CN101128934A - 固体摄像器件及其驱动方法 - Google Patents
固体摄像器件及其驱动方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN101128934A CN101128934A CNA2005800486790A CN200580048679A CN101128934A CN 101128934 A CN101128934 A CN 101128934A CN A2005800486790 A CNA2005800486790 A CN A2005800486790A CN 200580048679 A CN200580048679 A CN 200580048679A CN 101128934 A CN101128934 A CN 101128934A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- reference voltage
- trap
- mentioned
- voltage
- peripheral circuit
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 25
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 38
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 claims abstract description 36
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 47
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 10
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims description 9
- 230000001052 transient effect Effects 0.000 claims description 5
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 abstract 1
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 11
- 239000003574 free electron Substances 0.000 description 8
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 6
- 241000519995 Stachys sylvatica Species 0.000 description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 4
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 4
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 4
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 3
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 3
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 2
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000013341 scale-up Methods 0.000 description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 2
- 108010004350 tyrosine-rich amelogenin polypeptide Proteins 0.000 description 2
- 244000287680 Garcinia dulcis Species 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 230000005764 inhibitory process Effects 0.000 description 1
- 230000011218 segmentation Effects 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/146—Imager structures
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/146—Imager structures
- H01L27/14601—Structural or functional details thereof
- H01L27/14609—Pixel-elements with integrated switching, control, storage or amplification elements
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/146—Imager structures
- H01L27/14601—Structural or functional details thereof
- H01L27/1463—Pixel isolation structures
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/146—Imager structures
- H01L27/14601—Structural or functional details thereof
- H01L27/14634—Assemblies, i.e. Hybrid structures
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
- H04N25/60—Noise processing, e.g. detecting, correcting, reducing or removing noise
- H04N25/62—Detection or reduction of noise due to excess charges produced by the exposure, e.g. smear, blooming, ghost image, crosstalk or leakage between pixels
- H04N25/626—Reduction of noise due to residual charges remaining after image readout, e.g. to remove ghost images or afterimages
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
- H04N25/60—Noise processing, e.g. detecting, correcting, reducing or removing noise
- H04N25/65—Noise processing, e.g. detecting, correcting, reducing or removing noise applied to reset noise, e.g. KTC noise related to CMOS structures by techniques other than CDS
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
- H04N25/70—SSIS architectures; Circuits associated therewith
- H04N25/76—Addressed sensors, e.g. MOS or CMOS sensors
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Multimedia (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
- Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
Abstract
提供一种固体摄像器件及其驱动方法，通过在长秒摄影模式的曝光期间(长秒存储期间)内，向形成有光电变换部(2)和漏极区(4)的阱(5)施加与作为周边电路的基准电压的第一基准电压Vss1(接地电压)不同的第二基准电压Vss2，抑制栅电极(6)下的阱(5)表面处的暗电子发生。第二基准电压Vss2的极性是，当阱(5)的导电型为P型时是正的、为N型时是负的。
Description
技术领域
本发明涉及一种在家庭用摄像机、数字静像照相机、便携式电话用照相机等中使用的固体摄像器件及其驱动方法。
背景技术
图9(a)是表示以往的MOS型固体摄像器件(放大型图象传感器)的单位像素部的俯视图。此外，图9(b)是沿图9(a)的A-A’线的剖面图。在将P型杂质添加在半导体基板10的表面而形成的阱105中，形成有光电变换部102、空穴存储层103和漏极区104。光电变换部102和漏极区104的导电型是N型，空穴存储层103的导电型是P型。光电变换部102通过与阱105的PN结构成了光电二极管。在包含光电变换部102和漏极区104的区域的周围，形成有元件分离区111。在阱105的表面夹着绝缘膜109配置了栅电极106。
光电变换部102、漏极区104和栅电极106分别对应于MOS型晶体管的源极、漏极和栅极，所以该类型的固体摄像器件称为MOS型固体摄像器件。向光电变换部102入射由未图示的微透镜聚光的光，存储对应于光入射量的信号电荷(自由电子)。而且，空穴存储层103是以降低暗输出的目的设置的。
单位像素部包含对漏极区104的输出进行放大的放大晶体管、排出漏极区104的信号电荷的复位晶体管等而构成，在芯片的受光区被配置成矩阵状。此外，在受光区的周边区域即周边电路区，配置着用于驱动单位像素部的垂直扫描电路和水平扫描电路。另外，如作为固体摄像器件的概略剖面图的图10所示，向受光区130和周边电路区140的阱105，通过基准电压布线112始终供给基准电压Vss(接地电压)。
若向晶体管101的栅电极106施加了栅电压，在阱105的表面形成沟道，存储在光电变换部102的信号电荷被传送给漏极区104。漏极区104暂时存储该信号电荷，并输出对应于电荷量的电压信号。
但是，图9(c)示出了稳定状态下的阱105表面的电位。在此，稳定状态是指没有向栅电极106施加电压的状态。在稳定状态下，导电型为P型的阱105的电位低，导电型为N型的光电变换部102和漏极区104的电位高，在PN结部平稳地变化。在阱105的表面因形成绝缘膜109时的应力而产生表面缺陷，所以在该部分较多地存在着自由电子。在稳定状态下，发生该表面缺陷的区域被从阱105和光电变换部102的结部发生的耗尽层、以及从栅电极106下方的阱105表面发生的耗尽层覆盖，所以，由表面缺陷产生的自由电子沿着电场流过耗尽层内，作为暗电子(dark electrons)被存储在光电变换部102。
图11示出了沿图9(a)的B-B’线的剖面中的表面缺陷和耗尽层DL的样子。在阱105(活性区)和元件分离区111(非活性区)的界面，因形成元件分离区111时的应力而发生了表面缺陷SD，所以在该界面也存在较多的自由电子。在稳定状态下，表面缺陷SD被从栅电极106下的阱105的表面发生的耗尽层DL覆盖，所以由表面缺陷SD引起的自由电子沿着电场流过耗尽层DL内，作为暗电子被存储在光电变换部102。
由于暗电子的存储量依赖于曝光时间的长度，在如低照度环境下的摄影那样以曝光时间较长的摄影模式进行摄影的情况下，引起暗输出的增大、每个象素的暗信号的偏差增大、白点缺陷的恶化等问题。因此，作为解决该问题的方法，提出了例如在一部分CCD固体摄像器件中采用的那样，在栅电极106上施加负电压使背栅区113的电位大致为0(钉扎，pinning)。此外，作为其它方法，还提出了通过提高晶体管101的阈值电压Vth来减少耗尽层D1的扩散的技术(参考专利文献1)。
专利文献1：日本特开平11-274459号公报
但是，在采用前者的方法的情况下，从作为正电压的电源电压Vdd必须要生成负电压，所以周边电路变得复杂。此外，采用后者的方法的情况下，向栅电极106施加电压时的背栅区113的电位上升需要时间，所以能够传送电荷的时间变得比规定时间短。因此，不能向漏极区104完全地传送信号电荷，由残留在光电变换部102的信号电荷引起的残像或kTC噪声成为问题。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种固体摄像器件及其驱动方法，能够抑制在栅电极下的阱表面发生暗电子，并且控制方法和电路不复杂，而且不产生残像。
本发明涉及的固体摄像器件，在半导体基板的阱上具备配置成矩阵状的单位像素部和其周边电路，该固体摄像器件具备：第一导电型的阱，从半导体基板的表面向内部形成；和基准电压供给布线，向阱切换供给成为周边电路的基准电压的第一基准电压、和绝对值大于该第一基准电压且极性与电源电压相同的第二基准电压；单位像素部包括：光电变换部，是从阱的表面向内部形成的第二导电型区域，存储对入射光进行光电变换而得到的信号电荷；栅电极，形成在阱上，从周边电路接受电压供给，传送存储在光电变换部的电荷；以及漏极区，是从阱的表面向内部形成的第二导电型的区域，暂时存储由栅电极传送的信号电荷。
也可以是，阱包括：配置有单位像素部的受光部阱；以及，配置有周边电路的周边电路阱；基准电压供给布线包括：受光部基准电压布线，向受光部阱切换供给第一基准电压和第二基准电压；以及周边电路基准电压布线，向周边电路阱供给第一基准电压。
本发明涉及的固体摄像器件的驱动方法，其中，在该固体摄像器件的半导体基板的阱上形成有以矩阵状配置了单位像素部的受光部和其周边电路，单位像素部包括：光电变换部，存储对入射光进行光电变换而得到的信号电荷；栅电极，接受电压供给，传送存储在光电变换部的电荷；以及漏极区，暂时存储由栅电极传送的信号电荷；该驱动方法中，向阱切换供给成为周边电路的基准电压的第一基准电压、和绝对值大于该第一基准电压且极性与电源电压相同的第二基准电压。
也可以是，阱包括：配置有单位像素部的受光部阱；以及，配置有周边电路的周边电路阱；向受光部阱切换供给第一基准电压和第二基准电压，向周边电路阱始终供给第一基准电压。
此外，也可以是，向阱基本上供给第一基准电压，在曝光时间内供给第二基准电压。
在本发明涉及的固体摄像器件及其驱动方法中，通过向设有单位像素部的阱施加与接地电压那样的第一基准电压不同的第二基准电压，使栅电极下的阱表面附近的电位同位置无关地大致成为0。由此，能够抑制以往成为问题的暗电子的发生。由此，根据本发明涉及的固体摄像器件，能够抑制长秒存储时的暗输出、单位像素部的暗输出的偏差、白点缺陷恶化。此外，由于难以发生残像和kTC噪声，能够得到更良好的图像。
曝光时间越长，栅电极下的阱表面附近的暗电子发生量就越显著。因此，如果仅在暗电子发生引起的影响显著的期间施加第二基准电压，就能够得到降低暗输出等的效果。此外，在将第二基准电压脉冲化、在必要时以外施加第一基准电压的情况下，不需要比以往固体摄像器件的电源电压Vdd大的电源电压，也不需要增加消耗功率。
附图说明
图1是本发明涉及的固体摄像器件的单位像素区的局部俯视图、剖面图、表示阱表面的电位的图。
图2是本发明的第一实施方式涉及的固体摄像器件的电路的一例。
图3是在沿图1(a)的B-B’线的剖面中说明表面缺陷的存在部位和耗尽层的扩散的图。
图4是表示阱电压和暗输出之间关系的图。
图5是表示本发明的第一实施方式涉及的固体摄像器件的驱动方法一例的时序图。
图6是表示本发明的第二实施方式涉及的固体摄像器件的驱动方法一例的时序图。
图7是本发明的第三实施方式涉及的固体摄像器件的电路一例。
图8是图7所示固体摄像器件的概略剖面图。
图9是以往的固体摄像器件的单位像素区的局部俯视图、剖面图、表示阱表面的电位的图。
图10是以往的固体摄像器件的概略剖面图。
图11是在沿图9的B-B’线的剖面中说明表面缺陷的存在部位和耗尽层的扩散的图
附图标记说明
1晶体管 2光电变换部
3空穴存储层 4漏极区
5阱 6栅电极
7放大晶体管 8复位晶体管
9绝缘膜 10半导体基板
11分离区 12基准电压布线
13背栅区 14单位像素部
15垂直扫描电路 16噪声去除电路
17水平扫描电路 18放大电路
19输出端子 20a芯片
20b芯片 24基准电压供给端子
30受光区 32受光部基准电压布线
34基准电压供给端子 35受光部阱
40周边电路区 42周边电路基准电压布线
44基准电压供给端子 45周边电路阱
101晶体管 102光电变换部
103空穴存储层 104漏极区
105阱 106栅电极
107放大晶体管 108复位晶体管
109绝缘膜 110基板
111元件分离区 112基准电压布线
113背栅区
具体实施方式
(第一实施方式)
图1(a)是本发明的第一实施方式涉及的MOS型固体摄像元件(放大型图像传感器)的单位像素部的俯视图。此外，图1(b)是沿图1(a)的A-A’线的剖面图。该单位像素部具备形成于半导体基板10的阱5上的光电变换部2、空穴存储层3及漏极区4、在阱5上夹着绝缘膜9形成的栅电极。阱5和空穴存储层3的导电型是P型，光电变换部2和漏极区4的导电型是N型。由光电变换部2和阱5的PN结构成了光电二极管。在包含光电变换部2和漏极区4的区域的周围，形成有元件分离区11。空穴存储层3是以抑制暗输出为目的设置的区域。
光电变换部2、漏极区4和栅电极6分别对应于MOS型晶体管的源极、漏极和栅极，在本说明书中将其统称为晶体管1。光电变换部2中入射由未图示的微透镜聚光的光，并存储对应入射光量的信号电荷。例如图2所示，单位像素部14包括上述的晶体管1、将晶体管1的输出放大的放大晶体管7、复位晶体管8等构成，在芯片20a的受光区30被配置成矩阵状。此外，在作为受光区30的周边区域的周边电路区40配置有垂直扫描电路15、噪声去除电路16、水平扫描电路17、放大电路18。
如果垂直扫描电路15选择1根水平信号线，由此向与该水平信号线连接的晶体管1的栅电极6施加栅电压，在阱5的表面形成沟道。由此，存储在光电变换部2的信号电荷被传送给漏极区4。然后，在垂直信号线上出现与被传送给漏极区4的信号电荷量对应的电压信号。接着，若水平扫描线17依次选择垂直信号线，则被选择的垂直信号线上的电压信号由噪声去除电路116去除噪声之后，在放大电路18进行放大或阻抗变换后，从输出端子19输出到外部。通过该反复，取得一图像数据。
向基准电压供给端子24切换供给第一基准电压Vss1(接地电压)和第二基准电压Vss2(＞0)。被供给的基准电压通过在芯片20a上布设的基准电压布线12施加给阱5。在本实施方式中，第一基准电压Vss1是主要在驱动周边电路时施加给阱5的电压，第二基准电压Vss2是主要在驱动受光区30的电路时(曝光时和传送信号电荷时)施加给阱5的电压。
图1(c)示出对阱5施加了第二基准电压Vss2、对栅电极6未施加栅电压时的阱5表面的点位。通过施加第二基准电压Vss2，栅电极6正下方的区域(下面称为背栅区13)的电位，同位置无关地大致成为0(钉扎状态)。其原因是，阱5内的自由电子向高电位点(第二基准电压Vss2的供给点)移动，在背栅区13不存在自由电子。
图3示出对阱5施加了第二基准电压Vss2、对栅电极6未施加栅电压时，沿图1(a)的B-B’线的剖面中的表面缺陷sd和耗尽层DL的样子。施加第二基准电压Vss2就等于向阱5施加正偏电压，所以同不施加第二基准电压Vss2时相比，耗尽层D1变小。当表面缺陷SD位于耗尽层DL的外部时，表面缺陷SD的自由电子的移动被耗尽层DL遮挡，所以暗电子不会被存储在光电变换部2。因此，只要第二基准电压Vss2的大小成为使耗尽层DL不能到达表面缺陷SD的大小就可以。
图4表示对阱5的施加电压和暗输出之间的关系。图中的粗线表示各电压下的平均暗输出。此外，在1、2、3V的位置用虚线表示的高斯分布表示暗输出的由个体差异(器件差异)决定的分布。
如图4所示，在阱电压从0V至饱和电压(图4中是4V附近)的电压区域，暗输出同电压大小成比例地直线减少。并且，若超过饱和电压，即使施加电压变化，暗输出也不变化。因此，如果只考虑暗输出的减少，则希望第二基准电压Vss2的大小成为饱和电压，但实际上，在考虑消耗功率的抑制、供给芯片20a的电源电压Vdd的大小、电路设计等的基础上设定为适当的大小即可。在不改变阱电压以外的条件进行的本申请发明者的实验中，阱电压为3V时的暗输出成为阱电压为0V时的暗输出的40％左右。而且，此时确认到个体差异也降低到50％左右。
图5是说明本发明涉及的固体摄像器件的驱动方法的一例的图，是垂直消隐定时、栅电压和阱电压的时序图。本发明涉及的固体摄像器件具备后述的长秒摄影模式。长秒摄影模式是在照度低的环境下利用的摄影模式。长秒摄影模式的曝光时间是将垂直消隐定时的低电平期间Ta和高电平期间Tb重复多次的时间，具体地说，例如是10秒以上。在本说明书中，将长秒摄影模式的曝光时间称为“长秒存储期间”。
在长秒存储期间存储的信号电荷，在曝光时间后的信号读取期间被读取。更具体地说，在垂直消隐定时的高电平期间Tb，向各栅电极106依次施加栅电压，从被施加了栅电压的单位像素部的光电变换部102向漏极区4传送信号电荷。将从一个光电变换部102读取存储在其中的信号电荷的期间称为一图像期间。
在本实施方式中，作为本发明涉及的固体摄像器件的驱动方法的一例，同曝光期间和信号读取期间无关地将第二基准电压Vss2施加在阱5上。并且，由此抑制了暗电子的存储。
而且，在向阱5施加了第二基准电压Vss2时，为了从光电变换部2向漏极区4传送电荷，需要向栅电极6施加栅极阈值电压Vth和第二基准电压Vss2之和以上的大小的电压。例如，将栅极阈值电压Vth设为5V、第二基准电压Vss2为3V的情况下，需要向栅电极施加8V以上的电压，因此需要8V以上的电源电压Vdd。
为了实现本实施方式涉及的固体摄像器件，需要在芯片20a或芯片20b的外部，具备用于向基准电压供给端子24切换供给第一基准电压Vss1和第二基准电压Vss2的电源或电路。第二基准电压Vss2可以使用供给芯片20a的电源电压Vdd(＞0V)、或者基于电源电压Vdd生成的电压，也可以使用电源电压Vdd之外的其它电源电压。
在本发明涉及的固体摄像器件及其驱动方法中，通过对阱5施加与第一基准电压Vss1(接地电压)不同的第二基准电压Vss2，使背栅区13的电位同位置无关地大致成为0。由此，能够抑制以往成为问题的暗电子的发生。因此，根据本实施方式涉及的固体摄像器件及其驱动方法，能够抑制长秒存储时的暗输出、单位像素部的暗输出的偏差、以及白点缺陷恶化。此外，难以发生残像和kTC噪声，能得到更良好的图像。
由于第二基准电压Vss2是正电压，所以不需要像在栅电极6上施加负电压来抑制暗电子发生的那样，准备极性与电源电压Vdd不同的电压。因此，和需要极性与电源电压Vdd不同的电压时相比，电路结构更简单，能够使装置小型化。
而且，关于单位像素部14的构成要素，除了光电变换部2、栅电极6及漏极区4以外，不特别限定。例如，采用在漏极区中的电压变换之后用放大器放大信号的有源型单位像素部的情况下，也可以适用本发明申请，在采用不具备放大器的无源型单位像素部的情况下，也可以适用本发明。此外，也不特别限定空穴存储层3的有无、周边电路的构成。
而且，在上述说明中，设第一基准电压Vss1是接地电压，但第一基准电压也可以是大于0V的电压。该情况下，将第一基准电压Vss1设成小于饱和电压、第二基准电压Vss2设成大于第一基准电压Vss1就可以。
而且，阱5、空穴存储层3、光电变换部2、漏极区4的导电型也可以是与上述的导电型相反的导电型。即，在阱5和空穴存储层3的导电型为N型的情况下，使光电变换部2和漏极区4的导电型成为P型即可。该情况下，例如设第一基准电压Vss1为0V、第二基准电压Vss2为-3V，只要第二基准电压Vss2低于第一基准电压Vss1，就能抑制暗输出。由上述可知，只要第二基准电压Vss2的绝对值大于第一基准电压Vss1、且极性与电源电压Vdd相同即可。
而且，本实施方式涉及的固体摄像器件，在低照度摄影时要求高信噪比的高级单反型数字照相机、民用及专业用数字照相机、以高清晰动态图像摄影为主体的电视广播用摄像机、天文观测用摄像机等中特别有用。
(第二实施方式)
图6是说明本发明的第二实施方式涉及的固体摄像器件的驱动方法的图，是垂直消隐定时、栅电压和阱电压的时序图。此外，进行该驱动方法的装置与第一实施方式中说明的装置相同，因此省略其说明。
在本实施方式涉及的固体摄像装置的驱动方法中，仅在长秒存储期间向阱5施加第二基准电压Vss2(例如3V)，在此外的期间始终施加第一基准电压Vss1(接地电压)。如此，在基本上施加第一基准电压、只在背栅区13中的暗电子发生引起的影响显著的期间施加第二基准电压Vss2的情况下，能够充分抑制暗输出的增大、每个像素的暗输出的偏差、白点缺陷恶化等，而且不需要比以往的固体摄像器件的电源电压Vdd大的电源电压。
更具体地说，如果在向栅电极6施加电压时对阱5施加了第一基准电压Vss1(接地电压)，则在传送信号电荷时施加给栅电极6的电压和以往相同地只要是阈值电压Vth(例如5V)以上就可以。因此，在只在长秒存储期间向阱施加第二基准电压Vss2的情况下，同在传送信号电荷时也施加第二基准电压Vss2的情况相比，能够降低固体摄像器件的消耗功率。
此外，曝光时间越长，背栅区13中发生的暗电子引起的影响越显著，但有时曝光时间短的情况下也不成为问题。因此，在曝光时间比长秒摄影模式短的摄影模式(普通摄影模式)的曝光时间中，施加第一基准电压Vss1即可。
(第三实施方式)
图7是本发明的第三实施方式涉及的固体摄像器件的电路图。此外，图8是连通垂直扫描电路15和受光区30的线处的概略剖面图。在本实施方式涉及的固体摄像器件中，周边电路区40的阱即周边电路阱45和受光区30的阱即受光部阱35，成为电气分离的不同的阱。
向基准电压供给端子34切换供给第一基准电压Vss1(接地电压)和第二基准电压Vss2(＞0)。被供给的基准电压通过在芯片20b上布设的受光部基准电压布线32施加给受光部阱35。此外，向基准电压供给端子44始终供给第一基准电压Vss1(接地电压)。被供给的基准电压通过在芯片20b上布设的周边电路基准电压布线42施加给周边电路阱45。除了这点以外，本实施方式涉及的固体摄像器件的构成与第一实施方式涉及的固体摄像器件相同。
如本实施方式涉及的固体摄像器件那样，如果将受光部阱35和周边电路阱45电气分离设置，能够在相同的定时向各个阱施加不同的基准电压。即，可以一边向周边电路径45施加第一基准电压Vss1，一边向受光部阱35施加第二基准电压Vss2。因此，不需要准备和以往不同的电源电压、或者追加电路结构，就能够一边向受光部阱35施加第二基准电压Vss2、一边驱动周边电路。
此外，阱不只是分离成周边电路区40和受光区30这2个，还可以进一步细分。如果将阱进一步细分，不需要改变其它构成，并且能够在相同定时驱动不同的阱上的电路，因此能更容易地实现处理时间的缩短。更具体地说，例如还可以在长秒存储期间中使垂直扫描电路15工作，来执行漏极区的复位。
本发明涉及的固体摄像器件，在低照度摄影时要求高信噪比的高级单反型数字照相机、民用及专业用数字照相机、以高清晰动态图像摄影为主体的电视广播用摄像机、天文观测用摄像机等中特别有用。
Claims (5)
1.一种固体摄像器件，在半导体基板的阱上具备配置成矩阵状的单位像素部和其周边电路，其特征在于，
该固体摄像器件具备：
第一导电型的阱，从半导体基板的表面向内部形成；和
基准电压供给布线，向上述阱切换供给成为周边电路的基准电压的第一基准电压、和绝对值大于该第一基准电压且极性与电源电压相同的第二基准电压；
上述单位像素部包括：
光电变换部，是从上述阱的表面向内部形成的第二导电型区域，存储对入射光进行光电变换而得到的信号电荷；
栅电极，形成在上述阱上，从上述周边电路接受电压供给，传送存储在上述光电变换部的电荷；以及
漏极区，是从上述阱的表面向内部形成的第二导电型的区域，暂时存储由上述栅电极传送的信号电荷。
2.根据权利要求1所述的固体摄像器件，其特征在于，
上述阱包括：配置有上述单位像素部的受光部阱；以及，配置有上述周边电路的周边电路阱；
上述基准电压供给布线包括：受光部基准电压布线，向上述受光部阱切换供给上述第一基准电压和上述第二基准电压；以及周边电路基准电压布线，向上述周边电路阱供给上述第一基准电压。
3.一种固体摄像器件的驱动方法，其特征在于，
在该固体摄像器件的半导体基板的阱上形成有以矩阵状配置了单位像素部的受光部和其周边电路，上述单位像素部包括：光电变换部，存储对入射光进行光电变换而得到的信号电荷；栅电极，接受电压供给，传送存储在上述光电变换部的电荷；以及漏极区，暂时存储由上述栅电极传送的信号电荷；
该驱动方法中，向上述阱切换供给成为上述周边电路的基准电压的第一基准电压、和绝对值大于该第一基准电压且极性与电源电压相同的第二基准电压。
4.根据权利要求3所述的固体摄像器件的驱动方法，其特征在于，
上述阱包括：配置有上述单位像素部的受光部阱；以及，配置有上述周边电路的周边电路阱；
向上述受光部阱切换供给上述第一基准电压和上述第二基准电压，向上述周边电路阱始终供给上述第一基准电压。
5.根据权利要求3所述的固体摄像器件的驱动方法，其特征在于，
向上述阱基本上供给第一基准电压，在曝光时间内供给第二基准电压。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2005051513A JP4452199B2 (ja) | 2005-02-25 | 2005-02-25 | 固体撮像装置およびその駆動方法 |
| JP051513/2005 | 2005-02-25 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN101128934A true CN101128934A (zh) | 2008-02-20 |
Family
ID=36927142
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CNA2005800486790A Pending CN101128934A (zh) | 2005-02-25 | 2005-07-21 | 固体摄像器件及其驱动方法 |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US7859032B2 (zh) |
| EP (1) | EP1852914A4 (zh) |
| JP (1) | JP4452199B2 (zh) |
| KR (1) | KR20070106622A (zh) |
| CN (1) | CN101128934A (zh) |
| TW (1) | TW200631429A (zh) |
| WO (1) | WO2006090492A1 (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102347342A (zh) * | 2010-07-30 | 2012-02-08 | 新加坡优尼山帝斯电子私人有限公司 | 固体摄像器件 |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4337906B2 (ja) * | 2007-05-10 | 2009-09-30 | ソニー株式会社 | 固体撮像素子およびカメラシステム |
| JP2009088706A (ja) * | 2007-09-27 | 2009-04-23 | Fujifilm Corp | 撮像装置及び固体撮像素子の駆動方法 |
| JP4702384B2 (ja) * | 2008-03-26 | 2011-06-15 | ソニー株式会社 | 固体撮像素子 |
| JP2011040536A (ja) * | 2009-08-10 | 2011-02-24 | Panasonic Corp | 固体撮像素子およびその駆動方法 |
| CN107018338B (zh) * | 2016-01-22 | 2021-01-29 | 松下知识产权经营株式会社 | 摄像装置 |
Family Cites Families (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2679659B2 (ja) | 1995-02-01 | 1997-11-19 | 日本電気株式会社 | 固体撮像装置 |
| JP3598648B2 (ja) * | 1996-04-02 | 2004-12-08 | ソニー株式会社 | 電荷転送素子及び電荷転送素子の駆動方法 |
| JP3455655B2 (ja) | 1997-03-03 | 2003-10-14 | 株式会社東芝 | 固体撮像装置および固体撮像装置応用システム |
| TW421962B (en) * | 1997-09-29 | 2001-02-11 | Canon Kk | Image sensing device using mos type image sensing elements |
| JPH11274459A (ja) | 1998-03-20 | 1999-10-08 | Toshiba Corp | 固体撮像装置 |
| JP2000150856A (ja) | 1998-11-18 | 2000-05-30 | Sony Corp | 固体撮像素子 |
| JP3324581B2 (ja) * | 1999-09-21 | 2002-09-17 | 日本電気株式会社 | 固体撮像装置及びその製造方法 |
| JP3467013B2 (ja) * | 1999-12-06 | 2003-11-17 | キヤノン株式会社 | 固体撮像装置 |
| US6960817B2 (en) * | 2000-04-21 | 2005-11-01 | Canon Kabushiki Kaisha | Solid-state imaging device |
| JP3647390B2 (ja) * | 2000-06-08 | 2005-05-11 | キヤノン株式会社 | 電荷転送装置、固体撮像装置及び撮像システム |
| JP2002353433A (ja) | 2001-05-25 | 2002-12-06 | Canon Inc | 固体撮像装置 |
| US7515185B2 (en) | 2002-04-04 | 2009-04-07 | Sony Corporation | Solid-state imaging device |
| JP4470363B2 (ja) | 2002-10-04 | 2010-06-02 | ソニー株式会社 | 固体撮像素子及びその制御方法 |
| JP4503955B2 (ja) | 2003-08-21 | 2010-07-14 | パナソニック株式会社 | 固体撮像装置およびカメラ |
| JP4075773B2 (ja) | 2003-11-05 | 2008-04-16 | ソニー株式会社 | 固体撮像装置 |
| JP2006059995A (ja) | 2004-08-19 | 2006-03-02 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 増幅型固体撮像装置 |
-
2005
- 2005-02-25 JP JP2005051513A patent/JP4452199B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 2005-07-21 CN CNA2005800486790A patent/CN101128934A/zh active Pending
- 2005-07-21 US US11/883,556 patent/US7859032B2/en active Active
- 2005-07-21 WO PCT/JP2005/013363 patent/WO2006090492A1/ja active Application Filing
- 2005-07-21 EP EP05766443A patent/EP1852914A4/en not_active Withdrawn
- 2005-07-21 KR KR1020077019643A patent/KR20070106622A/ko not_active Application Discontinuation
- 2005-07-28 TW TW094125533A patent/TW200631429A/zh unknown
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102347342A (zh) * | 2010-07-30 | 2012-02-08 | 新加坡优尼山帝斯电子私人有限公司 | 固体摄像器件 |
| CN102347342B (zh) * | 2010-07-30 | 2014-03-12 | 新加坡优尼山帝斯电子私人有限公司 | 固体摄像器件 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US7859032B2 (en) | 2010-12-28 |
| JP2006237381A (ja) | 2006-09-07 |
| TW200631429A (en) | 2006-09-01 |
| KR20070106622A (ko) | 2007-11-02 |
| WO2006090492A1 (ja) | 2006-08-31 |
| EP1852914A4 (en) | 2008-06-04 |
| EP1852914A1 (en) | 2007-11-07 |
| US20080087925A1 (en) | 2008-04-17 |
| JP4452199B2 (ja) | 2010-04-21 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101840926B (zh) | 固态成像装置及其制造方法、驱动方法、以及电子设备 | |
| US8427564B2 (en) | Driving method for solid-state imaging apparatus, and image system | |
| CN102790864B (zh) | 固体摄像装置 | |
| TW432866B (en) | Storage pixel sensor and array with compression | |
| TWI412273B (zh) | 固態影像裝置及其驅動方法，以及電子裝置 | |
| WO2013176007A1 (ja) | 撮像素子、駆動方法、および電子装置 | |
| US8183604B2 (en) | Solid state image pickup device inducing an amplifying MOS transistor having particular conductivity type semiconductor layers, and camera using the same device | |
| JP4297416B2 (ja) | 固体撮像素子、その駆動方法およびカメラ | |
| US8981438B2 (en) | Photoelectric conversion apparatus and imaging system using the same | |
| JP2007335681A (ja) | 電界効果トランジスタ及び固体撮像装置 | |
| US7061033B2 (en) | Solid-state imaging device | |
| CN101128934A (zh) | 固体摄像器件及其驱动方法 | |
| US6525355B2 (en) | Solid-state image sensor provided with divided photoelectric conversion part | |
| US7176971B2 (en) | Solid-state image pickup device and electronic information apparatus | |
| US7067860B2 (en) | Solid-state imaging device | |
| JP2002237584A (ja) | 固体撮像装置 | |
| US20230412944A1 (en) | Solid-state imaging element, electronic device, and control method of solid-state imaging element | |
| JP2004349985A (ja) | 固体撮像装置およびその駆動方法 | |
| JP2532645B2 (ja) | 固体撮像装置 | |
| JP2008092254A (ja) | 固体撮像装置及びその駆動方法 | |
| US20120049041A1 (en) | Switched rail circuitry and modified cell structure and method of manufacture and use | |
| JP2000022126A (ja) | 固体撮像装置 | |
| JP2005286074A (ja) | 固体撮像素子およびその駆動方法、電子情報機器 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |