[发明专利]固态成像设备和数字照相机

权利要求书

1.一种固态成像设备，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述第二光电转换区域的底面的形状。

5.根据权利要求4所述的固态成像设备，其特征在于：在互相邻近的所述光电二极管之间形成沟道阻止层，并且所述区域控制层与所述沟道阻止层一体地形成。

6.根据权利要求1至5中的任何一项所述的固态成像设备，其特征在于：所述像素是仅用于成像的普通像素和所述两种类型的焦点检测像素。

7.根据权利要求1至5中的任何一项所述的固态成像设备，其特征在于：所述像素全部是所述两种类型的焦点检测像素。

8.根据权利要求7所述的固态成像设备，其特征在于：所述固态成像设备具有第一像素列和第二像素列，并且所述第一像素列由沿第一方向成一线排列的第一像素组成，所述第二像素列由沿所述第一方向成一线排列的第二像素组成，并且所述第一像素是所述两种类型的焦点检测像素中的一种，而所述第二像素是所述两种类型的焦点检测像素中的另一种，并且沿着与所述第一方向垂直的第二方向交替地排列所述第一像素列和所述第二像素列。

9.一种数字照相机，其特征在于包括：

（A）固态成像设备，所述固态成像设备包括：

（A1）半导体衬底；

（A2）在所述半导体衬底上方形成的杂质层；

（A3）在所述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，所述第一焦点检测像素和所述第二焦点检测像素具有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且累积信号电荷的光电二极管，所述第一焦点检测像素和所述第二焦点检测像素使用相位差方法生成用于所述光学系统的焦点检测的图像信号以便控制AF，所述第一焦点检测像素和所述第二焦点检测像素以第一像素列和第二像素列的图案形成，所述第一像素列具有沿第一方向成一线排列的所述第一焦点检测像素，所述第二像素列具有沿所述第一方向成一线排列的所述第二焦点检测像素，沿与所述第一方向垂直的第二方向交替地排列所述第一像素列和所述第二像素列；

（A4）在所述半导体衬底与所述第一焦点检测像素及所述第二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；以及

（B）用于从第一图像和第二图像产生视差图像的图像处理器，从来自所述第一焦点检测像素的所述图像信号产生所述第一图像，从来自所述第二焦点检测像素的所述图像信号产生所述第二图像。