[发明专利]固态摄像器件、固态摄像器件的驱动方法和电子装置

说明书

相关申请的交叉参考

本申请包含与在2010年3月31日向日本专利局提出的日本优先权专利申请JP 2010-080525的公开内容相关的主题，在此将该日本优先权专利申请的全部内容以引用的方式并入本文中。

技术领域

本发明涉及固态摄像器件、固态摄像器件的驱动方法和电子装置，尤其涉及能够进行全局快门操作的固态摄像器件、该固态摄像器件的驱动方法和电子装置。

背景技术

在相关技术中，作为用于CMOS图像传感器的电子快门系统，卷帘式快门(焦平面(focal-plane)快门)系统已得到普及。在卷帘式快门系统中，通过以像素行为单位依次扫描二维布置的大量像素来进行信号复位，因此在各像素行中出现曝光时段差异。因此，例如，当拍摄对象正在移动时，拍摄的图像出现失真。例如，当拍摄在水平方向上移动的垂直物体时，物体看起来是倾斜的。

因此，已经开发出用于CMOS高速图像传感器的全部像素同步电子快门(all-pixel simultaneous electronic shutter)(例如见日本专利申请特开No.2009-268083)。全部像素同步电子快门在摄像中有效地同时开始全部像素的曝光并同时结束全部像素的曝光。全部像素同步电子快门也称作全局快门(全局曝光)。

图1～图4表示能够进行相关技术的全部像素同步电子快门操作的固态摄像器件(CMOS图像传感器)中单元像素结构的示例。图1表示单元像素11沿图4所示的方向A-A′的截面结构的示例。图2和图3是单元像素11的结构的平面图。然而，图2表示不包括光屏蔽膜37的结构，而图3表示包括光屏蔽膜37的结构。注意，为了便于理解附图，图2和图3未示出绝缘膜36。图4是通过向图3添加方向A-A′上的路径而获得的图。

单元像素11具有用作光电转换元件的埋入型光电二极管21，在形成于N型基板31上的P型阱层32中埋入N型埋入层34，并在基板表面上形成P型层33，由此形成光电二极管21。光电二极管21通过光电转换产生光电荷，产生的光电荷的量与入射光的量相对应(在下文中，光电荷简称为“电荷”)，电荷累积在光电二极管21中。单元像素11还包括第一传输栅极(TRX)22、存储部(MEM)23、第二传输栅极(TRG)24和浮动扩散区域(FD)25。

第一传输栅极22的栅极22A形成为覆盖光电二极管21与存储部23之间的部分及存储部23的上部，并且在栅极电极22A与被覆盖部分之间置入绝缘膜22B。用于布线的接触部38连接至栅极22A的位于存储部23侧上的上部。当通过接触部38向栅极电极22A施加传输脉冲TRX时，第一传输栅极22传输光电二极管21中所累积的电荷。

通过形成在栅极电极22A下方的N型埋入沟道35来形成存储部23。存储部23对通过第一传输栅极22传输自光电二极管21的电荷进行累积。

通过在存储部23上部布置栅极电极22A并向栅极电极22A施加传输脉冲TRX，能够对存储部23进行调制。也就是说，通过向栅极电极22A施加传输脉冲TRX以使存储部23的电位变深。因而，与不进行调制的情况相比，能够增加存储部23的饱和电荷量。

在存储部23与浮动扩散区域25之间的上部形成第二传输栅极24的栅极电极24A，并且在栅极电极24A与P型阱层32之间置入绝缘膜24B。用于布线的接触部39连接至栅极电极24A的上部。当通过接触部39向栅极电极24A施加传输脉冲TRG时，第二传输栅极24传输存储部23中所累积的电荷。

浮动扩散区域25是由N型层形成的电荷电压转换部。浮动扩散区域25将通过第二传输栅极24传输自存储部23的电荷转换为电压。用于布线的接触部40连接至浮动扩散区域25的上部。

单元像素11还包括复位晶体管26、放大晶体管27和选择晶体管28。

复位晶体管26的漏极电极通过接触部44(图2)连接至电源VDB。复位晶体管26的源极电极连接至浮动扩散区域25。此外，复位晶体管26的栅极电极26A(图2)与用于布线的接触部43连接。通过接触部43向栅极电极26A施加复位脉冲RST，由此导通复位晶体管26，以便复位浮动扩散区域25，于是将电荷从浮动扩散区域25放电。