图像拾取装置和图像拾取系统的制作方法

专利名称：图像拾取装置和图像拾取系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及图像拾取装置和图像拾取系统。
背景技术：
近年来，已经提出配置图像拾取装置使得用于向阱供给电压的接触插头被设置在其中设置有多个光电转换单元的图像感测区域中。在日本专利特开N0.2008-270299中，图3公开了如下这样的配置，其中阱接触区域被设置为使得对于包含多个光电转换单元的每一单位单元分配一个阱接触区域。还公开了根据Bayer阵列图案向各个光电转换单元分配滤色器。另一方面，已经提出了在图像拾取装置中使用相位差检测技术以实现焦点检测。日本专利特开N0.2002-165126公开了其中每一像素具有两个光电转换单元和一个微透镜的固态图像拾取装置。通过该一个微透镜会聚的光部分地被该两个光电转换单元中的一个接收，并且，部分地被另一个接收。更具体而言，设置在各像素中的光电转换单元被配置为接收与成像透镜的不同的光瞳面对应的光。日本专利特开N0.2008-270299不包含重要的对由用于向阱供给电压的接触插头(以下，称为阱接触插头)导致的噪声的考虑。发明人注意到，由阱接触插头导致的噪声具有下述的特征，这些特征可在不同的光电转换单元之间导致噪声差异。首先，以下讨论在不同的光电转换单元之间由阱接触插头导致的噪声的差异。由阱接触插头导致的噪声的例子是源自当阱接触插头与半导体区域接触时会出现的暗电流的噪声。阱接触插头是通过使用导电材料形成的，因此，在阱接触插头中存在许多电子。这些电子可作为少数载流 子流入半导体区域中。从阱接触插头流出的少数载流子可导致暗电流。由于暗电流导致的噪声的大小可根据光电转换单元与阱接触插头之间的距离改变。当光电转换单元与阱接触插头之间的距离减小时，由于光电转换单元与阱接触插头之间的距离的减小可允许从阱接触插头流出的电子更容易到达光电转换单元，因此，由于来自阱接触插头的暗电流导致的噪声可增加。因此，当阱接触插头被设置为使得对于各特定的数量的光电转换单元存在一个阱接触插头时，从阱接触插头到光电转换单元的距离可依赖于光电转换单元而不同。即，噪声的大小可在光电转换单元之间不同。在多个阱接触插头被设置在图像感测区域中的情况下，例如，由于制造工艺条件等的变化，从各阱接触插头产生的暗电流的量可在阱接触插头之间不同。制造工艺条件的不同可导致与不同的阱接触插头接触的半导体区域中的缺陷水平的数量不同，或者可导致与不同的阱接触插头接触的半导体区域中的杂质浓度分布不同。上述的因素可在阱接触插头之间导致不同的暗电流的量。因此，当设计图像拾取装置时，如果只考虑阱接触插头与光电转换单元之间的距离，那么会难以消除噪声的大小的差异。发明人注意到，如上所述，存在噪声的大小可在光电转换单元之间不同的可能性。下面讨论光电转换单元之间的噪声的大小的差异对于图像拾取装置的性能的影响。
在彩色图像拾取装置的情况下，根据特定的图案周期性地设置诸如滤色器的波长选择单元。依赖于彩色滤色器的配置图案，光电转换单元之间的噪声的大小的差异可导致图像质量的降低。特别地，同一波长范围中的光入射到其上的两个光电转换单元被彼此相邻地设置(即，用于同一颜色的两个光电转换单元彼此相邻地设置)的情况下，它们之间的噪声的大小的差异明显地影响图像质量。这是由于，入射到用于同一颜色的这种光电转换单元上的光的量在许多情况下几乎相同。在这种情况下，如果噪声的大小存在差异，那么，虽然入射光的量几乎相同，但是，输出信号的大小可出现差异。另一方面，在日本专利特开N0.2008-270299中公开的Bayer (拜尔)阵列图案的情况下，滤色器被设置为使得设置在相邻的位置的光电转换单元具有不同的颜色。在大多数情况下，入射到光电转换单元的光的量在不同的颜色之间不同，因此，噪声的大小的差异不导致诸如上述的影响的明显的影响。相反，如上所述，当相邻的光电转换单元的颜色相同时，噪声的大小的差异会对于图片质量导致明显的影响。发明人还注意到，当通过使用多个光电转换单元基于相位差检测执行焦点检测时，光电转换单元之间的噪声的差异会导致焦点检测精度降低。

发明内容
本发明的一个或更多个实施例可减少由阱接触插头导致的噪声的影响。本发明的一个或更多个实施例可减少噪声对于图像质量的影响。本发明的一个或更多个实施例可减少噪声对于焦点检测精度的影响。本发明的实施例提供了一种图像拾取装置，该图像拾取装置包括:分别包含被配置为蓄积信号电荷的第一导电类型的第一半导体区域和被设置为与第一半导体区域接触的第二导电类型的半导体区域的多个光电转换单元；在包含于多个光电转换单元中的光电转换单元之间形成的势垒；和设置在图像感测区域中的接触插头，其中多个光电转换单元被设置在图像感测区 域中，并且该接触插头被配置为向第二导电类型的半导体区域供给电压，其中，接触插头的数量比包含于多个光电转换单元中的光电转换单元的数量少，多个光电转换单元包含入射第一波长范围中的光的多个第一光电转换单元和入射第二波长范围中的光的多个第二光电转换单元，多个第一光电转换单元和多个第二光电转换单元沿第一方向被设置，使得包含于多个第一光电转换单元中的至少两个第一光电转换单元彼此相邻，势垒包含在彼此相邻地设置的两个第一光电转换单元之间形成的第一部分和在彼此相邻的第一光电转换单元和第二光电转换单元之间形成的第二部分，并且，从接触插头到第一部分的距离比从接触插头到第二部分的距离小。参照附图阅读示例性实施例的以下描述，本发明的其它特征将变得十分明显。


图1是示出根据本发明的第一实施例的平面布局的示意图。图2A、图2B和图2C是示出根据本发明的第一实施例的截面结构的示意图。图3A是示出等效电路的示图，并且图3B是示出驱动脉冲的示图。图4是示出根据本发明的第一实施例的变型的平面布局的示意图。图5是示出根据本发明的第二实施例的平面布局的示意图。
图6是示出根据本发明的第三实施例的平面布局的示意图。图7是示出根据本发明的第四实施例的平面布局的示意图。图8是示出根据本发明的第五实施例的平面布局的示意图。
具体实施例方式第一组实施例以下参照图1描述本发明的第一组实施例。在本发明的第一组实施例中，图像拾取装置包括多个光电转换单元。图像感测区域是其中设置有这些光电转换单元的区域。在以二维阵列的形式设置光电转换单元的情况下，图像感测区域的边缘可由穿过最外面的位置处的光电转换单元的线限定。各光电转换单元为例如光电二极管(以下，称为ro)ii。各PD包含N型(第一导电类型)半导体区域和P型(第二导电类型)半导体区域。通过N型半导体区域和P型半导体区域形成PN结。P型半导体区域为例如P型阱的形式。沿第一方向布置这些光电转换单元。可在相邻的光电转换单元之间出现势垒3和4。可设置隔离单元以使各光电转换单元与诸如晶体管的其它元件电气隔离。应注意，光电转换单元可沿第一方向被布置，使得光电转换单元的重心处于直线中，或者光电转换单元的重心以Z字形的方式被定位。诸如滤色器的波长选择单元被设置在各光电转换单元上。例如，当允许红色波长范围中的光穿过的滤色器被设置在光电转换单元上时，红色波长范围中的光入射于该光电转换单元上。沿第一方向布置的多个光电转换单元包含第一波长范围(例如，红色波长范围)中的光入射到其上的多个光电转换单元和第二波长范围(例如，绿色波长范围)中的光入射到其上的多个光电转换单元。以周期性的 图案交替设置分配有各自颜色的光电转换单元。光电转换单元被设置为使得同一颜色的光入射到其上的至少两个光电转换单元彼此相邻。例如，红色光入射到其上的两个光电转换单元(以下，也简称为“红色光电转换单元”)被彼此相邻地设置，并且，紧接着该两个红色光电转换单元，绿色光入射到其上的两个光电转换单元(以下，也简称为“绿色光电转换单元”)被彼此相邻地设置。一系列的这四个光电转换单元被周期性地设置，即，以红色、红色、绿色、绿色、红色、红色、绿色和绿色等的次序设置光电转换单元。注意，包含于周期性图案中的基本单位系列中的光电转换单元的数量不限于两个。例如，基本单位系列可包含两个相邻的红色光电转换单元和紧接着该两个红色光电转换单元的一个绿色光电转换单元，并且，可以重复包含这三个光电转换单元的该基本单位系列。如上所述，基本单位系列包含在相邻的位置处的对于相同颜色的至少两个光电转换单元。在本说明书中，相同颜色波长范围中的光入射到其上的光电转换单元被称为同色光电转换单元，而不同颜色的波长范围中的光入射到其上的光电转换单元被称为异色光电转换单元。图像拾取装置包括用于向半导体区域供给诸如接地电压(以下，称为GND电压)的特定电压的至少一个接触插头17 (以下，这种接触插头被称为阱接触插头)。接触插头通过使用使得接触插头与半导体区域接触的导电材料形成。例如，接触插头是通过使用诸如钨的金属或合金形成的。接触插头可包含势垒金属，并且，势垒金属可与半导体区域接触。接触插头还可以与布线连接。
阱接触插头是以如下这样的阱的形式构成的接触插头，该阱设置为与被配置为蓄积在光电转换单元中产生的信号电荷的半导体区域接触。在通过包含PN结的ro实现光电转换单元并且作为信号电荷蓄积电子的情况下，阱接触插头与ro的P型半导体区域连接。在这种情况下，P型半导体区域可以形成为使得该P型半导体区域从PN结面连续延伸到阱接触插头。注意，P型半导体区域可包含具有高杂质浓度的部分和具有低杂质浓度的部分。例如，P型半导体区域可包含与接触插头接触的具有比其它部分的杂质浓度高的杂质浓度的部分。另一方面，在光电转换单元蓄积空穴作为信号电荷的情况下，阱接触插头与N型半导体区域连接。在根据实施例的图像拾取装置中，设置在图像感测区域中的阱接触插头的数量比光电转换单元的数量少。例如，阱接触插头被设置为使得对于每两个光电转换单元存在一个阱接触插头。以周期性的图案设置阱接触插头可能是有利的，但是阱接触插头可被随机设置。虽然图像感测区域可以只包含一个阱接触插头，但是，在图像感测区域中设置两个或更多个阱接触插头可能是有利的。在本发明的第一组实施例中，至少一部分阱接触插头中的每一个被定位为距同色光电转换单元之间的势垒比距异色光电转换单元之间的势垒近。换句话说，从阱接触插头到位置相邻的两个同色光电转换单元中的任一个的距离比从该阱接触插头到任意的异色光电转换单元的距离小。更具体而言，例如，当沿第一方向布置光电转换单元时，可以在沿第一方向彼此相邻的每两个同色光电转换单元之间的区域中设置阱接触插头。注意，同色光电转换单元是分别被允许例如红色波长范围中的光穿过的滤色器覆盖的两个光电转换单元。势垒是在光电转换单元中蓄积的信号电荷的电势比光电转换单元中的高的区域。例如，在光电转换单元是包含PN 结的ro并且信号电荷是电子的情况下，势垒是电子的电势比在N型半导体区域中的高的区域。另一方面，在信号电荷是空穴的情况下，势垒是空穴的电势比在P型半导体区域中的高的区域。可通过诸如STI (浅沟槽隔离)、LOCOS (硅局部氧化)或台面型(mesa-type)隔离单元等的隔离绝缘体单元形成势垒。绝缘体具有比半导体大的带隙。因此，绝缘体可被用于对于半导体中的两种类型的载流子即电子和空穴形成势垒。在信号电荷是电子的情况下，可通过P型半导体区域形成势垒。另一方面，在信号电荷是空穴的情况下，可通过N型半导体区域形成势垒。作为替代方案，可通过在半导体基板上设置电极并向该电极施加电压以形成势垒，来形成势垒。随着向电极施加的电压变得越低，电子的电势变得越高。相反，随着向电极施加的电压变得越高，空穴的电势变得越高。在以下在本说明书中描述的所有的实施例中，表达方式“设置或形成势垒”至少包括如下状态，即势垒被以或者可被以上述的配置的任一种形成。两个光电转换单元之间的势垒是位于包含于各光电转换单元中的N型半导体区域之间的部分。这种势垒的例子是图1中的虚线框中包围的区域中的势垒。在通过隔离绝缘体单元形成势鱼的情况下,到势鱼的距离由到形成势鱼的该绝缘体的边缘的距离限定。在通过半导体区域形成势垒的情况下，到势垒的距离由到形成势垒的该半导体区域的边缘的距离限定。在通过向电极施加电压形成势垒的情况下，到势垒的距离由到该电极的边缘的距离限定。在这种情况下，从阱接触插头到光电转换单元的距离由从阱接触插头到包含于光电转换单元中的并蓄积电荷的半导体区域的边缘的距离限定。例如，在信号电荷是电子的情况下，该距离由从阱接触插头到N型半导体区域的边缘的距离限定。如上所述，至少一部分阱接触插头中的每一个均被设置在同色光电转换单元之间的区域中。如后面进一步描述的那样，这允许减少由阱接触插头导致的噪声的影响。作为比较例，以下讨论阱接触插头中的每一个仅设置在异色光电转换单元之间的结构。在这种情况下，从两个相邻的同色光电转换单元中的一个到阱接触插头的距离比从两个相邻的同色光电转换单元中的另一个到该阱接触插头的距离小。更具体而言，在图1中，假定阱接触插头仅被设置在ro lib和ro lie之间。在这种情况下，从ro lib到阱接触插头的距离比从ro Iia到阱接触插头的距离小。注意，PD Iia和ro Iib是同色光电转换单元，并且，PD Ilc是异色光电转换单元。在该比较例中，由阱接触插头导致的暗电流更多地流入位置更接近阱接触插头的光电转换单元中。这可导致彼此相邻的两个同色光电转换单元之间的噪声的差异的增加。这种同色光电转换单元之间的噪声的大的差异会导致噪声在图像中明显，这导致图像质量劣化。考虑如下这样的另一比较例，其中周期性地设置一系列的对于第一颜色的两个光电转换单元和对于与第一颜色不同的第二颜色的两个光电转换单元，使得每两个光电转换单元交替改变颜色，并且，在每两个异色光电转换单元之间设置阱接触插头。更具体而言，例如，第一阱接触插头被设置在ro Iia左侧的ro (未示出)和ro Iia之间，并且，第二阱接触插头被设置在ro Iib与ro lie之间。在这种情况下，从ro Iia到第一阱接触插头的距离几乎等于从ro lib到第二阱接触插头的距离。但是，如上所述，制造工艺条件的变化会导致在接触插头中产生的暗电流的量与在另一不同的接触插头中产生的暗电流的量之间的大的差异。因此，在ro Ila中的噪声的大小与ro Ilb中的噪声的大小之间可存在差异。即，在彼此相邻设置的两个同色光电转换单元之间可存在大的噪声差异。同色光电转换单元之间的这样的大的噪声差异会导致噪声在图像中明显，这导致图像质量劣化。相反，在本发明的实施例中，阱接触插头被设置在同色光电转换单元之间的区域中。同色光电转换单 元之间的区域的例子是图1中的在其中设置阱接触插头17的区域。该配置允许在相应的两个同色光电转换单元中流动的暗电流几乎相同，这导致图像质量提闻。注意，设置阱接触插头以使得任何阱接触插头均位于同色光电转换单元之间的一些区域中可能是有利的。但是，为了实现特定的电气特性，可以在异色光电转换单元之间的区域中设置一部分阱接触插头。注意，该配置也落入本发明的范围内。在本组的实施例中，图像拾取装置可包括用于会聚入射于光电转换单元上的光的透镜。在这种情况下，可以以阵列的形式设置多个透镜。透镜可被设置为使得对于每一光电转换单元分配一个透镜，或者，使得对于彼此相邻的多个同色光电转换单元分配一个透镜。透镜具有会聚或聚焦入射的平行光的功能。透镜可以为例如通过使用有机材料形成的微透镜。下面，分别描述第一组的实施例。注意，在这些实施例的以下的描述中，作为例子，假定第一导电类型为N型并且第二导电类型为P型，并且，还假定在光电转换单元中蓄积电子作为信号电荷。注意，第一导电类型可以是P型并且第二导电类型可以是N型，这也落入本发明的范围内。在这种情况下，在光电转换单元中蓄积空穴作为信号电荷。这些实施例与前面的实施例的不同仅在于导电类型相反，因此，省略其描述。注意，本发明的范围还包括如下这样的图像拾取系统，该图像拾取系统包括根据下述实施例中的一个的图像拾取装置和被配置为处理从该图像拾取装置输出的信号的信号处理装置。信号处理装置可通过使用已知的技术实现。第一示例性实施例以下参照附图描述本发明的第一示例性实施例。图1是示出根据第一示例性实施例的图像拾取装置的平面布局的示意图。根据本实施例的图像拾取装置包括多个光电转换单元。每一光电转换单元包括在不同的光电转换单元之间类似的元件。在本说明书中，每一元件由数字和字母字符的组合表示。在功能上类似的元件由类似的数字表示，数字后面的字母字符表示与ro的对应。当不需要区分时，只使用数字统一表示元件而没有字母后缀。根据本实施例的图像拾取装置包括包含场区域(field region) I和活性区域(active region)2的半导体基板。半导体基板为例如硅基板。场区域I是诸如STI或LOCOS的隔离绝缘体单元。绝缘体为例如硅氧化物膜。在活性区域2中，设置形成光电转换单元或晶体管的半导体区域。在活性区域2中，设置ro Ila llh。每一 H)均包含N型半导体区域。N型半导体区域和P型半导体区域形成PN结并因此形成ro。形成ro的P型半导体区域包含例如设置在表面上的暗电流阻止层、形成势垒的半导体区域、与隔离绝缘体单元相邻设置的暗电流阻止层、沟道截断层(channel stopper layer)、讲、半导体基板等。在形成F1D的N型半导体区域中，作为信号电荷蓄积电子。

沿第一方向排成一行地布置PD Ila PD lid。PD Ila和PD Ilb被红色滤色器覆盖。PD Iic ro Iif被绿色滤色器覆盖。PD Iig和ro Iih被蓝色滤色器覆盖。如图1所示，沿第一方向相邻地设置两个同色H)。如上所述，根据本实施例的图像拾取装置总共包括两种或更多种颜色的波长选择单元。由红色滤色器106选择的波长范围中的光入射于PD Ila和ro Ilb上。由绿色滤色器选择的波长范围中的光入射于ro Ilc Ilf上。由蓝色滤色器选择的波长范围中的光入射于ro Iig和Iih上。在本实施例中，由P型半导体区域形成的势垒3被设置在两个同色ro Ila和roIlb之间，并且，由P型半导体区域形成的势垒4被设置在两个异色ro 1113和 Ilc之间。形成势垒4的P型半导体区域的沿第一方向的长度大于形成势垒3的P型半导体区域的沿第一方向的长度。P型半导体区域的边缘是PN结面。S卩，包含于ro Ilb中的N型半导体区域和包含于ro Ilc中的N型半导体区域之间的距离比包含于ro Ila中的N型半导体区域和包含于ro Ilb中的N型半导体区域之间的距离大。P型半导体区域5被设置在ro与形成场区域I的隔离绝缘体单元之间。P型半导体区域5用作减少在绝缘体的界面处产生的暗电流向ro中的侵入的暗电流阻止层。活性区域2包含浮置扩散(以下，称为FD)区域13a和13b，电荷要从H)被传送到这些FD区域13a和13b。活性区域2还包含被配置为向FD区域13传送来自H) 11的电荷的传送晶体管12a和12b。FD区域13a和13b分别通过布线(未示出)与放大晶体管15a和15b连接。放大晶体管15a和15b是被配置为放大由H)产生的信号的放大元件。活性区域2还包含复位晶体管14a和14b以及选择晶体管16a和16b。复位晶体管14将放大晶体管15的输入复位为特定的电压。选择晶体管16控制放大晶体管15的源极与垂直输出线(未示出)之间的电连接。在本实施例中，放大晶体管15a和15b的漏极由公共半导体区域形成，并通过公共接触插头19与电源线连接。与异色光电转换单元对应的两个复位晶体管14的漏极由公共半导体区域形成，并与公共接触插头18连接。在本实施例中，阱接 触插头17被设置为向形成ro的P型半导体区域供给电压。阱接触插头17由诸如钨的导电材料形成。阱接触插头17被设置在如下位置处，该位置距设置在两个同色ro 11&和 lib之间的势垒3比距两个异色ro lib和ro lie之间的势垒4更近。此外，阱接触插头17位于沿与第一方向相交的第二方向从形成势垒3的P型半导体区域延伸的区域中。即，阱接触插头17位于势垒3外面。如图1所示，阱接触插头17可位于两个光电转换单元之间的中心。P型半导体区域的边缘处于P型半导体区域与形成隔离绝缘体单元的绝缘体之间的边界处，或者处于P型半导体区域与N型半导体区域之间的边界处。在本实施例中，没有阱接触插头被设置在异色光电转换单元之间。但是，为了实现特定的电气特性，阱接触插头可被设置在异色光电转换单元之间。注意，用于向放大晶体管15的漏极供给电压的接触插头18可被设置在距势垒3比距势垒4更近的位置处。放大晶体管15被设置在图像感测区域中。图2A、图2B和图2C是示出根据第一示例性实施例的图像拾取装置的截面的示意图。图2A示出沿图1的线IIA-1IA切取的截面。图2B示出沿图1的线IIB-1IB切取的截面。图2C示出沿图1的线IIC-1IC切取的截面。如图2A和图2B所示，阱接触插头17与高浓度P型半导体区域201接触。P型半导体区域201具有比邻近的P型半导体区域203a高的杂质浓度会是有利的。通过以上述的方式电连接高浓度半导体区域与阱接触插头17，变得能够减小阱接触插头17与半导体区域之间的接触电阻。隔离绝缘体单元(场区域I)被设置在其中设置有阱接触插头17的区域与邻近的元件之间。例如，如图2B所示，隔离绝缘体单元(场区域I)被设置在其中设置有阱接触插头17的P型半导体区域203a和形成势垒3的P型半导体区域之间。隔离绝缘体单元(场区域I)减小由阱接触插头17导致的暗电流的影响，使得到达光电转换单元的暗电流的量减少。P型半导体区域5被设置在隔离绝缘体单元(场区域I)下面。因此，P型半导体区域从阱接触插头17连续延伸到形成势垒3的P型半导体区域的PN结面。因此，即使在通过隔离绝缘体单元(场区域I)使势垒3与在该处阱接触插头17与半导体区域接触的部分隔离的结构中，仍从阱接触插头17向势垒3供给电压。虽然图2B没有示出，但是，传送晶体管12的栅电极被设置在被设置在阱接触插头17与势垒3之间的隔离绝缘体单元上。当光电转换单元正在蓄积信号电荷时，电压被供给到传送晶体管12的栅电极，使得形成用于该信号电荷的势垒。例如，在通过电子提供信号电荷的情况下，供给与向阱供给的GND电压相同的电压或比GND电压低的负电压。因此，在该配置中，能够抑制由于阱接触插头17导致的暗电流的影响，使得到达光电转换单元的暗电流的量减少。P型半导体区域203a 203e可用作阱或势垒3和4的一部分。N型半导体区域204被设置在P型半导体区域203下面。图2C示出两个同色ro Ilc与ro Ild的截面。如图2C所示，PD 11被设置在N型外延层205上。PD 11可包含杂质浓度比N型外延层205的高的N型半导体区域。势垒3被设置在PD Ilc与H) Ild之间。势垒3包含被设置在半导体基板的表面侧的P型半导体区域203a 203c。在基板的深部中，N型外延层205从H) Ilc连续延伸到H) lid。通过如上面描述的那样形成N型半导体区域使得它连续地在基板的深部中延伸，该两个H)被电连接。作为结果，当在ro中的一个中出现饱和时，溢出的电荷容易流到另一ro中。作为结果，减少颜色混合，并且，实现灵敏度提高。P型半导体区域202被设置在H) 11的表面上。P型半导体区域202用作阻止在该表面上产生的暗电流侵入ro中的暗电流阻止层。P型半导体区域202可被设置在其中设置有阱接触插头17的区域中。下面，参照图3A所示的等效电路图和图3B所示的驱动图，描述根据本实施例的操作。图3A所示的等效电路图包含H) 101和102、传送晶体管103和104、放大晶体管105和106、选择晶体管107和108、FD节点109和110、复位晶体管111和112以及用于输出信号的信号输出线113和114。图3B示出分别供给到图3A所示的SEL节点、RES节点和TX节点的驱动脉冲。当复位晶体管111和112接通时，对应的FD节点109和110被复位到复位电压(例如，等于电源电压的电压)。然后 ，当选择晶体管107和108接通时，变得能够将来自对应的放大晶体管105和106的信号输出到各信号输出线113和114。穿过滤色器的光入射于ro 101和102上。各ro ΙΟΙ和102产生并蓄积与入射光量对应的电荷。然后，当传送晶体管103和104接通时，在对应的光电转换单元中蓄积的电荷被传送到各FD节点109和110。FD节点109和110是放大晶体管105和106的输入节点。基于传送到FD节点109和110的电荷，放大晶体管105和106将信号输出到各信号输出线113和114。注意，可以省略选择晶体管。在这种情况下，例如，可通过控制供给到FD的复位电压来执行选择操作。在上述的配置中，阱接触插头17被设置在到ro Ila和ro Ilb基本上等距的位置处。这导致ro Ila和ro Ilb基本上均等地接收由于阱接触插头17导致的扩散暗电流。即，能够减少侵入两个同色ro中的噪声的差异。作为结果，实现图像质量的提高。 此外，在根据本实施例的图像拾取装置中，岛状活性区域2被设置在同色ro之间，并且，阱接触插头被设置在活性区域2中。该配置使得能够在不减小光电转换单元的孔径比的情况下抑制向同色光电转换单元施加的噪声的量的差异。作为结果，实现图像质量提闻。第一示例性实施例的变型图4是示出根据第一示例性实施例的变型的平面布局的示意图。具有与图1所示的元件相同的功能的元件由类似的附图标记表示，并且，省略它们的进一步的详细描述。在本变型中，阱接触插头的位置与根据第一示例性实施例的不同。更具体而言，阱接触插头17被设置在同色ro Ila与ro Ilb之间的势垒3内，使得阱接触插头17与形成势垒3的P型半导体区域接触。并且，在这种情况下，阱接触插头17的位置距同色光电转换单元之间的势垒3比距异色光电转换单元之间的势垒4更近。如上所述，沿与第一方向相交的第二方向观看的阱接触插头17的位置可处于位于包含于ro中的N型半导体区域之间的势垒内。在根据本变型的配置中，阱接触插头17被设置在到ro Ila和ro Ilb基本上等距的位置处。这导致ro Ila和ro Ilb基本均等地接收由于阱接触插头17导致的扩散暗电流。即，能够减少两个同色ro之间的侵入噪声的差异。作为结果，实现图像质量提高。在该变型中，等效电路和驱动方法与根据第一示例性实施例的那些类似，并且，以上没有描述的元件与根据第一示例性实施例的那些类似。第二示例性实施例以下参照附图描述本发明的第二示例性实施例。图5是示出根据第二示例性实施例的平面布局的示意图。具有与图1所示的元件的那些元件相似的功能的元件由类似的附图标记表示，并且，省略它们的进一步的详细的描述。在第二示例性实施例中，放大晶体管15的位置与第一示例性实施例的不同。具体而言，放大晶体管15b和15c被设置在沿第一方向相邻设置的两个异色ro Ilb与ro Ilc之间。此外，在本实施例中，与两个异色ro Ilb和ro Ilc对应的放大晶体管15b和15c的漏极由公共半导体区域形成，并且，与两个异色ro Iib和ro Iic对应的复位晶体管14b和14C的漏极由公共半导体区域形成。因此，通过将用于供给电源电压VDD的电源线设置为在两个异色ro Hb和ro He之间延伸，能够向放大晶体管15和复位晶体管14两者供给电源电压VDD。作为 结果，实现布线图案的高对称性，这导致同色光电转换单元之间的固定模式噪声的差异减小。虽然图中没有示出，但是，传送晶体管12、复位晶体管14和选择晶体管16可被设置在两个异色光电转换单元之间。注意，这种变更的配置也落入本发明的范围内。在本实施例中，与阱接触插头连接的GND线被设置为沿第一方向延伸。在根据本实施例的配置中，如第一示例性实施例中那样，阱接触插头17被设置在到ro Iia和ro lib基本上等距的位置处。这导致ro Iia和ro lib基本上均等地接收由于阱接触插头17导致的扩散暗电流。即，能够减少两个同色ro之间的侵入噪声的差异。作为结果，实现图像质量提高。此外，在根据本实施例的图像拾取装置中，放大晶体管被设置在两个异色ro之间。在该配置中，当在光电转换单元中出现饱和时，能够抑制电荷向异色光电转换单元中的溢出。作为结果，减少颜色混合。在本实施例中，等效电路和驱动方法与根据第一示例性实施例的那些类似，并且，以上没有描述的元件与根据第一示例性实施例的那些类似。第三示例性实施例以下参照附图描述本发明的第三示例性实施例。图6是示出根据第三示例性实施例的平面布局的示意图。具有与图1所示的那些元件相似的功能的元件由类似的附图标记表示，并且，省略它们的进一步的详细的描述。
本实施例的特征是与阱接触插头17连接的布线的平面图案。即，以网格图案形成与阱接触插头17连接的GND布线的导电材料。形成GND布线的导电材料被设置在两个异色H)之间。但是，没有GND布线被设置在两个相邻的同色H)之间。在本实施例中，图像拾取装置包含多个布线层。GND布线的导电材料被设置在该多个布线层中的顶部布线层中。顶部布线层指的是位置最远离半导体基板的布线层。用于GND布线的导电材料可以是诸如铝、铜等的金属。作为替代方案，用于GND布线的导电材料可以是合金。在根据本实施例的配置中，与第一示例性实施例同样，阱接触插头17被设置在到PD Ila和ro Ilb基本上等距的位置处。这导致ro Ila和ro Ilb基本上均等地接收由于阱接触插头17导致的扩散暗电流。即，能够减少两个同色ro之间的侵入噪声的差异。作为结果，实现图像质量提高。此外，在本实施例中，具有网格图案的GND布线在异色光电转换单元之间延伸。该配置允许由于斜入射光导致的颜色混合减少。在图像拾取装置包含多个布线层的情况下，通过在顶部布线层中以网格图案设置布线来实现颜色混合的进一步的减少。此外，在本实施例中，沿第一方向成一行地布置的ro通过隔离绝缘体单元相互隔离。具体而言，通过隔离绝缘体单元的一部分形成设置在同色ro Iia与ro lib之间的势垒603。此外，通过隔离绝缘体单元的一部分形成设置在异色ro lib与ro lie之间的势垒604。如上所述，在本实施例中，可通过绝缘体形成两个ro之间的隔离单元。使用隔离绝缘体单元用 于隔离光电转换单元使得能够减少溢出电荷向相邻的光电转换单元中的侵入。作为结果，实现颜色混合的进一步的减少。注意，根据本实施例的与GND布线相关联的配置可被应用于上述的第一示例性实施例。注意，本变型也落入本发明的范围内。即，当布线图案被应用于在ro之间设置由P型半导体区域形成的势垒的第一示例性实施例时，可以获得上述的布线图案的效果。在本实施例中，等效电路和驱动方法与根据第一示例性实施例的那些类似，并且，以上没有描述的元件与根据第一示例性实施例的那些类似。第四示例性实施例以下参照附图描述本发明的第四示例性实施例。图7是示出根据第四示例性实施例的平面布局的示意图。具有与图1或图6所示的那些元件相似的功能的元件由类似的附图标记表示，并且，省略它们的进一步的详细的描述。在本实施例中，阱接触插头701被设置在两个异色ro Ilb和ro Ilc之间。具体而言，阱接触插头701的位置距两个异色ro lib和ro lie之间的势垒比距两个同色ro Ha和Ilb之间的势垒更近。可与第一示例性实施例同样地通过P型半导体区域形成势垒或者与第三示例性实施例同样地通过隔离绝缘体单元形成势鱼。随着阱接触插头的数量增加，关于向诸如阱的P型半导体区域供给电压的稳定性增加。因此，通过根据需要在异色ro之间设置阱接触插头，能够减少由于电势波动导致的明暗(shading)。作为结果,实现图像质量提高。另一方面，在同色ro之间设置至少一部分阱接触插头允许减少同色ro之间的噪声的差异。在同色ro之间设置多于一半的阱接触插头可是有利的。即，当设置在同色光电转换单元之间的阱接触插头的数量由N表示，并且设置在异色光电转换单元之间的阱接触插头的数量由M表示时，N比M大(即在数学表达式中，N>M)会是有利的。随着M与N的比增加，噪声的影响减少。例如，与N:M=10:1相比，N:M=100:1实现更大的噪声降低的效果。第二组实施例参照图8描述本发明的第二组实施例。在本发明的第二组实施例中，图像拾取装置包括多个光电转换单元。图像感测区域是在其中设置那些光电转换单元的区域。在以二维阵列的形式设置光电转换单元的情况下，图像感测区域的边缘可由穿过最外面的位置处的光电转换单元的线限定。各光电转换单元为例如光电二极管(以下，称为ro) 11。各ro包含N型(第一导电类型)半导体区域和P型(第二导电类型)半导体区域。通过N型半导体区域和P型半导体区域形成PN结。P型半导体区域为例如P型阱的形式。沿第一方向布置这些光电转换单元。可在相邻的光电转换单元之间出现势垒3和4。可设置隔离单元以使各光电转换单元与诸如晶体管的其它元件电气隔离。注意，光电转换单元可沿第一方向被布置，使得光电转换单元的重心处于直线中，或者光电转换单元的重心以Z字形的方式被定位。在本实施例中，图像拾取装置包括用于会聚入射于光电转换单元上的光的透镜。可以以阵列的形式设置多个透镜。沿第一方向布置的多个光电转换单元包含分别设置在第一透镜下面的多个光电转换单元和分别设置在与对应的第一透镜相邻的第二透镜下面的多个光电转换单元。分别设置在第一透镜下面的多个光电转换单元中包含的至少两个光电转换单元彼此相邻。透镜具有会聚或聚焦入射的平行光的功能。各透镜可以为例如通过使用有机材料形成的微透镜20。图像拾取装置包括 用于向半导体区域供给诸如接地电压(以下，称GND电压)的特定电压的至少一个接触插头17 (以下，这种接触插头被称为阱接触插头)。接触插头是通过使用使得接触插头与半导体区域接触的导电材料形成的。例如，接触插头是通过使用诸如钨的金属或合金形成的。接触插头可包含势垒金属，并且，势垒金属可与半导体区域接触。接触插头还可以与布线连接。阱接触插头是以如下这样的阱的形式构成的接触插头，该阱设置为与被配置为蓄积在光电转换单元中产生的信号电荷的半导体区域接触。在通过包含PN结的ro实现光电转换单元并且作为信号电荷蓄积电子的情况下，阱接触插头与ro的P型半导体区域连接。在这种情况下，可以形成P型半导体区域，使得P型半导体区域从PN结面连续延伸到阱接触插头。注意，P型半导体区域可包含具有高杂质浓度的部分和具有低杂质浓度的部分。例如，P型半导体区域可包含与接触插头接触的具有比其它部分的杂质浓度高的杂质浓度的部分。另一方面，在光电转换单元蓄积空穴作为信号电荷的情况下，阱接触插头与N型半导体区域连接。在根据实施例的图像拾取装置中，设置在图像感测区域中的阱接触插头的数量比光电转换单元的数量少。例如，阱接触插头被设置为使得对于每两个光电转换单元存在一个阱接触插头。虽然阱接触插头可被随机设置，但是，以周期性的图案设置阱接触插头会是有利的。虽然图像感测区域可以只包含一个阱接触插头，但是，在图像感测区域中设置两个或更多个阱接触插头会是有利的。在本发明的第二组实施例中，至少一部分阱接触插头均位于距设置在一个透镜下面的两个光电转换单元之间的势垒比距设置在不同的透镜下面的两个光电转换单元之间的势垒更近的位置处。即，从阱接触插头到设置在一个透镜下面的两个光电转换单元中的任一个的距离比从该阱接触插头到设置在不同的透镜下面的两个光电转换单元中的任一个的距离小。换句话说，阱接触插头被设置在设置于一个透镜下面并沿第一方向相邻设置的两个光电转换单元之间的区域中。势垒是如下这样的区域，即，在该区域中，在光电转换单元中蓄积的信号电荷的电势比光电转换单元中的高。例如，在光电转换单元由包含PN结的ro实现并且信号电荷是电子的情况下，势垒是在其中电子的电势比在N型半导体区域中的高的区域。另一方面，在信号电荷是空穴的情况下，势垒是在其中空穴的电势比在P型半导体区域中的高的区域。可通过诸如STI (浅沟槽隔离)、LOCOS (硅局部氧化)或台面型隔离单元等的隔离绝缘体单元形成势垒。绝缘体具有的带隙比半导体具有的带隙大。因此，绝缘体可被用于对于半导体中的两种类型的载流子(即电子和空穴)形成势垒。在信号电荷是电子的情况下，可通过P型半导体区域形成势垒。另一方面，在信号电荷是空穴的情况下，可通过N型半导体区域形成势垒。作为替代方案，可通过在半导体基板上设置电极并向电极施加电压以形成势垒，来形成势垒。当向电极施加的电压变低时，电子的电势变高。相反，当向电极施加的电压变高时，空穴的电势变高。在以下在本说明书中描述的所有的实施例中，表达方式“设置或形成势垒”至少包括势垒被以上述的配置中的任一种形成或者可被以上述的配置中的任一种形成的状态。两个光电转换单元之间的势垒是位于包含于各光电转换单元中的N型半导体区域之间的部分。这种势垒的例子是图8中的虚线框中包围的区域中的势垒。在通过隔离绝缘体单元形成势鱼的情况下,到势鱼的距离由到形成势鱼的绝缘体的边缘的距离限定。在通过半 导体区域形成势垒的情况下，到势垒的距离由到形成势垒的P型半导体区域的边缘的距离限定。在通过向电极施加电压形成势垒的情况下，到势垒的距离由到电极的边缘的距离限定。在这种情况下，从阱接触插头到光电转换单元的距离由从阱接触插头到包含于光电转换单元中并蓄积电荷的半导体区域的边缘的距离限定。例如，在信号电荷是电子的情况下，该距离由从阱接触插头到N型半导体区域的边缘的距离限定。如上所述，至少一部分阱接触插头均被设置在设置于一个透镜下面的两个光电转换单元之间的区域中。如后面进一步描述的那样，这允许减少由阱接触插头导致的噪声的影响。在本组实施例中，多个光电转换单元被设置在一个透镜下面。在此配置中，允许通过从光电转换单元独立地读出信号来执行焦点检测。但是，如果在光电转换单元之间存在噪声量的差异，该差异使得难以执行准确的焦点检测。作为比较例，以下讨论如下这样的结构，在该结构中，阱接触插头均仅被设置在设置于不同的透镜下面的光电转换单元之间。在这种情况下，从设置在一个透镜下面的两个光电转换单元中的一个到阱接触插头的距离比从该两个光电转换单元中的另一个到阱接触插头的距离小。具体而言，在图8中，假定阱接触插头仅被设置在ro lib和ro lie之间。在这种情况下，从ro lib到阱接触插头的距离比从ro Iia到阱接触插头的距离小。注意，PD 11&和 Ilb是设置在第一微透镜20a下面并且位置相邻的光电转换单元。PD Ilc是设置在与第一微透镜20a不同的第二微透镜20b下面的光电转换单元。在比较例的此配置中，由阱接触插头导致的暗电流更多地流入位置更接近阱接触插头的光电转换单元中。作为结果，在相邻地设置在一个透镜下面的两个光电转换单元之间可存在大的噪声差异。设置在一个透镜下面的光电转换单元之间的这样的大的噪声差异会导致焦点检测精度降低。考虑另一比较例，在该另一比较例中，设置多个透镜并且在每一透镜下面相邻地设置两个光电转换单元，此外，在沿第一方向相邻定位的每两个透镜之间设置阱接触插头。具体而言，例如，第一阱接触插头被设置在ro Iia左侧的ro (未示出)和ro Iia之间，并且，第二阱接触插头被设置在ro lib与ro lie之间。在这种情况下，从ro Iia到第一阱接触插头的距离几乎等于从ro lib到第二阱接触插头的距离。但是，如上所述，制造工艺条件的变化会导致在接触插头中产生的暗电流的量与在另一不同的接触插头中产生的暗电流的量之间具有大的差异。因此，会在ro Iia中的噪声的大小与ro lib中的噪声的大小之间存在差异。即，在一个透镜下面相邻地设置的两个光电转换单元之间可存在大的噪声差异。设置在一个透镜下面的光电转换单元之间的大的噪声差异可导致焦点检测精度降低。相反，在本组的实施例中，阱接触插头被设置在设置于一个透镜下面的两个光电转换单元之间的区域中。设置在一个透镜下面的两个光电转换单元之间的区域是例如图8中的在其中设置有阱接触插头17的区域。该配置允许流入该两个光电转换单元中的暗电流几乎相等，这导致焦点检测精度提闻。注意，设置阱接触插头以使得任何阱接触插头均位于设置在一个透镜下面的两个光电转换单元之间的一些区域之间会是有利的。但是，为了实现特定的电气特性，可以在设置在不同的透镜下面的两个光电转换单元之间的区域中设置一部分阱接触插头。注意，该配置也落入本发明的范围内。在本组的实施例中，可以在各光电转换单元上设置诸如滤色器的波长选择单元。例如，当允许红色波长范围中的光穿过的滤色器被设置在光电转换单元上时，红色波长范围中的光入射于该光电转换单元上。沿第一方向布置的多个光电转换单元包含第一波长范围(例如，红色波长范 围)中的光入射到其上的多个光电转换单元和第二波长范围(例如，绿色波长范围)中的光入射到其上的多个光电转换单元。以周期性的图案交替布置分配有各颜色的光电转换单元。同一颜色的光入射到其上的至少两个光电转换单元被彼此相邻地设置。例如，红色光入射到其上的两个光电转换单元(以下，也简称为“红色光电转换单元”)被彼此相邻设置，并且，紧接着这两个红色光电转换单元，绿色光入射到其上的两个光电转换单元(以下，也简称为“绿色光电转换单元”)被彼此相邻设置。一系列的这四个光电转换单元被周期性地设置，即，以红色、红色、绿色、绿色、红色、红色、绿色和绿色等的次序设置光电转换单元。注意，周期性图案中的基本单位中包含的光电转换单元的数量不限于两个。例如，基本单位可包含两个相邻的红色光电转换单元和紧接着该两个红色光电转换单元的一个绿色光电转换单元，并且，可以重复包含三个光电转换单元的该基本单位。滤色器可被设置为使得对于各透镜颜色是不同的。例如，红色滤色器可被设置在设置于第一微透镜20a下面的光电转换单元上，并且，绿色滤色器可被设置在设置于第二微透镜20b下面的光电转换单元上。以下，分别描述第二组的实施例。注意，在这些实施例的以下的描述中，作为例子假定第一导电类型是N型并且第二导电类型是P型，并且，还假定在光电转换单元中蓄积电子作为信号电荷。注意，第一导电类型可以是P型并且第二导电类型可以是N型，这也落入本发明的范围中。在这种情况下，在光电转换单元中蓄积空穴作为信号电荷。这些实施例与前面的实施例的不同仅在于导电类型相反，因此，省略其描述。注意，本发明的范围还包括如下这样的图像拾取系统，该图像拾取系统包括根据下述实施例中的一个的图像拾取装置和被配置为处理从该图像拾取装置输出的信号的信号处理装置。可通过使用已知的技术实现信号处理装置。第五示例性实施例以下参照附图描述本发明的第五示例性实施例。图8是示出根据第五示例性实施例的平面布局的示意图。具有与图1所示的元件相似的功能的元件由类似的附图标记表
/Jn ο另外，在本实施例中，各元件由数字和字母字符的组合表示。在功能上类似的元件由类似的数字表示，数字后面的字母字符表示与ro的对应。当不需要区分时，只使用数字统一表示元件而没有字母字符后缀。根据本实施例的图像拾取装置包括包含场区域I和活性区域2的半导体基板。半导体基板为例如硅基板。场区域I是诸如STI或LOCOS的隔离绝缘体单元。绝缘体为例如硅氧化物膜。在活性区域2中，设置形成光电转换单元或晶体管的半导体区域。在活性区域2中，设置ro Ila llh。各H)包含N型半导体区域。N型半导体区域和P型半导体区域形成PN结并因此形成ro。形成ro的P型半导体区域包含例如设置在表面上的暗电流阻止层、形成势 垒的半导体区域、与隔离绝缘体单元相邻设置的暗电流阻止层、沟道截断层、阱、半导体基板等。在形成ro的N型半导体区域中，蓄积电子作为信号电荷。在本实施例中，以二维阵列方式设置多个微透镜20a 20d。两个H) Ila和H)IIb被设置在第一微透镜20a下面。两个ro Ilc和ro Ild被设置在第二微透镜20b下面。沿第一方向成一行地布置这些ro Ila lid。在本实施例中，由P型半导体区域形成的势垒3被设置在设置于第一微透镜20a下面的两个ro Iia和ro lib之间。此外，由P型半导体区域形成的势垒4被设置在设置于第一微透镜20a下面的ro Ilb与设置在第二微透镜20b下面的ro Ilc之间。形成势垒4的P型半导体区域的沿第一方向的长度大于形成势垒3的P型半导体区域的沿第一方向的长度。P型半导体区域的边缘是PN结面。S卩，包含于roilb中的N型半导体区域和包含于ro Ilc中的N型半导体区域之间的距离比包含于ro Ila中的N型半导体区域和包含于PD Ilb中的N型半导体区域之间的距离大。P型半导体区域5被设置在ro与形成场区域I的隔离绝缘体单元之间。P型半导体区域5用作减少在绝缘体的界面处产生的暗电流向ro中的侵入的暗电流阻止层。活性区域2包含浮置扩散(以下，称为FD)区域13a和13b，电荷要从H)被传送到这些FD区域13a和13b。活性区域2还包含被配置为向FD区域13传送来自H) 11的电荷的传送晶体管12a和12b。FD区域13a和13b分别通过布线(未示出)与放大晶体管15a和15b连接。放大晶体管15a和15b是被配置为放大由H)产生的信号的放大元件。活性区域2还包含复位晶体管14a和14b以及选择晶体管16a和16b。复位晶体管14将放大晶体管15的输入复位为特定的电压。选择晶体管16控制放大晶体管的源极与垂直输出线(未示出)之间的电气连接。在本实施例中，放大晶体管15a和15b的漏极由公共半导体区域形成，并通过公共接触插头19与电源线连接。与异色光电转换单元对应的两个复位晶体管14的漏极由公共半导体区域形成，并与公共接触插头18连接。在本实施例中，阱接触插头17被设置为向形成ro的P型半导体区域供给电压。阱接触插头17由诸如钨的导电材料形成。阱接触插头17被设置在距设置在ro Ila和roIlb之间的势垒比距ro Ilb和ro Ilc之间的势垒4更近的位置处。即，阱接触插头17被设置在设置于一个微透镜20a下面的两个ro Ila和ro Ilb之间的区域中。此外，阱接触插头17位于沿与第一方向相交的第二方向从形成势垒3的P型半导体区域延伸的区域中。即，阱接触插头17位于势垒3外面。如图7所示，阱接触插头17可位于两个光电转换单元之间的中心处。P型半导体区域的边缘处于P型半导体区域与形成隔离绝缘体单元的绝缘体之间的边界处，或者处于P型半导体区域与N型半导体区域之间的边界处。在本实施例中，没有阱接触插头被设置在异色光电转换单元之间。但是，为了实现特定的电气特性，阱接触插头可被设置在异色光电转换单元之间。注意，用于向放大晶体管15的漏极供给电压的接触插头18可被设置在距势垒3比距势垒4更近的位置处。放大晶体管15被设置在图像感测区域中。图2A、图2B和图2C是示出根据第五示例性实施例的图像拾取装置的截面的示意图。图2A示出沿图8的线IIA-1IA切取的截面。图2B示出沿图8的线IIB-1IB切取的截面。图2C示出沿图8的线IIC-1IC 切取的截面。如图2A和图2B所示，阱接触插头17与高浓度P型半导体区域201接触。P型半导体区域201具有比邻近的P型半导体区域203a高的杂质浓度会是有利的。通过以上述的方式电连接高浓度半导体区域与阱接触插头17，变得能够减小阱接触插头17与半导体区域之间的接触电阻。隔离绝缘体单元(场区域I)被设置在其中设置有阱接触插头17的区域与邻近的元件之间。例如，如图2B所示，隔离绝缘体单元(场区域I)被设置在其中设置有阱接触插头17的P型半导体区域203a和形成势垒3的P型半导体区域之间。隔离绝缘体单元(场区域I)使得能够抑制由阱接触插头17导致的暗电流的影响，使得到达光电转换单元的暗电流的量减少。P型半导体区域5被设置在隔离绝缘体单元(场区域I)下面。因此，P型半导体区域从阱接触插头17连续延伸到形成势垒3的P型半导体区域的PN结面。因此，即使在如下这样的结构中，在该结构中，通过隔离绝缘体单元(场区域I)将势垒3与在该处阱接触插头17与半导体区域接触的部分隔离，也能向势垒3供给来自阱接触插头17的电压。虽然图2B没有示出，但是，传送晶体管12的栅电极被设置在被设置于阱接触插头17与势垒3之间的隔离绝缘体单元上。当光电转换单元正在蓄积信号电荷时，能够向传送晶体管12的栅电极供给电压，使得形成用于信号电荷的势垒。例如，在由电子提供信号电荷的情况下，供给与向阱供给的GND电压相同的电压或比GND电压低的负电压。因此，在该配置中，能够抑制由于阱接触插头17导致的暗电流的影响，使得到达光电转换单元的暗电流的量减少。
P型半导体区域203a 203e可用作阱或势垒3和4的一部分。N型半导体区域204被设置在P型半导体区域203下面。图2C示出设置在一个微透镜20b下面的两个ro Ilc与ro Ild的截面。如图2C所示，PD 11被设置在N型外延层205上。PD 11可包含杂质浓度比N型外延层205的杂质浓度高的N型半导体区域。势垒3被设置在ro Iic与ro Iid之间。势垒3包含被设置在半导体基板的表面侧的P型半导体区域203a 203c。在基板的深部中，N型外延层205从PD Ilc连续延伸到ro lid。通过如上面描述的那样形成N型半导体区域使得它连续地在基板的深部中延伸，两个ro被电连接。作为结果，当在ro中的一个中出现饱和时,溢出的电荷容易流入另一 ro中，这导致灵敏度提高。P型半导体区域202被设置在H) 11的表面上。P型半导体区域202用作阻止在该表面上产生的暗电流侵入ro中的暗电流阻止层。P型半导体区域202可被设置在其中设置有阱接触插头17的区域中。下面，参照图3A所示的等效电路图和图3B所示的驱动图，描述根据本实施例的操作。图3A所示的等效电路图包含ro 101和102、传送晶体管103和104、放大晶体管105和106、选择晶体管107和108、FD节点109和110、复位晶体管111和112、用于输出信号的信号输出线113和114。图3B示出分别供给到图3A所示的SEL节点、RES节点和TX节点的驱动脉冲。当复位晶体管111和112接通时，对应的FD节点109和110被复位到复位电压(例如，等于电源电压的电压)。然后，当选择晶体管107和108接通时，变得能够将来自对应的放大晶体管105和106的信号输出到各信号输出线113和114。通过透镜会聚的光入射于ro 101和102上。各ro ΙΟΙ和102产生并蓄积与入射光量对应的电荷。然 后，当传送晶体管103和104接通时，在相应的光电转换单元中蓄积的电荷被传送到各FD节点109和110。FD节点109和110是放大晶体管105和106的输入节点。基于传送到FD节点109和110的电荷，放大晶体管105和106将信号输出到各信号输出线113和114。注意，可以省略选择晶体管。在这种情况下，例如，可通过控制供给到FD的复位电压执行选择操作。在本实施例中，两个光电转换单元被设置在一个微透镜下面。这使得能够执行图像捕获操作和焦点检测操作两者。通过微透镜20a会聚的光被分成分别入射于H) Ila和PD Iib上的两束光。各ro Iia和ro lib产生并蓄积与入射光量对应的电荷。传送晶体管12a和12b将在对应的光电转换单兀中蓄积的电荷传送到各FD区域13a和13b。基于传送到FD节点13a和13b的电荷，放大晶体管15a和15b将信号输出到各信号输出线。如上所述，能够通过独立地从两个ro Iia和ro lib读出信号并对于该信号执行特定的信号处理基于相位差执行焦点检测。还能够通过添加输出信号执行普通的图像拍摄操作。在上述的配置中，阱接触插头17被设置在到H) 11&和 Ilb基本上等距的位置处。这导致ro Ila和ro Ilb基本上均等地接收由于阱接触插头17导致的扩散暗电流。即，能够减少设置在一个透镜下面的两个ro之间的侵入噪声的差异，这导致焦点检测精度提闻。在本实施例中，滤色器被设置以使得颜色对各微透镜是不同的，因此，设置在一个微透镜下面的光电转换单元具有同色滤色器。例如，PD Ila和ro Ilb被红色滤色器覆盖。PD Ilc PD Ilf被绿色滤色器覆盖。PD Ilg和PD Ilh被蓝色滤色器覆盖。在本实施例中，图像拾取装置可被配置为单色型。在这种情况下，诸如滤色器的波长选择单元可被省略，或者，可以设置波长选择单元，使得所有的像素检测同一波长范围中的光。第五示例性实施例的变型可通过组合第五示例性实施例与第二到第四示例性实施例中的一个，变更第五示例性实施例。在这些变型中，根据第二到第四示例性实施例中的一个的配置被变更为使得设置在多个同色光电转换单元上的每一滤色器被一个微透镜替代。例如，在图4 7中，PDIla和H) Ilb被设置在第一微透镜下面，并且，PD Ilc和H) Ild被设置在第二微透镜下面。在该配置中，可以设置或者可以不设置滤色器。虽然已参照示例性实施例描述了本发明，但应理解，本发明不限于公开的示例性实施例。以下的权利要求的范围应被赋予最宽泛的解释以包含所有这样的变型、等同的结构和功能。 ·
权利要求
1.一种图像拾取装置，包括: 多个光电转换单元，所述多个光电转换单元中的每一个包含被配置为蓄积信号电荷的第一导电类型的第一半导体区域和被设置为与第一半导体区域接触的第二导电类型的半导体区域； 在所述多个光电转换单元中包含的光电转换单元之间形成的势垒；和设置在图像感测区域中的接触插头，所述多个光电转换单元被设置在所述图像感测区域中，并且所述接触插头被配置为向所述第二导电类型的半导体区域供给电压，其中，接触插头的数量比所述多个光电转换单元中包含的光电转换单元的数量少， 所述多个光电转换单元包含被配置为接收具有第一波长范围中的波长的光的多个第一光电转换单元和被配置为接收具有第二波长范围中的波长的光的多个第二光电转换单元， 所述多个第一光电转换单元和所述多个第二光电转换单元沿第一方向设置为使得所述多个第一光电转换单元中包含的至少两个第一光电转换单元彼此相邻， 所述势垒包含在彼此相邻的两个第一光电转换单元之间形成的第一部分以及在彼此相邻的第一光电转换单元和第二光电转换单元之间形成的第二部分，并且， 从接触插头到所述势垒的第一部分的距离比从接触插头到所述势垒的第二部分的距离小。
2.根据权利要求1的图像拾取装置，其中， 接触插头被设置为使得第二方向与所述第一方向相交，所述第二方向是从彼此相邻的两个第一光电转换单元中分别包含的第一导电类型的第一半导体区域之间设置的区域朝向所述接触插头的方向。
3.根据权利要求1的图像拾取装置，其中， 所述第二导电类型的半导体区域包含形成所述势垒的第一部分的第二导电类型的第二半导体区域， 接触插头被与第二导电类型的第三半导体区域接触地设置， 隔离绝缘体单元被设置在第二半导体区域与第三半导体区域之间，并且， 所述第二导电类型的半导体区域从第三半导体区域连续延伸到第一半导体区域与第二半导体区域之间的PN结部分，并且，被设置在所述隔离绝缘体单元下面。
4.根据权利要求3的图像拾取装置，其中，彼此相邻的两个第一光电转换单元中分别包含的第一导电类型的第一半导体区域通过设置在所述第二半导体区域下面的第一导电类型的半导体区域电连接。
5.根据权利要求1的图像拾取装置，其中，接触插头被设置在形成所述势垒的第一部分的区域中。
6.根据权利要求1的图像拾取装置，包括设置在所述图像感测区域中的并被配置为向第二导电类型的半导体区域供给电压的多个接触插头，其中， 包含于所述多个接触插头中的至少一部分接触插头被设置在距所述第一部分比距所述第二部分近的位置处。
7.根据权利要求6的图像拾取装置，其中，包含于所述多个接触插头中的一半或更多的接触插头被设置在距所述第一部分比距所述第二部分近的位置处。
8.根据权利要求6的图像拾取装置，其中，包含于所述多个接触插头中的每个接触插头被设置在距所述第一部分比距所述第二部分近的位置处。
9.根据权利要求1的图像拾取装置，其中，在所述第一方向上观看的所述势垒的第一部分的长度比在所述第一方向观看的所述势垒的第二部分的长度小。
10.根据权利要求1的图像拾取装置，还包括设置在所述图像感测区域中的多个放大晶体管，每个放大晶体管被配置为基于由所述多个光电转换单元中的对应的一个光电转换单元产生的电荷的量输出信号，其中， 用于向放大晶体管的漏极供给电压的第二接触插头被设置在距所述第一部分比距所述第二部分近的位置处。
11.根据权利要求1的图像拾取装置，其中，被配置为传送来自光电转换单元的电荷的传送晶体管、被配置为放大电荷并输出信号的放大晶体管和被配置为将放大晶体管的输入节点复位的复位晶体管中的至少一个被设置在第一光电转换单元与第二光电转换单元之间。
12.根据权利要求1的图像拾取装置，还包括与接触插头电连接的网格状导电材料，其中， 所述导电材料的一部分被设置在彼此相邻的第一光电转换单元与第二光电转换单元之间的区域上。
13.一种图像拾取装置，包括: 多个光电转换单元， 所述多个光电转换单元中的每一个包含被配置为蓄积信号电荷的第一导电类型的第一半导体区域和被设置为与第一半导体区域接触的第二导电类型的半导体区域； 在包含于所述多个光电转换单元中的光电转换单元之间形成的势垒；以及 设置在图像感测区域中的接触插头，所述多个光电转换单元被设置在所述图像感测区域中，并且所述接触插头被配置为向所述第二导电类型的半导体区域供给电压，其中， 接触插头的数量比包含于所述多个光电转换单元中的光电转换单元的数量少， 所述多个光电转换单元包含设置在第一透镜下面的多个第一光电转换单元和设置在第二透镜下面的第二光电转换单元， 所述多个第一光电转换单元和所述第二光电转换单元沿第一方向被设置为使得包含于所述多个第一光电转换单元中的至少两个第一光电转换单元彼此相邻， 所述势垒包含在彼此相邻的两个第一光电转换单元之间形成的第一部分以及在彼此相邻的第一光电转换单元和第二光电转换单元之间形成的第二部分，并且， 从所述接触插头到所述势垒的第一部分的距离比从所述接触插头到所述势垒的第二部分的距离小。
14.一种图像拾取装置，包括: 多个光电转换单元，所述多个光电转换单元中的每一个包含被配置为蓄积信号电荷的第一导电类型的第一半导体区域和被设置为与第一半导体区域接触的第二导电类型的半导体区域；以及 设置在图像感测区域中的接触插头，所述多个光电转换单元被设置在所述图像感测区域中，并且所述接触插头被配置为向第二导电类型的半导体区域供给电压，其中，接触插头的数量比包含于所述多个光电转换单元中的光电转换单元的数量少， 所述多个光电转换单元包含被配置为接收具有第一波长范围中的波长的光的多个第一光电转换单元和被配置为接收具有第二波长范围中的波长的光的多个第二光电转换单元， 所述多个第一光电转换单元和所述多个第二光电转换单元沿第一方向被设置为使得包含于所述多个第一光电转换单元中的至少两个第一光电转换单元彼此相邻，并且， 从接触插头到两个相邻的第一光电转换单元中的一个的第一距离和从接触插头到所述两个相邻的第一光电转换单元中的另一个的第二距离均比从接触插头到第二光电转换单元的第三距离小。
15.一种图像拾取装置，包括: 多个光电转换单元，所述多个光电转换单元中的每一个包含被配置为蓄积信号电荷的第一导电类型的第一半导体区域和被设置为与第一半导体区域接触的第二导电类型的半导体区域；和 设置在图像感测区域中的至少一个接触插头，所述多个光电转换单元被设置在所述图像感测区域中，并且所述至少一个接触插头被配置为向所述第二导电类型的半导体区域供给电压，其中， 接触插头的数量比包含于所述多个光电转换单元中的光电转换单元的数量少， 所述多个光电转换单元包含设置在第一透镜下面的多个第一光电转换单元和设置在第二透镜下面的第二光电转换单元， 所述多个第一光电转换单元和所述第二光电转换单元沿第一方向被设置为使得包含于所述多个第一光电转换单元中的至少两个第一光电转换单元彼此相邻，并且， 从接触插头到两个相邻的第一光电转换单元中的一个的第一距离和从接触插头到所述两个相邻的第一光电转换单元中的另一个的第二距离均比从接触插头到所述第二光电转换单元的第三距离小。
16.—种图像拾取系统,包括: 根据权利要求1-15中任一项的图像拾取装置；以及 被配置为处理从所述图像拾取装置输出的信号的信号处理装置。
全文摘要
本发明公开了图像拾取装置和图像拾取系统。该图像拾取装置包括分别包含第一导电类型的第一半导体区域和被设置为与第一半导体区域接触的第二导电类型的半导体区域的光电转换单元；在光电转换单元之间形成的势垒；和设置在图像感测区域中的接触插头。接触插头的数量比光电转换单元的数量少。光电转换单元包含第一和第二光电转换单元，并被布置为使得至少两个第一光电转换单元沿第一方向彼此相邻。势垒包含在相邻设置的两个第一光电转换单元之间形成的第一部分以及在彼此相邻的第一光电转换单元和第二光电转换单元之间形成的第二部分。接触插头的位置距第一部分比距第二部分更近。
文档编号H01L27/146GK103219346SQ201310018380
公开日2013年7月24日 申请日期2013年1月18日 优先权日2012年1月18日
发明者约翰逊道子, 小林昌弘, 和田洋一, 坪井宏政 申请人:佳能株式会社