[发明专利]固态成像装置、制造以及驱动该装置的方法以及电子设备

说明书

技术领域

本发明涉及固态成像装置，具体地涉及CCD(电荷耦合装置)固态成像装置、制造固态成像装置的方法和驱动固态成像装置的方法。此外，本发明涉及使用固态成像装置的电子设备。

背景技术

一段时间以来，在固态成像装置中，为了实现具有宽动态范围的成像功能，已经开发了各种方法。作为当中广泛使用的方法，日本未审查专利申请No.2003-219281公开了一种以执行短秒曝光和长秒曝光并且使用计算将具有不同曝光期间的低灵敏度信号和高灵敏度信号彼此组合的方式获得宽动态范围的信号。

图11示出了使用具有不同曝光期间的多个信号的相关技术的固态成像装置的驱动时间图。图11所示的时间图是应用到其中传输类型是IT(线间传输)类型并且读取类型是整个像素读取类型的CCD类型固态成像装置。

如图11所示，通过施加衬底快门脉冲开始短秒曝光(图11中的a)。通过应用读取脉冲将由短秒曝光产生的信号电荷读取到竖直CCD(图11中的b)。随后，在竖直CCD中，通过竖直传输脉冲在竖直的方向上传输通过短秒曝光获得的信号电荷(图11中的c)。在竖直CCD中传输通过短秒曝光产生的信号电荷的期间，通过施加衬底快门脉冲开始长秒曝光(图11中的d)。随后，在竖直CCD完全传输通过短秒曝光产生的信号电荷之后，通过施加读取脉冲将通过长秒曝光产生的信号电荷读取到竖直CCD(图11中的e)，并通过竖直传输脉冲在竖直方向上传输(图11中的f)。

然而，在驱动相关技术的固态成像装置的操作中，在长秒曝光短于场期间的情况下，由图11中的e所示的读取脉冲的时机确定长秒曝光的结束。即，由于通过在竖直传输CCD中完全传输通过短秒曝光产生的信号电荷之后使用竖直CCD可以读取通过长秒曝光产生的信号电荷，由图11中的e所示的读取脉冲的时机的位置固定。

由于此原因，通过衬底快门脉冲确定长秒曝光的开始。然而，在短秒曝光之后，根据图11中的e所示的读取脉冲施加衬底快门脉冲，并且长秒曝光如图11中的d所示开始。因而，在短秒曝光和长秒曝光之间存在时间间隔。在此情况下，不期望捕获由于计算问题造成的移动物体的图像。即，短秒曝光和长秒曝光之间的时间间隔造成移动物体的信号的宽动态范围的计算的问题。

发明内容

因而，期望提供一种CCD型固态成像装置、制造固态成像装置的方法和驱动能缩短短秒曝光和长秒曝光之间的时间间隔并适合地获得宽动态范围的固态成像装置的方法。还期望提供一种使用固态成像装置的电子设备。

据本发明实施例的固态成像装置是全像素类型成像元件，其包括衬底和衬底电压电源，其中衬底电压电源在受光期间向衬底施加电位并在非受光期间向衬底施加电位，受光期间包括彼此不同的第一和第二曝光期间。衬底设置有多个像素，每个像素包括受光部分、存储电容器、暗电流抑制部分、读取栅极部分和竖直传输寄存器。

受光部分形成在衬底的前表面一侧上并根据所接受的光产生信号电荷。存储电容器形成在与受光部分相邻的区域中，使得当向衬底施加第一电位时在受光部分中产生的信号电荷传输到存储电容器中并存储和保持在其中。

暗电流抑制部分形成在受光部分和存储电容器中。

电子快门调节层是形成在面对衬底中的受光部分并从存储电容器离开预定偏移区域的区域中。此外，电子快门调节层是调节衬底的电位分布的 层，使得当向衬底施加第二电位时在受光部分中产生的信号电荷朝着衬底的后表面一侧扫掠。

读取栅极部分在第一和第二曝光期间之后读取存储在存储电容器中的信号电荷。

竖直传输寄存器在竖直方向上传输由读取栅极部分读取的信号电荷。

制造根据本发明实施例的固态成像装置的方法包括以下步骤：准备第一导电类型半导体衬底；并且在半导体衬底上形成第二导电类型半导体阱层。该方法还包括以下步骤：在半导体阱层的前表面一侧形成受光部分、与受光部分相邻的存储电容器和间隔着读取栅极部分与存储电容器相邻的竖直传输通道。该方法包括以下步骤：在形成半导体阱层的之前或者之后，在半导体衬底和半导体阱层之间面对受光部分并从存储电容器离开了期望偏移区域的区域中形成第一导电类型的电子快门调节层。该方法还包括以下步骤：在存储电容器和受光部分的入射侧上部中形成暗电流抑制部分。该方法还包括以下步骤：将衬底连接到在受光期间和非受光期间施加不同电位的衬底电压电源。该方法还包括以下步骤：通过在读取通道的上部形成读取电极，形成电极配线，所述电极配线在第一曝光期间和具有与第一曝光期间不同的曝光期间的第二曝光期间之后施加读取脉冲。