CN109346490A - 固态图像感测元件和成像系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及固态图像感测元件和成像系统。二维地布置的多个像素中的每一个包括光电转换单元和设在光电转换单元上的微透镜，所述光电转换单元包括像素电极、设在像素电极上的光电转换层和对电极，并被设置为将光电转换层夹在该对电极与像素电极之间。所述多个像素包括第一像素和多个第二像素。满足以下两项中的至少任一项：所述多个第二像素的像素电极比第一像素的像素电极小，或者所述多个第二像素的对电极比第一像素的对电极小；并且第一像素的对电极与微透镜之间的配置与所述多个第二像素中的每一个的对电极与微透镜之间的配置相同。

Description

固态图像感测元件和成像系统
本申请是申请号为201510463213.2、申请日为2015年7月31日、发明名称为“固态图像感测元件和成像系统”的发明专利申请的分案申请。
技术领域
本公开涉及在基板上形成有光电转换层的固态图像感测元件和成像系统。
背景技术
均具有包括像素的配置的固态图像感测元件是已知的，所述像素包括在基板上形成有光电转换层的光接收部。日本专利公开No.2014-67948描述了使用有机光电转换层作为光电转换层。日本专利公开No.2014-67948还描述了设有用于相位差检测的一对像素(下文称为“相位差检测用像素”)以实现光瞳分割相位差检测。相位差检测用像素在设在光电转换层上的保护层与微透镜之间具有遮光膜，该遮光膜被用来遮蔽入射光的一部分。
通过日本专利公开No.2014-67948中所述的配置，由于只有相位差检测用像素具有遮光膜，因此难以在光电转换膜上均匀地形成诸如滤色器层和微透镜之类的层。作为结果，可能存在这样的情况：由于相位差检测用像素在滤色器的膜厚度或微透镜的形状方面与用于捕获图像的像素(下文称为“成像用像素”)不同，从而像素的灵敏度变得与希望的特性不同。
根据本发明，可以容易地、均匀地形成设在光电转换单元上的层。
发明内容
本公开提供一种固态图像传感器图像感测元件，该固态图像感测元件包括二维地布置的多个像素，所述多个像素中的每一个包括光电转换单元和布置在光电转换单元上的微透镜，其中光电转换转单元包括像素电极、设在像素电极上的光电转换层和对电极(counter electrode)，并被设为将光电转换层夹在对电极与像素电极之间。所述多个像素包括第一像素和多个第二像素，满足以下两项中的至少任一项：所述多个第二像素的像素电极小于第一像素的像素电极，或者所述多个第二像素的对电极小于第一像素的对电极；并且第一像素的对电极与微透镜之间的配置与所述多个第二像素中的每一个的对电极与微透镜之间的配置相同。
参照附图阅读示例性实施例的以下描述，本发明的其它特征将变得清楚。
附图说明
图1是用于示出固态图像感测元件的配置示例的框图。
图2是用于示出像素阵列的平面配置示例的图。
图3是用于示出像素阵列的截面配置示例的图。
图4是用于示出像素的配置示例的等价电路图。
图5是用于描述信号读出操作的光电转换单元的电位图。
图6是用于示出像素阵列的截面配置示例的图。
图7是用于示出像素阵列的截面配置示例的图。
图8是用于示出像素阵列的截面配置示例的图。
图9是用于示出像素阵列的截面配置示例的图。
图10是用于示出成像系统的配置示例的框图。
具体实施方式
(第一实施例)
图1是用于示出固态图像感测元件1000的配置示例的框图。固态图像感测元件1000包括像素阵列110、行驱动电路120、垂直信号线130、信号处理单元140、列选择电路150、输出放大器170和恒流源180，在像素阵列110中二维地布置有多个像素100。
图1示出了存在以四行四列布置的像素100的情况；但是，像素阵列110中所包括的像素100的数量不限于此。
行驱动电路120是按行控制所述多个像素100的电路，并且例如包括移位寄存器和地址解码器。在第一实施例中，行驱动电路120输出信号pRes(M)、PADD(M)、Va(M)、Vb(M)和pSEL(M)。M表示代表某行的数。
属于同一列的多个像素100连接到像素100所共用的垂直信号线130。从像素100输出的信号经由垂直信号线130传送到信号处理器140。
信号单元140包括被设为与像素阵列110的各列对应的多个列信号处理单元。每个列信号处理单元可包括用于降低噪声的CDS电路、用于放大信号的放大器、用于保持信号的采样及保持电路等。当被从列选择电路150供应的信号CSEL(N)选择时，列信号处理单元输出信号，并且所输出的信号被传送到输出放大器170。N表示代表某列的数。
在第一实施例中，所述多个像素100包括充当第一像素的成像用像素IP，并且还包括充当第二像素的相位差检测用像素AP。图2是用于示出根据第一实施例的像素阵列110的平面配置示例的图。在这里示出了其中有两个像素是相位差检测用像素AP而其它像素是成像用像素IP的情况。每个像素均包括稍后将描述的像素电极，并且相位差检测用像素AP相比于成像用像素IP具有更小的像素电极。
图3示出了沿着图2中所示的线A-A所取的配置的示例。像素阵列110包括硅基板(Si基板)300、设在Si基板300上的底绝缘层301和布置在底绝缘层301中的布线层302。在Si基板300上形成MOS晶体管，并且，在布线层302中还包括用于向MOS晶体管供应电力的布线和用于传送控制MOS晶体管的信号的布线。布线层302中所包括的布线中的一些布线把在Si基板300上形成的信号读出电路(未示出)与像素电极303连接。还如图2中所示，相位差检测用像素AP的像素电极303比成像用像素IP的像素电极303小。在像素电极303上设有层间绝缘层304、光电转换层305、阻挡层306、对电极307、滤色器层308和具有多个微透镜的微透镜层309。在第一实施例中，对电极307被设置为使得对电极307为多个像素所共用。可以使用Bayer图案作为滤色器层308的滤色器布置。对于相位差检测用像素AP，可以使用G(绿)滤色器而非R(红)和B(蓝)滤色器来获得亮度信息。因此，在Bayer图案中布置有G滤色器的像素可以是相位差检测用像素AP。另外，对于位于Bayer图案中布置有R和B滤色器的位置处的像素中的一些，R和B滤色器被G滤色器替代，并且这种像素可以是相位差检测用像素AP。另外，可以针对每个成像用像素IP布置R(红)、G和B(蓝)滤色器中的任何滤色器，并且可以仅针对相位差检测用像素AP布置透明滤色器。
设在像素电极303上的层间绝缘层304是用于防止电子和空穴在像素电极303和光电转换层305之间流动的层，并且是使用例如氢化非晶氮化硅(a-SiN:H)形成的。层间绝缘层304的厚度被设置为足以防止电子和空穴通过隧穿效应流过层间绝缘层304的某值。具体而言，该厚度优选为50nm或更大。
设在像素电极303上的光电转换层305是能够执行在接收到入射光时产生电子-空穴对的光电转换的层，其中层间绝缘层304介于像素电极303和光电转换层305之间。可以使用本征氢化非晶硅(a-Si:H)、化合物半导体或有机半导体作为构成光电转换层305的材料。这种化合物半导体的示例包括诸如BN、GaAs、GaP、AlSb和GaAlAsP之类的III-V族化合物半导体以及诸如CdSe、ZnS和HgTe之类的II-VI族化合物半导体。另外，这种有机半导体的示例包括基于酞菁(phthalocyanine)的材料和基于萘酞菁(naphthalocyanine)的材料，诸如富勒烯、香豆素6(C6)、若丹明6G(Rhodamine 6G，R6G)、喹吖啶酮(quinacridon)和锌酞菁(ZnPc)。
并且，使用上述这种化合物半导体作为原材料的量子点膜可用于光电转换层305。可以使用非晶硅膜、有机半导体膜和量子点膜，因为容易形成薄膜。
本征半导体的优异之处在于，由于本征半导体具有低载流子浓度，因此通过针对光电转换层305使用这种本征半导体可以实现宽的耗尽层宽度；但是，也可以使用n型或p型半导体。
在光电转换层305上设有阻挡层306。根据第一实施例的阻挡层306是具有防止空穴从对电极307注入到光电转换层305的功能的层，并且例如使用N+型氢化非晶硅。在本示例中，使用N+型a-SiH来防止空穴注入。为了防止电子注入，使用P+型a-SiH。期望阻挡层306防止作为导电载流子的电子和空穴中的任一者从对电极307注入到光电转换层305。作为用于光电转换层305的半导体材料的P型或N型半导体可用于阻挡层306。在这种情况下，用于阻挡层306的半导体的杂质浓度被设计为比用于光电转换层305的半导体的杂质浓度高。
使用允许进入微透镜层309和滤色器层308的光透过它们并进入光电转换层305的材料来形成设在光电转换层305上的对电极307，其中阻挡层306介于对电极307和光电转换层305之间。具体而言，使用包含铟和锡的诸如ITO之类的化合物或氧化物等。
可以在对电极307与微透镜层309之间进一步设置透光层。微透镜层309、滤色器层308和透光层可以被设计为使得微透镜层309的焦点在光电转换层305处。透光层可以使用诸如氧化硅或氮化硅之类的无机物来形成，或者也可以使用有机物来形成。
图4是根据第一实施例的像素100的等价电路图。在等价电路图中，成像用像素IP和相位差检测用像素AP具有相同的配置。像素100包括光电转换单元和信号读出电路400，其中光电转换单元包括阻挡层306、光电转换层305和层间绝缘层304。
信号读出电路400包括复位晶体管401、驱动电容器402、放大晶体管403和选择晶体管404。复位电压被施加到复位晶体管401的主节点之一，而另一主节点与放大晶体管403的控制节点连接。该节点被表示为节点N1。复位信号pRES被供应到复位晶体管401的控制节点。偏置电压Vb被施加到驱动电容器402的节点之一，而另一节点与节点N1连接。光电转换单元经由像素电极303与节点N1连接。固定电压被施加到放大晶体管403的主节点之一，而另一主节点经由选择晶体管404与垂直信号线130连接。像素选择信号pSEL被供应到选择晶体管404的控制节点。当选择晶体管404导通时，充当像素内放大器的放大晶体管403与恒流源180一起作为源极跟随器电路进行操作，并且与节点N1的电位对应的电压输出作为来自像素100的像素信号被输入到信号处理单元140。节点N1是像素内放大器的输入部。像素内放大器不限于源极跟随器电路，并且还可以是共源极放大电路，或者还可以是由多个晶体管构成的反相器或差动放大器。
接下来，将描述根据第一实施例的用于从像素100读出信号的操作。图5是用于描述信号读出操作的光电转换单元的电位图。在图5中，位置越靠下，则对于电子的电位越低。在图5中，从左边开始依次示出包括对电极307、光电转换层305、层间绝缘层304和像素电极303(与节点N1对应)的区域的电位。这里，为了简洁，省略了阻挡层306。在图5中，实心圆表示电子，而空心圆表示空穴。
在第一实施例中，假设复位电压为1[V]，而用于驱动光电转换单元的偏置电压Vs为3[V]，该偏置电压Vs被施加到顶部电极(对电极307)。此外，通过未示出的控制电路，偏置电压Vb可以在5[V]与0[V]之间切换。
通过执行以下的a)至f)操作，来实现像素100的读出操作。
a)蓄积前复位
b)光载流子蓄积
c)蓄积后复位
d)N信号读出
e)电荷传送
f)S信号读出
在下文中，将详细描述上述步骤。
a)蓄积前复位
在偏置电压Vb被设置为0[V]的状态下，通过使复位晶体管401进入导通状态，节点N1被复位为1[V]。然后，当使复位晶体管401进入截止状态时，通过复位晶体管401的操作产生kTC噪声(kTC1)。作为结果，节点N1即像素电极303的电位变为1[V]+kTC1(图5A)。
b)光载流子蓄积
在光进入光电转换层305的状态下，当蓄积前复位完成时，开始光载流子蓄积操作。在光载流子蓄积期间，偏置电压Vb维持在0[V]。因此，相对于被施加3[V]电压的对电极307的电位，像素电极303b的电位变为负电位。作为结果，光电转换层305中的电子被引向对电极307并且经由阻挡层306从对电极307被排出。相反，空穴被引向像素电极303。注意，由于存在阻挡层306，因此未执行从对电极307到光电转换层305的注入(图5B)。
当光电转换层305吸收入射光时，根据入射光的光强度产生电子-空穴对。产生的电子从对电极307排出，且产生的空穴在光电转换层305内部移动并且到达与层间绝缘层304的界面。但是，由于空穴不能移动到层间绝缘层304中，因此空穴蓄积在光电转换层305内部(图5C)。以这种方式蓄积的空穴用作基于入射光的信号电荷。由于空穴蓄积在光电转换层305内部，所以节点N1的电位升高Vp，则节点N1的电位变为1[V]+kTC1+Vp。
c)蓄积后复位
通过暂时将复位晶体管401切换到导通状态，节点N1被复位到1[V]。由于通过复位晶体管401的操作产生噪声(kTC2)，所以节点N1的电位变为1[V]+kTC2。通过蓄积前复位产生的噪声kTC1和通过蓄积后复位产生的噪声kTC2这两者之间不具有相关性，并且是所谓的随机噪声成分。
注意，即使当节点N1被复位晶体管401复位时，在光电转换层305中蓄积的空穴也驻留在光电转换层305中(图5D)。
d)N信号读出
选择晶体管404导通，并且与节点N1在此时的电位对应的信号被输出到垂直信号线130。输出信号例如由列信号处理单元保持。
e)电荷传送
偏置电压Vb从0[V]变为5[V]。作为结果，节点N1的电位改变。电位的变化量由光电转换单元的电容与驱动电容器402的电容的比率确定。假设光电转换单元的电容被表示为C1、驱动电容器402的电容被表示为C2，偏置电压Vb的正变化量被表示为△Vb。在这种情况下，节点N1的电位的变化量△VN1由下式表示：
△VN1＝△Vb×C1/(C1+C2)···(1)
在第一实施例中，如果驱动电容器402的电容C1为光电转换单元的电容C2的四倍，那么，当偏置电压Vb改变5[V]时，节点N1的电位的变化量为4[V]。
当节点N1的电位增大4[V]而变为5[V]+kTC2时，相对于对电极307的电位，节点N1的电位变为正。作为结果，光电转换层305的电位的梯度反转(图5E)。作为结果，电子经由阻挡层306从对电极307注入到光电转换层305中。另外，蓄积在光电转换层305内部的空穴被引向对电极307，并且在阻挡层306中与电子重新复合并消失。作为结果，蓄积在光电转换层305内部的所有空穴从光电转换层305排出。即，通过光电转换层305的完全耗尽，实现完全传送(图5F)。
接下来，如果偏置电压Vb重新变为0[V]，则节点N1的电位相对于对电极307的电位变为负。因此，在偏置电压Vb为5[V]时注入到光电转换层305的电子经由阻挡层306从光电转换层305排出。理想地，以这种方式排出的电子的数量等于注入到光电转换层305的电子的数量。因此信号读出不受影响。当偏置电压Vb变为0[V]时，节点N1的电位试图返回到1[V]+kTC2。但是，由于在对电极307与光电转换层305之间设有阻挡层306，所以空穴不注入到光电转换层305。因此，基于通过光载流子蓄积操作在光电转换层305中蓄积的空穴的信号依然为光信号成分Vp。因此，节点N1的电位变为1[V]+kTC2+Vp。
f)S信号读出
选择晶体管404导通，并且与节点N1在此时的电位对应的信号被输出到垂直信号线130。输出信号例如由列信号处理单元保持。由于通过对在本步骤中获得的信号和通过执行d)的N信号读出而获得的信号执行差分处理来消除作为噪声成分的kTC2，因此获得了与光信号成分Vp对应的信号。
在N信号读出之后，选择晶体管404也可以维持在导通状态。
通过执行上述操作，像素信号可被读出。
从上述描述可知，在光电转换层305的夹在像素电极303与对电极307之间的区域中产生的空穴被用作信号电荷。因此，其像素电极303比成像用像素IP的像素电极303小的相位差检测用像素AP中的每一个仅获得与进入比这种成像用像素IP小的区域的光对应的信号。如图2中所示，两个相位差检测用像素AP被配置为使得一个相位差检测用像素AP仅在其左侧部分中具有像素电极303而另一个相位差检测用像素AP仅在其右侧部分中具有像素电极303。作为结果，可以使用从这两个相位差检测用像素AP获得的信号来实现相位差检测。除了图2中所示的配置以外，像素电极303之一也可仅设在一个相位差检测用像素AP的顶侧部分，而另一个像素电极303也可仅设在另一个相位差检测用像素AP的底侧部分。即，对于这两个相位差检测用像素，像素电极303只需要被设为使得像素电极303被相互对地布置。
并且，在第一实施例中，成像用像素IP和相位差检测用像素AP在对电极307与微透镜之间具有相同的配置。这里，具有相同的配置的两个像素指的是这两个像素具有相同的层结构。例如，在其中一个像素具有另一个像素不具有的层的情况下，像素的配置是不同的。例如，在日本专利公开No.2014-67948的图2所示的配置中，存在具有设在对电极层16上的遮光膜19的相位差检测用像素和不具有设在对电极层16上的遮光膜19的像素。因此，像素的配置是不同的。
根据第一实施例，成像用像素IP和相位差检测用像素AP在对电极307与微透镜之间具有相同的配置。作为结果，可以容易地、均匀地形成滤色器层308和微透镜层309。因此，可以防止成像用像素IP的灵敏度变得与希望的特性不同。
(第二实施例)
将描述像素阵列110的另一配置示例。图6是示出了像素配置的沿着图2的线A-A所取的截面。
图6中所示的配置与图3中所示的配置的不同在于：在对电极307与滤色器层308之间设有遮光膜601和保护层602。
遮光膜601中的每一个被设在与遮光膜601对应的相邻像素之间。通过设置遮光膜601使得每个遮光膜601跨越与遮光膜601对应的两个相邻像素之间的边界，可以减少进入相邻像素的光的量。作为结果，对于成像用像素IP降低了颜色混合的程度，并且对于相位差检测用像素AP提高了相位差检测的性能。
遮光膜601中的每一个可以是具有一个层的金属膜，或者也可以是具有由多个层构成的分层结构的金属膜。一些具体的示例可以是W单层、WSi单层、AlCu单层、W/TiN多层、AlCu/TiN多层和AlCu/TiN/Ti多层。可以在遮光膜601之间设置由与保护层602的材料相同的材料制成的膜或者由与保护层602的材料不同的材料制成的膜。
遮光膜601可以接触对电极307或者可通过绝缘部件与对电极307分开。重要的是，相位差检测用像素AP和成像用像素IP具有配置相同的遮光膜601。即，相位差检测用像素AP的遮光膜601具有与成像用像素IP的遮光膜601相同的膜厚度。
保护层602是由诸如SiO膜或SiN膜之类的绝缘膜制成的层，并且被设置为使得保护层602覆盖遮光膜601。可以通过设置保护层602来使由于设置遮光膜601而导致的不均匀被平滑。因此，在提高光学特性方面，保护层602是有效的。在在保护层602上形成滤色器之前，可以对保护层602执行平坦化处理。
另外，在设有保护层602的情况下，相位差检测用像素AP的保护层602和成像用像素IP的保护层602具有相同的配置。即，相位差检测用像素AP的保护层602具有与成像用像素IP的保护层602相同的膜厚度。
图6作为示例示出了包括保护层602的情况；但是，不一定要包括保护层602。
根据第二实施例，获得了与第一实施例类似的效果，并且可以降低颜色混合的程度，并且可以通过在与遮光膜601对应的相邻像素之间设置每个遮光膜601来提高相位差检测的性能。此外，通过设置保护层602可以提高光学特性。
(第三实施例)
将描述像素阵列110的另一配置示例。图7是示出了像素配置的沿着图2的线A-A所取的截面图。
在图3中，对于多个像素，光电转换层305被形成为连续的层。图7中所示的配置与图3中所示的配置的不同在于：包括光电转换层分离单元701，该光电转换层分离单元701中的每一个被设置在与光电转换层分离单元701对应的两个相邻像素之间以分割光电转换层305。
在光电转换层分离单元701中的每一个被形成为使得光电转换层分离单元701跨越与光电转换层分离单元701对应的两个相邻像素之间的边界的情况下，在像素之间的边界附近不执行光电转换。因此，可以降低颜色混合的程度，并且可以提高相位差检测的性能。
光电转换层分离单元701可以由诸如SiO膜或SiN膜之类的绝缘部件制成，或者也可以由诸如W单层、WSi单层、AlCu单层、W/TiN多层、AlCu/TiN多层和AlCu/TiN/Ti多层之类的遮光部件制成。在使用遮光部件的情况下，光电转换层分离单元701可以与像素电极303和对电极307中的任一者接触，但是也可以与像素电极303和对电极307这两者都不接触。通过使用由遮光部件制成的光电转换层分离单元701，可以进一步降低颜色混合的程度并且可以进一步提高相位差检测的性能。
根据第三实施例，获得了与第一实施例类似的效果，并且通过设置光电转换层分离单元701，可以降低颜色混合的程度并且可以提高相位差检测的性能。此外，通过使用由遮光部件制成的光电转换层分离单元701，可以进一步降低颜色混合程度并且进一步提高相位差检测的性能。
(第四实施例)
将描述像素阵列110的另一配置示例。图8是示出了像素配置的沿着图2的线A-A所取的截面图。
在图3中，对于多个像素，光电转换层305被形成为连续的层。图8中所示的配置与图3中所示的配置的不同在于：相位差检测用像素AP的光电转换层305A比成像用像素IP的光电转换层305I小。
如上所述，在光电转换单元中，在光电转换层305的夹在像素电极303与对电极307之间的区域中产生的电荷被用作信号电荷。但是，在光电转换层305中，在不夹在像素电极303与对电极307之间的区域中也执行光电转换。因此，在这种区域中产生的电荷可能移动到夹在像素电极303与对电极307之间的区域。作为结果，从相位差检测用像素AP读出的像素信号可能包括不必要的信号成分。因此，在第四实施例中，在相位差检测用像素AP中，除去了不与像素电极303和像素电极303附近的区域对应的光电转换层部分，并且设置了光电转换层分离单元801。作为结果，在不夹在像素电极303与对电极307之间的区域中不执行光电转换。因此，可以降低颜色混合的程度并且可以提高相位差检测的性能。
光电转换层分离单元801可以由诸如SiO膜或SiN膜之类的绝缘部件制成，或者也可以由诸如W单层、WSi单层、AlCu单层、W/TiN多层、AlCu/TiN多层或AlCu/TiN/Ti多层之类的遮光部件制成。在使用遮光部件的情况下，光电转换层分离单元801可以与像素电极303和对电极307中的任一者接触，但是也可以与像素电极303和对电极307这两者都不接触。通过使用由遮光部件制成的光电转换层分离单元801，可以降低颜色混合的程度并且可以提高相位差检测的性能。
根据第四实施例，获得了与第一实施例类似的效果，并且通过设置光电转换层分离单元801，可以降低颜色混合的程度并且可以提高相位差检测的性能。此外，通过使用由遮光部件制成的光电转换层分离单元801，可以进一步降低颜色混合的程度并且可以进一步提高相位差检测的性能。
另外，在第四实施例中，每个成像用像素IP的光电转换层305I和与成像用像素IP对应的相位差检测用像素AP的光电转换层305A被一体化地形成。但是，如第三实施例中所示，也可以在成像用像素IP与相位差检测用像素AP之间设置光电转换层分离单元801。作为结果，可以进一步降低颜色混合的程度并且可以进一步提高相位差检测的性能。
(第五实施例)
将描述像素阵列110的一个配置示例。图9是示出了像素配置的沿着图2的线A-A所取的截面图。
图9中所示的配置与图3中所示的配置的不同在于：相位差检测用像素AP的对电极307比成像用像素IP的对电极307小，以及成像用像素IP的像素电极303与相位差检测用像素AP的像素电极303的尺寸相同。
在第五实施例中，相位差检测用像素AP的对电极307A比成像用像素IP的对电极307I小。作为结果，相位差检测用像素AP中的光电转换层305的夹在像素电极303与对电极307之间的部分比成像用像素IP中的这种部分小。与图2中所示的像素电极303类似，两个相位差检测用像素AP被配置为使得其中一个相位差检测用像素AP仅在其左侧部分具有对电极307，而另一个相位差检测用像素AP仅在其右侧部分中具有对电极307。因此，可以使用从这些相位差检测用像素AP获得的信号来实现相位差检测。
另外在第五实施例中，可以通过与第一实施例相同的操作来读出信号。
图9已示出了成像用像素IP的像素电极303与相位差检测用像素AP的像素电极303的尺寸相同的情况。但是，与图3类似，可以使得相位差检测用像素AP的像素电极303比成像用像素IP的像素电极303小。对于成像用像素IP和相位差检测用像素AP，至少满足以下两项中的任意一项：相位差检测用像素AP的像素电极303只需要比成像用像素IP的像素电极303小，或者相位差检测用像素AP的对电极307只需要比成像用像素IP的对电极307小。
另外，在第五实施例中，成像用像素IP和相位差检测用像素AP在对电极307与微透镜之间具有相同的配置。作为结果，可以容易地、均匀地形成滤色器层308和微透镜层309，因此，可以防止成像用像素IP的灵敏度变得与希望的特性不同。
(第六实施例)
图10是示出了成像系统的配置示例的图。成像系统800例如包括光学单元810、固态图像感测元件1000、视频信号处理单元830、记录及通信单元840、定时控制器850、系统控制器860和回放及显示单元870。图像拾取设备820包括固态图像感测元件1000和视频信号处理单元830。使用在上述实施例中描述的固态图像感测元件作为固态图像感测元件1000。
光学单元810是诸如镜头之类的光学系统，并且使得通过使用来自被摄体的光在固态图像感测元件1000的像素单元10上执行图像形成并且形成被摄体的图像，在该像素单元10中，二维地布置有多个像素。在基于来自定时控制器850的信号的定时，固态图像感测元件1000输出与用来在像素单元10上执行图像形成的光对应的信号。从固态图像感测元件1000输出的信号被输入到作为视频信号处理单元的视频信号处理单元830，并且视频信号处理单元830根据由程序等限定的方法执行信号处理。作为由视频信号处理单元830执行的处理的结果而获得的信号作为图像数据被发送到记录及通信单元840。记录及通信单元840向回放及显示单元870发送将用于图像形成的信号，并使回放及显示单元870回放和显示运动图像或静止图像。另外，当接收到来自视频信号处理单元830的信号时，记录及通信单元840与系统控制器860通信，并且还执行用于把将用于图像形成的信号记录在未示出的记录介质中的操作。
系统控制器860对成像系统800的操作执行集中控制，并且控制光学单元810、定时控制器850、记录及通信单元840和回放及显示单元870的驱动。另外，系统控制器860包括未示出的存储设备，该存储设备的示例是记录介质，并且在该存储设备中记录有控制成像系统800的操作所需的程序等。另外，系统控制器860在成像系统800内部供应用于根据例如用户的操作来切换成像系统800的驱动模式或灵敏度的信号。具体的示例包括改变要读出的行或要复位的行、在电子变焦的情况下改变视场角、以及在电子防振功能的情况下改变视场角等。当根据用户的输入切换成像系统800的灵敏度时，固态图像感测元件1000的灵敏度也根据该切换被切换。即，系统控制器860具有充当用于对成像系统800的灵敏度进行选择的灵敏度选择单元的功能，并且固态图像感测元件1000的灵敏度根据所选择的灵敏度被切换。
定时控制器850根据由系统控制器860执行的控制来控制固态图像感测元件1000的驱动定时和视频信号处理单元830的驱动定时。另外，定时控制器850也可用作设置固态图像感测元件1000的图像拾取灵敏度的灵敏度设置单元。
上面所述的实施例仅仅是示例，并且在不脱离本发明的范围的情况下，可以做出修改。
虽然已参照示例性实施例描述了本发明，但应理解，本发明不限于所公开的示例性实施例。所附权利要求的范围应被赋予最宽泛的解释以涵盖所有这种修改和等同的结构及功能。

Claims (17)

1.一种固态图像感测元件，其特征在于，包括：
二维地布置的多个像素，
所述多个像素中的每个像素包括：
光电转换单元，所述光电转换单元包括像素电极、设在像素电极上方的光电转换层以及对电极，所述对电极被设置为将光电转换层夹在所述对电极与所述像素电极之间，其中
所述多个像素包括第一像素和多个第二像素，
在平面视图中，满足以下两项中的至少任一项：所述多个第二像素中的每一个的像素电极的面积比第一像素的像素电极的面积小，或者所述多个第二像素中的每一个的对电极的面积比第一像素的对电极的面积小；并且
所述多个第二像素被配置作为用于相位差检测的像素。
2.根据权利要求1所述的固态图像感测元件，其中，微透镜被布置在光电转换单元上方。
3.根据权利要求2所述的固态图像感测元件，其中，第一像素的对电极与微透镜之间的配置与所述多个第二像素中的每个第二像素的对电极与微透镜之间的配置相同。
4.根据权利要求1所述的固态图像感测元件，其中，所述多个像素还包括光电转换层分离单元，该光电转换层分离单元被配置为分割所述多个像素中的两个相邻的像素的光电转换层。
5.根据权利要求2所述的固态图像感测元件，其中，所述光电转换层分离单元包括绝缘部件和遮光部件中的至少一个。
6.根据权利要求1所述的固态图像感测元件，其中，所述多个第二像素中的每一个的光电转换层的体积比第一像素的光电转换层的体积小。
7.根据权利要求4所述的固态图像感测元件，还包括遮光部件，所述遮光部件被设置在所述多个第二像素当中的第二像素的光电转换层和与该第二像素相邻的像素的光电转换层之间。
8.根据权利要求1所述的固态图像感测元件，其中，所述多个像素中的每个像素还包括微透镜和在对电极与微透镜之间的滤色器。
9.根据权利要求8所述的固态图像感测元件，其中，在对电极与滤色器之间，在像素和与该像素相邻的像素之间包括遮光膜。
10.根据权利要求9所述的固态图像感测元件，其中，保护层被设置在遮光膜与滤色器之间。
11.根据权利要求1所述的固态图像感测元件，其中，光电转换层由本征氢化非晶硅、化合物半导体和有机半导体中的任一种制成。
12.根据权利要求1所述的固态图像感测元件，其中，第一像素被设置在最接近像素阵列的最外边缘地设置的第二像素与像素阵列的最外边缘之间。
13.根据权利要求1所述的固态图像感测元件，其中，第二像素包括的滤色器是透明滤色器，并且第一像素包括的滤色器是红滤色器、绿滤色器和蓝滤色器中的任一种。
14.根据权利要求1所述的固态图像感测元件，其中，第二像素包括的滤色器是绿滤色器，并且第一像素包括的滤色器是红滤色器、绿滤色器和蓝滤色器中的任一种。
15.根据权利要求1所述的固态图像感测元件，其中，
所述多个像素中的每个像素还包括信号读出电路，其中，
信号读出电路包括像素内放大器，并且，
像素电极与像素内放大器的输入部连接。
16.根据权利要求1所述的固态图像感测元件，其中，第一像素的微透镜的配置与所述多个第二像素中的每一个的微透镜的配置相同。
17.一种成像系统，其特征在于，包括：
根据权利要求1所述的固态图像感测元件；
光学系统，被配置为将图像形成到所述多个像素上；和
视频信号处理单元，被配置为处理从固态图像感测元件输出的信号并且产生图像数据。
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