固态成像器件、固态成像器件的驱动方法及电子装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及使相位差像素的性能以与芯片位置无关的方式保持恒定的固态成像器件、固态成像器件的驱动方法以及电子装置。像素阵列部设置有获得颜色分量信号的正常像素和获得相位差检测信号的相位差像素的矩阵，每个正常像素具有用于接收入射光并执行光电转换的光电二极管(PD)，且每个相位差像素具有彼此配对的光电二极管(PD1)和光电二极管(PD2)，光电二极管(PD1)和光电二极管(PD2)的光接收表面的尺寸根据图像高度改变。配对的光电二极管(PD1)和光电二极管(PD2)均具有用作电荷累积的主要部分的第一区域和用于光电转换并促进电荷向主要部分传输的第二区域。本发明专利技术可例如应用于CMOS图像传感器。

Solid state imaging device, method for driving solid-state imaging device, and electronic device

The present invention relates to a solid-state imaging device, a method of driving a solid-state imaging device, and an electronic device that enables the performance of phase difference pixels to remain constant in a manner independent of the chip position. The pixel array portion is provided with a matrix to obtain the normal pixel color component signals and the phase difference of the signal gain and phase detection pixels, each pixel has a normal photodiode receiving incident light and performing photoelectric conversion for (PD), and the phase difference of each pixel having a photo diode pair with each other (PD1) and photodiode (PD2), photodiode (PD1) and photodiode (PD2) of the light receiving surface of the image size according to the height change. The paired photodiodes (PD1) and photodiodes (PD2) have the first regions useful for the major part of charge accumulation and the second region for photoelectric conversion and facilitating the transmission of charge to the main portion. The present invention may be used, for example, in CMOS image sensors.

【技术实现步骤摘要】
固态成像器件、固态成像器件的驱动方法及电子装置本申请是申请日为2014年9月12日、专利技术名称为“固态成像器件、固态成像器件的驱动方法及电子装置”的申请号为201480048428.1的专利申请的分案申请。
本专利技术涉及固态成像器件、固态成像器件的驱动方法以及电子装置，并更具体地涉及能够使相位差像素的特性以与芯片位置无关的方式保持不变的固态成像器件、固态成像器件的驱动方法以及电子装置。
技术介绍
通常，诸如CMOS(互补金属氧化物半导体)图像传感器等固态成像器件已广泛用于成像装置。这种类型的成像装置具有自动对焦(autofocus)的AF(自动对焦)功能。近年来，对被摄体的AF精确度和AF速度的要求越来越高。例如，通常在数字单镜头反光相机中额外地组合有AF模块。这涉及外壳尺寸和安装成本的增加。因此，一些无反光镜可换镜头相机和紧凑型数字静物相机在没有额外地组合的AF模块的情况下通过对比AF来实现AF功能。然而，很难说AF速度在当前状态下是足够的。因此，通过如下方式增加AF速度的数字相机已经投入实际使用：将相位差像素组合到固态成像器件中，并通过图像表面相位差AF来实现AF功能。通常，在图像表面相位差(imagesurfacephasedifference)方法中，相位差像素A和相位差像素B配对以用于实现AF功能。对于提高AF精度的方法，增加固态成像器件中包含的相位差像素的数量是有效的。通常，这是通过将相位差像素A和B设定成与用于成像的正常像素相同的尺寸并例如改变金属遮光部来实现的。此外，专利文献1披露了一种为了增加用于AF的像素的数量而将相位差像素A和B放置在一个像素中的技术，以由此提高AF精确度。另外，专利文献2披露了与背面照射型相位差像素有关的技术。专利文献1：日本专利申请特开第2012-165070号专利文献2：日本专利申请特开第2012-84816号
技术实现思路
本专利技术要解决问题专利文献1披露了使用PD分隔系统的图像表面相位差AF。这是将相位差像素A和B放置在一个像素中的方法。在此方法中，聚光点S被设定在相位差像素A与相位差像素B之间的边界中。例如，在可换镜头数字相机中，聚光点位置取决于可互换的镜头的F值。即使没有互换镜头，当执行广角成像以及长焦(telephoto)和变焦(zooming)时，F值也会改变，且聚光点位置相应地改变。通常，对于使用PD分隔系统的图像表面相位差AF，聚光点S在任何镜头中的视角中心部分(芯片的中心部分)中不会改变。因此，如果相位差像素A和相位差像素B被设定成具有相同的尺寸，则可以将聚光点S设定在相位差像素A与相位差像素B之间的边界中。图1示出了将聚光点S设定在像素中的中心的示例。另一方面，在视角周边部分(芯片的周边部分)中，如果微透镜受到光瞳校正(pupilcorrection)，则可在一些透镜中将聚光点S设定在像素的中心。然而，如果使用具有不同F值的镜头，则存在聚光点S可能偏离像素中心的可能性。在此情况下，为了将聚光点S设定在相位差像素A与相位差像素B之间的边界中，需要将相位差像素A和相位差像素B的光接收表面设定成具有不同的尺寸。聚光点位置根据图像高度而发生改变，因此需要根据固态成像器件中的像素的布置位置来改变该像素中的相位差像素A与相位差像素B的尺寸比例。图2示出了将相位差像素A的尺寸设定成小于相位差像素B的尺寸的示例。通过以此方式改变相位差像素A与相位差像素B的比例，可以将聚光点S设定在相位差像素A与相位差像素B之间的边界中。然而，如图2所示，当改变相位差像素A与相位差像素B的尺寸比例时，相位差像素A的电荷累积区域变得小于相位差像素B的电荷累积区域。因此，相位差像素A的饱和信号量下降。此外，相位差像素A和B的尺寸根据聚光点S的位置而有差异地改变。因此，要完全传输所有相位差像素A和B的电荷并不容易。注意，专利文献2披露了与背面照射型相位差像素有关的技术，且它并未采用PD分隔系统。本专利技术是针对这些情况而提出的，以便使相位差像素的特性以与诸如视角中心部分和视角周边部分等芯片位置无关的方式保持不变。用于解决问题的装置根据本专利技术的方面的固态成像器件包括像素阵列部，在所述像素阵列部中以矩阵的形式布置有：第一像素，其包括光电转换单元，所述光电转换单元接收并光电转换入射光，以便获得颜色分量信号；以及第二像素，其包括成对的第一光电转换单元和第二光电转换单元，所述第一光电转换单元和所述第二光电转换单元的光接收表面的尺寸取决于图像高度，以便获得相位差检测信号，成对的所述第一光电转换单元和所述第二光电转换单元均包括：第一区域，其用作电荷累积主要部分；以及第二区域，其执行光电转换并促进电荷向所述主要部分传输。在成对的所述第一光电转换单元和所述第二光电转换单元中，光入射侧的所述第二区域具有取决于光瞳校正的尺寸，且所述光入射侧的相对侧的所述第一区域具有相同的尺寸。所述第一区域中的杂质浓度高于所述第二区域中的杂质浓度。所述第二区域大于所述第一区域。所述固态成像器件还包括：第一传输晶体管，其传输累积在所述第一光电转换单元中的电荷；以及第二传输晶体管，其传输累积在所述第二光电转换单元中的电荷，在成对的所述第一光电转换单元和所述第二光电转换单元中，靠近所述第一传输晶体管的区域和靠近所述第二传输晶体管的区域中的杂质浓度高于其它区域中的杂质浓度。所述第一传输晶体管被布置成靠近离所述第一光电转换单元的所述光接收表面的中心最近的位置，且所述第二传输晶体管被布置成靠近离所述第二光电转换单元的所述光接收表面的中心最近的位置。所述固态成像器件还包括：第一浮动扩散区，其用于保持通过所述第一传输晶体管从所述第一光电转换单元传输的电荷，以使该电荷作为信号被读出；以及第二浮动扩散区，其用于保持通过所述第二传输晶体管从所述第二光电转换单元传输的电荷，以使该电荷作为信号被读出。所述第一光电转换单元和所述第二光电转换单元中的曝光和传输是同时执行的。成对的所述第一光电转换单元和所述第二光电转换单元包括位于它们之间的连续地改变的分离部。成对的所述第一光电转换单元和所述第二光电转换单元通过金属、氧化膜或杂质分离。在根据本专利技术方面的固态成像器件中，包括光电转换单元的第一像素和包括成对的第一光电转换单元和第二光电转换单元的第二像素以矩阵的形式布置在所述像素阵列部中，光电转换单元接收并光电转换入射光，以便获得颜色分量信号，第一光电转换单元和第二光电转换单元包括具有取决于图像高度的尺寸的光接收表面，以便获得相位差检测信号。成对第一光电转换单元和第二光电转换单元均包括用作电荷累积主要部分的第一区域和执行光电转换并促进电荷向主要部分传输的第二区域。对于根据本专利技术的方面的固态成像器件的驱动方法，所述固态成像器件包括像素阵列部，在所述像素阵列部中以矩阵的形式布置有：第一像素，其包括光电转换单元，所述光电转换单元接收并光电转换入射光，以便获得颜色分量信号；以及第二像素，其包括成对的第一光电转换单元和第二光电转换单元，所述第一光电转换单元和所述第二光电转换单元的光接收表面的尺寸取决于图像高度，以便获得相位差检测信号，成对的所述第一光电转换单元和所述第二光电转换单元均包括：第一区域，其用作电荷累积主要部分；以及第二区域，其执行光电转换并促进电荷向所本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种固态成像器件，其包括像素阵列部，在所述像素阵列部中以矩阵的形式布置有：第一像素，其包括光电转换单元，所述光电转换单元接收并光电转换入射光，以便获得颜色分量信号；以及第二像素，其包括成对的第一光电转换单元和第二光电转换单元，所述第一光电转换单元和所述第二光电转换单元的光接收表面的尺寸取决于图像高度，以便获得相位差检测信号，成对的所述第一光电转换单元和所述第二光电转换单元均包括：第一区域，其用作电荷累积主要部分；及第二区域，其执行光电转换并促进电荷向所述主要部分传输。

【技术特征摘要】
2013.09.25 JP 2013-1978721.一种固态成像器件，其包括像素阵列部，在所述像素阵列部中以矩阵的形式布置有：第一像素，其包括光电转换单元，所述光电转换单元接收并光电转换入射光，以便获得颜色分量信号；以及第二像素，其包括成对的第一光电转换单元和第二光电转换单元，所述第一光电转换单元和所述第二光电转换单元的光接收表面的尺寸取决于图像高度，以便获得相位差检测信号，成对的所述第一光电转换单元和所述第二光电转换单元均包括：第一区域，其用作电荷累积主要部分；及第二区域，其执行光电转换并促进电荷向所述主要部分传输。2.如权利要求1所述的固态成像器件，其中，在成对的所述第一光电转换单元和所述第二光电转换单元中，光入射侧的所述第二区域具有取决于光瞳校正的尺寸，且所述光入射侧的相对侧的所述第一区域具有相同的尺寸。3.如权利要求2所述的固态成像器件，其中，所述第一区域中的杂质浓度高于所述第二区域中的杂质浓度。4.如权利要求3所述的固态成像器件，其中，所述第二区域大于所述第一区域。5.如权利要求1所述的固态成像器件，其还包括：第一传输晶体管，其传输累积在所述第一光电转换单元中的电荷；以及第二传输晶体管，其传输累积在所述第二光电转换单元中的电荷，其中，在所述第一光电转换单元中，靠近所述第一传输晶体管的第一区域中的杂质浓度高于作为第二区域的其它区域中的杂质浓度，在所述第二光电转换单元中...

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