì)濃度不是在半導(dǎo)體襯底方向而是在平面中不同。這里，取決于Η)203和204中存在的電子的數(shù)量，第一部分701的電勢(shì)的狀態(tài)可能會(huì)改變。因此，在第一部分701中所生成的電荷是否移到TO203或TO204的概率在TO203和TO204中的累積剛剛開(kāi)始之后的狀態(tài)和有更大量的電荷存在于PD203和204中的一個(gè)(即，例如，PD203)中的狀態(tài)之間有所不同。例如，當(dāng)累積剛剛開(kāi)始之后更大量的電荷存在于PD203中時(shí)，第一部分701的電勢(shì)由于存在于TO203中的電荷的庫(kù)侖相互作用而變化。此后，在第一部分701中所生成的電荷移到TO204的概率增大。S卩，電荷移到PD203和TO204的概率變化。在這樣的結(jié)構(gòu)中，例如，可能會(huì)產(chǎn)生取消用于檢測(cè)相位差的PD203和204之間的信號(hào)的差異的反饋，從而降低焦點(diǎn)檢測(cè)的準(zhǔn)確性。這樣的準(zhǔn)確性的降低可以通過(guò)采用第一部分701的下列布局來(lái)抑制。更具體而言，當(dāng)在平面圖中看第一部分701時(shí)，第一部分701被置于從每一微透鏡的中心位置到光電轉(zhuǎn)換元件的受光面上的投影位置偏離的位置。在圖7中，投影位置位于基本上橫跨微透鏡的中心的線上，而第一部分701被如此安置，以便當(dāng)在平面圖中看時(shí)在圖的上方的方向偏移。此布局的實(shí)質(zhì)是將第一部分701與由每一微透鏡收集的光強(qiáng)度是最高的位置周圍的區(qū)域隔離。例如，在圖7中，第一部分701在上方的方向偏移，但是，偏移的方向不僅限于此，方向可以是下方的方向，或取決于情況，向左或向右的方向。作為優(yōu)選的偏移的量，第一部分701被置于與微透鏡的中心相距0.1微米的位置。更優(yōu)選地，第一部分701被置于與微透鏡的中心相距0.2微米的位置。對(duì)于H)所使用的波長(zhǎng)范圍是所謂的可見(jiàn)光范圍的情況，這也成立。這是可見(jiàn)光的波長(zhǎng)大約是0.4到0.8微米并且微透鏡的焦點(diǎn)存在于光電轉(zhuǎn)換元件上的情況。另外，由于光電轉(zhuǎn)換元件的光聚焦?fàn)顟B(tài)還取決于物鏡的F值，當(dāng)根據(jù)本實(shí)施例的光電轉(zhuǎn)換設(shè)備應(yīng)用于其F值很小的光學(xué)系統(tǒng)時(shí)，可以將更大的值用作偏移量。例如，在可以將物鏡的F值設(shè)置為2.0的系統(tǒng)的情況下，相對(duì)于垂直線具有14°的最大傾斜的光入射到微透鏡。當(dāng)微透鏡和ro之間的距離是2 μ m時(shí)，以14°的傾斜入射的光焦點(diǎn)位置，至少在一個(gè)方向從微透鏡的中心位置被投射到其上的受光面的位置偏移0.5 μ m。在此情況下，如此安置第一部分701以便從微透鏡的中心位置偏離0.5 μ m或更多特別有效。另外，偏移量的上限是相鄰的光電轉(zhuǎn)換元件的間距的一半。
除由第一和第二實(shí)施例所產(chǎn)生的效果之外，由本實(shí)施例所產(chǎn)生的效果是，可以使用布局模式來(lái)調(diào)整勢(shì)壘。因此，與只通過(guò)調(diào)整P型半導(dǎo)體區(qū)域中的雜質(zhì)離子的注入深度以及雜質(zhì)濃度來(lái)設(shè)計(jì)勢(shì)壘的情況相比，設(shè)計(jì)時(shí)的自由度增大。另外，當(dāng)將根據(jù)第一和第二實(shí)施例來(lái)設(shè)置勢(shì)壘時(shí)，需要在雜質(zhì)離子被注入P型半導(dǎo)體區(qū)域之前提供多個(gè)級(jí)別，即，雜質(zhì)離子的注入深度、濃度，以及熱處理。然而，根據(jù)本實(shí)施例，可以在用于限定其中將注入雜質(zhì)離子的區(qū)域的過(guò)程中所使用的光掩模的布局模式中提供一級(jí)別。因此，通過(guò)評(píng)估單一試驗(yàn)晶片，可以從多個(gè)布局模式中選擇可以構(gòu)成適當(dāng)?shù)膭?shì)壘的布局模式。第四實(shí)施例下面將參考附圖來(lái)描述第四實(shí)施例。與第一到第三實(shí)施例具有相同功能的組件被給予相同附圖標(biāo)記，并省略對(duì)其的詳細(xì)描述。本實(shí)施例與第一到第三實(shí)施例的差異是，在n型半導(dǎo)體區(qū)域203和204之間所提供的p型半導(dǎo)體區(qū)域包括第一部分801和第二部分802，第一部分801的寬度小于第二部分802的寬度。圖8是示出了根據(jù)本實(shí)施例的像素的截面結(jié)構(gòu)的圖示。雖然在圖8中在不同的深度提供第一部分801和第二部分802，但是，當(dāng)在平面圖中看時(shí)，如第三實(shí)施例所描述的，可以在相同深度和不同的位置提供第一部分801和 第二部分802。另外，第一部分801可以通過(guò)彼此隔離的多個(gè)部分來(lái)配置。在上面的各實(shí)施例中，描述了通過(guò)使用可以累積信號(hào)載流子的n型半導(dǎo)體區(qū)域和相反的導(dǎo)電類型的P型半導(dǎo)體區(qū)域來(lái)配置勢(shì)壘的情況。然而，可以與此相結(jié)合地使用絕緣體分離?？闪磉x地，可以使用其中OFD區(qū)域和ro區(qū)域之間的勢(shì)壘的高度通過(guò)使用控制柵來(lái)控制的配置。在此情況下在ro累積信號(hào)載流子的同時(shí)，勢(shì)壘的高度之間的上文所描述的關(guān)系需要被滿足。應(yīng)用于焦點(diǎn)檢測(cè)設(shè)備可以將在上面的各實(shí)施例中所描述的光電轉(zhuǎn)換設(shè)備用作圖像拾取設(shè)備和在圖像拾取表面中執(zhí)行焦點(diǎn)檢測(cè)的設(shè)備。將具體地描述在圖像的捕捉過(guò)程中使用相位差檢測(cè)來(lái)執(zhí)行圖像拾取表面中的焦點(diǎn)檢測(cè)的示例。在下面的描述中，將參考圖9、10A，以及10B。圖9是示出了從成像透鏡的出射光瞳發(fā)射的光束入射到圖像拾取設(shè)備901上的情況的示意圖。示出了微透鏡202、濾色鏡301、以及由微透鏡202中的一個(gè)收集的光入射到其上的多個(gè)光電轉(zhuǎn)換元件PDl和TO2。還示出了成像透鏡的出射光瞳902。這里，從出射光瞳902發(fā)射到包括微透鏡202的光電轉(zhuǎn)換單元的光束的中心將稱為光軸903。從出射光瞳902發(fā)出的光沿著作為圖像拾取設(shè)備901中心的光軸903入射到圖像拾取設(shè)備901。光束906和907是沿著穿過(guò)出射光瞳902的特定區(qū)域904的光的邊沿的光束，而光束908和909是沿著穿過(guò)出射光瞳902的特定區(qū)域905的光的邊沿的光束。從圖9可以看出，在從出射光瞳902發(fā)射的光束之中，光軸903上方的光束入射到上方的PD，而光軸903下方的光束入射到下方的H)。S卩，這些TO正在從成像透鏡的出射光瞳902的不同的區(qū)域接收光束。通過(guò)利用此特征，執(zhí)行對(duì)相位差的檢測(cè)。當(dāng)在平面圖中看像素內(nèi)的一區(qū)域中的圖像拾取區(qū)域時(shí)，在由單一微透鏡收集的光入射到其上的多個(gè)光電轉(zhuǎn)換元件中，從一個(gè)ro中獲取的數(shù)據(jù)將稱為第一行，而從另一個(gè)ro中獲取的數(shù)據(jù)將稱為第二行。此后，通過(guò)獲取行之間的相關(guān)數(shù)據(jù)，可以檢測(cè)相位。例如，在圖9中，在由微透鏡202中的一個(gè)收集的光入射到其上的光電轉(zhuǎn)換元件中，從下方的TO203中獲取的數(shù)據(jù)將稱為第一行，而從上方的H)204中獲取的數(shù)據(jù)將稱為第二行。在此情況下，光電轉(zhuǎn)換元件PDl從第一行數(shù)據(jù)輸出涉及一個(gè)像素的數(shù)據(jù)，而光電轉(zhuǎn)換元件PD2從第二行數(shù)據(jù)輸出涉及一個(gè)像素的數(shù)據(jù)。圖1OA和IOB示出了當(dāng)使用點(diǎn)光源光形成圖像時(shí)的行數(shù)據(jù)。圖1OA示出了當(dāng)圖像焦點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)時(shí)第一行數(shù)據(jù)和第二行數(shù)據(jù)。水平軸表示像素的位置，而垂直軸表示輸出。當(dāng)圖像焦點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)時(shí)，第一行和第二行重疊。圖1OB示出了當(dāng)圖像焦點(diǎn)沒(méi)有對(duì)準(zhǔn)時(shí)的行數(shù)據(jù)。此時(shí)，第一行和第二行具有相位差，而像素的位置是不同的。通過(guò)計(jì)算此偏差量1001，可以標(biāo)識(shí)圖像焦點(diǎn)沒(méi)有對(duì)準(zhǔn)的程度?？梢酝ㄟ^(guò)使用這樣的方法來(lái)檢測(cè)相位并通過(guò)驅(qū)動(dòng)透鏡，使圖像焦點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)。接下來(lái)，將描述這些像素布局中的圖像數(shù)據(jù)的生成。如上文所描述的，可以通過(guò)從圖像拾取設(shè)備901中分別地讀取光電轉(zhuǎn)換元件PDl和PD2的信號(hào)并通過(guò)執(zhí)行用于檢測(cè)相位差的計(jì)算，來(lái)檢測(cè)焦點(diǎn)。另外，通過(guò)將由微透鏡202中的一個(gè)收集的光入射到其上的TO203和204的信號(hào)相加，可以生成捕捉到的圖像。然而，在其中PD203和204中的一個(gè)飽和的狀態(tài)下，即，在圖5B、5C或中所示出的狀態(tài)下，PD203和204的信號(hào)不同于由PD203和204分開(kāi)獲取的輸出。因此，PD203和204的信號(hào)可以被判斷為具有低可靠性。在這樣的情況下，可以采用其中不執(zhí)行相位檢測(cè)或停止相位檢測(cè)的序列。即，圖像拾取設(shè)備901可以在根據(jù)PD203和204的信號(hào)或可以累積的電荷來(lái)判斷是否要對(duì)圖像拾取設(shè)備901的圖像平面執(zhí)行相位差檢測(cè)時(shí)被操作。雖然參考圖9描述了圖像拾取設(shè)備901的中心周圍的像素，但是，當(dāng)用于焦點(diǎn)檢測(cè)的像素不在圖像拾取區(qū)域的中心處提供而是在圖像拾取區(qū)域的邊緣提供時(shí)，準(zhǔn)確性可以進(jìn)一步提高，因?yàn)樵趫D像拾取設(shè)備901的周 邊的像素中，ro之間的入射光量的差異更大。應(yīng)用于圖像拾取系統(tǒng)圖11示出了可以向其應(yīng)用根據(jù)上文的各實(shí)施例中的每一個(gè)的圖像拾取設(shè)備的圖像拾取系統(tǒng)的示例。在圖11中，透鏡單元1101在圖像拾取元件1105上形成被攝對(duì)象的光學(xué)圖像，而透鏡驅(qū)動(dòng)設(shè)備1102執(zhí)行變焦控制、聚焦控制、光圈控制等等。快門1103由快門驅(qū)動(dòng)設(shè)備1104進(jìn)行控制。圖像拾取元件1105獲取由透鏡單元1101所形成的被攝對(duì)象的圖像作為圖像信號(hào)，而圖像拾取信號(hào)處理電路1106對(duì)從圖像拾取元件1105輸出的圖像信號(hào)執(zhí)行各種類型的校正，并壓縮數(shù)據(jù)。定時(shí)生成單元1107是向圖像拾取元件1105和圖像拾取信號(hào)處理電路1106輸出各種定時(shí)信號(hào)的驅(qū)動(dòng)裝置?？傮w控制算術(shù)單元1109執(zhí)行各種類型的計(jì)算，并控制整個(gè)圖像拾取設(shè)備，存儲(chǔ)器單元1108臨時(shí)存儲(chǔ)圖像數(shù)據(jù)，并且記錄介質(zhì)控制接口單元1110將圖像數(shù)據(jù)記錄到記錄介質(zhì)上或從記錄介質(zhì)讀取圖像數(shù)據(jù)。記錄介質(zhì)1111是諸如半導(dǎo)體存儲(chǔ)器之類的在其上記錄圖像數(shù)據(jù)或從其中讀取圖像數(shù)據(jù)的可移動(dòng)記錄介質(zhì)，并且外部接口單元1112是外部接口。接下來(lái)，將描述當(dāng)使用上面的配置捕捉圖像時(shí)數(shù)字相機(jī)的操作。當(dāng)主電源被接通時(shí)，控制系統(tǒng)的電源接通，諸如圖像拾取信號(hào)處理電路1106之類的圖像拾取電路的電源也接通。當(dāng)按下釋放按鈕(未示出)時(shí)，根據(jù)來(lái)自圖像拾取元件1105的數(shù)據(jù)執(zhí)行測(cè)距計(jì)算，并且總體控制算術(shù)單元1109根據(jù)測(cè)距計(jì)算的結(jié)果執(zhí)行到被攝對(duì)象的距離的計(jì)算。此后，透鏡驅(qū)動(dòng)設(shè)備1102驅(qū)動(dòng)透鏡單元1101，以判斷圖像是否對(duì)焦。如此，使用根據(jù)每一個(gè)實(shí)施例的圖像拾取設(shè)備的數(shù)字相機(jī)可以以高速執(zhí)行聚焦操作而同時(shí)抑制偽色的生成。各實(shí)施例可以應(yīng)用于各種類型的光電轉(zhuǎn)換元件，在其中在光電轉(zhuǎn)換元件之間靈敏度或入射光量有差異的配置中尤其有效。例如，在上面的各實(shí)施例中，描述了像素用于對(duì)物鏡的焦點(diǎn)檢測(cè)的示例。然而，圖像拾取設(shè)備的特征是當(dāng)執(zhí)行其中多個(gè)光電轉(zhuǎn)換元件的信號(hào)被相加的讀取時(shí)確保輸出的線性性，因此，除焦點(diǎn)檢測(cè)以外的應(yīng)用是可能的。例如，作為替代，可以給多個(gè)光電轉(zhuǎn)換元件提供兩種類型的其通帶彼此不同的濾色鏡。更具體而言，分別為顏色R、G、B提供了其通帶彼此不同的R’、G’、B’濾色鏡。當(dāng)這些濾色鏡被分開(kāi)地讀取時(shí)，可以獲得六種顏色的信號(hào)，從而改善色彩可再現(xiàn)性。另一方面，當(dāng)執(zhí)行H)的相加以及為了獲取三種顏色，即，R+R’，G+G’，以及B+B’的信號(hào)的操作時(shí)，靈敏度可以增大，從而改善信噪比(S/N)。各實(shí)施例可以應(yīng)用于其中可以在同一個(gè)圖像拾取設(shè)備中的這兩種捕捉模式之間切換的配置。另外，作為替代地，雖然描述了其中電子被用作信號(hào)載流子的配置，但是，也可以使用空穴。在此情況下，相反的導(dǎo)電類型被用作每一半導(dǎo)體區(qū)域的導(dǎo)電類型。雖然是參考示例性實(shí)施例來(lái)描述本公開(kāi)的，但是應(yīng)該理解，本公開(kāi)不僅限于所公開(kāi)的示例性實(shí)施例。下列權(quán)利 要求的范圍應(yīng)該有最廣泛的解釋，以便包含所有這樣的修改和等效結(jié)構(gòu)和功能。
權(quán)利要求
1.一種光電轉(zhuǎn)換設(shè)備，包括: 多個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元，每一光電轉(zhuǎn)換單元包括多個(gè)光電轉(zhuǎn)換元件， 其中，在所述多個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元中所包括的所述多個(gè)光電轉(zhuǎn)換元件中所生成的信號(hào)載流子或基于所述信號(hào)載流子的信號(hào)被相加， 其中，所述多個(gè)光電轉(zhuǎn)換元件中的每一個(gè)都包括收集所述信號(hào)載流子的第一導(dǎo)電類型的第一半導(dǎo)體區(qū)域， 其中，所述光電轉(zhuǎn)換單元中的每一個(gè)中所包括的并且彼此相鄰設(shè)置的光電轉(zhuǎn)換元件中所包括的所述第一半導(dǎo)體區(qū)域夾有第二導(dǎo)電類型的第二半導(dǎo)體區(qū)域，以及 其中，在第二半導(dǎo)體區(qū)域的某一區(qū)域中所生成的信號(hào)載流子的勢(shì)壘的高度小于在每個(gè)第一半導(dǎo)體區(qū)域和第一導(dǎo)電類型的溢漏區(qū)域之間的區(qū)域中所生成的信號(hào)載流子的勢(shì)壘的高度。
2.如權(quán)利要求1所述的光電轉(zhuǎn)換設(shè)備， 其中，所述每個(gè)第一半導(dǎo)體區(qū)域和所述第一導(dǎo)電類型的所述溢漏區(qū)域之間的所述區(qū)域是所述第二導(dǎo)電類型的第三半導(dǎo)體區(qū)域。
3.如權(quán)利要求1所述的光電轉(zhuǎn)換設(shè)備， 其中，所述光電轉(zhuǎn)換單元的每一個(gè)包括由單一微透鏡收集的光入射到其上的多個(gè)光電轉(zhuǎn)換元件。
4.如權(quán)利要求1所述的光電轉(zhuǎn)換設(shè)備， 其中，所述溢漏區(qū)域是被設(shè)置在所述第一半導(dǎo)體區(qū)域的垂直方向中的所述第一導(dǎo)電類型的半導(dǎo)體區(qū)域。
5.如權(quán)利要求4所述的光電轉(zhuǎn)換設(shè)備， 其中，所述第一導(dǎo)電類型的所述半導(dǎo)體區(qū)域是所述第一導(dǎo)電類型的半導(dǎo)體襯底。
6.如權(quán)利要求1所述的光電轉(zhuǎn)換設(shè)備， 其中，所述溢漏區(qū)域是被設(shè)置在所述第一半導(dǎo)體區(qū)域的橫向方向中的所述第一導(dǎo)電類型的半導(dǎo)體區(qū)域。
7.如權(quán)利要求6所述的光電轉(zhuǎn)換設(shè)備， 其中，所述第一導(dǎo)電類型的所述半導(dǎo)體區(qū)域是每個(gè)所述光電轉(zhuǎn)換單元所包括的所述第一導(dǎo)電類型的晶體管的源極區(qū)或漏極區(qū)。
8.如權(quán)利要求2所述的光電轉(zhuǎn)換設(shè)備， 其中，所述第三半導(dǎo)體區(qū)域的雜質(zhì)濃度至少是所述某一區(qū)域的雜質(zhì)濃度的三倍。
9.如權(quán)利要求8所述的光電轉(zhuǎn)換設(shè)備， 其中，所述第三半導(dǎo)體區(qū)域的所述雜質(zhì)濃度至少是所述某一區(qū)域的所述雜質(zhì)濃度的十倍。
10.如權(quán)利要求1所述的光電轉(zhuǎn)換設(shè)備， 其中，所述第二半導(dǎo)體區(qū)域包括第一部分和第二部分，所述第一部分的雜質(zhì)濃度低于所述第二部分的雜質(zhì)濃度，或者當(dāng)在平面圖中看時(shí)所述第一部分的寬度小于當(dāng)在平面圖中看時(shí)所述第二部分的寬度。
11.如權(quán)利要求10所述的光電轉(zhuǎn)換設(shè)備， 其中，所述第一部分設(shè)置在不同于設(shè)置所述第二部分的深度的深度。
12.如權(quán)利要求10所述的光電轉(zhuǎn)換設(shè)備， 其中，當(dāng)在平面圖中看所述第二半導(dǎo)體區(qū)域時(shí)，所述第一部分被設(shè)置在不同于設(shè)置所述第二部分的位置的位置。
13.如權(quán)利要求10所述的光電轉(zhuǎn)換設(shè)備， 其中，所述第一部分的雜質(zhì)濃度峰的深度不同于所述第一半導(dǎo)體區(qū)域的雜質(zhì)濃度峰的深度。
14.如權(quán)利要求10所述的光電轉(zhuǎn)換設(shè)備， 其中，所述光電轉(zhuǎn)換單元的每一個(gè)包括由單一微透鏡收集的光入射到其上的多個(gè)光電轉(zhuǎn)換元件，以及 其中，所述第一部分設(shè)置為至少相對(duì)于所述微透鏡的中心位置到受光面的投影位置在一個(gè)方向偏移。
15.如權(quán)利要求1 4所述的光電轉(zhuǎn)換設(shè)備， 其中，偏移量是0.1ym或更多。
16.如權(quán)利要求1所述的光電轉(zhuǎn)換設(shè)備， 其中，當(dāng)在平面圖中看時(shí)，所述多個(gè)光電轉(zhuǎn)換元件設(shè)置在不同的位置。
17.根據(jù)權(quán)利要求1到16中任一權(quán)利要求所述的光電轉(zhuǎn)換設(shè)備， 其中，在彼此相鄰設(shè)置的不同的光電轉(zhuǎn)換單元中所包括的相鄰的光電轉(zhuǎn)換元件中所包括的所述第一半導(dǎo)體區(qū)域之間提供了所述第二導(dǎo)電類型的第四半導(dǎo)體區(qū)域，并且至少在所述第二半導(dǎo)體區(qū)域的某一區(qū)域中所生成的勢(shì)壘的高度小于在所述第四半導(dǎo)體區(qū)域中所生成的勢(shì)壘的高度。
18.如權(quán)利要求17所述的光電轉(zhuǎn)換設(shè)備， 其中，所述第四半導(dǎo)體區(qū)域中所生成的所述勢(shì)壘的所述高度大于在所述第三半導(dǎo)體區(qū)域中所生成的勢(shì)壘的高度。
19.一種圖像拾取系統(tǒng),包括: 如權(quán)利要求1所述的光電轉(zhuǎn)換設(shè)備， 其中，圖像的捕捉是使用通過(guò)將所述多個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元中所包括的所述多個(gè)光電轉(zhuǎn)換元件的信號(hào)相加所獲得的信號(hào)來(lái)執(zhí)行的，以及 其中，所述圖像的所述捕捉過(guò)程中的焦點(diǎn)檢測(cè)是使用所述多個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元中所包括的所述多個(gè)光電轉(zhuǎn)換元件的所述信號(hào)中的至少一個(gè)來(lái)執(zhí)行的。
20.如權(quán)利要求19所述的圖像拾取系統(tǒng)， 其中，當(dāng)所述多個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元中的一個(gè)或多個(gè)光電轉(zhuǎn)換元件累積的電荷量超出時(shí)，停止所述焦點(diǎn)檢測(cè)。
全文摘要
公開(kāi)了圖像拾取設(shè)備以及圖像拾取系統(tǒng)。在將光電轉(zhuǎn)換單元中所包括的多個(gè)光電轉(zhuǎn)換元件的信號(hào)相加的光電轉(zhuǎn)換設(shè)備中，多個(gè)光電轉(zhuǎn)換元件中的每一個(gè)包括第一導(dǎo)電類型的收集信號(hào)載流子的第一半導(dǎo)體區(qū)域。光電轉(zhuǎn)換單元中的每一個(gè)中所包括的并且彼此相鄰設(shè)置的光電轉(zhuǎn)換元件中所包括的所述第一半導(dǎo)體區(qū)域夾有第二導(dǎo)電類型的第二半導(dǎo)體區(qū)域。在第二半導(dǎo)體區(qū)域的某一區(qū)域中所生成的信號(hào)載流子的勢(shì)壘的高度小于在每個(gè)第一半導(dǎo)體區(qū)域和第一導(dǎo)電類型的溢漏區(qū)域之間的第三半導(dǎo)體區(qū)域中所生成的信號(hào)載流子的勢(shì)壘的高度。
文檔編號(hào)H01L27/146GK103219347SQ201310018719
公開(kāi)日2013年7月24日 申請(qǐng)日期2013年1月18日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月18日
發(fā)明者小林昌弘, 岸隆史, 山下雄一郎 申請(qǐng)人:佳能株式會(huì)社