[發(fā)明專利]成像器件

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410691502.3
• 申請日: 2014-11-25
• 公開（公告）號: CN104660928A
• 公開（公告）日: 2015-05-27
• 發(fā)明（設計）人: 鈴木淳史;相原康敏
• 申請（專利權）人: 瑞薩電子株式會社
• 主分類號: H04N5/374
• 分類號: H04N5/374;H04N5/3745;H04N5/378;H01L27/146
• 代理公司: 中原信達知識產權代理有限責任公司 11219
• 代理人: 李蘭;孫志湧

相關申請交叉引用

將2013年11月25日提交的日本專利申請No.2013-242956的公開內容，包括說明書，附圖和摘要，通過引用整體并入本文。

技術領域

本發(fā)明涉及一種成像器件，例如涉及一種CMOS(互補金屬氧化物半導體)型的成像器件。

背景技術

CMOS成像器件，或者所謂的CMOS成像傳感器，在數(shù)碼相機中廣泛應用。當將CMOS成像傳感器的應用擴展到車載相機或者監(jiān)視相機時，需要動態(tài)范圍的擴大以及操作速度的提高。

專利文獻1和專利文獻2都公開了固態(tài)成像器件，其中像素以矩陣形狀集成。各個像素都以經(jīng)受光時產生并存儲電荷的光電二極管、光電二極管中存儲電荷的傳輸?shù)降母≈脭U散，以及存儲從浮置擴散溢出的電荷的存儲電容元件來構造。專利文獻3公開了一種成像器件，其中像素以陣列形狀集成。在各個像素中，四個光電二極管分別經(jīng)由四個傳輸晶體管耦合至放大晶體管的柵極，且放大晶體管的輸出經(jīng)由選擇晶體管被外部饋送。

非專利文獻1公開了一種擴大動態(tài)范圍的技術以及其中集成了單斜積分A/D轉換器的圖像傳感器的構造。

非專利文獻2公開了一種像素電路，其具有橫向溢出積分電容器(LOFIC)結構。

(專利文獻)

(專利文獻1)日本未審專利申請公布No.2005-328493

(專利文獻2)日本未審專利申請公布No.2006-217410

(專利文獻3)日本未審專利申請公布No.2010-212769

(非專利文獻)

(非專利文獻1)“COMS?image?sensor(CMOS圖像傳感器)”，Essential?technology?series?9?of?image?information?and?television?engineers(圖像信息和電視工程師基本技術系列9)，Kiyoharu?Aizawa和Takayuki?Hamamoto編譯，Institute?of?Image?Information?and?Television?Engineers(圖像信息和電視工程師學會)編輯，Corona?Publishing?Co.,Ltd.(Corona出版有限公司)出版，pp.47，159和174。

(非專利文獻2)“A?Sensitivity?and?Linearity?Improvement?of?a100-dB?Dynamic?Range?CMOS?Image?Sensor?Using?a?Lateral?Overflow?Integration?Capacitor(采用橫向溢出積分電容器的100-dB動態(tài)范圍CMOS圖像傳感器的靈敏度和線性度的改善)”；Nana?Akahane,Shigetoshi?Sugawa、Satoru?Adachi、Kazuya?Mori、Toshiyuki?Ishiuchi和Koichi?Mizobuchi，IEEE?JOURNAL?SOLID-STATE?CIRCUITS(IEEE固態(tài)電路期刊)，第41卷，第4期，2006年4月，pp.851-858。

發(fā)明內容

CMOS成像傳感器的像素通過將光電二極管產生的電荷傳輸至浮置擴散以及通過將從浮置擴散溢出的電荷存儲進存儲電容元件中來確保動態(tài)范圍。當浮置擴散的容量被設定得較小以便提高低照度側的靈敏度時，白色剪邊(clipped?whites)將出現(xiàn)在高照度側。另一方面，當形成存儲電容元件以便抑制高照度側的白色剪邊的出現(xiàn)時，將增大像素區(qū)且將變得難以實現(xiàn)大量像素。如根據(jù)專利文獻1或專利文獻2的像素，當MOS晶體管形成在半導體襯底中或半導體襯底上方作為存儲電容元件時，變得難以確保光電二極管的面積。而且，缺點是高k材料和層疊電容器會提高成本。根據(jù)本說明書和附圖的描述，本發(fā)明的其他議題和新特征將變得清晰。

根據(jù)一個實施例的成像器件由在行方向和列方向上布置的多個像素電路以及在行方向布置并在列方向上延伸的多個存儲電容線構造。存儲電容線耦合至在同一列中布置的像素電路。像素電路包括存儲經(jīng)受光而產生的電荷的第一光電轉換元件、存儲在第一光電轉換元件中的電荷被傳輸?shù)降母≈脭U散，以及耦合浮置擴散和存儲電容線的第一開關晶體管。

附圖說明

圖1是圖示根據(jù)實施例1的成像器件的構造的框圖；

圖2是圖1中圖示的像素電路的電路圖；

圖3是圖1中圖示的列電路的電路圖；

圖4是解釋圖2中圖示的像素電路的讀取操作的時序圖；