[发明专利]固态成像元件及其驱动方法

说明书

相关申请的参考

本申请包含涉及在于2009年2月23日向日本专利局提交的日 本优先权专利申请JP 2009-039765披露的主题，将其全部内容并入 本文作为参考。

技术领域

本发明涉及一种固态成像元件及其驱动方法。更具体地，涉及 一种单板固态成像元件(single plate solid-state imaging element)及 其驱动方法。

背景技术

在现有的单板彩色固态成像元件，如CCD(电荷耦合器件)或 CMOS(互补金属氧化物半导体)图像传感器中，彩色滤光片(color filter)设置在光接收/电荷存储层上以使得红色、绿色或蓝色光通过。 为获得彩色图像信息，将通过彩色滤光片并被光接收/电荷存储层接 收的可见光作为信号从固态成像元件中输出。顺便提一下，大约2/3 的入射光被各种颜色的滤光片吸收了，由此导致了差的可见光利用 率和低的灵敏度。此外，每个固态成像元件提供一种单色色彩信号， 尤其导致低分辨率和明显的色彩失真。

为克服这些缺陷，已经研究和开发了一些固态成像元件，这些 固态成像元件具有一层堆叠在另一层顶部的三个光接收/电荷存储 层(例如，参考日本特开第2006-278446号，下文中，称作专利文 献1)。例如，在具有这样结构的固态成像元件中，分别用于产生与 三原色光或蓝、绿、红光相应的电荷的三个光接收/电荷存储层从光 入射面以这样的顺序堆叠在一起。每个固态成像元件具有信号读出 电路并将几乎所有的入射光转换为电信号，其中，信号读出电路适 用于独立读出由每个光接收/电荷存储层产生的电荷。这样确保了近 100％的可见光利用率。单个固态成像元件提供红、绿、蓝三原色信 号，由此提供具有高灵敏度和高分辨率的优质图像。

发明内容

在专利文献1披露的固态成像元件中，一层堆叠在另一层上的 光接收/电荷存储层的每一个设置有MOS(金属氧化物半导体)开 关。换句话说，三个MOS开关彼此独立设置。这导致了固态成像 元件整体面积变大，使得该元件不适于小型化。

据上所述，期望提供一种固态成像元件及其驱动方法，其中， 该固态成像元件具有一层堆叠在另一层的顶部上的光接收/电荷存 储层，可以减小其总体面积。

根据本发明一个实施方式的固态成像元件包括：

(A)形成在半导体层中的光接收/电荷存储区，该光接收/电荷 存储区包括一层堆叠在另一层的顶部上的M层光接收/电荷存储层 (其中，M≥2)；

(B)形成在半导体层上的电荷输出区；

(C)导通/非导通控制区，包括位于光接收/电荷存储区和电荷 输出区之间的部分半导体层；以及

(D)导通/非导通控制电极，用于控制导通/非导通控制区的导 通或者非导通状态。

此外，第m电位控制电极设置在第m和第(m+1)光接收/电 荷存储层(其中，1≤m≤(M-1))之间，从而控制光接收/电荷存 储层的电位。

根据本发明实施方式的固态成像元件的驱动方法是指上述固 态成像元件的驱动方法。该驱动方法将预定电压施加到导通/非导通 控制电极以使得导通/非导通控制区进入导通状态。该驱动方法还将 第一控制电压施加到第一到第(m-1)电位控制电极，同时，将第 二控制电压施加到第m到第(M-1)电位控制电极。这在电位上隔 离了第一到第m光接收/电荷存储层与第(m+1)到第M光接收/ 电荷存储层，从而，通过已进入导通状态的导通/非导通控制区将存 储在第一到第m光接收/电荷存储层中的电荷转移到电荷输出区域。