專利名稱：光電轉(zhuǎn)換裝置和成像系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光電轉(zhuǎn)換裝置。更特別地，本發(fā)明涉及光電轉(zhuǎn)換元件之間的隔離結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
常規(guī)上，存在如下技術(shù)，該技術(shù)處理由光電轉(zhuǎn)換裝置的多個(gè)光電轉(zhuǎn)換元件產(chǎn)生的信號作為一個(gè)像素的信號。例如，存在如下技術(shù)，該技術(shù)通過提供與一個(gè)微透鏡對應(yīng)的多個(gè)光電轉(zhuǎn)換元件基于相位差方法來檢測聚焦。根據(jù)在日本專利申請公開No. 2001-250931中討論的技術(shù)，單獨(dú)地讀出與一個(gè)微透鏡對應(yīng)的多個(gè)光電轉(zhuǎn)換元件的每個(gè)信號，并檢測聚焦。通過將與一個(gè)微透鏡對應(yīng)的多個(gè)光電轉(zhuǎn)換元件的信號相加而獲得的信號被視為一個(gè)像素的信號。當(dāng)多個(gè)光 電轉(zhuǎn)換元件的信號被視為一個(gè)像素的信號時(shí)，當(dāng)多個(gè)光電轉(zhuǎn)換元件的感光度或者入射到多個(gè)光電轉(zhuǎn)換元件上的光量存在差異時(shí)，不能獲得適當(dāng)?shù)男盘枴４送猓捎诠怆娹D(zhuǎn)換元件被布置為與各元件相鄰，因此不能依賴于相鄰元件之間的隔離結(jié)構(gòu)而獲得適當(dāng)?shù)男盘枴?br>
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對通過使用光電轉(zhuǎn)換元件之間的適當(dāng)?shù)母綦x結(jié)構(gòu)在多個(gè)光電轉(zhuǎn)換元件的信號被用作一個(gè)信號時(shí)獲得希望的信號。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，光電轉(zhuǎn)換裝置包括多個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元，光電轉(zhuǎn)換單元包含多個(gè)光電轉(zhuǎn)換元件，并且光電轉(zhuǎn)換裝置將包含在光電轉(zhuǎn)換單元中的多個(gè)光電轉(zhuǎn)換元件的信號相加。在光電轉(zhuǎn)換裝置中，多個(gè)光電轉(zhuǎn)換元件中的每一個(gè)包含用于收集信號電荷的第一導(dǎo)電類型的第一半導(dǎo)體區(qū)域，第二導(dǎo)電類型的第二半導(dǎo)體區(qū)域被布置在彼此相鄰布置并包含于同一光電轉(zhuǎn)換單元中的光電轉(zhuǎn)換元件的第一半導(dǎo)體區(qū)域之間，第二導(dǎo)電類型的第三半導(dǎo)體區(qū)域被布置在包含于彼此相鄰布置的不同光電轉(zhuǎn)換單元中的多個(gè)光電轉(zhuǎn)換元件之中彼此相鄰布置的光電轉(zhuǎn)換元件的第一半導(dǎo)體區(qū)域之間，以及第二半導(dǎo)體區(qū)域的至少一部分的第二導(dǎo)電類型的雜質(zhì)濃度比第三半導(dǎo)體區(qū)域的第二導(dǎo)電類型的雜質(zhì)濃度低。根據(jù)以下參照附圖對示例性實(shí)施例進(jìn)行的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其它特征和方面將變得明顯。


包含在說明書中并構(gòu)成其一部分的附圖示出本發(fā)明的示例性實(shí)施例、特征和方面，并與描述一起用于解釋本發(fā)明的原理。圖1是根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的成像裝置的總體配置的示意圖。圖2是根據(jù)示例性實(shí)施例的光電轉(zhuǎn)換裝置的俯視圖。圖3A至3C是根據(jù)示例性實(shí)施例的光電轉(zhuǎn)換裝置的斷面圖和電勢圖。圖4示意性地示出根據(jù)示例性實(shí)施例的光電轉(zhuǎn)換裝置的輸出。
圖5A至示出在根據(jù)示例性實(shí)施例的光電轉(zhuǎn)換裝置中累積的電荷。圖6A至6C是根據(jù)示例性實(shí)施例的光電轉(zhuǎn)換裝置的斷面圖和電勢圖。

圖7A至7C是根據(jù)示例性實(shí)施例的光電轉(zhuǎn)換裝置的俯視圖和電勢圖。圖8A至8C是根據(jù)示例性實(shí)施例的光電轉(zhuǎn)換裝置的斷面圖和電勢圖。圖9示意性地示出被照體與形成的該被照體的圖像之間的關(guān)系。圖1OA和圖1OB示意性示出基于相位差方法的聚焦檢測。圖11是成像系統(tǒng)的示意圖。圖12A和圖12B是作為比較例的光電轉(zhuǎn)換裝置的斷面圖和電勢圖。圖13示意性地示出作為比較例的光電轉(zhuǎn)換裝置的輸出。圖14A和圖14B是可應(yīng)用到本發(fā)明的光電轉(zhuǎn)換單元的等效電路圖。圖15A至15C是根據(jù)示例性實(shí)施例的光電轉(zhuǎn)換裝置的斷面圖和電勢圖。
具體實(shí)施例方式以下將參照附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的各種示例性實(shí)施例、特征和方面。為了便于理解示例性實(shí)施例，將描述比較例。圖12A是作為比較例的光電轉(zhuǎn)換裝置的光電轉(zhuǎn)換元件的斷面圖。圖12B是信號電荷的電勢圖并與圖12A中的斷面圖對應(yīng)。在以下的描述中，電子被用作信號電荷。此外，關(guān)于半導(dǎo)體類型，n型半導(dǎo)體被稱為第一導(dǎo)電類型，p型半導(dǎo)體被稱為第二導(dǎo)電類型。如果空穴被用作信號電荷，那么第一導(dǎo)電類型被設(shè)為P型半導(dǎo)體以及第二導(dǎo)電類型被設(shè)為n型半導(dǎo)體。在附圖中，不同的光電轉(zhuǎn)換單元用數(shù)值后面的不同字母表示。例如，微透鏡1201a和1201b與不同的光電轉(zhuǎn)換單元對應(yīng)。如果不需要在描述中區(qū)分光電轉(zhuǎn)換單元，那么可以不使用字母。這同樣適于以下描述的示例性實(shí)施例。當(dāng)光被微透鏡1201收集時(shí)，它穿過濾色器1202。然后，光入射到多個(gè)光電轉(zhuǎn)換元件上。主要出于從光電轉(zhuǎn)換元件獲得信號的目的，設(shè)置多個(gè)布線層1203。p型半導(dǎo)體區(qū)域1205和多個(gè)n型半導(dǎo)體區(qū)域1206和1207形成P-N結(jié)。p型半導(dǎo)體區(qū)域1205被布置在半導(dǎo)體區(qū)域1204上。半導(dǎo)體區(qū)域1204可以為p型半導(dǎo)體基板或n型半導(dǎo)體基板。光電轉(zhuǎn)換元件包含n型半導(dǎo)體區(qū)域1206和1207和p型半導(dǎo)體區(qū)域1205。更具體地，p型半導(dǎo)體區(qū)域1205和n型半導(dǎo)體區(qū)域1206a和1206b構(gòu)成光電轉(zhuǎn)換元件I3D I和PD 2 (在下文中被稱為ro I和ro 2)。P型半導(dǎo)體區(qū)域1205和n型半導(dǎo)體區(qū)域1207a和1207b構(gòu)成光電轉(zhuǎn)換元件ro 3和ro 4 (在下文中被稱為ro 3和ro 4)。由于n型半導(dǎo)體區(qū)域1206a、1206b、1207a和1207b中的每一個(gè)的電勢比電子的電勢低，因此在這些區(qū)域中的每一個(gè)中累積信號電荷。P型半導(dǎo)體區(qū)域可被布置在n型半導(dǎo)體區(qū)域1206a、1206b、1207a和1207b中的每一個(gè)的光入射側(cè)，以形成嵌入的光電二極管。當(dāng)由微透鏡1201a會聚的光入射到ro I和ro 2上時(shí)，由微透鏡1201b會聚的光入射到ro 3和ro 4上。一個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元包含多個(gè)光電轉(zhuǎn)換元件，由一個(gè)微透鏡會聚的光入射到所述多個(gè)光電轉(zhuǎn)換兀件上。如上所述，由一個(gè)微透鏡1201a會聚的光入射到PD I和PD 2上。PD I和PD 2沿一個(gè)方向(圖12A中的并排方向)彼此相鄰。p型半導(dǎo)體區(qū)域1209被布置在I中的n型半導(dǎo)體區(qū)域1206a與ro 2中的n型半導(dǎo)體區(qū)域1206b之間。被布置在n型半導(dǎo)體區(qū)域1206a和1206b之間的p型半導(dǎo)體區(qū)域1209可用作阻止電子的勢壘。通過不同的微透鏡(用于ro 2的微透鏡1201a和用于ro 3的微透鏡1201b)會聚的光入射到ro 2和ro 3上。PD 2和ro 3沿一個(gè)方向(圖12A中的并排方向)彼此相鄰。換句話說，PD 2和ro 3被布置為彼此相鄰，但是包含在不同的光電轉(zhuǎn)換單元中。P型半導(dǎo)體區(qū)域1208被布置在I3D 2中的n型半導(dǎo)體區(qū)域1206b與I3D 3中的n型半導(dǎo)體區(qū)域1207a之間。被布置在n型半導(dǎo)體區(qū)域1206b和1207a之間的p型半導(dǎo)體區(qū)域1208可用作阻止電子的勢壘。圖12B示出分別與p型半導(dǎo)體區(qū)域1209和1208對應(yīng)的勢壘1210和1211。勢壘1210的高度基本上等于勢壘1211的高度。當(dāng)光電轉(zhuǎn)換元件包含上述結(jié)構(gòu)時(shí)，假設(shè)如下情況，即，至少包含在一個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元中的光電轉(zhuǎn)換元件ro 2由于彼此相鄰的光電轉(zhuǎn)換元件之間的感光度或亮度的差異而飽和。在這種情況下，由I3D 2產(chǎn)生的電荷中的一些會溢出勢壘1210并移動到相鄰的光電轉(zhuǎn)換元件ro 1中。此外，由ro 2產(chǎn)生的電荷可以移動到包含在不同的光電轉(zhuǎn)換單元中的光電轉(zhuǎn)換元件ro 3。此外，電荷可以移動到與ro 2相鄰的晶體管布置區(qū)域(未示出)。圖13示出包含在一個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元中的兩個(gè)光電轉(zhuǎn)換元件ro 1和ro 2的輸入/輸出特性以及通過合成ro I和ro 2的輸出獲得的合成輸入/輸出特性。可至少通過將光電轉(zhuǎn)換元件的信號相加來獲得合成輸出。為了獲得合成輸出，信號可被平均或放大。在圖13中，出于解釋性的目的，PD 2的感光度被設(shè)置為比I3D I的感光度高的水平，或者ro 2中相比于ro 1被輸入更多的光。如果入射到光電轉(zhuǎn)換元件上的光處于范圍1301中，那么ro 2比ro 1產(chǎn)生更多的電荷。由于ro 2沒有飽和，因此可通過合成ro 1和PD 2的輸出信號來獲得適當(dāng)?shù)妮敵觥Ｈ欢绻鹯o 2飽和而ro 1沒有飽和，那么只有ro1相對于入射光輸出線性輸出信號。從而，從ro 2飽和的點(diǎn)開始，根據(jù)ro 1的輸出來確定合成輸出。作為結(jié)果，從PD2飽和的點(diǎn)開始，合成輸出表現(xiàn)出膝(knee)特性。當(dāng)在2飽和之后產(chǎn)生的電荷流入I以外的區(qū)域中時(shí)，該現(xiàn)象變得明顯。根據(jù)這種現(xiàn)象，不能獲得希望的合成信號。本示例性實(shí)施例的目的是要解決上述問題。具體地,本示例性實(shí)施例的特征在于，光電轉(zhuǎn)換單元中的多個(gè)光電轉(zhuǎn)換元件之間的部分以及彼此相鄰且包含在不同的光電轉(zhuǎn)換單元中的多個(gè)光電轉(zhuǎn)換元件之間的部分的結(jié)構(gòu)。與彼此相鄰且包含在不同的光電轉(zhuǎn)換單元中的光電轉(zhuǎn)換元件之間的P型半導(dǎo)體區(qū)域的雜質(zhì)濃度相比，彼此相鄰且包含在同一光電轉(zhuǎn)換單元中的光電轉(zhuǎn)換元件之間的P型半導(dǎo)體區(qū)域的雜質(zhì)濃度被設(shè)置為更低的水平。接下來，將描述根據(jù)本示例性實(shí)施例的光電轉(zhuǎn)換裝置的框圖。在以下的描述中，成像裝置被用作光電轉(zhuǎn)換裝置的例子。然而，本發(fā)明也可應(yīng)用到成像裝置以外的裝置，只要所述裝置利用光電轉(zhuǎn)換即可。此外，該框圖也可應(yīng)用到本發(fā)明的其它示例性實(shí)施例。圖1是本示例性實(shí)施例的成像裝置的示意圖。在圖1中，成像裝置100包括像素陣列101和用于選擇像素陣列101中的行的垂直選擇電路102。多個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元被布置在像素陣列中。可以以二維的方式布置多個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元。通過垂直選擇電路102選擇預(yù)定行，并且信號從包含在所述預(yù)定行中的光電轉(zhuǎn)換單元輸出到垂直輸出線。可對于各列或多個(gè)列設(shè)置垂直輸出線。此外，可對于各像素列設(shè)置多條垂直輸出線。在列電路103中輸入由多條垂直輸出線并行讀出的信號。列電路103可執(zhí)行信號放大、模數(shù)轉(zhuǎn)換和減噪中的任一個(gè)以及這些處理的組合。水平選擇電路104依次選擇存儲在列電路103中的信號，并將該信號輸出到水平輸出線(未示出)。串行接口 105與外部裝置通信以確定例如操作模式。除了示出的部件以夕卜，成像裝置100可包括例如向垂直選擇電路102、水平選擇電路104和列電路103提供控制脈沖等的定時(shí)產(chǎn)生器或控制電路。圖1中的框圖可應(yīng)用到以下描述的所有示例性實(shí)施例。此外，術(shù)語垂直和水平是出于方便被使用的，并且可被互換。接下來，將參照圖14A和圖14B描述光電轉(zhuǎn)換單元的等效電路的例子。圖14A示出如下例子，在該例子中單獨(dú)地為各光電轉(zhuǎn)換元件設(shè)置分別具有不同功能的晶體管。圖14B示出如下例子，在該例子中共同為多個(gè)光電轉(zhuǎn)換元件設(shè)置分別具有不同功能的晶體管。由光電轉(zhuǎn)換元件1401a或1401b產(chǎn)生的電荷分別通過傳送晶體管1402a或1402b被傳送到放大晶體管1403a或1403b的輸入節(jié)點(diǎn)。放大晶體管的輸入節(jié)點(diǎn)可由放大晶體管的柵極和與該柵極電連接·的浮動擴(kuò)散區(qū)域配置。如果接通選擇晶體管的脈沖被供給到選擇晶體管1404a或1404b的柵極，那么與放大晶體管的輸入節(jié)點(diǎn)對應(yīng)的信號被輸出到垂直輸出線1406。接著，放大晶體管1403a或1403b的輸入節(jié)點(diǎn)的電壓分別通過復(fù)位晶體管1405a或1405b被設(shè)置為預(yù)定電壓。當(dāng)電路包含上述配置時(shí)，通過專門接通選擇晶體管1404a或1404b，光電轉(zhuǎn)換元件1401a或1401b的信號可被讀出到列電路。然后，可通過將這些信號相加來執(zhí)行成像和聚焦檢測。接下來，將描述圖14B。圖14B中的操作基本上與參照圖14A描述的操作類似。由光電轉(zhuǎn)換元件1501a或1501b產(chǎn)生的電荷分別通過傳送晶體管1502或1502b被傳送到放大晶體管1503的輸入節(jié)點(diǎn)。放大晶體管1503的輸入節(jié)點(diǎn)可由放大晶體管的柵極和與該柵極電連接的浮動擴(kuò)散區(qū)域配置。如果接通選擇晶體管的脈沖被供給到選擇晶體管1504的柵極，那么與放大晶體管1503的輸入節(jié)點(diǎn)對應(yīng)的信號被輸出到垂直輸出線1506。然后，放大晶體管1503的輸入節(jié)點(diǎn)的電壓通過復(fù)位晶體管1505被設(shè)置為預(yù)定電壓。在圖14B中，由于放大晶體管1503被光電轉(zhuǎn)換元件1501a和1501b共享，因此可在放大晶體管1503的輸入節(jié)點(diǎn)處將信號相加。從而，在相加處理之后獲得的信號可從光電轉(zhuǎn)換單元被輸出到垂直輸出線1506。接下來，將參照特定的示例性實(shí)施例來描述光電轉(zhuǎn)換裝置的配置。在以下的示例性實(shí)施例中的每一個(gè)中，成像裝置被用作光電轉(zhuǎn)換裝置的例子。在以下的說明書、本發(fā)明的范圍和附圖中，術(shù)語“雜質(zhì)濃度”表示凈雜質(zhì)濃度，所述凈雜質(zhì)濃度是通過相反的導(dǎo)電類型的雜質(zhì)補(bǔ)償?shù)碾s質(zhì)濃度。這是凈濃度。P型添加雜質(zhì)濃度比n型添加雜質(zhì)濃度高的區(qū)域被視為P型半導(dǎo)體區(qū)域。相反，n型添加雜質(zhì)濃度比p型添加雜質(zhì)濃度高的區(qū)域被視為n型半導(dǎo)體區(qū)域。圖2示意性地示出第一示例性實(shí)施例的成像裝置的光電轉(zhuǎn)換單元201的俯視圖。圖2包含以兩行兩列布置的四個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元201。對于光電轉(zhuǎn)換單元中的每一個(gè)設(shè)置一個(gè)微透鏡202。一個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元201包含多個(gè)光電轉(zhuǎn)換元件。在圖2中，一個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元201包含兩個(gè)光電轉(zhuǎn)換元件，例如ro I和ro 2。作為替代方案，一個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元可包含四個(gè)或九個(gè)光電轉(zhuǎn)換元件。由光電轉(zhuǎn)換元件ro I和ro 2產(chǎn)生的電荷分別通過傳送晶體管的傳送柵極205和206被傳送到浮動擴(kuò)散區(qū)域207。浮動擴(kuò)散區(qū)域207被光電轉(zhuǎn)換元件I和2共享。雖然出于解釋的目的在圖2中示出四個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元，但是通過以矩陣布置大量的這種光電轉(zhuǎn)換單元201來形成像素陣列101。圖3A是本示例性實(shí)施例的光電轉(zhuǎn)換單元的斷面圖。圖3B示意性地示出圖3A中的半導(dǎo)體區(qū)域的信號電荷的電勢結(jié)構(gòu)。圖3A是沿圖2中的虛線A-B切取的光電轉(zhuǎn)換單元的斷面圖。圖3C是沿圖2中的虛線C-D切取的光電轉(zhuǎn)換單元的斷面圖。光電轉(zhuǎn)換單元包含濾色器301和布線層302。在圖3A中示出設(shè)置在不同高度處的三個(gè)布線層。p型半導(dǎo)體區(qū)域304和多個(gè)n型半導(dǎo)體區(qū)域203和204形成P-N結(jié)。p型半導(dǎo)體區(qū)域304被布置在半導(dǎo)體區(qū)域303上。半導(dǎo)體區(qū)域303是p型半導(dǎo)體基板或n型半導(dǎo)體基板。光電轉(zhuǎn)換元件包含n型半導(dǎo)體區(qū)域203或204以及p型半導(dǎo)體區(qū)域304。更具體地，p型半導(dǎo)體區(qū)域304和n型半導(dǎo)體區(qū)域203a和203b構(gòu)成光電轉(zhuǎn)換元件I3D I和2。P型半導(dǎo)體區(qū)域304和n型半導(dǎo)體區(qū)域204a和204b構(gòu)成光電轉(zhuǎn)換元件I3D 3和I3D 4。由于n型半導(dǎo)體區(qū)域203a、203b、204a和204b 中的每一個(gè)的電勢比電子的電勢低，因此在這些區(qū)域中的每一個(gè)中累積信號電荷。P型半導(dǎo)體區(qū)域可被布置在n型半導(dǎo)體區(qū)域203a、203b、204a和204b中的每一個(gè)的光入射側(cè)，以形成嵌入的光電二極管。當(dāng)由微透鏡202a會聚的光入射到PDi和ro 2上時(shí)，由微透鏡202b會聚的光入射到ro 3和ro 4上。這些半導(dǎo)體區(qū)域被布置在半導(dǎo)體基板上。由一個(gè)微透鏡202a會聚的光入射到I和2上。PD I和PD2包含在同一光電轉(zhuǎn)換單元中。PD I和ro 2沿一個(gè)方向(圖3A中的并排方向)彼此相鄰。包含ro I和ro2的光電轉(zhuǎn)換單元被稱為第一光電轉(zhuǎn)換單元。在圖3A中，右側(cè)的與第一光電轉(zhuǎn)換單元相鄰的光電轉(zhuǎn)換單元被稱為第二光電轉(zhuǎn)換單元。P型半導(dǎo)體區(qū)域306被布置在分別包含于ro I和ro 2中的n型半導(dǎo)體區(qū)域203a和203b之間。布置在n型半導(dǎo)體區(qū)域203a和203b之間的p型半導(dǎo)體區(qū)域306可用作阻止電子的勢壘。通過不同的微透鏡(用于ro 2的微透鏡202a和用于I3D 3的微透鏡202b)會聚的光入射到ro 2和ro 3上。ro 2和ro 3包含在不同的光電轉(zhuǎn)換單元中，但被彼此相鄰地布置。PD 2和H) 3沿一個(gè)方向(圖3A中的并排方向)彼此相鄰。p型半導(dǎo)體區(qū)域305被布置在ro 2中的n型半導(dǎo)體區(qū)域203b與ro 3中的n型半導(dǎo)體區(qū)域204a之間。布置在n型半導(dǎo)體區(qū)域203b和204a之間的p型半導(dǎo)體區(qū)域305可用作阻止電子的勢壘。根據(jù)本示例性實(shí)施例，p型半導(dǎo)體區(qū)域305的雜質(zhì)濃度與p型半導(dǎo)體區(qū)域306的雜質(zhì)濃度不同。更具體地，P型半導(dǎo)體區(qū)域306的p型雜質(zhì)濃度比p型半導(dǎo)體區(qū)域305的p型雜質(zhì)濃度低。根據(jù)這樣的濃度，與彼此相鄰的不同的光電轉(zhuǎn)換單元中的ro 2和ro 3之間的勢壘的高度相比，一個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元中的PD I和ro 2之間的勢壘的高度可以降低。如圖3B所示，第一光電轉(zhuǎn)換單元中的ro I和ro 2之間的勢壘308具有高度hi。彼此相鄰且包含在不同的光電轉(zhuǎn)換單元中的ro 2和ro 3之間的勢壘307具有高度h2。PDI和ro 2之間的勢壘的高度hi比ro 2和ro 3之間的勢壘的高度h2低。根據(jù)這樣的結(jié)構(gòu)，通過將包含在一個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元中的光電轉(zhuǎn)換元件的信號相加而獲得的信號將表現(xiàn)出與入射光的量對應(yīng)的線性。這樣的配置不僅可應(yīng)用到本示例性實(shí)施例，還可應(yīng)用到各種光電轉(zhuǎn)換元件。當(dāng)其輸出將被相加的多個(gè)光電轉(zhuǎn)換元件在感光度或飽和量或者入射光量方面具有差異時(shí)，這是特別有用的。例如，在均勻的光入射到整個(gè)光電轉(zhuǎn)換裝置上、但實(shí)際入射到各光電轉(zhuǎn)換元件上的光的量不同的情況下，出現(xiàn)入射光量的差異。特別是當(dāng)由一個(gè)微透鏡會聚的光入射到平面狀布置在不同位置處的多個(gè)光電轉(zhuǎn)換元件上時(shí)，可能出現(xiàn)這種情況。接下來，將描述p型半導(dǎo)體區(qū)域的雜質(zhì)濃度的希望的例子。希望配置勢壘307的P型半導(dǎo)體區(qū)域305的p型雜質(zhì)濃度被設(shè)置為配置勢壘308的p型半導(dǎo)體區(qū)域306的p型雜質(zhì)濃度的三倍或更多倍。這是因?yàn)椋瑢舛仍O(shè)置為三倍或更多倍可使得勢壘高度之間的差值與電荷的電勢(在27° C的環(huán)境溫度中大約為26mV)相當(dāng)。通過考慮光電轉(zhuǎn)換裝置的操作溫度范圍，更希望P型半導(dǎo)體區(qū)域305的p型雜質(zhì)濃度可被設(shè)置為p型半導(dǎo)體區(qū)域306的P型雜質(zhì)濃度的十倍或更多倍。接下來，將描述圖3C。圖3C是沿圖2中的線C-D切取的光電轉(zhuǎn)換單元的斷面圖。在圖3C中，示出在圖2中的向下方向上與第一光電轉(zhuǎn)換單元相鄰的第三光電轉(zhuǎn)換單元的光電轉(zhuǎn)換元件。包含絕緣體的電介質(zhì)隔離309被布置在第一光電轉(zhuǎn)換單元的浮動擴(kuò)散區(qū)域207與第三光電轉(zhuǎn)換單元的光電轉(zhuǎn)換元件5之間。可在形成電介質(zhì)隔離309時(shí)使用諸如局部硅氧化(LOCOS)和淺溝槽隔離(STI)之類的已知方法和結(jié)構(gòu)。雖然沒有示出勢壘的高度，但是由電介質(zhì)隔離309產(chǎn)生的勢壘的高度比由p型半導(dǎo)體區(qū)域306產(chǎn)生的勢壘的高度高。由電介質(zhì)隔離309和p型半導(dǎo)體區(qū)域305產(chǎn)生的勢壘的高度是任意的，并且可根據(jù)元件的布局而被任意設(shè)置。在圖3C所示的例子中，電介質(zhì)隔離被布置在浮動擴(kuò)散區(qū)域與光電轉(zhuǎn)換元件之間。另外，電介質(zhì)隔離可被設(shè)置在像素單元的光電轉(zhuǎn)換元件與晶體管之間。

接下來，將參照圖4和圖5描述各的輸出和在相加之后的合成輸出。圖4示出PD I和ro 2的輸入/輸出特性以及通過合成ro I和ro 2的輸出而獲得的合成輸入/輸出特性。橫軸表示入射光的量，縱軸表示來自光電轉(zhuǎn)換元件的輸出。圖5A至示意性地示出圖3B所示的光電轉(zhuǎn)換單元的電勢結(jié)構(gòu)和產(chǎn)生的電子。在圖4中，出于解釋的目的，假設(shè)ro I的感光度被設(shè)置為比ro 2的感光度高的水平，或者roI比H) 2中被輸入更多的光。當(dāng)入射到光電轉(zhuǎn)換元件上的光量處于范圍401內(nèi)時(shí)，PD I比PD 2產(chǎn)生更多的電子。圖5A示出這種狀態(tài)下的電勢結(jié)構(gòu)。PD I和2的合成輸出指示適當(dāng)?shù)闹怠Ｈ缓螅?dāng)ro I和ro 2處于范圍402中時(shí)，ro I飽和，但ro 2沒有飽和。在這種情況下，如圖5B所示，在H) I處產(chǎn)生的電子可流過勢壘308并移動到ro 2中。從而，關(guān)于范圍402，PD 2的輸出基于通過合成在ro 2處產(chǎn)生的電子和在ro I處產(chǎn)生的電子中的一些而獲得的電荷量。以這種方式，勢壘308的高度hi被設(shè)置為比勢壘307的高度h2低。根據(jù)這樣的結(jié)構(gòu)，在ro I處產(chǎn)生的電子中的一些可移動到ro 2。從而，即使入射光的量處于范圍402中，PD I和ro 2的合成輸出也表現(xiàn)出線性。關(guān)于范圍403，如圖5C所示，PD I和PD 2的輸出均超過由勢壘308限定的飽和水平，并且達(dá)到由勢壘307限定的飽和水平。
關(guān)于范圍404，如圖ro所示，由于ro I和ro 2均達(dá)到由勢壘307限定的飽和水平，因此合成輸出也飽和。如上所述，本示例性實(shí)施例可應(yīng)用到包括多個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元的光電轉(zhuǎn)換裝置，光電轉(zhuǎn)換單元進(jìn)一步包括多個(gè)光電轉(zhuǎn)換元件。關(guān)于這樣的光電轉(zhuǎn)換裝置，第二導(dǎo)電類型的第二半導(dǎo)體區(qū)域306被布置在包含于一個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元中并彼此相鄰布置的光電轉(zhuǎn)換元件的第一半導(dǎo)體區(qū)域203a和203b之間。此外，第二導(dǎo)電類型的第三半導(dǎo)體區(qū)域305被布置在彼此相鄰布置并包含于不同的光電轉(zhuǎn)換單元中的光電轉(zhuǎn)換元件的第一半導(dǎo)體區(qū)域203b和204a之間。第二半導(dǎo)體區(qū)域306的第二導(dǎo)電類型的雜質(zhì)濃度被設(shè)置為比第三半導(dǎo)體區(qū)域305的第二導(dǎo)電類型的雜質(zhì)濃度低。根據(jù)本示例性實(shí)施例，第二半導(dǎo)體區(qū)域306具有均勻的雜質(zhì)濃度。然而，所述雜質(zhì)濃度不需要是均勻的，只要第二半導(dǎo)體區(qū)域306的至少一部分包含低濃度區(qū)域即可。根據(jù)這樣的配置，與在光電轉(zhuǎn) 換元件與不同的區(qū)域之間移動的電荷相比，一個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元中的光電轉(zhuǎn)換元件之間的電荷可更容易地移動。從而，例如，當(dāng)一個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元中的一個(gè)光電轉(zhuǎn)換元件飽和時(shí)，可以防止合成輸出的膝特性的出現(xiàn)，并且可獲得具有更高線性的輸出。將參照附圖描述本發(fā)明的第二示例性實(shí)施例。圖6A是本示例性實(shí)施例的光電轉(zhuǎn)換單元的斷面圖。與第一示例性實(shí)施例的部件類似的部件用相同的附圖標(biāo)記表示，并且不重復(fù)它們的描述。圖6A是沿圖2中的虛線A-B切取的斷面圖。關(guān)于沿圖2中的虛線C-D切取的斷面圖，它與圖3C所示的配置類似。對于以下的示例性實(shí)施例也是一樣。第二示例性實(shí)施例與第一示例性實(shí)施例的不同在于，布置在一個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元中的光電轉(zhuǎn)換元件之間的P型半導(dǎo)體區(qū)域包含具有低濃度的第一部分和具有比第一部分高的濃度的第二部分。更具體地，布置在ro之間并且由一個(gè)微透鏡會聚的光入射到其上的p型半導(dǎo)體區(qū)域包含具有低濃度的第一部分601和具有比第一部分601高的濃度的第二部分602。第一部分601可被布置在從半導(dǎo)體基板600的表面起的預(yù)定深度處。第二部分602可被布置在第一部分601的頂部和底部。此外，第一部分601的p型雜質(zhì)濃度比p型半導(dǎo)體區(qū)域305的p型雜質(zhì)濃度低。作為雜質(zhì)濃度的特定的希望的例子，p型半導(dǎo)體區(qū)域305的雜質(zhì)濃度被設(shè)置為第一部分601的p型雜質(zhì)濃度的三倍或更多倍。進(jìn)一步希望將p型半導(dǎo)體區(qū)域305的雜質(zhì)濃度設(shè)置為第一部分601的p型雜質(zhì)濃度的十倍或更多倍。可從這樣的結(jié)構(gòu)獲得與從第一示例性實(shí)施例獲得的效果類似的效果。雖然根據(jù)本示例性實(shí)施例僅布置一個(gè)第一部分601，但是也可布置多個(gè)第一部分601。通過降低第一部分601的雜質(zhì)濃度，電荷可能未必在ro I和PD2之間移動。在這種情況下，將難以單獨(dú)地讀出ro I和ro 2的信號。在這種情況下，例如，變得難以檢測相位差，并且聚焦檢測的精度可能降低。為了防止這種精度的降低，可根據(jù)n型半導(dǎo)體區(qū)域203和204的峰值雜質(zhì)濃度的位置改變布置第一部分601的深度。將參照附圖描述本發(fā)明的第三示例性實(shí)施例。圖7A是根據(jù)本示例性實(shí)施例的光電轉(zhuǎn)換單元的俯視圖。第三示例性實(shí)施例與第二示例性實(shí)施例的不同在于，關(guān)于光電轉(zhuǎn)換單元的平面圖，第一部分701和第二部分702被布置在不同的位置處。
在圖7A中，被布置在一個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元中的ro I和ro 2之間的P型半導(dǎo)體區(qū)域包含第一部分701和具有比第一部分701高的P型雜質(zhì)濃度的第二部分702。此外，第一部分701的p型雜質(zhì)濃度比p型半導(dǎo)體區(qū)域305的p型雜質(zhì)濃度低。圖7B示出沿圖7A中的線A-B切取的光電轉(zhuǎn)換單元的電勢結(jié)構(gòu)。圖7C示出沿圖7A中的線C-D切取的光電轉(zhuǎn)換單元的電勢結(jié)構(gòu)。從圖7B和圖7C可以清楚地看出，由第一部分701形成的勢壘比由第二部分702形成的勢壘低。第二部分702的勢壘的高度與p型半導(dǎo)體區(qū)域305的勢壘的高度相同。從而，第二部分702和p型半導(dǎo)體區(qū)域305的p型雜質(zhì)濃度相等。然而，這些區(qū)域不總是需要具有相同的雜質(zhì)濃度，并且，只要第二部分702和p型半導(dǎo)體區(qū)域305的p型雜質(zhì)濃度比第一部分701的p型雜質(zhì)濃度高，勢壘就可以具有不同的高度。第一部分701的布局不限于圖7A所示的布局，多個(gè)第一部分701可被分開地布置在光電轉(zhuǎn)換單元的面上。作為雜質(zhì)濃度的希望的例子，p型半導(dǎo)體區(qū)域305的p型雜質(zhì)濃度被設(shè)置為第一部分701的p型雜質(zhì)濃度的三倍或更多倍。進(jìn)一步希望將p型半導(dǎo)體區(qū)域305的p型雜質(zhì)濃度設(shè)置為第一部分701的p型雜質(zhì)濃度的十倍或更多倍。容易根據(jù)存在于n型半導(dǎo)體區(qū)域203a和203b中的電子的數(shù)量來改變第一部分701的電勢狀態(tài)。從而，在第一部分701處產(chǎn)生的電荷是移動到ro I還是移動到ro 2的概率取決于如下狀態(tài)而變化，所述狀態(tài)是緊跟在開始在ro I或ro 2處累積之后的狀態(tài)或者在一個(gè)ro(例如，PD I)中與另一 ro (PD 2)相比存在許多電荷的狀態(tài)。例如，如果緊跟在開始累積之后在ro I處存在大量的電荷，那么存在于ro I中的電荷的庫侖力作用(coulombinteraction)會改變第一部分701的電勢。然后,在第一部分701處產(chǎn)生的電荷更可能移動到ro2。換句話說，電荷移動到ro I和移動到ro 2的概率將改變。在這種情況下，例如，產(chǎn)生反饋，所述反饋抵消用于檢測相位差的ro之間的信號差。因此，聚焦檢測的精度可能降低。這種精度的降低可以通過如下面描述的那樣布置第一部分701來減少。更具體地，希望第一部分701的位置關(guān) 于第一部分701的平面圖偏離微透鏡的中心位置在光電轉(zhuǎn)換元件的受光面上的投影位置。例如，在圖7A中，雖然線A-B是大致橫穿微透鏡的中心的線段，但是第一部分701偏向示圖的向上方向。該布置意圖在于將第一部分701從由微透鏡會聚的光的強(qiáng)度達(dá)到峰值的位置分離。雖然第一部分701在圖7A中被布置為偏向不圖的向上方向，但是第一部分701可被布置為偏向向下方向或者偏向向左或向右方向。希望的第一部分701從微透鏡的中心的偏移量為0.1微米或更多。更希望的第一部分701從微透鏡的中心的偏移量為0. 2微米或更多。這是由ro處理的波長的范圍處于可見光區(qū)域中的情況。可見光的波長大致處于0.4至0. 8微米的范圍中。這是微透鏡的焦點(diǎn)存在于光電轉(zhuǎn)換元件中的情況的例子。此外，由于光電轉(zhuǎn)換元件處的會聚光的狀態(tài)還依賴于物鏡的F數(shù)，因此當(dāng)本發(fā)明的光電轉(zhuǎn)換裝置被應(yīng)用到具有較小F數(shù)的光學(xué)系統(tǒng)時(shí)，將希望偏移值較大。例如，如果使用具有F數(shù)可被設(shè)置為2.0的物鏡的系統(tǒng)，那么相對于垂直線具有14°的最大傾角的光入射到微透鏡上。如果微透鏡和之間的距離為2pm，那么以14°的傾角入射到微透鏡上的光的聚焦位置在至少一個(gè)方向上從光電轉(zhuǎn)換元件的受光面上的位置偏移0. 5 y m，該位置是微透鏡的中心位置被投影到的位置。在這種情況下，在從微透鏡的中心位置偏移0. 5 或更多的位置處布置第一部分701是特別有效的。偏移量的上限是彼此相鄰的光電轉(zhuǎn)換元件之間的間距的一半。將參照附圖描述本發(fā)明的第四示例性實(shí)施例。根據(jù)第四示例性實(shí)施例，與第一到第三示例性實(shí)施例類似的部件用相同的附圖標(biāo)記表示，并且不重復(fù)它們的描述。第四示例性實(shí)施例與第一到第三示例性實(shí)施例的不同在于，布置在n型半導(dǎo)體區(qū)域203a和203b之間的p型半導(dǎo)體區(qū)域包含第一部分801和第二部分802，并且第一部分801的寬度比第二部分802的寬度窄。根據(jù)這樣的配置，可以獲得與上述示例性實(shí)施例類似的效果。雖然在圖8A中第一部分801和第二部分802如第三示例性實(shí)施例的情況那樣被布置在不同的深度處，但是第一部分801和第二部分802關(guān)于光電轉(zhuǎn)換單元的平面圖可以被布置在相同深度但不同位置處。此外，第一部分801可包含相互分離的多個(gè)部分。將參照圖15A至15C描述本發(fā)明的第五示例性實(shí)施例。根據(jù)第五示例性實(shí)施例，與第一到第四示例性實(shí)施例中的部件類似的部件用相同的附圖標(biāo)記表示，并且不重復(fù)它們的描述。第五示例性實(shí)施例與第一到第四示例性實(shí)施例的不同在于，絕緣體隔離XX02被布置在包含于不同的光電轉(zhuǎn)換單元中的n型半導(dǎo)體區(qū)域203b和204a之間。另外，p型半導(dǎo)體區(qū)域XXOi被布置在ro I和ro 2之間。根據(jù)這樣的配置，與彼此相鄰布置并包含在不同的光電轉(zhuǎn)換單元中的ro 2和ro 3之間的區(qū)域的勢壘的高度相比，包含在同一光電轉(zhuǎn)換單元中的ro I和ro 2之間的勢壘的高度可以減小。p型半導(dǎo)體區(qū)域305可被布置在絕緣體隔離xxo2 的底部。如上述示例性實(shí)施例的布置那樣，在ro I和ro 2之間僅布置p型半導(dǎo)體區(qū)域。圖15B是沿圖15A中的線A-B切取的光電轉(zhuǎn)換單元的電勢圖。圖15C是沿圖15A中的線C-D切取的光電轉(zhuǎn)換單元的電勢圖。如圖15C所示，包含在同一光電轉(zhuǎn)換單元中的PD I和ro 2之間的勢壘的高度比彼此相鄰布置并包含在不同的光電轉(zhuǎn)換單元中的ro 2和PD 3之間的區(qū)域的勢壘的高度低。在圖15B中，包含在同一光電轉(zhuǎn)換單元中的ro I和ro2之間的勢壘的高度等于彼此相鄰布置并包含在不同的光電轉(zhuǎn)換單元中的ro 2和ro 3之間的區(qū)域的勢壘的高度。作為替代方案，P型半導(dǎo)體區(qū)域305的P型雜質(zhì)濃度也可增加，從而使得由P型半導(dǎo)體區(qū)域305產(chǎn)生的勢壘的高度比由P型半導(dǎo)體區(qū)域XXOl產(chǎn)生的勢壘的高度高。換句話說，P型半導(dǎo)體區(qū)域305和絕緣體隔離XX02均產(chǎn)生存在于ro 2和ro 3之間的勢壘。此外，該勢壘的高度增加以使得它比由P型半導(dǎo)體區(qū)域XXOl產(chǎn)生的勢壘高。另夕卜，替代于布置P型半導(dǎo)體區(qū)域305，P型半導(dǎo)體區(qū)域XXOl可被布置在包含于同一光電轉(zhuǎn)換單元中的多個(gè)光電轉(zhuǎn)換元件之間，并且絕緣體隔離XX02可被布置在彼此相鄰布置并包含在不同的光電轉(zhuǎn)換單元中的光電轉(zhuǎn)換元件之間。根據(jù)上述示例性實(shí)施例的光電轉(zhuǎn)換裝置可被用作成像裝置或用于關(guān)于成像面的聚焦檢測的裝置。下面將參照圖9、圖1OA和圖1OB具體描述當(dāng)通過使用相位差檢測在成像面上執(zhí)行成像時(shí)所執(zhí)行的聚焦檢測的例子。圖9是從攝影透鏡900的出射光瞳發(fā)射并入射到成像裝置901上的光束的概念圖。成像裝置901包括微透鏡202、濾色器301和多個(gè)光電轉(zhuǎn)換元件ro I和ro 2。由一個(gè)微透鏡會聚的光入射到ro I和ro 2上。出射光瞳902是攝影透鏡的出射光瞳。從出射光瞳902發(fā)射的光束的中心相對于包含微透鏡202的光電轉(zhuǎn)換單兀被稱為光軸903。來自出射光瞳的光入射到成像裝置901上，在成像裝置901的中心處具有光軸903。線906和907代表穿過區(qū)域904的光的最外面的光線，區(qū)域904是出射光瞳902的一部分。類似地，線908和909代表穿過區(qū)域905的光的最外面的光線，區(qū)域905是出射光瞳902的一部分。從圖9可以看出，在從出射光瞳902發(fā)射的光束之中，相對于光軸903在上側(cè)的光束入射到PD I上，相對于光軸903在下側(cè)的光束入射到ro 2上。因此，ro I和PD 2中的每一個(gè)接收從攝影透鏡的出射光瞳的不同區(qū)域發(fā)射的光。通過利用這樣的特性來檢測相位差。關(guān)于像素中的區(qū)域，當(dāng)從上面觀察成像區(qū)域時(shí)，對于由一個(gè)微透鏡會聚的光入射到的多個(gè)光電轉(zhuǎn)換元件，從一個(gè)ro獲得的數(shù)據(jù)被稱為第一線的數(shù)據(jù)，從另一ro獲得的數(shù)據(jù)被稱為第二線的數(shù)據(jù)。然后，如果獲得這些線之間的相關(guān)數(shù)據(jù)，那么可檢測相位。例如，在圖9中，在由一個(gè)微透鏡會聚的光入射到的光電轉(zhuǎn)換元件之中，布置在下側(cè)的ro的數(shù)據(jù)被稱為第一線的數(shù)據(jù)，布置在上側(cè)的ro的數(shù)據(jù)被稱為第二線的數(shù)據(jù)。在這種情況下，PD I與第一線的數(shù)據(jù)的一個(gè)像素的輸出對應(yīng)，PD 2與第二線的數(shù)據(jù)的一個(gè)像素的輸出對應(yīng)。圖1OA和圖1OB示出在形成圖像時(shí)使用點(diǎn)光源時(shí)的線數(shù)據(jù)。圖1OA示出在對焦?fàn)顟B(tài)中的第一線和第二線的數(shù)據(jù)。橫軸表示像素位置，縱軸表示輸出。在對焦?fàn)顟B(tài)中，第一線和第二線重疊。圖1OB示出在失焦?fàn)顟B(tài)中的線數(shù)據(jù)。在這種情況下，第一線和第二線出現(xiàn)相位差，并且像素位置偏移。通過計(jì)算偏移量1001，可以獲得相對于對焦?fàn)顟B(tài)的偏移量。從而，可通過根據(jù)這樣的方法檢測相位并根據(jù)獲得的結(jié)果驅(qū)動透鏡來校正聚焦。接下來，將描述通過上述的像素布置的圖像數(shù)據(jù)的產(chǎn)生。如上所述，可通過單獨(dú)地從成像裝置901讀出ro I和ro 2的信號并執(zhí)行相位差檢測計(jì)算來檢測正確的聚焦。然后，通過將由一個(gè)微透鏡會聚的光入射到的ro的信號相加，可產(chǎn)生要捕獲的圖像。

然而，如果中的一個(gè)飽和，換句話說，如果狀態(tài)為圖5B、圖5C或圖所示的狀態(tài)，那么ro的信號將與單獨(dú)從各ro獲得的輸出不同。從而，ro的信號可被確定為具有低的可靠性。在這種情況下，根據(jù)上述示例性實(shí)施例的光電轉(zhuǎn)換裝置可采用可以不執(zhí)行相位檢測或可以停止相位檢測的次序。更具體地，根據(jù)上述示例性實(shí)施例的光電轉(zhuǎn)換裝置可通過根據(jù)ro的信號或可累積的電荷確定是否在成像裝置的成像面上執(zhí)行相位差檢測來操作。雖然以上參照圖9描述成像裝置的中心附近的像素，但是，由于當(dāng)像素處于成像裝置的周邊時(shí)ro之間的入射光量的差實(shí)際上增加，因此如果在成像區(qū)域的外側(cè)布置用于聚焦檢測的像素，那么可增加精度。圖11示出根據(jù)上述實(shí)施例中的每一個(gè)的成像裝置可應(yīng)用到的成像系統(tǒng)的例子。在圖11中，透鏡單元1101在成像裝置1105上形成被照體的光學(xué)圖像。透鏡驅(qū)動單元1102執(zhí)行諸如變焦控制、聚焦控制和光闌控制之類的控制操作。機(jī)械快門1103受快門控制單元1104的控制。成像裝置1105捕獲由透鏡單元1101形成的被照體的圖像作為圖像信號。成像信號處理電路1106對從成像裝置1105輸出的圖像信號執(zhí)行各種校正并壓縮數(shù)據(jù)。定時(shí)產(chǎn)生電路1107用作向成像裝置1105和成像信號處理電路1106輸出各種定時(shí)信號的驅(qū)動單元。控制電路1109控制整個(gè)成像裝置并且還執(zhí)行各種計(jì)算。存儲器1108暫時(shí)存儲圖像數(shù)據(jù)。記錄介質(zhì)控制接口(I/F)單元1110用于向/從記錄介質(zhì)記錄或讀取數(shù)據(jù)。記錄介質(zhì)1111是用于記錄和讀取圖像數(shù)據(jù)的諸如半導(dǎo)體存儲器的可拆卸的記錄介質(zhì)。顯示單元1112顯示各種類型的信息和捕獲的圖像。接下來，將描述當(dāng)通過包含上述配置的數(shù)字照相機(jī)捕獲圖像時(shí)所執(zhí)行的操作。當(dāng)接通主電源時(shí)，控制系統(tǒng)被通電。此外，諸如成像信號處理電路1106的成像系統(tǒng)電路被通電。然后，當(dāng)按壓釋放按鈕(未示出)時(shí)，基于從成像裝置1105獲得的數(shù)據(jù)執(zhí)行測距計(jì)算。此外，控制電路1109基于測距計(jì)算的結(jié)果計(jì)算到被照體的距離。接著，透鏡驅(qū)動單元1102驅(qū)動透鏡單元1101并且確定是否實(shí)現(xiàn)對焦?fàn)顟B(tài)。如果確定沒有實(shí)現(xiàn)對焦?fàn)顟B(tài)，那么透鏡驅(qū)動單元1102再次驅(qū)動透鏡單元并且執(zhí)行測距。不僅可使用從成像裝置獲得的數(shù)據(jù)來執(zhí)行測距計(jì)算，還可通過專用的測距單元(未示出)來執(zhí)行測距計(jì)算。在實(shí)現(xiàn)對焦?fàn)顟B(tài)之后，開始成像操作。當(dāng)完成成像操作時(shí)，從固態(tài)成像裝置1105輸出的圖像信號被成像信號處理電路1106處理，并被控制電路1109寫入存儲器1108中。成像信號處理電路1106執(zhí)行分類處理、相加處理和其它選擇處理。根據(jù)由控制電路1109執(zhí)行的控制，累積于存儲器1108中的數(shù)據(jù)通過記錄介質(zhì)控制I/F單元1110被記錄到諸如半導(dǎo)體存儲器的可拆卸的記錄介質(zhì)1111中。也可通過經(jīng)由外部I/F單元(未示出)直接將數(shù)據(jù)輸入例如計(jì)算機(jī)中來執(zhí)行圖像處理。雖然參照示例性實(shí)施例描述了本發(fā)明，但應(yīng)理解的是，本發(fā)明不限于上述示例性實(shí)施例。以下的權(quán)利要求的范圍應(yīng)被賦予最寬泛的解釋，以包含所有的變更方式、等同的結(jié)構(gòu)和功能。雖然本發(fā)明可應(yīng)用到各種光電轉(zhuǎn)換元件，但是該配置在光電轉(zhuǎn)換元件的感光度或者入射到光電轉(zhuǎn)換元件上的光量存在差異的情況下是特別有效的。例如，在上述示例性實(shí)施例中，在物鏡的聚焦檢測中使用像素。然而，本發(fā)明的成像裝置的特征是，當(dāng)在讀出多個(gè)光電轉(zhuǎn)換元件的信號之前將所述信號相加時(shí)確保輸出線性。從而，本發(fā)明可被應(yīng)用到聚焦檢測以外的應(yīng)用。例如，可在多個(gè)光電轉(zhuǎn)換元件上布置不同帶通的兩個(gè)濾色器。更具體地，除了紅色(R)、綠色(G)和藍(lán)色(B)中的每一個(gè)的濾色器以外，還使用R'、G'和B'的不同帶通的濾色器。當(dāng)單獨(dú)地讀出信號時(shí)，可獲得六種顏色的信號。因此，可以增強(qiáng)顏色再現(xiàn)性。另一方面，如果執(zhí)行ro的信號的相加以獲得三種顏色R+R'、G+G'和B+B'的信號，那么可以增強(qiáng)感光度和信噪比。可以使用同一成像裝置將這兩種成像模式配置為可切換。雖然已參照示例性實(shí)施例描述了本發(fā)明，但應(yīng)理解的是，本發(fā)明不限于公開的示例性實(shí)施例。以下的權(quán)利要求的范圍應(yīng)被賦予最寬泛的解釋以包含所有的變更方式、等同的結(jié)構(gòu)和功能。
權(quán)利要求
1.一種光電轉(zhuǎn)換裝置，所述光電轉(zhuǎn)換裝置包含多個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元，每個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元包含多個(gè)光電轉(zhuǎn)換元件，并且所述光電轉(zhuǎn)換裝置將包含在光電轉(zhuǎn)換單元中的所述多個(gè)光電轉(zhuǎn)換元件的信號相加， 其中，所述多個(gè)光電轉(zhuǎn)換元件中的每一個(gè)包含用于收集信號電荷的第一導(dǎo)電類型的第一半導(dǎo)體區(qū)域， 其中，第二導(dǎo)電類型的第二半導(dǎo)體區(qū)域被布置在彼此相鄰布置并包含于同一光電轉(zhuǎn)換單元中的光電轉(zhuǎn)換元件的第一半導(dǎo)體區(qū)域之間， 其中，第二導(dǎo)電類型的第三半導(dǎo)體區(qū)域被布置在包含于彼此相鄰布置的不同光電轉(zhuǎn)換單元中的多個(gè)光電轉(zhuǎn)換元件之中彼此相鄰布置的光電轉(zhuǎn)換元件的第一半導(dǎo)體區(qū)域之間，以及 其中，第二半導(dǎo)體區(qū)域的至少一部分的第二導(dǎo)電類型的雜質(zhì)濃度比第三半導(dǎo)體區(qū)域的第二導(dǎo)電類型的雜質(zhì)濃度低。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光電轉(zhuǎn)換裝置，其中，光電轉(zhuǎn)換單元中的每一個(gè)包含由一個(gè)微透鏡會聚的光入射到的多個(gè)光電轉(zhuǎn)換元件。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光電轉(zhuǎn)換裝置，其中，第三半導(dǎo)體區(qū)域的雜質(zhì)濃度為第二半導(dǎo)體區(qū)域的所述部分的雜質(zhì)濃度的三倍或更多倍。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的光電轉(zhuǎn)換裝置，其中，第三半導(dǎo)體區(qū)域的雜質(zhì)濃度為第二半導(dǎo)體區(qū)域的所述部分的雜質(zhì)濃度的十倍或更多倍。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光電轉(zhuǎn)換裝置，其中，第二半導(dǎo)體區(qū)域包含第一部分和第二部分，并且，第一部分的雜質(zhì)濃度比第二部分的雜質(zhì)濃度低，或者關(guān)于平面圖，第一部分的寬度比第二部分的寬度窄。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的光電轉(zhuǎn)換裝置，其中，第一部分被布置在與第二部分的深度不同的深度處。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的光電轉(zhuǎn)換裝置，其中，關(guān)于第二半導(dǎo)體區(qū)域的平面圖，第一部分被布置在與第二部分在平面上不同的位置處。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的光電轉(zhuǎn)換裝置，其中，第一部分的雜質(zhì)濃度峰值的深度與第一半導(dǎo)體區(qū)域的雜質(zhì)濃度峰值的深度不同。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的光電轉(zhuǎn)換裝置，其中，光電轉(zhuǎn)換單元中的每一個(gè)包含由一個(gè)微透鏡會聚的光入射到的多個(gè)光電轉(zhuǎn)換元件，以及 其中，第一部分被布置為在至少一個(gè)方向上相對于微透鏡的中心位置在受光面上的投影位置而偏移。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的光電轉(zhuǎn)換裝置，其中，偏移量為O.1 μ m或更大。
11.根據(jù)權(quán)利要求1至10中任一項(xiàng)所述的光電轉(zhuǎn)換裝置，其中，關(guān)于光電轉(zhuǎn)換元件的平面圖，所述多個(gè)光電轉(zhuǎn)換元件中的每一個(gè)被布置在不同的位置處。
12.一種光電轉(zhuǎn)換裝置，所述光電轉(zhuǎn)換裝置包含多個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元，光電轉(zhuǎn)換單元包含多個(gè)光電轉(zhuǎn)換元件，并且所述光電轉(zhuǎn)換裝置將包含在光電轉(zhuǎn)換單元中的所述多個(gè)光電轉(zhuǎn)換元件的信號相加， 其中，所述多個(gè)光電轉(zhuǎn)換元件中的每一個(gè)包含用于收集信號電荷的第一導(dǎo)電類型的第一半導(dǎo)體區(qū)域，其中，彼此相鄰布置并包含于同一光電轉(zhuǎn)換單元中的光電轉(zhuǎn)換元件的第一半導(dǎo)體區(qū)域之間的區(qū)域的至少一部分的關(guān)于信號電荷的勢壘的高度比布置在包含于彼此相鄰布置的不同光電轉(zhuǎn)換單元中的多個(gè)光電轉(zhuǎn)換元件之中彼此相鄰布置的光電轉(zhuǎn)換元件的第一半導(dǎo)體區(qū)域之間的勢壘的高度低。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的光電轉(zhuǎn)換裝置，其中，第二導(dǎo)電類型的第二半導(dǎo)體區(qū)域被布置在彼此相鄰布置并包含于所述同一光電轉(zhuǎn)換單元中的光電轉(zhuǎn)換元件的第一半導(dǎo)體區(qū)域之間的至少一部分中，以及 其中，絕緣體被布置在包含于彼此相鄰布置的不同光電轉(zhuǎn)換單元中的多個(gè)光電轉(zhuǎn)換元件之中彼此相鄰布置的光電轉(zhuǎn)換元件的第一半導(dǎo)體區(qū)域之間的區(qū)域中。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的光電轉(zhuǎn)換裝置，其中，第二導(dǎo)電類型的第三半導(dǎo)體區(qū)域被布置在所述絕緣體的下部處。
15.根據(jù)權(quán)利要求12所述的光電轉(zhuǎn)換裝置，其中，第二導(dǎo)電類型的第二半導(dǎo)體區(qū)域被布置在彼此相鄰布置并包含于同一光電轉(zhuǎn)換單元中的光電轉(zhuǎn)換元件的第一半導(dǎo)體區(qū)域之間的至少一部分中，以及 其中，第二導(dǎo)電類型的第三半導(dǎo)體區(qū)域被布置在包含于彼此相鄰布置的不同光電轉(zhuǎn)換單元中的多個(gè)光電轉(zhuǎn)換元件之中彼此相鄰布置的光電轉(zhuǎn)換元件的第一半導(dǎo)體區(qū)域之間的區(qū)域中。
16.—種成像系統(tǒng),包括 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光電轉(zhuǎn)換裝置， 其中，所述成像系統(tǒng)被配置為基于通過將包含在光電轉(zhuǎn)換單元中的所述多個(gè)光電轉(zhuǎn)換元件的信號相加而獲得的信號來捕獲圖像，以及 使用包含在光電轉(zhuǎn)換單元中的所述多個(gè)光電轉(zhuǎn)換元件的信號中的至少一個(gè)信號，執(zhí)行捕獲圖像時(shí)的聚焦檢測。
17.一種成像系統(tǒng)，包括 根據(jù)權(quán)利要求12所述的光電轉(zhuǎn)換裝置， 其中，所述成像系統(tǒng)被配置為基于通過將包含在光電轉(zhuǎn)換單元中的所述多個(gè)光電轉(zhuǎn)換元件的信號相加而獲得的信號來捕獲圖像，以及 使用包含在光電轉(zhuǎn)換單元中的所述多個(gè)光電轉(zhuǎn)換元件的信號中的至少一個(gè)信號，執(zhí)行捕獲圖像時(shí)的聚焦檢測。
18.根據(jù)權(quán)利要求16或權(quán)利要求17所述的成像系統(tǒng)，其中，如果光電轉(zhuǎn)換單元中的一個(gè)或多個(gè)光電轉(zhuǎn)換元件的電荷量超過能累積的電荷量，那么聚焦檢測停止。
全文摘要
本發(fā)明公開了光電轉(zhuǎn)換裝置和成像系統(tǒng)。在能夠?qū)诠怆娹D(zhuǎn)換單元中的光電轉(zhuǎn)換元件的信號相加的光電轉(zhuǎn)換裝置中，每個(gè)光電轉(zhuǎn)換元件包含用于收集信號電荷的第一導(dǎo)電類型的第一半導(dǎo)體區(qū)域，第二導(dǎo)電類型的第二半導(dǎo)體區(qū)域被布置在彼此相鄰布置并包含于同一光電轉(zhuǎn)換單元中的光電轉(zhuǎn)換元件之間，以及第二導(dǎo)電類型的第三半導(dǎo)體區(qū)域被布置在包含于彼此相鄰布置的不同光電轉(zhuǎn)換單元中的多個(gè)光電轉(zhuǎn)換元件之中彼此相鄰布置的光電轉(zhuǎn)換元件之間。第二半導(dǎo)體區(qū)域的雜質(zhì)濃度比第三半導(dǎo)體區(qū)域的雜質(zhì)濃度低。
文檔編號H01L27/146GK103035661SQ20121036363
公開日2013年4月10日 申請日期2012年9月26日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月7日
發(fā)明者小林昌弘, 岸隆史, 山下雄一郎 申請人:佳能株式會社