[發(fā)明專利]電荷檢測裝置及方法、固態(tài)成像裝置及其驅動方法以及成像裝置

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010111064.0
• 申請日: 2010-02-03
• 公開（公告）號: CN101800230A
• 公開（公告）日: 2010-08-11
• 發(fā)明（設計）人: 龜田俊輔;唐澤信浩
• 申請（專利權）人: 索尼公司
• 主分類號: H01L27/144
• 分類號: H01L27/144;H01L27/146;H04N3/15
• 代理公司: 北京康信知識產權代理有限責任公司 11240
• 代理人: 吳孟秋;梁韜

相關申請的參考

本申請包含涉及于2009年2月10日向日本專利局提交的日本 優(yōu)先專利申請JP?2009-028892中所公開的主題，其全部內容結合于 此作為參考。

技術領域

本發(fā)明涉及電荷檢測裝置和電荷檢測方法、固態(tài)成像裝置和其 驅動方法以及成像裝置。更具體地，本發(fā)明涉及通過改變晶體管的 閾值電壓來檢測累積的信號電荷的電荷檢測裝置和電荷檢測方法， 使用電荷檢測裝置的固態(tài)成像裝置和其驅動方法，以及使用固態(tài)成 像裝置的成像裝置。

背景技術

可以將固態(tài)成像裝置大致分成CCD(電荷耦合裝置)型圖像傳 感器和CMOS(互補金屬氧化物半導體)型圖像傳感器。在固態(tài)成 像裝置中，當將信號電荷轉換成為電壓信號時，將FD(浮置擴散)、 FG(浮置柵極)或者BCD(體電荷檢測)用于電荷檢測裝置。

這里，F(xiàn)D因為其結構原因而不能避免由于電荷的熱波動 (thermal?fluctuation)所導致的KTC噪聲。相反，BCD為非破壞 性讀取，從而去除了該KTC噪聲。

圖9為使用相關技術的BCD的固態(tài)成像裝置的配置的示意圖。

這里，在所示的固態(tài)成像裝置中，形成構成晶體管的環(huán)狀柵極 101，并且在與柵極之間的中心開口相對應的P型基板102的N型 阱103的表面上形成N⁺型源極區(qū)域104。在與柵極101的外圍相對 應的N型阱103上形成N⁺型漏極區(qū)域105。在源極區(qū)域104和漏極 區(qū)域105之間形成環(huán)狀P型溝道區(qū)域106，并且在溝道區(qū)域106以 下形成環(huán)狀N⁺型電荷累積區(qū)域107(例如，參見JP-A-10-41493)。

在如上所述所構成的固態(tài)成像裝置中，通過在電荷累積區(qū)域 107中所累積的信號電荷來改變晶體管的閾值電壓，并改變柵極和 漏極之間的電阻值。因此，可以通過測量源極電勢來檢測在電荷累 積區(qū)域107中所累積的信號電荷。當完成檢測時，通過對其施加復 位電壓使信號電荷清除到漏極區(qū)域105。

發(fā)明內容

然而，柵極區(qū)域增大，并且在以環(huán)形狀構成柵極的BCD中降 低了從信號電荷轉換成為電壓的效率。

因此，期望提供可以實現(xiàn)高轉換效率的電荷檢測裝置和電荷檢 測方法、固態(tài)成像裝置和其驅動方法以及成像裝置。

根據本發(fā)明的一個實施例，電荷檢測裝置包括：基板，具有第 一導電型預定區(qū)域；第二導電型漏極區(qū)域，設置在基板的預定區(qū)域 中；第二導電型源極區(qū)域，設置在基板的預定區(qū)域中；第二導電型 溝道區(qū)域，設置在漏極區(qū)域和源極區(qū)域之間；柵極，經由在溝道區(qū) 域上的絕緣膜形成；第二導電型電荷累積區(qū)域，設置在基板的預定 區(qū)域中并且通過累積作為測量目標的信號電荷來改變具有漏極區(qū) 域、源極區(qū)域以及柵極的晶體管的閾值電壓；第一導電型溝道勢壘 (barrier)區(qū)域，設置在溝道區(qū)域和電荷累積區(qū)域之間；以及電荷 清除區(qū)域，清除在電荷累積區(qū)域中所累積的信號電荷。

根據本發(fā)明的另一實施例，電荷累積方法包括以下步驟：在設 置在基板中的第一導電型預定區(qū)域中所設置的第二導電型電荷累 積區(qū)域中累積信號電荷作為要測量的目標；檢測由于在電荷累積區(qū) 域中累積信號電荷而在晶體管中出現(xiàn)的閾值電壓的改變，其中，晶 體管包括：設置在基板的預定區(qū)域中的第二導電型漏極區(qū)域、設置 在基板的預定區(qū)域中的第二導電型源極區(qū)域、以及經由設置在漏極 區(qū)域和源極區(qū)域之間的第二導電型溝道區(qū)域上的絕緣膜而形成的 柵極，其中，將第一導電型溝道勢壘區(qū)域設置在溝道區(qū)域和電荷累 積區(qū)域之間；以及將在電荷累積區(qū)域中所累積的信號電荷清除到與 漏極區(qū)域不同的電荷清除區(qū)域。

仍根據本發(fā)明的另一實施例，固態(tài)成像裝置包括：基板，具有 第一導電型預定區(qū)域；光電轉換元件，設置在基板的預定區(qū)域中并 且在響應入射光而產生信號電荷；第二導電型漏極區(qū)域，設置在基 板的預定區(qū)域中；第二導電型源極區(qū)域，設置在基板的預定區(qū)域中； 第二導電型溝道區(qū)域，設置在漏極區(qū)域和源極區(qū)域之間；柵極，經 由在溝道區(qū)域上的絕緣膜形成；第二導電型電荷累積區(qū)域，設置在 基板的預定區(qū)域中并且通過累積由光電轉換元件所產生的信號電 荷來改變具有漏極區(qū)域、源極區(qū)域以及柵極的晶體管的閾值電壓； 第一導電型溝道勢壘區(qū)域，設置在溝道區(qū)域和電荷累積區(qū)域之間； 以及電荷清除區(qū)域，清除在電荷累積區(qū)域中所累積的信號電荷。