[發明專利]固態成像設備及其操作方法以及電子裝置及其操作方法

有效

• 申請號: 201410476713.5
• 申請日: 2014-09-18
• 公開（公告）號: CN104469200B
• 公開（公告）日: 2019-10-22
• 發明（設計）人: 武田健
• 申請（專利權）人: 索尼半導體解決方案公司
• 主分類號: H04N5/374
• 分類號: H04N5/374;H04N5/341;H01L27/146
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 李曉舒;王珊珊

一種固態成像設備包括二維陣列中的多個像素。每個像素包括：光電轉換元件，將入射光轉換為電荷；以及電荷保持元件，接收來自所述光電轉換元件的電荷，并將所述電荷傳送到相應的浮置擴散。所述電荷保持元件還包括多個電極。

相關申請的交叉引用

本申請要求于2013年9月25日在日本專利局提交的日本優先權專利申請JP 2013-197874有關的權益，通過引用將其全部內容合并于此。

技術領域

本公開涉及固態成像設備及其操作方法以及電子裝置及其操作方法，更具體地，涉及能夠將由光電二極管的光接收所產生的電荷保持在由多個電極構成的保持單元中并且能夠通過控制每個電極的導通或截止來部分地產生強電場而可靠地傳輸保持的電荷的固態成像設備及其操作方法以及電子裝置及其操作方法。

背景技術

順序地讀出每個像素的光電轉換電子的卷簾快門型器件通常被用作互補金屬氧化物半導體(CMOS)型圖像傳感器。

然而，在卷簾快門型器件中，因為在構成圖像的像素中進行成像的時刻之間沒有時間同時性，所以通過捕捉以高速操作的被攝體而獲得的圖像可能失真。為此原因，已經提出了全局快門(GS)型器件，其同時向另一保持單元傳輸光電轉換的電荷以保持該電荷，然后從該保持單元(MEM)順序地讀出電荷(見日本未審查專利申請公開No.2008-103647)。

發明內容

順便提及，在日本未審查專利申請公開No.2008-103647中公開的結構中，形成保持大量電荷的保持單元(電荷保持單元)的嘗試導致其尺寸的增加。

在這樣的結構中，當存在將通過光接收元件生成的電荷傳輸到浮置擴散的嘗試時，通常形成雜質簡檔(impurity profile)以便能夠在保持單元的浮置擴散的近場區域和遠場區域之間形成足夠的電場。

然而，當在維持預定的足夠的電場的情況下傳輸距離增加時，用于耗盡保持單元的所謂的復位電壓增加，這導致功耗的增加。

考慮到這樣的情況設計了本公開，并且特別地，期望將保持單元中保持的電荷可靠地傳輸到浮置擴散而不會不必要地增加與保持單元的尺寸的增加相關聯地產生的復位電壓。

根據本公開的第一說明性例子的成像設備可以包括二維陣列中的多個像素，每個像素包括：光電轉換元件，將入射光轉換為電荷；以及電荷保持元件，接收來自所述光電轉換元件的電荷，并將所述電荷傳送到相應的浮置擴散。對于所述多個像素的每個，所述電荷保持元件包括多個電極。

根據本公開的第一說明性例子的成像設備還可以包括控制電路，其控制所述多個像素的操作。所述控制電路可以配置為通過順序地向所述多個像素中的給定像素的所述多個電極供應截止電勢而致使所述給定像素的電荷保持元件將其中所保持的電荷傳送到相應的浮置擴散。

所述控制電路可以配置為驅動所述多個像素以進行全局快門成像操作。

在第一說明性例子的成像設備中，所述多個像素可以被分組為單元，每個單元包括j個像素，j是大于1的整數，其中被包括在相同的單元中的每個像素對應于相同的浮置擴散。

所述控制電路可以配置為致使給定單元進行相加讀出操作，該相加讀出操作可以包括將在所述給定單元的每個像素的相應電荷保持元件中保持的電荷傳送到相應的浮置擴散，使得所述相應的浮置擴散將從所述給定單元的像素傳送的電荷相加在一起。

所述控制電路可以配置為致使給定單元進行部分相加讀出操作，該部分相加讀出操作包括：對于所述給定單元的每個像素，在相應像素的電荷保持元件接收來自該相應像素的光電轉換元件的電荷時，導通該相應像素的電荷保持元件的少于所有的所述多個電極，以及將在所述給定單元的每個像素的相應電荷保持元件中保持的電荷傳送到相應的浮置擴散，使得所述相應的浮置擴散將從所述給定單元的像素傳送的電荷相加在一起。