CN100426513C - 固体摄像装置和具有图像处理功能的便携电话机 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种固体摄像装置，其包括：将单位像素矩阵状配置的摄像区域，该单位像素具有：光电二极管，读取晶体管，放大晶体管，复位晶体管，地址晶体管，和从所述单位像素中读取由所述放大晶体管输出的所述像素信号的信号输出线。
Description
技术领域
本发明涉及固体摄像装置和具有图像处理功能的便携电话机。
背景技术
固体摄像装置，一般大致分为CCD传感器型和CMOS传感器型。由于CMOS传感器不需要像CCD传感器那样在传送电极上施加两种脉冲而在半导体层内传送信号电荷，因此通过信号线进行传送就可以，所以在消耗功率低方面出色。以下，说明现有的CMOS传感器型固体摄像装置。
在CMOS传感器型固体摄像装置中，单位像素在摄像区域中被矩阵状地配置，单位像素包括：通过光电变换来产生信号电荷的光电变换部(光电二极管)；读取该信号电荷的读取晶体管和排出信号电荷的复位晶体管；提供并放大信号电荷，输出像素信号的放大晶体管；以及选择该光电二极管存在地址的地址晶体管。
这里，在形成光电二极管的情况下，把在半导体衬底中形成P阱(P型半导体区域)，覆盖要形成光电二极管的区域以外的部分所形成的抗蚀剂膜作为掩模，离子注入例如磷等杂质。然后，通过将抗蚀剂膜剥离进行热处理，形成光电二极管。
而对于复位晶体管、放大晶体管、选择晶体管、读取晶体管等的各晶体管，通过利用多晶硅膜的堆积、反应性离子腐蚀(以下，称为RIE)等进行向预期的形状的构图加工而形成。
但是，随着元件的微细化、多像素化、高功能化的发展，以下问题变得突出。
(1)如果强光照射光电二极管，在该光电二极管中不能完全容纳所产生的信号电荷的话，则信号电荷泄入到相邻的光电二极管中，不能防止所谓的模糊(blooming)现象。
(2)如果附加电子快门功能，则需要进行将光电二极管的信号电荷排出的所谓复位工作。此时，以往通过复位晶体管和读取晶体管来排出信号电荷。但是，在这样的方法中，存在控制在排出信号电荷时的路径上存在的复位晶体管和读取晶体管的工作繁琐复杂的问题。特别是，如果随着像素数的增加，晶体管的工作控制复杂的话，则会给整个装置的工作余裕带来影响。
作为解决上述(1)的问题的一种方法，有后述的文献1提出的方法。该方法通过多次离子注入磷(P+)来形成光电二极管，沿半导体衬底的深度方向形成光电二极管。
此外，在后述的文献2中，通过在半导体衬底的深部的位置中形成光电二极管，使光电二极管能够存储信号电荷的容量增加。由此，抑制或减小模糊现象。
此外，一般在CCD传感器中，提出了采用N型衬底作为半导体衬底，通过在衬底上例如施加15V左右的电压，而在衬底中舍弃从光电二极管中溢出的信号电荷的所谓纵式溢出隧道(over flow drain)结构，正在被商品化。
但是，无论在哪种方法中，都不能充分抑制模糊现象，而且不能解决上述(2)的有关电子快门的问题。
以下，记载了公开以往的固体摄像装置的文献名。
文献1：特开平11-74499号公报
文献2：特开平10-257394号公报
发明内容
本发明的一方式的固体摄像装置包括：将单位像素矩阵状配置的摄像区域，和从所述单位像素中读取由放大晶体管输出的像素信号的信号输出线，该单位像素具有：光电二极管，形成于一导电型半导体衬底的表面部分，包括对入射光进行光电变换而产生并存储信号电荷的相反导电型的第1半导体层、以及被接地的一导电型第2半导体层；读取晶体管，其漏电极、源电极连接在所述光电二极管的所述第1半导体层和检测节点之间，将读取信号提供给栅电极，读取所述信号电荷并输出到所述检测节点；放大晶体管，其栅电极连接到所述检测节点，漏电极连接到信号输出线，放大被输出到所述检测节点的所述信号电荷并将像素信号输出到所述信号输出线；复位晶体管，具有连接到所述检测节点的相反导电型第3半导体层和连接到排出节点的相反导电型第4半导体层，将复位信号提供给栅电极，将所述检测节点上存在的信号电荷排出到所述相反导电型第3半导体层；以及地址晶体管，其漏电极连接到所述放大晶体管的源电极，源电极连接到第1电压供给线，将地址信号提供给栅电极，选择所述光电二极管的地址，所述第1半导体层形成在所述半导体衬底的表面部分的预定的深度，所述第3半导体层形成在所述半导体衬底的表面部分，沿所述半导体衬底的深度方向隔开预定的间隔重叠地形成所述第1半导体层的至少一部分和所述第3半导体层的至少一部分。
此外，本发明的一方式的具有图像处理功能的便携电话机包括：固体摄像装置，图像信号处理部，图像显示部和电话机模块，该固体摄像装置具备：将单位像素矩阵状配置的摄像区域和从所述单位像素中读取由放大晶体管输出的像素信号的信号输出线，该单位像素具有：光电二极管，形成于一导电型半导体衬底的表面部分，包括对入射光进行光电变换而产生并存储信号电荷的相反导电型的第1半导体层、以及被接地的一导电型第2半导体层；读取晶体管，其漏电极、源电极连接在所述光电二极管的所述第1半导体层和检测节点之间，将读取信号提供给栅电极，读取所述信号电荷并输出到所述检测节点；放大晶体管，其栅电极连接到所述检测节点，漏电极连接到信号输出线，放大被输出到所述检测节点的所述信号电荷并将像素信号输出到所述信号输出线；复位晶体管，具有连接到所述检测节点的相反导电型第3半导体层和连接到排出节点的相反导电型第4半导体层，将复位信号提供给栅电极，将所述检测节点上存在的信号电荷排出到所述相反导电型第3半导体层；以及地址晶体管，其漏电极连接到所述放大晶体管的源电极，源电极连接到第1电压供给线，将地址信号提供给栅电极，选择所述光电二极管的地址；所述第1半导体层形成在所述半导体衬底的表面部分的预定的深度处，所述第3半导体层形成在所述半导体衬底的表面部分，沿所述半导体衬底的深度方向隔开预定的间隔重叠地形成所述第1半导体层的至少一部分和所述第3半导体层的至少一部分；所述图像信号处理部，被提供从所述固体摄像装置输出的所述像素信号并进行图像处理，输出图像信号；所述图像显示部，被提供所述图像信号并进行图像显示；以及电话机模块，输入语音，生成语音信号，进行信号处理，发送到外部，并对从外部接收的信号进行信号处理，作为语音输出。
附图说明
图1是表示本发明第1实施例的CMOS传感器型固体摄像装置中的电路构成的电路图。
图2是表示该固体摄像装置中的控制信号的工作波形的时序图。
图3是表示该固体摄像装置中的光电二极管周边的平面结构的平面图。
图4是示意地表示沿图3中的A-A线的纵剖面结构的剖面图。
图5是表示本发明第2实施例的CMOS传感器型固体摄像装置中的电路构成的电路图。
图6是表示该固体摄像装置中的光电二极管周边的平面结构的平面图。
图7是示意地表示沿图6中的B-B线的纵剖面结构的剖面图。
图8是表示本发明第3实施例的便携电话机构成的框图。
具体实施方式
以下，参照附图来说明本发明的实施例。
(1)第1实施例
对本发明的第1实施例的固体摄像装置进行说明。
首先，图1示出本实施例的固体摄像装置的电路构成。
在半导体衬底的摄像区域中，单位像素22A矩阵状地配置，各个单位像素22A包括：光电二极管D1；读取晶体管24；复位晶体管25；地址晶体管26；放大晶体管27；以及在通常工作模式中用于排出从光电二极管D1中溢出的多余的信号电荷，或者在电子快门工作模式中用于将信号电荷存储期间之前临时存储在光电二极管D1中的信号电荷排出到后述的半导体层的二极管D2。再有，在本实施例中，将用于信号电荷排出的半导体层还兼用作复位晶体管25的漏电极区域。
光电二极管D1的P型阱的阳极侧接地，后述的N型半导体层的阴极侧连接到读取晶体管24的源电极。
二极管D2的阴极侧连接到读取晶体管24的源电极(N型半导体层)，阳极侧连接到后述的排出节点ND1(P型半导体层)。
读取晶体管24的栅电极被连接到读取控制线HL2，漏电极通过检测节点ND2连接到放大晶体管27的栅电极和复位晶体管25的源电极。
放大晶体管27的漏电极连接到垂直信号线VSL1、VSL2、VSL3、...的其中之一，源电极连接到地址晶体管26的漏电极。而复位晶体管25的栅电极连接到复位控制线RL1，漏电极连接到排出节点ND1。
地址晶体管26的栅电极连接到水平行选择线HSL1，源电极连接到电压供给线HL3。该电压供给线HL3在通常工作模式中，供给与电源电压相等的例如2.5V的电压，在电子快门工作模式中，供给脉冲状的例如5V的电压。
在垂直信号线VSL1、VSL2、VSL3、...的图中上部，串联连接负载晶体管29的漏电极、源电极，在图中下部，连接水平行选择晶体管28的漏电极。水平行选择晶体管28的源电极分别连接到信号输出线SOL。
负载晶体管29的栅电极连接到负载晶体管驱动线HL1，水平行选择晶体管28的栅电极连接到水平寄存器21，受到导通/截止控制。再有，负载晶体管29在装置的工作时始终处于导通状态。
此外，负载晶体管驱动线HL1、读取控制线HL2、复位控制线RL1、水平行选择线HSL1、电压供给线HL3、信号输出线SOL分别连接到垂直寄存器20并被驱动。
具备上述构成的该固体摄像装置在通常工作模式中如下那样工作。这里，驱动电压的波形的变化示于图2的时序图。
首先，在开始读取工作前，在时刻t1至时刻t2之间，为了将连接到放大晶体管27的栅电极的检测节点ND2上存储的多余的信号电荷排出，从复位控制线RL1将高电平的φ复位信号输入到复位晶体管25的栅电极并使其导通。由此，该电荷通过晶体管25流过排出到电压供给线HL3。
接着，在时刻t2至t3之间，为了排出光电二极管D1中存在的信号电荷，从读取控制线HL2将高电平的φ读取信号提供给读取晶体管24的栅电极而使其导通。该信号电荷通过晶体管24存储在检测节点ND2上。
这里，在时刻t3至时刻t9的期间，相当于通常工作模式的信号电荷存储期间T1。
而且，在时刻t6至时刻t8之间，为了排出在检测节点ND2上存储的多余的信号电荷，将高电平的φ复位信号提供给复位晶体管25而使其导通，将信号电荷排出到电压供给线HL3。
由于选择应读取的单位像素22A在水平方向上连接的地址，故1条水平行选择线HSL1通过垂直寄存器20而开始工作。由此，在时刻t7至时刻t9之间，φ地址信号为高电平，其栅电极被输入了该信号的地址晶体管26导通，从而放大晶体管27成为被连接在电压供给线HL3和其中任一条垂直信号线VSL1、VSL2、VSL3、...之间的状态。
在连接到被选择的水平行选择线HSL1的单位像素22A中，例如从图中左方向起，在时刻t7至时刻t9之间，依次从读取控制线HL2中将高电平的φ读取信号提供给读取晶体管24的栅电极而使其导通。
在信号电荷存储期间T1中在光电二极管D1中产生并存储的信号电荷使读取晶体管24导通而供给到放大晶体管27的栅电极。与存储的信号电荷的量对应的电流在放大晶体管27中流过，通过负载晶体管29成为与信号电荷量对应的电压，作为像素信号产生于垂直信号线VSL1、VSL2、VSL3、...上。通过水平寄存器21水平行选择晶体管28依次导通，垂直信号线VSL1、VSL2、VSL3、...依次连接到信号输出线SOL，像素信号被依次读取。
在垂直信号线VSL1、VSL2、VSL3、...的电压都被读取后，未图示的下一个水平行选择线HSL2通过垂直寄存器20而开始工作。地址晶体管26导通，同样进行上述工作，输出与从连接到水平行选择线HSL2上的单位像素22A中读取的信号电荷对应的像素信号。
这里，在信号电荷存储期间T1中，在入射高亮度的光，超过了光电二极管D1的N型半导体层的存储电容的情况下，通过二极管D2排出到电压供给线HL3。由此，模糊被抑制。
下面，说明电子快门工作模式的工作。
与通常工作模式同样，在开始读取工作前，为了排出存储在检测节点ND2上的多余的电荷，将高电平的φ复位信号提供给复位晶体管25的栅电极而将其导通，该信号电荷通过晶体管25而流入排出到电压供给线HL3。
为了排出在光电二极管D1中存在的信号电荷，读取晶体管24导通，使该信号电荷通过晶体管24存储在检测节点ND2中。
然后，在通常工作模式中进行到信号电荷存储期间，但在电子快门工作模式中在进行到该期间之前，进行电子快门工作。电压供给线HL3的电位在期间t4至t5之间从通常的2.5V电位被脉冲状地升压到5V。由此，光电二极管D1中存储的信号电荷通过施加了反偏置的二极管D2而被排出到电压供给线HL3。
然后，进行到信号电荷存储期间T2，而该期间T2比通常工作模式中的信号电荷存储期间T1短。此后的信号电荷的读取工作与通常工作模式相同，省略说明。
图3示出有关具有这样的电路构成的本实施例的固体摄像装置中的光电二极管周边部，即光电二极管D1中的P阱(阳极侧)及N型半导体层(阴极侧)、二极管D2的P型半导体层(阳极侧)、复位晶体管25的漏电极及源电极、读取晶体管24的栅电极8、连接到放大晶体管27的栅电极上的检测节点ND2(N型半导体层9)的平面结构，图4示出沿图3的A-A线的纵剖面结构。
在P型半导体衬底的表面部分上形成P阱(P型半导体区域)1。
在该P阱1内的预定的深度位置，形成光电二极管D1的N型半导体层2。该N型半导体层2的至少一部分和复位晶体管25的漏电极区域(N型半导体层)4的至少一部分如图3的平面图和图4的剖面图所示，以沿深度方向重叠而形成。
而且，在N型半导体层2和复位晶体管25的漏电极区域4的深度方向的中间位置，形成相当于二极管D2的阳极侧的排出节点ND1的P型半导体层6。该P型半导体层6的杂质浓度比P阱1设定得高。形成这样的P型半导体层6的理由是，为了对光电二极管D1的N型半导体层2和复位晶体管25的漏电极区域4之间在电压供给线HL3上没有施加例如2.5V电压的状态下的电连接进行抑制。
下面论述形成具有这样构成的本固体摄像装置的方法。
首先，在P型半导体衬底的表面部分导入P型杂质而形成P阱1。
通过LOCOS法形成的绝缘膜或STI(Shallow Trench Isolation浅槽隔离)的绝缘层等来形成未图示的元件分离层，将形成光电二极管和各晶体管等的元件的各个元件区域分离。
作为元件分离法，除了上述LOCOS法和形成STI的方法以外，也可以采用灌入B+(硼离子)、形成P型半导体层的沟道截断(channel stop)的方法。
接着，为了在所形成的元件区域内形成光电二极管D1的N型半导体层2，在预期的区域中涂敷抗蚀剂进行构图，形成掩模。使用该掩模，例如作为第1次的离子注入条件，将P+(磷离子)以310KeV的能量、1.2E12cm-2的剂量进行离子注入。
然后，通过氧自由基进行灰化，或使用硫酸和双氧水的混合液来剥离抗蚀剂膜。
接着，涂敷抗蚀剂，进行预期的构图，例如将P-离子以40KeV的能量、1.3E13cm-2的剂量进行离子注入，形成漏电极区域(N型半导体层)4和源电极区域(N型半导体层)5。
这里，将复位晶体管25的漏电极区域(N型半导体层)4和光电二极管D1中的N型半导体层2的沿深度方向的位置关系如上述那样配置，以使N型半导体层2的至少一部分和漏电极区域4的至少一部分重叠。
而且，在N型半导体层2和漏电极区域4的深度方向的中间位置，形成与二极管D2的阳极侧相当的P型半导体层6。该P型半导体层6例如可通过将B+离子以80KeV的能量、2e13cm-2的剂量进行注入来形成。通过具备这样的P型半导体层6，N型半导体层2和漏电极区域4在电压供给线HL3上没有施加例如2.5V电压的状态下成为电隔离的状态。
在半导体衬底上按例如55
的膜厚来形成栅电极氧化膜，进而采用CVD法等以例如3000
的膜厚来堆积多晶硅膜。
然后，对多晶硅膜进行构图，加工成预期的栅电极的形状，从而形成复位晶体管25的栅电极10。
可是，如果N型半导体层2和漏电极区域4之间在深度方向上充分分离，在通常工作模式中不是电连接的状态，则不需要以插入其间那样来形成P型半导体层6。但是，为了防止N型半导体层2的耗尽层和复位晶体管25的漏电极区域6形成的耗尽层连接，在两者之间形成P型半导体层6是有效的，且是优选的。
通过以上步骤，使P型半导体层6处于中间而将光电二极管D1的N型半导体层2的至少一部分和复位晶体管25的漏电极区域4的至少一部分沿深度方向上下重叠形成。
在通常工作模式中，在复位晶体管25的漏电极区域4中，通过电压供给线HL3始终施加固定电压，例如2.5V。由此，在强光入射光电二极管D1的N型半导体层2，产生了超过N型半导体层2的容量的信号电荷的情况下，多余的信号电荷通过P型半导体层6流入到复位晶体管25的漏电极区域4。该漏电极区域4连接到电压供给线HL3，信号电荷被排出。由此，模糊被抑制。
在电子快门工作模式中，在信号电荷存储期间开始前，在电压供给线HL3上脉冲状地施加5V的电压。光电二极管D1的N型半导体层2中存储的信号电荷通过P型半导体层6流入复位晶体管25的漏电极区域4，被排出到电压供给线HL3。这样，由于不通过读取晶体管24和复位晶体管25就可以排出信号电荷，所以通过简单的控制就可以实现电子快门工作。因此，提高装置整体的工作余裕。
(2)第2实施例
下面说明本发明第2实施例的固体摄像装置。
首先，图5示出本实施例的固体摄像装置的电路构成。
本实施例与上述第1实施例比较，例如除了供给2.5V的固定电压的电压供给线HL3以外，还有以下不同点：在专用于电子快门工作中还设有脉冲状地供给例如5V电压的电压供给线HL4，以及二极管D2的阳极(P型半导体层6)连接到该电压供给线HL4。
这里，对电压供给线HL3始终施加固定电压，例如2.5V。另一方面，电压供给线HL4如后述那样在电子快门工作模式中被脉冲状地施加例如5V电压，在除此以外的时域为0V，或被施加例如2.5V的固定电压。
以下，对于本实施例的固体摄像装置的通常工作模式，与上述第1实施例同样，用表示驱动电压波形的图2来说明。
首先，在开始读取工作前，在时刻t1至时刻t2之间，从复位控制线RL1将高电平的φ复位信号输入到复位晶体管25的栅电极并使其导通。由此，连接了放大晶体管27的栅电极的检测节点ND2上存储的多余的电荷通过复位晶体管25流过排出到电压供给线HL3。
接着，在时刻t2至t3之间，从读取控制线HL2将高电平的φ读取信号提供给读取晶体管24的栅电极而使其导通。
光电二极管n1中存在的信号电荷被排出，通过读取晶体管24被存储在检测节点ND2上。
这里，在时刻t3至时刻t9的期间，相当于通常工作模式的信号电荷存储期间T1。
而且，在时刻t6至时刻t8之间，为了排出在检测节点ND2上存储的多余的信号电荷，将高电平的φ复位信号提供给复位晶体管25而使其导通，信号电荷被排出到电压供给线HL3。
由于选择应读取的单位像素22A在水平方向上的地址，因此1条水平行选择线HSL1通过垂直寄存器20而开始工作。由此，在时刻t7至时刻t9之间，φ地址信号变为高电平，其栅电极被输入了该信号的地址晶体管26导通，从而放大晶体管27成为被连接在电压供给线HL3和其中任一条垂直信号线VSL1、VSL2、VSL3、...之间的状态。
在被选择的连接到水平行选择线HSL1的单位像素22A中，例如从图中左方向起，在时刻t7至时刻t9之间，依次从读取控制线HL2中将高电平的φ读取信号提供给读取晶体管24的栅电极而使其导通。
在信号电荷存储期间T1中在光电二极管D1中产生并存储的信号电荷使读取晶体管24导通而供给到检测节点ND2。与所存储的信号电荷的量对应的电流在放大晶体管27中流过，通过负载晶体管29成为与信号电荷量对应的电压，在垂直信号线VSL1、VSL2、VSL3、...中流过。通过水平寄存器21水平行选择晶体管28依次导通，垂直信号线VSL1、VSL2、VSL3、...依次连接到信号输出线SOL，与信号电荷量对应的电压被读取。
在垂直信号线VSL1、VSL2、VSL3、...的电压都被读取后，未图示的下一个水平行选择线HSL2通过垂直寄存器20而开始工作。地址晶体管26导通，同样进行上述工作，连接到水平行选择线HSL2的单位像素22A的信号电荷被读取。再有，在信号电荷存储期间T1中，在入射高亮度的光，超过了光电二极管D1的N型半导体层的存储容量的情况下，通过二极管D2排出到电压供给线HL4。由此，模糊被抑制。
下面，说明第2实施例的电子快门工作模式。
与通常工作模式同样，在开始读取工作前，为了排出存储在检测节点ND2上的多余的电荷，将高电平的φ复位信号提供给复位晶体管25的栅电极而将其导通，该信号电荷通过晶体管25而流入排出到电压供给线HL3。
为了排出在光电二极管D1中存在的信号电荷，读取晶体管24导通，使该信号电荷通过晶体管24存储在检测节点ND2中。
然后，在通常工作模式中进行到信号电荷存储期间，但在电子快门工作模式中在进行到该期间之前，进行电子快门工作。与电压供给线HL3独立地设置的专用于电子快门的电压供给线HL4的电位在时刻t4至t5之间被从2.5V升压到5V。由此，光电二极管D1中存储的信号电荷通过施加了反偏置的二极管D2而被排出到电压供给线HL4。
然后，进行到信号电荷存储期间T2。此后的信号电荷的读取工作与通常工作模式相同，省略说明。
图6示出有关具有这样的电路构成的第2实施例的固体摄像装置中的光电二极管的周边部分，即光电二极管D1中的P阱和N型半导体层、与二极管D2的阳极相当的P型半导体层、读取晶体管24的栅电极8、检测节点ND2(N型半导体层9)、连接二极管D2的阳极(P型半导体层)的节点ND3(N型半导体层)的平面结构，图7示出沿图6的B-B线的纵剖面结构。
在P型半导体衬底的表面部分上形成P阱(P型半导体区域)1。
在该P阱1内的预定的深度位置，形成光电二极管D1的N型半导体层2。该N型半导体层2的至少一部分沿深度方向，位于与节点ND3相当的N型半导体层7的下方地形成。
而且，在N型半导体层7和N型半导体层2的深度方向的中间位置，与上述第1实施例同样，形成相当于二极管D2的阳极的P型半导体层6。该P型半导体层6的杂质浓度比P阱1设定得高。通过形成这样的P型半导体层6，可以对光电二极管D1的N型半导体层2和节点ND3的N型半导体层7在电压供给线HL4上没有施加例如1.5V电压的状态下的电连接进行抑制。
根据本实施例，在被照射高亮度的光，信号电荷从光电二极管D1的N型半导体层2溢出的情况下，不是如上述第1实施例那样吸收在复位晶体管25的漏电极区域(N型半导体层2)中，而是完全被专门设置用于吸收排出这样的信号电荷、在通常工作模式中始终施加作为固定电压的例如2.5V的N型半导体层7(节点ND3)吸收。由此，即使在亮度高的光入射到光电二极管D1并且信号电荷溢出的情况下，也可以由该N型半导体层7进行吸收而抑制模糊。
在电子快门工作模式中，在信号电荷存储期间开始之前，通过电压供给线HL4在N型半导体层7(节点ND3)上脉冲状地施加5V的电压，从而可以将光电二极管D1中存储的信号电荷排出到N型半导体层7。
因此，如以往那样，在排出在光电二极管中残留的多余的信号电荷时，与必须通过读取晶体管或复位晶体管等进行排出的情况有所不同，由于只在用于信号电荷排出的N型半导体层7上施加脉冲状的电压就可以，所以可以简化复位工作的控制机构并提高装置整体的工作余裕量。
此外，信号电荷排出用的N型半导全层7，相对光电二极管D1的N型半导体层2沿深度方向上下重叠地形成。因此，为了形成N型半导体层7不需要新的面积，而可实现微细化。
而且，根据本实施例，与上述第1实施例有所不同，通过在专用于电子快门工作而设置的电压供给线HL4上施加脉冲状的5V电压，可以在电压供给线HL3上与通常工作模式同样，在电子快门工作模式中也始终施加2.5V的电压。因此，复位晶体管25的源电极和地址晶体管26的源电极被连接，在原来应施加一定电压的电压供给线HL3上，可以在电子快门工作模式中也始终施加一定电压。因此，可以确保稳定的电路工作。
(3)第3实施例
以下，用表示该构成的图8来说明本发明第3实施例的具有图像处理功能的便携电话机。
该便携电话机100包括：电池111；电源装置112；包含天线200、PA(Power Amplifier，功率放大器)/SW(Switching开关)121、RF(RadioFrequency，射频)/IF(interface接口)122、BB(Base Band基带)123的无线通信装置120；包含上述第1实施例或第2实施例的固体摄像装置131以及与图像信号处理部相当的照相机DSP(Digital Signal Processor数字信号处理部)132的照相机模块130；MPEG软件140；包含基带(basebard)信号处理电路151和CPU152的信号处理部150；包含液晶控制器161和液晶驱动器162的作为图像显示部的液晶模块160；话筒170；扬声器180；操作盘190，还在便携电话机100外部设置电池充电器113。
通过电池充电器113进行了充电的电池111输出一定电压，为提供该电压，电源装置112生成并供给用于使便携电话机100工作所需的电源电压。
天线200发送接收电波。在无线通信装置120中，PA(Power Amplifier)/SW(Switching)121对这种发送接收进行切换，同时进行信号的放大。RF(Radio Frequency)/IF(interface)122具有作为处理无线频带的信号的接口功能。BB(Base Band)123进行便携电话机100和未图示的无线LAN(Local Area Network局域网)之间的连接。
信号处理部150通过CPU152对便携电话机100整体的工作进行控制和管理，通过基带信号处理电路151进行语音信号和图像信号的信号处理。
用户在操作盘190中输入的数据被发送到信号处理部150。
在照相机模块130中，固体摄像装置131具有上述第1或第2实施例的结构，对入射的光进行光电变换并生成输出电信号。照相机DSP(DigitalSignal Processor)132是与CPU(Central Processing Unit中央处理器)152独立地被设置专门用于图像处理的控制组件，输出对从固体摄像装置131输出的电信号进行图像处理所获得的图像信号。在该图像信号中，通过MPEG软件140进行压缩/解压处理。
将从信号处理部150输出的图像信号提供给液晶模块160来进行显示。在液晶模块160中，通过液晶驱动器162进行液晶驱动，通过液晶控制器161进行液晶驱动相关的控制。
此外，将从信号处理部150输出的语音信号提供给扬声器180进行语音输出。
将从话筒170输入的语音信号提供给信号处理部150，用于语音处理。
在操作盘190中，除了普通的便携电话机中设置的开关类以外，还设有用于切换电子快门工作的接通/关断的切换开关191。
这里，包含有信号处理部150、无线通信装置120、天线200、话筒170、扬声器180、操作盘190、进行通话所需的显示的液晶模块160的电话机模块，相当于作为便携电话机的最低限度应配备的构成。
在该便携电话机100中，使用上述第1或第2实施例的固体摄像装置131来构成照相机模块130。因此，如上述那样，可进行电子快门工作，需要切换通常工作模式和电子快门工作模式。
在光的亮度高的场所中使用照相机模块130进行摄影的情况下，为抑制模糊使用切换开关191来接通电子快门工作。相反，在亮度低的场所中进行摄影的情况下，为了获得必要的灵敏度而关断电子快门工作，选择通常工作模式。
在本实施例的便携电话机100中，通过采用上述第1或第2实施例的固体摄像装置131，在通常工作中也可以抑制模糊，同时可以通过简单的控制工作来实现电子快门工作，提高电话机整体的工作余裕量。
上述任何一个实施例都是例子，不是用于限定本发明，在本发明的技术范围中可进行各种变形。例如，图8所示的便携电话机的构成是一个例子，但不限于此，只要是采用本发明的固体摄像装置的构成即可。
Claims (20)
1.一种固体摄像装置，其特征在于，包括：
将单位像素矩阵状配置的摄像区域，和
从所述单位像素中读取由放大晶体管输出的像素信号的信号输出线，该单位像素具有：
光电二极管，形成于一导电型半导体衬底的表面部分，包括对入射光进行光电变换产生并存储信号电荷的相反导电型第1半导体层，以及接地的一导电型第2半导体层；
读取晶体管，其漏电极、源电极分别连接于所述光电二极管的所述第1半导体层和检测节点，将读取信号提供给该读取晶体管的栅电极，读取所述信号电荷输出到所述检测节点；
放大晶体管，其栅电极连接到所述检测节点，漏电极连接到信号输出线，放大被输出到所述检测节点的所述信号电荷，将像素信号输出到所述信号输出线；
复位晶体管，具有连接到所述检测节点的相反导电型第3半导体层和连接到排出节点的相反导电型第4半导体层，将复位信号提供给该复位晶体管的栅电极，将所述检测节点上存在的信号电荷排出到所述相反导电型第4半导体层；以及
地址晶体管，其漏电极连接到所述放大晶体管的源电极，源电极连接到第1电压供给线，将地址信号提供给该地址晶体管的栅电极，选择所述光电二极管的地址，
所述第1半导体层形成在所述半导体衬底的表面部分的预定的深度，
所述第3半导体层形成在所述半导体衬底的表面部分，
所述第1半导体层的至少一部分和所述第3半导体层的至少一部分，沿所述半导体衬底的深度方向隔开预定的间隔重叠地形成。
2.如权利要求1所述的固体摄像装置，其中，所述第3半导体层为所述复位晶体管的漏电极区域。
3.如权利要求1所述的固体摄像装置，其中，在所述半导体衬底的表面部分中，还具备沿所述半导体衬底的深度方向形成于所述第1半导体层和所述第3半导体层之间、连接于所述排出节点的一导电型第5半导体层。
4.如权利要求2所述的固体摄像装置，其中，在所述半导体衬底的表面部分中，还具备沿所述半导体衬底的深度方向形成于所述第1半导体层和所述第3半导体层之间、连接于所述排出节点的一导电型第5半导体层。
5.如权利要求3所述的固体摄像装置，其中，所述第5半导体层连接于所述第1半导体层，构成二极管。
6.如权利要求4所述的固体摄像装置，其中，所述第5半导体层连接于所述第1半导体层，构成二极管。
7.如权利要求1所述的固体摄像装置，其中，所述排出节点连接于所述第1电压供给线。
8.如权利要求3所述的固体摄像装置，其中，所述排出节点连接于所述第1电压供给线。
9.如权利要求1所述的固体摄像装置，其中，还具备对所述排出节点在通常工作模式时施加预定电压，在电子快门工作模式时脉冲状地施加比所述预定电压高的电压的第2电压供给线。
10.如权利要求3所述的固体摄像装置，其中，还具备对所述排出节点在通常工作模式时施加预定电压，在电子快门工作模式时脉冲状地施加比所述预定电压高的电压的第2电压供给线。
11.一种具有图像处理功能的便携电话机，其特征在于，包括：
固体摄像装置，图像信号处理部，图像显示部和电话机模块，该固体摄像装置包括：
将单位像素矩阵状配置的摄像区域，和
从所述单位像素中读取由放大晶体管输出的像素信号的信号输出线，该单位像素具有：
光电二极管，形成于一导电型半导体衬底的表面部分，包括对入射光进行光电变换产生并存储信号电荷的相反导电型第1半导体层，以及接地的一导电型第2半导体层；
读取晶体管，其漏电极、源电极分别连接于所述光电二极管的所述第1半导体层和检测节点，将读取信号提供给该读取晶体管的栅电极，读取所述信号电荷并输出到所述检测节点；
放大晶体管，其栅电极连接到所述检测节点，漏电极连接到信号输出线，放大被输出到所述检测节点的所述信号电荷，将像素信号输出到所述信号输出线；
复位晶体管，具有连接到所述检测节点的相反导电型第3半导体层和连接到排出节点的相反导电型第4半导体层，将复位信号提供给该复位晶体管的栅电极，将所述检测节点上存在的信号电荷排出到所述相反导电型第4半导体层；以及
地址晶体管，其漏电极连接到所述放大晶体管的源电极，源电极连接到第1电压供给线，将地址信号提供给该地址晶体管的栅电极，选择所述光电二极管的地址；
所述第1半导体层形成于所述半导体衬底的表面部分的预定的深度，
所述第3半导体层形成于所述半导体衬底的表面部分，
所述第1半导体层的至少一部分和所述第3半导体层的至少一部分，沿所述半导体衬底的深度方向隔开预定的间隔重叠地形成；
所述图像信号处理部，被提供从所述固体摄像装置输出的所述像素信号进行图像处理，输出图像信号；
所述图像显示部，被提供所述图像信号进行图像显示；
所述电话机模块，输入语音，生成语音信号，进行信号处理发送到外部，对从外部接收的信号进行信号处理，作为语音输出。
12.如权利要求11所述的便携电话机，其中，所述固体摄像装置的所述第3半导体层为所述复位晶体管的漏电极区域。
13.如权利要求11所述的便携电话机，其中，在所述固体摄像装置的所述半导体衬底的表面部分，还具备沿所述半导体衬底的深度方向形成于所述第1半导体层和所述第3半导体层之间、连接到所述排出节点的一导电型第5半导体层。
14.如权利要求12所述的便携电话机，其中，在所述固体摄像装置的所述半导体衬底的表面部分，还具备沿所述半导体衬底的深度方向形成于所述第1半导体层和所述第3半导体层之间、连接到所述排出节点的一导电型第5半导体层。
15.如权利要求13所述的便携电话机，其中，所述固体摄像装置的所述第5半导体层连接到所述第1半导体层，构成二极管。
16.如权利要求14所述的便携电话机，其中，所述固体摄像装置的所述第5半导体层连接到所述第1半导体层，构成二极管。
17.如权利要求11所述的便携电话机，其中，所述固体摄像装置的所述排出节点连接到所述第1电压供给线。
18.如权利要求13所述的便携电话机，其中，所述固体摄像装置的所述排出节点连接到所述第1电压供给线。
19.如权利要求11所述的便携电话机，其中，还具备对所述固体摄像装置的所述排出节点在通常工作模式时施加预定电压，在电子快门工作模式时脉冲状地施加比所述预定电压高的电压的第2电压供给线。
20.如权利要求13所述的便携电话机，其中，还具备对所述固体摄像装置的所述排出节点在通常工作模式时施加预定电压，在电子快门工作模式时脉冲状地施加比所述预定电压高的电压的第2电压供给线。
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