CN1162915C - 把光学信号光学产生的电荷存储在固态成象装置中的方法 - Google Patents

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Abstract

把由光学信号光学产生的电荷存储在固态成象装置中的方法，包括：制备带有一个单元象素的固态成象装置，该单元象素包括光电二极管111和MOSFET 112，MOSFET 112带有用来存储在光电二极管111中光学产生电荷的载流子袋25，载流子袋25提供在源极区域16附近的沟道区域15c下；把光学产生电荷转移到载流子袋25及然后存储在其中，并把沟道区域15c保持在一种累积状态，从而光学产生电荷不受沟道区域15c中界面层的影响。

Description

把光学信号光学产生的电荷 存储在固态成象装置中的方法
本发明涉及一种使用一个阈值电压调制类型的MOS图象传感器把由光学信号光学产生的电荷存储在一个固态成象装置中的方法，这种方法用于摄象机、电子摄象机、图象输入摄象机、扫描器、传真机等。
由于诸如CCD图象传感器和MOS图象传感器之类的半导体图象传感器在大批量生产中优良，所以伴随着精细图案的进步，半导体图象传感器已经应用于几乎所有类型的图象输入装置。
特别是在最近几年，因为MOS图象传感器的优点，即与CCD图象传感器相比具有较小的功率消耗、和通过相同CMOS技术制造传感器元件和外围电路元件的能力，已经再次认识到MOS图象传感器的适用性。
考虑到这样一种社会趋势，本发明者一直在改进MOS图象传感器，并且提出了一种关于在用于光学信号检测的绝缘栅场效应晶体管(下文，称作用于光学信号检测的MOSFET或在一些情况下简称为MOSFET)沟道区域下具有载流子袋(高密度埋入层)25的传感器元件的专利申请(日本专利申请No.Hei 10-186453)以得到其专利(登记号2935492)。
上述MOS图象传感器具有专利(登记号2935492)的图8(a)中所示的电路构造。进行MOS图象传感器的一系列操作，以通过一个存储时段、一个读出时段及一个初始化时段，如图8(b)中所示。在存储时段期间，光学产生空穴由光照射产生，并且然后存储在一个空穴袋25中。在读出时段期间，检测与光学产生空穴的存储量成比例的光学信号。然后，在初始化时段期间，把一个高反向电压施加到每个电极上，即栅极、源极和漏极上，并且排出存储在空穴袋25中的光学产生空穴以完全删除空穴存储区域。
本发明者已经提出了与根据专利(登记号2935492)的发明有关的各种新颖用途。根据这些用途，如本申请的图8中所示，在存储时段期间，把栅电极的电位(Vpg(VSCAN))设置到低电压，就是说，一般为地电位，而把漏极电位(Vpd)和源极电位(Vps)设置为比栅极电位高，就是说在多数情况为3.3V。使用于光学信号检测的耗尽型n沟道MSFET以上述方式保持截止状态(耗尽状态)，并且然后把在光电二极管中产生的光学产生电荷转移到在沟道区域下的载流子袋25中。
然而，在以上存储时段期间，与光学产生电荷具有相同类型的载流子可能有时从栅极绝缘膜与沟道区域之间的界面上的层排出。在这种情况下，从界面层排出的载流子流入载流子袋25中成为漏电流。因此，除光学产生电荷之外的空穴存储在载流子袋25中。
在这样一种情况下，如果为了增大灵敏度使图案更精细，则通过即使按常规不产生问题的很小漏电流也把大量空穴存储在载流子袋25中，因而有导致在图象屏幕上产生光亮线，即所谓的白痕，的问题的担心。
另外，即使不是由漏电流产生的光学产生电荷正常存储在载流子袋25中，也可能有某些其中把比需要的多的光学产生电荷存储在其中的情形。
在这种情况下，非选择单元象素(单元)(Vpg＝0)通过过多存储的光学产生电荷进入深耗尽状态，因而升高源极电位。另一方面，在选择的单元中，在存储电极处于低级的情况下，源极电位降低，并且减小选择和分辨的余量，因而导致所谓的模糊特性变坏，就是说，在图象屏幕的垂直方向产生具有条形的亮带。
本发明的目的在于提供一种把由光学信号光学产生的电荷存储在一个固态成象装置中的方法，该方法能够防止由于来自在栅极绝缘膜与沟道区域之间的界面层的电子排出由漏电流引起的所谓白痕的产生，并且能够防止由过分存储的光学产生电荷引起的模糊的产生。
本发明旨在把由光学信号光学产生的电荷存储在一个固态成象装置中的方法。用在存储由光学信号光学产生电荷的方法中的固态成象装置的基本构成包括一个单元象素，该单元象素包括一个光电二极管和相邻光电二极管放置的一个用于光学信号检测的绝缘栅场效应晶体管(下文，绝缘栅场效应晶体管称作用于光学信号检测的MOS晶体管或简单称作MOSFET，并且在一些情况下术语“耗尽”可以添加到这些缩写的前头。)，其中在单元象素中，光电二极管和MOSFET分别形成在阱区域中，并且彼此连接，及光电二极管的掺杂区域和MOSFET的漏极区域彼此连接，而存储光学产生电荷的载流子袋提供在MOSFET的源极区域的边缘部分中的阱区域中。
在本发明中，通过光照射在光电二极管中产生的光学产生电荷转移到载流子袋中。在存储时段A期间，耗尽型MOSFET的沟道区域填充有与源极区域具有相同电导类型的可运动载流子(设置在累积状态)，并且在防止自由电荷载流子从沟道区域上的界面层排出的同时，把光学产生电荷转移到载流子袋。在存储时段的终止时段B期间，沟道区域设置在耗尽状态，形成比把光学产生电荷从光电二极管111指向载流子袋的足够强度强的电场，以把剩余的光学产生电荷进一步转移到载流子袋中，并且使他们存储在其中。
例如，在当光学产生电荷转移到载流子袋、并且存储在其中时的时段A期间，栅电极保持在正电位(例如2.0V)处，而源极区域和漏极区域保持在比栅电极的正电位低的正电位(例如1.6V)处。换句话说，在p型阱区域15b的情况下，在沟道区域中产生足够的电荷(电子)，并因而把沟道区域设置在累积状态。
因而，在沟道区域上的界面层上的空穴产生中心保持在非活动状态，并且防止界面层上捕获的电荷(空穴)的排出。换句话说，由于不产生漏电流，所以抑制除光学产生电荷之外的空穴的存储，因而能防止在图象屏幕上所谓白痕的产生。
况且，在这样设置栅电极从而把沟道区域设置在累积状态的同时，改变漏极区域和源极区域的电位。对于电极和区域的这种施加电位升高在阱区域的表面上的电位，因而在载流子袋电位的底部与其顶部之间的电位差能设置得较低。特别是，通过适当调节源电极和漏电极的电位，把载流子袋的电位设置在适当高度，同时沟道区域保持在累积状态。因此，在以上时段A期间，形成过多的光学产生电荷以过流载流子袋，并且适当地保持存储在载流子袋中的光学产生电荷的量，因而防止所谓的模糊。
注意，在当光学产生电荷转移到载流子袋并且存储在其中的终止时段B期间，栅电极保持在比在时段A期间栅电极的正电位低的正电压(0V)处，而漏极区域保持在比漏极区域的正电位高的正电压(例如3.3V)处。因而，沟道区域能设置在耗尽状态，比把光学产生电荷从光接收部分运动到载流子袋的足够电场强的电场能形成在阱区域中，及剩余光学产生电荷能存储在载流子袋中而没有任何离开。
通过如下构造能更完整地防止所谓的白痕出现和在视频屏幕上由漏电流引起的其他问题。
光电二极管形成在用作一个产生光学产生电荷的电荷产生区域和用作一个至载流子袋的电荷转移区域的阱区域中。在光电二极管中，第二电导类型的掺杂区域形成在第一电导类型的阱区域上，并因而光电二极管对于光学产生电荷具有所谓的埋入结构。埋入结构定义为这样一种结构，从而阱区域不显现在半导体基片的表面上。这种埋入结构导致防止在光电二极管中的光学产生电荷被捕获到沟道区域上的界面层中。或者它导致抑制除光学产生电荷之外的电荷排出沟道区域上的界面层外。
用于光学信号检测的场效应晶体管带有一个在阱区域上从掺杂区域延伸且与掺杂区域形成为一体的漏极区域。在把光电二极管上产生的第一电导类型的电荷载流子转移到载流子袋期间、和在把光学产生电荷存储在载流子袋中期间，保持栅电极的电位以便形成累积状态，从而沟道搀杂层填充有主要第二电导类型的电荷载流子。结果，由于从电荷产生区域经电荷转移区域至载流子袋的区域对于光学产生电荷具有埋入结构，所以防止在光电二极管中的光学产生电荷免被捕获到沟道区域上的表面层，或者防止除光学产生电荷之外的电荷免于排出沟道区域的界面层和免于存储在载流子袋中。
而且，第二电导类型的可移动电荷可以累积在整个阱区域上的表面层中。结果，更完全地防止在光电二极管中的光学产生电荷免于被捕获在包括电荷产生区域、电荷转移区域及其他区域的整个阱区域上的界面层中，或者更完全地防止除光学产生电荷之外的电荷排免于出整个阱区域上的界面层外。
注意，在其中阱区域等是与上述相反的导电类型的情况下，就是说，在其中阱区域和载流子袋是n型的情况下，载流子袋成为电子袋(载流子袋)，并且存储光学产生电荷。在这种情况下，耗尽型p沟道MOSFET(耗尽型pMOSFET)用作用于光学信号检测的MOSFET，产生足够的电荷(空穴)，并且累积在沟道区域中，防止捕获在沟道区域上的界面层上的电荷(电子)的排出，及把载流子袋中的电位设置在适当高度处。
为了更完整地理解本发明和其优点，下面参照结合附图所作的如下描述。
图1是时序图，表示在常规例子中一种把由光学信号光学产生电荷存储在一个固态成象装置中的方法。
图2是时序图，表示根据本发明一个实施例的一种把由光学信号光学产生电荷存储在一个固态成象装置中的方法。
图3A是剖视图，表示在图2中在存储由光学信号光学产生电荷的方法中在一个存储时段的时段A期间沟道区域的边缘部分的状态。
图3B是剖视图，表示在图1中在存储由光学信号光学产生电荷的方法中在一个存储时段的一个时段A0期间沟道区域的边缘部分的状态，该剖视图根据一个比较例。
图4A是曲线图，表示在深度方向的能带变化状态，该曲线对应于图3A。
图4B是曲线图，表示在深度方向的能带变化状态，该曲线对应于图3B。
图5是用于光学信号检测的元件剖视图，解释根据本发明实施例的把由光学信号光学产生电荷存储在一个固态成象装置中的方法。
图6A至6C分别表示在一个存储时段的时段A、一个时段B及一个读出时段(时段C)期间在横向(沿图5的线III-III的方向)从在漏极区域下的阱区域经在包括载流子袋的沟道区域下的阱区域至在源极下的阱区域的能带变化状态。
图7表示用在根据本发明实施例把由光学信号光学产生电荷存储在一个固态成象装置中的方法中的整个固态成象装置的电路构造。
图8是剖视图，表示用在根据本发明实施例把由光学信号光学产生电荷存储在一个固态成象装置中的方法中的固态成象装置。
下面参照附图将描述本发明的一个实施例。
首先，下面对用在根据本发明实施例把由光学信号光学产生电荷存储在一个固态成象装置中的方法中的MOS图象传感器的单元象素的构造进行描述。
图8是在MOS图象传感器的单元象素中的元件的剖视图。
如图8中所示，在一个单元象素101中，一个光电二极管111和一个用于光学信号检测的MOSFET 112彼此相邻地提供。对于MOSFET 112，采用耗尽型n沟道MOSFET(耗尽型nMOSFET)。
该单元象素101的截面构造从下面顺序为一个p型基片11、一个形成在基片11上的n型外延层12、及形成在外延层12中的第一和第二p型阱区域15a和15b。
光电二极管111和MOSFET 112分别形成在一个第一和一个第二阱区域15a和15b中，并且第一和第二阱区域15a和15b彼此连接。
光电二极管111的第一阱区域15a构成通过光照射的电荷产生区域的一部分。MOSFET 112的第二阱区域15b构成一个通过施加到第二阱区域15b上的电位能够改变一个沟道的阈值电压的栅极区域。
在光电二极管111中，由于第一阱区域15a和外延层12连接到MOSFET 112的栅极区域15b上，所以在由光产生的电荷中的空穴能有效地用作用于MOSFET 112的阈值电压调制的电荷。换句话说，第一阱区域15a和外延层12完全成为载流子产生区域。
在MOSFET 112部分中，栅电极19是环形的。形成一个源区域16，从而由环形栅电极19的内边缘围绕着，同时形成一个漏极区域17a，从而围绕环形栅电极19的外边缘部分。漏极区域17a延伸以形成光电二极管111的n型掺杂区域17。换句话说，掺杂区域17和漏极区域17a彼此整体地形成，从而其大部分区域能放置成与第一和第二阱区域15a和15b的表面层相接触。
在漏极区域17a与源极区域16之间的第二阱区域15b的表面层成为n沟道区域(下文，在一些情况下简单地称作沟道区域)。而且，为了在通常操作电压下把沟道区域保持在电子存储或耗尽状态下，具有适当密度的n型掺杂物引入到沟道区域中以形成一个沟道搀杂层15c。通过内插一层栅极绝缘膜18把栅电极19形成在沟道区域上。
一个p+型载流子袋(高密度埋入层)25形成在n沟道区域下面的第二阱区域15b中的沟道长度方向上区域的一部分中，并且在沟道宽度方向，即在源极区域16的边缘部分中，跨过整个区域，从而围绕着源极区域16。在沟道区域下的第二阱区域15b中形成载流子袋25。
上述p+型载流子袋25的掺杂密度设置得高于在载流子袋的边缘部分中的阱区域15a和15b的密度。因此，在载流子袋25中的电位低于载流子袋25的边缘部分的电位，以便光学产生在光学产生电荷中的空穴。因而，在载流子袋25中能收集光学产生孔穴。
如上所述，应用本发明的固态成象装置对于光学产生电荷在包括电荷产生区域、电荷转移区域及电荷存储区域的整个阱区域15a和15b和除沟道搀杂层15c之外的其他区域上具有一种埋入结构。因而，在下面所述的产生光学产生电荷、转移他们及把他们存储在载流子袋25中期间，通过在把电压施加到栅电极19等等上时经把沟道搀杂层15c转换到累积状态在阱区域15a和15b的生成整个表面层上形成电子的累积状态，更完全地防止上述光学产生电荷免于被捕获在表面层中，或者更完全地防止除光学产生电荷之外的电荷免于排出表面层和免于存储在载流子袋25中。
尽管在除沟道搀杂区域层15c之外的阱区域15a和15b的整个表面层上形成电子的累积状态，但当时机要求时所谓的埋入层可以至少形成在光电二极管111中。
其次，通过参照图7对采用以上述方式构造的单元象素的MOS图象传感器的整个构造进行描述。图7表示根据本发明实施例的MOS图象传感器的电路构造。
如图7中所示，该MOS图象传感器采用两维阵列传感器的构造，并且以上述方式构造的单元象素101以矩阵形状排列在行和列方向。
一个用于垂直扫描信号(VSCAN)的驱动扫描电路102和一个用于漏电压(VDD)的驱动扫描电路103排列在夹持一个象素区域的右边和左边。
从用于垂直扫描信号(VSCAN)的驱动扫描电路102，每行一根，拉出垂直扫描信号供给线21a和21b。垂直扫描信号供给线21a和21b在布置在行方向的所有象素101的每一个中的MOSFET 112的栅电极19上。
从用于漏电压(VDD)的驱动扫描电路103，每行一根，拉出漏电压供给线(VDD供给线)22a和22b。漏电压供给线(VDD供给线)22a和22b的每一根连接到在排列在行方向的所有象素101的每一个中用于光学检测的MOSFET 112的漏区域17a上。
提供对于每列不同的垂直输出线20a和20b。这些垂直输出线20a和20b的每一根连接到在排列在列方向的所有象素101的每一个中的MOSFET 112的源极区域16上。
此外，MOSFET 112的源极区域16，对于每列，经垂直输出线20a和20b连接到一个信号输出电路105上。信号输出电路105存储源极区域16的电位，并且经一根水平输出线26进一步把与源极区域16的电位相对应的视频信号输出到一个视频信号输出终端107。一个HSCAN输入扫描电路104控制输出的时序。
其次，对包括在本发明的实施例中的固态成象装置的一系列连续光电检测操作进行描述。
图2表示用来操作根据本发明的MOS图象传感器的输入/输出信号的时序图。
通过如上述那样重复包括存储、读出、及扫描(初始化)的一系列时段执行光电检测操作。存储时段是用来通过光照射把光学产生电荷存储在载流子袋25中的时段。读出时段是用来读出与存储在载流子袋25中的光学产生电荷相对应的阈值电压的调制的时段。初始化时段是用来排出剩余在载流子袋25中的光学产生电荷的时段。
在这里，主要对于存储时段(时段A和时段B)及存储时段之后的读出时段(时段C)详细地进行描述。在存储时段中的时段B是用来终止存储时段的一个时段，时段B在时段A之后。
图3A是剖视图，表示根据本发明在图2的时段A期间MOSFET部分的沟道区域和其边缘部分的状态。
图4A表示沿图3A的线I-I深度方向的能带变化状态。在该图中，在上部的能量级指示导带的底部，而下部的能量级指示价带的顶部。
图5是元件剖视图，表示在图2的时段B期间MOSFET 112部分的沟道区域和其边缘部分的状态。
图6A至6C分别表示在时段A、时段B及时段C期间在横向(沿图5的线III-III的方向)从在漏极区域17a下的阱区域15b经在包括载流子袋25的沟道区域下的阱区域至在源极区域16下的阱区域15b的能带变化状态。在诸图的每一个中，在上部的能量级指示导带的底部，而在下部的能量级指示价带的顶部。
首先，在时段A期间，用于光学信号检测的MOSFET 112的栅电极19保持在正电位，例如+2.3至2.5V，这等于在读出时段C期间栅电极19的正电位(下文，有时称作栅极电位)。漏极区域17a保持在正电位，例如+1.6V，从而由漏极区域17a、源极区域16及阱区域15b形成的pn结反向偏置，对于+2.3至2.5V的栅极电位不会耗尽沟道区域，并且电子以足够的密度累积在沟道区域中。此外，MOSFET 112的源极区域16与外部电路隔离，从而电流不会流经MOSFET 112的沟道区域。
对于全部象素执行该电位保持，而与用于读出的选择行或因此非选择行无关。
因而，如图3A和4A中所示，足够密度的电子累积在沟道区域中。注意，累积在沟道区域中的电子从源极区域16和漏极区域17a供给。源极区域16经沟道区域连接到漏极区域17a上，并且保持在约+1.6V(VDD)的正电位下，等于在漏极区域17a中的正电位。因而，耗尽第一阱区域15a、第二阱区域15b及外延层12。
以后，用光照射光电二极管111以产生电子和空穴对(光学产生电荷)。把在光学产生电荷中的光学产生空穴存储在光电二极管111的第一阱区域15a中。在这时，在用于空穴的载流子袋25中的电位低于在边缘部分中在第一和第二阱区域15a和15b中的电位。因而，如图6A中所示，存储在第一阱区域15a中的光学产生空穴运动到载流子袋25并且存储在其中。
在时段A期间，把沟道区域设置在累积状态中以存储足够量的电子。因而，在栅极绝缘膜18与沟道区域之间的界面层上的空穴产生中心保持在非活动状态，并且防止空穴的排出。换句话说，由于抑制由空穴的排出造成的漏电流，所以抑制在载流子袋25中除光学产生电荷之外的空穴的存储，因而能防止在屏幕上出现所谓的白痕。
在其中栅电极19的电位保持在2.5V下而漏极区域17a和源极区域16的电位分别保持在1.6V下从而沟道区域保持在累积状态的情况下，如图4A中所示，下压在p型阱区域15b的表面上的能量级(升高电位)，因而减小在载流子袋25的底部与其顶部的之间的能量级(电位)之差。适当调节栅电极19、漏极区域17a及源极区域16的电位，因而在载流子袋25中的能量级(电位)之差能设置在适当高度，同时沟道区域保持在累积状态。因此，适当地保持存储在载流子袋25中的光学产生空穴的量。
其次，在时段B期间，VSCAN驱动扫描电路102的输出(Vpg)保持在地电位(成为MOSFET 112的栅极电位)。同时，VDD驱动扫描线22a和22b的电位保持在约3.3V的电压下(成为MOSFET 112的漏极电位)，从而形成在漏极区域17a与阱区域15b之间、和在源极区域16与阱区域15b之间的pn结比在时段A期间的偏置反向偏置得更深。对于全部象素也执行该电位保持，而与用于读出的选择行或因此非选择行无关。
以这样一种方式，如图6B中所示，沟道区域保持在耗尽状态，走向载流子袋25的较强电场产生在阱区域15b中。因而，剩余在阱区域15a和15b中的光学产生电荷转移到载流子袋25以存储在其中。在载流子袋25中，中和与存储的光学产生电荷的电荷量相对应的接收器的负电荷量。因而，调制在源极区域16附近的电荷的电位以改变耗尽型nMOSFET 112的阈值电压。
其次，操作转移到读出时段(时段C)。VDD驱动扫描线22a和22b的电位完全保持，以保持在约3.3V的电压下(它成为MOSFET112的漏极电位)。这时，如图6C中所示，不足以产生所谓模糊的适当空穴量存储在载流子袋25中。
在上述状态下，把与用于读出的选择行相对应的VSCA驱动扫描电路102的输出(Vpg)设置在约2.3至2.5V的电压下(它成为MOSFET 112的栅极电位)，并且把与用于读出的非选择行相对应的VSCA驱动扫描电路102的输出(Vpg)设置为地电位。换句话说，栅电极19的电位保持在约2至3V的电压下，并且漏极区域17a的电位保持在3.3V的VDD电位下，从而布置在用于读出的选择行中的MOSFET 112能在饱和状态下操作。因此，一个高电场区域形成在靠近漏极区域17a的沟道区域中，并且一个低电场的累积区域形成在靠近源极区域16的载流子袋25上方的沟道区域一部分中。
以后，与由光学产生电荷造成的阈值电压的调制相对应的源极电位顺序存储在信号输出电路105的存储器中，这些存储器连接到布置在用于读出的选择行中的MOSFET 112的原极区域16上。
此后，操作经初始化操作返回到存储时段。在存储时段期间，根据从HSCAN输入扫描电路104输入到信号输出电路105的信号控制输出时序。因而，能顺序取出与照射光的量成比例的视频信号(Vout)，该视频信号在以前时希期间存储在信号输出电路105中。
如上所述，根据本发明的实施例，在存储时段A期间，光学产生空穴转移到载流子袋25以存储在其中，同时可移动电子累积在用于光学信号检测的MOSFET 112的沟道区域中，以把沟道区域保持在累积状态下，从而防止捕获在界面层上的空穴的排出。
因而，由于在存储时段期间抑制由空穴从界面层排出造成的漏电流，所以抑制在载波子包25中除光学产生电荷之外的空穴的存储，因而能防止在视频屏幕上出现所谓的白痕。
此外，由于能适当地保持存储在载流子袋25中的光学产生空穴的量，所以能防止视频屏幕上的所谓模糊。
(比较例)
下文，参照图3B和图4B对于根据比较例的存储由光学信号光学产生电荷的方法将进行描述。
图3B是剖视图，表示根据比较例在图1的存储时段A0期间MOSFET的沟道区域和其边缘区域的状态。图4B表示沿线II-II的深度方向的能带变化状态。
由于在存储时段A0期间栅极电位是地电位，并且低于源极电位和漏极电位，所以沟道区域进入耗尽状态。因而，由于在沟道区域中的界面层用耗尽层覆盖，所以担心捕获空穴从界面层排出和排出空存储在载流子袋25中。此外，担心在转移到载流子袋25期间的光学产生空穴捕获到界面层上。因此，带来不能以高精度进行光学信号检测的担心。
在上面随实施例已经描述了本发明。然而，本发明的范围不限于在上述实施例中具体表明的例子，并且不脱离本发明要点的上述实施例的改进包括在本发明的范围内。
例如，在上述实施例中，为了在存储时段期间实现沟道区域的累积状态，在漏极区域17a和源极区域16中这样保持电位，从而特别是，形成在漏极区域17a与阱区域15b之间、和在源极区域16与阱区域15b之间的pn结反向偏置。然而，依据情况，漏极区域17a和源极区域16可以保持在地电位以使以上pn结零偏置。
而且，各种变更例子能设想成对其应用本发明的固状成象装置。然而其他结构是可能的，在彼此相邻的同时光电二极管111和用于光学信号检测的MOSFET 112可以构成单元象素、并且载流子袋(高密度埋入层)25可以提供在MOSFET 112的沟道区域下面的p型阱区域15b内的源极区域16的附近就足够了。
更进一步，使用p型基片11，而是可以代之以使用一个n型基片。在这种情况下，为了得到与上述实施例类似的效果，颠倒在实施例中已经描述的相应层和区域的电导类型就足够了。
换句话说，阱区域和载流子袋是n型的，载流子袋成为电子包，并且要存储在载波子包中的载流子是在作为电子和空穴的二者之间的电子。然后，把p型掺杂物引入到沟道区域(p沟道区域)以形成一个沟道掺杂层，并且在光学产生电荷转移或存储到载流子袋期间，一种电导类型的足够电荷与阱区域的相反，就是说，足够的空穴存储在沟道掺杂层中。
况且，当栅电极、漏极区域及源极区域的电位这样保持，从而沟道区域保持在一种其中累积可运动空穴的状态下，降低在载波子包的底部与其顶部之间的电位差。因而，调节栅电极、漏极区域及源极区域的电位以把沟道区域保持在累积状态下，并且设置载流子袋的电位以便具有适当高度，因而能适当地保持存储在载流子袋中的光学产生电子的量。因此，能防止在视步屏幕上的所谓模糊。
如上所述，根据本发明，在光学产生电荷的转移期间沟道区域至少设置在累积状态下，从而从光电二极管转移到载流子袋并且存储在其中的光学产生电荷不受捕获在沟道区域中的界面层上的电荷的影响。
以这样一种方式，沟道区域在累积状态下，因而在沟道区域中的界面层上的电荷产生中心保持在非活动状态下，并且防止电荷从界面层排出。换句话说，由于抑制漏电流，所以抑制除光学产生电荷之外的电荷至载流子袋中的存储，因而能防止在视频屏幕上出现所谓的白痕。
在这种情况下，最好通过至少形成一种埋入结构的光电二极管，可以在整个阱区域上的表面层中形成电子的累积状态。
况且，在其中栅电极、漏极区域及源极区域的电位这样保持从而沟道区域保持在累积状态下的情况下，在载流子袋的底部与其顶部之间的电位差能设置成具有适当的高度，因而能适当地保持存储在载流子袋中的光学产生电荷的量，以防止在视频屏幕上的所谓模糊。

Claims (10)

1.一种把由光学信号光学产生的电荷存储在一个固态成象装置中的方法，包括步骤：
(i)制备包括一个单元象素的固态成象装置，该单元象素包括
(a)一个光电二极管，提供有第一电导类型的阱区域以及形成在该阱区域上的第二电导类型的掺杂区域，从而该光电二极管具有一种埋入结构，和
(b)一个用于光学信号检测的场效应晶体管，形成在与光电二极管相邻的阱区域中，该场效应晶体管包括
(1)一个第二电导类型的源极区域，形成在该阱区域中，
(2)一个第二电导类型的漏极区域，形成在该阱区域中并且连接到该掺杂区域，
(3)一个沟道区域，形成在该第二电导类型的源极区域与该第二电导类型的漏极区域之间的阱区域的表面层上，和
(4)一个栅电极，通过内插一栅极绝缘膜形成在沟道区域上，以及
(5)一个第一电导类型的载流子袋，其中掺杂浓度被设置为比该阱区域中高，该载流子袋提供在沟道区域下的阱区域中；
(ii)在光电二极管中通过光照射产生光学产生第一电导类型的电荷；
(iii)把光学产生电荷转移到载流子袋，同时通过向栅电极施加栅电位来累积与整个沟道区域上的源极区域相同的电导类型的可移动电荷；
(iv)把光学产生电荷存储到载流子袋中，同时通过向栅电极施加栅电位来累积与整个沟道区域上的源极区域相同的电导类型的可移动电荷。
2.根据权利要求1所述把由光学信号光学产生的电荷存储在一个固态成象装置中的方法，其中用于光学信号检测的场效应晶体管是耗尽型的。
3.根据权利要求1所述把由光学信号光学产生的电荷存储在一个固态成象装置中的方法，其中至少在转移和存储的步骤中在包括沟道区域的阱区域的整个表面层上，累积与源极区域相同的电导类型的可移动电荷。
4.根据权利要求1所述把由光学信号光学产生的电荷存储在一个固态成象装置中的方法，其中当光学产生电荷转移到载流子袋以存储在其中时，在一个时段之后电流流到用于光学信号检测的场效应晶体管以读出一个阈值电压的变化。
5.一种把由光学信号光学产生的电荷存储在一个固态成象装置中的方法，包括步骤：
(i)制备包括一个单元象素的固态成象装置，该单元象素包括
(a)一个光电二极管，提供有
(1)一个第一电导类型的第一阱区域，和
(2)一个第二电导类型的掺杂区域，形成在第一阱区域上，从而光电二极管具有一种埋入结构，和
(b)一个用于光学信号检测的场效应晶体管，与光电二极管相邻地放置，该场效应晶体管提供有
(1)一个第一电导类型的第二阱区域，连接到第一阱区域上，
(2)一个第二电导类型源极区域，形成在第二阱区域上，
(3)一个第二电导类型的漏极区域，形成在第二阱区域上并且连接到掺杂区域上，
(4)一个沟道区域，形成在源极区域与漏极区域之间的第二阱区域的表面层上，
(5)一个第二电导类型的掺杂层，形成在沟道区域上，
(6)一个栅电极，通过内插一栅极绝缘膜形成在沟道区域上，及
(7)一个第一电导类型的载流子袋，提供在源极区域附近的沟道区域下的第二阱区域中，该载流子袋是以第一电导类型的高浓度埋入层形成；
(ii)在光电二极管中通过光照射产生光学产生电荷；
(iii)把光学产生电荷转移到载流子袋，同时通过向栅电极施加栅电位来在整个沟道区域上累积第二电导类型的可移动电荷，从而沟道区域进入一种其中沟道区域填充有可移动电荷的累积状态；
(iv)把光学产生电荷存储在载流子袋中，同时通过向栅电极施加栅电位来在整个沟道区域上累积第二电导类型的可移动电荷，从而沟道区域进入一种其中沟道区域填充有可移动电荷的累积状态。
6.根据权利要求5所述把由光学信号光学产生的电荷存储在一个固态成象装置中的方法，其中用于光学信号检测的场效应晶体管是耗尽型的。
7.根据权利要求5所述把由光学信号光学产生的电荷存储在一个固态成象装置中的方法，其中至少在转移和存储的步骤中在包括沟道区域的第一和第二阱区域的整个表面层上，累积第二电导类型的可移动电荷。
8.根据权利要求5所述把由光学信号光学产生的电荷存储在一个固态成象装置中的方法，其中当光学产生电荷转移到载流子袋以存储在其中时，在一个时段之后电流流到用于光学信号检测的场效应晶体管以读出一个阈值电压的变化。
9.根据权利要求5所述把由光学信号光学产生的电荷存储在一个固态成象装置中的方法，进一步包括以行和列排列的多个象素，其中通过把不同扫描信号供给到排列在相同行中的场效应晶体管的互连栅电极、排列在相同行中的场效应晶体管的互连漏极区域、及排列在相同列中的场效应晶体管的互连源极区域，把光学信号存储在相应象素中。
10.根据权利要求9所述把由光学信号光学产生的电荷存储在一个固态成象装置中的方法，其中把光学信号存储到相应象素中并且读出存储的光学信号，由一个用来把一个扫描信号供给到行中的栅电极的垂直扫描信号驱动扫描电路、一个用来把一个漏极电压供给行中的漏极区域的漏极电压驱动扫描电路、一个用来存储在列中的源极区域的电压且进一步输出一个与每个源极区域的电压相对应的光学信号的信号输出电路、及一个用来供给用来控制读出光学信号的时序的扫描信号的水平扫描信号输入扫描电路而控制。
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