TW483127B - Solid state imaging device and driving method thereof - Google Patents

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TW483127B TW089128385A TW89128385A TW483127B TW 483127 B TW483127 B TW 483127B TW 089128385 A TW089128385 A TW 089128385A TW 89128385 A TW89128385 A TW 89128385A TW 483127 B TW483127 B TW 483127B
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Description

483127 五、發明說明α) 【發明領域】 本發明係有關於固態影像裝置及其驅動方法，且特別 有關於使用㉟限電壓（thresho 1 d vo 1 tage )調變系統的 金氧半（Me ta 1-Ox i de-Sem i conduc tor (M0S ))影像感測器 之固態影像裝置，該固態影像裝置是用於影像攝影機，電 子攝影機’影像輸入攝影機，掃描器，傳真或者類似事 物，以及有關於其驅動方法。 【習知技術說明】 由於例如CCD (電容耦合元件）影像感測器與M〇s影像 感測裔的半導體影像感測器是適合於大量生產，隨著在圖 樣微製造技術的進步，半導體影像感測器已經被應用至幾 乎所有類型的影像輸入裝置。 特別是，在最近幾年中，M〇s影像感測器的可應用性 已經再次被癌認，因為其相較於CCD影像感測器的較小功 率消耗與由相同CM0S (互補式金氧半）技術製造感測器元 件與周邊電路元件的能力之優點。 、、f此類社會趨勢的考慮中，本發明已經改良M0S影像 感，，’以及提出關於具有位於通道區域之下的載子封包 ($濃度隱埋層）之感測器元件的專利申請案（曰本專利 申請案No· Hei 1 0 1 86453 )而獲得其專利（登錄編號 2935492 ) 〇 在根據專利（登錄編號293549 2 )的發明中，光二極 體111以及用於光信號偵測的絕緣閘極場效電i體（在下
中’間或提及為用於朵作跋推、、目彳从u 單地為M〇S電曰體）e Ά Λ 電晶體，或者簡 電晶體接地放[腦 被提供。哉井域中的環形載子封包一同 當作蚀$ ί卞封已具有比其周邊部分較高的受體濃产以及 工；？：：：Γ洞的位能井。在包括載子 的井區域；赫電洞藉由光照射而產生於光二極體 的位能井中。ϊ;=ΐί::洞以及儲存於載子封包 中和以及臨限ΐί被ίίΐ封包中的受體離子的負電荷被 29354^)’的H =S影像感測器具有專利（登錄編號 像感测器運作葬二…，顯不的電路構造。一系列的M〇S影 始化時期，儲^ =刪電路所供應的控制信號而經歷起 中，保』於=:=讀出時期。在起始化時期的期間 每-電極而放命至的J產生電洞經由應用正電壓至 電洞藉由光存時期的期間中，光產生 在讀出時期的期門:儲存於載子封包25中。接著， 信號被偵測到^ θ ’與光產生電洞的儲存量成比例的光 其電厂 的控㈣ 中藉由應4·=;!相反於在起始化時期的期間 阿电壓而更佳地完成起使化的要求。 【發明概要] 本發明的第-目的是提供固態影像裝置，其有維持
483127 五、發明說明（3) CMOS電路的低電壓運作的能力以及更佳地完成起使化運 作，及其驅動方法。 附帶地，偕同此類構造，在載子封包2 5中的受體濃度 或者圖樣形狀不平坦的實例中，如第丨〇 A圖中所示，在載 =封包25的整個區域之上的位能不變成平坦，以及在位能 高度中的變動，亦即，在位能井深度中的變動部分地偶 發生。 ^ Ϊ此類實例中，如第1 〇C圖中所示，關於具有低層級 位此的電洞的注入，電洞是部分位於較深位能井的位置， X及在通道區域中的位能是對應此誤差里。
】置=2通道區域中，臨限電壓的物變= 量的i性= 分佈而流失對於儲存電、;' ^ 囚此所谓的黑磨損發生。 其有ί ΐ::Ϊ:目的是提供固態影像裝置的驅動方法， 個通道區域：上的：：=測的絕緣閘極場效電晶體的« &上的限電壓的能力。 本發明是有關於固離
第3圖所示，描洛盆/^^像裝置。作為其基本構造，女 有光二極體U1 :用=ί發明的固態影像裝置包括含 ill的M0S電晶體112的5二：广:而放置鄰接於光二極體 閘極電極被連接 ~ 1 ’其中M0S電晶體112# 102 ^ 外’除了，前述的構造之外電幵知瞒電路108。另 接至 >及極電愿（λ 為、、會其特徵為〉及極區域被 (VDD)驅動掃瞄電路103。-
483127 五、發明說明（4) 並且’在單位畫素1〇1中，如第1圖與第2八圖中所示 光二極體111與MOS電晶體112被形成於彼此連接的井區域 15a與15b中，以及單位畫素1〇1包括用於儲存M〇s電晶體 11 2的源極區域周邊部分的井區域1 5a中的光產生電荷之高 濃度隱埋層（載子封包）2 5。 在本發明的驅動方法中’電壓提昇掃瞄電路1 〇 8被連 接至用於光信號偵測的MOS電晶體112的源極區域16，以及 在起使化時期期間，被提昇的電壓從電壓提昇 108被供應至源極區域16，在垂直掃瞄信號（vscan)驅動 掃瞄電路102被絕緣於閘極電極19的狀況中，或者除了電 路102的絕緣之外，汲極電壓（VDD )驅動掃瞄電路ι〇3被 絕緣於汲極電極17a。因此，高於VSCAN驅動掃瞄電路 的電源供應電壓的提昇電壓進一步地從電壓提昇掃瞄電路 過二極區广域16與閘極電極19之間的電容而被應用至 閘極電極1 9，除了在儲在pq 0g , 于J隹保存日守期期間，閘極電壓已經 i ΐ」二1高電壓被應用至源極區域16與閘極電i =。攸載子4包25的儲存電荷掃除運作可以被更佳地完 曰#如上文所說明，當本發明的固態影像裝置包括雷，担 ㈣持降低外部供應電壓的同時，二 地元成知除運作被達到。 更佳 另外，本發明县^r „ ^ 第8圖中所示，電壓被應';固態影又裝置的驅動方法。如 場效電晶體1 1 2的閘極$ | 於光彳§ 5虎偵測的絕緣閘極 们閘極電極19以致於在起使化時期期間，
483127 五、發明說明（5) " ' ' 一 大部分的儲存於載子封包25中的光產生電荷是從 25被放電以及其指定數量被製造保留於載子封包μ中匕 《，本發明，特別如第9B的實線所顯示，適：電 ί ?井^至源極區域1 6與閘極電極1 9使得載子封包2 5 “ ΐ，但是設定於相同的適當深度，放電大部分的光 及讓只有指定數量的光產生電荷保留於其：先 2 :ίI 以便在載子封包2 5的整個區域之上的位能分 子弄平的數量。此時，第i 0Β圖顯示在載 個區域之上的朵吝座命— 才匕25的整 在光產ϊΐ? 佈的模型，以及其位能分佈。 行被儲何從此類狀態另外被儲存的實例中，光產生電 何被儲存而不被變動。因此臨限電壓的調變變成平坦。電 方法如明’在根據本發明的固態影像裝置的驅動 此，m 產生電荷被保留於載子封包託中。因 臨限電壓調變被弄平的第二目的可以被達到…之上的 通類t井區域與同類區域是相反於前述的導 高濃度障i岸變成二：’在南濃度層是η類型的實例中， 子被=ΐ 子封包（載子封包），以及光產生電 于被‘存。在此實 王电 降低井區域15b的# ^ 被應用至閘極電極而 是變得淺匕二，的位能，以及載子封包⑽ =厚而攸載子封包25放電該光產生電子。 顯易懂讓其他目^特徵、和優點能更明 文特舉較佳實施例，並配合所附圖-式，作詳細
483127 五、發明說明（6) 說明如下： 【圖式簡單說明】 弟1圖係顯示根據本發明第/實施例之固態影像裝置 的單位畫素中的元件佈局的平面圖。 第2 A圖係沿著第1圖的線卜J的剖面圖，顯示相同元件 單位畫素的剖面構造。第2 b圖係顯示在光產生電洞儲存於 載子封包中以及電洞被感應於通道區域中而產生電子累積 區域^狀態中之位能狀況圖。 第3圖係顯示根據本發明第一實施例之整個固態影像 裝置的電路構造圖。 Μ Ϊ U ΐ與第4B圖係各自地顯示第3圖的固態影像裝置 的仏，輸出電路詳細構造的電路圖。 瞄電ί的\=不第 ^圖的固態影像裝置的包括電壓提昇掃 卜 千、、、田焉&動電路的電路圖。 的驅Ϊ6方1^發明第4施例之固態影像裝置 細運ί ，讀出時期至起使化時期的時刻之詳 序圖，其為第6圖時序圖的部分。 的驅=方\=；7圖據本發明第三實施例之固態影像裝置 的驅ΐ係顯示根據本發明第三實施例之固態影像裝置 發明第二告的元件剖面圖；以及第9Β圖係顯示，在根據本 焉^例之固態影像裝置的驅動方法的起使化時期 ’ a ’用於光偵測的MOS電晶體的載子封包於深度方向，
2060-3684-FF-ptd 第10頁 五、發明說明（7) 亦即沿者第9A圖中的線ιι_ττ 第1 〇Α圖係顯示，在柜攄&:::佈圖。 像裝置的驅動方法的起：：±本發明第三貫施例之固態影 的受體嚿声八佑盥Γ( 才期期間’對應至載子封包中 曰體的截ΐ Γ+ ί Γ能分佈’其伴隨用於光偵測的咖電 :岡在較佳地從載子封包掃除電洞的狀、、兄 :1〇Β圖係相似地顯示在適當電被况’ 實例之載子封包内的位能分佈；以及第loc圖 封包内的位能分佈根據載子封包中的電 狀況。 π甘里叫改變的 19严 20 -20a 20b 21， 21a 【符號說明】 11〜基體； 1 3〜元件絕緣區域 15a〜第一井區域； 15c〜通道摻雜層； 1 7〜雜質區域； 17b〜汲極區域； 閘極電極； 垂直輸出線（ v垂直輸出線； 1 2〜蠢晶層； 1 4〜元件絕緣絕緣薄膜； 15b〜第二井區域； 1 6〜源極區域； 1 7 a〜汲極電極； 1 8〜閘極絕緣薄膜； 或者源極電極） /垂直輸出線； 垂直掃瞄信號（VSCAN )供應線路； /垂直掃瞄信號供應線路（VSCAN供應線路） 2 1 b〜垂直掃瞄信號供應線路（VSCAN供應線路） 2 2〜汲極電壓（VDD )供應線路（或者汲&電極） 483127 五、發明說明（8) 22a〜汲極電壓供應線路（VDD供應線路）； 22b〜汲極電壓供應線路（VDD供應線路）； 2 3〜金屬層（光絕緣薄膜）； 2 4〜光接收視窗； 25〜P + -類型高濃度隱埋層（載子封包）； 2 6〜水平輸出線； 28 -30a 31〜 101 102 103 105 106 107 108 111 112 121 123 Lmn CK2 CK4 T5 - 絕緣薄膜； 、提昇電壓輸出線； 運算放大器； -單位晝素； 、垂直掃0¾信號（V S C A N )驅動掃瞎電路， 、汲極電壓（VDD )驅動掃瞄電路； …信號輸出電路； 、定電流源（負載電路）； …影像信號輸出端點； -電壓提昇掃瞄電路； 〜光二極體； 〜絕緣閘極場效（MOS )電晶體； -時脈產生電路 -預先充電電路 ^第二線記憶體 -第二開關； -第四開關； 電晶體； 122〜電壓提昇電路 L m s〜第一線記憶體 CK1〜第一開關； CK3〜第三開關； T4〜電晶體； T6〜電晶體；
2060-3684-PF-ptd 第12頁 483127 發明說明（9) C2〜電容； G 2〜反向器 G4〜反向器 G 6〜反向器 G8〜反向器 G 1 〇〜反向器
Cl〜電容 反向器 反向器 反向器 反向器 反向器 G1 G3 G5 G7 G9 (CL/ )〜時脈輸入端點； 〜垂直輸出線2〇a與提昇電壓輸出線Ma的位能 」〜反向器G9的輸出端的位能。 【車父佳實施例的詳細說明】 =刚、本發/月第一實施例將參照隨後圖形而被說明〔 =1圖係顯不根據本發明第一實施例之包括電壓提 知1田電路_影像感測器的單位晝素中的元件佈 面圖。 如第1圖所顯示，在單位晝素中101，光二極體U1與 用於光k號偵測的絕緣閘極場效電晶體（在下文中，間戋 提及為用於光信號偵測的MOS電晶體1 1 2，或者矜辈祕焱 M〇S電晶體！} 2 )是彼此相鄰地準備。對於= ， 空乏類型η通道MOS (n MOS)被使用。 光二極體111與MOS電晶體112各自地形成於 不同井區 域中，例如，第一與第二井區域1 5 a與1 5 b，其％ 接而與彼此被整體地形成。在光二極體1 Π φ、A/此相互連 “τ的篤 域1 id a構成由光照射而產生電荷的區域的_部Tv 一井區 在MOS電
2060-3684_Ρ?·ρί(! 第13頁
483127 五、發明說明（10) 晶體112中的第二井區域15b構成藉由第二井區域⑽ 能而具有改變通道臨限電壓能力的閘極區域。 MOS電晶體112具有輕微摻雜没極（LDD)構造。 f區域^形成以致於被形閘極電極19的内部週邊部分所圍 繞的同h ’>及極區域1 7a盘1 7h姑形士 , ^ 電極19的外部週邊部分被形成以致於圍繞環形間極 輕微摻雜汲極區域17a被延伸而形成光二極體lu的雜 :ί f1 7祕Ϊ具有貫質相等於輕微摻雜汲極區域1 7a的雜 吳浪又。換言之，雜質區域丨7與輕微摻雜汲極區域丨 ^整體地形成以便其大部分區域可以被放置於接觸第一與 _ 第一井區域15a與15b的表面層。在雜質區域17與輕微摻雜 没極區域17a的外部週邊料’當保持遠離光债測部分的 同時，高i農度沒極區域17b被形成作為接觸區域以致於被 連接至輕微摻雜汲極區域丨7 a。 曲除此之外，作為M0S影像感測器特色的載子封包（高 濃度隱埋層）25被形成於在第二井區域丨5b内部的源極區 域16的周邊部分且位於閘極電極19 ^下而以 極區域1 6。 τ 汲極區域17a與17b經由低電阻的接觸層17b而連接至 汲極電壓（VDD) #應線路（或者汲極電極）22 ;閘極電 極19至垂直掃聪信號（VSCAN)供應線路21 ;以及源極區 域16至垂直輸出線（或者源極電極）2〇。 光接收視窗2 4被準備於光二極體111中。 接著，將整理對於前述MOS影像感測器的單位細胞剖
483127 五、發明說明（11) 面結構的說明。 第2 A圖是第1圖沿著線I - I的剖面圖。 如第2 A圖中所顯示，具有設定於大約每立方公分丨〇工5 雜質濃度的η-類型（第二導電率類型）矽是磊晶成長於？一 類型（第一導電率類型）矽所製作的基體（第一半導體層 )11之上，基體11具有設定於大約每立方公分1018或者更 高的雜質濃度，以及從而磊晶層（第二半導體層）1 2被形 成。 在此磊晶層1 2中，複數晝素丨〇 i，各自包括光二極體 1 Π與用於光信號偵測的m〇s電晶體11 2，被形成。 前述的全部組成零件被絕緣薄膜28所覆蓋，以及除了 光一極體111的光接收視窗2 4之外的區域藉由位於絕緣薄 膜28之上的金屬層（光絕緣薄膜）23而絕緣光。 接著’光二極體111將參照第2A圖而被詳細地說明。 光二極體111包括：磊晶層丨2 ;形成於磊晶層丨2表面 層的P-類型第一井區域15& ;以及從第一井區域15a表面層 延伸至蠢晶層12表面層的^類型雜質區域17。p_類型基體 11構成光二極體的第一傳導率類型的第一半導體層。同樣 地n力員型蟲晶層1 2構成第二傳導率類型的第二半導體 層。 、 姊1 ^ 7准Λ區域17被形成以便從用於光信號偵測的M0S電晶 Ϊ相等白於極區域⑺被延伸。雜質區域17具有實 貝相寺於t被摻雜汲極區域1 7a的雜質濃度。 褚存日守期中，雜質區域丨7被連接至汲極-電壓供應線
2060-3684-PF*ptd 第15頁 483127 五、發明說明（12) 路22，以及偏壓於正電壓。在此時刻，空乏層從在雜質區 域17與弟一井區域15a之間的邊界表面伸展至整個第一井 區域15a，以及接著到達n—類型磊晶層12。另一方面，空 乏層仗在基脰11與蟲晶層12之間的邊界表面伸展至蠢晶層 1 2 ’以及接者到達第一井區域1 5 a。 在第一井區域1 5 a與蠢晶層1 2中，位能分佈被設定於 位能從基體11端逐步地降低至表面端的此類程度上。因 此，由光所產生於第一井區域15a與磊晶層12中的電洞保 留於其中而不流出至從基體11端。由於第一井區域15&與 蟲晶層1 2被連接至MOS電晶體11 2的閘極區域1 5b，由光所 產生的電洞可以被有效地利用作為用於M〇s電晶體11 2的臨 限電壓調變的電荷。換言之，第一井區域丨5 a與磊晶層1 2 整個地變成由光產生載子的區域。 此外’由光產生載子的區域被佈置於前述光二極體 111中的雜質區域之下，其表示光二極體具有用於由光產 生電洞的隱埋結構。因此，可能降低雜訊而不被半導體層 表面的許多陷阱狀態所影響。 接著，用於光信號偵測的MOS電晶體112將參照第2A圖 而被詳細地說明。 MOS電晶體11 2部分包括從較低端循序的以下元件：p一 類型基體11 ;形成於基體11之上的n—類型磊晶層12 ;以及 形成於磊晶層12中的第二p-類型井區域i5b。p-類型基體 11構成MOS電晶體112部分的相反導電率類型的第一半導體 層；以及同樣地，磊晶層12構成MOS電晶體112部分的一導
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五、發明說明（13) 電率類型的第二半導體層。 MOS電晶體112被構成於此類方式以便用η-類型輕微換 雜汲極區域17a圍繞環形閘極電極1 9的外部周邊。類型夕 輕微摻雜汲極區域17a是與η-類型雜質區域17 一起被形 成。在從輕微摻雜汲極區域1 7a延伸的雜質區域丨7的^部 周k 一刀中’咼濃度沒極區域1 7 b被形成以致於被連接至 雜$區域1 7以及被延伸至元件絕緣區域丨3以及元件絕緣絕 緣薄膜14。高濃度汲極區域丨7b變成對於汲極電極22^的接巴 觸層。 此外’ η-類型源極區域1 6被形成以致於用環形閘極電 極1 9而圍繞。對於源極區域1 6，其中心部分是高濃度，以 及其周邊部分是低濃度。源極電極2〇被連接至源極=域 。閘極電極1 9藉由插入閘極絕緣薄膜丨8而被形成於在汲 極區域1 7 a與源極區域丨6之間的通道區域。在閘極電極μ 下^的第二井區域15b的表面層變成通道區域。另外，為 I ΐ ί通道區域在一般運作電壓上為倒置或者空乏狀態， ^田♦度的η-類型雜質被引進通道區域而形成通道摻雜層 Ρ 型回/辰度隱埋層（載子封包）2 5被形成於通道 二二下方第二井區域1 5b中的縱向方向區域的部份以致於 ^源極區域16。此P + -類型高濃度隱埋層25可以藉由如 佈植方法而被形成。較佳地，高濃度隱埋層25應該被 形成以致於不接觸通道區域。 〜
4 幻 127 五、發明說明（14) 生希=+ PfEM高濃度隱埋層25中’其位能較低於在光產 二^3用於光產生電洞的高濃度隱埋層25的周邊部分 中。告t於因此，光產生電洞可以被收集於載子封包25 B主，I ^』閘極電壓的電壓被應用至汲極區域17a與17b 可’二生電洞至載子封包25的收集被加速。 =2B圖顯示光產生電洞被儲存於載子封包託 = ; = ;區域而形成電子累積區域的位能狀態彳 電壓中的料Γ 5中的電荷導致在M0S電晶體112的臨限 壓的變化=成因Λ，光信號偵測可以藉由偵測此臨限電 在起使化時期，高電壓笨應用至源 =9以及’藉由使用由此產生的電二 15b的載子被掃除至基體μ。在此實例中，應弟用：井，域 致工乏層從在通道區域的通道摻雜層15。 二 之間的邊界表面伸展至第二井區域15b，以 從與㈣12之間的邊界表面 一开&域15b之下的磊晶層12。 ，此，由應用電壓至源極區域16與閘極電極1 的电％的應用範圍主要包括第二井區域15b鱼 磊晶層12。 ”长具下方的 接著，藉由參照第3圖’將給予對於利用 成的單位晝素之M〇s影像感測器的全部構造。’ > 一 據本發明第一實施例的M〇s影像感測器的電路構迭圖。‘桌不根 如第3圖所顯示，此M0S影像感測器使用二維^車列感測
第18頁 483127 五、發明說明（15) B ----
器的構造，以及前述結構的單位晝素被配置於矩陣形 的列與行方向。 狀T 用於垂直掃瞄信號的驅動掃瞄電路1〇2 (在下文中， 參照為VSCAN驅動掃瞄電路）以及用於汲極電壓（vdd) 驅動掃瞄電路103 (在下文中，參照為VDD驅動掃瞄電路） 被女排於右側與左側而把晝素區域夾在中間。 垂直掃礙信號供應線路（在下文中，參照為vscan供 應線路）21a與2 lb從VSCAN驅動掃瞄電路1〇2被引出，一個 代表每一列。VSCAN供應線路21 a與21b被連接至每一個配 置於列方向的所有畫素1〇1中之M〇s電晶體112的閘極。 汲極電壓供應線路（在下文中，參照為〇1)供應線路 )2 2a與2 2b從VDD驅動掃瞄電路1〇3被引出，一個代表每一 列。母一個V D D供應線路2 2 a與2 2 b各自地被連接至每一個 配置於列方向的所有畫素101中之用於光信號偵測的M〇S電 晶體112的汲極電極22。 對於每一行，提供不同的垂直輸出線2〇a與2〇b。這些 垂直輸出線20a與2Ob各自地被連接至每一個配置於行方向 的所有單位畫素1 0 1中之用於光信號偵測的M0S電晶體11 2 的源極電極2 〇。 另外’對於每一行’ Μ 0 S電晶體11 2的源極電極2 0經由 垂直輸出線20a與20b被連接至信號輸出電路105。 根據垂直掃瞄信號（VSCAN )與水平垂直掃瞄信號 (HSCAN )，各自單位晝素101的M0S電晶體112循序地被驅 動而讀出影像信號（Vout )，其是正比於光入_射量以及不
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包含起因於來自信號輸出電路1 05的剩餘電荷之雜訊成 第4A圖與第4B圖詳細地顯示信號輸出電路1 。 。在第4 A圖中，源極區域直接地被連接至由上述信號輸 出電路105中的輸入電容所構成的線記憶體。源極區^被 描迷特徵為類似定電流源的主動負載不向其連接。 ^ 如第4A圖所顯示，經由第一開關CK1而連接至用於光 信號偵測的MOS電晶體1 1 2的源極電極20的第一線記憶體 Lms儲存包含光信號電壓與起因於光產生電荷儲存之#前的 剩餘電荷的雜訊電壓之源極位能。同樣地，經由第二開關 C/2而連接至源極電極2〇的第二線記憶體Un儲存僅包含雜 電壓#之源極位能。並且，已儲存源極位能經由第三開關 人第四，開關C Κ 4而各自地被輸入至運算放大器3 1。然 ，，如同差異電壓的光信號電壓經由水平輸出ς26而^輸 出^影像信號輸出端點107。運算放大器31被構成以便與 己L體谷Lms與Lmn相結合而構成切換電容電路。 第4B圖是顯示信號輸出電路丨〇5的另一例子的雷路 圖。在第4A圖中，線記憶體Lms與Lmn所構成的輸入電容直 接，被連接至信號輸出電路丨05中的源極區域16。然而， 如第4B圖所顯示，定電流源（負載電路）1〇6可以平行地 連接至線記憶體而建立源極跟隨器連接。 在上述信號輸出電路105中的開關（cn至CK6)概略 地顯示於第4圖中以便標示它們連接與切斷其相對應的接 線路徑。然而，M0S電晶體單獨或者其組合地被使用以便 483127
說明於第二實施例中的電路運作可以適當地被完成。 另外，如第3圖所顯示，電壓提昇掃瞄電路1〇8被提供 於本實施例的固態影像裝置中。來自電壓提昇掃瞒電路 108的已提昇電壓輸出線3〇a與3〇b各自地被連接至垂直輸 出線2 0a與2 0b。換言之，提昇電壓被應用至對於每一行的 每一畫素101的MOS電晶體112的源極區域。經由在閘極與 源極之間的電容，結果，提昇電壓被應用至閘極。因此、， 應用至井區域1 5b的電場強度被增加，因此可以賦予 地掃除載子的能力。 乂 第5圖顯不第3圖中所顯示的包括電壓提昇掃瞄電路 1 0 8的詳細驅動電路的電路圖。 掃瞄電路108電壓提昇掃瞎 電壓提昇電路122以及預 如第5圖所顯示，電壓提昇 電路108包括時脈產生電路丨21 先充電電路1 23。 至時ίί脈f生電路121中’反向器G1至G4串聯地被連接 上CL/)。反向器G4的輸出端點作為時脈 入。包路121的輸出以及被連接至電壓提昇電路122的輸 點以Ϊί ^G1的輸出端點一端被連接至反向器G2的輸入端 被連接^SCAN驅動掃猫電路102作為時脈產 ci平杆#、$向輸出。另外，用於延遲時脈脈衝的電容 C1千仃地連接於反向器G2與G3之間。 G4而輸入端點（CL/)輸入的時脈藉由反向器至 、以及輸出至時脈產生電路121的輸土端以及輸
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入至電壓提昇電路122 ’只要保持其極性而不被反向。 j電壓提昇電路122中，其輸入端被劃分成三方向。 C2。反向器G9而被連接至產生提昇電壓的電容 .P f t f 端被連接至連接垂直輸出線2〇a的提昇 電壓輸出線3〇a。 」％ ^ 供虛ί ^被連接至電晶體T4 ’電晶體T4控制電壓3.3V的 仏應至電谷C2的另一端0雷曰轉沾、、双n、木土 t 鳊私日日體14的及極被連接至3· 3V電 & 1、應，以及其作為輸出的源極被連接至電容C2的另一 端。 =三端被連接至電晶體T5，電晶體T5控制在電容〇2的 :端與提昇電壓輸出線30a之間的連線。連線經由開啟 或者關閉電晶體T 5而被連接或者切斷。 在反向器G9的輸出端的位能是表示為CLD。垂 線2 0a與提昇電壓輸出線3〇a的位能是表示為忭以。 當時脈脈衝的高準位（在下文中，參考為Η )被輸入 至％脈輸入端點（CL/ )，電晶體Τ4被開啟而經由電晶 Τ4充電電容C2至3· 3V電壓。另外，3· 3V電壓經由電晶體以 輸出至提昇電壓輸出線3〇a。當時脈脈衝的低準位（在下 文中，芩考為L )被輸入至那裡時，電容C2的反向哭㈢端 的電壓經由反向器G9而提昇至3· 3V電壓。在此時/在 脈衝=的L被輸入之前另一3·3ν電壓立即地被充電至電容义 C2的貫例中，在電容以的相反端上的電壓被提昇至。 當時脈脈衝的的L被輸入至時脈輸入端點（CL/ )時，電晶 體T5被開啟而傳導在電容C2的相反端上的6·6ν電壓至提昇
2060-3684_PF.ptd 第22頁 483127 五、發明說明（19) 電壓輸出線30a。 在預先充電電路123中，反向器G10被連接至輸入端 (PR/ )，以及控制接地位能至提昇電壓輸出線3〇a的電晶 體T6的閘極被連接至反向器G10的輸出端。反向-G1〇輸出 端的位能被表示為PR。電晶體K的汲極是接地的。電晶體 T6的源極’其為預先充電電路丨23的輸出端，被連接至提 昇電壓輸出線30a。 當Η被輸入至預先充電電路丨23的輸入端（pR/ )時， 黾βθ體T 6被關閉。當L被輸入至那裡時，電晶體τ 6被開
啟因此’當輸入端（PR/ )是L時，接地位能被輸出至提 昇電壓輸出線30a。 接著，纟k續地參照第5圖，將給予對於驅動掃瞄 電路102與VDD驅動掃瞄電路丨03的電路例子的詳細說明。 VjCAN驅動掃瞄電路1〇2與VDD驅動掃瞄電路ι〇3共同地維持 一輸入端。從該輸入端，相同掃瞄信號（VSCNn )被輸 入° 首先，VSCAN驅動掃瞄電路丨02將詳細地說明於下文 _ $ ί入埏被分開成為兩線，由此而控制電壓各自地被供
i λ綠日日feT1與工2，電晶體T1與工2控制控制電壓SVSCAN =應線路21a的供應。u被連接至反向㈣的輸A 而乂及反向的輸出端被連接至電晶體T2的閘極。 =他一端另外地分開而各自地連接至反向器G5的兩輸 私Γ山、者以及反向器66的兩輸入端的一者。反向器⑶的· 而被刀開。分開的一者被連接至反向器G 5的另一輸入·
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端，以及其他一者被連接至VDD驅動掃瞄電路1〇3的電晶體 T3的閘極三在電晶體T3的閘極上的位能被表示為Spdn。 反向器G5的輸出端被連接至反向器以的輸入端。反向 器G7的輸出端被連接至電晶體n的閘極。反向器以的輸出 的位能被表示為Vspn。 電晶體T1的源極被連接至”的電源供應，以及電晶體 T2的源極是接地的。電晶體T1與T2的汲極被連接而變成為 VSCAN驅動掃瞄電路1〇2的一輸出端以及被連接至VSCAN供 應線路21a。VSCAN供應線路21a的位能被表示為秤以 (VSCAN )。在儲存時期期間，對於電晶體n與以，當電 晶=T1被關閉時，電晶體T2被開啟以及接地位能出現於輸 出端上。在讀出時期期間，當電晶體T1被開啟時，電晶體 T2被關閉以及大約2 V的電壓出現於輸出端上。並且，在起 始化日守期期間’電晶體Ti與T2兩者被關閉，以及接著m〇s 電晶體11 2的閘極位能出現於vscan供應線路2ia之上。
在VDD驅動掃瞄電路103中，電晶體13被提供以及控制 3· 3V至VDD供應線路22a的應用。電晶體T3的閘極被連接至 反向器G6的輸出端，其汲極被連接至3· 3v的電力來源，以 及其作為電晶體T3輸出端的源極被連接至晝素1 〇1中的m〇S 電晶體112的汲極。VDD供應線路22a的位能被表示為Vpdn (VDD ) 〇 前述的不同掃瞄電路102，103，104，108與信號輸出 電路105等等具有主要包括CMOS電晶體的電路構造。 接著，將簡單地給予用於光信號偵測的M0S影像感測
五、發明說明（21) 器的元件運作說明。 在元件說明φ 以及讀出的時勒：击一連串包括掃除（起始 存時期-讀出時期J ::例如在掃除（起始 在掃除（起始t :起始化”寺期...次 之後殘留的光產‘ ％期雕在光產生電荷 以为麩你从+ 生電何，受體，施體與其同 " 光信號讀出之前被捕捉於表面 載子封包25被電荷被放電離開 以及輸出大約+ 5V或者更高，通\大是; 塗。提升電壓被應用至源極區域16 二儲存時期期間，載子（光產生電荷『 〒一以及在載子之中的電洞被移動於第一 5a與15b以及接著被儲存於載子封包25中。 的正電壓被應用至汲極區域17a與17b，以及 被應用至閘極電極19而賦予M0S電晶體112維 能力。 ’ 言在讀出時期期間，由光產生電荷儲存於 所導致的M0S電晶體11 2臨限電壓的變化被讀 的變化。為了運作M0S電晶體112於飽和狀^ 的正電壓被應用至汲極區域17a與1 7b，以& 閘極電壓被應用至閘極電極1 9。 如上文所說明’根據本發明第一實施例 化）， 化）時 序。 之前， 類者被 層的類 半導體 掃瞄電 二或三 至8V的 極1 9 〇 藉由光 與第二 大約+ 2 低正或 持截止 儲存， 期-儲 在讀出 中和， 似電 ，因此 路108 倍的控 正高電 照射而 井區域 至+ 3V 負電壓 狀態的 載子封包25中 出為源極位能 ’大約+ 2至3V 大約+ 2至3V的 ’固態影像裝 五、發明說明（22) 置具有連接至 電壓提昇掃瞄 成為大約控制 式，可以經由 此，當起始化 路運作電壓。 本發明第 的範圍不侷限 變化與修改而 内。 源極電極20的電壓提昇掃瞄電路1〇8，以及 電路108提昇從CMOS電路輸出的低控制電壓 電壓的二或三倍以及從那裡輸出。以此方 源極區域1 6應用鬲電壓至閘極電極丨9。因 被更佳地完成的同時，可以維持降mCM〇s電 一實施例已經詳細地被說明。然而，本發明 於第二實施例中的特定例子，以及實施例的 不脫離本發明之精神是在本發明的範圍之 舉例而言，在第一實施例中，雖然如第5圖所示的電 壓提昇掃瞄電路1 0 8被使用，範圍不侷限於此。其可以具 有從CMOS電路輸出的低控制電壓可被提升成為二或三倍的 控制電壓之功能。 /一口 此外’第一與第二井區域15a與15b被形成於p-類型基 體11之上的η _類型蠢晶層1 2中。然而，替代n —類型蠢晶層 12，η-類型雜質可以被引入至p-類型磊晶層而形成n_類型 井層，以及第一與第二井區域15a與15b可以被形成於此^ 類型井區域中。 再者，不同便億例子可以被c 〇 n c e i v e作為固態影像裝 置的結構而應用至本發明。然而其他可能結構，光二極體 與用於光信號偵測的M0S電晶體可以構成彼此相鄰的單位 晝素以及高濃度隱埋層（載子封包）可以被提供於M〇s電 晶體通道區域的P-類型井區域内部的源極區域的附近地區
2060-3684-PF.ptd 第26頁 483127 五、發明說明（23) 是有充分能力的。 然而另外，p -類型基體1 1被使用，但是替代地，η -類 型基體可以被使用。在此實例中，為了獲得相似於上述第 二實施例的效果，已經說明於第二實施例的全部層與區域 的導電率類型可以被顛倒而有充分能力的。在此實例中， 被儲存於載子封包2 5中的載子是電洞與電子之間的電子。 (第二實施例）
接著，同樣地參照第3圖至第6圖，將給予根據第一實 施例之包括起始化運作的光信號偵測的一系列連續運作之 說明。根據第一實施例的固態影像裝置是使用於光信號偵 測運作的應用，以及如第4圖中所示的信號輸出電路丨〇5被 使用。同樣地對於第3圖至第5圖的說明已經完成，在此它 們將被省略。 第6圖疋係顯示根據第一實施例之包括起始化運作的 光k號偵測的一系列連續運作之時序圖。 如上文所說明，光偵測運作是藉由重複包括掃除（起始4 )，儲存以及讀出的一系列時期而被完成。在此，為了 5 便，將從儲存時期給予說明。
曰-1:2先的門在二*气日了期期間’低閘極電壓被應用至M0S電 ’以及大約2至3¥的（猶）電壓被 2至汲極笔極17a與17b。在此時，第一井區域15二 井區域15b以及遙晶層12被空乏。然後， 極 17b至源極區域16的電場被產生。 _
483127 五、發明說明（24) ''—----- ^ί夂地，當光二極體1 1 1被用光照射時，電洞—電子對 (先產生電荷）被產生。 ，述的電場導致在光產生電荷之中的光產生電洞被注 入用於光信號偵測的MOS電晶體112的閘極區域15b，以 及開始儲存於載子封包25中。 〃、在讀出時期之前的緊接儲存時期的期間，L的時脈脈 衝被輸入至預先充電電路123的輸入端（pR/) ，m〇s電晶 體1 12的源極輸出端被驅動於接地位能。在此時，L的時脈 =衝（VSCNn)被輸入至¥%〇驅動掃睇電路1〇2的輸入 ，，以及VSCAN驅動掃瞄電路1〇2的輸出端被設定於接地位 月b而用於驅動MOS電晶體11 2的閘極。VDD驅動掃瞄電路1 〇3 1輸出（Vpdn)大約是3·3ν。換言之，光產生電洞被加速 移轉至載子封包25以及經由源極區域16與閘極電極19位能 的降低而更佳地被儲存於載子封包2 5。 限制被放置於從通道區域延伸至閘極區域丨5b之下的 空乏層覓度，鄰近源極區域1 6的位能被調變，以及電 晶體11 2的臨限電壓改變。 接著，在讀出時期期間，Η的時脈脈衝（VSCNn )被輸 入至VSCAN驅動掃瞄電路1 〇2的輸入端Q因此，VSCAN驅動 掃瞄電路102的輸出（VPGn)被設定於大約2V而用於驅動 MOS電晶體1 1 2的閘極。在相同時刻，η的時脈脈衝被輸入 至預先充電電路123的輪入端（PR/ )而關閉電晶體Τ6。因 此，MOS電晶體112的源極電極2〇被從預先充電電路123切 斷。另一方面，VDD供應線路22a的電壓被維持於大約
2060-3684-PF·p td 第28頁 483127 五、發明說明（25) 3· 3V。
換言之，大約2V的閘極電麼被應用 大約3V的VDD電壓被應用至沒極區則 電:：J 成於在載子封包25上方的通道區域的一部的分反，置以:域二 區域被形成於其剩餘部分。 回電刃 電二夕=號05的定電流源106被連接則 電日日肢112的源極區域16。於是，M〇s電晶體η 電路。因此，源極位能隨著_電晶體i臨限 電洞所導致，以及輸出電壓被改變。 產生 被取：此方式’正比於光照射量的影像信賴。ut)可以 於起始化運作將被說明。在起始化運作巾，殘留 荷被放電以及弟—井區域15a與第二井區域15b中的電 :先’立即跟隨讀出時期之後的起始化時期（τ時 )將苓照第7圖的時序圖而被說明。 々 要注意的是第7圖中的TW表示從反向器G1〇的反向
"^ PR )的上升至提昇電壓送至提昇電壓輸出線3〇a的 的時期；TWO是反向器G10的反向輸出信號（pR)勺 =日1間；TW1是輸入至預先充電電路123的輸入端（PR升 :日^脈脈衝上升以及輸入至時脈產生電路121的輸入接妒 / )的時脈脈衝下降的時間；丁W2是反向器'0的反S
2060-3684-PF·p t d 第29頁 483127 五、發明說明（26) 輸出信號（PR )下降的時間；TW3是提昇電壓送至提昇電 壓輸出線30a的上升的時間。 如第7圖所示，時脈脈衝的L被送至電壓提昇掃瞄電路 108的預先充電電路123的輸入端（PR/)。隨之，反向琴 G10的反向輸出信號（PR )在時間TWO從L上升至Η。另一^方 面，來自輸入接端（PR/ )的時脈脈衝上升至Η，以及隨 之’反向器G1 G的反向輸出信號（p R )下降於從T w 1延遲的 時間TW2。此外，相對應於來自輸入接端（pR/ )的時脈脈 衝上升，輸入至時脈產生電路丨21的輸入接端（CL/ )的時 脈脈衝電壓在時間TW1從Η切換至L。因此，電晶體了3倍關 閉而將M0S電晶體112的汲極電極22從VDD供應線路22a切 斷。因為Η的時脈脈衝（v S C Ν η )被輸入，電晶體τ 2已經被 關閉以及另外電晶體Τ1藉由輸入至輸入接端（CL/ )的時 脈脈衝下降而關閉並且將M0S電晶體112的閘極電極19從 VSCAN供應線路2ia切斷。 另一方面’電晶體T4由來自時脈產生電路121的輸入 接鳊（CL/ )的時脈脈衝的上升而在…^與丁界1之時期開 啟’以及3· 3V的電壓被充電至電容c 2。 電容C2的反向器側端藉由來自輸入接端（CL/ )的時 脈脈衝的下降而被提昇至3· 3V電壓，以及電晶體T5被開啟 而連接提昇電壓輸出線30 a與HSC AN供應線路2 〇a。另外，
…十應至預先充電電路123的反向器的反向輸出信號（pR
L下1V 包ss體T 6被關閉而從預先充電電路1 2 3切斷H S C A N 供應線路20a。因此，6· 6V電壓出現於HSCAN供應線路2〇a
483127 五、發明說明（27) 上。 另外’由於源極電壓因為閘極電極1 g被從SCAN供應線 路21a切斷而變成6·6ν，經由在源極與閘極之間的電容， 閘極電極1 9的位能變成8 6 ν，除了 2 ν電壓已經向其放電之 外。 # 口此’應用至源極電極2 0與閘極電極1 9的電壓被應用 ^井區域155以及其下方的磊晶層12。在此時刻所產 ^回，％賦予載子準確地被掃除離開第二井區域1 5b。 ^故Ϊ由提供電壓提昇電路122，載子可以利用來自控 制笔路的低控制信號而準確地被掃除。 電路1 2 2祐文表中&所5况明，根據本發明第二實施例，電壓提昇 區域，因此即使信號賴測的M0S電晶體112的源極 以更準==制電路的電源供應電壓是低的，載子可 因此，富起始化更佳地被完成的同 的控制電路維持低電壓。 包路構成 本發明第二實施例已經說明於上文 該瞭解本發明的範圍不偶限於第二實 ；； ：：，應 =例的改變與修訂而不背離本發明 的範圍之内。 3在本發明 舉例而言，在第二實施例中，用於驅 :方法如第4B圖所示地應用至信號輸 二像裝置 路’其被應用至如第4A圖中所示的電路。8之中的電
五、發明說明（28) (第三實施例） 接著，同樣地隨後的圖 三實施例的固態影像裝置的方將说月用於驅動本發明第 第8圖顯示用於運作j 去 入/輸出信號的時序圖。/發明的M〇S影像感測器的輸 根據第三實施伽& m < 一實施例的固態影像穿置心衫像裝置驅動方-法被應用至第 電路被使用。另外，：白1以及如第4圖所示的信號輸出 時期。 二白4期被加入於起始化時期與儲存 換言之，如上立xb AtL ^ 串包括儲存、讀出、二;明，光須測運作藉由重複-連 完成。 ，除（起始化）與空白的時期而被 在續出時期期間，告 調變的第-源極位能被；ί'm間日夺，由光信號所 子封包25的狀熊中；己f於第-線記憶胃，在起始化載 中。另外，在M f n士 Γ /原極位能被記憶於第二線記憶體 於第- i第一沙心f 2期間’在先丽時期中各自地被記憶 間的差動。體的第-源極位能與第二源極位能之 "上為了方便’將給予從儲存時期的說明。 被庳存時期期間，3.3V的（Vpdn、vpsn)電壓 的i極F 7a與用於光信號偵測的M0S電晶體112 ^ ，以及閘極電極1 9被接地（vPGn )。 12被^夸刻，第一井區域…，第二井區域15b與磊晶層 卫乏。以及，由於高濃度隱埋層25與其周邊部分的井
第32頁 4^3127 五、發明說明（29) =域15a與l5b之間的雜質濃度差異，在第一井區域i5a與 匕井區域15b巾，朝向高濃度隱埋層子封 南電場被產生。 k後光一極體111被以光照射而產生電洞盘電子對 (光產生電荷）。 〃 =述的電場導致在光產生電荷之中的光產生電洞被注 及先信號偵測的M〇S電晶體112的閘極區域15b，以 存於载子封包25中。據此，限制被放置於從通道區 ===域⑽之下的空乏層寬度，鄰近源極區域 η的^ ^變，以謂s電晶體112的臨限電壓改變。 在此枯刻，在受子濃度被變化於載 況，假如所有光產生電荷在下文所說起=51的狀 除，位能的參差不齊對應至如第10A圖月的起始化時期被掃 化而發生。因此，當電洞的注入量二所時:的^ 生影像的黑磨損。另一方面，在本；；中發 足以打平載子封包25中的位能分佈的光;例中， 於如第10B圖中所示的先前起始化時_ 电何！被保留 產生電荷從此類狀態進一步地被儲存的實雇此」在光 的調變甚至變成在整個通道區域之上。因1 ，臨限電壓 讀出時，所謂黑磨損的發生可以被防止。，當光信號被 接著，在儲存時期的結束時期期間，告 地位能的同時，VSCAN驅動掃瞄電路1〇2二，動源極於接 維持於接地位能而驅動Mos電晶體丨丨2的閘=出〜（VPGn )被 "。另一方面，
，供應線路22a被維持於大約3. 3V電壓。因此 何至載子封包25的移轉藉由降低閘極電極 ： 而更佳地儲存光產生雷尸.^ ^ ± 』位此所加速 1 π m室_ + β 何。在相同時刻，信號輸出電路 1 0 5的第一切換開關c & 1被開啟。 狄f注意的是，在儲存時期期間，先前時期期間儲存於 弟、〃 °己彳思體1"1113與第二線記憶體Lmn的源極位能的差昱雷 膽號輸出接讎。此輸出運作將被說明 於對於空白時期的說明之後。 接著，在讀出時期期間，VSCAN驅動掃瞄電路1〇2的輸 出（VPGn)被設定於大約2·2ν電壓而驅動M〇s電晶體ιΐ2的 ，極於，持信號輸出電路1〇5的第一切換開關CKi是開啟狀 態的狀態中。另一方面，VDD供應線路22a被維持於大約3 3V電壓而驅動MOS電晶體112的汲極。 、· 換言之’大約2至3V的閘極電壓被應用至閘極電極19 以及大約3· 3V的VDD電壓被應用至汲極區域17a與nb而賦 予MOS電晶體11 2運作於飽和狀態。因此，低電場的反置區 域被形成於在載子封包25上方的通道區域的一部分，以及 高電場區域被形成於其剩餘部分。因此，M0S電晶體被開 啟而充電第一線記憶體。 因此’第一線記憶體逐步地被充電。以及當充電繼續 下去’源極位此開始上升。當源極位能達到相等於臨限電 壓時，沒極電流停止流動。因此，充電完成，以及由第一 線記憶體Lms光學地調變的臨限電壓（源極位能v〇ut )被 儲存。此臨限電壓不僅包括只由光產生電荷所引起的電
2060-3684-PF-ptd 第34頁 五、發明說明（31) 壓，也包括由不县&士 ， 為雜訊電壓（v〇utn、、電荷所引起的一電壓（# ’參照作 適當數量殘留的電荷)。）以及包含在先前起始化時期期間 $ :出日寸期的結束之後5第-開關CK1被關閉。 於載子：包= = "在起始：運作中’殘留 荷被放電。 弟井區域15a契弟一井區域15b中的電 為了 70成此運作，提昇電壓經由源極區域16被瘅用至 用至問極電極19的提昇電壓被應用：第： 、、罙二二命66、/、处下方的磊晶層12。沿著第9Α圖的線1 1-1 1在 j 2方向的位％分佈由第9Β圖的實線所 形載子謂5的位能分佈顯示於議圖中。 者衣
用至：i:極二第8圖的實線所顯示的適當提昇電壓被應 保持如第二^ ’因此載子封包25的位能井變成淺薄以及 位能八：的二” ξ示的適當深度。當打平載子封包25的 圖所ζ 1數I的光產生電荷被產生而維持如第1 0B Θ斤頒不t同t ’大部分的光產生電荷被放電。 6要注意的是，用於比較，在載子封包25中的 不殘留於其中的狀況，沿著第9a圖線I心 2方向的位能分佈由第⑽圖虛線所顯示， =如上述結果地被空出時，在載子封包25中“ j: 所顯! 位能分佈顯示於第ioa圖中。如第8圖的虛線 户缘：:自較同：壓被應用至閘極電極19 ’因此如第9b圖的 虛線所顯示之載子封包25中的位能井消失，以-及光產生電
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第35頁 483127 五、發明說明（32) 荷被完全地放電。在此實例中，在儲存時期期間，如 10C圖所顯示，位能的變異發生於載子封句 G乙3甲0據此， 光產土電荷循序地從位能低的地方被局部化，以及儲存。 當殘留其打平位能分佈的特定數量於載子封包25 同時’儲存於載子封包25中的光產生電荷被放電。之 在空白時期的初始時期期間，VSCAN驅動掃瞄電路I” 出（VPGn)被設定於接地位能而驅動電晶體I〗？的 極。在相同時刻，VDD驅動掃瞄電路103的輸出（n f 設定於大約3. 3V電壓而驅動M0S電晶體丨12的汲極。
第三開關CK3被開啟，以及第二線記憶體L
電晶體112的源極。 散迷接至MOS 接著，在空白時期的初始時期之 vfrAN驅動掃猫電路…的輸出熱）約2 2V 電壓而驅動M0S電晶體112的閘極。另一方面，VDD . 路22a被維持於大約3. 3V電壓而驅動其沒極。〜、·， 的通；m::反置區域；形成於在載子封包以上方 的剩餘部分。在此二以及同電场區域被形成於通道區域 線記憶體Lnm。卷刻，M〇S電晶體112被開啟而充電第二 源極位能達/繼續下去，源極位能開始上升。當 此，充電完成，f於臨限電壓時，MOS電晶體112關閉。因 不是光產生電荷所^由殘留電荷所引起的雜訊電壓，其由 在空白時&二起，被儲存於第二線記憶體Lmn中。 接著，運作u 束之後，開關CK3被關閉。 回到儲存時期，在此時，儲存運作被完
483127 五、發明說明（33) 成’=及運作用於輸出在源極位能v〇uts與““^之 異電壓，Vouts與Voutn在先前時期期間被儲存於第 憶體Lms與第二線記憶體Lmn。以此類方式，正比於 量的影像信號（Vout二Vouts — v〇utn)可以被取 如上文中所說明，根據本發明的第三實施例， 化時期期間，如第9B圖的實線所顯示，適當的高電 用至閘極電極1 9，因此載子♦、十治9 c； jla / 但是適當地深度。換言的：能井變為淺 伏口心 田只有打平載子封包2 5 m特定數量被保留的同時，生 r臨=；·在光產生電荷從此類狀態被另外儲存 中1:限電壓的調變甚至變成整個通道區域。據此 信號被讀出時，影像的所謂黑模糊可以被防止。 另外，在一連串的儲存〜讀 的運作，可能可以實現理想光f H (起始化） 生電荷被移動時與在半導體表去、制具有防止 源的互相影響之能力。表面或者通道區域中的 本發明的第三實施例已經綠么 該瞭解本發明的範圍不侷限於第、：，說明。無論如 及實施例的改變與修訂而不背齙:Λ施例的特定例 的範圍之内。 本务明的精神均在 舉例而言，在第三實施例ώ , 於放電大部分光產生電荷而保留t起始化時期期 取決於類似閘極絕緣薄膜i 8與 ^特定數量的適當 數而改變。據此，電壓取決於气=包2 5的濃^度之 ' ?设定的元件參數而 間的差 一線記 光照射 出。 在起始 壓被應 薄的， 中的位 電荷被 的實例 ，當光 -空白 當光產 雜訊來 何，應 子，以 本發明 間，用 高電壓 元件參 適當地 483127 五、發明說明（34) 改變。 另外，雖然本實施例被應用至具有如第5圖所示的電 壓提昇掃瞄電路1 08之固態影像裝置，本發明可以也被應 用至不具有電壓提昇掃貓電路108之固態影像裝置。 雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以 限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神 和範圍内，當可作更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當 視後附之申請專利範圍所界定者為準。
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Claims (1)

  1. 483127 六、申請專利範圍 1. 一種固態影像裝置，包括： (i )單位晝素，具有： (a) 光二極體；以及 (b ) 絕緣閘極場效電晶體，其用於光信號偵測， 放置鄰接於該光二極體以及提供用以儲存產生於該光二極 體中的光產生電荷之高濃度隱埋層，該高濃度隱埋層提供 於閘極電極下方的井區域内部之源極區域附近； (i i)垂直掃瞄信號驅動掃瞄電路，其用於輸出掃瞄 信號至該閘極電極；以及 (iii)電壓提昇掃瞄電路，其用於輸出提昇電壓至該 源極電極。 2. —種固態影像裝置，包括： (i)單位畫素，具有： (a) 光二極體，以及 (b ) 絕緣閘極場效電晶體，其用於光信號偵測而放 置鄰接於該光二極體，具有： (1 )第一傳導率類型的井區域； (2 )第二傳導率類型的源極區域，其形成於該 井區域的表面層， (3 )第二傳導率類型的汲極區域，其形成於該 井區域的表面層； (4 ) 通道區域，其位於該源極區域與該汲極區 域之間； 1 ( 5 ) 閘極電極，其形成於該通道區~域上方的閘 1 1 _ 1 ί I 2060-3684-??.ptd 第39頁 '申请專利範圍 極、纟巴緣薄膜之上；以及 ^ (6)高濃度隱埋層，其用以儲存產生於光二極 妓中的光產生電荷，該高濃度隱埋層提供於閘極電極下方 的井區域内部之源極區域附近； (i i ) >及極電壓驅動掃目g電路其用於供應汲極電壓 I該汲極區域； (1 1 1 )垂直掃瞄信號驅動掃瞄電路，其用於輸出掃瞄 s號至該閘極電極；以及 、（1V)電壓提昇掃瞄電路，其用於輸出提昇電壓至該 溽極電極。 ^ 砂 3·如申請專利範圍第2項所述之固態影像裝置，其中 $緣間極場效電晶體的該閘極電極具有環形，該源極區域 破形成於由該閘極電極所環繞的該井區域的表面層，該汲 極區域被形成於該井區域的表面層以便環繞該閘極電^\ ^ 4.如申請專利範圍第2項所述之固態影像裝置，其中 邊高濃度隱埋層被形成於該通道區域縱向方向的部分區 中’以及跨過該通道區域橫向方向的整個區域。刀 5 5·如申請專利範圍第2項所述之固態影像裝 包括： ，乃外 中虎if!ϊ，其記憶對應至儲存於該高濃度隱埋層 中的该寺光產生笔荷的數量之源極電壓，以及 该源極電壓的光信號；以及 … 光信；電路’其用於供應控制輸出該
    六、申請專利範圍 6 ·種固態景》像裝置的驅動方法，包括下列步驟： (1)準備固態影像裝置，其包括： (a)單位晝素，具有·· (1) 光二極體；以及 、 （2)絕緣閘極場效電晶體，其用於光信號偵 測，放置鄰接於該光二極體以及提供用以儲存產生於該光 :極體中的光產生電荷之高濃度隱埋層，該高濃度隱埋層 提供於閘極電極下方的井區域内部之源極區域附近； ^ (b)垂直掃瞄信號驅動掃瞄電路，其用於輸出掃 喊h號至該閘極電極；以及 (c)電壓提昇掃瞄電路，其用於輸出提昇電壓至 該源極電極； (i i)照射光進入該光二極體而產生該等光產生電荷 於該井區域中； 轉移該等光產生電荷至該高濃度隱埋層而儲存 該等光產生電荷於該高濃度隱埋層中； (i v )偵測該絕緣閘極場效電晶體的臨限電壓的改變 量，臨限電壓是隨著該等儲存光產生電荷的數量而改變％; (v)從該電壓提昇掃猫電路輸出該提昇電壓； (V 1 )在該閘極電極從該垂直掃瞄信號供應線路被切 斷的狀態中’應用該提昇電壓至該絕緣閘極場效電晶體的 該源極區域，因此該提昇電壓經由在該源極區域與該閘極 電極之間的電容而被應用至該閘極電極； °
    / 六、申請專利範圍 壓，掃除儲存於該高濃度隱埋 及 w T的遺寻先產生電荷；以 (Vlii)重複步驟（ii)至（vii)。 7.—種固態影像裝置的驅方 ⑴準備固態影像裝置，其^括：i下列步驟. (a)單位晝素，具有·· (1)光二極體；以及 (2 )絕緣閘極場 + 測，放置鄰接於該光二極體以及文二’=光信號： 區域，形成於該井區域的表面心弟：”率類型的井 區域，形成於該井區域的表面；==了 f ^率類型的源極 區域」位於該源極區域與該“區域：間：：類型的汲極 成於该通這區域上方的閘極絕緣薄膜之沾i迢區域，形 及用以儲存產生於光二極體中 、的閘極電極，以 層，該高濃度隱埋層提供於閘極 ：::：高濃度隱埋 源極區域附近； 下方的井區域内部之 (b )汲極電壓驅動掃瞄電路，发 壓至該汲極區域； ，、用於供應汲極電 (c )垂直掃瞄信號驅動掃瞄 瞄信號至該閘極電極；以及 冤路，其用於輸出掃 (d)電壓提昇掃瞄電路，其用於认山#曰 該源極電極； ；輸出提幵電壓至 (Π)照射光進入該光二極體而 於該井區域中； 王。亥寻先產生電荷 Μ 2060-3684-PF-ptd 第42頁 483127 六、申請專利範圍 (1 i i )轉移該等光產生電荷至該高濃度隱埋層而儲存 該等光產生電荷於該高濃度隱埋層中； (i v)偵測該絕緣閘極場效電晶體的臨限電壓的改變 量’臨限電壓是隨著該等儲存光產生電荷的數量而改變； (v)從該電壓提昇掃瞄電路輸出該提昇電壓； (v 1)在當該汲極區域從該汲極電壓驅動掃瞄電路被 士刀斷的同時而該閘極電極從該垂直掃瞄信號供應線路被切 的狀態中’應用該提昇電壓至該絕緣閘極場效電晶體的 4源、極區域’因此該提昇電壓經由在該源極區域與該閘極 電極之間的電容而被應用至該閘極電極； 11)藉由上升至該提昇電壓的源極電壓與閘極電 I ’掃除儲存於該高濃度隱埋層中的該等光產生電荷；以 及 (ν 1 1 1)重複步驟（i i )至（ν i i )。 8· 一種固態影像裝置的驅動方法，包括下列步驟： 極體 )、提供固態影像裝置，其具有形成於井區域的光二 曰丄 以及絕緣閘極場效電晶體，該絕緣閘極場效電晶辦 爾存光產生電荷於閘極電極下方的井區域中的談 、、、巴、、、間極場效電晶體的源極區域附近之高濃度隱埋層；、 於該光進入該光二極體而產生該等光產生電荷 兮堂（ϋ)轉移該等光產生電荷至該高濃度隱埋層而f讀；^ 5哀寻光彥生雷γ A ϋ %存 (兒何於该高濃度隱埋層中； lv 谓測該絕緣閘極場效電晶體的臨限電壓的改變
    2〇60-3684-PF.ptd 第43頁 483127 六、申請專利範圍 量，臨限電壓是隨著該等储 (v)在保留預先決定數荷的數量而s 度隱埋層中的同時，掃除大；！光產生電荷於索 該等光產生電荷； “儲存於高濃度隱埋^ 二(Si至Μ的次序，重複步驟⑴)至(〇 t9. 專利㈣第8項所狀固態影像裝置的 方么，，、中V驟⑺中’假如該等儲存光產生電荷完 從該尚濃度fe埋層被掃除，如果發生產生該高濃度隱 中的不平坦位此分佈的狀況，該預先決定數量是弄平 該南》辰度隱埋層的整個區域的位能分佈的數量。 1 0 ·如申請專利範圍第8項所述之固態影像裝置的 方法，其中步驟（i)的該固態影像裝置另外包括： 垂直掃猫信號驅動掃瞄電路，其用於供應掃晦信 該絕緣閘極場效電晶體的該閘極電極； ° 電壓k幵知目苗電路，其用於供應該提昇電麼至該 閘極場效電晶體的該源極電極； 汲極電壓驅動掃瞄電路，其用於供應汲極電壓至 緣閘極場效電晶體的該汲極區域； 信號輸出電路，其用於記憶對應至儲存於該高濃 埋層中的该荨光產生電荷的數量之源極電壓，以^約 應至該源極電壓的該光信號；以及 水平掃瞄信號輸入掃瞄電路，其控制用於輪出該 號的時序； ^ 變； 高濃 中的 驅動 全地 ;埋層 •遍及 驅動 號至 絕緣 該絕 度隱 出對 光信 且在步驟（i v )與步驟（v )之間另外包括下列步驟
    2060-3684-PF · p t d 第44頁 483127 六、申請專利範圍 (1) 從該垂直掃瞄信號供應線路切斷該閘極電極； (2) 從該汲極電壓驅動掃瞄電路切斷該汲極區域； (3) 從該電壓提昇掃瞄電路輸出該提昇電壓；以及 (4) 應鸬該提昇電壓至該絕緣閘極場效電晶體的該 源極區域以便經由在該源極區域與該閘極電極之間的電容 應用該提昇電壓至該閘極電極。
    2060-3684-PF-ptd 第45頁
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