图像拾取设备以及图像拾取系统的制作方法
【专利说明】图像拾取设备以及图像拾取系统
[0001 ] 本申请是申请号为201310018719.3、申请日为2013年I月18日、名称为“图像拾取设备以及图像拾取系统”的发明专利申请的分案申请。
技术领域
[0002]各实施例的一个公开的方面涉及图像拾取设备，更具体而言，涉及光电转换元件之间的隔离结构。
【背景技术】
[0003]当前，在光电转换设备中，有在多个光电转换元件中所生成的信号被作为单一像素的信号来处理的情况。例如，公开了通过使用单一微透镜将光聚焦到多个光电转换元件上来执行使用相位差方法的焦点检测的技术。例如，如日本专利待审公开N0.2001-250931所描述的，通过分开地读取对应于单一微透镜的光电转换元件的信号来执行焦点检测。此后，通过将对应于单个微透镜的光电转换元件的信号相加，这些信号可以被视为单一像素的信号。
[0004]当多个光电转换元件的信号被视为单一像素的信号时，如果在多个光电转换元件之间灵敏度或入射光量有差异，则可能不会获得适当的信号。特别是，由于光电转换元件位于各种元件附近，取决于相邻元件之间的隔离结构，可能不会获得适当的信号。这是不仅在诸如相位差检测之类的应用中而且还在各种应用中可以执行的过程，随着图像拾取设备的应用领域的发展，可能会出现更大的问题。
[0005]通过使光电转换元件和与光电转换元件相邻的元件之间的隔离结构适当，当使用多个光电转换元件的信号获得单一信号时，此处各实施例提供理想信号。
【发明内容】
[0006]各实施例中的一个是包括多个光电转换单元的图像拾取设备，每一光电转换单元都包括多个光电转换元件。多个光电转换单元中所包括的多个光电转换元件的信号被相加。多个光电转换元件中的每一个包括收集信号载流子的第一导电类型的第一半导体区域。光电转换单元中的每一个中所包括的并且彼此相邻的光电转换元件中所包括的第一半导体区域夹有第二导电类型的第二半导体区域。在第二半导体区域的某一区域中所生成的信号载流子的势皇的高度小于在每个第一半导体区域和第一导电类型的溢漏区域之间的区域中所生成的信号载流子的势皇的高度。
[0007]通过下列参考附图对示例性实施例的描述，本公开的其他特征将变得显而易见。
【附图说明】
[0008]图1是示意地示出了根据每一个实施例的图像拾取设备的总体配置的图。
[0009]图2是示出了根据第一实施例的图像拾取设备中的像素的示意配置的图。
[0010]图3A到3D是示意地示出了根据第一实施例的图像拾取设备中的像素的截面结构和最小电势的图。
[0011]图4是示意地示出了根据第一实施例的图像拾取设备的输出的图。
[0012]图5A到f5D是示意地示出了根据第一实施例的图像拾取设备的最小电势的图。
[0013]图6A到6B是示意地示出了根据第二实施例的图像拾取设备中的像素的截面结构和最小电势的图。
[0014]图7是示出了根据第三实施例的图像拾取设备的俯视图。
[0015]图8是示意地示出了根据第四实施例的图像拾取设备中的像素的截面结构的图。
[0016]图9是示意地示出了对象的成像关系的图。
[0017]图1OA和1B是示意地示出了使用相位差方法的焦点检测的图。
[0018]图11是示出图像拾取设备的概况的图示。
[0019]图12A和12B是示意地示出了图像拾取设备中的像素的截面结构和最小电势的图。
[0020 ]图13是示意地示出了图像拾取设备的输出的图。
[0021 ]图14A和14B是示出了光电转换单元的等效电路的示例的图。
【具体实施方式】
[0022]各实施例的一个所公开的特征可以被描述为通常被描绘成时序图的过程。时序图可以示出了诸如信号、事件等等之类的多个实体的时序关系。虽然时序图可以将操作描述为顺序过程，但是，某些操作可以并行地或同时执行。另外，除非特别声明，操作或时序的时刻的顺序可以被重新排列。此外，时序或时间距离可以不是成比例的，或以准确的比例描绘时序关系。
[0023]首先，图12A和12B示出了促进对各实施例的理解的示例。图12A是示出了图像拾取设备中的像素的截面结构的图，而下部的图12B是示意地示出了半导体层的电势的图。
[0024]示出了微透镜1201和滤色镜1202。线路1203驱动像素内的驱动晶体管，并提供电源电压和地电势。在η型半导体衬底1204上提供了 P型半导体区域1205。提供η型半导体区域1206、1207和1211以与P型半导体区域1205—起配置ρ-η结。这些区域配置充当光电转换元件的光电二极管(在下面的描述中称F1D)。
[0025]在不共享相同微透镜1201和滤色镜1202的相邻像素的η型半导体区域1207和1211之间提供P型半导体区域1208。每一 P型半导体区域1208可以充当η型半导体区域1207和1211之间的电子(信号载流子)的势皇。
[0026]在共享同一个微透镜1201的η型半导体区域1206和1207之间提供P型半导体区域1209。每一 P型半导体区域1209可以充当η型半导体区域1206和1207之间的电子(信号载流子)的势皇。P型半导体区域1208的势皇的高度通过图12Β中所示出的势皇的高度1210来表不O
[0027]在这样的结构的情况下，当相邻的ro中的一个由于ro之间的灵敏度或亮度的差异而已经饱和时，此后所生成的电荷会泄漏。此外，在饱和的PD中所生成的电荷还可能漏入η型半导体衬底1204中。此外，H)中的电荷可能漏入通过充当电荷向其中转移的读取区域的η型半导体区域配置的浮动扩散区域。特别是因为η型半导体衬底1204和浮动扩散区域可能充当溢漏区域(OFD区域)，OFD区域最初旨在释放饱和的电荷，电荷高度可能漏入OFD区域。
[0028]作为由发明人进行的检验的结果，已经发现，如果在PD饱和之后所生成的大量电荷漏入OFD区域，当ro的信号被相加并用于捕捉到的图像时，可能会发生图13中所示出的现象。
[0029]图13示出了当对应于两个η型半导体区域1206和1207的H)(下文简称为H) 1206和PD 1207)的输入/输出特性和PD 1206和1207的输出被组合时组合的输入/输出特性。当光被入射到ro上时，执行光电转换，并生成电子空穴对。为了说明，图13示意地示出了PD 1206具有比ro 1207更高的灵敏度或入射到ro 1206上的光的量大于入射到ro 1207的光量的情况。当入射到ro上的光的量在图13中所示出的范围1301内时，所生成的电荷的量在ro 1206比在ro 1207中更大，但是，由于ro 1206未饱和，通过组合ro 1206和ro 1207的信号而获得的输出是适当的。然而，在图13中所示出的范围1302的情况下，PD 1206已经饱和，但是，PD1207未饱和。在此情况下，由于PD 1206的输出已经饱和，因此，PD 1206的输出不再变得更大，而ro 1207根据入射光具有适当的输出，因为ro 1207未饱和。因此，PD 1206饱和之后的组合的输出1307由通过组合PD 1206和PD 1207的输出而获得的值来确定，结果，组合的输出可以具有PD 1206饱和之后的拐点特征。当PD 1206饱和之后所生成的电荷漏入除PD1207以外的区域时，特别是漏入在配置PD的η型半导体区域周围所提供的(FD区域时，这种现象是显著的。
[0030]另一方面，所呈现的各实施例中的一个具有这样的特征:在同一个光电转换单元中所包括的多个光电转换元件之间所提供的势皇的高度低于在η型半导体区域和光电转换元件的OFD区域之间所提供的势皇的高度。
[0031]接下来，将描述根据所呈现的各实施例中的每一个的光电转换设备的框图。这里，图像拾取设备被示为光电转换设备的示例。各实施例可以应用于除图像拾取设备以外的设备，只要该设备利用光电转换。
[0032]图1是示出了可以向其应用各实施例的图像拾取设备的概况的图。在图1中，图像拾取设备100包括像素阵列101以及选