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固态成像装置和电子设备制造方法及图纸

技术编号:15643981 阅读:45 留言:0更新日期:2017-06-16 18:45
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。

【技术实现步骤摘要】
固态成像装置和电子设备本申请是中国专利申请号为201410280806.0、申请日为2014年06月20日、申请人为索尼公司、专利技术名称为“固态成像装置和电子设备”的中国专利申请的分案申请。
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。
技术介绍
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。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PD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。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PD分区法。例如,日本未审查专利申请公开No.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PD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。此外,日本未审查专利申请公开No.2000-292685公开了采用PD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PD分成两个且通过从各分割的PD获得相位信息可进行距离测量。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。相反,因为PD分区法将一个PD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。
技术实现思路
然而,在PD分区法中,因为用于检测相差的多个分割的PD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PD上时,该光泄漏到相邻的PD,并且因此相差检测精度降低。本公开考虑这样的情形而进行,并且旨在在PD分割法中实现较好的相差检测精度。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。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。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。根据本公开的实施例,能够实现较好的相差检测准确度。附图说明图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;图2A和2B是示出固态成像装置的第一构造示例的图;图3A和3B是示出固态成像装置的第二构造示例的图;图4A和4B是示出固态成像装置的第三构造示例的图;图5A和5B是示出从相差像素读取像素信号的图;图6A和6B是示出倾斜方向上相差检测的图;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;图8A和8B是描述从一个PD和所有PD读取像素信号的图;图9是示出相差像素的修改示例的图;图10A和10B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;图11A和11B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;图12是示出固态成像装置的第四构造示例的图;图13A和13B是示出相差像素的修改示例的图;以及图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。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。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。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。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。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。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。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。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。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。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。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。传感器层32包括固定电荷膜53和绝缘膜54,层叠在具有PD51形成其中的半导体基板52上。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是例如存储本文档来自技高网
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固态成像装置和电子设备

【技术保护点】
一种成像装置,包括:相差像素,该相差像素包括:微型透镜;第一光电转换结构,配置来通过所述微型透镜接收光;第二光电转换结构,配置来通过所述微型透镜接收光;第一转换晶体管,对应于所述第一光电转换结构;第二转换晶体管,对应于所述第二光电转换结构;其中,绝缘的光屏蔽膜埋设在所述第一光电转换结构和所述第二光电转换结构之间的区域中,并且所述绝缘的光屏蔽膜埋设其中的所述区域根据光瞳位置移动。

【技术特征摘要】
2013.06.28 JP 2013-1362171.一种成像装置,包括:相差像素,该相差像素包括:微型透镜;第一光电转换结构,配置来通过所述微型透镜接收光;第二光电转换结构,配置来通过所述微型透镜接收光;第一转换晶体管,对应于所述第一光电转换结构;第二转换晶体管,对应于所述第二光电转换结构;其中,绝缘的光屏蔽膜埋设在所述第一光电转换结构和所述第二光电转换结构之间的区域中,并且所述绝缘的光屏蔽膜埋设其中的所述区域根据光瞳位置移动。2.根据权利要求1所述的成像装置,其中所述微型透镜与所述第一光电转换结构和所述第二光电转换结构重叠。3.根据权利要求1所述的成像装置,其中,对应于所述相差像素设置白色滤色器。4.根据权利要求1所述的成像装置,其中所述相差像素还包括第三光电转换结构和第四光电转换结构。5.一种成像装置,包括:相差像素,该相差像素包括:微型透镜;第一光电转换结构,配置来通过所述微型透镜接收光;第二光电转换结构,配置来通过所述微型透镜接收光;金属膜;其中,所述金属膜埋设在所述第一光电转换结构和所述第二光电转换结构之间的区域中,并且所述金属膜埋设其中的所述区域根据光瞳位置移动。6.根据权利要求5所述的成像装置,其中所述微型透镜与所述第一光电转换结构和所述第二光电转换结构重叠。7.根据权利要求5所述的成像装置,其中,对应于所述相差像素设置白色滤色器。8.根据权利要求5所述的成像装置,其中所述相差像素还包括第三光电转换结构和第四光电转换结构。9.一种成像装置,包括:像素阵列单元,该像素阵列单元包括第一像素;以及列处理单元;其中所述第一像素包括:微型透镜;第一转...

【专利技术属性】
技术研发人员:野村宏利
申请(专利权)人:索尼公司
类型:发明
国别省市:日本,JP

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