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固態(tài)攝像裝置及其驅(qū)動方法、以及電子設(shè)備的制造方法_5

文檔序號:9602846閱讀:來源:國知局
同位置處。具體而言,在相位差檢測像素122A和122B中,芯片上透鏡222形成在相位差檢測像素122A中芯片上透鏡222的光軸與開口 221A的右側(cè)(存儲器單元202側(cè))邊之間的距離等于相位差檢測像素122B中芯片上透鏡222的光軸與開口 221B的左側(cè)(存儲器單元202側(cè))邊之間的距離的位置處。
[0282]S卩,在這對相位差檢測像素122A和122B中,遮光膜210的開口 221A和221B被設(shè)置于在X方向(相位差檢測像素122A和122B排列的方向)上相對于芯片上透鏡222的光軸互相對稱的位置處。
[0283]使用上述結(jié)構(gòu)時,同樣可在抑制具有全局快門功能和相位差A(yù)F功能的固態(tài)成像裝置I的分辨率降低的同時提高相位差檢測的精度,因為相位差檢測像素的光接收區(qū)域的面積未減小,而且整個固態(tài)成像裝置的有效像素的數(shù)目無需減少。
[0284]注意,圖23所示相位差檢測像素122A和122B的操作與參照圖10所描述的操作相似。
[0285]<修改實例9>
[0286][相位差檢測像素的實例構(gòu)型]
[0287]圖25示出相位差檢測像素122的又一實例構(gòu)型。
[0288]注意,圖25所示的相位差檢測像素122A和122B與圖7所示的相位差檢測像素122A和122B以相似方式形成的相關(guān)部分此處不再贅述。
[0289]在圖25所示的實例構(gòu)型中,相位差檢測像素122A和122B整體地形成于一個芯片上,以在X方向上相鄰排列。在相位差檢測像素122A和122B中,光電二極管201和存儲器單元202被形成于在X方向上互相對稱的位置處。換言之,相位差檢測像素122A和122B被排列成使得例如光電二極管201和存儲器單元202等構(gòu)成元件關(guān)于Y軸(其作為相位差檢測像素122A與122B之間的邊界)成鏡像對稱。
[0290]具體而言,當(dāng)在相位差檢測像素122A中光電二極管201形成于左側(cè)而存儲器單元202形成于右側(cè)時,則在相位差檢測像素122B中存儲器單元202形成于左側(cè)而光電二極管201形成于右側(cè)。
[0291]在相位差檢測像素122A中,形成于相位差檢測像素122A左側(cè)的光電二極管201的上側(cè)大約一半設(shè)置有開口 221A。在相位差檢測像素122B中,形成于相位差檢測像素122B右側(cè)的光電二極管201的上側(cè)大約一半設(shè)置有開口 221B。
[0292]開口 22IA與開口 22IB優(yōu)選地具有相同的形狀。
[0293]芯片上透鏡222形成于相位差檢測像素122A和122B的每一者的相同位置處。具體而言,在相位差檢測像素122A和122B中,芯片上透鏡222形成在相位差檢測像素122A中芯片上透鏡222的光軸與開口 221A的右側(cè)(存儲器單元202側(cè))邊之間的距離等于相位差檢測像素122B中芯片上透鏡222的光軸與開口 221B的左側(cè)(光電二極管201側(cè))邊之間的距離的位置處。
[0294]S卩,在這對相位差檢測像素122A和122B中,遮光膜210的開口 221A和221B被設(shè)置于在X方向(相位差檢測像素122A和122B排列的方向)上關(guān)于芯片上透鏡222的光軸互相對稱的位置處。換言之,開口 221A和221B也關(guān)于作為相位差檢測像素122A與122B之間的邊界的Y軸成鏡像對稱。
[0295]使用上述結(jié)構(gòu)時,同樣可在抑制具有全局快門功能和相位差A(yù)F功能的固態(tài)成像裝置I的分辨率降低的同時提高相位差檢測的精度,因為相位差檢測像素的光接收區(qū)域的面積未減小,而且整個固態(tài)成像裝置的有效像素的數(shù)目無需減少。
[0296]注意,圖25所示相位差檢測像素122A和122B的每一者的操作均與參照圖10所描述的操作相似。
[0297]<修改實例10>
[0298][相位差檢測像素的實例構(gòu)型]
[0299]圖26示出相位差檢測像素122的又一實例構(gòu)型。
[0300]圖26所示的相位差檢測像素122A和122B與圖7所示的相位差檢測像素122A和122B以相似方式形成的相關(guān)部分此處不再贅述。
[0301]在圖26所示的實例構(gòu)型中,與圖23所示的相位差檢測像素122A和122B(修改實例8) —樣,相位差檢測像素122A和122B整體地形成于一個芯片上,以在X方向上相鄰排列,并且被排列成使得構(gòu)成元件關(guān)于Y軸(其作為相位差檢測像素122A與122B之間的邊界)成鏡像對稱。
[0302]注意,浮動擴散區(qū)域204、復(fù)位晶體管206、放大晶體管207、以及選擇晶體管208由兩個像素(相位差檢測像素122A和122B)共用。
[0303]使用上述結(jié)構(gòu)時,同樣可在抑制具有全局快門功能和相位差A(yù)F功能的固態(tài)成像裝置I的分辨率降低的同時提高相位差檢測的精度,因為相位差檢測像素的光接收區(qū)域的面積未減小,而且整個固態(tài)成像裝置的有效像素的數(shù)目無需減少。
[0304]注意,圖26所示的相位差檢測像素122A和122B的操作均與參照圖10所描述的操作相似。
[0305]〈修改實例11>
[0306][相位差檢測像素的實例構(gòu)型]
[0307]圖27示出相位差檢測像素122的又一實例構(gòu)型。
[0308]在圖27的實例構(gòu)型中,將關(guān)于X軸成鏡像對稱的構(gòu)型增加至圖26所示實例構(gòu)型(修改實例10)的下側(cè);因此,四個像素(相位差檢測像素122A1、122A2、122B1、及122B2)整體地形成于一個芯片上,以兩個像素X兩個像素的方式相鄰排列。對于圖27的實例構(gòu)型,像素陣列單元111中至少兩個連續(xù)行或列的成像像素121需要被相位差檢測像素122取代。
[0309]在圖27的實例構(gòu)型中,浮動擴散區(qū)域204、復(fù)位晶體管206、放大晶體管207、以及選擇晶體管208由四個像素(相位差檢測像素122A1、122A2、122B1、及122B2)共用。
[0310]使用上述結(jié)構(gòu)時,同樣可在抑制具有全局快門功能和相位差A(yù)F功能的固態(tài)成像裝置I的分辨率降低的同時提高相位差檢測的精度,因為相位差檢測像素的光接收區(qū)域的面積未減小,而且整個固態(tài)成像裝置的有效像素的數(shù)目無需減少。
[0311]注意,圖27所示的相位差檢測像素122六1、122六2、12281、及12282的操作與參照圖10所描述的操作相似。
[0312]〈修改實例12>
[0313][相位差檢測像素的實例構(gòu)型]
[0314]圖28示出相位差檢測像素122的又一實例構(gòu)型。
[0315]圖28的實例構(gòu)型是通過將圖23所示的實例構(gòu)型(修改實例8)以Z軸為旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)90度得到的。S卩,圖28所示的相位差檢測像素122A和122B整體地形成于一個芯片上,以在Y方向上相鄰排列。在相位差檢測像素122A和122B中,光電二極管201和存儲器單元202被形成于在Y方向上互相對稱的位置處。換言之,相位差檢測像素122A和122B被排列成使得例如光電二極管201和存儲器單元202等構(gòu)成元件相對于X軸(其作為相位差檢測像素122A與122B之間的邊界)成鏡像對稱。
[0316]對于圖28的實例構(gòu)型,在像素陣列單元111中,相位差檢測像素122在Y方向(列方向)上并排排列。
[0317]使用上述結(jié)構(gòu)時,同樣可在抑制具有全局快門功能和相位差A(yù)F功能的固態(tài)成像裝置I的分辨率降低的同時提高相位差檢測的精度,因為相位差檢測像素的光接收區(qū)域的面積未減小,而且整個固態(tài)成像裝置的有效像素的數(shù)目無需減少。
[0318]注意,圖28所示的相位差檢測像素122A和122B的操作與參照圖10所描述的操作相似。
[0319]〈修改實例13>
[0320][相位差檢測像素的實例構(gòu)型]
[0321]圖29示出相位差檢測像素122的又一實例構(gòu)型。
[0322]在圖29的實例構(gòu)型中,通過將圖25所示的實例構(gòu)型(修改實例9)以Z軸作為旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)90度而獲得兩種構(gòu)型,這兩種構(gòu)型在X軸方向上并排排列;因此,四個像素(相位差檢測像素122A1、122A2、122B1、及122B2)整體地形成于一個芯片上,以兩個像素X兩個像素的方式相鄰排列。
[0323]對于圖29的實例構(gòu)型,像素陣列單元111中至少兩個連續(xù)行或列的成像像素121需要被相位差檢測像素122取代。
[0324]使用上述結(jié)構(gòu)時,同樣可在抑制具有全局快門功能和相位差A(yù)F功能的固態(tài)成像裝置I的分辨率降低的同時提高相位差檢測的精度,因為相位差檢測像素的光接收區(qū)域的面積未減小,而且整個固態(tài)成像裝置的有效像素的數(shù)目無需減少。
[0325]注意,圖29所示的相位差檢測像素122六1、122六2、12281、及12282的操作與參照圖10所描述的操作相似。
[0326]<修改實例14>
[0327][相位差檢測像素的實例構(gòu)型]
[0328]圖30示出相位差檢測像素122的又一實例構(gòu)型。
[0329]在圖30的實例構(gòu)型中,將相對于X軸成鏡像對稱的構(gòu)型增加至圖28所示實例構(gòu)型(修改實例12)的右側(cè);因此,四個像素(相位差檢測像素122六1、122六2、12281、及12282)整體地形成于一個芯片上,以兩個像素X兩個像素的方式相鄰排列。對于圖30的實例構(gòu)型,像素陣列單元111中至少兩個連續(xù)行或列的成像像素121需要被相位差檢測像素122取代。
[0330]在圖30的實例構(gòu)型中,浮動擴散區(qū)域204、復(fù)位晶體管206、放大晶體管207、以及選擇晶體管208由四個像素(相位差檢測像素122A1、122A2、122B1、及122B2)共用。
[0331]使用上述結(jié)構(gòu)時,同樣可在抑制具有全局快門功能和相位差A(yù)F功能的固態(tài)成像裝置I的分辨率降低的同時提高相位差檢測的精度,因為相位差檢測像素的光接收區(qū)域的面積未減小,而且整個固態(tài)成像裝置的有效像素的數(shù)目無需減少。
[0332]注意,圖30所示的相位差檢測像素122六1、122六2、12281、及12282的操作與參照圖10所描述的操作相似。
[0333]<修改實例15>
[0334][相位差檢測像素的實例構(gòu)型]
[0335]圖31示出相位差檢測像素122的又一實例構(gòu)型。
[0336]在圖31的實例構(gòu)型中,通過將圖25所示的實例構(gòu)型(修改實例9)以Z軸作為旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)90度而得到一構(gòu)型,將相對于X軸成鏡像對稱的構(gòu)型增加至該構(gòu)型的右側(cè);因此,四個像素(相位差檢測像素122六1、122六2、12281、及12282)整體地形成于一個芯片上,以兩個像素X兩個像素的方式相鄰排列。對于圖31的實例構(gòu)型,像素陣列單元111中至少兩個連續(xù)行或列的成像像素121需要被相位差檢測像素122取代。
[0337]在圖31的實例構(gòu)型中,浮動擴散區(qū)域204、復(fù)位晶體管206、放大晶體管207、以及選擇晶體管208由四個像素(相位差檢測像素122A1、122A2、122B1、及122B2)共用。
[0338]使用上述結(jié)構(gòu)時,同樣可在抑制具有全局快門功能和相位差A(yù)F功能的固態(tài)成像裝置I的分辨率降低的同時提高相位差檢測的精度,因為相位差檢測像素的光接收區(qū)域的面積未減小,而且整個固態(tài)成像裝置的有效像素的數(shù)目無需減少。
[0339]注意,圖31所示的相位差檢測像素122六1、122六2、12281、及12282的操作與參照圖10所描述的操作相似。
[0340]注意,本實施例顯示的實例中,僅對于相位差檢測像素122而言,多個像素共用浮動擴散區(qū)域204、復(fù)位晶體管206、放大晶體管207、以及選擇晶體管208 ;然而,也可由多個成像像素121共用這些元件。
[0341]本發(fā)明并非限制于上述實施例,而是可在本發(fā)明的范圍內(nèi)呈現(xiàn)多種修改型式。
[0342]此外,本發(fā)明也可被如下構(gòu)造。
[0343](I) 一種固態(tài)成像裝置,包括:
[0344]像素陣列單元,包括排列于其中的用于產(chǎn)生所捕獲圖像的成像像素以及用于執(zhí)行相位差檢測的相位差檢測像素,作為包括芯片上透鏡、光電轉(zhuǎn)換單元、以及電荷積聚單元的像素;以及
[0345]驅(qū)動控制單元,被構(gòu)造成用于控制所述像素的驅(qū)動,
[0346]其中所述成像像素形成有被遮光的所述電荷積聚單元,以及
[0347]其中所述相位差檢測像素以所述光電轉(zhuǎn)換單元與所述電荷積聚單元至少其中之一的至少一部分避免被遮光的方式形成。
[0348](2)如(I)所述的固態(tài)成像裝置,其中所述驅(qū)動控制單元
[0349]在執(zhí)行所述相位差檢測期間讀取所述相位差檢測像素中的所述光電轉(zhuǎn)換單元與所述電荷積聚單元至少其中之一的至少一部分中所積聚的電荷,以及
[0350]在產(chǎn)生所述所捕獲圖像期間,同時在至少所述成像像素中進行電荷的積聚。
[0351](3)如⑴或⑵所述的固態(tài)成像裝置,
[0352]其中所述相位差檢測像素包括遮光膜,所述遮光膜在所述光電轉(zhuǎn)換單元與所述電荷積聚單元至少其中之一的至少一部分中設(shè)置有開口,以及
[0353]其中在一對所述相位差檢測像素中,所述開口被設(shè)置于相對于所述芯片上透鏡的光軸在所述一對相位差檢測像素排列于其中的第一方向上互相對稱的位置處。
[0354](4)如(I)至(3)中任一項所述的固態(tài)成像裝置,其中所述電荷積聚單元被形成為電荷保留單元,所述電荷保留單元被構(gòu)造成用于保留來自所述光電轉(zhuǎn)換單元的電荷。
[0355](5)如⑷所述的固態(tài)成像裝置,
[0356]其中所述光電轉(zhuǎn)換單元與所述電荷保留單元在所述第一方向上并排形成,以及
[0357]其中在所述一對相位差檢測像素的一個中,所述光電轉(zhuǎn)換單元設(shè)置有所述開口,并且在所述一對相位差檢測像素的另一個中,所述電荷保留單元設(shè)置有所述開口。
[0358](6)如(5)所述的固態(tài)成像裝置,其中在執(zhí)行所述相位差檢測期間,所述驅(qū)動控制單元讀取所述一個相位差檢測像素中的所述光電轉(zhuǎn)換單元中所積聚的電荷,并且讀取所述另一個相位差檢測像素中的所述電荷保留單元中所積聚的電荷。
[0359](7)如(6)所述的固態(tài)成像裝置,其中所述驅(qū)動控制單元以以下方式控制所述一個相位差檢測像素與所述另一個相位差檢測像素的驅(qū)動:所述一個相位差檢測像素中的所述光電轉(zhuǎn)換單元的靈敏度與積聚時間的乘積變得等于所述另一個相位差檢測像素中的所述電荷保留單元的靈敏度與積聚時間的乘積。
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