摄像装置及摄像系统的制作方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及摄像装置及摄像系统。
【背景技术】
[0002]在日本特开第2007-243744号公报和第2013-172210号公报中，提出了各自具有全局电子快门功能以及对摄像面使用相位差方法的焦点检测功能二者的摄像装置。这些摄像装置包括多个光电转换器以及多个电荷保持部，所述光电转换器被构造为输出用于图像信号的信号电荷和用于焦点检测的信号电荷，所述电荷保持部被构造为保持从光电转换器传送的信号电荷。
[0003]在日本特开第2007-243744号公报以及第2013-172210号公报公开的摄像装置中，当多个电荷保持部中的至少一者饱和时，原本需要由该饱和的电荷保持部保持的电荷可能泄露到相邻像素中的电荷保持部。此外，原本需要由饱和的电荷保持部保持的电荷可能不被光电转换器传送，而是保留在光电转换器中。由于这些原因，当多个电荷保持部中的至少一者饱和时，即使其他电荷保持部不饱和，图像质量也可能劣化。
【发明内容】
[0004]本发明是鉴于上述问题而做出的，并且目的在于在具有全局电子快门功能和对摄像面使用相位差方法的焦点检测功能两者的摄像装置中提高图像质量。
[0005]根据本发明的一个实施例，提供一种摄像装置，该摄像装置包括布置有多个像素的像素区，所述多个像素中的各个包括:多个光电转换器，其被构造为生成与入射光的量相对应的电荷；多个电荷保持部，其被布置为与所述多个光电转换器相对应，并被构造为分别保持由所述多个光电转换器生成的电荷；以及聚光部，其被布置为被所述多个光电转换器共享，并被构造为将所述入射光导向所述多个光电转换器，其中，同一像素中包括的所述多个电荷保持部中的两个电荷保持部之间的第一势皇的高度Vb低于，不同像素中包括的所述多个电荷保持部中的两个电荷保持部之间的第二势皇的高度Va。
[0006]根据本发明的另一实施例，提供一种摄像装置，该摄像装置包括:布置有多个像素的像素区，所述多个像素中的各个包括:多个光电转换器，其被构造为生成与入射光的量相对应的电荷；多个电荷保持部，其被布置为与所述多个光电转换器相对应，并被构造为分别保持由所述多个光电转换器生成的电荷；以及聚光部，其被布置为被所述多个光电转换器共享，并被构造为将所述入射光导向所述多个光电转换器；第一隔离部，其形成在同一像素中包括的所述多个电荷保持部当中的相邻的电荷保持部之间，所述第一隔离部由具有与形成所述多个电荷保持部的半导体区的导电类型不同的导电类型的半导体区形成；以及第二隔离部，其形成在不同像素中包括的所述多个电荷保持部当中的相邻的电荷保持部之间，所述第二隔离部由绝缘材料形成。
[0007]根据本发明的另一实施例，提供一种摄像装置，该摄像装置包括:布置有多个像素的像素区，所述多个像素中的各个包括:多个光电转换器，其被构造为生成与入射光的量相对应的电荷；多个电荷保持部，其被布置为与所述多个光电转换器相对应，并被构造为分别保持由所述多个光电转换器生成的电荷；以及聚光部，其被布置为被所述多个光电转换器共享，并被构造为将所述入射光导向所述多个光电转换器，第一隔离部，其形成在同一像素中包括的所述多个电荷保持部当中的相邻的电荷保持部之间，所述第一隔离部由具有与形成所述多个电荷保持部的半导体区的导电类型不同的导电类型的半导体区形成；以及第二隔离部，其形成在不同像素中包括的所述多个电荷保持部当中的相邻的电荷保持部之间，所述第二隔离部由具有与形成所述多个电荷保持部的半导体区的导电类型不同的导电类型的第二半导体区形成，其中，所述第一半导体区的杂质浓度低于所述第二半导体区的杂质浓度。
[0008]根据本发明的另一实施例，提供一种摄像装置，该摄像装置包括布置有多个像素的像素区，所述多个像素中的各个包括:多个光电转换器，其被构造为生成与入射光的量相对应的电荷；多个电荷保持部，其被布置为与所述多个光电转换器相对应，并被构造为分别保持由所述多个光电转换器生成的电荷；以及聚光部，其被布置为被所述多个光电转换器共享，并被构造为将所述入射光导向所述多个光电转换器，其中，同一像素中包括的所述多个电荷保持部中的两个电荷保持部之间的第一势皇的高度Vb低于，所述多个光电转换器中的一个光电转换器的耗尽电压与跟所述多个电荷保持部中的一个电荷保持部相对应的耗尽电压之间的差AVcbp。
[0009]通过以下参照附图对示例性实施例的描述，本发明的其他特征将变得清楚。
【附图说明】
[0010]图1是例示根据本发明的第一实施例的摄像装置的结构的图。
[0011]图2是根据第一实施例的像素的电路图。
[0012]图3A和图3B是根据第一实施例的摄像装置的驱动时序图。
[0013]图4是根据第一实施例的像素的俯视图。
[0014]图5是根据第一实施例的像素的电势图。
[0015]图6A和图6B是例示第一实施例的效果的电势图。
[0016]图7A、图7B和图7C是根据第一实施例的像素的截面结构的例示。
[0017]图8A和图8B是根据第一实施例的像素的截面结构的例示。
[0018]图9是根据本发明的第二实施例的像素的电势图。
[0019]图1OA是用于例示第二实施例的效果的图，图10B、图1OC和图1OD是例示第二实施例的效果的电势图。
[0020]图11是根据本发明的第三实施例的摄像装置的驱动时序图。
[0021]图12是根据本发明的第四实施例的摄像装置的驱动时序图。
[0022]图13是根据本发明的第五实施例的像素的电路图。
[0023]图14是根据第五实施例的摄像装置的驱动时序图。
[0024]图15是根据第五实施例的像素的俯视图。
[0025]图16是根据本发明的第六实施例的像素的电路图。
[0026]图17是根据第六实施例的摄像装置的驱动时序图。
[0027]图18是根据第六实施例的像素的俯视图。
[0028]图19是根据第六实施例的像素的电势图。
[0029]图20是根据本发明的第七实施例的摄像系统的框图。
【具体实施方式】
[0030]现在，将参照附图详细描述本发明的优选实施例。在各实施例的附图中，以相同的附图标记指示具有相同功能的部件，并且有时将省略对其重复说明。
[0031](第一实施例)
[0032]图1是例示根据本发明的第一实施例的摄像装置的结构的图。摄像装置10包括像素区11、垂直扫描电路12、列放大器部16、列信号保持部17、水平扫描电路18以及输出电路20。像素区11是摄像装置10的光接收部，并且包括以行和列布置的多个像素100。垂直扫描电路12是被构造为向像素100发送控制信号的电路。垂直扫描电路12经由针对摄像装置10的各行布置的控制信号线13而连接到像素100。注意，在图1中，控制信号线13被例示为各自连接到各像素的线，但是控制信号线13可以各自由多个布线形成，从而可以发送多种控制信号。
[0033]像素100是被构造为将入射光转换为电信号，并输出转换后的电信号的元件。各像素100连接到针对摄像装置10的各列布置的垂直信号线14。通过由连接到各垂直信号线14的电流源15供给的电流，将来自像素100的信号输出到列放大器部16。列放大器部16包括放大器电路等。列放大器部16对输入信号进行诸如放大等的处理，并且将结果信号输出到列信号保持部17。列信号保持部17是被构造为临时保持从列放大器部16输入的信号的电路。水平扫描电路18将用于列选择的控制信号等发送给列信号保持部17。基于来自水平扫描电路18的控制信号，列信号保持部17经由输出信号线19，依次将信号从各像素列输出到输出电路20。输出电路20对输入信号进行诸如放大等的处理，并且将结果信号输出到连接到摄像装置10的后段的信号处理单元等。上述摄像装置10的结构仅是示例，并且可以适当地添加其他电路等。
[0034]图2是根据第一实施例的像素100的电路图。像素100包括光电转换器(PD) 201和202、电荷保持部(MEM) 203和204以及浮置扩散部(FD) 205。PD 201和202中的各个包括被构造为生成与入射光的量相对应的电荷的光电转换元件(例如光电二极管)。MEM 203和204是被构造为分别临时保持由H) 201和202生成的电荷的元件。
[0035]像素100还包括被构造为分别将电荷从H) 201和202传送到MEM 203和204的第一传送晶体管206和207，以及被构造为分别将电荷从MEM 203和204传送到FD 205的第二传送晶体管208和209。基于控制信号PTXl来控制第一传送晶体管206和207的接通或关断。基于控制信号PTX21来控制第二传送晶体管208的接通或关断，并且基于控制信号PTX22来控制第二传送晶体管209的接通或关断。
[0036]像素100还包括复位晶体管210、放大晶体管211以及选择晶体管212。复位电压被供给到复位晶体管210的漏极，而复位晶体管210的源极连接到FD 205。当接通复位晶体管210时，复位传送到FD 205的电荷。FD 205是放大晶体管211的栅极节点(gatenode) ο放大晶体管211放大并输出与传送到FD 205的电荷的量相对应的信号。放大晶体管211的源极连接到选择晶体管212的漏极，并且选择晶体管212的源极连接到垂直信号线14。当接通选择晶体管212时，选择要读取的像素行，并且来自放大晶体管211的信号被输出到垂直信号线14。基于控制信号PRES来控制复位晶体管210的接通或关断，并且基于控制信号PSEL来控制选择晶体管212的接通或关断。
[0037]像素100还包括溢漏(OFD)以及OFD控制晶体管213和214。OFD控制晶体管213连接在光电转换器201与OFD之间，并且控制晶体管214连接在光电转换器202与OFD之间。基于控制信号POFD来控制OFD控制晶体管213和214的接通或关断。当接通OFD控制晶体管213和214时，分别将PD 201和202复位。
[0038]像素100还包括被构造为将入射光引导至H) 201和202的微透镜215 (聚光部)。PD 201和202共享信号微透镜215。
[0039]图3A和图3B是根据第一实施例的摄像装置的驱动时序图。图3A是用于例示在一个帧期间中的操作的时序图，并且图3B是用于例示在一个水平期间中的操作的时序图。一个水平期间是从一行读取像素信号的期间。一个帧期间是从所有像素读取像素信号的期间。
[0040]参照图3A，描述一个帧期间中的操作。在根据本实施例的摄像装置10中，同时进行在针对特定帧的H)中的电荷的累积和针对另一帧的信号的读取。因此，存在在同一时刻同时进行多个帧的处理的期间。因此，下列说明可能不仅涉及在此说明中所聚焦的帧(关注帧)，而且还涉及聚焦帧之前的帧(前一帧)以及聚焦帧之后的帧(下一帧)。注意，在时序图的下列说明中，当各控制信号为高电平时，接通各晶体管(导通)，而当各控制信号为低电平时，关断各晶体管(非导通)。
[0041]在时刻t301，由MEM 203和204保持前一帧的信号。在从时刻t301至时刻t303的期间，依次读取前一帧的信号(图3A中的“MEM读取”)。
[0042]与前一帧的信号的读取并行地，在从时刻t301至时刻t305的期间，将H) 201和202复位，并且电荷被从关注帧累积到H) 201和202 (图3A中的“H)复位”和“H)累积”)。在从时刻t301至时