图像传感器和摄像设备制造技术

一种图像传感器，其中，各个像素包括第一子像素、第二子像素、第三半导体层以及微透镜，该第一子像素包括第一半导体层，该第二子像素包括具有与所述第一半导体层的极性不同的极性的第二半导体层，该第三半导体层具有与所述第一半导体层的极性相同的极性，并且该图像传感器包括所述第一半导体层包括在所述第二半导体层中、并且所述第二半导体层包括在所述第三半导体层中的多个像素，其中，界定所述第一半导体层的光接收面的重心位置与界定所述第一半导体层和所述第二半导体层两者的光接收面的重心位置不同。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种具有焦点检测功能的图像传感器以及使用该图像传感器的摄像设备。
技术介绍
美国专利4410804号公报公开了利用包括各个像素中所形成的微透镜的二维传感器进行光瞳分割方式的焦点检测的摄像设备。在美国专利4410804号公报所说明的摄像设备中，在一个像素中形成有一个微透镜和多个分割的光电转换单元。分割的光电转换单元通过一个微透镜在摄像镜头的光瞳的不同区域中接收光束，由此进行光瞳分割。从由各个分割的光电转换单元接收到的信号获得图像偏移量，进行焦点检测，并且将由分割的光电转换单元所接收到的信号相加，由此获取摄像信号。除了焦点检测之外，该专利文献公开了以下技术，其中，分别针对右眼和左眼分开显示各个像素中被左右分割的光电转换单元所接收到的视差信号，由此使得能够生成立体图像。日本特开2000-156823号公报公开了一种摄像设备，其中不仅配置有多个摄像像素，还部分地配置有光瞳分割方式的焦点检测像素。在日本特开2000-156823号公报中，通过配置在大部分区域中的摄像像素而获取摄像信号，并且利用来自配置在某些区域中的焦点检测像素的信号进行焦点检测。焦点检测像素通过具有开口的遮光层在摄像镜头的光瞳的预定区域中接收光束，由此进行光瞳分割。日本特开2008-15215号公报提出一种使用如下焦点检测像素的摄像设备，其中所述焦点检测像素各自通过部分地形成一对分割的光电转换单元以使其以L形从侧面围绕摄像像素的光电转换单元的下部而形成。在摄像像素中储存的电荷与在一对焦点检测像素中储存的电荷具有相同的极性，并且与相同的浮动扩散部相连接。该专利文献还公开了在形成有焦点检测像素的部分不形成颜色滤波器，因此上部的摄像像素主要接收入射光的短波长成分，并且下部的焦点检测像素主要接收入射光的长波长成分，由此进行焦点检测。在美国专利4410804号公报中公开的摄像设备中，将由多个分割的光电转换单元接收到的信号相加以获得摄像信号。然而，分割的光电转换单元之间的间隙不具有光接收灵敏度，并且因此变成低灵敏度区。因此，对于具有特定的入射角并且由微透镜会聚到光电转换单元之间的位置的光，光接收效率大幅度地劣化。作为结果，在模糊的图像中生成例如垂直的、水平的或者十字形图案的不自然的暗图案，因此使拍摄图像的质量劣化。在日本特开2000-156823号公报所公开的摄像设备中，由配置在某些部分的焦点检测像素所接收到的信号不能用作摄像信号，因此焦点检测像素成为不可用作摄像像素的像素。尽管通过不可用像素校正能够恢复拍摄图像的质量，但是必须进行使用外围像素的插值处理，因而所拍摄图像的分辨率部分劣化。在日本特开2008-15215号公报中公开的摄像设备中，Si (硅)层的上部所形成的光电转换单元接收入射光的短波长成分以获得摄像信号，并且通过分割在Si层的下部所形成的光电转换单元接收入射光的长波长成分以获得焦点检测信号。然而，由于利用依赖于Si层厚度的分光吸光度的差来分离入射光的波长，因此不能完全地进行颜色分离。图18使用虚线示出Si层的厚度为400纳米(nm)的情况下的分光吸光度，使用实线示出Si层的厚度为1500纳米的情况下的分光吸光度，使用交替的长短划线示出Si层的厚度为3500纳米的情况下的分光吸光度。例如，在光电转换单元的深度大约为400纳米的情况下，如图18中的虚线所示，接收到具有与B (蓝色)相对应的450至470纳米的波长的光的大约75%、具有与G(绿色)相对应的520至540纳米的波长的光的大约35%以及具有与R(红色)相对应的620至640纳米的波长的光的大约15%。因此，蓝色、绿色和红色成分以6:3:1的比率混色。同样地，在Si层的上部设置焦点检测像素、并且在Si层的下部设置摄像像素的情况下，来自摄像像素的摄像信号的颜色纯度劣化。例如，在光电转换单元的深度大约为3500纳米的情况下，如图18中分别由交替的长短划线和实线所表示的分光吸光度之间的差可见，接收到具有与G (绿色)相对应的520至540纳米的波长的光的大约20%以及具有与R(红色)相对应的620至640纳米的波长的光的大约30%。因此，绿色和红色成分以4:6的比率混色。因此，在日本特开2008-15215号公报中公开的摄像设备中，摄像信号的颜色纯度部分地劣化，因而使所拍摄图像的质量劣化。此外，由于使用依赖于Si层的厚度的分光吸光度的差来进行颜色分离，因此不能自由地调整光电转换单元的深度。这限制了动态范围。此外，为了将一对光电转换单元形成为以L形从侧面围绕另一个光电转换单元，制造过程变得复杂。因此，在所有这些现有技术中，通过对图像传感器添加相位差方式的焦点检测功能，所拍摄图像的质量劣化。
技术实现思路
考虑到上述情况作出本专利技术，并且本专利技术提供一种用于实现高品质的图像以及相位差方式的焦点检测功能这两者的图像传感器。根据本专利技术的第一方面，提供一种图像传感器，其中，各个像素包括第一子像素、第二子像素、第三半导体层以及微透镜，该第一子像素包括第一半导体层，该第二子像素包括具有与所述第一半导体层的极性不同的极性的第二半导体层，该第三半导体层具有与所述第一半导体层的极性相同的极性，并且该图像传感器包括所述第一半导体层包括在所述第二半导体层中、并且所述第二半导体层包括在所述第三半导体层中的多个像素，其中，界定所述第一半导体层的光接收面的重心位置与界定所述第一半导体层和所述第二半导体层两者的光接收面的重心位置不同。根据本专利技术的第二方面，提供一种图像传感器，其中，各个像素包括第一子像素、第二子像素、第三半导体层以及微透镜，该第一子像素包括第一半导体层，该第二子像素包括具有与所述第一半导体层的极性不同的极性的第二半导体层，该第三半导体层具有与所述第一半导体层的极性相同的极性，并且该图像传感器包括所述第一半导体层包括在所述第二半导体层中、并且所述第二半导体层包括在所述第三半导体层中的多个像素，其中，所述第一半导体层被分割成多个部分半导体层，并且界定至少一个所述部分半导体层的光接收面的重心位置与界定所述第一半导体层和所述第二半导体层两者的光接收面的重心位置不同。根据本专利技术的第三方面，提供一种包括上述的图像传感器的摄像设备。通过以下参考附图对典型实施例的说明，本专利技术的其它特征将变得明显。附图说明图1是示出本专利技术的第一实施例中的摄像设备的示意结构的框图；图2是本专利技术的第一实施例中的像素阵列的示意图；图3A和3B分别是本专利技术的第一实施例中的像素A的示意平面图和示意截面图；图4A和4B分别是本专利技术的第一实施例中的像素B的示意平面图和示意截面图；图5A至5C是本专利技术的第一实施例中的光瞳分割的示意说明图；图6是示出本专利技术的第一实施例中的像素A的光瞳强度分布的图；图7是示出本专利技术的第一实施例中的像素B的光瞳强度分布的图；图8是示出本专利技术的第一实施例中的像素A和B的光瞳强度分布的图；图9是本专利技术的第一实施例中的像素A的示意平面图；图10是本专利技术的第一实施例中的像素A的示意截面图；图11是本专利技术的第二实施例中的像素A的示意截面图；图12是本专利技术的第三实施例中的像素阵列的示意图；图13是本专利技术的第四实施例中的像素阵列的示意图；图14是本专利技术的第五实施例中的像素A的示意截面图；图15是本专利技术的第六实施例中的像素A的示本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.09.07 JP 2010-2002911.一种图像传感器，其中，各个像素包括第一子像素、第二子像素、第三半导体层以及微透镜，该第一子像素包括第一半导体层，该第二子像素包括具有与所述第一半导体层的极性不同的极性的第二半导体层，该第三半导体层具有与所述第一半导体层的极性相同的极性，并且该图像传感器包括所述第一半导体层包括在所述第二半导体层中、并且所述第二半导体层包括在所述第三半导体层中的多个像素，其中， 界定所述第一半导体层的光接收面的重心位置与界定所述第一半导体层和所述第二半导体层两者的光接收面的重心位置不同。2.一种图像传感器，其中，各个像素包括第一子像素、第二子像素、第三半导体层以及微透镜，该第一子像素包括第一半导体层，该第二子像素包括具有与所述第一半导体层的极性不同的极性的第二半导体层，该第三半导体层具有与所述第一半导体层的极...

【专利技术属性】
技术研发人员：福田浩一，
申请(专利权)人：佳能株式会社，
类型：
国别省市：