CN101527311A - 图像感测装置和成像系统 - Google Patents

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Abstract

本申请提供图像感测装置和成像系统。所述图像感测装置包含二维排列有多个像素的图像感测区域。每个像素包含光电转换单元和被配置在具有绝缘膜的元件隔离区域下面以将光电转换单元与相邻的像素隔离开的半导体区域。半导体区域包含多个扩散层。在被配置在图像感测区域的周缘部分上的像素中，半导体区域中的至少一个扩散层关于法线的偏移量比在被配置在图像感测区域的中心上的像素中更大。

Description

图像感测装置和成像系统
技术领域
本发明涉及图像感测装置和成像系统。
背景技术
近年来，诸如CCD图像传感器和CMOS图像传感器的图像感测装置已被广泛用于视频照相机和静态数字照相机等中。图像感测装置具有二维配置多个包含光电二极管的像素的图像感测区域。
如图8所示，在日本专利公开No.2003-273342中公开的图像感测装置中，随着距图像感测区域的中心的距离增加，进入像素中的光电二极管PD的光的光轴PAc、PAb和PAa在更大程度上从受光面的法线PLc、PLb和PLa倾斜。为了有效地在该图像感测装置中的各光电二极管PD上会聚光，在光电二极管PD之上配置芯片上透镜547。根据从图像感测区域的中心到像素的距离(该距离在图8中以c、b和a的次序增加)，在芯片上透镜547和光电二极管PD之间插入沿光的光轴的倾斜度偏离的信号线544、543和542。根据日本专利公开No.2003-273342，即使光轴大大地从受光面的法线倾斜，光也可在没有损失的情况下到达光电二极管PD，从而提高图像感测区域的周缘部分附近的光电二极管的受光灵敏度。
如图9所示，在日本专利公开No.2003-078125中公开的图像感测装置(CCD图像传感器)中，构成与图像感测区域的中心分开预定的距离的像素。
根据在日本专利公开No.2003-078125中公开的技术，随着从图像感测区域的中心到像素的距离增加，进入受光部分(光电二极管)605的光的光轴PA在更大程度上从受光面的法线PL倾斜。为了有效地在该图像感测装置中的受光部分605上会聚光，在受光部分605之上在沿光轴PA的位置上配置芯片上透镜650。在受光部分605中，杂质区域605a到605c被配置为根据从图像感测区域的中心到像素的距离沿光的光轴PA的倾角偏离。根据日本专利公开No.2003-078125，可以抑制由于图像感测区域的周缘部分附近的斜入射光导致的拖尾(smear)。
在日本专利公开No.2003-273342中公开的图像感测装置中，随着从图像感测区域的中心到像素的距离增加，进入光电二极管PD的光被光电转换以产生电荷的区域CA1到CA3被形成为更加接近相邻的像素的光电二极管PD，如图8所示。通过特定像素的光电二极管PD的光电转换获得的电荷可泄漏到与特定像素相邻的像素的光电二极管PD中。即，电荷可能由于斜入射光而泄漏到相邻的像素中。
在日本专利公开No.2003-078125中公开的图像感测装置中，考虑图像感测区域中的像素在受光部分605和沟道挡块(channel stopper)609之间具有相同的位置关系。在这种情况下，随着从图像感测区域的中心到像素的距离增加，进入受光部分605的光被光电转换以产生电荷的区域会被形成为更加接近沟道挡块609。
例如，在图像感测区域内的关于图像感测区域的中心与图9所示的像素对称的像素中，考虑光轴沿向着沟道挡块609的方向(与图9中的光轴PA对称的方向)从受光部分605的法线PL倾斜。在这种情况下，斜入射光在受光部分605上的沟道挡块609附近的区域中被光电转换。产生的电荷可越过通过沟道挡块609形成的势垒泄漏到相邻的像素中。换句话说，电荷可能由于斜入射光而泄漏到相邻的像素中。
发明内容
本发明的目的是抑制由斜入射光导致的电荷泄漏到相邻的像素中。
根据本发明的第一方面，提供一种包含二维排列有多个像素的图像感测区域的图像感测装置，每个像素包含：光电转换单元；具有用于将光电转换单元与相邻的像素隔离开的绝缘膜的元件隔离区域；和被配置在元件隔离区域下面以将光电转换单元与相邻的像素隔离开的半导体区域，该半导体区域包含处于不同的深度位置上的多个扩散层，其中，在被配置在图像感测区域的周缘部分上的像素中，半导体区域中的至少一个扩散层关于穿过像素中的光电转换单元的受光面的中心的法线的偏移量比在被配置在图像感测区域的中心上的像素中大。
根据本发明的第二方面，提供一种成像系统，包括：图像感测装置；在图像感测装置的图像感测表面上形成图像的光学系统；和处理从图像感测装置输出的信号以产生图像数据的信号处理单元。
本发明可抑制由斜入射光导致的电荷泄漏到相邻的像素中。
根据以下参照附图对示例性实施例的说明，本发明的其它特征将变得明显。
附图说明
图1是表示根据本发明的第一实施例的图像感测装置的示意性配置的示图；
图2是表示各像素的电路配置的电路图；
图3是表示根据本发明的第一实施例的图像感测装置中的像素的截面结构的截面图；
图4是表示根据第一实施例的图像感测装置所应用于的成像系统的框图；
图5是表示根据本发明的第一实施例的变型例的图像感测装置中的像素的截面结构的截面图；
图6是表示根据本发明的第二实施例的图像感测装置中的像素的截面结构的截面图；
图7是表示根据本发明的第三实施例的图像感测装置中的像素的截面结构的截面图；
图8是用于解释常规的技术的截面图；
图9是用于解释常规的技术的截面图。
具体实施方式
将参照图1解释根据本发明的第一实施例的图像感测装置100的示意性配置。图1是表示根据第一实施例的图像感测装置100的示意性配置的示图。
图像感测装置100包含图像感测区域18、垂直扫描电路79、列电路70、水平扫描电路71和输出电路72。
在图像感测区域18中，二维排列多个像素。图1例示接近图像感测区域18的中心RC的像素1c1和1c2、比像素1c1和1c2更远离中心RC的像素1b1和1b2、和比像素1b1和1b2更远离中心RC的像素1a1和1a2。换句话说，像素1b1、1b2、1a1和1a2被配置为比像素1c1和1c2更接近图像感测区域的周缘部分。
垂直扫描电路79垂直扫描图像感测区域18以驱动图像感测区域18中的像素。当被驱动时，像素输出信号。
当接收从像素输出的信号时，列电路70仅在预定的期间保持它们。
水平扫描电路71水平扫描列电路70，以依次将由列电路70保持的信号传送到输出电路72。
输出电路72放大传送的信号并输出放大的信号(图像信号)。
将参照图2解释各像素的配置。图2是表示各像素的电路配置的电路图。图2例示像素1c2的电路配置，但是该电路配置也适用于其余的像素。
像素1c2包含光电转换单元PD、传送单元50、电荷电压转换器7、输出单元60、选择单元30和复位单元40。
光电转换单元PD对接收的光进行光电转换以产生电荷。光电转换单元PD为例如光电二极管。光电转换单元PD包含电荷聚积区域4。
传送单元50将在光电转换单元PD中产生的电荷传送到电荷电压转换器7。传送单元50为例如传送MOS晶体管。当垂直扫描电路79向栅电极3供给有效电平(active-level)信号时，传送单元50被接通以将在光电转换单元PD中产生的电荷传送到电荷电压转换器7。
电荷电压转换器7将电荷转换成电压。电荷电压转换器7将从光电转换单元PD传送的电荷转换成电压，并且将转换的电压输入到输出单元60。电荷电压转换器7为例如浮动扩散。
输出单元60经由选择单元30向列信号线RL输出与从电荷电压转换器7输入的电压对应的信号。输出单元60为例如与连接到列信号线RL的恒流源(未示出)一起执行源跟随器操作的放大MOS晶体管。输出单元60放大与输入到栅电极的电压对应的信号，并经由源极将放大的信号输出到列信号线RL。
当像素被选择时，选择单元30向列信号线RL传送从输出单元60输出的信号。选择单元30为例如选择MOS晶体管。当垂直扫描电路79向栅电极供给有效电平信号时，选择单元30被接通以向列信号线RL传送从输出单元60输出的信号。当像素被取消选定时，选择单元30被断开以不传送从输出单元60输出的信号。
复位单元40将电荷电压转换器7复位。复位单元40为例如复位MOS晶体管。当垂直扫描电路79向栅电极供给有效电平信号时，复位单元40被接通以将电荷电压转换器7复位。
将参照图3解释根据本发明的第一实施例的图像感测装置100中的像素的截面结构。图3中的a表示与沿图1中的线A-A′截取的截面对应的截面结构。图3中的b表示与沿图1中的线B-B′截取的截面对应的截面结构。图3中的c表示与沿图1中的线C-C′截取的截面对应的截面结构。
半导体区域19包含n型杂质。半导体区域2包含n型杂质，并且是通过外延生长形成的外延层。半导体区域9富含p型杂质，并且形成对于电荷的溢出势垒。
这些区域例如形成如下。制备掺杂n型杂质的下层基板。在下层基板的表面附近掺杂p型杂质，以在下层基板中形成p型半导体区域9。下层基板的不掺杂p型杂质的区域用作半导体区域19。然后，在下层基板上外延生长外延层2，由此形成半导体基板SB。
应当注意，也可通过其它方法形成这些区域。例如，制备半导体基板SB并对其进行离子注入，以形成半导体区域9及其上面的另一半导体区域。
电极3由多晶硅等形成，并用作传送单元50(传送MOS晶体管)的栅电极。
电荷聚积区域4是在半导体基板SB中形成的掺杂n型杂质的半导体区域，并且聚积由光电转换产生的电荷。保护区域5是在半导体基板SB的表面部分中形成的掺杂p型杂质的半导体区域，并且保护电荷聚积区域4。外延层2、电荷聚积区域4和保护区域5用作光电转换单元PD(埋入型光电二极管)。光电转换单元PD在外延层2和电荷聚积区域4之间的界面附近执行光电转换，并且，产生的电荷被聚积于电荷聚积区域4中。此时，保护区域5减少暗电流。电荷聚积区域4用作传送单元50(传送MOS晶体管)的源极。
光电转换单元PD可采取埋入型以外的结构。
元件隔离区域6具有绝缘膜(元件隔离膜)，并且将活性区域与其它活性区域隔离开。元件隔离区域6可采取LOCOS(局部硅氧化LOCa1 Oxidation of Silicon)结构或STI(浅槽隔离Shallow TrenchIsolation)结构。电荷电压转换器7为富含n型杂质的半导体区域，并且是将从光电转换单元PD传送的电荷转换成电压的区域(浮动扩散)。电荷电压转换器7用作传送单元50(传送MOS晶体管)的漏极。
布线层13和14在半导体基板SB之上形成为具有希望的布线图案。布线层13和14由例如金属形成。层间绝缘膜8、21和22使栅电极3与布线层13和14相互绝缘。层间透镜15由最上面的层间绝缘膜22上的等离子氮化硅膜等形成。层间透镜15被配置在光电转换单元PD之上。
在光电转换单元PD之上在层间透镜15上配置平坦化层23。滤色层16形成于平坦化层23上，并且包含用于选择性透过多个波长之一的光的滤色器。在滤色层16中包含的滤色器为例如用于选择性透过R、G或B波长的光的原色滤色器。
在光电转换单元PD之上在滤色层16的滤色器上配置微透镜17。
在元件隔离区域6下面配置半导体区域10以将光电转换单元PD与另一区域(另一像素的光电转换单元PD)隔离开。半导体区域10包含多个扩散层10a到10d。扩散层10a到10d中的每一个富含p型杂质，并且对于要在电荷聚积区域4中聚积的电荷形成势垒。扩散层10a到10d被配置在沿穿过光电转换单元PD的受光面的中心的法线方向距光电转换单元PD的受光面的不同距离(深度)处。
图像感测装置100具有由使用的透镜92的光阑93(见图4)确定的称为出射光瞳的伪光源。作为从透镜焦点到出射光瞳的距离的出射光瞳距离是有限的。因此，随着光从图像感测区域18的中心RC接近周缘部分，进入光电转换单元PD的光的光轴PAc到PAa在更大程度上从法线PLc到PLa倾斜，从而增加入射角。
将检查这样一种情况，即，不管从图像感测区域的中心到像素的距离如何，用于将一个像素中的光电转换单元与另一像素中的光电转换单元隔离开的半导体区域关于穿过光电转换单元的受光面的中心的法线都具有恒定的偏移量。在这种情况下，斜入射光在光电转换单元PD中的被配置在用于隔离开光电转换单元PD的半导体区域附近的区域中被光电转换。产生的电荷可能越过由半导体区域形成的势垒泄漏到相邻的像素中。即，电荷可能由于斜入射光而泄漏到相邻的像素中。
相反，在第一实施例中，图像感测装置100的图像感测区域18中的各像素具有以下的特征。更具体而言，在被配置在图像感测区域的周缘部分上的像素中，半导体区域10的至少一部分关于穿过像素中的光电转换单元PD的受光面的中心的法线PLc、PLb或PLa的偏移量被设为比在被配置在图像感测区域18的中心的像素中更大。即，在被配置在图像感测区域的周缘部分上的像素中，分别为半导体区域10的一部分的扩散层10b关于穿过像素中的光电转换单元PD的受光面的中心的法线PLc到PLa的偏移量OF1c到OF1a比在被配置在图像感测区域18的中心的像素中更大。
例如，在接近图像感测区域18的中心RC(见图1)的像素1c2中，扩散层10b关于法线PLc的偏移量为OF1c。在比像素1c2更远离中心RC(见图1)的像素1b2中，扩散层10b关于法线PLb的偏移量为OF1b(＞OF1c)。在比像素1b2更远离中心RC(见图1)的像素1a2中，扩散层10b关于法线PLa的偏移量为OF1a(＞OF1b)。像素1c2、1b2和1a2中的偏移量具有以下关系：
OF1c＜OF1b＜OF1a    ...(1)
可通过例如使用用于各扩散层10a到10d的不同光掩模执行离子注入，获得关于法线具有不同的偏移量的扩散层10a到10d。
将检查这样一种情况，即，在被配置在图像感测区域的周缘部分的像素中，用于将一个像素中的光电转换单元与另一像素中的光电转换单元隔离开的半导体区域的宽度(沿与法线垂直的方向)比在被配置在图像感测区域的中心的像素中更小。在这种情况下，在中心的像素中，光电转换单元PD下面的半导体区域2的宽度比在周缘部分的像素中更小。出于这种原因，周缘部分上的光电转换单元PD的电荷集中效率与中心上的光电转换单元PD的电荷集中效率不同。周缘部分上的光电转换单元PD的灵敏度会与中心上的光电转换单元PD的灵敏度非常不同。即，在图像感测区域中的多个光电转换单元PD内，灵敏度会明显波动。
相反，在第一实施例中，图像感测装置100的图像感测区域18中的各像素具有以下的特征。更具体而言，半导体区域10沿与穿过受光面的中心的法线PLc、PLb或PLa垂直的方向的宽度在被配置在图像感测区域18的中心上的像素和被配置在图像感测区域18的周缘部分上的像素之间是相等的。
例如，在接近图像感测区域18的中心RC(见图1)的像素1c2中，半导体区域10沿与法线PLc垂直的方向的宽度为W1ca到W1cd。在比像素1c2更远离中心RC(见图1)的像素1b2中，半导体区域10沿与法线PLb垂直的方向的宽度为W1ba到W1bd(＝W1ca到W1cd)。在比像素1b2更远离中心RC(见图1)的像素1a2中，半导体区域10沿与法线PLa垂直的方向的宽度为W1aa到W1ad(＝W1ba到W1bd)。像素1c2、1b2和1a2的半导体区域10的宽度具有以下关系：
W1ca＝W1cb＝W1cc＝W1cd＝W1ba＝W1bb＝W1bc＝W1bd＝W1aa＝W1ab＝W1ac＝W1ad    ...(2)
如式(2)所示，半导体区域10中的不同深度上的宽度彼此相等。即，像素1c2中的半导体区域10中的扩散层10a到10d的宽度W1ca到W1cd是彼此相等的。像素1b2中的半导体区域10中的扩散层10a到10d的宽度W1ba到W1bd是彼此相等的。像素1a2中的半导体区域10中的扩散层10a到10d的宽度W1aa到W1ad是彼此相等的。可通过使用用于各扩散层10a到10d的单一光掩模改变离子注入角和注入能量，而不是如上所述通过使用用于各扩散层10a到10d的不同光掩模执行离子注入，获得关于法线具有不同的偏移量的扩散层10a到10d。
这样，根据第一实施例，可以在图像感测区域18的像素之间使得像素内的光电转换单元PD执行光电转换的区域和用于形成势垒的半导体区域之间的距离相等。即使从图像感测区域的中心到像素的距离增加，也可防止通过光电转换产生的电荷穿过在半导体区域中形成的势垒。即，可以抑制由斜入射光导致电荷泄漏到相邻的像素中。
另外，中心上的像素中的半导体区域10中的宽度W1ca到W1cd与周缘部分上的像素中的半导体区域10中的宽度W1ba到W1bd和W1aa到W1ad相等。由此，中心上的像素中的半导体区域2的宽度W2c与周缘部分上的像素中的半导体区域2的宽度W2b和W2a相等。因此，中心上的像素中的光电转换单元PD的电荷集中效率可变得与周缘部分上的像素中的光电转换单元PD的电荷集中效率相等。中心上的像素中的光电转换单元PD的灵敏度可变得与周缘部分上的像素中的光电转换单元PD的灵敏度相等。结果，可以在图像感测区域18中的多个光电转换单元PD之间减小灵敏度的波动。
因此，可以抑制由斜入射光导致电荷泄漏到相邻的像素中。另外，可以减小图像感测区域中的多个光电转换单元内的灵敏度的波动。
未必在所有的像素之间使得光电转换单元PD执行光电转换的区域和用于形成势垒的半导体区域之间的距离相等。还能够根据距图像感测区域的中心的距离将图像感测区域分为多个区域，并且对于各区域改变扩散层的偏移量。根据传感器芯片的尺寸，与被配置在中心上的像素相比扩散层具有更大的偏移量的像素也可仅限于被配置在图像感测区域中的周缘部分上的最外面的像素。
第一实施例还可防止斜入射光经由完成光电转换的区域到达相邻的像素的光电转换单元。
除了像素内的用于形成势垒的半导体区域以外，第一实施例不改变结构。从该观点还可看出，可以抑制图像感测区域的像素之间的特性波动。由于如在用于CCD型图像感测装置中的电荷传送垂直CCD的周缘部分上形成的阱那样，偏移区域不是用于确定传送特性的区域，因此偏移对于其它特性的影响较小。可以考虑例如传送晶体管(传送单元)的沟道和光电二极管(光电转换单元)的耗尽区，来确定光电二极管(光电转换单元)，从而增加设计的自由度。
偏移量根据距图像感测区域18的中心RC的距离改变的半导体区域10中的扩散层也可以为扩散层10b以外的扩散层10a、10c或10d，或扩散层10b和扩散层10a、10c或10d的组合。
在半导体区域10中包含的扩散层的数量不限于图3所示的四个。
也可根据穿过滤色器的光的波长确定半导体区域10的偏移量改变的部分(扩散层)和偏移量。
例如，如图5所示，将检查像素1b21到1b23，所述像素1b21到1b23尽管距图像感测区域18的中心的距离与像素1b2相同但与穿过滤色器的光的不同波长对应。在像素1b21中，滤色器161透过蓝色波长的光。在像素1b22中，滤色器162透过绿色波长的光。在像素1b23中，滤色器163透过红色波长的光。在这种情况下，像素1b21中的完成光电转换的区域接近半导体基板SB的表面。像素1b23中的完成光电转换的区域被放置为距半导体基板SB的表面深。像素1b22中的完成光电转换的区域位于这些区域之间。即使在这种情况下，对于更长的从图像感测区域18的中心RC到像素的距离，半导体区域10中的一些扩散层的偏移量也被确定为更大。对于穿过滤色器的更长波长的光，半导体区域10中的一些扩散层被确定为位于距光电转换单元PD的受光面更深。例如，当从图像感测区域18的中心RC到像素的距离保持不变时，对于穿过滤色器161到163的更长波长的光，偏移量OF1b1到OF1b3被确定为更大。
因此，即使当进入光电转换单元PD的光的波长在像素之间不同时，也可在图像感测区域18的像素之间使得像素中的光电转换单元PD执行光电转换的区域和用于形成势垒的半导体区域之间的距离相等。
图4表示根据本发明的图像感测装置所应用于的成像系统的例子。
如图4所示，成像系统90主要包含光学系统、图像感测装置100和信号处理单元。光学系统主要包含快门91、透镜92和光阑93。信号处理单元主要包含感测信号处理电路95、A/D转换器96、图像信号处理器97、存储器87、外部I/F 89、定时发生器98、总体控制/运算单元99、记录介质88和记录介质控制I/F 94。信号处理单元可不包含记录介质88。
快门91在光路上被配置在透镜92的前面以控制曝光。
透镜92折射入射光以在图像感测装置100的图像感测区域18(图像感测表面)中形成对象图像。
光阑93在光路上被插入透镜92和图像感测装置100之间。光阑93调整在穿过透镜92之后被引向图像感测装置100的光的量。
图像感测装置100将在图像感测区域18中形成的对象图像转换成图像信号。图像感测装置100从图像感测区域18读出图像信号并将其输出。
感测信号处理电路95与图像感测装置100连接，并处理从图像感测装置100输出的图像信号。
A/D转换器96与感测信号处理电路95连接。A/D转换器96将从感测信号处理电路95输出的处理的图像信号(模拟信号)转换成图像信号(数字信号)。
图像信号处理器97与A/D转换器96连接。图像信号处理器97执行诸如对于从A/D转换器96输出的图像信号(数字信号)的校正的各种运算处理，从而产生图像数据。图像信号处理器97将图像数据供给到存储器87、外部I/F 89、总体控制/运算单元99和记录介质控制I/F 94等。
存储器87与图像信号处理器97连接，并存储从图像信号处理器97输出的图像数据。
外部I/F 89与图像信号处理器97连接。从图像信号处理器97输出的图像数据通过外部I/F 89被传送到外部设备(例如，个人计算机)。
定时发生器98与图像感测装置100、感测信号处理电路95、A/D转换器96和图像信号处理器97连接。定时发生器98向图像感测装置100、感测信号处理电路95、A/D转换器96和图像信号处理器97供给定时信号。图像感测装置100、感测信号处理电路95、A/D转换器96和图像信号处理器97与定时信号同步地操作。
总体控制/运算单元99与定时发生器98、图像信号处理器97和记录介质控制I/F 94连接，并对它们全部进行控制。
记录介质88可拆卸地与记录介质控制I/F 94连接。从图像信号处理器97输出的图像数据经由记录介质控制I/F 94被记录在记录介质88上。
通过该配置，图像感测装置100只要可获得高质量图像信号就可提供高质量图像(图像数据)。
将参照图6解释根据本发明的第二实施例的图像感测装置。图6是表示根据本发明的第二实施例的图像感测装置中的像素的截面结构的截面图。图6中的6a表示与沿图1中的线A-A′截取的截面对应的截面结构。图6中的6b表示与沿图1中的线B-B′截取的截面对应的截面结构。图6中的6c表示与沿图1中的线C-C′截取的截面对应的截面结构。将主要解释与第一实施例的不同，并且，不重复相同部分的说明。
在根据第二实施例的图像感测装置中，图像感测区域18中的各像素具有以下的特征。特别地，对于从图像感测区域18的中心RC到像素的更长的距离，半导体区域10的中心轴GAc、GAb和GAa关于穿过像素中的光电转换单元PD的受光面的中心的法线PLc、PLb和PLa的倾角被确定为更大。即，像素中的半导体区域10的中心轴GAc、GAb和GAa沿进入光电转换单元PD的受光面的光的光轴PAc、PAb和PAa的方向倾斜。
例如，在接近图像感测区域18的中心RC(见图1)的像素1c2中，中心轴GAc关于法线PLc的倾角为γ(≈0)。在比像素1c2更远离中心RC(见图1)的像素1b2中，中心轴GAb关于法线PLb的倾角为β(＞γ)。在比像素1b2更远离中心RC(见图1)的像素1a2中，中心轴GAa关于法线PLa的倾角为α(＞β)。像素1c2、1b2和1a2中的倾角具有以下关系：
γ(≈0)＜β＜α   ...(3)
可通过例如使用用于各扩散层10a到10d的不同光掩模执行离子注入，获得关于法线具有不同的偏移量的多个扩散层10a到10d。
这样，根据第二实施例，即使光电转换单元PD执行光电转换的区域的深度在像素之间是不同的，也可在图像感测区域18的像素之间，使得像素中的光电转换单元PD执行光电转换的区域和半导体区域10之间的距离相等。即，即使进入光电转换单元PD的光的波长在像素之间是不同的，也可在图像感测区域18的像素之间，使得像素中的光电转换单元PD执行光电转换的区域和半导体区域10之间的距离相等。
未必在所有的像素之中使得光电转换单元PD执行光电转换的区域和用于形成势垒的半导体区域之间的距离相等。还能够根据距图像感测区域的中心的距离将图像感测区域分为多个区域，并且对于各区域改变偏移量。根据传感器芯片的尺寸，与被配置在中心上的像素相比扩散层具有更大的偏移量的像素也可仅限于被配置在图像感测区域中的周缘部分上的最外面的像素。
可以与所有的颜色对应地，通过使用对于图像感测区域18中的相邻像素相同的收缩比的布局图案形成各像素的图案。
将参照图7解释根据本发明的第三实施例的图像感测装置。图7是表示根据本发明的第三实施例的图像感测装置中的像素的截面结构的截面图。图7中的7a表示与沿图1中的线A-A′截取的截面对应的截面结构。图7中的7b表示与沿图1中的线B-B′截取的截面对应的截面结构。图7中的7c表示与沿图1中的线C-C′截取的截面对应的截面结构。将主要解释与第一实施例的不同，并且，不重复相同部分的说明。
在根据第三实施例的图像感测装置中，图像感测区域18中的各像素具有以下的特征。特别地，对于从图像感测区域18的中心RC到像素的更长的距离，元件的重心关于穿过像素中的光电转换单元PD的受光面的中心的法线PLc、PLb或PLa的偏移量被确定为更大。元件包含微透镜17、滤色器16、层间透镜15和布线层13和14中的至少一个。
例如，在接近图像感测区域18的中心RC(见图1)的像素1c2中，微透镜17关于法线PLc的偏移量为OF3c(≈0)。在比像素1c2更远离中心RC(见图1)的像素1b2中，微透镜17关于法线PLb的偏移量为OF3b(＞OF3c)。在比像素1b2更远离中心RC(见图1)的像素1a2中，微透镜17关于法线PLa的偏移量为OF3a(＞OF3b)。像素1c2、1b2和1a2中的偏移量具有以下关系：
OF3c(≈0)＜OF3b＜OF3a    ...(4)
以这种方式，元件沿光轴PAc到PAa的倾斜度偏离。即使光轴PAc到PAa大大地从受光面的法线PLc到PLa倾斜，光也可在没有任何损失的情况下到达光电转换单元PD。
虽然已参照示例性实施例说明了本发明，但应理解，本发明不限于公开的示例性实施例。以下的权利要求的范围应被赋予最宽的解释以包含所有的这些变型以及等同的结构和功能。

Claims (9)

1.一种包含二维排列有多个像素的图像感测区域的图像感测装置，每个像素包含：光电转换单元；具有用于将光电转换单元与相邻的像素隔离开的绝缘膜的元件隔离区域；和被配置在元件隔离区域下面以将光电转换单元与相邻的像素隔离开的半导体区域，该半导体区域包含处于不同的深度位置上的多个扩散层，
其中，在被配置在图像感测区域的周缘部分上的像素中，半导体区域中的至少一个扩散层关于穿过像素中的光电转换单元的受光面的中心的法线的偏移量比在被配置在图像感测区域的中心上的像素中大。
2.根据权利要求1的装置，其中，
半导体区域中的所述至少一个扩散层沿与法线垂直的方向的宽度在被配置在图像感测区域的中心上的像素和被配置在图像感测区域的周缘部分上的像素之间是相等的。
3.根据权利要求1的装置，其中，
在被配置在图像感测区域的周缘部分上的像素中，半导体区域的中心轴关于法线的倾角比在被配置在图像感测区域的中心上的像素中大。
4.根据权利要求1的装置，其中，
像素中的半导体区域的中心轴沿进入光电转换单元的受光面的光的光轴的方向倾斜。
5.根据权利要求1的装置，其中，
像素还包含选择性地透过多个波长之一的光以使得所述多个波长之一的光进入光电转换单元的滤色器，
半导体区域中的多个扩散层被配置在距光电转换单元的受光面的相互不同的深度处，
在被配置在图像感测区域的周缘部分上的像素中，半导体区域中的所述至少一个扩散层的偏移量比在被配置在图像感测区域的中心上的像素中大，以及
对于穿过滤色器的更长波长的光，半导体区域中的所述至少一个扩散层被确定为位于距光电转换单元的受光面深的位置上。
6.根据权利要求5的装置，其中，
当从图像感测区域的中心到像素的距离保持不变时，对于穿过滤色器的更长波长的光，所述至少一个扩散层的偏移量被确定为更大。
7.根据权利要求1的装置，其中，
像素还包含被配置在光电转换单元之上的元件，以及
在被配置在图像感测区域的周缘部分上的像素中，元件的重心关于法线的偏移量被确定为比在被配置在图像感测区域的中心上的像素中大。
8.根据权利要求7的装置，其中，
所述元件包含微透镜、滤色器、层间透镜和布线层中的至少一个。
9.一种成像系统，包括：
在权利要求1中限定的图像感测装置；
在图像感测装置的图像感测表面上形成图像的光学系统；和
处理从图像感测装置输出的信号以产生图像数据的信号处理单元。
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