[发明专利]固体摄像装置有效
申请号: | 200680001903.5 | 申请日: | 2006-02-02 |
公开(公告)号: | CN101103461A | 公开(公告)日: | 2008-01-09 |
发明(设计)人: | 森治通;藤田一树;久嶋龙次;本田真彦;水野诚一郎 | 申请(专利权)人: | 浜松光子学株式会社 |
主分类号: | H01L27/146 | 分类号: | H01L27/146;H04N5/335 |
代理公司: | 北京纪凯知识产权代理有限公司 | 代理人: | 龙淳 |
地址: | 日本*** | 国省代码: | 日本;JP |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 固体 摄像 装置 | ||
技术领域
本发明涉及多个像素部被排列为一维或二维状的固体摄像装置。
背景技术
固体摄像装置是在受光部多个像素部被排列为一维或二维状的装置,这些多个像素部上分别设置有光电转换元件。作为光电转换元件一般使用光敏二极管。通常的具有pn接合构造的光敏二极管将相应于光的入射而产生的电荷储存于接合电容部。因此,通常的光敏二极管在被施加一定的偏压电压之后,进行切断并向其入射光的话,则会相应于储存电荷量而使接合电容部的电容值发生变动,从而使输出电压也发生变动。也就是说,已知会满足Q(储存电荷量)=C(接合电容)×V(输出电压)的关系,但是由于该接合电容C会相应于储存电荷量Q的变化而发生变化,故输出电压V不会相对于储存电荷量做线性变化。
作为可以解决该问题的光敏二极管,已知专利文件1所公开的埋入型光敏二极管。在埋入型光敏二极管中,例如,在p型第1半导体区域上形成n-型第2半导体区域,在该第2半导体区域及其周围上形成p+型第3半导体区域,由第1半导体区域上及第2半导体区域来形成pn接合,另外,由第2半导体区域上及第3半导体区域来形成pn接合。这样的埋入型光敏二极管,可以完全地使第2半导体区域耗尽,从而使接合电容的电压依赖性为零,若完全耗尽地使用则会减少接合电容,使输出电压相对于储存电荷量作线性变化,可以几乎完全读出在pn接合部产生的电荷,由于耗尽层(Depletion Layer)不会接触于半导体区域和一般设置在半导体区域上的绝缘膜区域的界面,可以抑制在半导体区域和绝缘膜区域的界面产生的泄漏电流,使光检测的S/N比以及线性特性优良。
专利文献1:日本特开平11-274454号公报
发明内容
然而,对于埋入型光敏二极管而言存在如下问题点:若完全耗尽化则会使接合电容值会变小,电荷马上就会饱和,在扩大动态范围这点上存在极限。
本发明是为了解决上述问题而完成的,其目的在于提供一种可以实现提高线性及动态范围两者的固体摄像装置。
本发明的固体摄像装置,是多个像素部被排列为一维或二维状的固体摄像装置,其特征在于,多个像素部分别具备:埋入型光敏二极管,产生与入射光强度的量相应的电荷;电容元件,与埋入型光敏二极管并联连接,储存由埋入型光敏二极管产生的电荷。根据本发明,随着光的入射而在埋入型光敏二极管PD产生的电荷,储存在与该埋入型光敏二极管PD并联设置的电容元件C中。然后,输出与储存于该电容元件C中的电荷量相应的电压值。由此,该固体摄像装置可以实现提高线性及动态范围两者的目的。
另外,优选为,电容元件形成在埋入型光敏二极管的上方,包含透明的一对电极层和被夹在该一对电极层之间的透明电介质层;并且,埋入型光敏二极管接受透过电容元件而入射的光。此时,由于埋入型光敏二极管PD接受透过电容元件C而入射的光,各个像素部Pm,n的布局面积可以缩小。或者,可以抑制各个像素部Pm,n的布局面积的扩大,并且可以确保埋入型光敏二极管PD的受光面积和灵敏度。
另外,优选为,多个像素部分别还具备:放大晶体管,输出与输入到门极端子的电压值相应的电压值;传送晶体管,将与电容元件的储存电荷量相应的电压值向放大晶体管的门极端子输入;放电晶体管,进行电容元件的电荷的放电;选择晶体管,选择性地输出从放大晶体管输出的电压值。
另外,根据本发明的固体摄像装置还具备:配线,连接于包含在1个像素列的多个像素部的每一个选择晶体管的输出;第1保持部,连接于配线,保持第1期间中从各像素部输出的亮信号成分;第2保持部,连接于配线,保持第2期间中从各像素部输出的暗信号成分;差运算部,输入第1及第2保持部的输出,输出输入信号的差分。此时,暗信号成分会被去除,使S/N比更优良。
根据本发明的固体摄像装置可以实现提高线性特性及动态范围两者的目的。
附图说明
图1是本实施方式相关的固体摄像装置1的整体构成图。
图2是各像素部Pm,n的电路图。
图3是各像素部Pm,n的一部分的剖面图。
图4是各电压保持部Hn的电路图。
图5是用于说明本实施方式的固体摄像装置1的动作的时序图。
图6(a)、图6(b)、图6(c)是表示其它实施方式中各像素部Pm,n的布局的平面示意图。
符号说明
1:固体摄像装置
2:受光部
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H01L 半导体器件;其他类目中不包括的电固体器件
H01L27-00 由在一个共用衬底内或其上形成的多个半导体或其他固态组件组成的器件
H01L27-01 .只包括有在一公共绝缘衬底上形成的无源薄膜或厚膜元件的器件
H01L27-02 .包括有专门适用于整流、振荡、放大或切换的半导体组件并且至少有一个电位跃变势垒或者表面势垒的;包括至少有一个跃变势垒或者表面势垒的无源集成电路单元的
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H01L27-15 .包括专门适用于光发射并且包括至少有一个电位跃变势垒或者表面势垒的半导体组件
H01L27-16 .包括含有或不含有不同材料结点的热电元件的;包括有热磁组件的