專利名稱：固體攝像裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及固體攝像裝置，適用于具有測光功能的自動(dòng)對焦用固體攝像裝置，特別適用于應(yīng)用在小型相機(jī)的外測方式的相位差檢出型自動(dòng)對焦傳感器。
背景技術(shù)：
現(xiàn)在，作為具有透鏡快門小型相機(jī)用的測光(AE)功能的測距(AF)傳感器，有在美國專利第5,302,997號(hào)等中示出的固體攝像裝置。此固體攝像裝置的概略平面布局圖示于圖11。在同圖中，30是測光傳感器陣列，由測光用中心段32、測光用內(nèi)部段34A～34D及測光用外部段36A～36D構(gòu)成。另外，40和42是測距用傳感器陣列(線性陣列)，441-n是測距用傳感器陣列40的像素，而461-n是像素測距用傳感器陣列42的像素。50是形成測光傳感器陣列30和測距用傳感器陣列40、42的Si半導(dǎo)體基板，H和W是測光區(qū)的大小(高與寬)，而D是基線長。
由于本傳感器是利用相位差檢出進(jìn)行測距，設(shè)置兩個(gè)測距用傳感器陣列40和42的線性傳感器。如以像素間距為P，以測距用的成像透鏡的焦距為f，則表示測距精度的AF靈敏度為AF靈敏度＝D×f/P現(xiàn)在，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)此AF靈敏度為大約5000的固體攝像裝置。如果像素間距大約為10μm，透鏡焦距為數(shù)mm，則基線長D為5mm～8mm。因此，在線性傳感器40和線性傳感器42之間存在無效區(qū)域，通過設(shè)置AE傳感器30可以有效地使用半導(dǎo)體基板。另外，通過將AE傳感器30和AF傳感器40、42做成一個(gè)芯片，也可以對相機(jī)的小型化和低價(jià)化的實(shí)現(xiàn)有所貢獻(xiàn)。
圖12為示出圖11的B-B′的區(qū)域的剖面圖。但是，為了說明，圖中示出時(shí)減少了AF傳感器區(qū)域和AE傳感器區(qū)域的發(fā)光二極管數(shù)。在圖12中，51是N型Si基板，52是N型外延層，53是P型阱(PWL)。54是N+型雜質(zhì)層，55是薄氧化膜，56是用作元件分離區(qū)的厚氧化膜(選擇氧化膜)，57是Al(鋁)配線，而58是層間絕緣膜。在PWL53和N+型雜質(zhì)層54中形成PN結(jié)光電二極管。如在AE傳感器區(qū)域及AF傳感器區(qū)域的光電二極管上有光入射，在半導(dǎo)體中進(jìn)行光電變換，生成電子空穴對。其中空穴(圖中以黑圓點(diǎn)●表示)經(jīng)PWL53排出到GND，電子(圖中以白圓點(diǎn)○表示)由浮動(dòng)的AE傳感器區(qū)域及AF傳感器區(qū)域的N+型雜質(zhì)層54吸收。由AE傳感器區(qū)域及AF傳感器區(qū)域的N+型雜質(zhì)層54收集的電子生成AE信號(hào)和AF信號(hào)。
但是，在上述現(xiàn)有的示例中，由于AE傳感器區(qū)域及AF傳感器區(qū)域鄰接，在AE傳感器區(qū)域的測光用光電二極管和AF傳感器區(qū)域的測距用光電二極管之間，電串?dāng)_和光串?dāng)_變大的問題過去一直存在。
下面利用圖12對現(xiàn)有示例的問題予以說明。在AE傳感器區(qū)域的測光用光電二極管下發(fā)生的電子(圖中以白圓點(diǎn)○表示)的一部分，由于擴(kuò)散(Df1)而滲入到鄰接的AF傳感器區(qū)域的測距用光電二極管。另一方面，在AF傳感器區(qū)域的測距用光電二極管陣列下發(fā)生的電子(圖中以白圓點(diǎn)○表示)的一部分，由于擴(kuò)散(Df2)而滲入到鄰接的AE傳感器區(qū)域的測光用光電二極管。另外，由于在光電二極管上部的雜散光(圖中以箭頭表示)也可以發(fā)生串?dāng)_。除了由這些光引起的串?dāng)_以外，還會(huì)發(fā)生由于配線間的寄生電容(Cp)引起的電串?dāng)_。
另外，在伴隨化學(xué)機(jī)械研磨(CMP)平坦化工序的CMOS制造工藝過程中，在制造固體攝像裝置的場合，如果在布局上配線密度疏密差異大，就會(huì)存在平坦化精度下降的問題。在配線密度均勻的場合，平坦化均勻，而在配線密度疏密差異大的場合，平坦化不均勻。這是因?yàn)橛捎趯娱g膜下的配線的有無而研磨速度不同的緣故。特別是如果存在在數(shù)百μm上沒有配線層的區(qū)域，不均勻性增大。一般，由于在測光測距用固體攝像裝置中，AE傳感器和AF傳感器的位置是由光學(xué)系統(tǒng)決定的，存在由于取決于芯片位置的配線密度的疏密差異變大和平坦化精度變差的傾向。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于實(shí)現(xiàn)一種降低光學(xué)串?dāng)_和電串?dāng)_的測光測距用固體攝像裝置。
本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提高微細(xì)化的測光測距用固體攝像裝置的制造的平坦化加工過程的精度。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的固體攝像裝置的特征在于具有第一導(dǎo)電型的第一半導(dǎo)體區(qū)域，在該第一半導(dǎo)體區(qū)域內(nèi)形成的與上述第一導(dǎo)電型相反的導(dǎo)電型的第二半導(dǎo)體區(qū)域，在上述第一半導(dǎo)體區(qū)域內(nèi)形成的與該第二半導(dǎo)體區(qū)域電分離的第二導(dǎo)電型的第三半導(dǎo)體區(qū)域，在上述第三半導(dǎo)體區(qū)域內(nèi)形成的第一導(dǎo)電型的第四半導(dǎo)體區(qū)域，以及在上述第三半導(dǎo)體區(qū)域內(nèi)形成的第一導(dǎo)電型的第五半導(dǎo)體區(qū)域，用上述第二半導(dǎo)體區(qū)域和上述第四半導(dǎo)體區(qū)域形成測光用光電變換元件，用上述第三半導(dǎo)體區(qū)域和上述第五半導(dǎo)體區(qū)域形成測距用光電變換元件的固體攝像裝置。
在本發(fā)明中，由于通過將形成測光用光電變換元件(AE傳感器)的阱等的第二半導(dǎo)體區(qū)域和形成測距用光電變換元件(AF傳感器)的阱等的第三半導(dǎo)體區(qū)域進(jìn)行分離，降低在測光用光電變換元件(AE傳感器)和測距用光電變換元件(AF傳感器)之間的電荷擴(kuò)散導(dǎo)致的串?dāng)_，可以提高測光精度和測距精度。另外，通過在該分離區(qū)域上設(shè)置遮光層可以抑制雜散光的入射，并且，由于減小降低雜散光引起的串?dāng)_，可以提高測光精度和測距精度。另外，通過在分離區(qū)域設(shè)置各種周邊9外圍)電路，可以縮小芯片尺寸。
另外，在本發(fā)明中，通過在配線層密度低的區(qū)域中設(shè)置仿真配線，可以降低CMP平坦化加工工序中的層間絕緣膜膜厚的離散。于是，由于膜厚均勻，可以降低AF傳感器的靈敏度的不均勻性和提高低亮度測距能力和測距精度。
此外，通過使測光用光電變換元件(AE傳感器)和測距用光電變換元件(AF傳感器)的光學(xué)中心一致可以進(jìn)一步改進(jìn)層間膜平坦化的均勻性。


圖1為本發(fā)明的實(shí)施方案1的平面布局圖。
圖2為本發(fā)明的實(shí)施方案1的剖面圖。
圖3為本發(fā)明的實(shí)施方案1的AF電路圖。
圖4為本發(fā)明的實(shí)施方案1的AE電路圖。
圖5為本發(fā)明的實(shí)施方案1的整體電路框圖。
圖6為本發(fā)明的實(shí)施方案2的平面布局圖。
圖7為本發(fā)明的實(shí)施方案2的剖面圖。
圖8為本發(fā)明的實(shí)施方案3的剖面圖。
圖9為本發(fā)明的實(shí)施方案3的變形例的剖面圖。
圖10為示出采用本發(fā)明的測光測距用固體攝像裝置的場合的攝像裝置的實(shí)施方案4的框圖。
圖11為現(xiàn)有示例的平面布局圖。
圖12為現(xiàn)有示例的剖面圖。
具體實(shí)施例方式
下面利用附圖對本發(fā)明的實(shí)施方案予以詳細(xì)說明。
(實(shí)施方案1)圖1為本發(fā)明的實(shí)施方案1的固體攝像裝置的概略平面布局圖。另外，圖2為沿著圖1的A-A′線的剖面構(gòu)造圖。但是，為了說明，圖示中減少了AF傳感器及AE傳感器的光電二極管的數(shù)目。本實(shí)施方案，是以采用N型Si基板的PWL和NWL雙阱構(gòu)成的CMOS加工過程制造的示例。
在圖1及圖2中，100是Si半導(dǎo)體基板(與圖2的N型Si基板201相對應(yīng))，101和102是AF傳感器區(qū)域，103是AE傳感器區(qū)域，104和105是模擬電路區(qū)域，106是數(shù)字電路區(qū)域，而107是仿真配線區(qū)域。另外，在圖2中，201是N型Si基板，202是成為第一半導(dǎo)體區(qū)域的N型外延(N型Epi)層，203是PWL(P型阱區(qū)域)，204是與N型Epi層202等電位的NWL(N型阱區(qū)域)，205是N型雜質(zhì)層，以PWL203和N型雜質(zhì)層205在AE傳感器區(qū)域103和AF傳感器區(qū)域101、102形成PN結(jié)光電二極管。另外，206是柵氧化膜，207是作為元件分離區(qū)域的厚氧化膜(選擇氧化膜)，208是兼作MOS晶體管柵極的POL(多晶硅)配線，209是層間絕緣膜209，210是Al配線，211是層間絕緣膜211，212是作為遮光層的Al(鋁)膜，213是作為表面保護(hù)膜的SiON膜。遮光層212為了屏蔽電位最好固定。另外，PWL和NWL也可以直接在N型Si基板上設(shè)置，在此場合，第一半導(dǎo)體區(qū)域變?yōu)镹型Si基板。
在本實(shí)施方案中，特征在于形成AF傳感器用光電二極管的AF傳感器區(qū)域和形成AE傳感器用光電二極管的AE傳感器區(qū)域是電分離的，如圖1及圖2所示，在形成AF傳感器用光電二極管的AF傳感器區(qū)域101、102和形成AE傳感器用光電二極管的AE傳感器區(qū)域103之間，通過配置模擬電路區(qū)域104、105進(jìn)行電分離。
另外，模擬電路區(qū)域104、105，具有與AF傳感器區(qū)域101、102及AE傳感器區(qū)域103的阱區(qū)(PWL)導(dǎo)電型不同的阱區(qū)(NWL)，利用PN結(jié)實(shí)現(xiàn)AF傳感器區(qū)域101、102和AE傳感器區(qū)域103的電分離。
下面對各區(qū)域予以詳細(xì)說明。
AF傳感器區(qū)域101、102，是排列7個(gè)圖3所示的CMOS線型AF傳感器電路(AF傳感器區(qū)單元)而成的。這是因?yàn)樵诒緦?shí)施方案中進(jìn)行7點(diǎn)測距。此處所示的CMOS線型AF傳感器，是由本申請人在特開2000-180706中提出申請的電路。在同圖中，1是進(jìn)行光電變換的PN結(jié)光電二極管，2是利用控制信號(hào)φRES將光電二極管1的電位復(fù)位為VRES的復(fù)位用MOS晶體管，3是將光電二極管1連接到非倒相輸入端子(+)并將其輸出端子連接到倒相輸入端子(-)的差動(dòng)放大器，由光電二極管1、復(fù)位用MOS晶體管2、差動(dòng)放大器3構(gòu)成放大型光電變換元件。4是鉗位電容，5是用來向鉗位電容4輸入鉗位電位的MOS開關(guān)，由鉗位電容4和MOS開關(guān)5構(gòu)成鉗位電路。6～9是開關(guān)用MOS晶體管，10是最小值檢出用差動(dòng)放大器，11是最大值檢出用差動(dòng)放大器，12是最小值輸出用MOS晶體管開關(guān)，13是最大值輸出用MOS開關(guān)，14是OR電路，15是掃描電路，16、17是恒流用MOS晶體管16、17。為最小值檢出電路用最后級(jí)為NMOS的源極跟隨器電路，為最大值檢出電路用最后級(jí)為PMOS的源極跟隨器電路。18是輸出來自像素的信號(hào)的共用輸出線。
在本電路構(gòu)成中，通過在最大值檢出電路和最小值檢出電路的前級(jí)設(shè)置反饋型的噪聲鉗位電路，可除去在光電二極管1中發(fā)生的復(fù)位噪聲和在傳感器放電器、最大值檢出電路、最小值檢出電路中發(fā)生的FPN(固定圖形噪聲)。就是說，如光電二極管1復(fù)位為VRES，接著由于控制信號(hào)φN1和φN2使MOS晶體管7、8導(dǎo)通，經(jīng)MOS晶體管7、最小值檢出用差動(dòng)放大器10、MOS晶體管8，差動(dòng)放大器3的噪聲輸出輸入到鉗位電容4的輸入側(cè)。此時(shí)，鉗位電容4的輸出側(cè)使MOS開關(guān)5接通而固定于鉗位電位。之后，MOS晶體管7、8截止，使MOS開關(guān)5斷開并使鉗位電容4的輸出側(cè)成為浮動(dòng)狀態(tài)。這樣，在鉗位電容4中，保持像素的噪聲分量和最小值檢出用差動(dòng)放大器10的偏置分量。如利用控制信號(hào)φS1及φS2使MOS晶體管6、9導(dǎo)通，則對最小值檢出用差動(dòng)放大器10輸入像素的噪聲分量和最小值檢出用差動(dòng)放大器10的偏置分量等除去FPN的傳感器信號(hào)。在最大值檢出電路中也通過同樣的動(dòng)作將除去FPN的傳感器信號(hào)輸入到最大值檢出用差動(dòng)放大器11。
最后輸出級(jí)對每個(gè)像素構(gòu)成作為源跟隨器形式的電壓跟隨器電路，在最小值輸出時(shí)使各電壓跟隨器的輸出級(jí)的恒流源斷開(恒流用MOS晶體管16斷開)，利用控制信號(hào)φBTM使最小值輸出用MOS開關(guān)12同時(shí)接通，通過將與恒流源相連接的輸出線共同連接可得到影像信號(hào)的最小值。
另一方面，在最大值輸出時(shí)，各電壓跟隨器的輸出級(jí)的恒流源斷開(恒流用MOS晶體管17斷開)，利用控制信號(hào)φPEAK使最大值輸出用MOS開關(guān)13同時(shí)接通，通過將與恒流源相連接的輸出線18共同連接可得到影像信號(hào)的最大值。另外，通過在影像信號(hào)輸出時(shí)，使各電壓跟隨器的輸出級(jí)的恒流源接通(恒流用MOS晶體管17導(dǎo)通)，利用掃描電路15，順序使最大值輸出用MOS開關(guān)13動(dòng)作，通過順序使各電壓跟隨器電路同輸出線相連接，可得到系列影像信號(hào)。利用此動(dòng)作，由于最大值檢出電路和信號(hào)輸出電路變?yōu)榧嬗?，可以做到芯片小型化?br> AE傳感器區(qū)域103的光電二極管區(qū)域，為了進(jìn)行相應(yīng)于攝像透鏡的變焦區(qū)域(望遠(yuǎn)、標(biāo)準(zhǔn)、廣角)最佳測光，分割為16個(gè)區(qū)域構(gòu)成。另外，為了可以逆光檢知等，備有7個(gè)(S1～S7)點(diǎn)測光用的光電二極管。
圖4示出本實(shí)施方案的光電流對數(shù)壓縮型的AE電路圖。在同圖中，108是CMOS差動(dòng)放大器，109是PN結(jié)光電二極管109，110是PN結(jié)二極管。由于PN結(jié)光電二極管109的兩端的電位為基準(zhǔn)電位Vc，兩端間的電位為零偏置狀態(tài)。所以，由于耗盡層的擴(kuò)大受到抑制，從耗盡層發(fā)出的暗電流受到抑制。另外，基準(zhǔn)電位Vc由在后述的帶隙電路中發(fā)生的電位(大約1.2V)設(shè)定。所以，測光用光電二極管的阱電位必須設(shè)置得比測距用光電二極管的阱電位(GND)高，在現(xiàn)有的阱一樣的構(gòu)造中是不可能的。在這一點(diǎn)上本發(fā)明也是非常有效的。
在光電二極管109中發(fā)生的光電流，由于流過PN結(jié)二極管110，實(shí)現(xiàn)電流電壓變換。此時(shí)，由于PN結(jié)二極管110的的特性，進(jìn)行按著下式的對數(shù)變換輸出Vout＝Vc+(kT/q)·ln(Ip/Is)，其中k是波耳茲曼常數(shù)，T是絕對溫度，q是元電荷量，Ip是光電流，Is是光電管的反向飽和電流Is。由此式可知，二極管的反向飽和電流Is會(huì)發(fā)生離散，而AE特性也會(huì)發(fā)生離散。所以，為了抑制離散，要求Is校正電路。
下面圖5為理解而示出本實(shí)施方案的固體攝像裝置的整體框圖。AF傳感器區(qū)域101、102、AE傳感器區(qū)域103同前述。AF傳感器區(qū)域101，由水平線性傳感器1A～7A組成，而AF傳感器區(qū)域102由水平線性傳感器1B～7B組成。另外，AE傳感器區(qū)域103由AE電路W1～W4、M1～M4、T1、S1～S7組成。
模擬電路區(qū)域104，是用來對來自AE傳感器區(qū)域103的信號(hào)進(jìn)行處理的電路，由Is校正電路和和信號(hào)放大電路構(gòu)成。并且，模擬電路區(qū)域105的構(gòu)成包括用來抑制AF傳感器區(qū)域101、102的蓄積時(shí)間的自動(dòng)增益控制(AGC)電路、用來發(fā)生基準(zhǔn)電位的帶隙電路(基準(zhǔn)電位發(fā)生電路)、用來發(fā)生傳感器電路需要的VRES及VGR等的中間電位的電源電路(中間電位發(fā)生電路)、用來放大信號(hào)并輸出到外部的信號(hào)放大電路以及用來監(jiān)視基板溫度的溫度計(jì)電路。
數(shù)字電路區(qū)域106的構(gòu)成包括用來驅(qū)動(dòng)傳感器的定時(shí)發(fā)生電路(TG)、用來與外部微機(jī)進(jìn)行通信的I/O電路以及用來選擇各信號(hào)輸出到外部的(多路)復(fù)用電路。
圖中未示出的仿真配線區(qū)域107是將在數(shù)字電路區(qū)域106中使用的倒相器元件組、NAND元件組、OR元件組配置為非激活狀態(tài)(門為固定電壓)的裝置。
下面利用圖2對本實(shí)施方案降低串?dāng)_的效果予以說明。由于在AF傳感器區(qū)域101、102及AE傳感器區(qū)域103的光電二極管的阱(PWL)內(nèi)發(fā)生的光電荷是由電場封閉于阱內(nèi)，不會(huì)發(fā)生對其他傳感器區(qū)域的光電二極管的串?dāng)_。就是說，由于光入射而發(fā)生的電子(圖中以白圓點(diǎn)○表示)由浮動(dòng)的AE傳感器區(qū)域及AF傳感器區(qū)域的N+型雜質(zhì)層204吸收(圖2的Df11)。另外，在基板內(nèi)部發(fā)生的電子空穴對中，由于電子(圖中以白圓點(diǎn)○表示)經(jīng)基板或與光電二極管鄰接的NWL為電源吸收(圖2的Df12)、空穴(圖中以黑圓點(diǎn)●表示)經(jīng)PWL由GND吸收(圖2的Df13)，所以基本上不會(huì)發(fā)生對AF用光電二極管或AE用光電二極管的串?dāng)_。
關(guān)于雜散光(圖中以箭頭示出)，由于可以利用遮光層212防止入射到鄰接的光電二極管，基板上不會(huì)發(fā)生由于雜散光引起的串?dāng)_。但是，由于有時(shí)會(huì)發(fā)生由遮光層212上的亂反射所引起的漏光，所以遮光層最好是由反射率低的TiN/Ti/Al制作的復(fù)合膜。電串?dāng)_，由于AE傳感器區(qū)域及AF傳感器區(qū)域的信號(hào)配線利用模擬電路的配線進(jìn)行電屏蔽而難以發(fā)生。這樣，通過使AE傳感器區(qū)域及AF傳感器區(qū)域離開配置，可以大幅度降低由于雜散光引起的串?dāng)_、在基板內(nèi)發(fā)生的光電載流子的串?dāng)_以及由于配線間的寄生電容引起的串?dāng)_。另外，由于分離區(qū)域兼用作其他電路區(qū)域，也可以同時(shí)縮小芯片的尺寸。
下面，關(guān)于作為本實(shí)施方案的第二特征的平坦化精度提高，可以通過使光電二極管區(qū)域以外不存在配線層的區(qū)域成為200μm見方以下(配線層間隔在200μm以下)而設(shè)置配線區(qū)域，提高各段的CMP平坦化的精度。其結(jié)果，可降低靈敏度的不均勻性。另外，如能像本實(shí)施方案這樣使AE傳感器光學(xué)中心及AF傳感器區(qū)域的光學(xué)中心一致就更好。
在本實(shí)施方案中，各個(gè)AE傳感器區(qū)域及AF傳感器區(qū)域，由于只是由CMOS電路構(gòu)成，各種CMOS電路(模擬、數(shù)字)的在片化及整合性良好，同時(shí)由于各種周邊電路在片而可能實(shí)現(xiàn)智能化。
利用本實(shí)施方案可實(shí)現(xiàn)降低串?dāng)_和靈敏度不均勻性的小型測光測距用的固體攝像裝置。另外，本發(fā)明，不僅可應(yīng)用于CMOS傳感器，也可應(yīng)用于，比如，CCD(電荷耦合器件)、BASIS(Base-Stored ImageSensor，基存儲(chǔ)圖像傳感器)、SIT(靜態(tài)感應(yīng)晶體管)、CMD(電荷調(diào)制器件)、AMI(Amplified MIS Imager，放大MIS圖像儀)等。
(實(shí)施方案2)圖6示出本發(fā)明的實(shí)施方案2的固體攝像裝置的概略平面布局圖。圖7示出其剖面圖。在兩圖中，100a是Si半導(dǎo)體基板，214a、214b是N+擴(kuò)散區(qū)域，212a、212b是遮光層。215是AF傳感器區(qū)域101內(nèi)的一個(gè)AF傳感器電路。在本實(shí)施方案中，在AF傳感器區(qū)域101、102和AE傳感器區(qū)域103之間，通過設(shè)置和基板導(dǎo)電型相同的高雜質(zhì)區(qū)域(N型元件分離區(qū)域)214a、214b可以更進(jìn)一步地降低AE傳感器區(qū)域及AF傳感器區(qū)域間的串?dāng)_。本實(shí)施方案，與實(shí)施方案1相比較，降低串?dāng)_的效果更高，但由于必須將模擬電路設(shè)置于另外的區(qū)域中，在面積方面不利。所以，在與降低面積相比更希望降低串?dāng)_的場合，本實(shí)施方案有效。
(實(shí)施方案3)圖8示出實(shí)施本發(fā)明的實(shí)施方案3的固體攝像裝置的剖面圖。在同圖中，215是n+型埋入層。在本實(shí)施方案中，特征是利用n+擴(kuò)散分離層214和n+埋入層215使AE傳感器區(qū)域103和AF傳感器區(qū)域101、102的阱完全分離。雖然制造增加了埋入層工序，但畢竟對意欲減少串?dāng)_的場合是有效的。
另外，如圖9所示，可以期待不僅可以將Si基板做成N型基板，做成P型基板216也可同樣有效。
(實(shí)施方案4)下面對在以上的實(shí)施方案中說明的采用測光測距固體攝像裝置的攝像裝置予以說明。圖10為示出在透鏡快門小型相機(jī)中采用本發(fā)明的測光測距用固體攝像裝置的場合的一實(shí)施方案的框圖。在圖10中，301是兼作透鏡的保護(hù)罩和主開關(guān)的阻擋器，302是將被照體的光學(xué)像成像于固體攝像元件304上的透鏡，303是用來使通過302的光量可以改變的光圈，304是用來將利用302成像的被照體作為圖像信號(hào)讀入的固體攝像元件。
另外，305是在以上的實(shí)施方案中說明的測光測距用固體攝像裝置。比如，假設(shè)是使用圖1、圖7、圖8的實(shí)施方案的裝置。306(307？？？)是將從固體攝像元件304及測光測距用固體攝像裝置305輸出的圖像信號(hào)、測光信號(hào)、測距信號(hào)進(jìn)行模擬數(shù)字變換的A/D變換器，308是對從A/D變換器307輸出的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行各種校正的數(shù)據(jù)實(shí)施壓縮的信號(hào)處理單元，309是向固體攝像元件304、攝像信號(hào)處理電路306、A/D變換器307、信號(hào)處理單元308等輸出各種定時(shí)信號(hào)的定時(shí)發(fā)生單元、310是控制各種運(yùn)算和相機(jī)整體的整體控制運(yùn)算單元、而311是用來臨時(shí)存儲(chǔ)圖像數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)器單元。
此外，312是用來對記錄媒體進(jìn)行記錄或讀出的接口單元、313是用來進(jìn)行圖像數(shù)據(jù)的記錄或讀出的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器等的可拆裝的記錄媒體、314是用來與外部計(jì)算機(jī)等通信的接口單元。
下面對這種透鏡快門小型相機(jī)的攝影時(shí)的動(dòng)作予以說明。如打開阻擋器301，則主電源接通，之后控制系統(tǒng)的電源接通，并且A/D變換器307等的攝像系統(tǒng)的電路接通。接著，為了控制曝光量整體控制運(yùn)算單元310打開光圈303，在將從測光測距用固體攝像裝置305的AE傳感器輸出的信號(hào)在A/D變換器307中進(jìn)行變換之后輸入到信號(hào)處理單元308，根據(jù)該數(shù)據(jù)由整體控制運(yùn)算單元310進(jìn)行曝光計(jì)算。
利用進(jìn)行的這一測光結(jié)果，判斷照度，相應(yīng)于該結(jié)果整體控制運(yùn)算單元310調(diào)節(jié)光圈303。另外，根據(jù)從測光測距用固體攝像裝置305的AF傳感器輸出的信號(hào)，利用上述的相位檢出由整體控制運(yùn)算單元310進(jìn)行距被照體的距離的運(yùn)算。之后，驅(qū)動(dòng)透鏡302判斷是否對焦，在判斷為離焦時(shí)重復(fù)驅(qū)動(dòng)透鏡302進(jìn)行測距并進(jìn)行自動(dòng)對焦控制。
接著，在確認(rèn)對焦之后，開始實(shí)際曝光。如果曝光結(jié)束，從固體攝像元件304輸出的圖像信號(hào)由A/D變換器307進(jìn)行A/D變換，通過信號(hào)處理單元308利用整體控制運(yùn)算單元310寫入到存儲(chǔ)器單元。之后，將存放于存儲(chǔ)器單元中的數(shù)據(jù)，藉助整體控制運(yùn)算單元310的控制通過記錄媒體控制I/F單元312，記錄于可拆裝的記錄媒體313上。另外，也可通過外部接口單元314直接輸入到計(jì)算機(jī)等之中。此外，本發(fā)明的測光測距用固體攝像裝置不僅可應(yīng)用于數(shù)字小型相機(jī)，也可應(yīng)用于銀鹽相機(jī)等。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明，由于可以在一個(gè)芯片上實(shí)現(xiàn)具有高性能的測光性能和測距性能的固體攝像裝置，比如，在采用本固體攝像裝置的透鏡快門小型相機(jī)中，可以實(shí)現(xiàn)相機(jī)的小型化、高性能化和低價(jià)化。另外，不僅是小型模擬(銀鹽)相機(jī)，小型數(shù)字相機(jī)也可期待同樣的效果。
權(quán)利要求
1.一種固體攝像裝置，其特征在于具有第一導(dǎo)電型的第一半導(dǎo)體區(qū)域，在該第一半導(dǎo)體區(qū)域內(nèi)形成的與上述第一導(dǎo)電型相反的導(dǎo)電型的第二半導(dǎo)體區(qū)域，在上述第一半導(dǎo)體區(qū)域內(nèi)形成的與該第二半導(dǎo)體區(qū)域電分離的第二導(dǎo)電型的第三半導(dǎo)體區(qū)域，在上述第三半導(dǎo)體區(qū)域內(nèi)形成的第一導(dǎo)電型的第四半導(dǎo)體區(qū)域，以及在上述第三半導(dǎo)體區(qū)域內(nèi)形成的第一導(dǎo)電型的第五半導(dǎo)體區(qū)域，且用上述第二半導(dǎo)體區(qū)域和上述第四半導(dǎo)體區(qū)域形成光電變換元件，用上述第三半導(dǎo)體區(qū)域和上述第五半導(dǎo)體區(qū)域形成光電變換元件。
2.如權(quán)利要求1記載的固體攝像裝置，其特征在于用上述第二半導(dǎo)體區(qū)域和上述第四半導(dǎo)體區(qū)域形成測光用光電變換元件，用上述第三半導(dǎo)體區(qū)域和上述第五半導(dǎo)體區(qū)域形成測距用光電變換元件。
3.如權(quán)利要求1或2記載的固體攝像裝置，其特征在于在上述第二半導(dǎo)體區(qū)域和上述第三半導(dǎo)體區(qū)域之間，形成和上述第一半導(dǎo)體區(qū)域等電位的第一導(dǎo)電型的第六半導(dǎo)體區(qū)域。
4.如權(quán)利要求3記載的固體攝像裝置，其特征在于在上述第二半導(dǎo)體區(qū)域和上述第三半導(dǎo)體區(qū)域之間形成遮光層。
5.如權(quán)利要求1或2記載的固體攝像裝置，其特征在于在上述第二半導(dǎo)體區(qū)域和上述第三半導(dǎo)體區(qū)域之間，形成和上述第一半導(dǎo)體區(qū)域等電位的第一導(dǎo)電型的第六半導(dǎo)體區(qū)域、以及和上述第一半導(dǎo)體區(qū)域相反導(dǎo)電型的第二導(dǎo)電型的第七半導(dǎo)體區(qū)域。
6.如權(quán)利要求5記載的固體攝像裝置，其特征在于在上述第二半導(dǎo)體區(qū)域和上述第三半導(dǎo)體區(qū)域之間形成遮光層。
7.如權(quán)利要求2記載的固體攝像裝置，其特征在于在上述第二半導(dǎo)體區(qū)域和上述第三半導(dǎo)體區(qū)域之間，設(shè)置用來使上述測光用光電變換元件和/或測距用光電變換元件動(dòng)作的周邊電路。
8.如權(quán)利要求5記載的固體攝像裝置，其特征在于在上述第六半導(dǎo)體區(qū)域和上述第七半導(dǎo)體區(qū)域內(nèi)，設(shè)置構(gòu)成用來使上述測光用光電變換元件和/或測距用光電變換元件動(dòng)作的周邊電路的元件。
9.如權(quán)利要求4或6記載的固體攝像裝置，其特征在于上述遮光層是電位被固定的金屬遮光層。
10.如權(quán)利要求5記載的測光測距用固體攝像裝置，其特征在于上述遮光層是電位被固定的金屬遮光層。
11.如權(quán)利要求2記載的固體攝像裝置，其特征在于對于設(shè)置上述測距用光電變換元件及測光用光電變換元件的區(qū)域以外的區(qū)域，設(shè)置仿真配線區(qū)域且使配線層的間隔小于200μm。
12.如權(quán)利要求2記載的固體攝像裝置，其特征在于分別設(shè)置多個(gè)上述測距用光電變換元件及測光用光電變換元件，該多個(gè)測距用光電變換元件的光學(xué)中心和該多個(gè)測光用光電變換元件的中心一致。
13.如權(quán)利要求2記載的測光測距用固體攝像裝置，其特征在于將測距用光電變換元件的輸出作為相位差檢出型自動(dòng)對焦信號(hào)，將測光用光電變換元件的輸出進(jìn)行光電流對數(shù)壓縮作為測光信號(hào)。
14.如權(quán)利要求13記載的固體攝像裝置，其特征在于上述第二半導(dǎo)體區(qū)域的電位比上述第三半導(dǎo)體區(qū)域的電位高。
15.如權(quán)利要求2記載的固體攝像裝置，其特征在于是利用包含CMP即化學(xué)機(jī)械研磨法的平坦化工序的CMOS制造工藝形成的。
16.如權(quán)利要求2記載的固體攝像裝置，其特征在于具有檢出被照體的檢出區(qū)域，在上述檢出區(qū)域使光成像的透鏡，以及根據(jù)來自上述固體攝像裝置的信號(hào)進(jìn)行測距控制及測光控制的信號(hào)處理電路。
全文摘要
提供一種固體攝像裝置，降低測距用光電變換元件(AF傳感器)和測光用光電變換元件(AE傳感器)之間的串?dāng)_。其構(gòu)成包括N型Epi層(202)、在半導(dǎo)體區(qū)域(202)內(nèi)形成的P型第一阱區(qū)(203)、在半導(dǎo)體區(qū)域(202)內(nèi)形成的和第一阱區(qū)電分離的P型第二阱區(qū)(203)、在第一阱區(qū)內(nèi)形成的N型第一擴(kuò)散區(qū)域(205)在第二阱區(qū)內(nèi)形成的N型第二擴(kuò)散區(qū)域(205)，用P型的第一阱區(qū)和N型的第一擴(kuò)散區(qū)域中形成測光用光電變換元件(AE傳感器)(103)，用P型的第二阱區(qū)和N型的第二擴(kuò)散區(qū)域形成測距用光電變換元件(AF傳感器)(101、102)。
文檔編號(hào)H04N5/374GK1440078SQ03106139
公開日2003年9月3日 申請日期2003年2月19日 優(yōu)先權(quán)日2002年2月22日
發(fā)明者高橋秀和 申請人:佳能株式會(huì)社