CN1941397A - 固态成像器件及其驱动方法 - Google Patents

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工藤弘仪
打矢聪
山本淳一
二村文章
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NEC Corp
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Abstract

一种固态成像器件，包括：N型半导体衬底；位于N型半导体衬底的表面部分中的N型杂质区；形成在N型杂质区中的光电转换单元；与光电转换单元接触地形成在N型杂质区中的电荷积累单元，用于临时积累在光电转换单元产生的电荷；与电荷积累单元接触地形成在N型杂质区中的电荷保持区，即阻挡单元，其允许电荷积累单元积累电荷；以及提供给电荷积累单元的电荷积累电极。电荷积累单元和电荷保持区形成为N－型。

Description

固态成像器件及其驱动方法
本申请基于日本专利申请No.2005-284902，其内容在此参考引进。
技术领域
本发明涉及一种固态成像器件及其驱动方法。
背景技术
日本未决专利公开No.H2-50480公开了一种固态成像器件，该器件包括：形成在半导体衬底中并且产生对应于入射光的信号电荷的光电转换单元；与光电转换单元相邻地位于半导体衬底中、并且临时积累信号电荷的电荷积累单元；接收来自电荷积累单元的信号电荷并且转移该信号电荷的转移栅单元；以及CCD。
图6示出了日本未决专利公开No.H2-50480中公开的固态成像器件的剖面图。在这种构造中，通常在范围从光电转换单元、电荷积累单元17、转移栅单元18以及CCD的区域上形成N型区12。在衬底中的电荷积累单元17的表面部分中，形成P+型区14使其连接到光电转换单元的表面P+型区4，从而在比P+型区4形成的水平浅的水平处形成p-n结。同时，P-型区15形成在转移栅8下的衬底的表面部分中。因为形成在电荷积累单元17中的N型区比光电转换单元中的N型区厚，如图所示，所以电荷积累单元17具有比较深的势阱。
图7示出了日本未决专利公开No.H6-236987中公开的固态成像器件的剖面图。
该固态成像器件包括：将入射光转换成信号电荷并积累该信号电荷的杂质扩散区1002(光电转换单元)；将在杂质扩散区1002中积累的信号电荷读出到其中的读出区1007；以及控制将杂质扩散区1002中积累的信号电荷读出到读出区1007中的电荷读出栅1008。在杂质扩散区1002和电荷读出栅1008之间，形成高浓度杂质扩散区1009，该高浓度杂质扩散区1009具有设置得比杂质扩散区1002的电势浅的电势，并且在积累周期中，允许信号电荷从杂质扩散区1002流入到其中并且积累在其中。积累栅电极1011形成在高浓度杂质扩散区1009上。高浓度杂质扩散区1009具有与电荷读出栅1008的导电类型不同的导电类型。
在这种构造的固态成像器件中，如下所述读出信号电荷。首先，在信号电荷的积累周期中，使积累栅电极1011和读出栅电极1003降到低电平。在此信号电荷积累在高浓度杂质扩散区1009中。当只有读出栅电极1003升到高电平时，积累在高浓度杂质扩散区1009中的信号电荷能够流入到电荷读出栅1008中。如果然后对积累栅电极1011施加负电压，则积累在高浓度杂质扩散区1009中的信号电荷能够快速流入到电荷读出栅1008中。
然而，上述现有技术在以下方面存在问题。
日本未决专利公开No.H6-236987中描述的固态成像器件具有电荷读出栅1008，该电荷读出栅1008由落在高浓度杂质扩散区1009和读出区1007之间的半导体衬底1001的表面部分构成。在这种构造中，由于通过形成在半导体衬底的表面部分中的沟道进行转移，在高浓度杂质扩散区1009中积累的电荷被读出到读出区1007。因此，在将高浓度杂质扩散区1009中积累的电荷读出到读出区1007的过程中，除非对读出栅电极1003施加高电压，电荷读出栅1008决不会具有深的电势。特别地，在高浓度杂质扩散区1009和电荷读出栅1008之间的界面处的电势将保持在高电平，并且这将降低转移效率。
相似地，在日本未决专利公开No.H2-50480中描述的固态成像器件具有转移栅单元18，该转移栅单元18由具有与光电转换单元和电荷积累单元的导电类型(N型)不同导电类型的P-型区15构成。因此，同样在此构造中，在从电荷积累单元17读出电荷时，需要对转移栅8施加高电压。
发明内容
根据本发明，提供一种固态成像器件(或者固态图像拾取器件)，包括：
半导体衬底；
位于半导体衬底的表面部分中的第一导电类型的杂质区；
形成在杂质区中的光电转换单元；
与光电转换单元接触地形成在杂质区中的电荷积累单元，用于临时积累在光电转换单元中产生的电荷，电荷积累单元具有第一导电性；
与电荷积累单元接触地形成在杂质区中的阻挡单元，其使电荷积累单元积累电荷，阻挡单元具有第一导电性；以及
提供给电荷积累单元的第一电极。
这里，半导体衬底的表面部分在具有形成在其中的电荷积累单元和阻挡单元的区域上可以具有第一导电类型。
在此构造中，在光电转换单元中产生的电荷通过掩埋沟道转移，该掩埋沟道是相同导电类型的区域，所以电荷的积累和转移能够只用低电压控制。
固态成像器件可以还包括：与阻挡单元接触地形成在杂质区中的电荷读出单元，其具有第一导电类型；与电荷读出单元接触地形成在杂质区中的电荷转移单元，其具有第一导电类型；以及提供给电荷读出单元的读出电极，其中阻挡单元可以是电荷保持单元，其被构造成能够根据输入到读出电极的信号的电平来临时保持从电荷积累单元转移的电荷。这里，半导体衬底的表面部分在具有形成在其中的电荷积累单元、阻挡单元、电荷读出单元和电荷转移单元的区域上可以具有第一导电类型。
根据本发明，还提供了一种用于驱动固态成像器件的方法，所述固态成像器件包括：半导体衬底；位于半导体衬底的表面部分中的第一导电类型的杂质区；形成在杂质区中的光电转换单元；与光电转换单元接触地形成在杂质区中的电荷积累单元，用于临时积累在光电转换单元中产生的电荷，电荷积累单元具有第一导电性；与电荷积累单元接触地形成在杂质区中的阻挡单元，其使电荷积累单元积累电荷，阻挡单元具有第一导电性；以及提供给电荷积累单元的第一电极，所述方法包括：
当高电平信号输入到第一电极时，在电荷积累单元中积累电荷；以及
当低电平信号输入到第一电极时，将在电荷积累单元中积累的电荷转移到阻挡单元。
在这种构造中，当电荷积累单元的电势相对于光电转换单元的电势加深时，电荷被积累在电荷积累单元中，所以光电转换单元中产生的电荷能够被有效地转移到电荷积累单元。这种构造能够成功地减少光电转换单元的残余图像。
根据本发明，还提供了一种用于驱动固态成像器件的方法，所述固态成像器件包括：半导体衬底；位于半导体衬底的表面部分中的第一导电类型的杂质区；形成在杂质区中的光电转换单元；与光电转换单元接触地形成在杂质区中的电荷积累单元，用于临时积累在光电转换单元中产生的电荷，电荷积累单元具有第一导电性；与电荷积累单元接触地形成在杂质区中的阻挡单元，其使电荷积累单元积累电荷，阻挡单元具有第一导电性；提供给电荷积累单元的第一电极；以及提供给阻挡单元的第二电极，所述方法包括：
当高电平信号输入到第一电极，并且低电平信号输入到第二电极时，在电荷积累单元中积累电荷；以及
当低电平信号输入到第一电极，并且高电平信号输入到第二电极时，将在电荷积累单元中积累的电荷转移到阻挡单元。
应该理解，上述组成部分的任意组合、以及在“方法”和“器件”之间交换的本发明的专利说明书中的任何表述作为本发明的实施例也是有效的。
本发明能够成功地在低电压下控制电荷的积累和转移。
附图说明
本发明的上述和其他目的，优点和特征通过结合附图的如下描述将变得更清楚，其中：
图1是剖面图，示出了根据本发明的实施例的固态成像器件的构造；
图2是根据本发明的实施例的固态成像器件的电势图；
图3A和3B分别是根据本发明的实施例的另一个固态成像器件的剖面图和电势图；
图4是剖面图，示出了根据本发明的实施例的再一个固态成像器件的构造；
图5A和5B分别是根据本发明的另一实施例的固态成像器件的剖面图和电势图；
图6是剖面图，示出了传统固态成像器件的构造；以及
图7是剖面图，示出了另一传统固态成像器件的构造。
具体实施方式
现在，将参考示意性的实施例来在此描述本发明。本领域技术人员将认识到，使用本发明的讲解，能够完成多种可选择的实施例，并且本发明并不局限于以说明为目的而示出的实施例。
下面的段落将参考附图描述本发明的实施例。注意，相似的标号被赋予任何相似的元件，并且将不重复说明。下面的实施例处理的是第一导电类型为N型的情况。
(第一实施例)
本实施例的固态成像器件100适用于接触传感器，诸如典型应用在扫描器和MFP(多功能外围设备)的CIS(接触图像传感器)。
固态成像器件100包括：光电转换单元150；电荷积累单元152，其临时积累光电转换单元150中产生的电荷；电荷保持区154(阻挡单元)，其临时保持从电荷积累单元152转移的电荷；电荷读出单元156；以及电荷转移单元158。
固态成像器件100还包括：N型半导体衬底102；形成在N型半导体衬底102中的P阱104；以及形成在P阱104的表面部分中的N型杂质区106。在本实施例中，光电转换单元150、电荷积累单元152、电荷保持区154、电荷读出单元156以及电荷转移单元158都形成在N型杂质区106中。电荷积累单元152、电荷保持区154、电荷读出单元156以及电荷转移单元158均由N型杂质层构成。另外，电荷积累单元152、电荷保持区154、电荷读出单元156以及电荷转移单元158的表面部分均由N型杂质层构成。
光电转换单元150包括第一N型杂质层112和形成在其上的第二P型杂质层114，二者都形成在N型杂质区106中。第一N型杂质层112是具有比N型杂质区106的载流子浓度高的载流子浓度的N+型杂质扩散区。第一P型杂质层110是具有比P阱104的载流子浓度高的载流子浓度的P+型杂质扩散区。如上所示，通过在第一N型杂质层112上形成第二P型杂质层114，能够防止漏电流流入第一N型杂质层112，其中该漏电流是由于光电转换单元150中的氧化硅膜界面处的能级引起的。
固态成像器件100包括与光电转换单元150接触地形成在N型杂质区106中的第二N型杂质层116。在本实施例中，电荷积累单元152由第二N型杂质层116的一部分构成。第二N型杂质层116是具有比N型杂质区106的载流子浓度低的载流子浓度的N-型杂质扩散区。
在本实施例中，光电转换单元150和电荷积累单元152形成在N型杂质区106中。与光电转换单元150相接触地形成了第二N型杂质层116，其中第二N型杂质层116具有与第一N型杂质层112相同的导电类型。因而，在光电转换单元150中产生的电荷在低电压下能通过掩埋沟道转移到电荷积累单元152。因此，使得能够减小或者几乎完全消除在低电压下在光电转换单元150中的残留图像(after-image)。
固态成像器件100包括远离第二N型杂质层116地形成在N型杂质区106中的第三N型杂质层118。在本实施例中，电荷保持区154由第二N型杂质层116的剩余部分和落在第二N型杂质层116和第三N型杂质层118之间的区域(N型杂质区106)构成。换言之，电荷保持区154由第一区154a(第二N型杂质层116)以及第二区154b(N型杂质区106)构成，其中第一区154a与电荷积累单元152接触，第二区154b具有比第二N型杂质层116的电势深的电势。这种构造能够将已经被转移到电荷保持区154中的电荷向电荷转移单元158的方向转移。
形成第三N型杂质层118，以便构造电荷读出单元156的一部分。在本实施例中，电荷读出单元156由第三N型杂质层118和一部分N型杂质区106构成。第三N型杂质层118是具有比N型杂质区106的载流子浓度低的载流子浓度的N-型杂质扩散区。电荷读出单元156的第三N型杂质层118具有比电荷保持区154的第二区154b浅的电势。因此，通过调节输入到电荷读出电极126的信号电平，电荷能够被保持在电荷保持区154中，或者被从电荷保持区154中读出，下面将对其进行说明。
电荷转移单元158由N型杂质区106的一部分构成。
固态成像器件100包括：与光电转换单元150接触地形成在P阱104中的第一P型杂质层110；以及形成在其上的电极130。P型杂质层110起到了沟道停止区的作用。
固态成像器件100还包括：提供给电荷积累单元152的电荷积累电极120(第一电极)，提供给电荷保持区154的第一电荷保持电极122(第二电极)和第二电荷保持电极124(第二电极)，提供给电荷读出单元156的电荷读出电极126(第三电极)，以及提供给电荷转移单元158的电荷转移电极128。尽管这里，电荷积累电极120和第一电荷保持电极122被构造成彼此分离，但是他们能够以一体的方式形成。尽管未示出，栅绝缘膜形成在每个单独的电极和半导体衬底的表面之间。
在本实施例中，给电荷积累电极120提供第一时钟信号TG1。第一时钟信号TG1具有3.3V的高电平和0V的低电平。给电荷读出电极126提供第二时钟信号TG2。第二时钟信号TG2具有3.3V的高电平和0V的低电平。给电荷转移电极128提供第三时钟信号1。第三时钟信号1具有3.3V的高电平和0V的低电平。
在本实施例中，电荷积累单元152被构造成在第一状态和第二状态之间是可切换的，其中第一状态为：当向电荷积累电极120输入具有比输入到第一电荷保持电极122(以及第二电荷保持电极124)的信号的电平高的电平的信号时，允许电荷积累；第二状态为：当向电荷积累电极120输入具有比输入到第一电荷保持电极122(以及第二电荷保持电极124)的信号的电平低的电平的信号时，允许积累的电荷转移。在本实施例中，通过如下所述来驱动固态成像器件100：当高电平的第一时钟信号TG1输入到电荷积累电极120时，在电荷积累单元152中积累电荷；当低电平的第一时钟信号TG1输入到电荷积累电极120时，在电荷积累单元152中积累的电荷被转移到电荷保持区154。在积累和转移电荷的处理步骤中，可以将输入到电荷积累电极120的高电平信号和低电平信号的信号值之间的恒定电势提供给第一电荷保持电极122和第二电荷保持电极124。第一电荷保持电极122和第二电荷保持电极124电气地连接，这允许输入恒定电势信号MEM1。恒定电势信号MEM1可以是1V。
在本实施例中，电荷保持区154的第一区154a和电荷积累单元152由第二N型杂质层116构成，并且具有基本相同的杂质浓度(载流子浓度)。这种构造使得在没有信号输入的状态下电荷积累电极120和第一电荷保持电极122的电势基本相等。因此，在电荷积累单元152和电荷保持区154之间的相对电势深度是可切换的，而不用显著扩大输入到电荷积累电极120的信号的电平差。现在假定输入到电荷积累电极120的第一时钟信号TG1的高电平和的电平之间的电势差只有大约3V那样大，这种构造允许以容易控制的方式将电荷积累到电荷积累单元152中并且从电荷积累单元152中读出电荷。
图2是如此构造的固态成像器件100的电势图。在此图中，向下的方向表示较低(较深)的电势。电荷向较低电势侧迁移。在本实施例中，电荷积累单元152被构造成：基于输入到电荷积累电极120的信号，其电势的深度(高度)相对于电荷保持区154的电势的深度(高度)是可切换的。
为将电荷积累到电荷积累单元152中，输入到电荷积累电极120的第一时钟信号TG1被升高到高电平(3.3V)。恒定电势信号MEM1(1V)被输入到第一电荷保持电极122和第二电荷保持电极124。因此，在此种情况下的电荷积累电极120被施加了比施加到第一电荷保持电极122的电压高的电压，所以电荷积累单元152的电势变得比电荷保持区154的电势深。结果，电荷被积累在电荷积累单元152中。
接下来，输入到电荷积累电极120的第一时钟信号TG1被降低到低电平(0V)，并且输入到电荷读出电极126的第二时钟信号TG2也被降低到低电平(0V)。第一电荷保持电极122和第二电荷保持电极124保持被施加1V恒定电势信号MEM1。因此，在此种情况下的电荷积累电极120被施加了比施加到第一电荷保持电极122的电压低的电压，所以电荷积累单元152的电势变得比电荷保持区154的电势浅。此外，电荷读出单元156的电势变得比电荷保持区154的电势浅。结果，在电荷积累单元152中积累的电荷被转移到电荷保持区154并且被保持在其中。
然后，输入到电荷读出电极126的第二时钟信号TG2以及输入到电荷转移电极128的第三时钟信号1都被升高到高电平(3.3V)，通过该操作，在电荷保持区154中保持的电荷被转移到电荷读出单元156，然后当使第二时钟信号TG2降低到低电平(0V)时，将电荷转移到电荷转移单元158。
如此构造本实施例的固态成像器件100，使得当电荷积累到电荷积累单元152中时，电荷积累单元152的电势加深。因此，该器件能够有效地将光电转换单元150中产生的电荷转移到电荷积累单元152，并且积累在其中。结果，能够减小或者几乎完全消除光电转换单元150的残留图像。
下面段落将说明制备如图1所示的固态成像器件100的工序。
首先，将硼注入到N型半导体衬底102的表面部分中(例如，以1.0×1012到5.0×1012cm-2的剂量)，由此选择性地形成P阱104。然后将磷注入到预定用于光电转换单元150、电荷积累单元152、电荷保持区154、电荷读出单元156和电荷转移单元158的区域中(例如，以1.0×1012到5.0×1012cm-2的剂量)，由此形成N型杂质区106。然后，将硼注入到N型杂质区106中(例如，以1.0×1013到5.0×1013cm-2的剂量)，由此与预定用于光电转换单元150的区域相邻地形成第一P型杂质层110。
然后，将硼注入到预定用于光电转换单元150和电荷积累单元152的区域中，并且注入到预定用于电荷保持区154的区域的一部分中(例如，以1.0×1011到1.0×1012cm-2的剂量)，由此形成N-型杂质层。第二N型杂质层116同样方式形成。
接下来，栅绝缘膜(未示出)形成在N型半导体衬底102的整个表面上。然后，典型地通过CVD工艺，在栅绝缘膜的整个表面上形成第一电极层。此后，在光电转换单元150上选择地刻蚀第一电极层。接下来，使用第一电极层作为掩模，将磷(例如，以1.0×1012到5.0×1012cm-2的剂量)和硼(例如，以1.0×1013到5.0×1013cm-2的剂量)注入到光电转换单元150中，由此分别形成第一N型杂质层112以及第二P型杂质层114。在这里，第二N型杂质层116能够被构造成当不论向电荷积累电极120输入第一时钟信号TG1的高电平和低电平的哪一个时，都实现比光电转换单元150的电势深的电势。
接下来，通过刻蚀来构图第一电极层9，以获得预定几何形状。由此形成电极120、124、128以及130。然后使用在电荷读出单元156的一部分上开口的掩模，将硼注入到电荷读出单元156中(例如，以1.0×1011到1.0×1012cm-2的剂量)，由此形成第三N型杂质层118。
然后，栅绝缘膜的暴露部分被去除，由此形成第二栅绝缘膜。接下来，典型地通过CVD工艺形成第二电极层。然后通过刻蚀来构图第二电极层，以获得预定几何形状。此后，层间绝缘膜被形成在N型半导体衬底102的整个表面上。接下来，在层间绝缘膜中形成用于通过其与各电极接触的接触孔，并且通过用金属互连(未示出)填充接触孔来完成固态成像器件100。另外，除了固态成像器件100的光电转换单元150之外的区域被未示出的屏蔽膜覆盖。
如上所述，在本实施例的固态成像器件100中，在光电转换单元150中产生的电荷通过形成在N型杂质区106中的掩埋沟道被转移。因而，不需要形成表面通道就能在低电压下控制电荷的积累、保持和转移。
图3A和3B示出了本实施例的固态成像器件100的另一个例子。图3A是固态成像器件100的剖面图，图3B示出了图3A所示的固态成像器件100的电势图。
本例子与图1所示的固态成像器件100的差别在于电荷积累单元152的构造。如图3A所示，这里，电荷积累单元152还包括与光电转换单元150接触的第四N型杂质层117。在电荷积累单元152中，第一电荷积累电极120a位于第四N型杂质层117上，第二电荷积累电极120b位于另一区域上。第一电荷积累电极120a和第二电荷积累电极120b彼此电气地连接，第一时钟信号TG1输入到第一电荷积累电极120a和第二电荷积累电极120b。在此被构造为分离的第一电荷积累电极120a和第二电荷积累电极120b可以以一体的方式形成。第四N型杂质层117是具有比N型杂质区106和第二N型杂质层116的载流子浓度低的载流子浓度的N-型杂质层。
如图3B所示，第四N型杂质层117具有比第二N型杂质层116的电势浅的电势。因而，电荷积累单元152能够具有电势差。这有助于电荷向电荷转移单元158顺利迁移。而且在此情况下，与图1示出的构造相似，能够在低电压下控制电荷的积累、保持以及转移。
图4是剖面图，示出了本实施例的固态成像器件100的再一个例子。
本例子与图1所示的固态成像器件100的差别是光电转换单元150的构造。这里，如此构造光电转换单元150，使得第一N型杂质层112在与电荷积累单元152接触的区域中暴露于N型半导体衬底102的表面。这有助于在光电转换单元150中积累的电荷的顺利转移。而且在此情况下，与图1示出的构造相似，能够在低电压下控制电荷的积累、保持以及转移。
(第二实施例)
图5A和5B分别是本实施例的固态成像器件100的剖面图和电势图。
本实施例的固态成像器件100与第一实施例的固态成像器件100的差别在于不具有电荷保持区154和不具有电荷读出单元156。
图5A示出了本实施例的固态成像器件100的剖面图。固态成像器件100包括：光电转换单元150；与光电转换单元150相邻的电荷积累单元162；以及与电荷积累单元162相邻的电荷转移单元168(阻挡单元)。电荷积累单元162具有电荷积累电极140，电荷转移单元168具有电荷转移电极142。
而且，在本实施例中，固态成像器件100包括N型半导体衬底102、形成在N型半导体衬底102中的P阱104、以及形成在P阱104的表面部分中的N型杂质区106。在本实施例中，光电转换单元150、电荷积累单元162以及电荷转移单元168都形成在N型杂质区106中。电荷积累单元162和电荷转移单元168均由N型杂质层构成。另外，电荷积累单元162和电荷转移单元168的表面部分均由N型杂质层构成。
电荷转移单元168由形成在N型杂质区106中的第三N型杂质层118和一部分N型杂质区106构成。第三N型杂质层118是具有比N型杂质区106的载流子浓度低的载流子浓度的N-型杂质扩散区。电荷积累单元162由落在光电转换单元150和第三N型杂质层118之间的一部分N型杂质区106构成。
在本实施例中，第一时钟信号TG1被提供给电荷积累电极140。第一时钟信号TG1具有3.3V的高电平和0V的低电平。第三时钟信号1被提供给电荷转移电极142。第三时钟信号1具有3.3V的高电平和0V的低电平。
在本实施例中，固态成像器件100能够通过以下来驱动：当高电平信号输入到电荷积累电极140时，并且当低电平信号输入到电荷转移电极142时，在电荷积累单元162中积累电荷；当低电平信号输入到电荷积累电极140时，并且当高电平信号输入到电荷转移电极142时，将在电荷积累单元162中积累的电荷转移到电荷转移单元168。
图5B是图5A示出的固态成像器件100的电势图。
在本实施例中，电荷积累单元162以及电荷转移单元168被构造为：基于分别输入到电荷积累电极140和电荷转移电极142的信号，其相对电势深度是可切换的。
为将电荷积累到电荷积累单元162中，输入到电荷积累电极140的第一时钟信号TG1被升高到高电平(3.3V)。结果，电荷积累在电荷积累单元162中。这里，具有高电平和低电平交替重复的脉冲的第三时钟信号1被提供给电荷转移电极142。在本实施例中，电荷转移单元168具有第三N型杂质层118，其中甚至当高电平信号被输入到电荷转移电极142时，电荷转移单元168的第三N型杂质层118的电势也保持比电荷积累单元162的电势浅。因而，只要向电荷积累电极140输入的高电平第一时钟信号TG1继续，则电荷就会在电荷积累单元162中积累。
然后，输入到积累电极140的第一时钟信号TG1被降低到低电平(0V)。然后，电荷积累单元162的电势变浅。当电荷转移电极142在此被施加高电平的第三信号1时，电荷转移单元168的电势变得比电荷积累单元162的电势深。结果，电荷积累单元162中积累的电荷被转移到电荷转移单元168。
而且，本实施例的固态成像器件100中，能够在低电压下控制电荷的积累和转移，而无需形成表面沟道。
已经参照实施例和例子在前面的段落中描述了本发明。这些实施例和例子只用于解释的目的，所以对于本领域技术人员容易理解允许任何修改并且这样的修改也在本发明的范围内。
第一实施例中说明的被输入到第一电荷保持电极122以及第二电荷保持电极124的恒定电势能够被控制。
上述实施例已经示出了具有提供给N型半导体衬底102的P阱104的构造，然而也允许使用P型半导体衬底，并且在其中提供N型杂质区。在上述实施例中被说明为N型的第一导电类型可以是相反的。
显然，本发明不局限于以上实施例，可以在不偏离本发明的范围和精神的情况下进行修改和变化。

Claims (17)

1.一种固态成像器件，包括：
半导体衬底；
位于所述半导体衬底的表面部分中的第一导电类型的杂质区；
形成在所述杂质区中的光电转换单元；
与所述光电转换单元接触地形成在所述杂质区中的电荷积累单元，用于临时积累在所述光电转换单元中产生的电荷，所述电荷积累单元具有所述第一导电性；
与所述电荷积累单元接触地形成在所述杂质区中的阻挡单元，其使所述电荷积累单元积累所述电荷，所述阻挡单元具有所述第一导电性；以及
提供给所述电荷积累单元的第一电极。
2.根据权利要求1所述的固态成像器件，其中所述电荷积累单元被构造成无论高电平信号和低电平信号中的哪一个被输入到所述第一电极，其都具有比所述光电转换单元的电势深的电势。
3.根据权利要求1所述的固态成像器件，其中所述电荷积累单元被构造成基于输入到所述第一电极的信号，其相对于所述阻挡单元的电势的电势深度是可切换的。
4.根据权利要求2所述的固态成像器件，其中所述电荷积累单元被构造成基于输入到所述第一电极的信号，其相对于所述阻挡单元的电势的电势深度是可切换的。
5.根据权利要求1所述的固态成像器件，其中所述阻挡单元包括与所述电荷积累单元接触的第一区，以及具有比所述第一区的电势深的电势的第二区。
6.根据权利要求5所述的固态成像器件，其中所述阻挡单元的所述第一区具有与所述电荷积累单元的杂质浓度基本相等的杂质浓度。
7.根据权利要求3所述的固态成像器件，其中所述阻挡单元包括与所述电荷积累单元接触的第一区，以及具有比所述第一区的电势深的电势的第二区。
8.根据权利要求6所述的固态成像器件，其中所述阻挡单元的所述第一区具有与所述电荷积累单元的杂质浓度基本相等的杂质浓度。
9.根据权利要求1所述的固态成像器件，还包括：
与所述阻挡单元接触地形成在所述杂质区中的电荷读出单元，其具有所述第一导电类型；
与所述电荷读出单元接触地形成在所述杂质区中的电荷转移单元，其具有所述第一导电类型；以及
提供给所述电荷读出单元的读出电极，
其中所述阻挡单元是电荷保持单元，其被构造成能够根据输入到所述读出电极的信号的电平来临时保持从所述电荷积累单元转移的电荷。
10.根据权利要求1所述的固态成像器件，其中所述光电转换单元包括：第一导电类型的第一杂质层；以及与所述第一导电类型不同的第二导电类型的第二杂质层，其形成在所述第一杂质层上和所述半导体器件的表面部分中。
11.根据权利要求1所述的固态成像器件，还包括提供给所述阻挡单元的第二电极。
12.根据权利要求11所述的固态成像器件，其中所述电荷积累单元以及所述阻挡单元被构造成基于分别输入到所述第一电极和所述第二电极的信号，它们的相对电势深度是可切换的。
13.根据权利要求11所述的固态成像器件，其中所述电荷积累单元被构造成在第一状态和第二状态之间是可切换的，其中第一状态是：当把具有比输入到所述第二电极的信号的电平高的电平的信号输入到所述第一电极时，允许所述电荷的积累，第二状态是：当把具有比输入到所述第二电极的信号的电平低的电平的信号输入到所述第一电极时，允许所述积累的电荷的转移。
14.根据权利要求12所述的固态成像器件，其中所述电荷积累单元被构造成在第一状态和第二状态之间是可切换的，其中第一状态是：当把具有比输入到所述第二电极的信号的电平高的电平的信号输入到所述第一电极时，允许所述电荷的积累，第二状态是：当把具有比输入到所述第二电极的信号的电平低的电平的信号输入到所述第一电极时，允许所述积累的电荷的转移。
15.一种用于驱动固态成像器件的方法，所述固态成像器件包括：半导体衬底；位于所述半导体衬底的表面部分中的第一导电类型的杂质区；形成在所述杂质区中的光电转换单元；与所述光电转换单元接触地形成在所述杂质区中的电荷积累单元，用于临时积累在所述光电转换单元中产生的电荷，所述电荷积累单元具有所述第一导电性；与所述电荷积累单元接触地形成在所述杂质区中的阻挡单元，其使所述电荷积累单元积累所述电荷，所述阻挡单元具有所述第一导电性；以及提供给所述电荷积累单元的第一电极，所述方法包括：
当高电平信号输入到所述第一电极时，在所述电荷积累单元中积累电荷；以及
当低电平信号输入到所述第一电极时，将在所述电荷积累单元中积累的所述电荷转移到所述阻挡单元。
16.根据权利要求15所述的用于驱动固态成像器件的方法，其中所述固态成像器件还包括提供给所述阻挡单元的第二电极，并且在所述积累所述电荷中和在所述转移所述电荷中，所述高电平信号和所述低电平信号的信号电平之间的恒定电势被施加到所述第二电极。
17.一种用于驱动固态成像器件的方法，所述固态成像器件包括：半导体衬底；位于所述半导体衬底的表面部分中的第一导电类型的杂质区；形成在所述杂质区中的光电转换单元；与所述光电转换单元接触地形成在所述杂质区中的电荷积累单元，用于临时积累在所述光电转换单元中产生的电荷，所述电荷积累单元具有所述第一导电性；与所述电荷积累单元接触地形成在所述杂质区中的阻挡单元，其使所述电荷积累单元积累所述电荷，所述阻挡单元具有所述第一导电性；提供给所述电荷积累单元的第一电极；以及提供给所述阻挡单元的第二电极，所述方法包括：
当高电平信号输入到所述第一电极，并且低电平信号输入到所述第二电极时，在所述电荷积累单元中积累电荷；以及
当低电平信号输入到所述第一电极，并且高电平信号输入到所述第二电极时，将在所述电荷积累单元中积累的所述电荷转移到所述阻挡单元。
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