消除了在一个焦点检测像素对于来自斜右上方向的入射光的灵敏度和另一个焦点检测像素对于来自斜左上方向的入射光的灵敏度之间的差异。在半导体衬底29上方形成OFB层38和低浓度层39。在低浓度层39中形成了构成普通像素30N的PD?40N、构成第一焦点检测像素30R的PD?40R，以及构成第二焦点检测像素30L的PD?40L。位于PD?40R的第一光电转换区域52Ra和PD?40L的第一光电转换区域52La下方的高浓度阻挡层38形成在OFB层38中。由于对半导体衬底29施加电压导致PD?40R和40L的光电转换区域的形状变成非对称，并且PD?40R的光电转换区域对于来自斜右上方向的入射光IR的灵敏度和PD?40L的光电转换区域对来自斜左上方向的入射光IL的灵敏度增加。因为在形成导致表面不平坦的部件，例如，传送电极，之前形成OFB层38，所以防止了由表面不平坦的影响而导致的焦点检测像素30R和30L的灵敏度之间的差异。
【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检测相位差的焦点检测像素的固态成像设备和一种配备有该固态成像设备的数字照相机。
技术介绍
每一个都配备有诸如CCD图像传感器或CMOS图像传感器的固态成像设备以获得数字图像的数字照相机被广泛地使用(见专利文献I)。大多数数字照相机配备有自动对焦功能(在下文中称为AF)，该自动对焦功能自动地调整拍摄透镜的焦点。数字照相机的功能已经改进并且数字照相机的价格已经降低。例如，已经进行了加速AF处理的改进而价格没有增加。专利文献2公开了一种数字照相机，其执行了相位差方法的AF。数字照相机的固态成像设备有普通像素、第一焦点检测像素和第二焦点检测像素。普通像素接收通过普通开口部入射的光，普通开口部的中心与光电二极管(在下文中表示为PD)的光接收表面的中心相一致。第一焦点检测像素接收通过第一偏心开口部入射的光，第一偏心开口部的中心相对于ro的光接收表面的中心在第一方向上偏移。第二焦点检测像素接收通过第二偏心开口部入射的光,第二偏心开口部的中心相对于F1D的光接收表面的中心在第二方向上偏移。第二方向与第一方向相反。通过在其上方形成了 ro的半导体衬底上覆盖遮光膜来形成普通开口部以及第一偏心开口部和第二偏心开口部。而且，第一偏心开口部和第二偏心开口部中的每一个的尺寸小于普通开口部的尺寸。在组帧的时候，基于来自第一焦点检测像素和第二焦点检测像素的信号执行相位差方法的AF控制。在成像的时候，使用普通像素以及第一焦点检测像素和第二焦点检测像素捕捉被摄体的图像。在专利文献2的固态成像设备中，第一焦点检测像素对于来自第一偏心开口部的偏移方向的入射光具有高灵敏度，并且第二焦点检测像素对于来自第二偏心开口部的偏移方向的入射光具有高灵敏度。例如，第一焦点检测像素对于来自斜右上方向的入射光具有高灵敏度， 并且第二焦点检测像素对于来自斜左上方向的入射光具有高灵敏度。专利文献3和4公开了一种配备有相位差AF功能并且具有第一焦点检测像素和第二焦点检测像素的固态成像设备。通过控制在第一焦点检测像素和第二焦点检测像素的每一个中ro的位置和面积，第一焦点检测像素对于来自斜右上方向的入射光的灵敏度和第二焦点检测像素对于来自斜左上方向的入射光的灵敏度增加。在专利文献2至4中公开的配备有固态成像设备的数字照相机中，使用第一焦点检测像素形成的图像和使用第二焦点检测像素形成的图像取决于拍摄透镜的对焦状态而沿左右方向移位。两个图像之间的位置偏移的量对应于拍摄透镜的焦点的位置偏移的量。 当拍摄透镜对焦时两个图像彼此一致，即，位置偏移的量是零。两个图像之间的位置偏移的量随着拍摄透镜的焦点的位置偏移的量的增加而增加。因此，通过检测使用第一焦点检测像素或第二焦点检测像素形成的每一个图像的位置偏移的方向以及这两个图像之间位置偏移的量，获得拍摄透镜的调焦值。当使用具有相位差AF功能的固态成像设备时，不需要扫描聚焦透镜，这使得AF比使用来自固态成像设备的输出信号的已知对比检测方法的AF更快。现有技术文献专利文献专利文献1:日本专利特开申请公布NO. 2007-81015专利文献2 :日本专利特开申请公布NO. 2005-303409专利文献3 :日本专利特开申请公布NO. 2009-162845专利文献4 :日本专利特开申请公布NO. 2009-105682
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题在专利文献2中公开的固态成像设备中，通过遮光膜形成第一偏心开口部和第二偏心开口部，由于例如遮光膜下方的传送电极的下底层的不平坦表面的影响，使得第一偏心开口部和第二偏心开口部的尺寸可能不同。这导致了如下问题第一焦点检测像素对于来自斜右上方向的入射光的灵敏度和第二焦点检测像素对于来自斜左上方向的入射光的灵敏度变得彼此不同。在专利文献2至4中公开的固态成像设备中，因为每一个焦点检测像素的偏心开口部的开口面积小于普通像素的普通开口部的面积，或者每一个焦点检测像素的ro的面积小于普通像素的ro的面积，所以每一个焦点检测像素的灵敏度和普通像素的灵敏度彼此不同。出于这个原因，必需校正从每一个焦点检测像素输出的信号。 本专利技术的目的是提供一种固态成像设备，其消除了两种类型的焦点检测像素的灵敏度之间的差异，并提供一种配备有该固态成像设备的数字照相机。解决问题的手段为了完成上述的目的，本专利技术的固态成像设备包括半导体衬底、在该半导体衬底上方形成的杂质层、在杂质层上方以预定图案形成的多个像素，以及区域控制层。像素具有用于通过光电转换生成信号电荷并累积该信号电荷的光电二极管，并且产生由光学系统形成的被摄体图像的图像信号。像素包括至少一对两种类型的焦点检测像素，用于使用相位差方法产生用于光学系统的焦点检测的图像信号。在半导体衬底和两种类型的焦点检测像素之间形成区域控制层。区域控制层使得在两种类型的焦点检测像素中的每一个的光电二极管中，第一光电转换区域和第二光电转换区域中的一个的厚度小于另一个的厚度。光电二极管的第一光电转换区域彼此面对。在每一个光电二极管中第二光电转换区域位于第一光电转换区域的相对侧。优选的是，区域控制层是具有第一阻挡层和第二阻挡层的溢出阻挡层。第一阻挡层位于第一光电转换区域的下方。第二阻挡层形成在除第一阻挡层以外的区域中。溢出阻挡层形成在半导体衬底和杂质层之间，并且起到抵抗从光电二极管到半导体衬底的信号电荷的势垒的作用。半导体衬底是第一导电类型的。第一电压从电压施加电路施加至半导体衬底。第二阻挡层中的第二导电类型的杂质浓度低于第一阻挡层中的第二导电类型的杂质浓度。当第一电压施加于半导体衬底时，第二阻挡层的势垒降低，并且因此在第二光电转换区域的第二阻挡层侧的一部分中生成的信号电荷对半导体衬底放电。第一阻挡层的势垒被维持在阻止信号电荷从第一光电转换区域向半导体衬底放电的电平。优选的是，当第二电压施加于半导体衬底时，第二阻挡层的势垒被维持在阻止信号电荷从第二光电转换区域向半导体衬底放电的电平。从电压施加电路将第一电压和低于第一电压的第二电压中的一个选择性地施加于半导体衬底。优选的是，区域控制层位于第一光电转换区域和半导体衬底之间，并且区域控制层具有以下形状，其中区域控制层在第一光电转换区域侧上的顶面位于高于第二光电转换区域的底面。优选的是，在互相邻近的光电二极管之间形成沟道阻止层(channelstopper)，并且区域控制层与沟道阻止层一体地形成。优选的是，像素全部是两种类型的焦点检测像素和普通像素。普通像素只用于成像。优选的是，像素全部是两种类型的焦点检测像素。优选的是，交替地排列第一像素列和第二像素列。第一像素列由沿第一方向成一线排列的第一像素组成。第一像素是焦点检测像素对中的一个。第二像素列由沿第一方向成一线排列的第二像素组成。第二像素是焦点检测像素对中的另一个。沿与第一方向垂直的第二方向交替地排列第一像素列和第二像素列。本专利技术的数字照相机包括固态成像设备和图像处理器。固态成像设备包括半导体衬底、在该半导体衬底上方形成的杂质层、在杂质层上方形成的第一焦点检测像素和第二焦点检测像素，以及区域控制层。第一焦点检测像素和第二焦点检测像素具有光电二极管， 用于对由光学系统形成的被摄体图像进行光电转换并且生成并累积信号电荷。第一焦点检测像素和第二焦点检测像素使用相位差方法生成本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.06.18 JP 2010-1388851.一种固态成像设备，其特征在于包括半导体衬底；在所述半导体衬底上方形成的杂质层；在所述杂质层上方以预定图案排列的多个像素，所述像素具有用于通过光电转换生成信号电荷并且累积所述信号电荷的光电二极管，所述像素产生通过光学系统形成的被摄体图像的图像信号，所述像素包括至少一对两种类型的焦点检测像素，用于使用相位差方法产生用于光学系统的焦点检测的图像信号；以及在所述半导体衬底和所述两种类型的焦点检测像素之间形成的区域控制层，所述区域控制层使得在所述两种类型的焦点检测像素中的每一个的所述光电二极管中第一光电转换区域和第二光电转换区域中的一个的厚度小于另一个的厚度，所述两种类型的焦点检测像素的所述光电二极管的所述第一光电转换区域彼此面对，在每一个光电二极管中所述第二光电转换区域在所述第一光电转换区域的相对侧。2.根据权利要求1所述的固态成像设备，其特征在于所述半导体衬底是第一导电类型，并且第一电压从电压施加电路施加到所述半导体衬底，并且在所述半导体衬底和所述杂质层之间形成所述区域控制层，并且所述区域控制层是第二导电类型的溢出阻挡层，所述溢出阻挡层是抵抗从所述光电二极管向所述半导体衬底的所述信号电荷的势垒，并且所述溢出阻挡层具有第一阻挡层和第二阻挡层，所述第一阻挡层位置在所述第一光电转换区域下方，所述第二阻挡层是不同于所述第一阻挡层的区域，并且所述第二阻挡层的所述第二导电类型的杂质浓度低于所述第一阻挡层的所述第二导电类型的杂质浓度，以及当所述第一电压被施加于所述半导体衬底时，所述第二阻挡层的势垒降低，并且在所述第二光电转换区域的第二阻挡层侧的一部分中产生的所述信号电荷向所述半导体衬底放电，并且所述第一阻挡层的势垒被维持在阻止所述信号电荷从所述第一光电转换区域向所述半导体衬底放电的电平。3.根据权利要求2所述的固态成像设备，其特征在于所述电压施加电路将所述第一电压或低于所述第一电压的第二电压选择性地施加于所述半导体衬底，并且当所述第二电压被施加于所述半导体衬底时，所述第二阻挡层的势垒被维持在阻止所述信号电荷从所述第二光电转换区域向所述半导体衬底放电的电平。4.根据权利要求1所述的固态成像设备，其特征在于所述区域控制层位于所述第一光电转换区域和所述半导体衬底之间，并且所述区域控制层具有其中所述区域控制层在所述第一光电转换区域侧的顶面位于高于所...
【专利技术属性】
技术研发人员：浦西泰树，冲川满，
申请(专利权)人：富士胶片株式会社，
类型：
国别省市：
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