攝像器件及其驅(qū)動(dòng)方法和攝像裝置制造方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及改善圖像質(zhì)量的攝像器件、攝像裝置以及驅(qū)動(dòng)攝像器件的方法。攝像器件包括設(shè)置了光電轉(zhuǎn)換元件和電荷轉(zhuǎn)換單元的半導(dǎo)體基板。傳感器還可以還包括電容量開(kāi)關(guān)。電荷積累元件鄰近于光電轉(zhuǎn)換元件相鄰。電荷積累元件的至少一部分與光電轉(zhuǎn)換元件的電荷積累區(qū)域重疊。電荷積累單元由電容量開(kāi)關(guān)選擇性地連接到電荷-電壓轉(zhuǎn)換元件。
【專(zhuān)利說(shuō)明】攝像器件及其驅(qū)動(dòng)方法和攝像裝直【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及攝像器件及其驅(qū)動(dòng)方法和攝像裝置。尤其是，本發(fā)明涉及能夠改善圖像質(zhì)量的固態(tài)攝像器件及其驅(qū)動(dòng)方法和攝像裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]如下攝像裝置已為人們所熟知，此類(lèi)攝像裝置允許設(shè)置在像素內(nèi)的浮動(dòng)擴(kuò)散(FD)區(qū)域的電容發(fā)生變化，并由此對(duì)通過(guò)獲取來(lái)自對(duì)象的光而獲得的電荷被轉(zhuǎn)換成電壓的轉(zhuǎn)換效率進(jìn)行調(diào)整(例如，參照日本未審查專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)文本(PCT申請(qǐng)的翻譯)N0.2007-516654)。
[0003]在這樣的固態(tài)攝像器件中，當(dāng)信號(hào)量小時(shí)，即，在低照明條件下，通過(guò)減小FD區(qū)域的電容量來(lái)增加像素靈敏度，由此，增加了轉(zhuǎn)換效率。與此相反，當(dāng)信號(hào)量大時(shí)，即，在高照明條件下，通過(guò)增加FD區(qū)域的電容量來(lái)減小像素靈敏度，由此，降低了轉(zhuǎn)換效率。因此，動(dòng)態(tài)范圍得到增加。
[0004]在其FD區(qū)域的電容量是可變的固態(tài)攝像器件中，電容元件設(shè)置在像素之間，即，與像素的FD區(qū)域和光電轉(zhuǎn)換元件設(shè)置在同一平面上。電容元件經(jīng)由用于允許電容量產(chǎn)生變化的開(kāi)關(guān)連接到FD區(qū)域。通過(guò)開(kāi)通或關(guān)斷開(kāi)關(guān)，在向FD區(qū)域的電容量添加電容量的狀態(tài)以及未向FD區(qū)域的電容量添加電容量的狀態(tài)之間進(jìn)行切換。因此，轉(zhuǎn)換效率得到調(diào)整。
[0005]為了增加像素的 動(dòng)態(tài)范圍，期望增大像素中的高水平和低水平的轉(zhuǎn)換效率增加的變化。為了增大該變化，需要增加被添加至FD區(qū)域電容量的電容元件的電容量。
[0006]然而，在上述技術(shù)中，需要在彼此相鄰的像素之間設(shè)置電容元件，以用于添加FD區(qū)域的電容量。因此，為了確保電容元件的面積，需要減小像素中的諸如像光電二極管和像素晶體管等元件的尺寸。
[0007]相應(yīng)地，例如，由于減小了光電二極管的面積，所以固態(tài)攝像器件的光電轉(zhuǎn)換區(qū)域變小。因此，減小了像素的光接收靈敏度。相應(yīng)地，不僅S/N比(信號(hào)與噪聲的比率)而且光電二極管的飽和信號(hào)量也減小了。于是，由固態(tài)攝像器件獲得的圖像質(zhì)量劣化。值得注意的是，通常，已知的是光電二極管的面積與飽和信號(hào)量成正比。
[0008]此外，為了確保用于向FD區(qū)域的電容量添加電容量的電容元件的較大面積，也需要減小像素中布置的晶體管的尺寸。例如，當(dāng)減小用于讀取電壓(即通過(guò)從對(duì)象接收光而獲得的信號(hào)電平)的放大晶體管的尺寸時(shí)，隨機(jī)噪聲增加，這導(dǎo)致圖像質(zhì)量劣化。
[0009]再者，例如，當(dāng)減小像素內(nèi)的諸如選擇晶體管，復(fù)位晶體管和傳輸晶體管等晶體管的尺寸時(shí)，晶體管特性的變化增加。因此，噪聲增加，且信噪比降低。相應(yīng)地，圖像質(zhì)量劣化。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]期望提供能夠改善圖像質(zhì)量的固態(tài)攝像器件及其驅(qū)動(dòng)方法。
[0011]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，提供了一種攝像器件。所述攝像器件包括具有光電轉(zhuǎn)換元件和電荷-電壓轉(zhuǎn)換元件的半導(dǎo)體基板。所述攝像器件還包括電容量開(kāi)關(guān)。所述電荷積累元件鄰近于所述光電轉(zhuǎn)換元件。所述電荷積累元件的至少一部分與所述光電轉(zhuǎn)換元件的電荷積累區(qū)域重疊。所述電荷積累元件通過(guò)所述電容量開(kāi)關(guān)選擇性地連接到所述電荷-電壓轉(zhuǎn)換元件。
[0012]根據(jù)其他實(shí)施例，當(dāng)所述電容量開(kāi)關(guān)開(kāi)通時(shí)，所述電荷積累元件的電容量被添加至所述電荷-電壓轉(zhuǎn)換元件的電容量?？蛇x地或此外，所述光電轉(zhuǎn)換元件設(shè)置于所述電荷積累元件和所述半導(dǎo)體基板的光接收表面之間。所述攝像器件還包括背部照明型攝像器件，在所述背部照明型攝像器件中，所述光電轉(zhuǎn)換元件設(shè)置于所述半導(dǎo)體基板的光接收表面與布線層之間。此外，所述電荷積累元件可以為所述布線層的一部分。
[0013]根據(jù)其他實(shí)施例，所述攝像器件包括光屏蔽層。所述電荷積累元件可以形成所述光屏蔽層的一部分。另外，所述電荷積累元件還可以形成在所述光屏蔽層與所述光電轉(zhuǎn)換元件之間。
[0014]根據(jù)其他實(shí)施例，多個(gè)所述光電轉(zhuǎn)換元件與多個(gè)所述電荷-電壓轉(zhuǎn)換元件共用單個(gè)的所述電荷積累元件。所述電荷積累元件還可以包括第一和第二電極，所述電極中的第一個(gè)電極與所述電容量開(kāi)關(guān)相連接。所述電荷-電壓轉(zhuǎn)換元件可以是浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)，所述電荷積累元件可以是電容器。根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，所述攝像器件可以是前部照明型攝像器件，所述電荷-電壓轉(zhuǎn)換元件被包含在像面相位差像素中，且所述電荷積累元件作為所述光電轉(zhuǎn)換元件的光屏蔽層。
[0015]根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，本發(fā)明提供了一種攝像裝置。所述攝像裝置包括光學(xué)部和能夠從所述光學(xué)部接收光的固態(tài)攝像器件。所述固態(tài)攝像器件包括光電轉(zhuǎn)換元件和電荷-電壓轉(zhuǎn)換元件。固態(tài)攝像單元還包括電容量開(kāi)關(guān)和鄰近于所述光電轉(zhuǎn)換元件的電荷積累元件。所述電荷積累元件的至少一部分與所述光電轉(zhuǎn)換元件的電荷積累區(qū)域重疊。所述電荷積累單元能夠通過(guò)所述電容量開(kāi)關(guān)選擇性地連接到所述電荷-電壓轉(zhuǎn)換元件。另外，所述攝像裝置還包括數(shù)字圖像處理器，所述數(shù)字圖像處理器接收來(lái)自所述固態(tài)攝像器件的信號(hào)。
[0016]根據(jù)其他實(shí)施例，所述攝像裝置的所述光電轉(zhuǎn)換元件設(shè)置在所述電荷積累元件和所述半導(dǎo)體基板的形成有所述光電轉(zhuǎn)換元件的光接收表面之間。攝像裝置還可包括布線層，其中所述攝像器件為背部照明型攝像器件，在所述背部照明型攝像器件中，所述光電轉(zhuǎn)換元件設(shè)置于所述半導(dǎo)體基板的光接收表面與所述布線層之間。此外，所述電荷積累元件可以是所述布線層的一部分。
[0017]根據(jù)其他實(shí)施例，所述攝像裝置可以包括光屏蔽層。另外，所述電荷積累元件可以形成于所述光屏蔽層與所述光電轉(zhuǎn)換元件之間。
[0018]根據(jù)又一實(shí)施例，提供了一種驅(qū)動(dòng)攝像器件的方法。特別地，所述攝像裝置包括光電轉(zhuǎn)換元件、電荷-電壓轉(zhuǎn)換元件以及電荷積累元件均作為所述攝像器件的一部分。所述電荷積累元件的至少一部分與所述光電轉(zhuǎn)換元件的電荷積累區(qū)域重疊。所述電荷積累元件的電容量能夠被添加至所述電荷-電壓轉(zhuǎn)換元件的電容量。根據(jù)該方法，檢測(cè)照明條件。響應(yīng)于確定出所述照明條件為低，使所述電荷電壓轉(zhuǎn)換元件與所述電荷積累元件未電連接。響應(yīng)于確定出所述照明狀況為高，使所述電荷-電壓轉(zhuǎn)換元件和所述電荷積累元件電連接。
[0019]能夠設(shè)置電容量開(kāi)關(guān)以用于選擇性地將所述電荷積累單元連接到所述電荷-電壓轉(zhuǎn)換元件。特別地，所述電容量開(kāi)關(guān)關(guān)斷，以使所述電荷-電壓轉(zhuǎn)換元件與所述電荷積累元件未電連接。所述電容量開(kāi)關(guān)開(kāi)通，以使所述電荷-電壓轉(zhuǎn)換元件與所述電荷積累元件電連接。
[0020]根據(jù)所述方法的其它實(shí)施例，所述攝像器件可以為背部照明型攝像器件。
[0021]或者，所述攝像器件可以是前部照明型傳感器，其包括能夠用于像面相位差自動(dòng)對(duì)焦的像面相位差像素，其中，所述電荷積累元件作為像面相位差像素的光屏蔽層。
[0022]通過(guò)以下描述，特別是當(dāng)結(jié)合附圖時(shí)，本發(fā)明的實(shí)施例的其它的特征和有益效果將變得更加明顯。
[0023]根據(jù)本發(fā)明的上述實(shí)施例，圖像質(zhì)量得到了改善。
[0024]應(yīng)當(dāng)理解，在先的總體描述和隨后的詳細(xì)描述均是示范性的，其目的在于進(jìn)一步解釋所要求保護(hù)的技術(shù)。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0025]所包括的附圖是為了給本發(fā)明提供進(jìn)一步的理解，并且附圖并入并構(gòu)成了本說(shuō)明書(shū)的一部分。附圖圖示了實(shí)施例，并且與說(shuō)明書(shū)一起用于說(shuō)明本技術(shù)的原理。
[0026]圖1示出了固態(tài)攝像器件的構(gòu)造示例。
[0027]圖2示出了像素的構(gòu)造示例。
[0028]圖3示出了電荷積累元件的布置示例。
[0029]圖4示出了像素的剖面。
[0030]圖5說(shuō)明了轉(zhuǎn)換效率的切換。
[0031]圖6是說(shuō)明了在低照明狀況下的攝像處理的流程圖。
[0032]圖7是說(shuō)明了在高照明狀況下的攝像處理的流程圖。
[0033]圖8示出了本發(fā)明的像素的剖面。
[0034]圖9示出了電荷積累元件的布置示例。
[0035]圖10示出了像素的剖面。
[0036]圖11示出了像素的剖面。
[0037]圖12示出了像素的剖面。
[0038]圖13示出了像素的剖面。
[0039]圖14示出了像素的剖面。
[0040]圖15示出了電荷積累元件的布置示例。
[0041]圖16示出了像素的剖面。
[0042]圖17示出了像素的剖面。
[0043]圖18示出了像素的剖面。
[0044]圖19示出了攝像裝置的構(gòu)造示例。
【具體實(shí)施方式】
[0045]下文將參照【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】本發(fā)明的一些實(shí)施例。
[0046]第一實(shí)施例
[0047][固態(tài)攝像器件的構(gòu)造示例][0048]首先，將說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例的固態(tài)攝像器件的構(gòu)造示例。圖1示出了本發(fā)明實(shí)施例的固態(tài)攝像器件的構(gòu)造。
[0049]固態(tài)攝像器件11可以是例如背面照明型攝像器件，此背部照明型攝像器件可例如由CMOS(互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體)攝像器件或類(lèi)似傳感器構(gòu)成。固態(tài)攝像器件11接收來(lái)自對(duì)象的光并對(duì)接收到的光執(zhí)行光電轉(zhuǎn)換以產(chǎn)生圖像信號(hào)，由此攝取圖像。
[0050]值得注意的是，背部照明型攝像器件具有如下構(gòu)造，在該構(gòu)造中，光電二極管設(shè)置在光接收表面與布線層之間。光接收表面是其上入射有來(lái)自對(duì)象的光的表面，并且包括用于收集光的片上透鏡。布線層可包括例如用于驅(qū)動(dòng)每個(gè)像素的晶體管的布線等。
[0051]固態(tài)攝像器件11包括像素陣列部21、垂直驅(qū)動(dòng)部22、列處理部23、水平驅(qū)動(dòng)部
24、系統(tǒng)控制部25、像素驅(qū)動(dòng)線26、垂直信號(hào)線27、信號(hào)處理部28和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)部29。
[0052]在固態(tài)攝像器件11中，像素陣列部21形成于圖中未示出的半導(dǎo)體基板(芯片)上。而且，垂直驅(qū)動(dòng)部22、列處理部23、水平驅(qū)動(dòng)部24和系統(tǒng)控制部25被集成在半導(dǎo)體基板上。
[0053]像素陣列部21包括像素，每個(gè)像素均包括根據(jù)從對(duì)象入射的光量產(chǎn)生電荷并且積累所產(chǎn)生的電荷的光電轉(zhuǎn)換元件。像素陣列部21中所包括的像素被二維地布置在附圖的水平方向(行方向)和垂直方向(列方向)上。
[0054]例如，在像素陣列部21中，針對(duì)包括布置在行方向上的像素的每個(gè)像素行，沿著行方向布線有像素驅(qū)動(dòng)線26。同樣，針對(duì)包括布置在列方向上的像素的每個(gè)像素列，沿著列方向布線有垂直信號(hào)線27。
[0055]垂直驅(qū)動(dòng)部22可以由諸如移位寄存器、地址解碼器和/或其他器件構(gòu)成。垂直驅(qū)動(dòng)部22通過(guò)多個(gè)像素驅(qū)動(dòng)線26將信號(hào)等提供到各個(gè)像素，由同時(shí)驅(qū)動(dòng)像素陣列部21中的全部各個(gè)像素，或者驅(qū)動(dòng)像素陣列部21中每行的各個(gè)像素。
[0056]列處理部23通過(guò)像素陣列部21中的每個(gè)信號(hào)列的垂直信號(hào)線27從各個(gè)像素讀取信號(hào)。列處理部23對(duì)讀取信號(hào)執(zhí)行諸如去噪處理、相關(guān)雙采樣處理和A-D(模到數(shù))轉(zhuǎn)換處理等處理，由此產(chǎn)生像素信號(hào)。
[0057]水平驅(qū)動(dòng)部24可以由例如移位寄存器、地址解碼器和/或其他類(lèi)似的器件構(gòu)成。水平驅(qū)動(dòng)部24順序選擇與列處理部23中的像素列相對(duì)應(yīng)的單元電路。通過(guò)水平驅(qū)動(dòng)部24的選擇性掃描，受到針對(duì)列處理部23中的每個(gè)單元電路所執(zhí)行的信號(hào)處理的像素信號(hào)被順序輸出到信號(hào)處理部28。
[0058]系統(tǒng)控制部25可以由例如要能夠由產(chǎn)生各種時(shí)序信號(hào)的時(shí)序發(fā)生器等構(gòu)成。系統(tǒng)控制部25基于時(shí)序發(fā)生器產(chǎn)生的時(shí)序信號(hào)來(lái)控制垂直驅(qū)動(dòng)部22、列處理部23和水平驅(qū)動(dòng)部24的驅(qū)動(dòng)。
[0059]信號(hào)處理部28對(duì)從列處理部23提供的信號(hào)執(zhí)行諸如算法處理等信號(hào)處理，并且輸出由各個(gè)像素信號(hào)構(gòu)成的圖像信號(hào)，且在必要時(shí)同時(shí)將數(shù)據(jù)臨時(shí)存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)部29中。
[0060][像素的構(gòu)造示例]
[0061]下面，將說(shuō)明上述像素陣列部21中的每個(gè)像素的構(gòu)造。圖2是示出了像素陣列部21中設(shè)置的一個(gè)像素的電路構(gòu)造示例的電路圖。
[0062]在圖2中，像素陣列部21中的像素包括光電二極管61、傳輸柵元件62、電荷-電壓轉(zhuǎn)換元件63、電容量開(kāi)關(guān)64、電荷積累元件65、復(fù)位柵元件66、放大晶體管67和選擇晶體管68。
[0063]光電二極管61可以例如是由PN結(jié)光電二極管構(gòu)成的光電轉(zhuǎn)換元件。光電二極管61接收來(lái)自對(duì)象的光，通過(guò)光電轉(zhuǎn)換產(chǎn)生與所接收的光的量相對(duì)應(yīng)的電荷，并積累所產(chǎn)生的電荷。
[0064]傳輸柵兀件62設(shè)置在光電二極管61與電荷-電壓轉(zhuǎn)換兀件63之間。響應(yīng)于被施加到傳輸柵兀件62的柵電極的驅(qū)動(dòng)信號(hào)TRG,傳輸柵兀件62將在光電二極管61中積累的電荷傳輸至電荷-電壓轉(zhuǎn)換兀件63。
[0065]例如,在圖2中，傳輸柵兀件62、電容量開(kāi)關(guān)64、復(fù)位柵兀件66和選擇晶體管68可均包括N溝道MOS晶體管。
[0066]驅(qū)動(dòng)信號(hào)TRG、DCG、RST和SEL分別被提供到傳輸柵元件62的柵電極、電容量開(kāi)關(guān)64、復(fù)位柵元件66和選擇晶體管68。這些驅(qū)動(dòng)信號(hào)TRG、DCG、RST和SEL每者均是在高電平狀態(tài)下被激活(ON)且在低電平狀態(tài)下被去激活(OFF)的脈沖信號(hào)。
[0067]相應(yīng)地，為了給出參照傳輸柵元件62的示例，當(dāng)被提供到傳輸柵元件62的柵電極的驅(qū)動(dòng)信號(hào)TRG被激活，從而使得傳輸柵兀件62開(kāi)通時(shí),在光電二極管61中積累的電荷被傳輸至電荷_電壓轉(zhuǎn)換兀件63。
[0068]電荷-電壓轉(zhuǎn)換元件63是浮動(dòng)擴(kuò)散(FD)區(qū)域，其將通過(guò)傳輸柵元件62從光電二極管64傳輸?shù)碾姾赊D(zhuǎn)換為電信號(hào)，并輸出電信號(hào)。電信號(hào)可以是例如電壓信號(hào)。
[0069]電荷-電壓轉(zhuǎn)換元件63與復(fù)位柵元件66相連接，且也通過(guò)放大晶體管67和選擇晶體管68與垂直信號(hào)線27相連接。此外，電荷-電壓轉(zhuǎn)換元件63通過(guò)電容量開(kāi)關(guān)64連接到電荷積累元件65，電荷積累元件65是用于積累電荷的電容。
[0070]響應(yīng)于驅(qū)動(dòng)信號(hào)DCG而開(kāi)通或關(guān)斷電容量開(kāi)關(guān)64，由此在電連接狀態(tài)和非電連接狀態(tài)之間切換電荷-電壓轉(zhuǎn)換元件63與電荷積累元件65的連接狀態(tài)。
[0071]具體地，驅(qū)動(dòng)信號(hào)DCG被提供到用于構(gòu)成電容量開(kāi)關(guān)64的柵電極。當(dāng)驅(qū)動(dòng)信號(hào)DCG為ON時(shí)，電容開(kāi)關(guān)64正下方的電位變深，這允許電荷-電壓轉(zhuǎn)換元件63與電荷積累元件65電連接。
[0072]另一方面，當(dāng)驅(qū)動(dòng)信號(hào)DCG為OFF時(shí)，電容量開(kāi)關(guān)64正下方的電位變淺，這允許電荷-電壓轉(zhuǎn)換元件63與電荷積累元件65斷開(kāi)電連接。
[0073]相應(yīng)地，通過(guò)允許驅(qū)動(dòng)信號(hào)DCG變?yōu)镺N或0FF，向電荷-電壓轉(zhuǎn)換元件63的電容量添加電容量并改變了像素的靈敏度。具體地，由AV= AQ/C表示的關(guān)系成立，其中，AQ為所積累的電荷的變化量，△ V為那時(shí)的電壓變化，且C為電容量值。
[0074]在驅(qū)動(dòng)信號(hào)DCG為ON的狀態(tài)下，像素中的被讀取信號(hào)電平的區(qū)域的電容量值C可由CFD+CeAP表示，其中電荷-電壓轉(zhuǎn)換元件63的電容量值為CFD，而電荷積累元件65的電容量值為CeAP。另一方面，當(dāng)驅(qū)動(dòng)信號(hào)DCG為OFF時(shí)，電容量值C變?yōu)镃fd，且因此增加了電壓(電壓變化量)相對(duì)于電荷變化量的靈敏度。
[0075]如上所述，在固態(tài)攝像器件11中，像素的靈敏度通過(guò)使驅(qū)動(dòng)信號(hào)DCG變?yōu)镺N或OFF而適當(dāng)?shù)刈兓?。例如，?dāng)使驅(qū)動(dòng)信號(hào)DCG為ON時(shí)，電荷積累元件65與電荷-電壓轉(zhuǎn)換兀件63電連接。因此,一部分已經(jīng)從光電二極管61傳輸至電荷-電壓轉(zhuǎn)換兀件63的電荷不僅在電荷-電壓轉(zhuǎn)換元件63中積累，而且也在電荷積累元件65中積累。[0076]值得注意的，更詳細(xì)地，必要時(shí)，除了電荷積累元件65之外，電荷-電壓轉(zhuǎn)換元件63還與設(shè)置在相鄰的像素中的電荷積累元件相連接。此外，電荷積累元件65鄰近于光電二極管61的與光接收表面相對(duì)的表面，即鄰近于其上沒(méi)有入射有來(lái)自對(duì)象的光的區(qū)域。而且，電荷積累元件65還被設(shè)置成與光電二極管61重疊。由此，避免了來(lái)自對(duì)象的光被電荷積累元件65屏蔽。相應(yīng)地，避免了入射到光電二極管61上的光量的減少。
[0077]必要時(shí),復(fù)位柵元件66是用于初始化(復(fù)位)電荷-電壓轉(zhuǎn)換元件63、電容量開(kāi)關(guān)64和電荷積累元件65中的每個(gè)區(qū)域的元件。復(fù)位柵元件66的漏極與具有電源電壓ADD的電源相連接，并且復(fù)位柵元件的源極與電荷-電壓轉(zhuǎn)換元件63相連接。復(fù)位柵元件66的柵電極被提供有作為復(fù)位信號(hào)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)RST。
[0078]當(dāng)驅(qū)動(dòng)信號(hào)RST被激活時(shí)，復(fù)位柵元件66導(dǎo)通，并且電荷-電壓轉(zhuǎn)換元件63等中每一者處的電位被復(fù)位到電源電壓VDD的電平。換言之，電荷-電壓轉(zhuǎn)換元件63等被初始化。
[0079]放大晶體管67的柵電極與電荷-電壓轉(zhuǎn)換元件63相連接，且放大晶體管67的漏極與具有電源電壓VDD的電源相連接。放大晶體管67作為用于讀取通過(guò)光電二極管61的光電轉(zhuǎn)換而獲得的電荷的源極跟隨電路(source follower circuit)的輸入部。換言之，由于放大晶體管67的源極與垂直信號(hào)線27通過(guò)選擇晶體管68相連接，所以放大晶體管67與連接到垂直信號(hào)線27的端部的恒定電流源一起構(gòu)成了源極跟隨電路。
[0080]選擇晶體管68連接在放大晶體管67的源極和垂直信號(hào)線27之間。選擇晶體管68的柵電極被提供有作為選擇信號(hào)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)SEL。當(dāng)驅(qū)動(dòng)信號(hào)SEL被激活時(shí)，選擇晶體管68變?yōu)閷?dǎo)通，且設(shè)置有選擇晶體管68的像素被選擇。當(dāng)像素被選擇時(shí)，從放大晶體管67輸出的信號(hào)通過(guò)垂直信號(hào)線27被列處理部23讀取。
[0081]在每個(gè)像素中，如圖1所示的像素驅(qū)動(dòng)線26，可以例如針對(duì)每個(gè)像素行布線有多個(gè)驅(qū)動(dòng)線。此外，垂直驅(qū)動(dòng)部22通過(guò)作為像素驅(qū)動(dòng)線26的多個(gè)驅(qū)動(dòng)線將驅(qū)動(dòng)信號(hào)TRG、DCG、RST和SEL提供到像素。
[0082][電荷積累元件的布局]
[0083]接下來(lái)，將說(shuō)明設(shè)置在像素中的電荷積累元件65的布置示例。
[0084]如圖3所示，電荷積累元件65可以例如設(shè)置成與光電二極管61的與光接收表面相對(duì)的表面重疊。值得注意的是，在圖3中，使用相同的數(shù)字來(lái)標(biāo)示圖2中的相應(yīng)元件，且其說(shuō)明被適當(dāng)省略。而且，在圖中，帶"X"符號(hào)的方塊代表與晶體管的柵電極等相連接的接觸部。
[0085]在圖3所示的示例中，包括光電二極管91、傳輸柵元件92和電荷積累元件93的另一像素設(shè)置成鄰近于包括光電二極管61的像素。這兩個(gè)像素共用電荷-電壓轉(zhuǎn)換元件63、電容量開(kāi)關(guān)64、復(fù)位柵元件66、放大晶體管67和選擇晶體管68。此外，這兩個(gè)像素也共用設(shè)置在各個(gè)像素內(nèi)的電荷積累元件65和電荷積累元件93。
[0086]在這個(gè)示例中，在附圖所示的表面位于與光電二極管61等的光接收表面的相對(duì)的布線層一側(cè)。
[0087]電荷積累兀件65包括兩個(gè)電極，即，彼此面對(duì)的電極94和電極95。電極94和95均可以例如由諸如鋁、銅、金和銀等金屬形成。
[0088]電極94設(shè)置成與光電二極管61的布線層一側(cè)的表面相鄰。電極94與被施加有電壓Vss的配線96相連接。例如，電壓Vss可以是地電平(GND)等。值得注意的是，當(dāng)設(shè)置在基板上的配線96的連接部通過(guò)例如覆蓋有P型半導(dǎo)體區(qū)域而與其它元件隔離時(shí)，施加到配線96的電壓Vss可以是例如電源電壓VDD等。
[0089]此外，面對(duì)著電極94的電極95通過(guò)電容配線97連接到電容量開(kāi)關(guān)64。
[0090]如同電荷積累元件65，電荷積累元件93包括由金屬形成的電極98和99。設(shè)置在光電二極管91上的電極98與施加有電壓Vss的配線100相連接。電極99通過(guò)電容配線101連接到電容量開(kāi)關(guān)64。
[0091]相應(yīng)地，例如，當(dāng)使電容量開(kāi)關(guān)64的驅(qū)動(dòng)信號(hào)DCG為ON時(shí)，電荷-電壓轉(zhuǎn)換元件63與電荷積累元件65和93電連接。因此，例如，當(dāng)傳輸柵元件92關(guān)斷的同時(shí)使傳輸柵元件62開(kāi)通時(shí)，在讀取包括光電二極管61的像素的像素值時(shí)，光電二極管61中的電荷被積累在電荷-電壓轉(zhuǎn)換元件63、電荷積累元件65和電荷積累元件93中。
[0092]相應(yīng)地，與在電荷-電壓轉(zhuǎn)換元件63等中積累的電荷相對(duì)應(yīng)的電壓通過(guò)FD配線102被提供到放大晶體管67的柵電極。通過(guò)放大晶體管67和選擇晶體管68被輸出到與接觸部103相連接的垂直信號(hào)線27的電壓隨著所施加的電壓發(fā)生變化。因此，電壓的變化被列處理部23讀取作為像素信號(hào)。
[0093]另一方面，例如，當(dāng)讀取包括了光電二極管91的像素的像素值時(shí)，使傳輸柵元件62保持為關(guān)斷，且使傳輸柵元件92開(kāi)通。相應(yīng)地，光電二極管91中的電荷被積累在電荷-電壓轉(zhuǎn)換元件63、電荷積累元件65和電荷積累元件93中。與所積累的電荷相對(duì)應(yīng)的電壓通過(guò)FD配線102被提供到放大晶體管67的柵電極。此外，與被施加到放大晶體管67的柵電極的電壓相對(duì)應(yīng)的電壓值通過(guò)選擇晶體管68和垂直信號(hào)線27被列處理部23讀取。
[0094]通過(guò)使電荷不僅積累在像素中所設(shè)置的電荷積累元件65中，并且如上述方式還使其積累在相鄰像素中所設(shè)置的電荷積累元件93中，增加了被添加至電荷-電壓轉(zhuǎn)換元件63的電容量的電容量。相應(yīng)地，進(jìn)一步增加了高照明條件下的像素值的動(dòng)態(tài)范圍。
[0095]上面描述了相鄰像素各自的電荷積累元件被相鄰像素共用的示例。然而，值得注意的是，可以不共用電荷積累元件。在此情況下，例如，在包括光電二極管61的像素中，僅電荷積累元件65電連接到電荷-電壓轉(zhuǎn)換元件63以向電荷-電壓轉(zhuǎn)換元件63的電容量添加電容量。
[0096]當(dāng)采用圖3所示的布置時(shí)，包括光電二極管61的像素的剖面可以例如是如圖4的上部所示的構(gòu)造。值得注意的是，使用相同的數(shù)字來(lái)表示圖3中的相應(yīng)元件，因此其說(shuō)明被適當(dāng)省略。
[0097]在圖4的上部，光電二極管61設(shè)置在P型半導(dǎo)體區(qū)域131 (其設(shè)置在基板上)中。光電二極管61的陰影區(qū)域表示電荷積累區(qū)域，通過(guò)光電二極管61的光電轉(zhuǎn)換獲得的電荷積累在電荷積累區(qū)域中。此外，電荷積累元件65的電極94設(shè)置在與P型半導(dǎo)體區(qū)域131相鄰的第一金屬層132中。此外，電荷積累兀件65的電極95設(shè)置在與第一金屬層132相鄰的第二金屬層133中。
[0098]用于構(gòu)成電荷積累元件65的電極94連接到被施加有電壓Vss的配線96。電極95通過(guò)電容配線97并經(jīng)由電容量開(kāi)關(guān)64連接到電荷-電壓轉(zhuǎn)換元件63。
[0099]另外，在圖4中，來(lái)自對(duì)象的光從箭頭All指示的方向入射到光電二極管61上，即，從與包括第一金屬層132和第二金屬層133的布線層相對(duì)的一側(cè)入射。因此，防止了向光電二極管61穿行的來(lái)自對(duì)象的光被設(shè)置在布線層一側(cè)的電荷積累元件65屏蔽。
[0100]此外，在這個(gè)示例中，與光電二極管61相鄰的電極94由金屬形成。因此，如箭頭A12所示，穿過(guò)光電二極管61鄰近區(qū)域的部分光被電極94反射并從而入射到光電二極管61上。因此，電極94使更大量的光被引導(dǎo)至光電二極管61。換言之，來(lái)自對(duì)象的光的收集效率得到了提高。
[0101]在背部照明型固態(tài)攝像器件11中，電荷積累元件65沒(méi)有與光電二極管61的其上有光線入射到電荷積累區(qū)域中的表面重疊。具體地，電荷積累元件65被布置成使得當(dāng)從光電二極管61的與入射有來(lái)自對(duì)象的光的一側(cè)相對(duì)的一側(cè)看時(shí)，電荷積累元件65的部分或全部與光電二極管61的電荷積累區(qū)域重疊。換言之，電荷積累元件65沒(méi)有設(shè)置在設(shè)置有光電二極管61等的P型半導(dǎo)體區(qū)域131中，沒(méi)有設(shè)置在布置有諸如放大晶體管67等晶體管的部分的區(qū)域中，而是設(shè)置在光電二極管61的其上沒(méi)有光線入射的部分中。
[0102]電荷積累元件65的面積與光電二極管61、放大晶體管67等的面積之間具有取舍的關(guān)系。然而，在固態(tài)攝像器件11中，無(wú)論電荷積累元件65的面積如何，都充分確保了設(shè)置有諸如光電二極管61等各個(gè)元件的區(qū)域。換言之，不需要減小各個(gè)元件的尺寸。
[0103]相應(yīng)地，例如，進(jìn)一步使光電二極管61 (即光電轉(zhuǎn)換的面積)的面積增加。因此，改善了像素的光接收靈敏度和飽和信號(hào)量。于是，當(dāng)充分確保電荷積累元件65的面積時(shí)，改善了從像素讀取的信號(hào)的S/N比。因此，獲得了更好的圖像質(zhì)量。
[0104]類(lèi)似地，無(wú)論電荷積累元件65的面積如何，都進(jìn)一步使放大晶體管67的面積增力口。因此，隨機(jī)噪聲的增加受到抑制，圖像質(zhì)量得到改善。此外，進(jìn)一步使傳輸柵元件62、復(fù)位柵元件66和諸如選擇晶體管68等各個(gè)晶體管的面積增加。因此，抑制了晶體管特性的變化。相應(yīng)地，信噪比的劣化受到抑制且同時(shí)獲得了更好的圖像質(zhì)量。
[0105]接下來(lái)，將說(shuō)明通過(guò)控制電容量開(kāi)關(guān)64的開(kāi)通或關(guān)斷實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)換效率(電容量)的切換。值得注意的是，在圖4的中部和下部中，水平方向表示固態(tài)攝像器件11的空間方向，且垂直方向表不電位。
[0106]首先，當(dāng)信號(hào)量小時(shí)，S卩，在低照明條件下，如附圖的中部所示，使電容量開(kāi)關(guān)64關(guān)斷，同時(shí)使電荷-電壓轉(zhuǎn)換元件63保持為與電荷積累元件65和93未電連接。因此，使電荷-電壓轉(zhuǎn)換元件63的電容量為小。換言之，增加了將積累的電荷轉(zhuǎn)換為電壓的轉(zhuǎn)換效率。在此情況下，增大了從像素輸出的信號(hào)。
[0107]在這個(gè)示例中，電荷-電壓轉(zhuǎn)換元件63與電荷積累元件65和93 (圖中未示出)未電連接。因此，由光電二極管61獲得的電荷只在電荷-電壓轉(zhuǎn)換元件63中積累。值得注意的是，圖4的中部和下部中的陰影區(qū)域表示積累電荷的區(qū)域。
[0108]相比之下，當(dāng)信號(hào)量大時(shí)，S卩，在高照明條件下，如附圖的下部所示，電容量開(kāi)關(guān)64開(kāi)通，電荷-電壓轉(zhuǎn)換元件63與電荷積累元件65和93電連接。因此，增加了電荷-電壓轉(zhuǎn)換元件63的電容量。換言之，降低了將積累的電荷轉(zhuǎn)換為電壓的轉(zhuǎn)換效率。
[0109]在這個(gè)示例中，當(dāng)高電平電壓被施加到電容量開(kāi)關(guān)64的柵電極且電容量開(kāi)關(guān)64開(kāi)通時(shí)，柵電極正下方的電勢(shì)變低(變得更深)。因此，電荷-電壓轉(zhuǎn)換元件63的電勢(shì)與電荷積累兀件65和93的電勢(shì)合并。換言之，電荷-電壓轉(zhuǎn)換兀件63與電荷積累兀件65和93電連接。
[0110]相應(yīng)的，由光電二極管61獲得的電荷在電荷-電壓轉(zhuǎn)換元件63、電荷積累元件65和電荷積累元件93中積累。在此情況下，電荷積累元件65和93的電容量被添加至電荷-電壓轉(zhuǎn)換元件63的電容量。于是，大體上增加了電荷-電壓轉(zhuǎn)換元件63的電容量，因此，降低了轉(zhuǎn)換效率。因此，增加了像素的像素值的動(dòng)態(tài)范圍。
[0111]當(dāng)電荷-電壓轉(zhuǎn)換元件63的電容量通過(guò)開(kāi)通或關(guān)斷電容量開(kāi)關(guān)64這樣的方式而發(fā)生變化時(shí)，轉(zhuǎn)換效率如圖5的曲線Cll那樣變化。值得注意的是，在圖5中，垂直軸表示輸出電壓，即，從垂直信號(hào)線27讀取的電壓值。水平軸表示入射到光電二極管61上的光強(qiáng)。
[0112]例如，在光強(qiáng)為弱的低光照條件下的Tl部分中，電容量開(kāi)關(guān)64關(guān)斷，且因此轉(zhuǎn)換效率高。換言之，曲線Cll的斜率大。另一方面，在光強(qiáng)為強(qiáng)的高照明條件下的T2部分中，電容量開(kāi)關(guān)64開(kāi)通，且因此轉(zhuǎn)換效率低。換言之，曲線Cll的斜率小。
[0113]值得注意的是，可以響應(yīng)用戶(hù)指令而執(zhí)行電容量開(kāi)關(guān)64的開(kāi)通與關(guān)斷之間的切換，或者也可以由固態(tài)攝像器件11根據(jù)入射到光電二極管61上的光強(qiáng)來(lái)執(zhí)行該切換。
[0114][攝像處理的說(shuō)明]
[0115]此外，將說(shuō)明當(dāng)固態(tài)攝像器件11攝取對(duì)象的圖像時(shí)所執(zhí)行的攝像處理。
[0116]首先，將參照?qǐng)D6的流程圖來(lái)描述低照明條件下的攝像處理。值得注意的是，可以按照相同的時(shí)序或不同的時(shí)序?qū)Ω鱾€(gè)像素執(zhí)行該攝像處理。此外，在攝像處理的開(kāi)始處，傳輸柵兀件62、傳輸柵兀件92、電容量開(kāi)關(guān)64、復(fù)位柵兀件66和選擇晶體管68均關(guān)斷。
[0117]在步驟Sll中，垂直驅(qū)動(dòng)部22開(kāi)通選擇晶體管68，從而選擇像素。
[0118]在步驟S12中，垂直驅(qū)動(dòng)部22開(kāi)通電容量開(kāi)關(guān)64，從而使電荷-電壓轉(zhuǎn)換元件63與電荷積累元件65和93電連接。
[0119]在步驟S13中，垂直驅(qū)動(dòng)部22開(kāi)通復(fù)位柵元件66，從而初始化(復(fù)位)電荷-電壓轉(zhuǎn)換元件63和電荷積累元件65和93。換言之，電荷-電壓轉(zhuǎn)換元件63和電荷積累元件65和93處的電位被復(fù)位到電源電壓VDD的電平。
[0120]在步驟S14中，垂直驅(qū)動(dòng)部22關(guān)斷電容量開(kāi)關(guān)64和復(fù)位柵元件66。因而，完成了電荷-電壓轉(zhuǎn)換元件63和電荷積累元件65和93的初始化。
[0121]在步驟S15中，列處理部23通過(guò)選擇晶體管68和垂直信號(hào)線27從放大晶體管67讀取與電荷-電壓轉(zhuǎn)換兀件63的電位相對(duì)應(yīng)的電壓值作為復(fù)位電平。
[0122]在步驟S16中，傳輸柵元件62基于垂直驅(qū)動(dòng)部22的控制將光電二極管61中積累的電荷傳輸?shù)诫姾?電壓轉(zhuǎn)換兀件63。
[0123]具體地，來(lái)自對(duì)象的在曝光時(shí)段期間入射到光電二極管的光在光電二極管61中被轉(zhuǎn)換成電荷。當(dāng)垂直驅(qū)動(dòng)部22開(kāi)通傳輸柵兀件62時(shí),光電二極管61與電荷-電壓轉(zhuǎn)換兀件63通過(guò)傳輸柵兀件62電連接,且在光電二極管61中積累的電荷被傳輸?shù)诫姾?電壓轉(zhuǎn)換兀件63。在傳輸電荷后，在必要時(shí)關(guān)斷傳輸柵兀件62,且電荷-電壓轉(zhuǎn)換兀件63與光電二極管61的電連接斷開(kāi)。
[0124]值得注意的是，在低照明情況下，為了增加轉(zhuǎn)換效率，在初始化后，電荷-電壓轉(zhuǎn)換元件63繼續(xù)和電荷積累元件65和93非電連接。
[0125]在步驟S17中，列處理部23通過(guò)選擇晶體管68和垂直信號(hào)線27從放大晶體管67讀取與電荷-電壓轉(zhuǎn)換兀件63處的電位相對(duì)應(yīng)的電壓值作為信號(hào)電平。列處理部23基于所讀取的復(fù)位電平和所讀取的信號(hào)電平來(lái)確定像素信號(hào)的值，即，確定像素的像素值，并將所確定的像素值輸出到信號(hào)處理部28。在確定了像素信號(hào)的值以后，完成了對(duì)被處理的像素的攝像處理。
[0126]在上述方式中，在低照明條件下，固態(tài)攝像器件11通過(guò)使電荷-電壓轉(zhuǎn)換元件63與電荷積累元件65和93非電連接來(lái)增大轉(zhuǎn)換效率，由此增加了像素的靈敏度。
[0127]接下來(lái)，將參照?qǐng)D7所示的流程圖來(lái)描述高照明條件下的攝像處理。可以按照相同的時(shí)序或不同的時(shí)序?qū)Ω鱾€(gè)像素執(zhí)行這個(gè)攝像處理。此外，在攝像處理的開(kāi)始處，傳輸柵兀件62、傳輸柵兀件92、電容量開(kāi)關(guān)64、復(fù)位柵兀件66和選擇晶體管68關(guān)斷。
[0128]值得注意的是，步驟S41到步驟S45中的處理與圖6中的步驟Sll到步驟S15中的處理相同，因此，其說(shuō)明將被省略。
[0129]在執(zhí)行步驟S45中的處理并讀取復(fù)位電平之后，在步驟S46中，垂直驅(qū)動(dòng)部22開(kāi)通電容量開(kāi)關(guān)64。
[0130]相應(yīng)地，電荷-電壓轉(zhuǎn)換元件63與電荷積累元件65和93電連接，且因此減小了
轉(zhuǎn)換效率。
[0131]在電荷-電壓轉(zhuǎn)換元件63與電荷積累元件65和93通過(guò)步驟S46中的處理而電連接后，進(jìn)入步驟S47。在執(zhí)行步驟S47和步驟S48中的處理之后，完成攝像處理。然而，步驟S47和步驟S48中的處理和圖6中的步驟S16和步驟S17中的處理相同，因此其說(shuō)明將被省略。
[0132]值得注意的是，在步驟S47中，從光電二極管61傳輸?shù)诫姾?電壓轉(zhuǎn)換元件63的部分電荷也積累在電荷積累元件65和93中。
[0133]在上述方式中，在高照明條件下，固態(tài)攝像器件11通過(guò)使電荷-電壓轉(zhuǎn)換元件63與電荷積累元件65和93電連接減小了轉(zhuǎn)換效率，從而減小了像素的靈敏度，并增加了像素值的動(dòng)態(tài)范圍。
[0134]值得注意的是，在圖7所示的攝像處理中，描述了在傳輸光電二極管61中的電荷之前并在電荷-電壓轉(zhuǎn)換元件63等的初始化之后開(kāi)通電容量開(kāi)關(guān)64。然而，可以在傳輸光電二極管61中的電荷之后開(kāi)通電容量開(kāi)關(guān)64。在此情況下，在開(kāi)通電容量開(kāi)關(guān)64之后讀取號(hào)電平。
[0135]另外，在電荷-電壓轉(zhuǎn)換元件63等的初始化之后，電容量開(kāi)關(guān)64可以保持開(kāi)通而不關(guān)斷。在此情況下，復(fù)位電平的讀取和信號(hào)電平的讀取均在電荷電壓轉(zhuǎn)換電壓63與電荷積累元件63和95電連接的狀態(tài)下進(jìn)行。
[0136]第二實(shí)施例
[0137][像素的構(gòu)造示例]
[0138]上面描述了用于構(gòu)成電荷積累兀件65的電極94和電極95分別設(shè)置在第一金屬層132和第二金屬層133中的示例。然而，值得注意的是，用于構(gòu)成電荷積累元件65的電極可以設(shè)置在第一金屬層132和光電二極管61之間。
[0139]在這種情況下，設(shè)置在固態(tài)攝像器件11中的像素可以例如是如圖8所示的構(gòu)造。值得注意的是，在圖8中，使用相同的數(shù)字來(lái)表示圖4中的對(duì)應(yīng)元件，其說(shuō)明將被適當(dāng)省略。
[0140]在圖8所示的示例中，電荷積累元件65包括彼此面對(duì)的電極161和電極162。電極161和電極162中每者可以由諸如鋁等金屬構(gòu)成。然而，由于電極161和電極162之間的層間膜薄，所以電極161和電極162之間的距離很近。因此，電荷積累元件65獲得了更高的電容量。[0141]另外，在這個(gè)示例中，電極161與圖中未示出的被施加有電壓Vss的配線96相連接。電壓Vss可以是例如地電平(GND)等。值得注意的是，電極161可以與具備電源電壓VDD的電源相連接。此外，電極162通過(guò)電容配線97和電容量開(kāi)關(guān)64連接到電荷-電壓轉(zhuǎn)換元件63。
[0142]第三實(shí)施例
[0143][電荷積累元件的布局]
[0144]上面描述了用于構(gòu)成電荷積累元件65的兩個(gè)電極是由金屬形成的示例。然而，這兩個(gè)電極中的布置在光電二極管61 —側(cè)的一個(gè)電極可以由多晶硅構(gòu)成。
[0145]在這種情況下，像素中的各個(gè)元件可以如圖9所示的方式布置。值得注意的是，在圖9中，使用相同的數(shù)字表示圖3中的對(duì)應(yīng)元件，其說(shuō)明將被適當(dāng)省略。
[0146]在圖9所示的示例中，電荷積累元件65設(shè)置在光電二極管61的與光接收表面相對(duì)的表面上。電荷積累兀件65包括彼此面對(duì)的電極191和電極95。例如，與光電二極管61相鄰的電極191，S卩，布置在光電二極管61和電極95之間的電極191可以由多晶硅形成。此外，電極95由金屬形成。
[0147]如同電荷積累元件65，電荷積累元件93同樣也包括彼此面對(duì)的電極192和電極99。設(shè)置在光電二極管91 一側(cè)的電極192由多晶硅形成，且電極99由金屬形成。
[0148]另外，如圖3所示的情況，電荷積累元件65和93被兩個(gè)像素共用，并設(shè)置成向電荷-電壓轉(zhuǎn)換元件63的電容量添加電容量。
[0149]當(dāng)用于構(gòu)成像素的各個(gè)元件具有圖9所示的布置時(shí)，包括光電二極管61的像素的剖面可以是例如圖10所示的構(gòu)造。需要注意的是，在圖10中，使用相同的數(shù)字來(lái)表示圖9中相應(yīng)的元件，其說(shuō)明將被適當(dāng)?shù)氖÷浴?br> [0150]在圖10中，由金屬形成的電極95設(shè)置在第一金屬層132中，且電極95通過(guò)電容配線97和電容量開(kāi)關(guān)64連接到電荷-電壓轉(zhuǎn)換元件63。
[0151]由多晶娃形成的電極191設(shè)置在第一金屬層132和光電二極管61之間，并與光電二極管61相鄰。電極191與圖中未示出的具有電壓Vss的配線96相連接。例如，電壓Vss可以是例如地電平等。然而，電極191可以與具有電源電壓VDD的電源相連接。
[0152]第四實(shí)施例
[0153][像素的構(gòu)造示例]
[0154]當(dāng)電荷積累元件65包括如圖10所示的電極191和電極95且光電二極管61具備所謂的HAD(空穴積累二極管)結(jié)構(gòu)時(shí)，光電二極管61被施加負(fù)偏壓。
[0155]在這種情況下，設(shè)置在固態(tài)攝像器件11中的像素可以是如圖11所示的構(gòu)造。值得注意的是，在圖11中，使用相同的數(shù)字來(lái)表示圖10中相應(yīng)的元件，其說(shuō)明將被適當(dāng)省略。
[0156]在圖11所示的構(gòu)造中，除了圖10所示的構(gòu)造之外，進(jìn)一步設(shè)置有電荷泵電路221。與光電二極管61相鄰的電極191未與配線96相連接，但與電荷泵電路221相連接。
[0157]“HAD結(jié)構(gòu)”是指如下結(jié)構(gòu):其中，N型半導(dǎo)體區(qū)域形成于P型半導(dǎo)體區(qū)域中，換言之，N型半導(dǎo)體區(qū)域被夾在兩個(gè)P型半導(dǎo)體區(qū)域之間。
[0158]總的來(lái)說(shuō)，在具備HAD結(jié)構(gòu)的光電二極管中，考慮增加包括在P型半導(dǎo)體中的硼的濃度以便抑制暗電流、白點(diǎn)等的發(fā)生。然而，當(dāng)增加硼的濃度時(shí)，N型半導(dǎo)體區(qū)域變小，這導(dǎo)致飽和信號(hào)量降低。于是，像素值的動(dòng)態(tài)范圍減小了。[0159]因此，在圖11所示的固態(tài)攝像器件11的像素中，電荷泵電路221向由多晶硅形成的電極191提供負(fù)偏壓，并由此將負(fù)偏壓施加到光電二極管61的表面。
[0160]通過(guò)負(fù)偏壓的施加，光電二極管61的表面中的空穴的濃度增加。相應(yīng)地，在光電二極管61的表面上的部分P型半導(dǎo)體區(qū)域131中形成空穴積累層。于是，空穴積累層中的空穴耦合到噪聲電子，且因此減少了由暗電流導(dǎo)致的噪聲、白點(diǎn)等。相應(yīng)地，獲得了具有更高圖像質(zhì)量的圖像。此外，在這種情況下，不需要增加用于構(gòu)成光電二極管61的P型半導(dǎo)體區(qū)域131中的硼的濃度。因此，防止了 N型半導(dǎo)體區(qū)域變小，并防止了飽和信號(hào)量降低。
[0161]第五實(shí)施例
[0162][像素的構(gòu)造示例]
[0163]上面已經(jīng)說(shuō)明了用于構(gòu)成電荷積累元件65的兩個(gè)電極中一者或兩者由金屬形成。然而，這兩個(gè)電極也都可以由多晶硅形成。
[0164]在這種情況下，設(shè)置在固態(tài)攝像器件11中的像素可以是如12所示的構(gòu)造。值得注意的是，在圖12中，使用相同的數(shù)字來(lái)表示圖10中相應(yīng)的元件，其說(shuō)明將被適當(dāng)省略。
[0165]在圖12所示的示例中，電荷積累元件65包括彼此面對(duì)的電極191和電極251。電極191和251設(shè)置在光電二極管61和第一金屬層132之間。此外，電極191和251均由多晶娃形成。
[0166]電極251通過(guò)電源線97和電容量開(kāi)關(guān)64連接到電荷-電壓轉(zhuǎn)換元件63。此外，電極191與圖中未示出的配線96相連接。
[0167]第六實(shí)施例
[0168][像素的構(gòu)造示例]
[0169]另外，在圖12所示的構(gòu)造中，負(fù)偏壓可以被施加到電極191。在這種情況下，例如，固態(tài)攝像器件11的像素可以是如圖13所示的構(gòu)造。值得注意的是，在圖13中，使用相同的數(shù)字來(lái)表示圖11和圖12中的相應(yīng)元件，其說(shuō)明將被適當(dāng)省略。
[0170]在圖13所示的示例中，電極191并未與配線96相連接而與在圖12中所示的電荷泵電路221相連接。因此，電荷泵電路221提供負(fù)偏壓給電極191，由此，負(fù)偏壓被施加到光電二極管61的表面。相應(yīng)地，抑制了暗電流、白點(diǎn)等的發(fā)生。
[0171]第七實(shí)施例
[0172][像素的構(gòu)造示例]
[0173]另外，當(dāng)電荷泵電路221將負(fù)偏壓施加到電極191時(shí)，可以通過(guò)減小電荷積累元件65中的層間膜的厚度來(lái)實(shí)現(xiàn)更高的電容量。
[0174]在這種情況下，例如，固態(tài)攝像器件11中的像素可以是如圖14所示的構(gòu)造。值得注意的是，在圖14中，使用相同的數(shù)字來(lái)表示圖8和圖11中相應(yīng)的元件，其說(shuō)明將被適當(dāng)省略。
[0175]在圖14所示的示例中，電荷積累元件65包括彼此面對(duì)的電極191和電極162。電極191與用于施加負(fù)偏壓的電荷泵電路221相連接。此外，電極191由多晶硅形成，且電極162由金屬形成。此外，電極162通過(guò)電容配線97和電容量開(kāi)關(guān)64連接到電荷-電壓轉(zhuǎn)換元件63。
[0176]電極191和162之間的距離短，這是因?yàn)殡姌O191和162之間的層間膜薄。電極191和162布置在光電二極管61和第一金屬層132之間。相應(yīng)地,在電荷積累兀件65中實(shí)現(xiàn)了更高的電容。
[0177]第八實(shí)施例
[0178][電荷積累元件的布局]
[0179]另外，為了增加電荷積累元件65的每單位面積的電容量，電荷積累元件65中的電極可以設(shè)置在平面方向或垂直方向上以形成櫛齒形狀(pectinate shape)，并由此可實(shí)現(xiàn)增加了對(duì)向面積的構(gòu)造。在這種情況下，像素中的各個(gè)元件可以如圖15所示的方式布置。值得注意的是，在圖15中，相同的數(shù)字表示圖3中的相應(yīng)元件，其說(shuō)明將被適當(dāng)省略。
[0180]在這個(gè)示例中，電荷積累元件65包括電極281-1至281-4和電極282-1至282-5。電極281-1至281-4面對(duì)電極282-1至282-5。此外，電極281-1至281-4均通過(guò)電容配線97和電容量開(kāi)關(guān)64連接到電荷-電壓轉(zhuǎn)換元件63。電極282-1至282-5均與具有電壓Vss的配線96相連接。
[0181]值得注意的是，在下文中，當(dāng)不需要特別區(qū)分電極281-1至281-4時(shí)，各個(gè)電極281-1至281-4可以被簡(jiǎn)稱(chēng)為“電極281”。此外，在下文中，當(dāng)不需要特別區(qū)分電極282-1至282-5時(shí)，各個(gè)電極282-1至282-5可以被簡(jiǎn)稱(chēng)為“電極282”。
[0182]在電荷積累元件65中，電極281和電極282可以交替布置，彼此面對(duì)的電極281和電極282作為電容。通過(guò)以此方式將電極281和電極282設(shè)置成這種櫛齒形狀，增加了電荷積累兀件65的電容量。
[0183]同樣地，電荷積累元件93包括電極283-1至283_4和電極284-1至284_5。電極283-1至283-4面對(duì)電極284-1至284-5。此外，電極283-1至283-4均通過(guò)電容配線101和電容量開(kāi)關(guān)64連接到電荷-電壓轉(zhuǎn)換元件63。電極284-1至284-5均與具有電壓Vss的配線100相連接。
[0184]值得注意的是，在下文中，當(dāng)不需要特別區(qū)分電極283-1至283-4時(shí)，各個(gè)電極283-1至283-4可以被簡(jiǎn)稱(chēng)為“電極283”。此外，在下文中，當(dāng)不需要特別區(qū)分電極284-1至284-5時(shí)，各個(gè)電極284-1至284-5可以被簡(jiǎn)稱(chēng)為“電極284”。
[0185]在電荷積累元件93中，彼此面對(duì)的電極283和電極284作為電容。此外，電荷積累元件63和電荷積累元件93均被2個(gè)像素共用，并設(shè)置成用來(lái)添加電容量至電荷-電壓轉(zhuǎn)換元件63的電容量。
[0186]當(dāng)用于構(gòu)成像素的各個(gè)元件如圖15所示的方式布置時(shí)，包括光電二極管61的像素的剖面可以例如是如圖16所示的構(gòu)造。值得注意的是，在圖16中，使用相同的數(shù)字來(lái)表示圖15中的相應(yīng)元件，其說(shuō)明將被適當(dāng)省略。
[0187]在圖16所示的示例中，用于構(gòu)成電荷積累元件65的電極281和電極282在光電二極管61的布線層一側(cè)的表面上交替地布置成彼此面對(duì)。特別地，電極281均設(shè)置在從光電二極管61的表面延伸至第二金屬層133的部分中。需要注意的是，電極281和電極282中的一些電極在圖中未示出。
[0188]第九實(shí)施例
[0189][像素的構(gòu)造示例]
[0190]上面描述了應(yīng)用有本發(fā)明實(shí)施例的背部照明型固態(tài)攝像器件11的示例。然而，本發(fā)明的實(shí)施例還可以應(yīng)用到前部照明型攝像器件。前部照明型攝像器件是指具有如下構(gòu)造的攝像器件:其中，布線層設(shè)置在光接收表面和光電二極管之間。布線層包括例如用于驅(qū)動(dòng)每個(gè)像素的晶體管和/或類(lèi)似器件的布線。光接收表面為在其上入射有來(lái)自對(duì)象的光的表面，換言之，即片上透鏡。光電二極管接收來(lái)自對(duì)象的光。
[0191]例如，當(dāng)本發(fā)明的實(shí)施例應(yīng)用到前部照明型攝像器件時(shí)，本發(fā)明的實(shí)施例可以有效地應(yīng)用到如圖17所示的像面相位差(image plane phase difference)像素。值得注意的是，在圖17中，使用相同的數(shù)字來(lái)表示圖4中的相應(yīng)元件，其說(shuō)明將被適當(dāng)省略。
[0192]像面相位差像素是指用于構(gòu)成固態(tài)攝像器件的像素之中的用于像面相位差A(yù)F(自動(dòng)對(duì)焦)的像素。像面相位差A(yù)F是一種利用相位差來(lái)調(diào)整焦點(diǎn)的方法，其中上述相位差例如是通過(guò)接收光接收表面的右側(cè)被屏蔽光的像面相位差像素中的光而獲得的圖像與通過(guò)接收光接收表面的左側(cè)被屏蔽光的像面相位差像素中的光而獲得的圖像之間的相位差。
[0193]在圖17所示的示例中，包括第一金屬層132、第二金屬層133等的布線層設(shè)置在光電二極管61的光接收表面一側(cè)，即，設(shè)置在附圖的上部。此外，透鏡311和濾色器312設(shè)置在附圖中的布線層的上側(cè)。
[0194]相應(yīng)地，來(lái)自對(duì)象的光被透鏡311收集并入射到濾色器312上。穿過(guò)濾色器312的部分光穿過(guò)布線層并入射到光電二極管61上。
[0195]在圖17所示的構(gòu)造中，包括由金屬形成的兩個(gè)電極94和95的電荷積累元件65布置在光電二極管61和濾色器312之間。電荷積累元件65作為像面相位差像素的光屏蔽層。
[0196]具體地，電極94和95布置成與光電二極管61的電荷積累區(qū)域的(附圖)左側(cè)上的部分區(qū)域重疊。因此，如附圖中的虛線表示，被透鏡311收集并穿過(guò)濾色器312的部分光被電極95屏蔽，并被防止入射到光電二極管61上。
[0197]需要注意的是，電極94和電極95分別設(shè)置在第一金屬層132和第二金屬層133中。電極94與具有電壓Vss的配線相連接。電極95通過(guò)電容配線97和電容量開(kāi)關(guān)64連接到電荷-電壓轉(zhuǎn)換元件63。
[0198]在上述方式中，電荷積累元件65布置成與光電二極管61的電荷積累區(qū)域中的被防止入射有來(lái)自對(duì)象的光的區(qū)域重疊，即與被屏蔽光的區(qū)域重疊。因而，電荷積累元件65被允許作為像面相位差像素的光屏蔽層。相應(yīng)地，無(wú)論電荷積累元件65的面積如何，都不需要減少各個(gè)元件的尺寸。
[0199]相應(yīng)地，允許光電二極管61的面積(即光電轉(zhuǎn)換區(qū)域的面積)增加，這導(dǎo)致像素的光接收靈敏度和飽和信號(hào)量得到改善。于是，像素信號(hào)的S/N比得到改善，并因而獲得了具有更好圖像質(zhì)量的圖像。
[0200]另外，允許放大晶體管67的面積增加。因此，抑制了隨機(jī)噪聲的增加，并由此改善了圖像質(zhì)量。此外，允許諸如傳輸柵元件62等各個(gè)晶體管的面積增加。因此，抑制了晶體管特性的變化。相應(yīng)地，抑制了 S/N比的劣化，并獲得了具有更好圖像質(zhì)量的圖像。
[0201]需要注意的是，在圖17所示的構(gòu)造中，設(shè)置在與包括光電二極管61的像素相鄰的另一像素中的電荷積累元件可以與電容量開(kāi)關(guān)64相連接，且這個(gè)電荷積累元件可以與電荷積累元件65—起用于向電荷-電壓轉(zhuǎn)換元件63的電容量添加電容量。換言之，如同圖3所示的情況，彼此相鄰的像素中的電荷積累元件可以被相鄰的像素共用。
[0202]第十實(shí)施例[0203][像素的構(gòu)造示例]
[0204]在圖17中，說(shuō)明了使電荷積累元件65作為光屏蔽層的示例。然而，電荷積累元件65可以布置在光屏蔽層和光電二極管61之間。在這種情況下，包括光電二極管61的像面相位差像素可以如圖18中所示的方式構(gòu)造。值得注意的是，在圖18中，使用相同的數(shù)字來(lái)表示圖17中的相應(yīng)元件，其說(shuō)明將被適當(dāng)省略。
[0205]在圖18中，電荷積累元件65包括彼此面對(duì)的電極341和電極342。電極341和342布置在光屏蔽層343和光電二極管61之間。
[0206]在這個(gè)示例中，電荷積累元件65不作為光屏蔽層。因此，電極342和342不必由金屬形成。因此，電極341和342均可以例如由諸如招，銅，金和銀等金屬形成，或者例如由多晶硅等形成。例如，電極341和342中的一者可以由金屬形成，而另一者可以由多晶硅形成。
[0207]光屏蔽層343由均由金屬形成的光屏蔽部件構(gòu)成。光屏蔽部件設(shè)置在第一金屬層132和第二金屬層133中。
[0208]電荷積累元件65中的電極341通過(guò)用于形成光屏蔽層343的光屏蔽部件、電容配線97和電容量開(kāi)關(guān)64連接到電壓-電荷轉(zhuǎn)換元件63。此外，在電荷積累元件65中的電極342通過(guò)用于形成光屏蔽層343的光屏蔽部件連接到施加有電壓Vss的配線。需要注意的是，連接到電極342的光屏蔽部件與連接到電極341的光屏蔽部件未電連接。
[0209]同樣，當(dāng)電荷積累元件65如上所述地設(shè)置在光屏蔽層343和光電二極管61之間時(shí)，無(wú)論電荷積累元件65的面積利，都不需要減小各個(gè)元件的尺寸。因此，獲得了具有更好圖像質(zhì)量的圖像。
[0210][攝像裝置的構(gòu)造示例]
[0211]需要注意的是，本發(fā)明的實(shí)施例可以應(yīng)用到在圖像讀取部(光電轉(zhuǎn)換元件)中使用固態(tài)攝像器件的普通電子裝置。這樣的電子裝置的設(shè)立可以包括:諸如數(shù)碼相機(jī)和攝像機(jī)等攝像裝置；具有攝像功能的便攜終端裝置；以及在圖像讀取部中使用固態(tài)攝像器件的復(fù)印機(jī)。固態(tài)攝像器件可以形成一個(gè)芯片，或可以是攝像部和信號(hào)處理部被一起封裝或攝像部和光學(xué)系統(tǒng)被一起封裝的具有攝像功能的類(lèi)模塊化形式。
[0212]圖19示出了作為電子裝置的應(yīng)用有本發(fā)明的上述實(shí)施例的攝像裝置的構(gòu)造示例。
[0213]圖19所示的攝像裝置501具有包括透鏡組等的光學(xué)部511、固態(tài)攝像器件(攝像器件)512和DSP (數(shù)字信號(hào)處理器)電路513 (即相機(jī)信號(hào)處理電路)。此外，攝像裝置501還包括幀存儲(chǔ)器514、顯示部515、記錄部516、操作部517和電源部518。DSP電路513、幀存儲(chǔ)器514、顯示部515、記錄部516、操作部517和電源部518通過(guò)總線519彼此連接。
[0214]光學(xué)部511從對(duì)象接收入射光(圖像光)并在固態(tài)攝像器件512的攝像面上形成圖像。固態(tài)攝像器件512將用于在像素單元中的攝像平面上形成圖像的入射光的量轉(zhuǎn)換成電信號(hào)并輸出電信號(hào)作為像素信號(hào)。固態(tài)攝像器件512對(duì)應(yīng)于上述固態(tài)攝像器件11。
[0215]顯示部515可以例如由諸如液晶面板和有機(jī)EL (電致發(fā)光)面板等面板型顯示器形成。顯示部515顯示由固態(tài)攝像器件512攝取的動(dòng)態(tài)圖像或靜態(tài)圖像。記錄部516將由固態(tài)攝像器件攝取的動(dòng)態(tài)圖像或靜態(tài)圖像記錄在諸如像錄像帶或DVD (數(shù)字通用光盤(pán))等記錄媒介中。[0216]操作部517基于用戶(hù)的操作給出與攝像裝置501的各種功能相關(guān)的操作指令。電源部518適當(dāng)?shù)靥峁└鞣N電源以用作作為目標(biāo)的DSP電路513、幀存儲(chǔ)器514、顯示部515、記錄部516和操作部517的操作電源。
[0217]參照作為如下示例的情形來(lái)描述上述實(shí)施例:在該示例中，這些實(shí)施例被應(yīng)用到CMOS攝像器件，CMOS攝像器件中的用于根據(jù)作為物理量的可見(jiàn)光量來(lái)檢測(cè)信號(hào)電荷按照行和列進(jìn)行布置。然而，本發(fā)明并不局限于CMOS攝像器件，但還適用于其他類(lèi)型的固態(tài)攝像器件。
[0218]本發(fā)明的上述實(shí)施例不限于檢測(cè)入射的可見(jiàn)光量的分布并攝取該分布作為圖像的攝像器件。本發(fā)明的上述實(shí)施例還適用于攝取入射的紅外線、X射線、粒子等的分布作為圖像的固態(tài)攝像器件。
[0219]另外，本發(fā)明的實(shí)施例不限于上述實(shí)施例，且在不脫離本發(fā)明的精神的范圍的情況下可以做出各種變形。
[0220]通過(guò)上述示例性實(shí)施例和公開(kāi)的變形，至少能夠獲得下述構(gòu)造。
[0221](I) 一種固態(tài)攝像器件，其包括:
[0222]光電轉(zhuǎn)換兀件,其包括電荷積累區(qū)域，所述光電轉(zhuǎn)換兀件對(duì)入射光執(zhí)行光電轉(zhuǎn)換，并將通過(guò)所述光電轉(zhuǎn)換獲得的電荷積累在所述電荷積累區(qū)域中；
[0223]電荷-電壓轉(zhuǎn)換元件，其積累通過(guò)所述光電轉(zhuǎn)換獲得的所述電荷；
[0224]電荷積累元件，其鄰近于所述光電轉(zhuǎn)換元件，所述電荷積累元件的一部分或全部與所述電荷積累區(qū)域重疊，且所述電荷積累元件向所述電荷-電壓轉(zhuǎn)換元件的電容量添加電容量。
[0225](2)根據(jù)⑴的固態(tài)攝像器件，其中，
[0226]所述電荷積累元件設(shè)置在每個(gè)像素中，所述像素包括所述光電轉(zhuǎn)換元件，且
[0227]當(dāng)所述電荷累積在預(yù)定像素中的所述電荷-電壓轉(zhuǎn)換元件中時(shí)，設(shè)置在所述預(yù)定像素中的所述電荷積累元件和設(shè)置在與所述預(yù)定像素相鄰的另一像素中的所述電荷積累元件向所述電荷-電壓轉(zhuǎn)換元件的電容量添加電容量。
[0228](3)根據(jù)(I)或⑵的固態(tài)攝像器件，其還包括開(kāi)關(guān)，所述開(kāi)關(guān)用于在所述電荷-電壓轉(zhuǎn)換元件和所述電荷積累元件電連接的狀態(tài)與所述電荷電壓轉(zhuǎn)換單元和所述電荷積累元件非電連接的狀態(tài)之間進(jìn)行切換。
[0229](4)根據(jù)⑴至(3)中任一項(xiàng)的固態(tài)攝像器件，其中
[0230]所述固態(tài)攝像器件是背部照明型固態(tài)攝像器件，且
[0231]所述電荷積累元件鄰近于所述光電轉(zhuǎn)換元件的與光入射表面相對(duì)的表面。
[0232](5)根據(jù)⑷的固態(tài)攝像器件，其中
[0233]所述電荷積累元件包括彼此面對(duì)的電極，且
[0234]所述電極中的更靠近所述光電轉(zhuǎn)換元件的一個(gè)電極由金屬形成。
[0235](6)根據(jù)⑴至(3)中任一項(xiàng)的固態(tài)攝像器件，其中
[0236]所述固態(tài)攝像器件包括像面相位差像素，且
[0237]所述電荷積累元件鄰近于所述光電轉(zhuǎn)換元件的光接收表面，且作為所述像面相位
差像素的光屏蔽層。
[0238](7)根據(jù)⑴至(3)中任一項(xiàng)的固態(tài)攝像器件，其中[0239]所述固態(tài)攝像器件包括像面相位差像素，且
[0240]所述電荷積累元件設(shè)置在所述光電轉(zhuǎn)換元件與所述像面相位差像素的光屏蔽層之間，光屏蔽層用于屏蔽入射到光電轉(zhuǎn)換元件上的部分光。
[0241](8)根據(jù)(I)至(7)中任一項(xiàng)的固態(tài)攝像器件，其中，所述電荷積累元件包括具有多個(gè)電極的第一電極組和具有多個(gè)電極的第二電極組，所述第一電極組面對(duì)所述第二電極組，且所述第一電極組和所述第二電極組中的每個(gè)電極組包括布置成櫛齒形狀的多個(gè)電極。
[0242](9)根據(jù)⑴至⑶中任一項(xiàng)的固態(tài)攝像器件，其還包括負(fù)偏壓施加部，所述負(fù)偏壓施加部用于經(jīng)由所述電荷積累元件向所述光電轉(zhuǎn)換元件施加負(fù)偏壓。
[0243](10)根據(jù)⑴至(9)中任一項(xiàng)的固態(tài)攝像器件，其中，所述電荷積累元件包括彼此面對(duì)的電極，所述電極中的一個(gè)電極由金屬和多晶娃中的一者形成，且所述電極中的其它電極由金屬和多晶娃中的一者形成。
[0244](11) 一種驅(qū)動(dòng)固態(tài)攝像器件的方法，所述固態(tài)攝像器件包括:
[0245]光電轉(zhuǎn)換兀件,其包括電荷積累區(qū)域，所述光電轉(zhuǎn)換兀件對(duì)入射光執(zhí)行光電轉(zhuǎn)換，并將通過(guò)所述光電轉(zhuǎn)換獲得的電荷積累在所述電荷積累區(qū)域中；
[0246]電荷-電壓轉(zhuǎn)換元件，其積累通過(guò)所述光電轉(zhuǎn)換獲得的所述電荷；
[0247]電荷積累元件，其鄰近于所述光電轉(zhuǎn)換元件，所述電荷積累元件的一部分或全部與所述電荷積累區(qū)域重疊，且所述電荷積累元件向所述電荷-電壓轉(zhuǎn)換元件的電容量添加電容量，
[0248]該方法包括:
[0249]使所述光電轉(zhuǎn)換元件通過(guò)光電轉(zhuǎn)換將來(lái)自對(duì)象的入射光轉(zhuǎn)換成電荷；以及
[0250]使所述電荷-電壓轉(zhuǎn)換元件積累在所述光電轉(zhuǎn)換元件中獲得的所述電荷。
[0251][I] 一種攝像器件，其包括:
[0252]半導(dǎo)體基板，其包括光電轉(zhuǎn)換兀件和電荷-電壓轉(zhuǎn)換兀件；
[0253]電容量開(kāi)關(guān)；以及
[0254]電荷積累元件，其鄰近于所述光電轉(zhuǎn)換元件，
[0255]其中，所述電荷積累元件的至少一部分與所述光電轉(zhuǎn)換元件的電荷積累區(qū)域重
疊，且
[0256]其中，所述電荷積累元件通過(guò)所述電容量開(kāi)關(guān)選擇性連接到所述電荷-電壓轉(zhuǎn)換元件。
[0257][2]根據(jù)[I]的攝像器件，其中，當(dāng)所述電容量開(kāi)關(guān)開(kāi)通時(shí)，所述電荷積累元件的電容量被添加至所述電荷-電壓轉(zhuǎn)換元件的電容量。
[0258][3]根據(jù)[I]或[2]的攝像器件，其中，所述光電轉(zhuǎn)換元件設(shè)置在所述電荷積累元件和所述半導(dǎo)體基板的光接收表面之間。
[0259][4]根據(jù)[I]到[3]的任一項(xiàng)攝像器件，其還包括:
[0260]布線層，
[0261 ] 其中，所述攝像器件為背部照明型攝像器件，在所述背部照明型攝像器件中，所述光電轉(zhuǎn)換元件設(shè)置在所述半導(dǎo)體基板的光接收表面與所述布線層之間。
[0262][5]根據(jù)[4]的攝像器件，其中，所述電荷積累元件是所述布線層的一部分。[0263][6]根據(jù)[I]到[5]中任一項(xiàng)的攝像器件，其還包括:
[0264]光屏蔽層。
[0265][7]根據(jù)[6]的攝像器件，其中，所述電荷積累元件形成為所述光屏蔽層的一部分。
[0266][8]根據(jù)[6]或[7]的攝像器件，其中，所述電荷積累元件形成在所述光屏蔽層與所述光電轉(zhuǎn)換元件之間。
[0267][9]根據(jù)[I]到[8]中任一項(xiàng)的攝像器件，其中，多個(gè)所述光電轉(zhuǎn)換元件和多個(gè)所述電荷-電壓轉(zhuǎn)換元件共用單個(gè)的所述電荷積累元件。
[0268][10]根據(jù)[I]到[9]中任一項(xiàng)的攝像器件，
[0269]其中，所述電荷積累元件包括第一電極和第二電極，且
[0270]其中，所述第一電極連接到所述電容量開(kāi)關(guān)電荷積累元件包括第一和第二電極，其中的第一個(gè)電極與電容量開(kāi)關(guān)相連接。
[0271][11]根據(jù)[I]到[10]中任一項(xiàng)的攝像器件，其中
[0272]其中，所述電荷-電壓轉(zhuǎn)換元件是浮置擴(kuò)散區(qū)域，且
[0273]其中，所述電荷積累元件是電容器。
[0274][12]根據(jù)[I]到[11]中任一項(xiàng)的攝像器件，
[0275]其中，所述攝像器件是前部照明型攝像器件，
[0276]其中，所述電荷-電壓轉(zhuǎn)換元件被包含在像面相位差像素中，且
[0277]其中，所述電荷積累元件作為所述光電轉(zhuǎn)換元件的光屏蔽層進(jìn)行操作。
[0278][13] 一種攝像裝置，其包括光學(xué)部、用于從所述光學(xué)部接收光的固態(tài)攝像器件以及從所述固態(tài)攝像器件接收信號(hào)的數(shù)字圖像處理器，所述固態(tài)攝像器件包括:
[0279]光電轉(zhuǎn)換元件；
[0280]電荷-電壓轉(zhuǎn)換元件；
[0281]電容量開(kāi)關(guān)；和
[0282]電荷積累元件，其鄰近于所述光電轉(zhuǎn)換元件，
[0283]其中，所述電荷積累元件的至少一部分與所述光電轉(zhuǎn)換元件的電荷積累區(qū)域重
疊，且
[0284]其中，所述電荷積累單元通過(guò)所述電容量開(kāi)關(guān)選擇性地連接到所述電荷-電壓轉(zhuǎn)換元件。
[0285][14]根據(jù)[13]的攝像裝置，其中，所述光電轉(zhuǎn)換元件設(shè)置在所述電荷積累元件和所述半導(dǎo)體基板的光接收表面之間。
[0286][15]根據(jù)[14]的攝像裝置，其還包括:
[0287]布線層，
[0288]其中，所述攝像器件是背部照明型攝像器件，在背部照明型攝像器件中，所述光電轉(zhuǎn)換元件設(shè)置在所述半導(dǎo)體基板的光接收表面與所述布線層之間。
[0289][16]根據(jù)[15]的攝像裝置，其中，所述電荷積累元件是所述布線層的一部分。
[0290][17]根據(jù)[13]到[16]中任一項(xiàng)的攝像裝置，其還包括:
[0291]光屏蔽層。
[0292][18]根據(jù)[17]的攝像裝置，其中，所述電荷積累元件形成在所述光屏蔽層與所述光電轉(zhuǎn)換元件之間。
[0293][19] 一種驅(qū)動(dòng)攝像器件的方法，其包括:
[0294]設(shè)置固態(tài)攝像器件，所述固態(tài)攝像器件包括光電轉(zhuǎn)換元件、電荷-電壓轉(zhuǎn)換元件以及相鄰于所述光電轉(zhuǎn)換元件的電荷積累元件，其中，所述電荷積累元件的至少一部分與所述光電轉(zhuǎn)換元件的電荷積累區(qū)域重疊，且其中，所述電荷積累元件的電容量能夠被添加至所述電荷-電壓轉(zhuǎn)換元件的電容量；
[0295]檢測(cè)照明條件；
[0296]響應(yīng)于確定出所述照明條件為低，使所述電荷電壓轉(zhuǎn)換元件與所述電荷積累元件未電連接；且
[0297]響應(yīng)于確定出所述照明條件為高，使所述電荷-電壓轉(zhuǎn)換元件與所述電荷積累元件電連接。
[0298][20]根據(jù)[19]的驅(qū)動(dòng)攝像器件的方法，其還包括:
[0299]設(shè)置電容量開(kāi)關(guān)，
[0300]其中，所述電荷積累元件由提供所述電容量開(kāi)關(guān)選擇性地連接到所述電荷-電壓轉(zhuǎn)換元件。
[0301][21]根據(jù)[20]的驅(qū)動(dòng)攝像器件的方法，還包括:
[0302]開(kāi)通電容量開(kāi)關(guān)以使所述電荷電壓轉(zhuǎn)換元件與所述電荷積累元件未電連接。
[0303][22]根據(jù)[20]或[21]的驅(qū)動(dòng)攝像器件的方法，還包括:
[0304]關(guān)斷電容量開(kāi)關(guān)以使所述電荷-電壓轉(zhuǎn)換元件與所述電荷積累元件電連接。
[0305][23]根據(jù)[19]到[22]中任一項(xiàng)的驅(qū)動(dòng)攝像器件的方法，其中，所述固態(tài)攝像器件是背部照明型攝像器件。
[0306][24]根據(jù)[19]到[23]中任一項(xiàng)的驅(qū)動(dòng)攝像器件的方法，其中，所述固態(tài)攝像器件是前部照明型攝像器件，并包括像面相位差像素，所述驅(qū)動(dòng)攝像器件的方法還包括:
[0307]使用所述像面相位差像素進(jìn)行像面相位差自動(dòng)對(duì)焦，
[0308]其中，所述電荷積累元件作為所述像面相位差像素的光屏蔽層進(jìn)行操作。
[0309]本公開(kāi)包括涉及2012年12月5日在日本特許廳申請(qǐng)的日本優(yōu)先權(quán)專(zhuān)利申請(qǐng)JP2012-266002的主題相關(guān)的主題，通過(guò)引用的方式將其全部?jī)?nèi)容合并在本文中。
[0310]本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，依據(jù)設(shè)計(jì)要求和其它因素，可以在本發(fā)明所附的權(quán)利要求或其等同物的范圍內(nèi)進(jìn)行各種修改、組合、次組合及改變。
【權(quán)利要求】
1.一種攝像器件，其包括: 半導(dǎo)體基板，其包括:光電轉(zhuǎn)換元件和電荷-電壓轉(zhuǎn)換元件； 電容量開(kāi)關(guān)；以及 電荷積累元件，其鄰近于所述光電轉(zhuǎn)換元件， 其中，所述電荷積累元件的至少一部分與所述光電轉(zhuǎn)換元件的電荷積累區(qū)域重疊，且 其中，所述電荷積累元件通過(guò)所述電容量開(kāi)關(guān)選擇性連接到所述電荷-電壓轉(zhuǎn)換元件。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的攝像器件，其中，當(dāng)所述電容量開(kāi)關(guān)開(kāi)通時(shí)，所述電荷積累元件的電容量被添加至所述電荷-電壓轉(zhuǎn)換元件的電容量。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的攝像器件，其中，所述光電轉(zhuǎn)換元件設(shè)置在所述電荷積累元件和所述半導(dǎo)體基板的光接收表面之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的攝像器件，其還包括: 布線層， 其中，所述攝像器件為背部照明型攝像器件，在所述背部照明型攝像器件中，所述光電轉(zhuǎn)換元件設(shè)置在所述半導(dǎo)體基板的光接收表面與所述布線層之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的攝像器件，其中，所述電荷積累元件是所述布線層的一部分。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所·述的攝像器件，其還包括: 光屏蔽層。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的攝像器件，其中，所述電荷積累元件形成為所述光屏蔽層的一部分。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的攝像器件，其中，所述電荷積累元件形成在所述光屏蔽層與所述光電轉(zhuǎn)換元件之間。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的攝像器件， 其中，預(yù)定像素和鄰近于所述預(yù)定像素的另一像素共用一個(gè)所述電荷-電壓轉(zhuǎn)換元件和一個(gè)所述電容量開(kāi)關(guān)，且 設(shè)置在所述預(yù)定像素中的所述電荷積累元件和設(shè)置在所述另一像素中的所述電荷累積元件通過(guò)所共用的電容量開(kāi)關(guān)選擇性地連接到所共用的電荷-電壓轉(zhuǎn)換元件。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的攝像器件， 其中，所述電荷積累元件包括第一電極和第二電極，且 其中，所述第一電極連接到所述電容量開(kāi)關(guān)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的攝像器件，其中，所述第二電極比所述第一電極更靠近所述光電轉(zhuǎn)換元件，且所述第二電極由金屬形成。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的攝像器件，其中，所述第一電極和所述第二電極中的每一者包括布置成櫛齒形狀的多個(gè)子電極。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的攝像器件，其中，所述第一電極和所述第二電極中的一個(gè)電極由金屬和多晶硅中的一者形成，且所述第一電極和所述第二電極中的其它電極由金屬和多晶娃中的一者形成。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的攝像器件， 其中，所述電荷-電壓轉(zhuǎn)換元件是浮置擴(kuò)散區(qū)域，且其中，所述電荷積累元件是電容器。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的攝像器件， 其中，所述攝像器件是前部照明型攝像器件， 其中，所述電荷-電壓轉(zhuǎn)換元件被包含在像面相位差像素中，且 其中，所述電荷積累元件作為所述光電轉(zhuǎn)換元件的光屏蔽層進(jìn)行操作。
16.根據(jù)權(quán)利要求1-15中任一項(xiàng)所述的攝像器件，其還包括負(fù)偏壓施加部，所述負(fù)偏壓施加部用于經(jīng)由所述電荷積累元件向所述光電轉(zhuǎn)換元件施加負(fù)偏壓。
17.一種攝像裝置，其包括光學(xué)部、用于從所述光學(xué)部接收光的固態(tài)攝像器件以及從所述固態(tài)攝像器件接收信號(hào)的數(shù)字圖像處理器，所述固態(tài)攝像器件是前述權(quán)利要求1-16中任一項(xiàng)所述的攝像器件。
18.—種驅(qū)動(dòng)攝像器件的方法，其包括: 設(shè)置固態(tài)攝像器件，所述固態(tài)攝像器件包括光電轉(zhuǎn)換元件、電荷-電壓轉(zhuǎn)換元件以及相鄰于所述光電轉(zhuǎn)換元件的電荷積累元件，其中，所述電荷積累元件的至少一部分與所述光電轉(zhuǎn)換元件的電荷積累區(qū)域重疊，且其中，所述電荷積累元件的電容量能夠被添加至所述電荷-電壓轉(zhuǎn)換元件的電容量； 檢測(cè)照明條件； 響應(yīng)于確定出所述照明條件為低，使所述電荷電壓轉(zhuǎn)換元件與所述電荷積累元件未電連接；且` 響應(yīng)于確定出所述照明條件為高，使所述電荷-電壓轉(zhuǎn)換元件與所述電荷積累元件電連接。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的驅(qū)動(dòng)攝像器件的方法，其還包括: 設(shè)置電容量開(kāi)關(guān)， 其中，所述電荷積累元件由提供所述電容量開(kāi)關(guān)選擇性地連接到所述電荷-電壓轉(zhuǎn)換元件。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的驅(qū)動(dòng)攝像器件的方法，其還包括: 開(kāi)通電容量開(kāi)關(guān)以使所述電荷電壓轉(zhuǎn)換元件與所述電荷積累元件未電連接。
21.根據(jù)權(quán)利要求19所述的驅(qū)動(dòng)攝像器件的方法，其還包括: 關(guān)斷電容量開(kāi)關(guān)以使所述電荷-電壓轉(zhuǎn)換元件與所述電荷積累元件電連接。
22.根據(jù)權(quán)利要求18所述的驅(qū)動(dòng)攝像器件的方法，其中，所述固態(tài)攝像器件是背部照明型攝像器件。
23.根據(jù)權(quán)利要求18所述的驅(qū)動(dòng)攝像器件的方法，其中，所述固態(tài)攝像器件是前部照明型攝像器件，并包括像面相位差像素，所述驅(qū)動(dòng)攝像器件的方法還包括: 使用所述像面相位差像素進(jìn)行像面相位差自動(dòng)對(duì)焦， 其中，所述電荷積累元件作為所述像面相位差像素的光屏蔽層進(jìn)行操作。
【文檔編號(hào)】H01L27/146GK103855174SQ201310548165
【公開(kāi)日】2014年6月11日 申請(qǐng)日期:2013年11月7日 優(yōu)先權(quán)日:2012年12月5日
【發(fā)明者】山下和芳 申請(qǐng)人:索尼公司