固态成像装置和电子设备的制作方法
【专利摘要】一种固态成像装置包括多个像素，每一个像素包括通过光电转换光而产生电荷的光电转换单元以及读取电平对应于该光电转换单元中产生的电荷的像素信号的晶体管。作为该多个像素的至少一部分的相差像素以这样的方式构造：该光电转换单元被分成多个光电转换单元，并且绝缘的光屏蔽膜埋设在用于将该多个光电转换单元彼此分隔开的区域中。
【专利说明】固态成像装置和电子设备
【技术领域】
[0001]本公开涉及固态成像装置和电子设备，特别是涉及能获得良好相差检测精度的固态成像装置和电子设备。
【背景技术】
[0002]在相关技术中，在诸如数字静止相机和摄像机具有成像功能的电子设备中，采用固态成像装置，例如，电荷耦合装置(CCD)和互补金属氧化物半导体(CMOS)成像传感器。固态成像装置包括像素，在每一个像素中结合执行光电转换的光敏二极管(PD)和多个晶体管，并且根据从布置成平面方式的多个像素输出的像素信号形成图像。
[0003]例如，在固态成像装置中，PD中累积的电荷转移到具有预定容量的浮置扩散(FD)单元，其提供在ro和放大晶体管的栅极之间的连接部分中。然后，与FD中存储的电荷的电平对应的信号从像素读出并且由具有比较器的模拟数字(AD)转换电路AD转换，从而输出AD转换的信号。
[0004]近年来，已经广泛开展采用CMOS成像传感器的一部分成像像素检测相位的技术，以提高自动聚焦(AF)的速度，即所谓的像平面相差AF。像平面相差AF包括一侧光屏蔽法和H)分区法。
[0005]例如，日本未审查专利申请公开N0.2001-250931公开了采用一侧光屏蔽法的像平面相差AF的固态成像装置，通过用光屏蔽膜覆盖ro的约一半从而使像素的光屏蔽膜的一部分相对于微型透镜的光学中心偏移可进行距离测量。
[0006]此外，日本未审查专利申请公开N0.2000-292685公开了采用H)分区法的像平面相差AF的固态成像装置，通过将一个像素中的ro分成两个且通过从各分割的ro获得相位信息可进行距离测量。
[0007]例如，因为一侧光屏蔽法通过现有技术的配线层或光阻挡区域中使用的光屏蔽膜等可屏蔽像素一侧上的一部分，所以已经知晓可容易制造一种结构。同样，因为作为一对具有不同开口方向的两个成像像素希望被用于检测相位且难以从成像像素获得像素值，所以必须从周围像素补偿像素值。
[0008]相反，因为ro分区法将一个ro分成两个，所以可仅采用一个成像像素并且可相对容易地实现像素值补偿。
【发明内容】
[0009]然而，在ro分区法中，因为用于检测相差的多个分割的ro彼此靠近设置，所以，在从微型透镜入射的光当中，当具有很大入射角的光入射到ro上时，该光泄漏到相邻的ro，并且因此相差检测精度降低。
[0010]本公开考虑这样的情形而进行，并且旨在在ro分割法中实现较好的相差检测精度。
[0011]根据本公开的实施例，所提供的固态成像装置包括:多个像素，每一个像素包括通过光电转换光而产生电荷的光电转换单元；以及晶体管，读取电平对应于光电转换单元中产生的电荷的像素信号，其中，作为该多个像素的至少一部分相差像素以这样的方式构造:该光电转换单元分割为多个光电转换单元，并且绝缘的光屏蔽膜埋设在用于将分割的该多个光电转换单元彼此分隔开的区域中。
[0012]根据本公开的另一个实施例，所提供的电子设备包括:固态成像装置，该固态成像装置包括多个像素，每一个像素包括通过光电转换光而产生电荷的光电转换单元；以及晶体管，读取电平对应于光电转换单元中产生的电荷的像素信号，其中，作为该多个像素的至少一部分的相差像以这样的方式构造:该光电转换单元分割为多个光电转换单元，并且绝缘的光屏蔽膜埋设在用于将分割的该多个光电转换单元彼此分隔开的区域中。
[0013]在实施例中，作为该多个像素的至少一部分的相差像素以这样的方式构造:该光电转换单元分割为多个光电转换单元，并且绝缘的光屏蔽膜埋设在用于将分割的该多个光电转换单元彼此分隔开的区域中。
[0014]根据本公开的实施例，能够实现较好的相差检测准确度。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]图1是示出根据本技术方案的实施例的固态成像装置的构造示例的方块图；
[0016]图2A和2B是示出固态成像装置的第一构造示例的图；
[0017]图3A和3B是示出固态成像装置的第二构造示例的图；
[0018]图4A和4B是示出固态成像装置的第三构造示例的图；
[0019]图5A和5B是示出从相差像素读取像素信号的图；
[0020]图6A和6B是示出倾斜方向上相差检测的图；
[0021]图7A和7B是示出在垂直方向和水平方向上的相差检测的图；
[0022]图8A和8B是描述从一个H)和所有PD读取像素信号的图；
[0023]图9是示出相差像素的修改示例的图；
[0024]图1OA和1B是示出其中部分设置相差像素的一部分像素阵列单元的图；
[0025]图1lA和IlB是示出其中全体设置相差像素的一部分像素阵列单元的图；
[0026]图12是示出固态成像装置的第四构造示例的图；
[0027]图13A和13B是示出相差像素的修改示例的图；以及
[0028]图14是示出安装在电子设备上的成像设备的构造示例的方块图。
【具体实施方式】
[0029]在下文，将参考附图详细描述其中应用本技术方案的具体实施例。
[0030]图1是根据本技术方案实施例的固态成像装置的构造示例的方块图。
[0031]如图1所示，固态成像装置11是CMOS-型固态成像装置，并且构造为包括像素阵列单元12、垂直驱动单元13、列处理单元14、水平驱动单元15、输出单元16和驱动控制单元17。
[0032]像素阵列单元12包括多个像素21，其布置成阵列形状，通过与像素21的行数对应的多个水平信号线22连接到垂直驱动单元13，并且通过与像素21的列数对应的多个垂直信号线23连接到列处理单元14。换言之，像素阵列单元12中包括的多个像素21分别设置在其中水平信号线22和垂直信号线23相交的点处。
[0033]垂直驱动单元13通过水平信号线22顺序提供用于驱动(转移、选择或复位等)各像素21的驱动信号到像素阵列单元12中包括的多个像素21的各行。
[0034]列处理单元14通过垂直信号线23在从各像素21输出的像素信号上执行关联双取样(CDS)过程而提取像素信号的信号电平，并且获得与像素21接收光量对应的像素数据。
[0035]对于像素阵列单元12中包括的多个像素21的每列，水平驱动单元15顺序给列处理单元14提供驱动信号，用于从列处理单元14输出从各像素21获得的像素数据。
[0036]在与水平驱动单元15的驱动信号对应的时段上，像素数据从列处理单元14提供到输出单元16，并且输出单元16例如放大像素数据并且输出放大的像素数据到后续阶段上的图像处理电路。
[0037]驱动控制单元17控制固态成像装置11中的每个方框的驱动。例如，驱动控制单元17根据每个方块的驱动周期产生时钟信号且提供时钟信号到每个方块。
[0038]图2A和2B是示出固态成像装置11的第一构造示例的图。图2A示出了固态成像装置11的截面构造示例，它是第一构造示例，而图2B示出了固态成像装置11的平面构造示例。
[0039]如图2A和2B所示，固态成像装置11用层叠的配线层31、传感器层32、滤色器层33和芯片上透镜层34构成。图2A和2B示出了在像素阵列单元12中设置的多个像素21当中，能输出像素信号用于相差检测的像素21a和仅输出形成图像的像素信号的常规像素21b。在下文，适当地，像素21a和像素21b分别称为相差像素21a和成像像素21b ;并且当不需要区分像素21a和像素21b时，它们简称为像素21。
[0040]在图2A和2B的构造示例中，配线层31包括形成在层间绝缘膜42之间的多个配线层41，并且形成了三个配线层41-1至41-3。
[0041 ] 传感器层32包括固定电荷膜53和绝缘膜54，层叠在具有TO51形成其中的半导体基板52上。
[0042]PD51由PN结形成，通过光电转换所接收的光而产生电荷，并且累积所产生的电荷。半导体基板52是硅基板(P阱)，其中注入P-型杂质。固定电荷膜53是例如存储负固定电荷的膜，并且在半导体基板52的边界表面处抑制暗电流的产生。另外，绝缘膜可用于取代固定电荷膜53。绝缘膜54是具有绝缘特性的膜，并且将半导体基板52的表面绝缘。
[0043]此外，在传感器层32中，一个H)51b形成在成像像素21b中，而两个H)51al和51a2形成在相差像素21a中。然后，在传感器层32中，与半导体基板52绝缘的雕刻的光屏蔽膜55形成在相差像素21a的H)51al和51a2之间，并且阻挡金属56形成在雕刻的光屏蔽膜55和固定电荷膜53之间。换言之，如图2B所示，在相差像素21a中，分隔开形成H)51al和51a2，并且雕刻的光屏蔽膜55形成在彼此分隔开的H)51al和51a2的区域中，在平面图上看为〃1〃形状。
[0044]雕刻的光屏蔽膜55形成在通过雕刻半导体基板52而形成的沟槽内。例如，沟槽形成在半导体基板52中位于H)51al和51a2之间，并且固定电荷膜53和阻挡金属56施加到沟槽内侧。其后，雕刻的光屏蔽膜55例如通过在沟槽中埋设具有光屏蔽特性的金属而形成。
[0045]阻挡金属56是金属膜，形成为在形成雕刻的光屏蔽膜55时防止金属材料的扩散或者防止金属材料的交互作用。
[0046]滤色器层33具有这样的构造，其中预定颜色的滤色器61，例如，红、绿和蓝的滤色器61布置成所称的Bayer阵列。在图2A和2B中，示出了相差像素21a接收的滤色器61a和成像像素21b接收的滤色器61b。
[0047]芯片上透镜层34包括微型透镜62，其聚集入射在固态成像装置11上的光到每个像素21。在图2A和2B中，示出了聚集光到相差像素21a的Η)51&1和5Ia2的微型透镜62a和聚集光到成像像素21b的H)51b的微型透镜62b。
[0048]以这种方式，固态成像装置11以下面的方式构造:相差像素21a的Η)51&1和51a2由雕刻的光屏蔽膜55分隔。因此，在固态成像装置11中，由雕刻的光屏蔽膜55可防止在倾斜的方向上入射到相差像素21a的Η)51&1和51a2之一上的光混入其它的Η)51&1和51a2 (在下文，称为光串扰)。换言之，如图2A和2B中的虚线箭头所示，例如，防止了在雕刻的光屏蔽膜55上的倾斜方向上入射到Η)51&1上的光的反射以及该光混入H)51a2中。
[0049]此外，在固态成像装置11中，由雕刻的光屏蔽膜55可防止相差像素21a的Η)51&1和51a2之一中产生的电荷混入其它的Η)51&1和51a2中(在下文，称为电串扰)。
[0050]以这种方式，在固态成像装置11中，可防止相差像素21a的H^la1和51&2之间的电串扰和光串扰，并且避免相差特性(用于检测相差的准确度的特性)的下降。
[0051]例如，在相关技术的固态成像装置中，因为用于分割ro的装置隔离通过形成具有深P型杂质浓度的区域执行，所以分割的ro之间的光隔离和电隔离很弱，并且相差特性变坏。例如，如果形成具有深P型杂质浓度的较宽区域以便改善分割的ro的光隔离和电隔离，则减小了 ro的面积。因此，难以获得高电平的相差信号，相反，噪声的影响增加，并且因此相差特性变坏。
[0052]相反，在固态成像装置11中，因为与相关技术的固态成像装置相比^)51&1和51a2之间的电隔离和光隔离可由雕刻的光屏蔽膜55加强，所以能够防止相差特性变坏。因此，固态成像装置11可实现更好的相差特性。
[0053]此外，在固态成像装置11中，增加了从相差像素21a的^)51&1和51&2输出的像素信号，并且因此像素信号可用于形成图像。因此，能够防止图像质量上的变坏，并且与如上所述由一侧光屏蔽法从相邻像素补偿相差像素的像素值的情况相比，能获得较高图像质量的图像。
[0054]图3A和3B是示出固态成像装置11的第二构造示例的图。图3A示出了固态成像装置11-1的截面构造示例，它是第二构造示例，而图3B示出了固态成像装置ll-ι的平面构造示例。
[0055]如图3B所示，固态成像装置11-1与图2A和2B的固态成像装置11的不同构造在于:四个Η)51&1-1至51a4-l形成在相差像素21a_l中，并且雕刻的光屏蔽膜55_1形成在用于彼此分隔Η)51&1-1至51a4-l的区域中。换言之，在固态成像装置11_1中，雕刻的光屏蔽膜55-1在平面图上形成〃十字〃形状。另外，固态成像装置11-1与图2A和2B的固态成像装置11具有共同的部件，共同的部件由相同的附图标记表示，并且因此省略其详细描述。
[0056]在以这样方式构造的固态成像装置11-1中，因为Η)51&1-1至51a4_l由雕刻的光屏蔽膜55-1彼此分隔，所以能够防止Η)51&1-1至51a4-l之间的电串扰和光串扰。因此，与相关技术的固态成像装置相比，固态成像装置11-1可实现与图2A和2B的固态成像装置类似的较好的相差特性。此外，如将参考图6A和6B所描述的，能够检测相差像素21a-l中倾斜方向上的相差。
[0057]图4A和4B是示出固态成像装置11的第三构造示例的图。图4A示出了固态成像装置11-2的截面构造示例，它是第三构造示例，而图4B示出了固态成像装置11-2的平面构造示例。
[0058]如图4B所示，固态成像装置11-2与图2A和2B的固态成像装置11的不同构造在于:四个ro51a1-2至51a4-2形成在相差像素21a_2中，并且雕刻的光屏蔽膜55_2形成在用于将Η)51&1-2至51a4-2彼此分隔且分隔相差像素21a-2和其它相邻像素21的区域中。换言之，在固态成像装置11-2中，雕刻的光屏蔽膜55-2形成为平面图上的〃中心上具有十字的正方形〃形状。另外，固态成像装置11-2与图2A和2B的固态成像装置11具有共同的部件，共同的部件由相同的附图标记表示，并且因此将省略其详细描述。
[0059]在以这样方式构造的固态成像装置11-2中，因为Η)51&1-2至51a4_2由雕刻的光屏蔽膜55-2彼此分隔，所以能够防止Η)51&1-2至51a4-2之间的电串扰和光串扰。此外，在固态成像装置11-2中，能由雕刻的光屏蔽膜55-2防止Η)51&1-2至51a4_2和相邻的成像像素21b的H)51b之间的电串扰和光串扰。因此，与相关【技术领域】的固态成像装置相比，固态成像装置11-2可获得与图2A和2B的固态成像装置11类似的较好的相差特性。
[0060]此外，在相差像素21a_2中，白色滤色器61a对应于滤色器层33中的相差像素21a-2设置。以这种方式，通过施加白色滤色器61a到相差像素21a_2，能够提高Η)51&1_2至51a4-2的接收光量，并且改善由Η)51&1-2至51a4_2输出像素信号的灵敏度。因此，固态成像装置11-2可实现较好的相差特性。
[0061]接下来，将参考图5A和5B至图9描述从相差像素21a_l读取像素信号。
[0062]图5A示出了相差像素21a_l的电路构造，而图5B示出了相差像素21a_l的平面构造示例。
[0063]如图5A所示,相差像素21a_l构造为包括F1DSla1-1至51a4_l、转移晶体管71:至714、放大晶体管72、FD单元73、选择晶体管74和复位晶体管75，并且通过垂直信号线23连接到电流源24。
[0064]此外，如图5B所示，一个微型透镜62a由Η)51&1-1至51a4_l共享，并且转移晶体管7^至714设置在相差像素21a-l的中心侧。
[0065]PD51arl至51a4_l以这样的方式构造，阳极电极接地，并且阴极电极通过转移晶体管至714分别连接到放大晶体管72的栅极电极。
[0066]转移晶体管至714分别根据从图1的垂直驱动单元13提供的转移信号TGl至TG4驱动。例如，如果提供到转移晶体管至714的栅极电极的转移信号TGl至TG4处于高电平，则转移晶体管了^至了匕导通。因此，PDSla1-1至51a4-l中累积的电荷通过转移晶体管711至714传输到FD单元73。
[0067]放大晶体管72是源跟随器的输入部分，源跟随器是读取电路，读取由Η)51&1-1至51a4-l中光电转换获得的信号，并且将对应于FD单兀73中累积电荷的电平的像素信号输出到垂直信号线23。换言之，放大晶体管72构成具有电流源24连接到垂直信号线23 —端的源跟随器，放大晶体管72的漏极电极连接到电源电压VDD，并且其源极电极通过选择晶体管74连接到垂直信号线23。
[0068]FD单元73是浮置扩散区域，具有提供在转移晶体管Tl1至714和放大晶体管72之间的电容Cl，并且临时累积从Η)51&1-1至51a4-l通过转移晶体管7^至714传输的电荷。FD单元73是将电荷转换成电压的电荷检测单元，并且FD单元73中累积的电荷转换成放大晶体管72中的电压。
[0069]选择晶体管74根据从图1的垂直驱动单元13提供的选择信号SEL驱动，并且当提供到栅极电极的选择信号SEL处于高电平时，选择晶体管74导通，并且连接到放大晶体管72和垂直信号线23。
[0070]复位晶体管75根据从图1的垂直驱动单元13提供的复位信号RST驱动。例如，当提供到栅极电极的复位信号RST处于高电平时，复位晶体管75导通，并且FD单元73中累积的电荷放电到电源电压VDD中以复位FD单元73。
[0071]以该方式构造的相差像素21a_l可从Η)51&1-1至51a4_l独立地读取电荷，并且输出电位对应于各电荷的像素信号。然后，例如，在相差像素21a_l中，倾斜方向上的相差根据与从倾斜方向上设置的一对H)51a独立读取的电荷对应的像素信号检测。
[0072]在图6A和6B中，从TO51读取像素信号的该TO51通过由虚线围绕来表示。例如，如图6A所示，通过独立地转移倾斜方向上设置的H)5Ia1-1和PD5Ia4-1的电荷到FD单元73且读取各像素信号可检测从左上到右下的倾斜方向的相差。类似地，如图6B所示，通过独立地转移在倾斜方向设置的H)5Ia2-1和H)5Ia3-1的电荷到FD单元73且读取各像素信号可检测从右上到左下的倾斜方向的相差。
[0073]此外，在相差像素21a_l中，能检测垂直方向和水平方向上的相差。
[0074]在图7A和7B中，从TO51读取像素信号的该TO51通过由虚线围绕来表示。例如，如图7A所示，通过独立地传输PDSla1-1和PD5Ia3-1的电荷以及PD5Ia2-1和PD5Ia4-1的电荷到FD单元73且读取各像素信号可检测水平方向上的相差。类似地，如图7B所示，通过独立地传输PD5Ia1-1和PD5Ia2-1的电荷以及PD5Ia3-1和PD5Ia4-1的电荷到FD单元73且读取各像素信号可检测垂直方向上的相差。
[0075]此外，在相差像素21a_l中，ro51arl至51a4_l的任何一个，例如，如图8A所示，仅Η)51&1-1的电荷可传输到FD单元73，并且可读取像素信号。
[0076]此外，如图8Β所示，在相差像素21a_l中，PD51arl至51a4_l的所有电荷同时传输到FD单元73，该电荷加在FD单元73中，并且可读取像素信号。以这种方式，通过增加PD51arl至51a4-l的所有电荷获得的像素信号可用作形成图像的像素信号，类似于成像像素21b输出的像素信号。另外，甚至在图2A和2B的相差像素21a中，类似地，PDSla1至51a2的电荷同时传输到FD单元，该电荷加在FD单元中，并且可读取像素信号。
[0077]然而，在相差像素21a_l中，放大晶体管72放大FD单元73中累积的电荷的增益取决于FD单元73的电容。
[0078]因此，例如，当FD单元73的电容设定为在传输Η)51&1-1至51a4_l的任何一个的电荷时(在下文，适当地称为读取一个像素的时间)对于电荷量获得适当的增益，会关注当PD51arl至51a4-l的所有电荷会同时传输到FD单元73 (在下文，适当地称为增加所有像素到FD的时间)，电荷量超过FD单元73的电容。因此，相差像素21a-l构造为在读取一个像素时和增加所有像素到FD时之间切换FD的电容，并且因此能够防止电荷超过FD单元73的电容。
[0079]换言之，图9示出了相差像素21a_l的修改示例。
[0080]如图9所示，相差像素21a-l’构造为包括Η)51&1-1至51a4_l、转移晶体管71:至714、放大晶体管72、FD单元73、选择晶体管74、复位晶体管75、开关晶体管76和FD单元77。换言之，相差像素21a-l’与图5A和5B的相差像素21a_l的区别在于它包括开关晶体管76和FD单元77。
[0081]开关晶体管76设置为连接到FD单元73和复位晶体管75，并且FD单元77提供在开关晶体管76和复位晶体管75之间的连接部分中。FD单元77是浮置扩散区域，包括电容C2。然后，开关晶体管76根据从图1的垂直驱动单元13提供的开关信号FG驱动，并且当开关信号FG处于高电平时，开关晶体管76导通，并且FD单元73和FD单元77连接。以这种方式，从Η)51&1-1至51a4-l转移的电荷的累积电容由开关晶体管76切换，并且因此能切换转换电荷成电压的转换效率。
[0082]因此，在读取一个像素时，开关晶体管76导通，分别产生在Η)51&1-1至51a4_l中的电荷累积在FD单元73的电容Cl中。因此，能以很小的电容累积电荷，并且以高转换效率转换电荷成电压。
[0083]同样，在将所有像素加到FD时，开关晶体管76导通，并且因此FD单元73和FD单元77连接，PD51arl至51a4_l中产生的电荷同时用通过增加FD单元73的电容Cl和FD单元77的电容C2获得的电容累积，并且增加电荷。因此，能用大电容累积电荷，并且以低转换效率将该电荷转换成电压。
[0084]因此，在读取一个像素时，能以高增益将电荷转换成像素信号；在增加所有像素到FD时，能防止电荷的溢出。
[0085]另外，上面描述的各构造示例的相差像素21a可部分地或全体设置在图1的像素阵列单元12中。
[0086]图1OA和1B示出了一部分像素阵列单元12，其中部分地设置相差像素21a。
[0087]在图1OA所示的像素阵列单元12中，部分地设置图3A和3B所示的相差像素21a-l，并且设置相差像素21a-l之外的成像像素21b。此外，在图1OB所示的像素阵列单元12中，部分地设置图3A和3B所示的相差像素21a-2，并且设置相差像素21a_l之外的成像像素21b。
[0088]图1lA和IlB示出了一部分像素阵列单元12，其中设置全体相差像素21a。
[0089]在图1lA所示的像素阵列单元12中，全体设置图3A和3B所示的相差像素21a_l。此外，在图1lB所示的像素阵列单元12中，全体设置图3A和3B所示的相差像素21a_2。
[0090]如图1lA和IlB所示，通过固态成像装置11能检测所有相差像素21a中的相差，固态成像装置11包括其中全体设置相差像素21a的像素阵列单元12，并且能形成来自像素信号的图像，像素信号从所有相差像素21a输出。此外，在其中全体设置相差像素21a的像素阵列单元12中，能由一个相差像素21a从多个方向接收光，并且输出对应于来自各方向的光的像素信号。因此，能够通过独立输出对应于来自各方向的光的像素信号且对于各方向光的每一个形成多个图像而获得立体图像(3D图像)。
[0091]此外，如图1OA和1B所示，与其中全体设置图1lA和IlB的相差像素21a的像素阵列单元12相比，能改善其中部分设置相差像素21a的像素阵列单元12中的像素灵敏度。另外，尽管没有示出，但是图2A和2B的相差像素21a可部分地或全体设置在如图10A、10B、IIA和IlB所示的像素阵列单元12中。
[0092]接下来，图12是示出固态成像装置11的第四构造示例的图，并且图12示出了作为第四构造示例的固态成像装置11-3的平面构造示例。
[0093]如图12所示，固态成像装置11-3以这样的方式构造:相差像素21a_3全体地设置在像素阵列单元12中，如上面描述的图1IA和IIB所示。然后，在相差像素21a-3中，类似于图4A和4B的相差像素21a_2,雕刻的光屏蔽膜55_3形成在用于将相差像素21a_3中包括的四个ro51a1-3至51a4-3彼此分隔且分隔相差像素21a_2的区域中。
[0094]此外，在固态成像装置11-3中，设置微型透镜62而在垂直方向和水平方向上相对于相差像素21a-3移动1/2像素。换言之，固态成像装置11-3以这样的方式构造:一个微型透镜62由分别包括在四个相邻相差像素21a-3中的Η)51&1_3至51a4_3共享。
[0095]换言之，图12示出了四个相差像素21a_3，并且微型透镜62由左上相差像素2la-3的右下部中设置的PD51a4-3、右上相差像素21a_3的左下部中设置的PD51a3_3、左下相差像素21a-3的右上部中设置的H)51a2-3以及右下相差像素21a_3的左上部中设置的PD51a「3 共享。
[0096]此外，固态成像装置11-3以这样的方式构造:四个垂直信号线23i至234设置在每个相差像素21a-3处。因此，在固态成像装置11-3中，基于相差像素21a_3中包括的四个Η)51&1-3至51a4-3产生的电荷的像素信号可同时由四个垂直信号线23i至234读取。这样，通过单独地且以平行的方式读取基于Η)51&1-3至51a4-3中产生的电荷的像素信号，能加速读取固态成像装置11-3中的像素信号。
[0097]接下来，图13A和13B示出了相差像素21a的修改示例。图13A示出了相差像素21a’，其为图2A和2B中所示相差像素21a的修改示例，而图13B示出了相差像素21a_2’，其为图4A和4B中所示相差像素21a-2的修改示例。
[0098]在图2A和2B的相差像素21a中，PD51al和51a2在相差像素21a的中心分隔开，并且雕刻的光屏蔽膜55形成在相差像素21a的中心。相反，如图13A所示，在相差像素21a’中，PD51al’和51a2’在从相差像素21a’的中心移动的位置分隔，并且雕刻的光屏蔽膜55形成在从相差像素21a的中心移动的位置。
[0099]这里，将光聚集到固态成像装置11的光学系统的光瞳位置根据相差像素21a在像素阵列单元12中的设置位置变化。例如，光瞳位置是像素阵列单元12中心附近的相差像素21a的中心，并且光瞳位置是从相差像素21a的中心移动的位置，靠近像素阵列单元12的端部附近。因此，在像素阵列单元12的端部附近设置的相差像素21a’中，PD51a/和51a2’分割的位置根据光瞳位置纠正。
[0100]在图13A所示的相差像素21a’中，取决于光瞳位置P，Η)51&1’和51a2’分割的位置是从中心偏离的位置，并且雕刻的光屏蔽膜55形成在Η)51<和51a2’分割的区域中。因此，分割的Η)51&1’和51a2’各尺寸不同。然而，因为ro51al’和51a2’的较小一个具有光通过的较短距离，所以光倾向于泄漏到其它的相邻像素21。
[0101]因此，如图13B所示，在相差像素21a-2’中，雕刻的光屏蔽膜55_2’形成在分割的PD51al’和51a2’的区域中，并且相差像素21a_2’和其它相邻像素21被分割。因此，如所示，能防止光从形成为较小的PD51al-2’泄漏到其它的相邻像素21。
[0102]此外，上面描述的固态成像装置11可应用于包括成像系统各种电子设备，例如数字相机和数字摄像机、具有成像功能的移动电话或者具有成像功能的其它设备。
[0103]图14是示出成像设备安装在电子设备上的构造示例的方块图。
[0104]如图14所示，成像设备101构造为包括光学系统102、成像装置103、信号处理电路104、监视器105和存储器106，并且能捕获静态图像和运动图像。
[0105]光学系统102构造为包括一个或多个透镜，并且引导来自物体的图像光(入射光)到成像装置103从而在成像装置103的光接收表面(传感器单元)上形成图像。
[0106]作为成像装置103，应用包括上述各种构造示例的相差像素21a的固态成像装置11。根据通过光学系统102形成在光接收表面上的图像，电子以固定的周期累积在成像装置103中。因此，根据成像装置103中累积的电子的信号提供到信号处理电路104。
[0107]信号处理电路104在从成像装置103输出的像素信号上执行各种信号处理。由信号处理电路104执行信号处理获得的图像(图像数据)提供到监视器105且在其上显示，或者提供到存储器106且存储(记录)在其中。
[0108]在这样构造的成像设备101中，通过应用包括上述各种构造示例的相差像素21a的固态成像装置11，能实现较好的相差特性，并且获得可靠的聚焦图像。
[0109]另外，本技术方案可具有下面的构造。
[0110](I)
[0111]一种固态成像装置，包括:
[0112]多个像素，每一个像素包括:
[0113]光电转换单兀，该光电转换单兀通过光电转换光而产生电荷；以及
[0114]晶体管，该晶体管读取电平对应于该光电转换单元中产生的电荷的像素信号，
[0115]其中，为该多个像素的至少一部分的相差像素以如下的方式构造:该光电转换单元被分割为多个光电转换单元，并且绝缘的光屏蔽膜埋设在用于将分割的该多个光电转换单元彼此分隔开的区域中。
[0116](2)
[0117]根据权利要求(I)所述的固态成像装置，
[0118]其中该相差像素在用于将该相差像素和其它相邻像素分隔开的区域中进一步埋设该光屏蔽膜而构成。
[0119](3)
[0120]根据权利要求⑴或⑵所述的固态成像装置，
[0121]其中，在形成该光电转换单元的传感器层上层叠的滤色器中，对应于该相差像素设置白色滤色器。
[0122](4)
[0123]根据权利要求⑴到(3)任一所述的固态成像装置，
[0124]其中该相差像素通过将该光电转换单元分割为两个而构成。
[0125](5)
[0126]根据权利要求⑴到(4)任一所述的固态成像装置，
[0127]其中该相差像素通过将该光电转换单元分割为四个而构成。
[0128](6)
[0129]根据权利要求(5)所述的固态成像装置，
[0130]其中，在分割的该四个光电转换单兀之中，根据与倾斜方向上设置的一对光电转换单元中产生的电荷对应的该像素信号执行相差检测。
[0131](7)
[0132]根据权利要求(5)或(6)所述的固态成像装置，
[0133]其中，在分割的该四个光电转换单元之中，根据与垂直方向或水平方向上设置的一对光电转换单元中产生的电荷对应的该像素信号执行相差检测。
[0134](8)
[0135]根据权利要求(I)到(J)任一所述的固态成像装置，还包括:
[0136]电荷检测单元，暂时累积从该光电转换单元传输的电荷且将该电荷转换成电压，
[0137]其中来自分割的该多个光电转换单元的电荷同时传输到该电荷检测单元，并且该电荷加在该电荷检测单元中。
[0138](9)
[0139]根据权利要求(8)所述的固态成像装置，还包括:
[0140]开关晶体管，在该电荷检测单元中，切换将电荷转换成电压的转换效率。
[0141](10)
[0142]根据权利要求(I)到(9)任一所述的固态成像装置，
[0143]其中，将该光电转换单元分割为多个光电转换单元的位置根据该相差像素的布置位置进行校正。
[0144](11)
[0145]根据权利要求(I)到(10)任一所述的固态成像装置，
[0146]其中该相差像素全体设置在像素阵列单元中，在该像素阵列单元中，该像素设置成阵列形状。
[0147](12)
[0148]一种电子设备，包括:
[0149]固态成像装置，包括:
[0150]多个像素，每一个像素包括
[0151]光电转换单元，该光电转换单元通过光电转换光而产生电荷；以及
[0152]晶体管，该晶体管读取电平对应于该光电转换单元中产生的电荷的像素信号，
[0153]其中，作为该多个像素的至少一部分的相差像素以如下的方式构造:该光电转换单元被分割为多个光电转换单元，并且绝缘的光屏蔽膜埋设在用于将分割的该多个光电转换单元彼此分隔开的区域中。
[0154]应理解，本公开不限于上面描述的实施例，而是可在不脱离本公开要点的范围内修改成各种形式。
[0155]相关申请的交叉引用
[0156]本申请要求2013年6月28日提交的日本优先权专利申请JP2013-136217的权益，其全部内容通过引用结合于此。
【权利要求】
1.一种固态成像装置，包括: 多个像素，每一个像素包括: 光电转换单元，该光电转换单元通过光电转换光而产生电荷；以及 晶体管，该晶体管读取电平对应于该光电转换单元中产生的电荷的像素信号， 其中，作为该多个像素的至少一部分的相差像素以如下的方式构造:该光电转换单元被分割为多个光电转换单元，并且绝缘的光屏蔽膜埋设在用于将分割的该多个光电转换单元彼此分隔开的区域中。
2.根据权利要求1所述的固态成像装置， 其中该相差像素在用于将该相差像素和其它相邻像素分隔开的区域中进一步埋设该光屏蔽膜而构成。
3.根据权利要求1所述的固态成像装置， 其中，在形成该光电转换单元的传感器层上层叠的滤色器层中，对应于该相差像素设置白色滤色器。
4.根据权利要求1所述的固态成像装置， 其中该相差像素通过将该光电转换单元分割为两个而构成。
5.根据权利要求1所述的固态成像装置， 其中该相差像素通过将该光电转换单元分割为四个而构成。
6.根据权利要求5所述的固态成像装置， 其中，在分割的该四个光电转换单元之中，根据与倾斜方向上设置的一对光电转换单元中产生的电荷对应的该像素信号执行相差检测。
7.根据权利要求5所述的固态成像装置， 其中，在分割的该四个光电转换单元之中，根据与垂直方向或水平方向上设置的一对光电转换单元中产生的电荷对应的该像素信号执行相差检测。
8.根据权利要求1所述的固态成像装置，还包括: 电荷检测单元，暂时累积从该光电转换单元传输的电荷且将该电荷转换成电压， 其中来自分割的该多个光电转换单元的电荷同时传输到该电荷检测单元，并且该电荷加在该电荷检测单元中。
9.根据权利要求8所述的固态成像装置，还包括: 开关晶体管，在该电荷检测单元中，切换将电荷转换成电压的转换效率。
10.根据权利要求1所述的固态成像装置， 其中，将该光电转换单元分割为多个光电转换单元的位置根据该相差像素的布置位置进行校正。
11.根据权利要求1所述的固态成像装置， 其中该相差像素全体设置在像素阵列单元中，在该像素阵列单元中，该像素设置成阵列形状。
12.—种电子设备,包括: 固态成像装置，包括: 多个像素，每一个像素包括 光电转换单元，该光电转换单元通过光电转换光而产生电荷；以及 晶体管，该晶体管读取电平对应于该光电转换单元中产生的电荷的像素信号， 其中，作为该多个像素的至少一部分的相差像素以如下的方式构造:该光电转换单元被分割为多个光电转换单元，并且绝缘的光屏蔽膜埋设在用于将分割的该多个光电转换单元彼此分隔开的区域中。
【文档编号】H01L27/146GK104253136SQ201410280806
【公开日】2014年12月31日 申请日期:2014年6月20日 优先权日:2013年6月28日
【发明者】野村宏利 申请人:索尼公司