CN106851136B - 摄像设备和摄像系统 - Google Patents

摄像设备和摄像系统 Download PDF

Info

Publication number
CN106851136B
CN106851136B CN201611103874.5A CN201611103874A CN106851136B CN 106851136 B CN106851136 B CN 106851136B CN 201611103874 A CN201611103874 A CN 201611103874A CN 106851136 B CN106851136 B CN 106851136B
Authority
CN
China
Prior art keywords
electrode
voltage
image pickup
represented
semiconductor layer
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.)
Active
Application number
CN201611103874.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN106851136A (zh
Inventor
田代和昭
郷田达人
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Canon Inc filed Critical Canon Inc
Publication of CN106851136A publication Critical patent/CN106851136A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN106851136B publication Critical patent/CN106851136B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

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
    • H01L27/14601—Structural or functional details thereof
    • H01L27/14603—Special geometry or disposition of pixel-elements, address-lines or gate-electrodes
    • H01L27/14605—Structural or functional details relating to the position of the pixel elements, e.g. smaller pixel elements in the center of the imager compared to pixel elements at the periphery
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/40—Extracting pixel data from image sensors by controlling scanning circuits, e.g. by modifying the number of pixels sampled or to be sampled
    • 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
    • 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
    • H01L27/14609—Pixel-elements with integrated switching, control, storage or amplification elements
    • H01L27/1461—Pixel-elements with integrated switching, control, storage or amplification elements characterised by the photosensitive area
    • 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
    • H01L27/1462—Coatings
    • H01L27/14621—Colour filter arrangements
    • 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
    • H01L27/1462—Coatings
    • H01L27/14623—Optical shielding
    • 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
    • H01L27/14625—Optical elements or arrangements associated with the device
    • H01L27/14627—Microlenses
    • 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
    • H01L27/14636—Interconnect 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
    • H01L27/1464—Back illuminated 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
    • H01L27/14643—Photodiode arrays; MOS imagers
    • H01L27/14645—Colour imagers
    • 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
    • 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
    • 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
    • H04N25/71—Charge-coupled device [CCD] sensors; Charge-transfer registers specially adapted for CCD sensors
    • H04N25/75—Circuitry for providing, modifying or processing image signals from the pixel array
    • 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
    • H01L27/14643—Photodiode arrays; MOS imagers
    • H01L27/14658—X-ray, gamma-ray or corpuscular radiation imagers
    • H01L27/14659—Direct radiation imagers structures

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
  • Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)

Abstract

本发明提供一种摄像设备和摄像系统。根据实施例的摄像设备包括：基板，其上设置有多个像素电路；半导体层，其被设置在所述基板上；第一电极，其被设置在所述半导体层上；以及第二电极，其被设置在所述半导体层与所述基板之间。所述半导体层的连续部分包括：第一部分，其形成光接收区域；以及第二部分，其形成电荷保持区域，所述光接收区域被设置在所述第一电极与所述第二电极之间，所述电荷保持区域被设置在与所述光接收区域不同的位置处并保持在所述光接收区域中产生的电荷。

Description

摄像设备和摄像系统
技术领域
本发明涉及一种摄像设备和摄像系统。
背景技术
作为用于照相机的图像传感器等的摄像设备，提出了多层摄像设备。在WO 2012/004923的图1例示的摄像设备中，光电转换膜被设置在半导体基板上。透明电极被设置在光电转换膜上，并且，像素电极被设置在光电转换膜与半导体基板之间。绝缘膜被设置在光电转换膜与像素电极之间。根据WO 2012/004923，这种构造使得能够进行相关双采样(CDS)，因此可以降低噪声。
发明内容
根据实施例的摄像设备包括：基板，其上设置有多个像素电路；半导体层，其被设置在所述基板上；第一电极，其被设置在所述半导体层上；以及第二电极，其被设置在所述半导体层与所述基板之间。所述半导体层的连续部分包括：第一部分，所述第一部分形成被设置在所述第一电极与所述第二电极之间的光接收区域；以及第二部分，所述第二部分形成保持在所述光接收区域中产生的电荷的电荷保持区域，该电荷保持区域被设置在与所述光接收区域不同的位置处。
根据另一实施例的摄像设备包括：基板，其上设置有多个像素电路；半导体层，其被设置在所述基板上，并且针对所述多个像素电路中的各个像素电路，所述半导体层包括接收光的第一部分和被遮光的第二部分；以及偏置电压供给器，其被构造为彼此独立地向所述第一部分和所述第二部分施加偏置电压。
根据下面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1A示意性地例示了摄像设备的像素的构造，图1B例示了光电转换部的等效电路，图1C例示了光电转换部的等效电路。
图2示意性地例示了摄像设备的整体构造。
图3例示了摄像设备的列电路的等效电路。
图4A示意性地例示了摄像设备的平面结构，图4B示意性地例示了摄像设备的横截面结构，图4C示意性地例示了摄像设备的平面结构。
图5A示意性地例示了摄像设备的平面结构，图5B示意性地例示了摄像设备的横截面结构。
图6A至图6C示意性地例示了摄像设备的像素的构造，图6D至图6F示意性例示了摄像设备的电位。
图7示意性地例示了摄像设备的光电转换部的能带(energy band)。
图8是在摄像设备中使用的驱动信号的时序图。
图9是在摄像设备中使用的驱动信号的时序图。
图10示意性地例示了摄像设备的像素的构造。
图11示意性地例示了摄像设备的像素的构造。
图12示意性地例示了摄像设备的像素的构造。
图13A示意性地例示了摄像设备的平面结构，图13B示意性地例示了摄像设备的平面结构。
图14A示意性地例示了摄像设备的平面结构，图14B示意性地例示了摄像设备的像素的构造。
图15A示意性地例示了摄像设备的像素的构造，图15B示意性地例示了摄像设备的像素的构造。
图16示意性地例示了摄像设备的像素的构造。
图17示意性地例示了摄像设备的平面结构。
图18示意性地例示了摄像设备的像素的构造。
图19A示意性地例示了摄像设备的平面结构，图19B示意性地例示了摄像设备的横截面图。
图20示意性地例示了摄像设备的像素的构造。
图21是例示摄像系统的框图。
具体实施方式
例如，在同一曝光期间中在多个像素中累积电荷然后顺序地从多个像素读取信号的情况下，如全局电子快门操作中一样，累积的电荷或基于电荷的信号被保持在与光接收区域不同的地方。发明人已经设想到使用包括设置在光电转换膜的下方的像素电极的节点作为用于保持信号的节点。然而，在一些摄像设备中，像素电极连接到形成复位晶体管的源极和放大晶体管的栅极的扩散层。也就是说，包括像素电极的节点用作放大部分的输入节点。这样，由于信号被保持在与光接收区域不同的地方，因此，如果由包括像素电极的节点保持信号则难以执行CDS。结果是，噪声可能会增加。在摄像设备中，在执行全局电子快门操作等的情况下难以降低噪声。根据一些实施例，可以降低噪声。
根据本发明的实施例是包括多个像素的摄像设备。各个像素包括光电转换部和用于读取基于由光电转换部产生的电荷的信号的像素电路。根据本实施例的摄像设备包括其上设置有像素电路的基板和设置在基板上的半导体层。半导体层的连续部分包括设置在第一电极和第二电极之间的光接收区域以及不同于光接收区域的电荷保持区域。
通过其中光接收区域和电荷保持区域被设置在半导体层的连续部分中的构造，可以获得以下效果中的至少一种。
由于除了光接收区域和像素电路之外还配设电荷保持区域，因此基于在曝光期间中产生的信号电荷的信号，可以从曝光期间结束时到所述信号被读取时被保持在电荷保持区域中。利用这种构造，在执行全局电子快门操作的情况下，可以容易地执行诸如CDS的降噪处理。结果是，可以降低噪声。全局电子快门操作是在多个像素中在同一曝光期间中累积电荷然后从多个像素顺序地读取信号的操作的示例。
在半导体层中，可以应用用于减小暗电流的技术。因此，电荷保持区域被设置在半导体层中，从而可以抑制在保持信号电荷的同时引起噪声的电荷的混合。此外，由于光接收区域和电荷保持区域被设置在半导体层的连续部分中，因此可以抑制在从光接收区域到电荷保持区域的信号传输路径中产生的噪声。对用于使电荷保持区域保持信号的方法不受特别限制。例如，在光接收区域中产生的信号电荷可以被转移到电荷保持区域。作为另选方案，基于信号电荷的光接收区域中的电位变化可以通过电容耦合被传输。
由于光接收区域和电荷保持区域被设置在半导体层的连续部分中，因此可以用简单的构造将信号电荷从光接收区域转移到电荷保持区域。例如，可以通过使用设置在光接收区域和电荷保持区域之间的电荷转移区域以及向电荷转移区域施加偏置电压的电极来转移电荷。
根据本发明的另一个实施例是包括多个像素的摄像设备。各个像素包括光电转换部和用于读取基于由光电转换部产生的电荷的信号的像素电路。根据本实施例的摄像设备包括其上设置有像素电路的基板和设置在基板上的半导体层。半导体层包括接收光的第一部分(光接收区域)和被遮光的第二部分(电荷保持区域)。摄像设备还包括：偏置电压供给器，其被构造为彼此独立地向第一部分和第二部分施加偏置电压。
利用包括被构造为彼此独立地向第一部分和第二部分施加偏置电压的偏置电压供给器的构造，第一部分可以用作光接收区域，第二部分可以用作电荷保持区域。因此，可以获得以下效果中的至少一种。对用于使电荷保持区域保持信号的方法不受特别限制。例如，在光接收区域中产生的信号电荷可以被转移到电荷保持区域。作为另选方案，基于信号电荷的光接收区域中的电位变化可以通过电容耦合被传输。
由于除了接收光的光接收区域之外还在半导体层中设置用于保持电荷的电荷保持区域，因此基于在曝光期间中产生的信号电荷的信号，可以从曝光期间结束时到所述信号被读取时被保持在电荷保持区域中。利用这种构造，在执行全局电子快门操作的情况下，可以容易地执行诸如CDS的降噪处理。结果是，可以降低噪声。全局电子快门操作是在多个像素中在同一曝光期间中累积电荷然后从多个像素顺序地读取信号的操作的示例。
由于电荷保持区域被遮光，因此可以抑制在将信号电荷保持在电荷保持区域中的同时使通过光电转换产生的电荷的混合入电荷保持区域中。结果是，可以降低噪声。
在半导体层中，可以应用用于减小暗电流的技术。因此，电荷保持区域被设置在半导体层中，从而可以抑制在保持信号电荷的同时引起噪声的电荷的混合。
根据另一实施例，第一部分可以用作光接收区域，第二部分可以用作光学黑(OB)区域。因此，通过对来自光接收区域的信号和来自OB区域的信号进行差分处理，可以除去由暗电流等引起的噪声。
结果是，可以获得具有降低噪声的图像信号。
在下文中，将参照附图详细地描述本发明的实施例。本发明不限于下述的实施例。通过在不脱离本发明的主旨的情况下改变下述实施例中的任何一个的部分的构造所得到的变型例也是本发明的实施例。另外，其中下述实施例中的任何一个的部分的构造被添加到另一个实施例中的示例，或者其中下述实施例中的任何一个的部分的构造被另一个实施例的部分的构造替代的示例也是本发明的实施例。
第一实施例
将描述本发明的实施例。图1A示意性地例示了根据本实施例的摄像设备的像素100。摄像设备包括其上布置有像素100的像素电路的基板(未例示)和设置在基板上的半导体层108。图1A仅例示了一个像素100，但是根据本实施例的摄像设备包括多个像素100。
像素100包括设置在半导体层108中的光接收区域101、电荷转移区域102和电荷保持区域103。光接收区域101对应于半导体层108的第一部分，电荷保持部103对应于半导体层108的第二部分。半导体层108可以由诸如硅的无机半导体构成。作为另选方案，半导体层108可以由有机半导体构成。
上部电极S 106被设置在半导体层108上。上部电极S 106向光接收区域101、电荷转移区域102和电荷保持区域103施加偏置电压。上部电极S106连接到电源VS 104。电源VS104供给电压Vs。在本实施例中，上部电极S 106向光接收区域101和电荷保持区域103两者施加偏置电压。为了此目的，上部电极S 106由在光接收区域101和电荷保持区域103上连续地延伸的导电层形成。从另一个观点来看，上部电极S 106的第一部分(第一电极)向光接收区域101施加偏置电压，并且上部电极S 106的第二部分(第三电极)向电荷保持区域103施加偏置电压。上部电极S 106的第一部分(第一电极)和第二部分(第三电极)可以相互隔离。
像素100还包括向右接收区域101施加偏置电压的电极P(第二电极)110和连接到电极P 110的电源VP 113。电源VP 113供给电压Vp。像素100还包括向电荷保持区域103施加偏置电压的电极M(第四电极)112。半导体层108的光接收区域101被设置在上部电极S 106的第一部分(第一电极)和电极P 110。半导体层108的电荷保持区域103被设置在上部电极S106的第二部分(第三电极)和电极M 112之间。
电极P 110和电极M 112相互电隔离。利用这种构造，可以彼此独立地向光接收区域101和电荷保持区域103施加偏置电压。在本实施例中，电极P 110和电极M 112构成彼此独立地向半导体层108的光接收区域(第一部分)101和电荷保持区域(第二部分)103施加偏置电压的偏置电压供给器。在未向光接收区域101和电荷保持区域103彼此独立地施加偏置电压的情况下，电极P 110和电极M 112可以是连续的。在未向电荷保持区域103施加偏置电压的情况下，可以省略电极M 112。
上部电极S 106被构造为允许预定量的光从其通过。也就是说，光接收区域101被构造为接收光。例如，使用作为透明导电材料的氧化铟锡(ITO)层或薄金属层作为上部电极S 106。在本实施例中，电荷保持区域103被遮光。具体地，用于阻挡入射光的遮光层105被设置在电荷转移区域102和电荷保持区域103上。通过将遮光层105的一部分设置在电荷转移区域102上，可以抑制在电荷转移期间在电荷转移区域102中产生电荷。因此，可以降低噪声。此外，通过将遮光层105的一部分设置在电荷保持区域103上，可以抑制在电荷保持区域103中保持电荷的同时在电荷保持区域103中产生电荷。因此，可以降低噪声。
用于减少从上部电极S 106到半导体层108的电荷注入的阻挡层107被设置在上部电极S 106和半导体层108之间。阻挡层107可以由具有与半导体层108的带隙不同的带隙的材料构成。作为另选方案，阻挡层107可以由具有与半导体层108的杂质浓度不同的杂质浓度的材料构成。绝缘层109被设置在电极P 110和半导体层108之间。绝缘层109在电极M 112和半导体层108之间以及在转移电极T 111和半导体层108之间延伸。根据本实施例的变型例，省略了阻挡层107和绝缘层109中的任一个或两者。
电荷转移区域102被设置在光接收区域101和电荷保持区域103之间。像素100包括控制要施加到电荷转移区域102的偏置电压的转移电极T 111以及连接到转移电极T 111的电源VT 114。电源VT 114供给电压Vt。根据本实施例的变型例，省略了电荷转移区域102和转移电极T 111。
电压Vm经由第一电容器Cm 116从电源VD 115供给到电极M 112。像素100包括连接到电极M 112的复位晶体管117和放大晶体管118。此外，像素100包括设置在放大晶体管118和输出线120之间的电路径上的选择晶体管119。复位晶体管117、放大晶体管118和选择晶体管119是包括在像素电路中的元件的示例。放大晶体管118输出基于在光接收区域101中产生的电荷的信号。复位晶体管117使放大晶体管118的输入节点的电压复位。选择晶体管119控制放大晶体管118和输出线120之间的连接。多个像素100连接到一条输出线120。在多个像素100构成包括多个像素列的像素阵列的情况下，在各个像素列中设置一条或多条输出线120。电流源121和列放大器301连接到输出线120。放大晶体管118和电流源121构成源极跟随器电路。从像素100输出到输出线120的信号被输入到列放大器301。
复位晶体管117、放大晶体管118和选择晶体管119被设置在未例示的基板上。例如，该基板是硅基板。半导体层108被设置在其上设置有包括放大晶体管118的像素电路的基板上。从另一个角度来看，半导体层108被堆叠在其上设置有像素电路的基板上。
图1B和图1C例示了包括电荷保持区域103的电荷保持部的等效电路的示例。在本实施例中，电荷保持部包括半导体层108和绝缘层109。因此，电荷保持部包括上部电极S106和电极M 112之间的电容分量。图1B和图1C中的等效电路例示了作为设置在上部电极S106和电极M 112之间的第二电容器123的电容分量。图1B例示了其中电荷保持部包括阻挡层107的实施例。因此，阻挡层107和半导体层108被示为二极管124。图1C例示了其中半导体层108不包括阻挡层的实施例。因此，半导体层108被例示了为电阻器125。下面将描述半导体层108的结构。
在本实施例中，光接收区域101和电荷保持区域103被设置在半导体层108的连续部分中。例如，半导体层108的连续部分是半导体层108中的由基本上均质材料构成的部分。在摄像设备的制造期间发生制造误差。因此，半导体层108的连续部分可以包括由制造误差引起的材料变化。从另一个观点来看，半导体层108的连续部分是同时被形成在半导体层108中的部分。在同时形成半导体层108的连续部分之后，可以仅处理其一部分。因此，半导体层108的连续部分可以包括具有不同厚度或不同宽度的多个部分。
将描述像素100的各个部分的功能。半导体层108的光接收区域101、设置在光接收区域101上的上部电极S 106的第一部分(第一电极)、电极P 110以及设置在半导体层108和电极P 110之间的绝缘层109构成光电转换部。光电转换部根据入射光产生电荷，并将产生的电荷作为信号电荷累积。根据被施加在上部电极S 106和电极P 110之间的电压，可以控制光电转换部中的信号电荷的累积和来自光电转换部的信号电荷的释放(discharge)或转移。
半导体层108的电荷保持区域103、设置在电荷保持区域103上的上部电极S 106的第二部分(第三电极)、电极M 112以及设置在半导体层108和电极M 112之间的绝缘层109构成电荷保持部。电荷保持部将信号电荷保持在与光电转换部不同的地方。通过控制供给到电极M 112的偏置电压，可以从电荷保持部读取信号。
半导体层108的电荷转移区域102、上部电极S 106、转移电极T 111以及设置在半导体层108和转移电极T 111之间的绝缘层109构成电荷转移部。在本实施例中，光接收区域101和电荷保持区域103被设置在半导体层108的连续部分中，其间具有电荷转移区域102。利用这种构造，电荷转移部能够将积累在光接收区域101中的电荷转移到电荷保持区域103。电荷的转移由供给到转移电极T 111的偏置电压控制。
在本实施例中，光接收区域101、电荷转移区域102和电荷保持区域103被设置在连续的半导体层108的不同部分中。各个区域彼此独立地被控制。因此，光接收区域101、电荷转移区域102和电荷保持区域103实现不同的功能。光接收区域101具有通过光电转换产生电荷的功能和累积电荷的功能。电荷转移区域102具有将电荷从光接收区域101转移到电荷保持区域103的功能。电荷保持区域103具有独立于光接收区域101保持电荷的功能。
接下来，将描述像素100的像素电路。电极M 112和放大晶体管118的栅极相互电连接。如图1A例示，电极M 112和放大晶体管118的栅极可能会被短路。作为另选方案，开关可以被设置在电极M 112和放大晶体管118之间的电路径上。
在图1A中，由电极M 112和放大晶体管118的栅极构成的节点被例示为节点B。节点B可以是电浮置的。在节点B是电浮置的情况下，节点B的电压可以根据保持在电荷保持区域103中的电荷而改变。利用这种构造，基于通过光电转换产生并保持在电荷保持区域103中的电荷的信号可以被输入到放大晶体管118。放大晶体管118放大该输入信号并将其输出到输出线120。
像素100的像素电路包括使电极M 112的电压复位的复位晶体管117。复位晶体管117将复位电压Vres供给电极M 112和放大晶体管118的栅极。也就是说，复位晶体管117使放大晶体管118的输入节点(节点B)的电压复位。控制复位晶体管117，使得可以切换其ON/OFF。当复位晶体管117导通时，复位电压Vres被供给到节点B。当复位晶体管117断开时，节点B变为电浮置的。
第一电容器Cm 116电连接到电极M 112。电极M 112和第一电容器Cm 116可能会被短路。作为另选方案，开关可以被配设在电极M 112和第一电容器Cm 116之间的电路径上。
第一电容器Cm 116由其间具有绝缘体的彼此相对的两个电极形成。这两个电极由诸如多晶硅或金属的导电材料构成。作为另选方案，第一电容器Cm 116包括半导体区域和经由栅极绝缘膜设置在半导体区域上的栅极电极。包括在第一电容器Cm 116中的半导体区域可以具有比晶体管的源极区域或漏极区域高的杂质浓度。该栅极电极由诸如多晶硅或金属的导电材料构成。
第一电容器Cm 116包括电连接到电极M 112的第一端子和不同于第一端子的第二端子。各个端子可以由诸如金属或多晶硅的导电材料或半导体区域构成。向第二端子供给预定的电压。在本实施例中，第二端子连接到电源VD 115，并且从电源VD 115供给多个电压。作为另选方案，第二端子可以接地。如图1A例示，节点B包括第一端子，节点C包括第二端子。
接下来，将描述像素100的控制。首先，在曝光期间中，控制上部电极S 106和电极P110的电压，使得反向偏压被施加到光接收区域101。因此，在曝光期间的过程中，在光接收区域101中产生的信号电荷被累积在光接收区域101中。随后，控制电极P 110、转移电极T111和电极M 112的电压，以将积累在光接收区域101中的电荷转移到电荷保持区域103。可以通过例如使电荷保持区域103的电位低于光接收区域101的电位来转移电荷。通过执行电荷转移，在经过曝光期间之后，信号电荷被保持在电荷保持区域103中。
为了读取保持在电荷保持区域103中的信号，半导体层108被耗尽。具体地，半导体层108中的电荷被释放到上部电极S 106。可以通过控制上部电极S 106和电极M 112之间的电压来释放电荷。为了此目的，在本实施例中，控制第一电容器Cm 116的第二端子的电压。电源VD 115向第一电容器Cm 116的第二端子供给第一电压和与第一电压不同的第二电压，这些电压用作电压Vd。在本实施例的变型例中，电源VM(未例示)将第一电压和与第一电压不同的第二电压供给电极M 112，这些电压用作电压Vm。在本实施例的另一变型例中，电源VS 104向上部电极S 106供给第一电压和与第一电压不同的第二电压，这些电压用作电压Vs。在这些变型例中，第一电容器Cm 116的第二端子接地，或者第一电容器Cm 116被省略。
将给出对控制不同于电极M 112的节点的电压的操作的描述。当上部电极S 106的电压或第一电容器Cm 116的第二端子的电压被改变时，电极M 112的电压根据第一电容器Cm 116的电容值与由上部电极S 106和电极M 112形成的第二电容器123的电容值之比而改变。这是因为在像素的等效电路中，第一电容器Cm 116和第二电容器123被例示为串联连接的两个电容器，并且电极M 112(节点B)被包括在这两个电容器之间的节点中。
在本实施例中，电极M 112的电压或第一电容器Cm 116的第二端子的电压、由复位晶体管117供给的电压Vres、第一电容器Cm 116的电容值和第二电容器123的电容值具有预定的关系。通过满足该关系，即使电极M 112的电压被改变，用于耗尽半导体层108的电压也可以被施加在上部电极S 106和电极M 112之间。因此，可以减少不从半导体层108释放的电荷量。结果是，可以降低噪声。
利用上述控制，可以执行全局电子快门操作。具体地，在多个像素100中同时或共同执行通过光电转换部的信号电荷的累积和电荷到电荷保持部的转移。随后，从多个像素100顺序地读取信号。在本实施例中，信号电荷被保持在半导体层108的电荷保持区域103中，直到所述信号被读取。因此，可以通过抑制在半导体层108中产生的暗电流来减少添加到保持的信号电荷的噪声。此外，由于电荷保持区域103与放大晶体管118的输入节点电隔离，因此可以通过CDS等降低噪声。
将描述被施加到像素100的各个部分的电压。在本实施例中，将给出使用通过光电转换产生的电荷当中的作为信号电荷的空穴(hole)的情况的描述。在本说明书中，除非另有指定，接地节点的电压是0V的参考电压。
从电源VS 104向上部电极S 106供给预定的电压Vs(在本实施例中，6V)。从电源VP113向光电转换部的电极P 110供给预定电压Vp(在本实施例中，3V)。电压Vs和电压Vp具有用于将反向偏压施加到光接收区域101中的空穴的关系。通过光电转换产生的空穴被积累在光接收区域101中的半导体层108和绝缘层109之间的界面附近。半导体层108的除光接收区域101之外的部分被遮光层105遮光。因此，主要在光接收区域101中进行光电转换。
在本实施例中，信号电荷是空穴，因此电极P 110的电压Vp低于转移电极T 111的电压Vt。如下面将参照图4A至图4C所述，转移电极T 111被设置为在平行于基板的表面的平面中围绕电极P 110的周围。因此，通过设定由Vp<Vt表达的关系，在设置在电极P 110附近的光接收区域101中形成势阱。通过光电转换产生的空穴被有效地收集到光接收区域101中的势阱。此外，转移电极T 111的电压Vt形成势垒，因此可以减少在光接收区域101中积累的电荷的泄漏。在信号电荷是电子的情况下，电极P 110的电压Vp被设定为高于转移电极T111的电压Vt。
在本实施例中，电源VD 115向第一电容器Cm 116的第二端子至少供给第一电压Vd1和不同于第一电压Vd1的第二电压Vd2。在本实施例中，信号电荷是空穴，因此第二电压Vd2高于第一电压Vd1。在本实施例中，第一电压Vd1是2V，而第二电压Vd2是8V。在信号电荷是电子的情况下，第二电压Vd2低于第一电压Vd1。在信号电荷是电子的情况下，例如，第一电压Vd1是8V，而第二电压Vd2是2V。
在信号电荷是空穴的情况下，复位电压Vres低于供给到上部电极S 106的电压Vs。在信号电荷是电子的情况下，复位电压Vres高于供给到上部电极S 106的电压Vs。在本实施例中，信号电荷是空穴，因此供给到上部电极S 106的电压Vs是6V，并且复位电压Vres是3V。
在本实施例中，通过将包括多个电压的电压Vd供给节点C，电源VD 115控制经由第一电容器Cm 116电容耦合到节点C的节点B的电压Vm。因此，对供给到节点C的电压Vd和供给到上部电极S 106的复位电压Vres或电压Vs之间的直流电流大小的关系不受特别限制。
在本实施例中，控制供给到电极P 110的电压Vp、供给到转移电极T 111的电压Vt和供给到电极M 112的电压Vm，从而将累积在光接收区域101中的信号电荷快速且完全地转移到电荷保持区域103。在信号电荷是空穴的情况下，可以基于由Vp>Vt>Vm表达的关系来转移电荷。在信号电荷是电子的情况下，可以基于由Vp<Vt<Vm表达的关系来转移电荷。
图2示意性地例示了根据本实施例的摄像设备的整个电路构造。图2例示了按四行四列的矩阵布置的十六个像素100。包括在一列中的多个像素100连接到一条输出线120。行驱动电路201向像素100供给驱动信号pRES、驱动电压pVP(电极P 110的电压VP)、驱动电压pVT(转移电极T 111的电压Vt)、驱动电压pVD(节点C的电压Vd)和驱动信号pSEL。驱动信号pRES被供给到图1例示的复位晶体管117的栅极。驱动信号pSEL被供给到选择晶体管119的栅极。复位晶体管117和选择晶体管119由这些驱动信号控制。包括在一行中的多个像素100连接到公共驱动信号线。驱动信号线是用于传输上述驱动信号pRES、驱动信号pSEL等的布线。在图2中，附加诸如(n)和(n+1)的表示各个行的参考符号以区分供给到不同行的驱动信号。这同样适用于其他图。在图2中，省略了遮光层105的图示。
在本实施例中，供给到第一电容器Cm 116的第二端子(节点C)的电压Vd在每行中被独立地控制。因此，行驱动电路201选择要从电压供给器203向其供给电压Vd的行。附加诸如(n)和(n+1)的表示各个行的参考符号以区分供给到不同行的电压Vd。在本实施例中，将给出对执行全局电子快门操作的情况的描述。在这种情况下，在所有行中共同地驱动驱动电压pVP、驱动电压pVT和驱动电压pVD。作为另选方案，可以执行滚动快门操作。在这种情况下，针对每行执行控制。利用上述构造，在本实施例中可以以行为单位驱动多个像素100。
每条输出线120连接到列电路204中的相应一个。图1A例示的列放大器301被包括在列电路204中。列驱动电路202以列为单位驱动列电路204。具体地，列驱动电路202向多个列电路204供给驱动信号CSEL。附加诸如(m)和(m+1)的表示各个列的参考符号以区分供给到不同列的驱动信号。这同样适用于其他图。利用这种构造，以行为单位并行读取的信号可以顺序地被输出到输出单元。
将详细描述列电路204。图3是第m列和第m+1列中的列电路204的等效电路图。省略其他列中的列电路204的图示。
输出线120上的信号被列放大器301放大。列放大器301的输出节点经由S/H开关302连接到电容器CTS。此外，列放大器301的输出节点经由S/H开关303连接到电容器CTN。S/H开关302和S/H开关303分别由驱动信号pTS和驱动信号pTN控制。利用这种构造，可以保持来自像素100的包括复位噪声的噪声信号N和光信号S。因此，根据本实施例的摄像设备能够执行相关双采样，即，读取已经去除了复位噪声的信号。
电容器CTS经由水平转移开关304连接到水平输出线306。电容器CTN经由水平转移开关305连接到水平输出线307。水平转移开关304和水平转移开关305由从列驱动电路202供给的驱动信号CSEL控制。
水平输出线306和水平输出线307都连接到输出放大器122。输出放大器122放大表示水平输出线306上的信号和水平输出线307上的信号之间的差的差信号，并输出该差信号。放大的信号被输入到模数转换器(ADC)205，从模拟信号被转换为数字信号，并被输出到摄像设备的外部。
各个列电路204可以是模数转换电路。在这种情况下，模数转换电路包括保持存储器或计数器的数字信号的保持单元。保持单元保持已经转换为数字信号的噪声信号N和光信号S。
接下来，将描述根据本实施例的摄像设备的平面结构和横截面结构。图4A示意性地例示了摄像设备的平面结构。与图1A至图1C中的部分相同的部分用相同的附图标记表示。图4A例示了两行两列的像素100。图4A示意性地例示了在与其上设置有像素电路的基板的表面平行的平面中的电极P 110、转移电极T 111和电极M 112的布置。
图4B示意性地例示了摄像设备的横截面结构。图4B中例示的横截面对应于沿图4A中的线IVB-IVB截取的横截面。与图1A至图1C中的部分相同的部分用相同的附图标记表示。图4B例示了设置在半导体层108和基板之间的微透镜401、平坦化层402、滤色器403和层间膜404。例示了半导体层108中的光接收区域101、电荷转移区域102和电荷保持区域103。用于将电极连接到像素电路的导电构件(未例示)被设置在层间膜404中。
如图4B例示，电极P 110、转移电极T 111和电极M 112被设置成使得其重心一致。利用这种构造，微透镜401能够有效地将入射光聚焦在光电转换部(光接收区域101和电极P110)上。光电转换部的电场分布和光入射分布彼此对应，因此通过光电转换产生的电荷被有效地收集在光接收区域101中。
在图4A例示的平面中，转移电极T 111被设置为围绕电极P 110。利用这种布置，可以将在光接收区域101中累积的电荷快速地转移到电荷保持区域103。结果是，可以高速地驱动摄像设备。此外，施加到转移电极T 111的偏置电压使得能够形成势垒。因此，所产生的电荷可以被有效地收集在光接收区域101中。此外，可以抑制所收集的电荷泄漏到电荷保持区域103或相邻像素。电荷可以在电荷转移期间被快速地、完全地转移。
图4C示意性地例示了遮光层105的平面结构。虚线表示电极P 110、转移电极T 111和电极M 112的形状。
接下来，将描述设置在基板上的像素电路的平面结构和横截面结构。图5A示意性地例示了设置在基板上的像素电路的平面图中的布置。也就是说，图5A例示了在像素电路投影到与基板的表面平行的平面上的情况下的布置。图5B示意性地例示了基板550和层叠在基板550上的层间膜404和半导体层108的横截面结构。图5B中例示的横截面对应于沿图5A中的线VB-VB截取的横截面。具有与图1A至图1C中的功能相同的功能的部分由相同的附图标记表示。请注意，关于晶体管，附图标记被附加到相应的栅极电极。形成驱动信号线的导电构件由与供给到驱动信号线的驱动信号的附图标记相同的附图标记表示。例如，由pRES表示的导电构件形成用于供给驱动信号pRES的驱动信号线。
图5A例示了按两行和两列的矩阵布置的四个像素100。仅在右上像素中，与图4A例示的电极P 110、转移电极T 111和电极M 112相对应的部分通过使用虚线例示。在其他像素中省略这些电极的图示。图5A例示了形成第一电容器Cm 116的第一端子的电极502和形成第二端子的电极503。电极502和电极503被布置为使得它们在平面图中相互交叠。
如图5A例示，形成第一电容器Cm 116的第一端子的电极502和放大晶体管118经由触点501彼此电连接。形成第一电容器Cm 116的第一端子的电极502和电极M 112经由触点506彼此电连接。形成第一电容器Cm 116的第二端子的电极503和驱动信号线pVD经由触点507彼此连接。触点504将转移电极T 111和驱动信号线pVT彼此连接。触点505将电极P 110和驱动信号线pVP彼此连接。
如图5A和图5B例示，第一电容器Cm 116的电极503连接到驱动信号线pVD。驱动信号线pVD从电源VD 115传输电压Vd。在本实施例中，针对每行布置驱动信号线pVD。也就是说，一行的驱动信号线pVD和另一行的驱动信号线pVD彼此电绝缘。利用这种构造，第一电容器Cm116的第二端子(节点C)的电压Vd可以在每行中被独立地控制。
如图5B例示，摄像设备包括基板550。像素晶体管的源极区和漏极区被布置在基板550中。像素晶体管是包括在像素电路中的晶体管，例如，复位晶体管117、放大晶体管118和选择晶体管119。包括像素晶体管的栅极电极和形成布线的导电构件的层间膜404被设置在基板550上。绝缘层109和半导体层108被设置在层间膜404上。
上部电极S 106由允许一定量的光从其通过的导电构件形成。例如，可以使用诸如氧化铟锡(ITO)的铟和/或包含锡的化合物或诸如ZnO的化合物作为上部电极S 106的材料。利用这种构造，大量的光可以进入光接收区域101，因此可以提高灵敏度。作为另一示例，具有允许一定量的光从其通过的厚度的多晶硅材料或金属材料可以用于上部电极S 106。由于金属具有低电阻，因此使用金属作为上部电极S 106的材料的实施例有利于降低功耗或提高驱动速度。对上部电极S 106的透光率不受特别限制，只要该透光率不为零即可。
对于遮光层105，使用具有低透光率的材料。在一个实施例中，具有比上部电极S106低的透光率的材料用于遮光层105。例如，诸如金属或有机树脂的材料用于遮光层105。在金属用于遮光层105的情况下，遮光层105和上部电极S 106彼此电连接。利用这种构造，可以有效地降低上部电极S 106的电阻，由此可以提高操作速度。在本实施例中，遮光层105被设置在上部电极S 106上。在本实施例的变型例中，遮光层105被设置在上部电极S 106和电荷保持区域103之间。
半导体层108由本征非晶硅(a-Si)、低浓度p型a-Si、低浓度n型a-Si等构成。作为另选方案，半导体层108可以由化合物半导体构成。化合物半导体的示例包括诸如BN、GaAs、GaP、AlSb和GaAlAsP的III-V化合物半导体，诸如CdSe、ZnS和HdTe的II-VI化合物半导体，以及诸如PbS、PbTe、和CuO的IV-VI化合物半导体。作为另选方案，半导体层108可以由有机材料构成。例如，可以使用富勒烯、香豆素6(C6)、罗丹明6G(R6G)、锌酞菁(ZnPc)、喹吖啶酮、酞菁化合物或萘酞菁化合物。此外，由上述化合物半导体构成的量子点膜可以用于半导体层108。半导体层108可以具有低杂质浓度，或者，半导体层108可以是本征的。利用这种构造，可以在半导体层108中扩展足够的耗尽层，因此可以提高灵敏度并且可以降低噪声。
阻挡层107禁止将与信号电荷相同的导电类型的电荷从上部电极S 106注入到半导体层108。在上部电极S 106由ITO构成的情况下，取决于与形成半导体层108的半导体的组合，上部电极S 106也可以用作阻挡层107。也就是说，可以形成势垒，使得与信号电荷相同的导电类型的电荷不从上部电极S 106注入到半导体层108。
对于阻挡层107，可以使用与用于半导体层108的半导体相同类型的半导体，即，具有高于用于半导体层108的半导体的杂质浓度的n型或p型半导体。例如，在将a-Si用于半导体层108的情况下，将具有高杂质浓度的n型a-Si或具有高杂质浓度的p型a-Si用于阻挡层107。费米能级的位置根据杂质浓度的差异而变化，因此可以仅对电子和空穴中的一个形成势垒。阻挡层107的导电类型是其中与信号电荷相反的导电类型的电荷是多数载流子的导电类型。
作为另选方案，阻挡层107可以由与半导体层108的材料不同的材料构成。利用这种构造，形成异质结。由于带隙在材料之间变化，因此可以仅对电子和空穴中的一个形成势垒。
绝缘层109被设置在半导体层108与电极P 110、转移电极T 111和电极M 112中的各个之间。绝缘材料用于绝缘层109。绝缘层109的材料的示例包括诸如氧化硅、非晶氧化硅(a-SiO)、氮化硅或非晶氮化硅(a-SiN)的无机材料或有机材料。绝缘层109可以具有防止由于隧道效应而导致的电荷传输的厚度。利用这种构造，可以减少泄漏电流，并由此可以降低噪声。具体地，绝缘层109可以具有50nm以上的厚度。
在a-Si、a-SiO或a-SiN用于阻挡层107、半导体层108和绝缘层109的情况下，可以进行加氢处理，并且可以通过氢终止悬空键。利用这种构造，可以降低噪声。
电极P 110、转移电极T 111和电极M 112中的各个由金属等的导电构件形成。与形成布线的导电构件或用于形成用于与外部部件连接的焊盘电极的导电构件相同的材料用于电极P 110、转移电极T 111和电极M 112。利用这种构造，可以同时形成电极P 110、转移电极T 111、电极M 112、布线和焊盘电极中的一些或全部。因此，可以简化制造工艺。
将参照图6A至图6F描述根据本实施例的操作。图6A至图6C示意性地例示了半导体层108中的信号电荷(空穴)的操作。图6D至图6F示意性地例示了半导体层108和绝缘层109之间的界面处的电位。在图6D至图6F和图7中的各个中，纵轴表示关于空穴的电位。关于空穴的电位在垂直轴的上侧处较低。因此，电压在垂直轴的上侧处较低。例示了上部电极S106、电极P 110和电极M 112的自由电子的能级。对于阻挡层107和半导体层108例示了导带中的能级和价带中的能级之间的带隙。为了方便起见，在半导体层108和绝缘层109之间的界面处的半导体层108的电位被称为半导体层108的表面电位或简称为表面电位。
图6A例示了通过光接收区域101中的光电转换产生的空穴在光接收区域101中累积的状态。图6D示意性地例示了对应于图6A的关于光接收区域101、电荷转移区域102和电荷保持区域103中的空穴的电位。白色圆圈表示空穴。在这种情况下，电极P 110的电压Vp、转移电极T 111的电压Vt和电极M 112的电压Vm满足由Vp＝Vm<Vt表达的关系。利用该关系，在光接收区域101和电荷保持区域103之间形成势垒，并且这两个区域彼此电隔离。也就是说，转移电极T 111用作用于将光接收区域101和电荷保持区域103彼此隔离的隔离电极。如果满足Vs＝Vt，则电隔离性能增加。
图6B例示了累积在光接收区域101中的空穴被转移到电荷保持区域103的状态。图6E示意性地例示了对应于图6的关于光接收区域101、电荷转移区域102和电荷保持区域103中的空穴的电位。在这种情况下，电极P 110的电压Vp、转移电极T 111的电压Vt和电极M112的电压Vm满足由Vp＝Vt>Vm或Vp>Vt>Vm表达的关系。利用该关系，在光接收区域101和电荷保持区域103之间形成电位斜率。因此，累积在光接收区域101中的空穴沿着半导体层108和绝缘层109之间的界面转移到电荷保持区域103。
图6C例示了将保持在电荷保持区域103中的信号电荷读取到半导体基板上的电路的操作。图6F示意性地例示了对应于图6的关于光接收区域101、电荷转移区域102和电荷保持区域103中的空穴的电位。随着电极M 112的电压Vm改变，在与电极M 112连接的放大晶体管118中发生与电荷保持区域103中的电荷量相对应的电压的改变。
在本实施例中，半导体层108在平行于基板的表面的方向上经由电荷转移区域102从光接收区域101连续延伸到电荷保持区域103。因此，作为在多个像素中同时转移在光接收区域101中累积的电荷并将电荷保持在电荷保持区域103中直到信号被读出的结果，可以执行全局电子快门操作。
接下来，将参照图7描述读取基于保持在电荷保持区域103中的电荷的信号的操作。图7示意性地例示了沿着垂直于基板表面的方向的半导体层108的能带。在图7的左侧，例示了光接收区域101中的能带。在图7的右侧，例示了电荷保持区域103中的能带。关于光接收区域101，例示了上部电极S 106、阻挡层107、半导体层108、绝缘层109和电极P 110的能带。关于电荷保持区域103，例示了上部电极S 106、阻挡层107、半导体层108、绝缘层109和电极M 112的能带。
作为光接收区域101中的操作，重复执行以下步骤p1和p2。步骤p1对应于电荷的转移，步骤p2对应于入射光的光电转换和信号电荷的累积。在下文中，将描述各个步骤。
在步骤p1中，如上面参照图6A至图6F所述，累积在光接收区域101中的信号电荷经由电荷转移区域102转移到电荷保持区域103。因此，光接收区域101的状态从累积空穴的状态变为不存在空穴的状态。另一方面，电荷保持区域103的状态从不存在空穴的状态变为保持空穴的状态。
在步骤p2中，执行光电转换。在光接收区域101中，由入射光产生的电子-空穴对中的空穴作为信号电荷被累积。电子被释放到上部电极S106。结果是，与入射光量相对应的空穴积累在光接收区域101与绝缘层109之间的界面处。
此后，在光接收区域101中重复步骤p1和p2。在拍摄运动图像的情况下，重复对应于一帧的操作。可以在所有像素中以相同的定时重复该操作，因此可以执行全局电子快门操作。在集体电荷转移之后，光接收区域101与电荷保持区域103电隔离，并且可以独立地控制各个区域。
作为电荷保持区域103中的操作，重复执行以下步骤m1至步骤m5。步骤m1对应于放大晶体管118的输入节点的复位。步骤m2对应于噪声信号N的读取(N读取)。步骤m3对应于电荷的转移。步骤m4对应于来自电荷保持区域103的信号电荷的释放。步骤m5对应于光信号S的读取(S读取)。在下文中，将描述各个步骤。
在步骤m1中，复位晶体管117导通。包括电极M 112的节点(即，图1A例示的节点B)的电压被复位到复位电压Vres。复位电压Vres是，例如，3V。
在步骤m2中，复位晶体管117断开。因此，节点B进入电浮置状态。此时，可以由复位晶体管117产生复位噪声(噪声kTC)。选择晶体管119导通，并且放大晶体管118从像素100输出包括复位噪声的噪声信号N(Vres+kTC)(N读取)。噪声信号N由列电路204的电容器CTN保持。
在步骤m3中，信号电荷从光接收区域101转移到电荷保持区域103。同时执行光接收区域101中的步骤p1和电荷保持区域103中的步骤m3。此时，电源VD 115向图1A例示的节点C供给第一电压Vd1。
在步骤m4中，电源VD 115向图1A例示的节点C供给第二电压Vd2。电极M 112(节点B)的电压沿与节点C的电压的变化相同的方向变化。由于空穴被用作信号电荷，因此第一电压Vd1和第二电压Vd2被设定为使得此时的电极M 112的电压Vm变得高于上部电极S 106的电压Vs(＝6V)。在本实施例中，第一电压Vd1为2V，并且第二电压Vd2为8V。
电极M 112的电压的变化量dVB根据连接到电极M 112的第一电容器Cm 116的电容值C1与包括在电荷保持区域103中的第二电容器123的电容值C2的比率来确定。相对于节点C的电压的变化量dVd，电极M 112的电压的变化量dVB由dVB＝dVd×C1/(C1+C2)表达。包括电极M 112的节点B可以包括另一电容分量。然而，其他电容分量与第一电容器Cm 116的电容值C1相比足够小。因此，节点B的电容值可以被视为等于第一电容器Cm 116的电容值C1。
在本实施例中，电极M 112的电压的变化量dVB充分大于上部电极S 106的电压Vs和复位电压Vres之间的差(Vs-Vres)。因此，电极M 112的电位低于上部电极S 106的电位，并且半导体层108的电位斜率被反转。因此，由黑圆圈表示的电子从上部电极S 106注入到半导体层108。此外，在半导体层108和绝缘层109之间的界面处作为信号电荷保持的空穴中的一些或全部朝向阻挡层107移动。移动的空穴与阻挡层107中的多数载流子复合并消失。结果是，半导体层108中的空穴从半导体层108释放。在整个半导体层108耗尽的情况下，保持为信号电荷的所有空穴被释放。
接下来，将第一电压Vd1供给节点C。因此，半导体层108的电位斜率再次被反转。因此，注入到半导体层108中的电子从半导体层108释放。另一方面，阻挡层107禁止空穴从上部电极S 106注入到半导体层108。因此，半导体层108的表面电位根据所保持的空穴的量而变化。根据表面电位的变化，电极M 112的电压以与从复位状态消失的空穴的量相对应的电压Vsig变化。也就是说，与作为信号电荷保持的空穴的量相对应的电压Vsig出现在节点B处。与保持的空穴的量相对应的电压Vsig被称为光信号分量。
在步骤m5中，复位晶体管119导通。因此，放大晶体管118从像素100输出光信号S(Vsig+Vres+kTC)。光信号S由列电路204的电容器CTS保持。步骤m2中读取的噪声信号N(Vres+kTC)与步骤m5中读取的光信号S(Vsig+Vres+kTC)之间的差与基于对应于保持的信号电荷的电压Vsig的信号(光信号分量)相对应。
在信号电荷是电子的情况下，第二电压Vd2低于第一电压Vd1。复位电压Vres被设定为低于上部电极S 106的电压Vs。
在本实施例中，半导体层108的电位斜率被反转，从而释放保持的空穴。如果半导体层108的电位斜率不反转，则可能发生未释放的电荷并可能产生噪声。这里，随着电极M112(节点B)的电压的变化量dVB相对于上部电极S 106的电压Vs和复位电压Vres之间的差(Vs-Vres)增大，电位斜率更可能被反转。也就是说，随着电极M 112的电压的变化量dVB相对于上部电极S 106的电压Vs和复位电压Vres之间的差(Vs-Vres)增大，可以降低噪声。
如上所述，在节点C的电压的变化量dVd与节点B的电压的变化量dVB之间存在由dVB＝dVd×C1/(C1+C2)表达的关系。也就是说，节点B的电压的变化量dVB随着节点B的电容值C1的增加而增加。
在本实施例中，第一电容器Cm 116连接到电极M 112。因此，可以增加节点B的电容值C1。利用这种构造，可以增加节点B的电压的变化量dVB。结果是，可以容易地耗尽半导体层108，从而可以减少未释放的电荷。根据本实施例，可以降低噪声。
将描述第一电容器Cm 116未连接到节点B的构造。在这种情况下，节点B的电容可以包括由半导体区域中的p-n结产生的电容分量和布线的寄生电容分量。然而，这些电容分量的量与包括在电荷保持区域103中的第二电容器123的电容值C2相比小得可以忽略不计。因此，C1/(C1+C2)几乎为零。因此，即使节点C的电压Vd改变，节点B的电压也几乎不改变。在这种情况下，电位斜率不被反转，并且，出现保持为信号电荷的一些空穴不被释放的可能性。与此相对照，根据本实施例，可以减少未释放的信号电荷，从而可以降低噪声。
接下来，将给出对第一电容器Cm 116的电容值C1、包括在电荷保持区域103中的第二电容器123的电容值C2和供给到各个部分的电压之间的关系的描述。
在本实施例中，电荷保持区域103包括阻挡层107、半导体层108和绝缘层109。阻挡层107具有比半导体层108和绝缘层109高的导电性。因此，包括在电荷保持区域103中的第二电容器123的电容值C2与半导体层108中的电容分量Ci和绝缘层109中的电容分量Cins的合成电容相对应。具体地，第二电容器123的电容值C2由下式(1)表达。
C2＝Ci×Cins/(Ci+Cins)···(1)
通过使用平面图中的电极P 110的面积Ss、半导体层108的厚度di、绝缘层109的厚度dins、半导体层108的相对介电常数Ei、绝缘层109的相对介电常数Eins和真空介电常数E0，电容分量Ci和电容分量Cins分别由下式(2)和式(3)表达。
Ci＝E0×Ei×Ss/di···(2)
Cins＝E0×Eins×Ss/dins···(3)
电极P 110的边缘电场几乎可以忽略不计，因此，仅有在平面图中的电极P 110的面积Ss可以被认为是用于计算电容的面积。例如，平面图中的电极P 110的面积Ss是图4A至图4C中的电极P 110的面积。在图5B中，例示了半导体层108的厚度di和绝缘层109的厚度dins。
第一电容器Cm 116的电容值C1通过使用平面图中的电极502或电极503的面积Sd、电极502和电极503之间的距离dd以及在电极502和电极503之间的绝缘层的介电常数Ed来由下式(4)表达。
C1＝E0×Ed×Sd/dd···(4)
在本实施例中，节点C的电压Vd被控制为第一电压Vd1和第二电压Vd2，从而累积信号电荷并通过耗尽半导体层108来释放信号电荷。当第一电容器Cm 116的电容值C1和第二电容器123的电容值C2满足以下关系时，当释放信号电荷时，可以减少残留在半导体层108中的电荷。首先，将描述信号电荷是空穴的实施例。
为了简单起见，假设第一电容器Cm116的电容值C1是第二电容器123的电容值C2的k倍。也就是说，电容值C1和电容值C2具有由下式(5)表达的关系。
C1＝k×C2···(5)
如上所述，节点C的电压的变化量dVd和电极M 112(节点B)的电压的变化量dVB具有由下式(6)表达的关系。
dVB＝dVd×C1/(C1+C2)···(6)
从式(5)和式(6)得到式(7)。
dVB＝dVd×k/(1+k)···(7)
为了累积作为信号电荷的空穴，供给到上部电极S 106(节点A)的电压Vs和复位电压Vres可以满足由式(8)表达的关系。
Vs>Vres···(8)
为了转移作为信号电荷的空穴，上部电极S 106(节点A)的电压Vs、复位电压Vres和电极M 112的电压的变化量dVB可以满足由式(9)表达的关系。
Vs<Vres+dVB···(9)
当满足由式(8)所表达的关系时，可以在半导体层108中形成用于使空穴向绝缘层109漂移的电位斜率。当满足由式(9)所表达的关系时，可以容易地反转半导体层108中的电位斜率。
从式(7)和式(9)得到式(10)。
Vs-Vres<dVd×k/(1+k)···(10)
在信号电荷是空穴的实施例中，第二电压Vd2高于第一电压Vd1。也就是说，由dVd＝Vd2-Vd1表达的节点C的电压的变化量是正值。因此，即使式(10)的两边除以dVd，不等式符号也不被反向。
因此，关于电容值C1与电容值C2的电容比k，从式(10)得到以下的关系式(11)。
Figure BDA0001171020460000251
当满足由式(11)所表达的关系时，可以减少未被放电的电荷。因此，可以降低噪声。
具体地，在本实施例中，第一电容Cm116的电容值C1为4fF，并且，第二电容123的电容值C2为1fF。也就是说，k＝4，利用这种构造，可以进一步降低噪声。
在本实施例中，在平面图中第一电容器Cm 116的电极502和电极503中的任一个的面积Sd和电极M 112的面积Ss满足由Sd>0.5×Ss表达的关系。利用这种构造，可以容易地获得上述电容比的关系。
降低噪声的效果随着k的值增加而增加。因此，当第一电容器Cm 116的电容值C1等于或大于第二电容器123的电容值C2时，可以进一步增强降低噪声的效果。
通过使用第一电压Vd1和第二电压Vd2，节点C的电压的变化量dVd由dVd＝Vd2-Vd1表达。可以通过使用式(5)将式(11)的左边重写为C1/(C1+C2)。由此，式(11)被修改为式(12)。
Figure BDA0001171020460000261
接下来，将描述信号电荷是电子的实施例。在信号电荷是电子的情况下，式(8)和式(9)中的不等式符号被反向。因此，式(10)中的不等式符号也被反向。也就是说，在信号电荷是电子的情况下，得到下式(13)。
Vs-Vres>dVd×k/(1+k)···(13)
然而，在信号电荷是电子的实施例中，第二电压Vd2低于第一电压Vd1。也就是说，由dVd＝Vd2-Vd1表达的节点C的电压的变化量dVd是负值。因此，在式(13)的两边除以dVd时，不等式符号被反向。结果是，如在信号电荷是空穴的情况中一样得到式(11)和式(12)。
现在，将描述由式(12)表达的关系。右边的值随着复位电压Vres和供给到电荷保持区域103中的上部电极S 106的电压Vs之间的差减小而减小。也就是说，即使第一电容器Cm 116的电容值C1小，也可以反转半导体层108的电位斜率。当复位电压Vres和供给到上部电极S 106的电压Vs之间的差小时，在半导体层108中累积的电荷量减少。
另一方面，右边的值随着复位电压Vres和电压Vs之间的差的增大而增大。也就是说，使用大的值作为第一电容器Cm 116的电容值C1。在这种情况下，由于复位电压Vres与第一电压Vs1之间的差大，因此可以增加在半导体层108中累积的电荷量。
如上所述，根据包括在电荷保持区域103中的第一电容器Cm 116的电容值C1和第二电容器123的电容值C2之间的关系，可以降低噪声。
上述值仅是示例，并且实施例不限于这些值。存在在半导体层108和绝缘层109之间的界面处存在缺陷能级的可能性。在这种情况下，可以基于现有技术考虑平带电压。
接下来，将描述用于控制根据本实施例的摄像设备的驱动信号。图8和图9是在根据本实施例的摄像设备中使用的驱动信号的时序图。图8例示了与一行中的信号读取操作相对应的驱动信号。图9例示了与两行、第n行和第n+1行中的信号读取操作相对应的驱动信号。
驱动信号pSEL被供给到选择晶体管119的栅极。驱动信号pRES被供给到复位晶体管117的栅极。驱动信号pVT被供给到转移电极T 111。驱动信号pTS被供给到S/H开关302。驱动信号pTN被供给到S/H开关303。驱动信号CSEL被供给到列驱动电路202。
当驱动信号pSEL、pRES、pTN和pTS处于高电平时，相应的晶体管或开关导通。当驱动信号pSEL、pRES、pTN和pTS处于低电平时，相应的晶体管或开关断开。这些驱动信号的高电平和低电平根据相应的晶体管和开关的阈值电压来设定。图8例示了驱动信号pVD的时序图。驱动信号pVD包括初始电压Vd0、第一电压Vd1和第二电压Vd2。
根据本实施例的摄像设备执行所谓的全局电子快门操作。将参照图8描述细节。从时刻t1到时刻t2的期间GS是集体电荷转移的期间。从时刻t2到时刻t11的期间HBLNK(n)是水平消隐期间。从时刻t11到时刻t1的期间HSCAN(n)是水平扫描期间。
在时刻t1，在所有像素中驱动信号pVT的电压从6V变为3V。同时，驱动信号pVD的电压在所有像素中从初始电压Vd0(＝3V)变为第一电压Vd1(＝2V)。因此，光接收区域101中的信号电荷被共同地转移到所有像素中的电荷保持区域103。在时刻t2，驱动信号pVT的电压在所有像素中从3V变为6V，从而完成电荷转移。
直到时刻t3，驱动信号pRES(n)保持在高电平，并且第n行中的像素100的复位晶体管117处于导通状态。将第n行中的像素100的节点B的电压复位为复位电压Vres。此后，在时刻t3，驱动信号pRES(n)变为低电平，因此，复位晶体管117断开。
随后，驱动信号pTN(n)在时刻t4变为高电平，并在时刻t5变为低电平。因此，包括复位噪声(图7例示的kTC)的噪声信号N保持在列电路204的电容器CTN中。
在时刻t6，驱动信号pVD(n)的电压从第一电压Vd1(＝2V)变为第二电压Vd2(＝8V)。在时刻t7，驱动信号pVD(n)的电压从第二电压Vd2变为第一电压Vd1。通过从时刻t6到时刻t7执行的操作，保持在电荷保持区域103中的信号电荷被释放，并且在节点B处产生与保持的信号电荷的量相对应的电压Vsig。
驱动信号pTS(n)在时刻t8变为高电平，并在时刻t9变为低电平。因此，包括电压Vph和复位噪声的光信号S被保持在列电路204的电容器CTS中。
在时刻t10，驱动信号pVD(n)的电压从第一电压Vd1变为第二电压Vd2。因此，半导体层108中的所有的残留电荷被释放，并且光接收区域101被复位(膜复位)。因此，可以防止前一帧的残留电荷影响下一帧的光信号S。
在时刻t11，驱动信号pRES(n)变为高电平，并且，驱动信号pVD(n)的电压从第二电压Vd2变为初始电压Vd0。因此，第n行中的像素100的节点B的电压被再次复位为复位电压Vres(FD复位)。驱动信号pRES(n)保持在高电平，直到下一帧的时刻t3，并且，节点B被固定为复位电压Vres。此后，第n行中的像素100开始累积下一帧的信号电荷。
在时刻t11，基于驱动信号CSEL，将由列电路204读取的噪声信号N和光信号S输出到各列中的输出放大器122。输出放大器122放大光信号S和噪声信号IN之间的差，并将其输出到ADC 205。
此后，如图9例示，从第n+1行中的像素100读取信号。该操作类似于从时刻t1到t11执行的操作，因此省略其描述。
如上所述，在本实施例中，光接收区域101和电荷保持区域103设置在半导体层108的连续部分中。利用这种构造，可以降低噪声。
第二实施例
将描述本发明的另一个实施例。本实施例与第一实施例的不同之处在于省略了连接到转移电极T 111的电荷转移区域102、转移电极T 111和电源VT 114。在下文中，将描述与第一实施例的不同之处。
图10示意性地例示了根据本实施例的摄像设备的像素100。具有与图1A中的功能相同的功能的部分由相同的附图标记表示。如图10例示，像素100不包括电荷转移区域102、转移电极T 111和电源VT 114。
在根据本实施例的像素100中，连接到电极P 110的电源VP 150向电极P 110供给多个不同的电压。通过控制从电源VP 150供给的电压Vp和从电源VD 115供给的电压Vd，电荷可以从光接收区域101转移到电荷保持区域103。在信号电荷是空穴的情况下，电极P 110的电压Vp和电极M 112的电压Vm之间的关系被设定为Vp>Vm，从而电荷从光接收区域101转移到电荷保持区域103。在电荷累积在光接收区域101中的期间中，电极P 110的电压Vp和电极M 112的电压Vm之间的关系被设定为Vp<Vm。在信号电荷是电子的情况下，电极P 110的电压Vp和电极M 112的电压Vm之间的关系被设定为Vp<Vm，从而电荷从光接收区域101转移到电荷保持区域103。在电荷累积在光接收区域101中的期间中，电极P 110的电压Vp和电极M112的电压Vm之间的关系被设定为Vp>Vm。
如上所述，在本实施例中，像素100不包括电荷转移区域102。利用这种构造，可以减小像素的尺寸。
第三实施例
将描述本发明的另一个实施例。本实施例与第一实施例的不同之处在于，转移电极T 111的电压Vt是固定的，并且多个不同的电压被供给到电极P 110。在下文中，将描述与第一实施例的不同之处。
图11示意性地例示了根据本实施例的摄像设备的像素100。具有与图1A中的功能相同的功能的部分由相同的附图标记表示。供给到转移电极T 111的电压Vt是固定的。连接到电极P 110的电源VP 150向电极P 110供给多个不同的电压。
在本实施例中，通过控制从电源VP 150供给的电压Vp和从电源VD 115供给的电压Vd，电荷可以从光接收区域101转移到电荷保持区域103。在信号电荷是空穴的情况下，电极P 110的电压Vp、转移电极T 111的电压Vt和电极M 112的电压Vm之间的关系被设定为Vp>Vt>Vm，从而电荷从光接收区域101转移到电荷保持区域103。在电荷累积在光接收区域101中的期间中，电压Vp和电压Vt之间的关系被设定为Vp<Vt。在信号电荷是电子的情况下，电极P110的电压Vp、转移电极T 111的电压Vt和电极M 112的电压Vm之间的关系被设定为Vp<Vt<Vm，从而电荷从光接收区域101转移到电荷保持区域103。在电荷累积在光接收区域101中的期间中，电压Vp和电压Vt之间的关系被设定为Vp>Vt。
利用根据本实施例的构造，可以并行地执行读取基于电荷保持区域103中的电荷的信号(第一实施例中的步骤m4)和释放来自光接收区域101的电荷(第一实施例中的膜复位)。
第四实施例
将描述本发明的另一个实施例。本实施例与第一实施例的不同之处在于，向电极P110供给多个不同的电压。在下文中，将描述与第一实施例的不同之处。
图12示意性地例示了根据本实施例的摄像设备的像素100。具有与图1A中的功能相同的功能的部分由相同的附图标记表示。连接到电极P110的电源VP 150向电极P 110供给多个不同的电压。
在本实施例中，通过控制从电源VP 150供给的电压Vp、从电源VT 114供给的电压Vt和从电源VD 115供给的电压Vd，电荷可以从光接收区域101转移到电荷保持区域103。在信号电荷是空穴的情况下，电极P 110的电压Vp、转移电极T 111的电压Vt和电极M 112的电压Vm之间的关系被设定为Vp>Vt>Vm，从而电荷从光接收区域101转移到电荷保持区域103。在电荷累积在光接收区域101中的期间中，电压Vp和电压Vt之间的关系被设定为Vp<Vt。在信号电荷是电子的情况下，电极P 110的电压Vp、转移电极T 111的电压Vt和电极M 112的电压Vm之间的关系被设定为Vp<Vt<Vm，从而电荷从光接收区域101转移到电荷保持区域103。在电荷累积在光接收区域101中的期间中，电压Vp和电压Vt之间的关系被设定为Vp>Vt。
通过根据本实施例的构造，在电荷的转移的期间容易地控制电位。此外，利用根据本实施例的构造，可以并行地执行读取基于电荷保持区域103中的电荷的信号(第一实施例中的步骤m4)和释放来自光接收区域101的电荷(第一实施例中的膜复位)。
第五实施例
将描述本发明的另一个实施例。本实施例与第一实施例的不同之处在于平面图中的电极P 110、转移电极T 111和电极M 112的形状。在下文中，将描述与第一实施例的不同之处。
将描述根据本实施例的摄像设备的平面结构。图13A和图13B示意性地例示了摄像设备的平面结构。与图1A至图1C中的部分相同的部分由相同的附图标记表示。
如图13A例示，电极P 110具有矩形形状。在平面图中转移电极T 111围绕电极P110。此外，在平面图中电极M 112围绕转移电极T 111。利用这种构造，可以形成到光接收区域101的矩形开口。结果是，可以提高灵敏度。
将描述本实施例的变型例。如图13B例示，转移电极T 111和隔离电极126被设置在电极P 110与电极M 112之间。向隔离电极126供给固定电压。利用隔离电极126，可以抑制电荷的扩散。结果是，可以提高灵敏度。
如上所述，根据本实施例，可以提高灵敏度。
第六实施例
将描述本发明的另一个实施例。本实施例与第一实施例的不同之处在于多个光接收区域101共享电荷保持区域103。在下文中，将描述与第一实施例的不同之处。
图14A示意性地例示了摄像设备的平面结构。图14B示意性地例示了根据本实施例的摄像设备的像素100。在图14A和图14B中，在附图标记之后附加字母字符以将多个光接收区域101彼此区分开。这同样适用于多个电极P 110和多个转移电极T 111。
在本实施例中，光接收区域101a中的电荷和光接收区域101b中的电荷被转移到电荷保持区域103。从另一观点来看，针对一组像素电路和电荷保持区域103布置有多个光接收区域101。因此，可以从同一像素电路读取多个光接收区域101中的多个信号。作为另选方案，可以在电荷保持区域103中添加来自多个光接收区域101的电荷。
第七实施例
将描述本发明的另一个实施例。本实施例与第一实施例的不同之处在于，彼此分离的多个电极被布置在半导体层108上。在下文中，将描述与第一实施例的不同之处。
图15A示意性地例示了根据本实施例的摄像设备的像素100。具有与图1A中的功能相同的功能的部分由相同的附图标记表示。上部电极S 106和阻挡层107未被设置在电荷转移区域102上。因此，上部电极S 106包括彼此隔离的设置在光接收区域101上的部分(第一电极)和设置在电荷保持区域103上的部分(第三电极)。遮光层171被设置在光接收区域101中的两个隔离部分之间的部分处。遮光层171由诸如树脂的绝缘体形成。利用这种构造，可以减少进入电荷保持区域103的光。
在本实施例的变型例中，遮光层171由诸如金属的导电构件形成。在这种情况下，上部电极S 106未被设置在电荷保持区域103上。在图15B中例示了该变型例。
图15B示意性地例示了根据本变型例的摄像设备的像素100。具有与图1A中的功能相同的功能的部分由相同的附图标记表示。上部电极S106未被设置在电荷保持区域103上，并且，阻挡层107和遮光层171被设置在其上。遮光层171由诸如金属的导电构件形成。因此，遮光层171向电荷保持区域103施加偏置电压。利用这种构造，遮光层171用作能够减少进入电荷保持区域103的光的电极(第三电极)。
在本实施例中，设置在光接收区域101中的上部电极S 106的透光率高于遮光层171的透光率。利用这种构造，可以在半导体层108中设置接收光的光接收区域101和遮光的电荷保持区域103。作为另选方案，上部电极S 106和遮光层107可以彼此电连接。利用这种构造，可以有效地降低上部电极S 106的电阻，由此可以提高操作速度。
在图16中例示了该实施例的另一个变型例。图16示意性地例示了根据本变型例的摄像设备的像素100。具有与图1A中的功能相同的功能的部分由相同的附图标记表示。在图16例示的摄像设备中，上部电极S 106包括彼此隔离的设置在光接收区域101上的部分(第一电极)和设置在电荷保持区域103上的部分(第三电极)。在光接收区域101中的两个隔离部分之间的部分处，不设置遮光层171。光接收区域101中的两个隔离部分分别被称为第一电极106-1和第三电极106-2。
光接收区域101被设置在第一电极106-1与电极P(第二电极)110之间。电荷保持区域103被设置在第三电极106-2与电极M(第四电极)112之间。与第一实施例中的上部电极S106一样，第一电极106-1连接到电源VS 104。第三电极106-2连接到电源VSB 180。电源VSB180将多个电压Vsb供给第三电极106-2。
当作为信号电荷的空穴从光接收区域101转移到电荷保持区域103时，第一电极106-1的电压Vs和第三电极106-2的电压Vsb满足由Vs>Vsb表达的关系。因此，可以支持通过电极P 110、转移电极T 111和电极M 112的电荷转移。结果是，可以以更高的速度进行电荷转移。在信号电荷是电子的情况下，当电荷转移时，第一电极106-1的电压Vs和第三电极106-2的电压Vsb满足由Vs<Vsb表达的关系。因此，可以支持通过电极P 110、转移电极T 111和电极M 112的电荷转移。结果是，可以以更高的速度进行电荷转移。
读取保持在电荷保持区域103中的信号电荷的操作包括在与半导体层108垂直的方向上释放电荷的操作。通过控制供给到第三电极106-2的电压Vsb，可以更可靠地执行释放电荷的操作。
此外，与第一电极106-1和第三电极106-2隔离的电极可以被设置在第一电极106-1和第三电极106-2之间。也就是说，可以独立控制的电极可以被设置在电荷转移区域102上。在这种情况下，由转移电极T 111和该电极形成的电场能够抑制在光接收区域101中累积的电荷泄漏到外部。
图17示意性地例示了第一电极106-1和第三电极106-2的平面结构。图4A例示的电极P 110、转移电极T 111和电极M 112的形状由虚线表示。
如上所述，在本实施例中，上部电极S 106包括彼此隔离的设置在光接收区域101上的部分(第一电极)和设置在电荷保持区域103上的部分(第三电极)。利用这种构造，可以提高电荷的转移效率。
第八实施例
将描述本发明的另一个实施例。本实施例与第一实施例的不同之处在于，半导体层108和电极M 112彼此接触。在下文中，将描述与第一实施例的不同之处。
图18示意性地例示了根据本实施例的摄像设备的像素100。上部电极S 106和阻挡层107未被设置在电荷转移区域102和电荷保持区域103上。在本实施例中，在半导体层108和绝缘层109之间的界面处进行电荷转移区域102中的电荷转移。因此，在电荷转移区域102中可以省略上部电极S 106和阻挡层107。此外，电荷保持区域103与电极M 112接触。因此，电荷保持区域103中的电荷可以经由电极M 112输入到放大晶体管118的栅极。利用这种，在电荷保持区域103中可以省略上部电极S 106和阻挡层107。
在本实施例中，电荷转移区域102和电荷保持区域103中的半导体层108的厚度小于光接收区101中的半导体层108的厚度。此外，通过将遮光层105设置在电荷转移区域102和电荷保持区域103上，可以减少进入电荷转移区域102和电荷保持区域103的光。
根据本实施例的构造，可以减少由入射在电荷转移区域102或电荷保持区域103上的光引起的噪声。
第九实施例
将描述本发明的另一个实施例。本实施例与第一实施例的不同之处在于，针对一个微透镜401配设两组光接收区域101和电荷保持区域103。根据本实施例，可以向像素100赋予相位差AF的功能。在下文中，将描述与第一实施例的不同之处。
将参照附图描述根据本实施例的摄像设备的平面结构和横截面结构。图19A示意性地例示了摄像设备的平面结构。与图4A中的部分相同的部分用相同的附图标记表示。图19A例示了两行两列的像素100。图19A示意性地例示了在与其上设置有像素电路的基板的表面平行的平面中的电极P 110、转移电极T 111和电极M 112的布置。图19B示意性地例示了摄像设备的横截面结构。图19B中例示的横截面对应于沿图19A中的线XIXB-XIXB截取的横截面。与图4B中的部分相同的部分由相同的附图标记表示。
在本实施例中，一个像素100包括两个子像素PC1和子像素PC2。针对一个微透镜401配设两个子像素PC1和子像素PC2。也就是说，由一个微透镜401收集的光进入两个子像素PC1和子像素PC2。
子像素PC1和子像素PC2中的各个都具有与根据第一实施例的像素100相同的构造。因此，子像素PC1和子像素PC2的构造和操作与第一实施例中相同，并且省略其描述。
针对同一微透镜配设的两个子像素PC1和子像素PC2被设置为其间具有预定的距离d1。虽然未例示，但是彼此相邻的像素100的像素电极可以被设置为其间具有大于距离d1的距离d2。像素电极的这种布置可以抑制根据进入相邻像素的光电转换部中的特定像素的光而产生的电荷的累积。
图19B例示了微透镜401、平坦化层402、滤色器403、遮光层105、上部电极S 106、半导体层108、绝缘层109和层间膜404。设置在半导体层108中的光接收区域101、电荷转移区域102和电荷保持区域103由虚线表示。
图19A和图19B例示了对应于光接收区域101的电极P 110、对应于电荷转移区域102的转移电极T 111和对应于电荷保持区域103的电极M 112。电极P 110、转移电极T 111和电极M 112的形状是同心半圆。在本实施例中，两个子像素PC1和子像素PC2相对于与其上设置有像素电路的基板的表面平行的线而线对称地布置。
在本实施例中，在平面图中电荷保持区域103、电荷转移区域102和光接收区域101从微透镜401的中心附近的位置开始依次地布置。利用这种构造，可以增加在两个子像素PC1和子像素PC2中分离入射光束的性能，如图19B中的光束LA和光束LB例示。结果是，可以精确地执行焦点检测。
如上所述，在本实施例中，针对一个微透镜401配设两个子像素PC1和子像素PC2。利用这种构造，可以读取没有时间差的相位差检测信号。因此，在运动图像的拍摄期间可以实时获得关于被摄体的精确的距离信息。
像素100的操作不限于上述操作，并且可以执行用于获得拍摄的图像的普通操作。
第十实施例
将描述本发明的另一个实施例。本实施例与第一实施例至第四实施例的不同之处在于，转移电极T 111被设置在与电极P 110和电极M 112不同的高度处。在下文中，将描述与第一实施例至第四实施例的不同之处。
图20示意性地例示了根据本实施例的摄像设备的像素100。具有与图1A或图12中的功能相同的功能的部分由相同的附图标记表示。
在本实施例中，电极P 110和电极M 112被形成在同一层中。另一方面，转移电极T111被形成在与电极P 110和电极M 112的层不同的层中。相对于其上设置有像素电路的基板的表面，转移电极T 111被设置在与电极P 110和电极M 112不同的高度处。此外，转移电极T 111的部分与电极P 110和电极M 112交叠。
利用这种构造，可以减小电极P 110和电极M 112之间的间隙g。间隙g对电荷转移特性有影响。如果间隙g小，则电荷转移特性增强。因此，根据本实施例，可以提高电荷的转移效率。
第十一实施例
将描述根据本发明的实施例的摄像系统。摄像系统的示例包括数字静态照相机、数字摄像机、照相机头、复印机、传真机、移动电话、车载照相机和观察卫星。图21是例示作为摄像系统的示例的数字静态照相机的框图。
参照图21，挡板1001保护透镜，透镜1002在摄像设备1004上形成被摄体的光学图像，并且光圈1003改变通过透镜1002的光的量。摄像设备1004对应于各个实施例中的上述的摄像设备，并且将由透镜1002形成的光学图像转换为图像数据。这里，假设在摄像设备1004的半导体基板上形成AD转换器。信号处理器1007对从摄像设备1004输出的图像数据执行各种校正处理，并且压缩图像数据。此外，参照图21，定时发生器1008向摄像设备1004和信号处理器1007输出各种定时信号，并且整体控制和运算单元1009控制整个数字静态照相机。帧存储器单元1010临时地存储图像数据。记录介质控制接口(I/F)单元1011用于在记录介质上记录数据和从记录介质读取数据。记录介质1012是其上要记录图像数据或要从其读取图像数据的可移动记录介质，例如，半导体存储器。外部接口(I/F)单元1013用于与外部计算机等通信。这里，定时信号等可以从摄像系统的外部输入。摄像系统可以至少包括摄像设备1004和对从摄像设备1004输出的图像信号进行处理的信号处理器1007。
在本实施例中，摄像设备1004和AD转换器被设置在不同的半导体基板上。作为另选方案，摄像设备1004和AD转换器可以被形成在同一半导体基板上。作为另选方案，摄像设备1004和信号处理器1007可以被形成在同一半导体基板上。
各个像素100可以被构造为包括第一光电转换部101A和第二光电转换部101B。信号处理器1007可以被构造为对基于在第一光电转换部101A中产生的电荷的信号和基于在第二光电转换部101B中产生的电荷的信号进行处理，并且获得表示从摄像设备1004到被摄体的距离信息。
在摄像系统的实施例中，根据第一实施例的摄像设备用作摄像设备1004。以这种方式，通过将本发明的实施例应用于摄像系统，可以获得具有降低噪声的图像。
虽然针对示例性实施例描述了本发明，但是，应该理解，本发明不限于公开的示例性实施例。下述权利要求的范围应当被赋予最宽的解释，以便涵盖所有这类修改以及等同的结构和功能。

Claims (23)

1.一种摄像设备，所述摄像设备包括：
基板，其上设置有多个像素电路；
半导体层，其被设置在所述基板上；
第一电极，其被设置在所述半导体层上；
第二电极，其被设置在所述半导体层与所述基板之间；
第三电极，其被设置在所述半导体层上；以及
第四电极，其被设置在所述半导体层与所述基板之间，
其中，所述半导体层的连续部分包括：第一部分，所述第一部分形成被设置在所述第一电极与所述第二电极之间的光接收区域；以及第二部分，所述第二部分形成保持在所述光接收区域中产生的电荷的电荷保持区域，该电荷保持区域被设置在与所述光接收区域不同的位置处，
第二部分被设置在所述第三电极与所述第四电极之间，
所述多个像素电路中的各个像素电路读取基于通过光电转换产生的空穴的信号，
当空穴从所述第一部分转移到所述第二部分时，供给到所述第二电极且由Vp表示的电压和供给到所述第四电极且由Vm表示的电压满足由Vp>Vm表达的关系，
所述半导体层的连续部分包括被设置在所述第一部分与所述第二部分之间的转移区域，
所述摄像设备还包括被构造为控制所述转移区域的电位的转移电极，
当空穴被累积在所述第一部分中时，供给到所述第二电极且由Vp表示的电压和供给到所述转移电极且由Vt表示的电压满足由Vp<Vt表达的关系，并且
当空穴从所述第一部分转移到所述第二部分时，由Vp表示的电压、由Vt表示的电压和供给到所述第四电极且由Vm表示的电压满足由Vp>Vt>Vm表达的关系。
2.根据权利要求1所述的摄像设备，所述摄像设备还包括：
第一绝缘层，其被设置在所述第一部分与所述第二电极之间。
3.根据权利要求1所述的摄像设备，所述摄像设备还包括：
第二绝缘层，其被设置在所述第二部分与所述第四电极之间。
4.根据权利要求1或3所述的摄像设备，其中，所述第四电极被设置成在与所述基板的表面平行的平面上围绕所述第二电极。
5.根据权利要求1或3所述的摄像设备，其中
所述多个像素电路中的各个像素电路读取基于通过光电转换产生的电子的信号，并且
当电子从所述第一部分转移到所述第二部分时，供给到所述第二电极且由Vp表示的电压和供给到所述第四电极且由Vm表示的电压满足由Vp<Vm表达的关系。
6.根据权利要求5所述的摄像设备，其中
当电子被累积在所述第一部分中时，供给到所述第二电极且由Vp表示的电压和供给到所述转移电极且由Vt表示的电压满足由Vp>Vt表达的关系，并且
当电子从所述第一部分转移到所述第二部分时，由Vp表示的电压、由Vt表示的电压和供给到所述第四电极且由Vm表示的电压满足由Vp<Vt<Vm表达的关系。
7.根据权利要求1至3中的任一项所述的摄像设备，其中，所述多个像素电路中的各个像素电路包括放大晶体管，所述放大晶体管被构造为输出基于在所述第一部分产生的电荷的信号。
8.根据权利要求1至3中的任一项所述的摄像设备，所述摄像设备还包括：
多个微透镜，
其中，针对所述多个微透镜中的各个微透镜配设多个组，所述多个组中的各个组包括所述第一部分和所述第二部分。
9.根据权利要求1或2所述的摄像设备，其中
所述多个像素电路中的各个像素电路包括：
放大晶体管，其电连接到所述第四电极；
复位晶体管，其被构造为向所述第四电极供给复位电压；
第一电容器，其包括第一端子和第二端子，所述第一端子电连接到所述第四电极；以及
电压供给器，其被构造为向所述第二端子至少供给第一电压和与所述第一电压不同的第二电压，并且
供给到所述第一电极且由Vs表示的电压、由Vd1表示的所述第一电压、由Vd2表示的所述第二电压、由Vres表示的所述复位电压、所述第一电容器的由C1表示的电容值、以及由所述第一电极和所述第二电极形成的第二电容器的由C2表示的电容值满足由下式表达的关系：
Figure FDA0002282737040000031
10.一种摄像设备，所述摄像设备包括：
基板，其上设置有多个像素电路；
半导体层，其被设置在所述基板上，并且针对所述多个像素电路中的各个像素电路，所述半导体层包括接收光的第一部分和被遮光的第二部分；以及
偏置电压供给器，其被构造为彼此独立地向所述第一部分和所述第二部分施加偏置电压，
其中，偏置电压供给器包括第一电极、第二电极、第三电极和第四电极，
第一部分被设置在所述第一电极与所述第二电极之间，
第二部分被设置在所述第三电极与所述第四电极之间，
所述多个像素电路中的各个像素电路读取基于通过光电转换产生的空穴的信号，
当空穴从所述第一部分转移到所述第二部分时，供给到所述第二电极且由Vp表示的电压和供给到所述第四电极且由Vm表示的电压满足由Vp>Vm表达的关系，
所述半导体层的连续部分包括被设置在所述第一部分与所述第二部分之间的转移区域，
所述摄像设备还包括被构造为控制所述转移区域的电位的转移电极，
当空穴被累积在所述第一部分中时，供给到所述第二电极且由Vp表示的电压和供给到所述转移电极且由Vt表示的电压满足由Vp<Vt表达的关系，并且
当空穴从所述第一部分转移到所述第二部分时，由Vp表示的电压、由Vt表示的电压和供给到所述第四电极且由Vm表示的电压满足由Vp>Vt>Vm表达的关系。
11.根据权利要求10所述的摄像设备，其中
所述偏置电压供给器包括第一电极、第二电极、第三电极和第四电极，
所述第一部分被设置在所述第一电极与所述第二电极之间，并且
所述第二部分被设置在所述第三电极与所述第四电极之间。
12.根据权利要求11所述的摄像设备，其中
所述第一电极和所述第三电极由连续的导电层形成，并且
所述第二电极与所述第四电极相互隔离。
13.根据权利要求12所述的摄像设备，所述摄像设备还包括：
遮光层，其被设置在所述第三电极上或者被设置在所述第三电极与所述第二部分之间。
14.根据权利要求13所述的摄像设备，其中
所述遮光层由金属形成，并且
所述导电层与所述遮光层相互电连接。
15.根据权利要求11所述的摄像设备，其中
所述第一电极与所述第三电极相互隔离，并且
所述第二电极与所述第四电极相互隔离。
16.根据权利要求15所述的摄像设备，其中，所述第一电极的透光率高于所述第三电极的透光率。
17.根据权利要求11所述的摄像设备，所述摄像设备还包括：
第一绝缘层，其被设置在所述半导体层与所述第二电极之间；以及
第二绝缘层，其被设置在所述半导体层与所述第四电极之间。
18.根据权利要求11至17中的任一项所述的摄像设备，其中，所述第四电极被设置成在与所述基板的表面平行的平面上围绕所述第二电极。
19.根据权利要求11至17中的任一项所述的摄像设备，其中
所述多个像素电路中的各个像素电路读取基于通过光电转换产生的电子的信号，并且
当电子从所述第一部分转移到所述第二部分时，供给到所述第二电极且由Vp表示的电压和供给到所述第四电极且由Vm表示的电压满足由Vp<Vm表达的关系。
20.根据权利要求19所述的摄像设备，其中
当电子被累积在所述第一部分中时，供给到所述第二电极且由Vp表示的电压和供给到所述转移电极且由Vt表示的电压满足由Vp>Vt表达的关系，并且
当电子从所述第一部分转移到所述第二部分时，由Vp表示的电压、由Vt表示的电压和供给到所述第四电极且由Vm表示的电压满足由Vp<Vt<Vm表达的关系。
21.根据权利要求10至17中的任一项所述的摄像设备，其中，所述多个像素电路中的各个像素电路包括放大晶体管，所述放大晶体管被构造为输出基于在所述第一部分产生的电荷的信号。
22.根据权利要求10至17中的任一项所述的摄像设备，所述摄像设备还包括：
多个微透镜，
其中，针对所述多个微透镜中的各个微透镜配设多个组，所述多个组中的各个组包括所述第一部分和所述第二部分。
23.一种摄像系统，所述摄像系统包括：
根据权利要求1至22中的任一项所述的摄像设备；以及
信号处理设备，其被构造为处理从所述摄像设备输出的信号。
CN201611103874.5A 2015-12-04 2016-12-05 摄像设备和摄像系统 Active CN106851136B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015237867A JP6808316B2 (ja) 2015-12-04 2015-12-04 撮像装置、および、撮像システム
JP2015-237867 2015-12-04

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN106851136A CN106851136A (zh) 2017-06-13
CN106851136B true CN106851136B (zh) 2020-02-18

Family

ID=57482267

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201611103874.5A Active CN106851136B (zh) 2015-12-04 2016-12-05 摄像设备和摄像系统

Country Status (6)

Country Link
US (1) US10446594B2 (zh)
EP (1) EP3176824A3 (zh)
JP (1) JP6808316B2 (zh)
CN (1) CN106851136B (zh)
PH (1) PH12016000416A1 (zh)
RU (1) RU2668949C2 (zh)

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105742303B (zh) 2014-12-26 2020-08-25 松下知识产权经营株式会社 摄像装置
JP6808317B2 (ja) * 2015-12-04 2021-01-06 キヤノン株式会社 撮像装置、および、撮像システム
JP6702711B2 (ja) * 2015-12-17 2020-06-03 キヤノン株式会社 光電変換装置、および、撮像システム
WO2018075581A1 (en) * 2016-10-20 2018-04-26 Invisage Technologies, Inc. Noise mitigation in image sensors with selectable row readout
JP6926450B2 (ja) * 2016-11-22 2021-08-25 ソニーグループ株式会社 撮像素子、積層型撮像素子及び固体撮像装置
JP2018107725A (ja) * 2016-12-27 2018-07-05 キヤノン株式会社 光電変換装置、撮像システム
JP2019041018A (ja) * 2017-08-25 2019-03-14 ソニー株式会社 撮像素子、積層型撮像素子及び固体撮像装置
US11581370B2 (en) * 2018-01-31 2023-02-14 Sony Corporation Photoelectric conversion element and imaging device
US10998371B1 (en) * 2018-08-20 2021-05-04 Apple Inc. Film-based image sensor with suppressed light reflection and flare artifact
CN110880521A (zh) * 2018-09-06 2020-03-13 夏普株式会社 摄像面板及其制造方法
US11251221B2 (en) * 2018-09-06 2022-02-15 Sharp Kabushiki Kaisha Imaging panel and method for manufacturing same
CN114667605A (zh) * 2019-11-29 2022-06-24 索尼半导体解决方案公司 摄像装置和电子设备
JP2022018480A (ja) * 2020-07-15 2022-01-27 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 固体撮像装置及びその製造方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102629614A (zh) * 2011-02-07 2012-08-08 三星电子株式会社 图像传感器

Family Cites Families (36)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3685446B2 (ja) * 1993-12-27 2005-08-17 キヤノン株式会社 光電変換装置
JP3673567B2 (ja) * 1994-08-23 2005-07-20 キヤノン株式会社 画像入出力装置
JPH09275201A (ja) * 1996-04-04 1997-10-21 Fuji Xerox Co Ltd 固体撮像素子
JP4100739B2 (ja) * 1996-10-24 2008-06-11 キヤノン株式会社 光電変換装置
JP2002158340A (ja) * 2000-11-16 2002-05-31 Canon Inc 放射線撮像装置、光電変換装置及び放射線撮像システム
JP3740435B2 (ja) * 2001-06-07 2006-02-01 キヤノン株式会社 放射線撮像装置とその駆動方法、及び放射線撮像システム
US8067813B2 (en) * 2004-07-01 2011-11-29 Varian Medical Systems Technologies, Inc. Integrated MIS photosensitive device using continuous films
CA2626606C (en) * 2005-11-14 2012-04-10 Matsushita Electric Works, Ltd. Spatial information detecting device and photodetector suitable therefor
JP2008227000A (ja) * 2007-03-09 2008-09-25 Fujifilm Corp 放射線撮像素子
JP4852497B2 (ja) * 2007-08-27 2012-01-11 富士フイルム株式会社 固体撮像素子
US7952096B2 (en) * 2008-12-08 2011-05-31 Omnivision Technologies, Inc. CMOS image sensor with improved backside surface treatment
JP5547717B2 (ja) * 2009-04-07 2014-07-16 ローム株式会社 光電変換装置および撮像装置
JP5717329B2 (ja) * 2009-10-09 2015-05-13 キヤノン株式会社 固体撮像装置及びその製造方法
JP5533046B2 (ja) * 2010-03-05 2014-06-25 ソニー株式会社 固体撮像装置、固体撮像装置の製造方法、固体撮像装置の駆動方法、及び電子機器
JP2011204878A (ja) * 2010-03-25 2011-10-13 Sony Corp 固体撮像デバイスおよび電子機器
JP5651976B2 (ja) * 2010-03-26 2015-01-14 ソニー株式会社 固体撮像素子およびその製造方法、並びに電子機器
JP2011239068A (ja) * 2010-05-07 2011-11-24 Toshiba Corp 固体撮像装置
WO2012004923A1 (ja) * 2010-07-09 2012-01-12 パナソニック株式会社 固体撮像装置および固体撮像装置の駆動方法
JP2012084644A (ja) * 2010-10-08 2012-04-26 Renesas Electronics Corp 裏面照射型固体撮像装置
KR101774491B1 (ko) * 2011-10-14 2017-09-13 삼성전자주식회사 유기 포토다이오드를 포함하는 유기 픽셀, 이의 제조 방법, 및 상기 유기 픽셀을 포함하는 장치들
BR112014014064A2 (pt) 2011-12-13 2017-06-13 Koninklijke Philips Nv detector de radiação e aparelho detector de radiação
JP5895650B2 (ja) * 2012-03-28 2016-03-30 ソニー株式会社 撮像装置および撮像表示システム
JP2013225734A (ja) * 2012-04-20 2013-10-31 Sony Corp 固体撮像装置および電子機器
JP5814293B2 (ja) * 2012-05-24 2015-11-17 富士フイルム株式会社 光電変換素子および撮像素子、ならびに、光電変換素子の製造方法および撮像素子の製造方法
JP5974654B2 (ja) * 2012-06-13 2016-08-23 ソニー株式会社 撮像装置および撮像表示システム
JP6186205B2 (ja) * 2013-08-15 2017-08-23 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 撮像素子および撮像装置
JP6348272B2 (ja) * 2013-11-05 2018-06-27 浜松ホトニクス株式会社 電荷結合素子及びその製造方法、並びに固体撮像装置
JP6374690B2 (ja) * 2014-04-01 2018-08-15 キヤノン株式会社 撮像装置及びその制御方法、プログラム、記憶媒体
JP2016021445A (ja) * 2014-07-11 2016-02-04 キヤノン株式会社 光電変換装置、および、撮像システム
KR102355558B1 (ko) * 2014-07-31 2022-01-27 삼성전자주식회사 이미지 센서
JP2016058559A (ja) * 2014-09-10 2016-04-21 ソニー株式会社 固体撮像装置およびその駆動方法、並びに電子機器
JP2016063156A (ja) * 2014-09-19 2016-04-25 株式会社東芝 撮像素子及び固体撮像装置
JP6555512B2 (ja) * 2014-10-23 2019-08-07 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 撮像装置および画像取得装置
US10141354B2 (en) * 2014-10-23 2018-11-27 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Imaging device and image acquisition device
JP7020770B2 (ja) * 2015-12-04 2022-02-16 キヤノン株式会社 撮像装置、および、撮像システム
JP6808317B2 (ja) * 2015-12-04 2021-01-06 キヤノン株式会社 撮像装置、および、撮像システム

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102629614A (zh) * 2011-02-07 2012-08-08 三星电子株式会社 图像传感器

Also Published As

Publication number Publication date
US20170162616A1 (en) 2017-06-08
JP6808316B2 (ja) 2021-01-06
RU2016145935A3 (zh) 2018-05-24
US10446594B2 (en) 2019-10-15
EP3176824A2 (en) 2017-06-07
EP3176824A3 (en) 2017-09-13
JP2017103428A (ja) 2017-06-08
RU2016145935A (ru) 2018-05-24
RU2668949C2 (ru) 2018-10-05
CN106851136A (zh) 2017-06-13
PH12016000416A1 (en) 2018-05-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106851136B (zh) 摄像设备和摄像系统
US9722107B2 (en) Photoelectric conversion device and imaging system
KR102318462B1 (ko) 고체 촬상 소자 및 그 제조 방법, 및 전자 기기
US10136091B2 (en) Solid-state image pickup element and image pickup system
JP7020770B2 (ja) 撮像装置、および、撮像システム
US9571768B2 (en) Photoelectric conversion device and imaging system
US10547016B2 (en) Photoelectric conversion apparatus and imaging system
US10483301B2 (en) Imaging apparatus and imaging system
US9941315B2 (en) Photoelectric conversion device and imaging system
US10020340B2 (en) Solid-state image sensing element and imaging system
JP6236635B2 (ja) 固体撮像装置およびその駆動方法
US9866774B2 (en) Photoelectric conversion device and imaging system
US10244193B2 (en) Imaging apparatus and imaging system
EP2981069B1 (en) Photoelectric conversion apparatus and photoelectric conversion system
JP6808317B2 (ja) 撮像装置、および、撮像システム
JP6703053B2 (ja) 光電変換装置、光電変換システム

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant