固態(tài)成像器件、固態(tài)成像器件的驅(qū)動方法及電子裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及固態(tài)成像器件、固態(tài)成像器件的驅(qū)動方法以及電子裝置，并更具體地涉及能夠使相位差像素的特性以與芯片位置無關(guān)的方式保持不變的固態(tài)成像器件、固態(tài)成像器件的驅(qū)動方法以及電子裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]通常，諸如CMOS(互補金屬氧化物半導體)圖像傳感器等固態(tài)成像器件已廣泛用于成像裝置。這種類型的成像裝置具有自動對焦(autofocus)的AF(自動對焦)功能。近年來，對被攝體的AF精確度和AF速度的要求越來越高。
[0003]例如，通常在數(shù)字單鏡頭反光相機中額外地組合有AF模塊。這涉及外殼尺寸和安裝成本的增加。因此，一些無反光鏡可換鏡頭相機和緊湊型數(shù)字靜物相機在沒有額外地組合的AF模塊的情況下通過對比AF來實現(xiàn)AF功能。然而，很難說AF速度在當前狀態(tài)下是足夠的。
[0004]因此，通過如下方式增加AF速度的數(shù)字相機已經(jīng)投入實際使用:將相位差像素組合到固態(tài)成像器件中，并通過圖像表面相位差AF來實現(xiàn)AF功能。通常，在圖像表面相位差(image surface phase difference)方法中，相位差像素A和相位差像素B配對以用于實現(xiàn)AF功能。對于提高AF精度的方法，增加固態(tài)成像器件中包含的相位差像素的數(shù)量是有效的。通常，這是通過將相位差像素A和B設(shè)定成與用于成像的正常像素相同的尺寸并例如改變金屬遮光部來實現(xiàn)的。
[0005]此外，專利文獻I披露了一種為了增加用于AF的像素的數(shù)量而將相位差像素A和B放置在一個像素中的技術(shù)，以由此提高AF精確度。另外，專利文獻2披露了與背面照射型相位差像素有關(guān)的技術(shù)。
[0006]專利文獻1:日本專利申請?zhí)亻_第2012-165070號
[0007]專利文獻2:日本專利申請?zhí)亻_第2012-84816號

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明要解決問題
[0009]專利文獻I披露了使用PD分隔系統(tǒng)的圖像表面相位差AF。這是將相位差像素A和B放置在一個像素中的方法。在此方法中，聚光點S被設(shè)定在相位差像素A與相位差像素B之間的邊界中。
[0010]例如，在可換鏡頭數(shù)字相機中，聚光點位置取決于可互換的鏡頭的F值。即使沒有互換鏡頭，當執(zhí)行廣角成像以及長焦(telephoto)和變焦(zooming)時，F(xiàn)值也會改變，且聚光點位置相應(yīng)地改變。通常，對于使用PD分隔系統(tǒng)的圖像表面相位差AF，聚光點S在任何鏡頭中的視角中心部分(芯片的中心部分)中不會改變。因此，如果相位差像素A和相位差像素B被設(shè)定成具有相同的尺寸，則可以將聚光點S設(shè)定在相位差像素A與相位差像素B之間的邊界中。圖1示出了將聚光點S設(shè)定在像素中的中心的示例。
[0011]另一方面，在視角周邊部分(芯片的周邊部分)中，如果微透鏡受到光瞳校正(pupil correct1n)，則可在一些透鏡中將聚光點S設(shè)定在像素的中心。然而，如果使用具有不同F(xiàn)值的鏡頭，則存在聚光點S可能偏離像素中心的可能性。在此情況下，為了將聚光點S設(shè)定在相位差像素A與相位差像素B之間的邊界中，需要將相位差像素A和相位差像素B的光接收表面設(shè)定成具有不同的尺寸。聚光點位置根據(jù)圖像高度而發(fā)生改變，因此需要根據(jù)固態(tài)成像器件中的像素的布置位置來改變該像素中的相位差像素A與相位差像素B的尺寸比例。圖2示出了將相位差像素A的尺寸設(shè)定成小于相位差像素B的尺寸的示例。通過以此方式改變相位差像素A與相位差像素B的比例，可以將聚光點S設(shè)定在相位差像素A與相位差像素B之間的邊界中。
[0012]然而，如圖2所示，當改變相位差像素A與相位差像素B的尺寸比例時，相位差像素A的電荷累積區(qū)域變得小于相位差像素B的電荷累積區(qū)域。因此，相位差像素A的飽和信號量下降。此外，相位差像素A和B的尺寸根據(jù)聚光點S的位置而有差異地改變。因此，要完全傳輸所有相位差像素A和B的電荷并不容易。
[0013]注意，專利文獻2披露了與背面照射型相位差像素有關(guān)的技術(shù)，且它并未采用H)分隔系統(tǒng)。
[0014]本發(fā)明是針對這些情況而提出的，以便使相位差像素的特性以與諸如視角中心部分和視角周邊部分等芯片位置無關(guān)的方式保持不變。
[0015]用于解決問題的裝置
[0016]根據(jù)本發(fā)明的方面的固態(tài)成像器件包括像素陣列部，在所述像素陣列部中以矩陣的形式布置有:第一像素，其包括光電轉(zhuǎn)換單元，所述光電轉(zhuǎn)換單元接收并光電轉(zhuǎn)換入射光，以便獲得顏色分量信號；以及第二像素，其包括成對的第一光電轉(zhuǎn)換單元和第二光電轉(zhuǎn)換單元，所述第一光電轉(zhuǎn)換單元和所述第二光電轉(zhuǎn)換單元的光接收表面的尺寸取決于圖像高度，以便獲得相位差檢測信號，成對的所述第一光電轉(zhuǎn)換單元和所述第二光電轉(zhuǎn)換單元均包括:第一區(qū)域，其用作電荷累積主要部分；以及第二區(qū)域，其執(zhí)行光電轉(zhuǎn)換并促進電荷向所述主要部分傳輸。
[0017]在成對的所述第一光電轉(zhuǎn)換單元和所述第二光電轉(zhuǎn)換單元中，光入射側(cè)的所述第二區(qū)域具有取決于光瞳校正的尺寸，且所述光入射側(cè)的相對側(cè)的所述第一區(qū)域具有相同的尺寸。
[0018]所述第一區(qū)域中的雜質(zhì)濃度高于所述第二區(qū)域中的雜質(zhì)濃度。
[0019]所述第二區(qū)域大于所述第一區(qū)域。
[0020]所述固態(tài)成像器件還包括:第一傳輸晶體管，其傳輸累積在所述第一光電轉(zhuǎn)換單元中的電荷；以及第二傳輸晶體管，其傳輸累積在所述第二光電轉(zhuǎn)換單元中的電荷，在成對的所述第一光電轉(zhuǎn)換單元和所述第二光電轉(zhuǎn)換單元中，靠近所述第一傳輸晶體管的區(qū)域和靠近所述第二傳輸晶體管的區(qū)域中的雜質(zhì)濃度高于其它區(qū)域中的雜質(zhì)濃度。
[0021]所述第一傳輸晶體管被布置成靠近離所述第一光電轉(zhuǎn)換單元的所述光接收表面的中心最近的位置，且所述第二傳輸晶體管被布置成靠近離所述第二光電轉(zhuǎn)換單元的所述光接收表面的中心最近的位置。
[0022]所述固態(tài)成像器件還包括:第一浮動擴散區(qū)，其用于保持通過所述第一傳輸晶體管從所述第一光電轉(zhuǎn)換單元傳輸?shù)碾姾?，以使該電荷作為信號被讀出；以及第二浮動擴散區(qū)，其用于保持通過所述第二傳輸晶體管從所述第二光電轉(zhuǎn)換單元傳輸?shù)碾姾?，以使該電荷作為信號被讀出。
[0023]所述第一光電轉(zhuǎn)換單元和所述第二光電轉(zhuǎn)換單元中的曝光和傳輸是同時執(zhí)行的。
[0024]成對的所述第一光電轉(zhuǎn)換單元和所述第二光電轉(zhuǎn)換單元包括位于它們之間的連續(xù)地改變的分離部。
[0025]成對的所述第一光電轉(zhuǎn)換單元和所述第二光電轉(zhuǎn)換單元通過金屬、氧化膜或雜質(zhì)分咼。
[0026]在根據(jù)本發(fā)明方面的固態(tài)成像器件中，包括光電轉(zhuǎn)換單元的第一像素和包括成對的第一光電轉(zhuǎn)換單元和第二光電轉(zhuǎn)換單元的第二像素以矩陣的形式布置在所述像素陣列部中，光電轉(zhuǎn)換單元接收并光電轉(zhuǎn)換入射光，以便獲得顏色分量信號，第一光電轉(zhuǎn)換單元和第二光電轉(zhuǎn)換單元包括具有取決于圖像高度的尺寸的光接收表面，以便獲得相位差檢測信號。成對第一光電轉(zhuǎn)換單元和第二光電轉(zhuǎn)換單元均包括用作電荷累積主要部分的第一區(qū)域和執(zhí)行光電轉(zhuǎn)換并促進電荷向主要部分傳輸?shù)牡诙^(qū)域。
[0027]對于根據(jù)本發(fā)明的方面的固態(tài)成像器件的驅(qū)動方法，所述固態(tài)成像器件包括像素陣列部，在所述像素陣列部中以矩陣的形式布置有:第一像素，其包括光電轉(zhuǎn)換單元，所述光電轉(zhuǎn)換單元接收并光電轉(zhuǎn)換入射光，以便獲得顏色分量信號；以及第二像素，其包括成對的第一光電轉(zhuǎn)換單元和第二光電轉(zhuǎn)換單元，所述第一光電轉(zhuǎn)換單元和所述第二光電轉(zhuǎn)換單元的光接收表面的尺寸取決于圖像高度，以便獲得相位差檢測信號，成對的所述第一光電轉(zhuǎn)換單元和所述第二光電轉(zhuǎn)換單元均包括:第一區(qū)域，其用作電荷累積主要部分；以及第二區(qū)域，其執(zhí)行光電轉(zhuǎn)換并促進電荷向所述主要部分傳輸，所述方法包括以下步驟:通過像素驅(qū)動單元單獨地驅(qū)動成對的所述第一光電轉(zhuǎn)換單元和所述第二光電轉(zhuǎn)換單元，以便同時執(zhí)行所述第一光電轉(zhuǎn)換單元和所述第二光電轉(zhuǎn)換單元中的曝光和傳輸。
[0028]在根據(jù)本發(fā)明的方面的驅(qū)動方法中，包括具有取決于圖像高度的尺寸的光接收表面的成對的第一光電轉(zhuǎn)換單元和第二光電轉(zhuǎn)換單元被單獨地驅(qū)動，以便同時執(zhí)行第一光電轉(zhuǎn)換單元和第二光電轉(zhuǎn)換單元中的曝光和傳輸。
[0029]根據(jù)本發(fā)明的方面的電子裝置包括固態(tài)成像器件和控制單元，所述固態(tài)成像器件包括像素陣列部，在所述像素陣列部中以矩陣的形式布置