CN105516553B - 摄像装置及摄像系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种摄像装置及摄像系统。该摄像装置包括布置有多个像素的像素区，所述多个像素中的各个包括：多个光电转换器，其被构造为生成与入射光的量相对应的电荷；多个电荷保持部，其被布置为与所述多个光电转换器相对应，并被构造为分别保持由所述多个光电转换器生成的电荷；以及聚光部，其被布置为被所述多个光电转换器共享，并被构造为将所述入射光导向所述多个光电转换器。在所述摄像装置中，同一像素中包括的两个电荷保持部之间的第一势垒的高度(Vb)低于不同像素中包括的两个电荷保持部之间的第二势垒的高度(Va)。

Description

摄像装置及摄像系统
技术领域
本发明涉及摄像装置及摄像系统。
背景技术
在日本特开第2007-243744号公报和第2013-172210号公报中，提出了各自具有全局电子快门功能以及对摄像面使用相位差方法的焦点检测功能二者的摄像装置。这些摄像装置包括多个光电转换器以及多个电荷保持部，所述光电转换器被构造为输出用于图像信号的信号电荷和用于焦点检测的信号电荷，所述电荷保持部被构造为保持从光电转换器传送的信号电荷。
在日本特开第2007-243744号公报以及第2013-172210号公报公开的摄像装置中，当多个电荷保持部中的至少一者饱和时，原本需要由该饱和的电荷保持部保持的电荷可能泄露到相邻像素中的电荷保持部。此外，原本需要由饱和的电荷保持部保持的电荷可能不被光电转换器传送，而是保留在光电转换器中。由于这些原因，当多个电荷保持部中的至少一者饱和时，即使其他电荷保持部不饱和，图像质量也可能劣化。
发明内容
本发明是鉴于上述问题而做出的，并且目的在于在具有全局电子快门功能和对摄像面使用相位差方法的焦点检测功能两者的摄像装置中提高图像质量。
根据本发明的一个实施例，提供一种摄像装置，该摄像装置包括布置有多个像素的像素区，所述多个像素中的各个包括：多个光电转换器，其被构造为生成与入射光的量相对应的电荷；多个电荷保持部，其被布置为与所述多个光电转换器相对应，并被构造为分别保持由所述多个光电转换器生成的电荷；以及聚光部，其被布置为被所述多个光电转换器共享，并被构造为将所述入射光导向所述多个光电转换器，其中，同一像素中包括的所述多个电荷保持部中的两个电荷保持部之间的第一势垒的高度Vb低于，不同像素中包括的所述多个电荷保持部中的两个电荷保持部之间的第二势垒的高度Va。
根据本发明的另一实施例，提供一种摄像装置，该摄像装置包括：布置有多个像素的像素区，所述多个像素中的各个包括：多个光电转换器，其被构造为生成与入射光的量相对应的电荷；多个电荷保持部，其被布置为与所述多个光电转换器相对应，并被构造为分别保持由所述多个光电转换器生成的电荷；以及聚光部，其被布置为被所述多个光电转换器共享，并被构造为将所述入射光导向所述多个光电转换器；第一隔离部，其形成在同一像素中包括的所述多个电荷保持部当中的相邻的电荷保持部之间，所述第一隔离部由具有与形成所述多个电荷保持部的半导体区的导电类型不同的导电类型的半导体区形成；以及第二隔离部，其形成在不同像素中包括的所述多个电荷保持部当中的相邻的电荷保持部之间，所述第二隔离部由绝缘材料形成。
根据本发明的另一实施例，提供一种摄像装置，该摄像装置包括：布置有多个像素的像素区，所述多个像素中的各个包括：多个光电转换器，其被构造为生成与入射光的量相对应的电荷；多个电荷保持部，其被布置为与所述多个光电转换器相对应，并被构造为分别保持由所述多个光电转换器生成的电荷；以及聚光部，其被布置为被所述多个光电转换器共享，并被构造为将所述入射光导向所述多个光电转换器，第一隔离部，其形成在同一像素中包括的所述多个电荷保持部当中的相邻的电荷保持部之间，所述第一隔离部由具有与形成所述多个电荷保持部的半导体区的导电类型不同的导电类型的半导体区形成；以及第二隔离部，其形成在不同像素中包括的所述多个电荷保持部当中的相邻的电荷保持部之间，所述第二隔离部由具有与形成所述多个电荷保持部的半导体区的导电类型不同的导电类型的第二半导体区形成，其中，所述第一半导体区的杂质浓度低于所述第二半导体区的杂质浓度。
根据本发明的另一实施例，提供一种摄像装置，该摄像装置包括布置有多个像素的像素区，所述多个像素中的各个包括：多个光电转换器，其被构造为生成与入射光的量相对应的电荷；多个电荷保持部，其被布置为与所述多个光电转换器相对应，并被构造为分别保持由所述多个光电转换器生成的电荷；以及聚光部，其被布置为被所述多个光电转换器共享，并被构造为将所述入射光导向所述多个光电转换器，其中，同一像素中包括的所述多个电荷保持部中的两个电荷保持部之间的第一势垒的高度Vb低于，所述多个光电转换器中的一个光电转换器的耗尽电压与跟所述多个电荷保持部中的一个电荷保持部相对应的耗尽电压之间的差ΔVdep。
通过以下参照附图对示例性实施例的描述，本发明的其他特征将变得清楚。
附图说明
图1是例示根据本发明的第一实施例的摄像装置的结构的图。
图2是根据第一实施例的像素的电路图。
图3A和图3B是根据第一实施例的摄像装置的驱动时序图。
图4是根据第一实施例的像素的俯视图。
图5是根据第一实施例的像素的电势图。
图6A和图6B是例示第一实施例的效果的电势图。
图7A、图7B和图7C是根据第一实施例的像素的截面结构的例示。
图8A和图8B是根据第一实施例的像素的截面结构的例示。
图9是根据本发明的第二实施例的像素的电势图。
图10A是用于例示第二实施例的效果的图，图10B、图10C和图10D是例示第二实施例的效果的电势图。
图11是根据本发明的第三实施例的摄像装置的驱动时序图。
图12是根据本发明的第四实施例的摄像装置的驱动时序图。
图13是根据本发明的第五实施例的像素的电路图。
图14是根据第五实施例的摄像装置的驱动时序图。
图15是根据第五实施例的像素的俯视图。
图16是根据本发明的第六实施例的像素的电路图。
图17是根据第六实施例的摄像装置的驱动时序图。
图18是根据第六实施例的像素的俯视图。
图19是根据第六实施例的像素的电势图。
图20是根据本发明的第七实施例的摄像系统的框图。
具体实施方式
现在，将参照附图详细描述本发明的优选实施例。在各实施例的附图中，以相同的附图标记指示具有相同功能的部件，并且有时将省略对其重复说明。
(第一实施例)
图1是例示根据本发明的第一实施例的摄像装置的结构的图。摄像装置10包括像素区11、垂直扫描电路12、列放大器部16、列信号保持部17、水平扫描电路18以及输出电路20。像素区11是摄像装置10的光接收部，并且包括以行和列布置的多个像素100。垂直扫描电路12是被构造为向像素100发送控制信号的电路。垂直扫描电路12经由针对摄像装置10的各行布置的控制信号线13而连接到像素100。注意，在图1中，控制信号线13被例示为各自连接到各像素的线，但是控制信号线13可以各自由多个布线形成，从而可以发送多种控制信号。
像素100是被构造为将入射光转换为电信号，并输出转换后的电信号的元件。各像素100连接到针对摄像装置10的各列布置的垂直信号线14。通过由连接到各垂直信号线14的电流源15供给的电流，将来自像素100的信号输出到列放大器部16。列放大器部16包括放大器电路等。列放大器部16对输入信号进行诸如放大等的处理，并且将结果信号输出到列信号保持部17。列信号保持部17是被构造为临时保持从列放大器部16输入的信号的电路。水平扫描电路18将用于列选择的控制信号等发送给列信号保持部17。基于来自水平扫描电路18的控制信号，列信号保持部17经由输出信号线19，依次将信号从各像素列输出到输出电路20。输出电路20对输入信号进行诸如放大等的处理，并且将结果信号输出到连接到摄像装置10的后段的信号处理单元等。上述摄像装置10的结构仅是示例，并且可以适当地添加其他电路等。
图2是根据第一实施例的像素100的电路图。像素100包括光电转换器(PD)201和202、电荷保持部(MEM)203和204以及浮置扩散部(FD)205。PD 201和202中的各个包括被构造为生成与入射光的量相对应的电荷的光电转换元件(例如光电二极管)。MEM 203和204是被构造为分别临时保持由PD 201和202生成的电荷的元件。
像素100还包括被构造为分别将电荷从PD 201和202传送到MEM 203和204的第一传送晶体管206和207，以及被构造为分别将电荷从MEM 203和204传送到FD 205的第二传送晶体管208和209。基于控制信号PTX1来控制第一传送晶体管206和207的接通或关断。基于控制信号PTX21来控制第二传送晶体管208的接通或关断，并且基于控制信号PTX22来控制第二传送晶体管209的接通或关断。
像素100还包括复位晶体管210、放大晶体管211以及选择晶体管212。复位电压被供给到复位晶体管210的漏极，而复位晶体管210的源极连接到FD 205。当接通复位晶体管210时，复位传送到FD 205的电荷。FD 205是放大晶体管211的栅极节点(gate node)。放大晶体管211放大并输出与传送到FD 205的电荷的量相对应的信号。放大晶体管211的源极连接到选择晶体管212的漏极，并且选择晶体管212的源极连接到垂直信号线14。当接通选择晶体管212时，选择要读取的像素行，并且来自放大晶体管211的信号被输出到垂直信号线14。基于控制信号PRES来控制复位晶体管210的接通或关断，并且基于控制信号PSEL来控制选择晶体管212的接通或关断。
像素100还包括溢漏(OFD)以及OFD控制晶体管213和214。OFD控制晶体管213连接在光电转换器201与OFD之间，并且控制晶体管214连接在光电转换器202与OFD之间。基于控制信号POFD来控制OFD控制晶体管213和214的接通或关断。当接通OFD控制晶体管213和214时，分别将PD 201和202复位。
像素100还包括被构造为将入射光引导至PD 201和202的微透镜215(聚光部)。PD201和202共享信号微透镜215。
图3A和图3B是根据第一实施例的摄像装置的驱动时序图。图3A是用于例示在一个帧期间中的操作的时序图，并且图3B是用于例示在一个水平期间中的操作的时序图。一个水平期间是从一行读取像素信号的期间。一个帧期间是从所有像素读取像素信号的期间。
参照图3A，描述一个帧期间中的操作。在根据本实施例的摄像装置10中，同时进行在针对特定帧的PD中的电荷的累积和针对另一帧的信号的读取。因此，存在在同一时刻同时进行多个帧的处理的期间。因此，下列说明可能不仅涉及在此说明中所聚焦的帧(关注帧)，而且还涉及聚焦帧之前的帧(前一帧)以及聚焦帧之后的帧(下一帧)。注意，在时序图的下列说明中，当各控制信号为高电平时，接通各晶体管(导通)，而当各控制信号为低电平时，关断各晶体管(非导通)。
在时刻t301，由MEM 203和204保持前一帧的信号。在从时刻t301至时刻t303的期间，依次读取前一帧的信号(图3A中的“MEM读取”)。
与前一帧的信号的读取并行地，在从时刻t301至时刻t305的期间，将PD 201和202复位，并且电荷被从关注帧累积到PD 201和202(图3A中的“PD复位”和“PD累积”)。在从时刻t301至时刻t302的期间，控制信号POFD变为高电平。然后，接通OFD控制晶体管213和214，并且将PD 201和202复位。在此期间，控制信号PTX1为低电平，并且关断第一传送晶体管206和207。
在时刻t302，控制信号POFD变为低电平。关断OFD控制晶体管213和214，并且针对所有像素同时开始在PD 201和202中累积信号电荷。
在从时刻t304至时刻t305的期间，控制信号PTX1变为高电平，并且接通第一传送晶体管206和207。然后，针对所有像素同时将累积在PD 201和202中的信号电荷分别传送到MEM 203和204。
在时刻t305，控制信号PTX1变为低电平，并且关断第一传送晶体管206和207。然后，同时终止针对所有像素的信号电荷的累积。以这种方式，针对PD 201和202的电荷累积期间被设置为针对所有像素同时发生，由此实现全局电子快门。注意，在图3A中，在一个帧期间中，将第一传送晶体管206和207仅接通一次。然而，在从时刻t302至时刻t305的期间，可以将第一传送晶体管206和207接通多次，以将PD 201和202的电荷多次传送到MEM 203和204。
在从时刻t305至时刻t306的期间，控制信号POFD变为高电平，并且接通OFD控制晶体管213和214。然后，PD 201和202的电荷被排出到OFD，并且将PD 201和202复位。在时刻t306，控制信号POFD变为低电平，并且关断OFD控制晶体管213和214。在时刻t306之后，针对下一帧的信号开始被累积在PD 201和202中。
在从时刻t305至时刻t307的期间，依次读取在MEM 203和204中累积的针对关注帧的信号电荷。根据图3B的时序图读取信号电荷。
接下来，参照图3B，描述在一个水平期间的操作。在图3B的时刻t311，控制信号PTX1、PSEL、PTX21以及PTX22为低电平，并且控制信号PRES为高电平。因此，关断第一传送晶体管206和207、选择晶体管212以及第二传送晶体管208和209，并且接通复位晶体管210。
在时刻t312，控制信号PSEL变为高电平，并且接通要读取的行中的像素的选择晶体管212。
在时刻t313，控制信号PRES变为低电平，并且关断复位晶体管210。然后，取消FD205的复位，并且由放大晶体管211将与FD 205的复位电平相对应的信号放大，以输出到垂直信号线14。
在从时刻t313至时刻t314的期间，由读取电路(列放大器部16、列信号保持部17等)获得与FD 205的复位电平相对应的信号(以下称为“读取N”)。
在从时刻t314至时刻t315的期间，控制信号PTX21变为高电平，并且接通第二传送晶体管208。然后，MEM 203所保持的信号电荷被传送到FD 205。然后，与MEM 203所保持的电荷的量相对应的信号被放大晶体管211放大，以输出到垂直信号线14。
在从时刻t315至时刻t316的期间，由读取电路获得与MEM 203所保持的电荷的量相对应的信号(以下称为“读取A”)。
在从时刻t316至时刻t317的期间，控制信号PTX21和PTX22变为高电平，并且MEM203和204所保持的信号电荷两者均被传送到FD 205。然后，与MEM 203和204所保持的电荷的总量相对应的信号被放大晶体管211放大，以输出到垂直信号线14。
在从时刻t317至时刻t318的期间，与MEM 203和204所保持的电荷的总量相对应的信号被读取电路获得(下文称为“读取A+B”)。
在时刻t318，控制信号PRES变为高电平，并且接通复位晶体管210。然后，再次将FD205复位。
在时刻t319，控制信号PSEL变为低电平，并且关断选择晶体管212。然后，取消对像素行的选择。
在从时刻t311至时刻t320的期间，完成从像素区11中以行和列布置的像素100的一行对信号的读取。依次针对各行扫描读取行以进行上述操作，由此从所有像素读取信号。当从时刻t311至时刻t320的处理所需的时间段以Th来表示时，与所有行的读取时间段相对应的时间段(Th×行数)对应于图3A的从时刻t301至时刻t303，或从时刻t305至时刻t307所需的时间。
获得通过读取A获得的信号与通过读取N获得的信号之间的差，由此获得已移除了诸如复位噪声等的噪声的、与MEM 203所保持的电荷相对应的信号SA。类似地，获得通过读取A+B获得的信号与通过读取A获得的信号之间的差，由此获得与MEM 204所保持的电荷相对应的信号SB。信号SA和信号SB的使用使得能够进行相位差焦点检测。
基于通过读取A+B获得的信号与通过读取N获得的信号之间的差，来获得与MEM203和204保持的电荷的总量相对应的信号SAB。信号SAB被用作用于摄像的像素信号。信号SAB以及信号SA和SB被用于不同的目的，因此在需要的精度方面不同。信号SAB的精度影响像素质量，因此信号SAB需要具有高S/N比。另一方面，信号SA和SB仅用于焦点检测，因此允许在精度上低于信号SAB。
注意，图3A和图3B例示的时序图假设了运动图像摄影，但是根据本实施例的结构还可以应用于静止图像摄影。在这种情况下，能够延长帧间隔，因此可以不将针对前一帧的信号读取期间和针对关注帧的PD积累期间设置为在同一时刻发生。例如，可以在针对前一帧的信号读取结束之后开始针对关注帧的PD累积。
图4是根据本实施例的像素的俯视图。用与图2相同的附图标记来指示与图2相对应的部分。在图4中，由与诸如第一传送晶体管206等的各晶体管相对应的附图标记所指示的阴影区表示栅电极的图案，并且PD 201和202、MEM 203和204、以及PD 205的阴影区表示杂质扩散区。各部分之间的连接关系与图2例示的电路图相同，因此将省略对其说明。
图5是根据本实施例的像素的电势图。由图5的A-A’、B-B’和C-C’所指示的电势分别对应于图4的A-A’、B-B’和C-C’的位置。用V(OFD)表示OFD的电势深度，用V(PD 201)表示PD 201的电势深度，这同样适用于其他电势深度。注意，电势深度是指聚焦区的电势与聚焦区的相邻区的电势之间的差。例如，PD 201的电势深度V(PD 201)是指在形成了PD 201的杂质扩散区的部分与外部区(例如像素之间的元件隔离部等)之间的电势差。在这种情况下，形成像素100的各部分的电势深度具有如下关系。
V(OFD)≥V(FD 205)
V(FD 205)>V(MEM 203)
V(MEM 203)＝V(MEM 204)
V(MEM 203)>V(PD 201)
V(PD 201)＝V(PD 202)
在各部分处的电势深度的上述关系使得能够将电荷从PD 201和202完全传送到MEM 203和204，以及将电荷从MEM 203和204完全传送到FD 205。在本实施例中，MEM 203与MEM 204之间的势垒的高度Vb低于关注像素的MEM 203或MEM 204与相邻像素的MEM之间的势垒的高度Va。势垒的高度是指关注区中的信号电荷迁移到关注区的外部所需的势能。
注意，PD 201与MEM 203之间的电势深度的差(V(MEM 203)-V(PD 201))是PD 201的耗尽电压(depletion voltage)与MEM 203的耗尽电压之间的差ΔVdep。在这种情况下的高度Vb可以高于或低于差ΔVdep。在图5例示的根据本实施例的结构中，建立了Vb>ΔVdep。此外，与像素的周边区相比，PD 201的电势更低，因此ΔVdep和Va具有Va>ΔVdep的关系。
PD 201与PD 202之间的势垒的高度Vd，和PD 201或PD 202与相邻像素的PD之间的势垒的高度Vc具有Vd≤Vc的关系。当如图5所示建立了Vd＜Vc时，即使在PD 201和202中累积电荷的期间PD 201和202中的一者饱和的情况下，从一个PD溢流出的电荷也可以迁移到其他PD。因此，能够降低关注像素中的PD的饱和以及到相邻像素的电荷的溢流，从而提高图像质量。
此外，在作为针对PD 201和202的信号累积期间的、从时刻t303至时刻t304的期间，优选将PD 201与MEM 203之间的势垒设置为低于PD 201与OFD之间的势垒。因此，从PD201溢流出的电荷能够累积在MEM 203中，而不会被丢弃到OFD。另一方面，在从时刻t302至时刻t303的期间，优选将PD 201与MEM 203之间的势垒设置为高于PD 201与OFD之间的势垒。这是因为该设置能够降低由于关注帧的PD 201中累积的电荷混入到保持有针对前一帧的信号的MEM 203中而引起的图像质量劣化。
图6A是例示本实施例的效果的电势图。图6B是根据与本实施例进行比较的比较例的电势图。MEM 203与MEM 204之间的势垒的高度是图6A中的Vb和图6B中的Va。这是图6A与图6B之间的不同。现在，考虑光仅进入PD 201而不进入PD 202的情况。在图6A和图6B中，例示了在将PD 201生成的电荷传送到MEM 203之后，PD 201、MEM 203以及MEM 204之间的电势关系。注意，下面的说明假设PD 201和202生成的、并被传送到MEM 203和204的电荷是电子，但是信号电荷也可以是空穴。在这种情况下，下面要描述的各杂质扩散区的导电类型(p型或n型)与后述的相反。此外，图6A和图6B中的阴影区示意性表示了由于各部分中累积的电子而引起的在各部分处的电势的改变。
在PD 201生成的电子数量大于由MEM 203能够保持的电子数量而不超过势垒的高度Vb的情况下，在图6A中，从MEM 203溢流出的电子越过势垒的高度Vb，流入到MEM 204。另一方面，在图6B中，传送到MEM 203的电子不会越过MEM 203与MEM 204之间的势垒的高度Va而迁移到MEM 204，因此由PD 201生成的电子仅会分布到PD 201和MEM 203。因此，与图6B例示的比较例的情况相比，在图6A例示的本实施例的情况下，PD 201中剩余的电子数量更小。因此，根据本实施例，提高了从PD 201到MEM 203或MEM 204中至少一者的传送效率，从而提高了图像质量。
注意，如上所述，在PD 201生成的电子的数量超过势垒的高度Vb的情况下，由MEM204保持从MEM 203溢出的电子。换言之，原本需要由MEM 203保持的电子迁移到MEM 204，因此用于焦点检测的信号SA和SB的精度可能劣化。换言之，用于焦点检测的信号SA和SB的精度与用于摄像的信号SAB的精度具有折衷关系。然而，如上所述，由于信号SA和SB是用于焦点检测的信号，因此依据不同的情况，也可能允许信号SA和SB的精度低于用于摄像的信号SAB的精度。在这种情况下，能够增强需要具有高S/N比的、用于摄像的信号SAB的精度，而不会引起用于焦点检测的信号SA和SB的劣化的问题。
在PD 201的饱和电子的数量大于MEM 203能够保持的电子的数量而不超过势垒的高度Vb的情况下，可能发生图6A例示的电子向MEM 204的迁移。然而，即使在PD 201的饱和电子的数量小于上述电子数量的情况下，当多次将电子从PD 201传送到MEM 203时，也可能发生图6A的情形。此外，同样在会生成多于PD 201的饱和电子数量的电子数量的光量进入PD 201的情况下，只要像素具有如下电势结构，就可能发生图6A的情形，在该电势结构中，超过PD 201的饱和电子数量的、从PD 201溢流的电子流入到MEM 203而非OFD。在任意情况下，通过设置MEM 203与MEM 204之间的势垒的高度Vb低于关注像素的MEM 203或MEM 204与相邻像素的MEM之间的势垒的高度Va，能够获得相同效果。
图7A、图7B以及图7C是沿图4的虚线A-A’取得的三种截面结构的示例性例示。根据本实施例的截面结构可以是图7A、图7B和图7C中的任意一者。像素100包括在半导体基板上形成的n型半导体区701至704、714和722，以及p型半导体区708至712、715至717、720和721。像素100还包括栅电极705至707以及719，被构造为隔离元件的场绝缘膜713，以及被构造为防止入射光进入除了PD之外的区的光屏蔽膜718。注意，在栅电极与半导体基板之间形成有栅极绝缘膜(未示出)。
在图7A中，n型半导体区701、702、703和704分别对应于PD 201、MEM 203、FD 205和OFD。栅电极705、706以及707分别用作第一传送晶体管206、第二传送晶体管208以及OFD控制晶体管213的栅电极。N型半导体区701和702形成在p型半导体区715和716的下方，以使得PD 201和MEM 203具有埋入式光电二极管结构。该结构抑制了因半导体区与绝缘膜之间的界面处的缺陷而生成的噪声。当将PD 201的电荷传送到MEM 203时，或当将PD 201的电荷排出到OFD时，优选完全耗尽n型半导体区701。此外，当将MEM 203的电荷传送到FD 205时，优选完全耗尽n型半导体区702。如上所述来设计像素，使得当传送电子时，完全耗尽n型半导体区701和702。因此，能够降低噪声。n型半导体区701的完全耗尽电压低于n型半导体区702的完全耗尽电压。完全耗尽电压之间的差对应于图5例示的ΔVdep。
在p型半导体区709至711中，随着基板中的深度变大，p型杂质浓度变得更高。因此，在基板的深度方向上发生电位梯度，并且在基板的深度部分处生成的信号电子被收集到PD 201中。p型半导体区717具有比p型半导体区709更高的杂质浓度，由此防止在基板中的深度部分处生成的电子流入到MEM 203。此外，通过增加在n型半导体区702与p型半导体区717之间形成的PN结的静电电容，能够增加MEM 203的静电电容。p型半导体区712具有高于p型半导体区710的杂质浓度，由此具有将像素电隔离的功能。
图7B与图7A的不同在于，p型半导体区716不是形成在MEM 203的表面上，以及形成有被构造为控制n型半导体区702的电势的栅电极719。当将负电压施加到栅电极719时，在n型半导体区702的界面附近的电势变得更高，从而在界面附近产生了空穴。因此，减少了因界面缺陷而生成的噪声(暗电流)。此外，当将正电压施加到栅电极719时，在n型半导体区702的界面附近的电势变得更低。因此，也能够提高从PD 201至MEM 203的电荷的传送效率。
在图7B中，第一传送晶体管206的栅电极705被从栅电极719分割，但是栅电极705和719可以互相电连接，以对栅电极705和719施加相同的电压。在这种情况下，当对栅电极705和719施加高电平的电压以接通第一传送晶体管206时，以高传送效率将电荷从PD 201传送到MEM 203。此外，当对栅电极705和719施加低电平的电压(负电压)以关断第一传送晶体管206时，在减少了界面处的暗电流的状态下累积电荷。
图7C与图7A的不同在于，替代p型半导体区708至711而形成了p型半导体区720和721以及n型半导体区722。与n型半导体区701相比，n型半导体区722的杂质浓度更低。n型半导体区701连接到n型半导体区722，并且n型半导体区701和722两者均用作PD 201的一部分。像素被设计为使得当将PD 201的电荷传送到MEM 203时或当将PD 201的电荷排出到OFD时，使n型半导体区701和n型半导体区722完全耗尽。因此，能够降低噪声。
p型半导体区720用作势垒，该势垒用于通过将在比p型半导体区720浅的部分处生成的电子保留在PD 201中，来防止在比p型半导体区720深的部分处生成的电子流入到PD201。因此，由p型半导体区720的深度来确定PD 201的深度。p型半导体区721是用于将n型半导体区702至704与n型半导体区722隔离的区。可以省略图7C的p型半导体区716，并且可以添加与图7B相同的、用于电势控制的栅电极719。
图8A和图8B是沿图4的虚线B-B’取得的界面附近的两种截面结构的示例性例示。根据本实施例的截面结构可以是图8A和图8B中的任一者。像素100包括在半导体基板中形成的n型半导体区801、p型半导体区802至804以及807、场绝缘膜805，以及栅电极806。
n型半导体区801对应于图7A的n型半导体区702。p型半导体区802对应于p型半导体区716，并且p型半导体区803对应于p型半导体区717。在p型半导体区803下方的区与图7A、图7B或图7C中的区相同，因此省略对其例示和说明。p型半导体区804用作被构造为将MEM 203和MEM 204互相隔离的隔离部。
在图8A中，场绝缘膜805用作被构造为将关注像素的MEM与相邻像素的MEM互相隔离，或者将MEM与除MEM之外的元件互相隔离的隔离部。p型半导体区807围绕场绝缘膜805而形成，以降低由在场绝缘膜805与半导体区之间的界面处的缺陷而生成的噪声。可以由诸如二氧化硅等的绝缘材料来形成场绝缘膜。
在图8B中，替代场绝缘膜805和p型半导体区807，作为隔离部，形成了p型半导体区808。p型半导体区808用作被构造为将关注像素的MEM与相邻像素的MEM互相隔离，或将MEM与除了MEM之外的元件相互隔离的隔离部。
在图8A中，由p型半导体区804将同一像素中的MEM(MEM 203和MEM 204)互相隔离，但是由场绝缘膜805将关注像素的MEM与相邻像素的MEM，或将MEM与除了MEM之外的元件互相隔离。在图8B中，在被构造为隔离同一像素中的MEM的p型半导体区804的杂质浓度低于被构造为将关注像素的MEM与相邻像素的MEM，或将MEM与除了MEM之外的元件相互隔离的p型半导体区808的杂质浓度。此外，在同一像素中的MEM之间的距离短于关注像素的MEM与相邻像素的MEM之间的距离，或MEM与除了MEM之外的元件之间的距离。这样的构造实现了如下结构，即MEM 203与MEM 204之间的势垒的高度Vb低于关注像素的MEM 203或MEM 204与相邻像素的MEM之间的势垒的高度Va。
注意，在图8A和图8B中，只需要由p型半导体区804将n型半导体区801隔离即可。换言之，可以将元件结构变型，以使得在MEM 203和MEM 204上形成的p型半导体区802或在MEM203和MEM 204下方形成的p型半导体区203互相连接。此外，如图7B的截面结构所示，可以省略p型半导体区802，并且可以通过栅极绝缘膜的介入，在n型半导体区801的上方形成用于电势控制的栅电极。
(第二实施例)
本发明的第二实施例与第一实施例的差异在于MEM 203与MEM 204之间的势垒的高度Vb低于ΔVdep。在本实施例中，像素100的电路图与图2的相同，时序图与图3A和图3B的相同，像素的俯视图与图4的相同，沿虚线A-A’取得的像素的截面结构与图7A、图7B或图7C的相同，并且沿虚线B-B’取得的像素的截面结构与图8A或图8B的相同。
图9是根据本实施例的像素的电势图。图9的电势图与图5的电势图的不同仅在于MEM 203与MEM 204之间的势垒的高度Vb。在本实施例中，MEM 203与MEM 204之间的势垒的高度Vb低于PD 201的耗尽电压与MEM 203的耗尽电压之间的差ΔVdep。此外，关注像素的MEM 203或MEM 204与相邻像素的MEM之间的势垒的高度Va高于ΔVdep。换言之，本实施例中的Va、Vb和ΔVdep满足关系Vb<ΔVdep<Va。
在第一实施例中，在由PD 201生成的电荷的量大于MEM 203能够保持的电子的数量而不超过耗尽电压差ΔVdep的情况下，PD 201的电子不被完全传送到MEM 203，而是一部分电荷剩余在PD 201中。PD 201中剩余的电荷不被作为信号而读出，因此不维持输出相对于入射光量的线性，这可能成为图像质量劣化的诱因。根据本实施例，能够减少PD 201中剩余的电荷的量，从而进一步提高图像质量。
图10A是用于例示本实施例的效果的图，并且图10B、图10C以及图10D是用于例示本实施例的效果的电势图。将参照图10A至图10D，描述通过本实施例中的构造来提高图像质量的机制。
图10A是用于例示根据本实施例的摄像装置10中的入射光量与输出之间的关系的图。图10A的图假设如下情形，即当光进入像素100时，进入PD 201的光量大于进入PD 202的光量。假设即使当入射光量改变时，进入PD 201的光量与进入PD 202的光量之比也是恒定的。在图10A中，以点划线指示与MEM 203的电荷的量相对应的输出，以虚线指示与MEM 204的电荷的量相对应的输出，并且以实线指示与MEM 203和MEM 204的电荷的总量相对应的输出。
在进入像素100的光量落入从I0至I1的范围内的情况下，由MEM 203保持的电荷不超过MEM 203与MEM 204之间的势垒的高度Vb。在光量是I1的情况下，由PD 201生成不超过MEM 203与MEM 204之间的势垒的高度Vb且能够保持的电荷的最大量。图10B是在光量I1进入PD 201和PD 202，并且生成的电子被传送到MEM 203和MEM 204之后的电势图。在入射光量落入从I0至I1的范围内时，累积在PD 201和PD 202中的电荷被完全传送到MEM 203和MEM204，因此读取了PD 201和PD 202中累积的所有电荷。因此，如同从图10A的I0至I1的范围中的图所理解的，入射光量与输出之间的关系为线性。
在入射光量落入从I1至I2的范围内的情况下，超过势垒的高度Vb的、由PD 201生成的一些电子溢流到MEM 204。在光量为I2的情况下，电荷累积在MEM 203和MEM 204中，直至MEM 203和MEM 204的电势达到势垒的高度Vb的电势为止。图10C是在光量是I2的情况下的电势图。在入射光量落入从I1至I2的范围内时，MEM 203的电子的数量恒定。因此，在从I1至I2的范围内光量增加的情况下，与增加的光量相对应的电子都累积在MEM 204中。同样地，在这种情况下，由PD 201和PD 202生成的电子被完全传送到MEM 203和MEM 204，因此维持了入射光量与“MEM 203+MEM 204”的输出之间的线性。
在入射光量落入从I2至I3的范围内的情况下，由PD 201和PD 202生成的电荷被MEM 203和MEM 204两者保持。在这种情况下，传送到MEM 203和MEM 204的电荷量彼此相等。图10D是在光量是I3的情况下的电势图。同样地，在该区中，维持了入射光量与“MEM 203+MEM 204”的输出之间的线性。
在入射光量超过I3的情况下，由于传送的电荷而引起的电势的增加超过ΔVdep，因此PD 201或PD 202的电荷无法被完全传送，而是在电荷被传送至MEM 203和MEM 204之后，剩余在PD 201或PD 202中。因此，生成的电荷的一部分不被读取，因此如图10A所示，不维持入射光量与“MEM 203+MEM 204”的输出之间的线性，导致了图中倾斜度的下降。
根据本实施例，MEM 203与MEM 204之间的势垒的高度Vb被设置为低于PD 201的耗尽电压与MEM 203的耗尽电压之间的差ΔVdep。因此，在入射光量等于或小于I3的范围内，即，在入射光量等于或小于由MEM 203和MEM 204两者保持了与ΔVdep相对应的电荷的入射光量的范围内，维持入射光量与“MEM 203+MEM 204”的输出之间的线性。
(第三实施例)
本发明的第三实施例与第一和第二实施例的差异在于信号电荷被累积在MEM 203和204中，而非PD 201和202中。图11是用于例示在根据本实施例的一个帧期间的操作的时序图。根据本实施例的像素100的俯视图、电势图以及截面结构与第一和第二实施例的相同。具体而言，本实施例的俯视图与图4的相同，本实施例的电势图与图5或图9的相同，本实施例中沿虚线A-A’取得的像素的截面结构与图7A、图7B或图7C的相同，本实施例中沿虚线B-B’取得的像素的截面结构与图8A或图8B的相同。此外，在一个水平期间的时序图与图3B的相同。将省略对其重复说明。
在时刻t1101，终止针对前一帧的信号的读取。此时，控制信号PTX1在低电平，并且控制信号POFD在高电平。换言之，第一传送晶体管206和207被关断，OFD控制晶体管213和214被接通，并且PD 201和202被复位。
在时刻t1102，控制信号POFD变为低电平，并且OFD控制晶体管213和214被关断。与此同时，控制信号PTX1变为高电平，并且第一传送晶体管206和207被接通。然后，针对所有像素，同时开始累积信号电荷。在从时刻t1102至时刻t1103的期间，由于第一传送晶体管206和207被接通，因此由PD 201和202生成的信号电荷被立即传送并累积在MEM 203和204中。
在时刻t1103，控制信号PTX1变为低电平。然后，第一传送晶体管206和207被关断，并且针对所有像素，同时终止信号的累积。与此同时，控制信号POFD变为高电平，并且OFD控制晶体管213和214被接通。然后，再次将PD 201和202复位。之后，在从时刻t1103至时刻t1104的期间，依次读取由MEM 203和204保持的信号电荷。
包括图2例示的像素100的摄像装置10具有电子快门功能。因此，根据上述实施例中的各个的摄像装置100包括比不具有电子快门功能的摄像装置更多数量的传送晶体管，并且往往具有更大面积。因此，在因对像素的微型化的需求、像素数量的增加等而存在对摄像装置10的电路的面积的限制的情形下，可能也对PD 201和202以及MEM 203和204的饱和电子的数量存在限制。根据本实施例中的驱动方法，电荷不累积在PD 201和202中，因此能够将PD 201和202的饱和电子的数量设计为小。通过该效果而获得的面积能够被分配给MEM203和204，以使得MEM 203和204的饱和电子的数量能够被设计为大，因此能够扩大动态范围。
根据本实施例，在由PD 201和202生成信号电荷的情况下，信号电荷被立即传送并累积在MEM 203和204中。因此，优选将同一像素中包括的并且彼此相邻的MEM 203与MEM204之间的势垒的高度Vb设置为高于同一像素中包括的并且彼此相邻的PD 201与PD 202之间的势垒的高度Vd。
根据本实施例的构造，除了第一和第二实施例的效果之外，还能扩大动态范围。
(第四实施例)
本发明的第四实施例与第一至第三实施例的不同之处在于像素操作，使得在针对前一帧的信号读取期间中生成的信号电荷被累积在PD201和202中，并且在除了信号读取期间之外的期间中生成的信号电荷被累积在MEM 203和204中。本实施例的像素100的俯视图、电势图以及截面结构与第一至第三实施例的相同。具体而言，本实施例的俯视图与图4的相同，本实施例的电势图与图5或图9的相同，本实施例中沿虚线A-A’取得的像素的截面结构与图7A、图7B或图7C的相同，并且本实施例中沿虚线B-B’取得的像素的截面结构与图8A或图8B的相同。此外，在一个水平期间的时序图与图3B的相同。将省略对其重复说明。
图12是根据本实施例的一个帧期间的时序图。与图3A的不同之处在于：在从时刻t1203至时刻t1204的期间，信号电荷被累积在MEM 203和204中，而非PD 201和202中。在从时刻t1201至时刻t1203的期间中的驱动与在图3A的从时刻t301至时刻t303的期间中的驱动相同，因此将省略对其说明。
在时刻t1203中，控制信号PTX1变为高电平，并且接通第一传送晶体管206和207。然后，在从时刻t1202至时刻t1203的期间中在PD 201和202中累积的电荷被传送到MEM 203和204。
在从时刻t1203至时刻t1204的期间，控制信号PTX1被维持在高电平，因此将第一传送晶体管206和207维持为接通。因此，由PD 201和202生成的电荷被立即传送并累积在MEM 203和204中。在时刻t1204中，控制信号PTX1变为低电平，并且第一传送晶体管206和207被关断。然后，所有像素同时终止信号累积。在从时刻t1204至时刻t1206的随后期间中的驱动与在图3A的从时刻t305至时刻t307的期间中的驱动相同。
根据第三实施例的驱动方法，在作为信号读取期间的、从时刻t1103至时刻t1104的期间，由PD 201和202生成的电子不被累积。另一方面，根据本实施例的驱动方法，也能够累积在针对前一帧的信号读取期间生成的信号电荷。此外，相比于图3A例示的示例，用于将电子累积在PD 201和202中的期间较短，因此相比于第一和第二实施例，需要累积在PD 201与202中的电子数量较小。因此，类似于第三实施例，PD 201和202的饱和电子的数量可以被设计为小，并且由此MEM 203和204的饱和电子的数量可以被设计为大，因此能够扩大动态范围。
注意，在图12中，在从时刻t1203至时刻t1204的期间，控制信号PTX1被例示为总是处于高电平。然而，即使在PD 201和202饱和之前将电子传送到MEM 203和204，也能够获得扩大动态范围的效果，因此在从时刻t1203至时刻t1204的期间，控制信号PTX1可以被间歇性地设置为高电平。在这种情况下，控制信号PTX1不总是处于高电平，因此能够减少由于在第一传送晶体管206与207的栅极下方形成的硅/氧化硅膜界面处的缺陷而生成的暗电流的累积，从而进一步提高了图像质量。
同样地，在本实施例中，优选将同一像素中包括的并且彼此相邻的MEM 203与MEM204之间的势垒的高度Vb设置为高于同一像素中包括的并且彼此相邻的多个PD 201与202之间的势垒的高度Vd。
根据本实施例的构造，除了第一和第二实施例的效果之外，还能够扩大动态范围。
(第五实施例)
本发明的第五实施例与第一至第四实施例的不同之处在于：通过使用多个不同的FD来读取同一像素中的多个PD的信号。图13是根据本实施例的两个像素的电路图。与图2具有相同功能的部分用相同的附图标记来指示。此外，附图标记1301至1315分别指示与附图标记201至215相对应的部分，并且各部分具有同样的功能。微透镜215形成在PD 201和PD1301的上方，并且PD 201和1301用作一个像素的PD。微透镜1315形成在PD 202和1302的上方，并且PD 202和PD 1302用作另一像素的PD。
在根据本实施例的一个帧期间中的驱动定时可以与第一、第三和第四实施例中任意一者的相同。换言之，图3A、图11和图12中的任一者的时序图都可用于该实施例。
图14是在根据本实施例的两个水平期间中的时序图。在从时刻t1401至时刻t1408的期间中的控制信号PTX1、PSEL以及PRES的操作以及在从时刻t1408至时刻t1415的期间中的驱动，与图3B中从时刻t311至时刻t320的期间中的驱动相同，因此将省略对其说明。
图14的控制信号PTX21和PTX22的操作与图3B的控制信号PTX21和PTX22的操作不同。在从时刻t1404至时刻t1405的期间，控制信号PTX21变为高电平，并且接通第二传送晶体管208和1308。然后，由MEM 203和1303保持的电荷被分别传送到FD 205和1305。其后，在从时刻t1405至时刻t1406的期间，由放大晶体管211和1311放大的信号被输出到垂直信号线14。其后，通过读取电路获得与由MEM 203和1303保持的电荷的量相对应的信号(下文中称为“读取S”)。
在从时刻t1411至时刻t1412的期间，控制信号PTX22变为高电平，并且接通第二传送晶体管209和1309。然后，由MEM 204和1304保持的电荷被分别传送到FD 205和1305。其后，在从时刻t1412至时刻t1413的期间，由放大晶体管211和1311放大的信号被输出到垂直信号线14。换言之，通过使用不同的FD(FD 205和FD 1305)来读取同一像素中的PD(PD 201和PD 1301，或PD 202和PD 1302)的信号。其后，进行对与由MEM 204和1304保持的电荷的量相对应的信号的读取S。
注意，在图13中，在不同像素中的PD(例如，PD 201和PD 202)共享用于信号读取的FD(例如，FD 205)。然而，并非必须在不同像素之间共享FD。可以针对各PD单独地布置FD、放大晶体管、复位晶体管以及选择晶体管。
图15是根据本实施例的两个像素的俯视图。与图13相对应的部分用与图13相同的附图标记来指示。沿图15的虚线A-A’取得的截面构造可以与图7A、图7B或图7C中的相同，并且沿图15的虚线B-B’取得的像素的截面构造可以与图8A或图8B中的相同。此外，各截面中的电势可以与图5或图9中的相同。通过电势的设置，在本实施例中也能够获得与第一或第二实施例相同的效果。
(第六实施例)
本发明的第六实施例与第一至第五实施例的不同在于，各像素包括至少三个PD以及与至少三个PD相对应的至少三个MEM。图16是根据本实施例的像素的电路图。与图2相同的部分用相同的附图标记来指示。与图2相比，根据本实施例的像素1600还包括PD 1601、MEM 1602、第一传送晶体管1603、第二传送晶体管1604以及OFD控制晶体管1605。
在根据本实施例的一个帧期间中的驱动定时可以与第一、第三以及第四实施例中的任意一者中的相同。换言之，图3A、图11和图12中的任意一者中的时序图都可用于本实施例。
图17是从根据本实施例的一行中读取像素信号的时序图。在从时刻t1701至时刻t1708的期间中的驱动与在图3B的从时刻t311至时刻t318的期间中的驱动相同，因此将省略对其说明。在从时刻t1708至时刻t1709的期间，控制信号PTX21、PTX22和PTX23变为高电平，并且接通第二传送晶体管208、209以及1604。然后，MEM 203、204和1602的信号电荷均被传送到PD 205。在从时刻t1709至时刻t1710的期间，输出通过将由PD 201、202和1601生成的信号电荷相加而获得的信号(读取A+B+C)。在从时刻t1710至时刻t1712的期间中的驱动与在图3B的从时刻t318至时刻t320的期间中的驱动相同。
图18是根据本实施例的像素的俯视图。除添加了PD 1601、MEM 1602、第一传送晶体管1603、第二传送晶体管1604以及OFD控制晶体管1605之外，图18与图4相同，因此将省略对其详细说明。
在图19中，例示了沿图18的虚线A-A’、B-B’以及C-C’取得的区之间的像素的电势关系。在本实施例中，类似于第一实施例，同一像素中包括的MEM 203、204以及1602之间的势垒的高度Vb低于在相邻像素的MEM之间的势垒的高度Va。因此，在本实施例中也能够获得与第一实施例相同的效果。此外，势垒的高度Vb可以被设置为低于PD 201的耗尽电压与MEM203的耗尽电压之间的差ΔVdep。因此，在本实施例中也能够获得与第二实施例相同的效果。
在图18中，三个MEM被例示为均布置得互相靠近。然而，PD和MEM的数量可以是4个或更多个，并且能够获得相同的效果。此外，在MEM的数量是4个或更多个的情况下，所有的MEM可以不被布置成互相靠近，而可以被布置成被划分为一些组。在这种情况下，通过降低被布置成互相靠近的多个MEM之间的势垒，也能够获得相同的效果。
(第七实施例)
作为本发明的第七实施例，将描述使用根据第一至第六实施例的摄像装置的摄像系统。摄像系统的示例包括数码相机、数字摄录像机、摄像头、复印机、传真机、移动电话、车载照相机以及观测卫星。图20是用于例示根据本实施例的摄像系统的构造的示例的、数码相机的框图。
在图20中，摄像系统包括被构造为保护镜头的挡板1001、被构造为将被摄体的光学图像形成在摄像装置10上的镜头1002、以及被构造为调节通过镜头1002的光量的光圈1003。在本情况下，摄像装置10是根据上述第一至第六实施例的摄像装置，并且将由镜头1002形成的光学图像转换为图像数据。
摄像系统还包括信号处理单元1007、定时生成单元1008、总体控制/操作单元1009、存储器单元1010、记录介质控制接口(I/F)单元1011、记录介质1012、以及外部I/F单元1013。信号处理单元1007对从摄像装置10输出的摄像数据，进行诸如噪声校正和数据压缩等的各种处理。定时生成单元1008向摄像装置10和信号处理单元1007输出各种定时信号。总体控制/操作单元1009控制整个数码相机。存储器单元1010临时存储图像数据。记录介质控制I/F单元1011是被构造为向记录介质1012记录数据或从记录介质1012读取数据的I/F单元。记录介质1012是被构造为记录或读取摄像数据的、诸如半导体存储器或摄像系统中内置的记录介质等的可移除记录介质。另外，外部I/F单元1013是被构造为与外部计算机等通信的接口单元。
定时信号可以从摄像系统的外部输入。摄像系统仅需包括至少摄像装置10和被构造为处理从摄像装置10输出的摄像信号的信号处理单元(信号处理设备)1007。
此外，信号处理单元1007可以被构造为处理基于由第一PD 201生成的电荷的信号以及基于由第二PD 202生成的电荷的信号，由此获得从摄像装置10到被摄体的距离信息。
根据本实施例的摄像系统包括根据第一至第六实施例的摄像装置，作为摄像装置10。因此，根据本实施例，能够提供提高了图像质量的摄像系统。
虽然参照示例性实施例对本发明进行了描述，但是应当理解，本发明并不限于所公开的示例性实施例。所附权利要求的范围应当被赋予最宽的解释，以涵盖所有这类变型例以及等同的结构和功能。例如，可以以各种方式组合在不同实施例中描述的任意结构。

Claims (14)

1.一种摄像装置，所述摄像装置包括布置有多个像素的像素区，所述多个像素中的各个包括：
多个光电转换器，其被构造为生成与入射光的量相对应的电荷；
多个电荷保持部，其被布置为与所述多个光电转换器相对应，并被构造为分别保持由所述多个光电转换器生成的电荷；以及
聚光部，其被布置为被所述多个光电转换器共享，并被构造为将所述入射光导向所述多个光电转换器，
其中，同一像素中包括的所述多个电荷保持部中的两个电荷保持部之间的第一势垒的高度Vb低于，相邻像素中包括的所述多个电荷保持部中的两个电荷保持部之间的第二势垒的高度Va，并且，
其中，所述摄像装置还包括：第一隔离部，其形成在同一像素中包括的所述多个电荷保持部当中的相邻的电荷保持部之间，以及第二隔离部，其形成在不同像素中包括的所述多个电荷保持部当中相邻的电荷保持部之间。
2.根据权利要求1所述的摄像装置，其中，所述第一势垒的高度Vb低于，所述多个光电转换器中的一个光电转换器的耗尽电压与跟所述多个电荷保持部中的一个电荷保持部相对应的耗尽电压之间的差ΔVdep。
3.根据权利要求2所述的摄像装置，其中，所述差ΔVdep低于所述第二势垒的高度Va。
4.根据权利要求1所述的摄像装置，其中，同一像素中包括的所述多个光电转换器中的两个光电转换器之间的第三势垒的高度Vd低于，相邻像素中包括的所述多个光电转换器中的两个光电转换器之间的第四势垒的高度Vc。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的摄像装置，其中，所述第一势垒的高度Vb高于，同一像素中包括的所述多个光电转换器中的两个光电转换器之间的第三势垒的高度Vd。
6.根据权利要求1所述的摄像装置，其中，
所述第一隔离部由具有与形成所述多个电荷保持部的半导体区的导电类型不同的导电类型的半导体区形成，并且
所述第二隔离部由绝缘材料形成。
7.根据权利要求1所述的摄像装置，其中，
所述第一隔离部由具有与形成所述多个电荷保持部的半导体区的导电类型不同的导电类型的第一半导体区形成，
所述第二隔离部由具有与形成所述多个电荷保持部的半导体区的导电类型不同的导电类型的第二半导体区形成，并且
所述第一半导体区的杂质浓度低于所述第二半导体区的杂质浓度。
8.一种摄像装置，所述摄像装置包括：
布置有多个像素的像素区，所述多个像素中的各个包括：
多个光电转换器，其被构造为生成与入射光的量相对应的电荷；
多个电荷保持部，其被布置为与所述多个光电转换器相对应，并被构造为分别保持由所述多个光电转换器生成的电荷；以及
聚光部，其被布置为被所述多个光电转换器共享，并被构造为将所述入射光导向所述多个光电转换器，
第一隔离部，其形成在同一像素中包括的所述多个电荷保持部当中相邻的电荷保持部之间，所述第一隔离部由具有与形成所述多个电荷保持部的半导体区的导电类型不同的导电类型的半导体区形成；以及
第二隔离部，其形成在不同像素中包括的所述多个电荷保持部当中相邻的电荷保持部之间，所述第二隔离部由绝缘材料形成。
9.一种摄像装置，所述摄像装置包括：
布置有多个像素的像素区，所述多个像素中的各个包括：
多个光电转换器，其被构造为生成与入射光的量相对应的电荷；
多个电荷保持部，其被布置为与所述多个光电转换器相对应，并被构造为分别保持由所述多个光电转换器生成的电荷；以及
聚光部，其被布置为被所述多个光电转换器共享，并被构造为将所述入射光导向所述多个光电转换器，
第一隔离部，其形成在同一像素中包括的所述多个电荷保持部当中相邻的电荷保持部之间，所述第一隔离部由具有与形成所述多个电荷保持部的半导体区的导电类型不同的导电类型的第一半导体区形成；以及
第二隔离部，其形成在不同像素中包括的所述多个电荷保持部当中相邻的电荷保持部之间，所述第二隔离部由具有与形成所述多个电荷保持部的半导体区的导电类型不同的导电类型的第二半导体区形成，
其中，所述第一半导体区的杂质浓度低于所述第二半导体区的杂质浓度。
10.一种摄像装置，所述摄像装置包括布置有多个像素的像素区，所述多个像素中的各个包括：
多个光电转换器，其被构造为生成与入射光的量相对应的电荷；
多个电荷保持部，其被布置为与所述多个光电转换器相对应，并被构造为分别保持由所述多个光电转换器生成的电荷；以及
聚光部，其被布置为被所述多个光电转换器共享，并被构造为将所述入射光导向所述多个光电转换器，
其中，同一像素中包括的所述多个电荷保持部中的两个电荷保持部之间的第一势垒的高度Vb低于，所述多个光电转换器中的一个光电转换器的耗尽电压与跟所述多个电荷保持部中的一个电荷保持部相对应的耗尽电压之间的差ΔVdep，并且，
其中，所述摄像装置还包括：第一隔离部，其形成在同一像素中包括的所述多个电荷保持部当中的相邻的电荷保持部之间，以及第二隔离部，其形成在不同像素中包括的所述多个电荷保持部当中相邻的电荷保持部之间。
11.根据权利要求10所述的摄像装置，其中，同一像素中包括的所述多个光电转换器中的两个光电转换器之间的第三势垒的高度Vd低于，相邻像素中包括的所述多个光电转换器中的两个光电转换器之间的第四势垒的高度Vc。
12.根据权利要求10或11所述的摄像装置，其中，所述第一势垒的高度Vb高于，同一像素中包括的所述多个光电转换器中的两个光电转换器之间的第三势垒的高度Vd。
13.一种摄像系统，所述摄像系统包括：
根据权利要求1、8、9和10中任一项所述的摄像装置；以及
信号处理设备，其被构造为处理从所述摄像装置输出的信号。
14.根据权利要求13所述的摄像系统，其中，所述信号处理设备被构造为处理从所述摄像装置输出的、基于由所述多个光电转换器中的第一光电转换器生成的电荷的信号以及基于由所述多个光电转换器中的第二光电转换器生成的电荷的信号，由此获得从所述摄像装置到被摄体的距离信息。
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