[发明专利]固态图像拾取元件及其驱动方法

说明书

相关申请的引用

本申请包含于2009年1月9日向日本专利局提交的日本优先 专利申请JP 2009-003164中所公开的相关主题，其全部内容结合于 此作为参考。

技术领域

本发明涉及固态图像拾取元件及其驱动方法，具体来讲，涉及 单板式彩色固态图像拾取元件及其驱动方法。

背景技术

在诸如CCD(电荷耦合装置)图像传感器、CMOS(互补金属 氧化物半导体)图像传感器的相关技术的单板式彩色固态图像拾取 元件中，将传播红光、绿光、以及蓝光的彩色滤光片设置在光接收 /电荷累积层之上。为了获得彩色视频信息，输出通过彩色滤光片传 播并且通过光接收/电荷累积层所接收的可见光作为来自固态图像 拾取元件的信号。每种颜色的彩色滤光片吸收约2/3的入射光。因 此，存在可见光的利用效率低和灵敏度低的缺点。此外，因为每个 固态图像拾取元件仅提供一种颜色的彩色信号，所以尤其存在低分 辨率和明显的伪彩色等其他缺点。

因此，为了克服这种缺点，人们研究并开发了层叠三种光接受 /电荷累积层的固态图像拾取元件(例如，参见日本专利公开第 2006-278446号)。例如，这种结构的固态图像拾取元件具有从光入 射面顺序层叠三种用于生成与蓝、绿以及红的三原色相对应的光电 荷的光接收/电荷累积层的像素结构。每个固态图像拾取元件具有用 于独立读取在各光接收/电荷累积层中生成的电荷的信号读电路，并 且对大部分入射光进行光电转换。因此，可见光的利用效率接近 100％，并且通过一个固态图像拾取元件获得与蓝、绿以及红的三原 色相对应的信号。因此，具有获得高灵敏度和高分辨率的优良图像 的优点。

发明内容

然而，在上述专利公开中所披露的固态图像拾取元件中，为各 层叠的光接收/电荷累积层设置了MOS型开关。即，三个MOS型 开关彼此独立地设置。因此，固态图像拾取元件的整体面积增大， 因此，不适于小型化。此外，在设置用于传送来自每个光接收/电荷 累积层的电荷的连接区域时，当连接区域由n+半导体层或者p+半导 体层形成时，连接区域将受到kTC噪声的影响。

因此，期望提供一种具有层叠光接收/电荷累积层且可以减小固 态图像拾取元件的整体面积，并且能够减小在电荷传送时的噪声影 响的构造或者结构的固态图像拾取元件及其驱动方法。

根据本发明的固态图像拾取元件或者在根据本发明的第一模 式到第三模式的固态图像拾取元件的驱动方法中的固态图像拾取 元件包括：

(A)在半导体层形成的光接收/电荷累积区域，其通过层叠M 个(其中，M≥2)光接收/电荷累积层来形成；

(B)在半导体层形成的电荷输出区域；

(C)由部分半导体层形成的耗尽层形成区域，所述部分半导 体层位于光接收/电荷累积区域和电荷输出区域之间；以及

(D)控制电极区域，用于控制耗尽层形成区域中的耗尽层的 形成状态，其中

固态图像拾取元件进一步包括：从每个光接收/电荷累积层延伸 至耗尽层形成区域的光接收/电荷累积层延长部。

顺便提及，在根据本发明的固态图像拾取元件或者在根据本发 明的第一模式或者第二模式的固态图像拾取元件的驱动方法中的 固态图像拾取元件中，各个光接收/电荷累积层延长部在耗尽层形成 区域的投影图像不需要彼此重叠或者可以彼此重叠。在这种情况 下，虽然通过对光接收/电荷累积层延长部进行投影来获得投影图像 时的投影方向基本上是任意的，但是假设投影方向为半导体层的法 线方向(其方向可以称作“Z方向”)。对于以下描述上述假设仍然 成立。

在根据本发明的第一模式的固态图像拾取元件驱动方法中，控 制电极区域包括一个控制电极部，电荷输出区域包括一个电荷输出 部，并且经由通过将控制电压顺序施加给控制电极部在耗尽层形成 区域形成的耗尽层，将在光接收/电荷累积层中所累积的电荷顺序传 送给电荷输出部。