[发明专利]固体摄像装置、相机、成像器件、电子装置、驱动方法及制造方法

说明书

相关申请的交叉参考

本申请要求2009年12月21日向日本专利局提交的日本专利申请JP2009-289509的优先权，这里在法律允许的范围内将该日本专利申请的全部内容以引用的方式并入本文。

技术领域

本发明涉及具有光电转换膜的固体摄像装置、用于驱动该固体摄像装置的方法和包括该固体摄像装置的相机，并且还涉及成像器件、包括该成像器件的电子装置、用于驱动该成像器件的方法以及用于制造该成像器件的方法。

背景技术

日本专利申请公开公报特开第2006-120922号披露了一种将光电转换膜应用到CCD固体摄像装置中的结构。

图1示出了日本专利申请公开公报特开第2006-120922号中所披露的摄像装置。

固体摄像装置1包括半导体基板2上的p阱3，该p阱3中包括电荷累积单元4、势垒单元5、接触单元6和电荷传输单元7。

在p阱3上设有绝缘膜8。在绝缘膜8上设有光电转换膜9、上部电极10和下部电极11。下部电极11与接触单元6借助于贯穿绝缘膜8而设置的接触件12进行连接。

在固体摄像装置1中，由光电转换膜9处的光电转换所产生的电子被累积到电荷累积单元4中。

光电转换膜9和电荷累积单元4不是直接连接；而是在它们之间设有势垒单元5以使电子溢出该势垒并将电子引导至电荷累积单元4。

这种结构的优点如下：

光电转换膜9中的下部电极11的电位等于势垒单元5的电位。

即使当将电荷累积在电荷累积单元4中时，此电位也不会变化。

因此，加在光电转换膜9上的电场不随信号而变化。

而且，信号的线性度良好。

在这种结构中，接触单元6与电荷累积单元4是分离开的。因而，接触单元6的电位可以较低。由于光电累积，电荷累积单元4的电位应该较高。

因此，能够降低在接触单元6处产生的暗电流。

在日本专利申请公开公报特开第2006-120922号中披露的固体摄像装置是CCD型装置。利用MOS型固体摄像装置时，图像在曝光周期中无法同步，导致了运动中的对象被扭曲。

日本专利申请公开公报特开第2004-140149号披露了包括光电二极管的固体摄像装置，该固体摄像装置具有用于在曝光周期中使图像同步的放电晶体管。

图2示出了日本专利申请公开公报特开第2004-140149号中披露的固体摄像装置。

该固体摄像装置包括传输晶体管21、放大晶体管22、选择晶体管23、复位晶体管24、放电晶体管25和光电二极管(PD)26。

在这种情况下，在所有像素中，PD 26的电荷被同时传输到浮动扩散部(FD)，并且在等待要被逐行读出的信号时在PD 26处通过光电转换得到的电荷借助于放电晶体管25而在电源Vdd处排出。

日本专利申请公开公报特开第11-239299号、第2004-11590号、第2009-49870号和第2008-258474号也披露了相似类型的固体摄像装置。

如日本专利申请公开公报特开第2006-120922号中所披露的那样，当将具有光电转换膜和势垒单元的固体摄像装置变形为MOS型固体摄像装置时，可通过设置有例如日本专利申请公开公报特开第2004-140149号中所披露的放电晶体管等放电晶体管来在屏幕中实现同步性。

然而，发明人已经意识到这仍然存在问题。该问题将在下面进行讨论。

尽管不是现有技术，图3示出了日本专利申请公开公报特开第2006-120922号中的固体摄像装置1A，该固体摄像装置被以特定方式变形为MOS型固体摄像装置并进一步包括放电晶体管13。

在曝光周期中产生于光电转换膜处的光子穿过势垒单元(该势垒单元是电位势垒)而溢出到累积单元。

在曝光周期之后，接通放电晶体管13，并且在放电晶体管13的漏极(A)处排出光子，使得不损害来自于电荷累积单元4的信号。

在此周期中，接触单元(D)6的电位应高于势垒单元5的电位。

然后，在进入下一个曝光周期之前关断放电晶体管13。然而，由于接触单元(D)6的电位高于势垒单元5的电位，因此一开始在曝光周期中从光电转换膜9进入到接触单元(D)6中的电子并不穿过势垒单元5，因而未被累积到电荷累积单元4中。

因此，信号的线性度劣化。

发明内容

鉴于上述问题，这里公开了一个以上的发明，使得能够在操作进入全局快门模式(global shutter mode)时改善信号线性度。