[發(fā)明專(zhuān)利]固態(tài)成像裝置和用于驅(qū)動(dòng)固態(tài)成像裝置的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201680016300.6
• 申請(qǐng)日: 2016-01-07
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107431772B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-06-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 工藤義治
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 索尼公司
• 主分類(lèi)號(hào): H04N5/374
• 分類(lèi)號(hào): H04N5/374;H01L27/146;H04N5/353;H04N5/3745
• 代理公司: 北京信慧永光知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11290
• 代理人: 曹正建;陳桂香

目的在于減少一個(gè)具有全局快門(mén)功能的CMOS型成像裝置的尺寸。因此，在這一成像裝置中，光電轉(zhuǎn)換單元根據(jù)規(guī)定曝光時(shí)間的曝光量來(lái)產(chǎn)生電荷。生成電荷保持單元是在半導(dǎo)體基板上以規(guī)定的雜質(zhì)濃度被形成的，并保持電荷。生成電荷傳輸單元使得：在曝光時(shí)間已經(jīng)過(guò)之后，電流能夠在光電轉(zhuǎn)換單元和生成電荷保持單元之間流動(dòng)，由此將電荷從光電轉(zhuǎn)換單元傳輸?shù)缴呻姾杀３謫卧］敵鲭姾杀３謫卧耘c生成電荷保持單元基本相同的雜質(zhì)濃度形成，并保持電荷。保持電荷分配單元使電流能夠在生成電荷保持單元和輸出電荷保持單元之間流動(dòng)，從而將在生成電荷保持單元中保持的電荷均勻分配到生成電荷保持單元和輸出電荷保持單元。在保持電荷分配單元分配之后，信號(hào)生成單元根據(jù)在輸出電荷保持單元中保持的電荷，生成作為圖像信號(hào)的信號(hào)。

技術(shù)領(lǐng)域

本技術(shù)涉及一種固態(tài)成像裝置和固態(tài)成像裝置的驅(qū)動(dòng)方法。更具體地，本技術(shù)涉及CMOS型固態(tài)成像裝置及其驅(qū)動(dòng)方法。

背景技術(shù)

通常，互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)型的成像裝置被用作用于攝像機(jī)等的成像裝置。該成像裝置具有像素陣列單元，其中，包括光電轉(zhuǎn)換單元的像素被設(shè)置為二維形狀。在這里，光電轉(zhuǎn)換單元是半導(dǎo)體元件，它執(zhí)行光電轉(zhuǎn)換，以產(chǎn)生與入射光量相對(duì)應(yīng)的電荷。此光電轉(zhuǎn)換的周期對(duì)應(yīng)于成像裝置中的曝光時(shí)段。交替執(zhí)行曝光時(shí)段、以及用于讀取在曝光時(shí)段中生成的電荷作為信號(hào)的信號(hào)讀取時(shí)段，并可由此獲得連續(xù)幀的圖像信號(hào)。在這個(gè)成像裝置中，為了生成一幀圖像信號(hào)，需要讀取所有行的圖像信號(hào)。逐行順次執(zhí)行了這些信號(hào)的讀取。在傳統(tǒng)的CMOS型成像裝置中，在信號(hào)讀取后立即開(kāi)始曝光。因此，曝光的開(kāi)始和結(jié)束的時(shí)刻對(duì)于每一行都有偏移，并由此存在這樣的問(wèn)題：在輸出圖像中出現(xiàn)失真。

因此，已經(jīng)提出了一種成像裝置，其具有全局快門(mén)功能，用于對(duì)于所有行都同時(shí)開(kāi)始和結(jié)束曝光(例如，專(zhuān)利文件1)。

引用列表

專(zhuān)利文件

專(zhuān)利文件1：特開(kāi)2004-111590

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明要解決的問(wèn)題

在上述的傳統(tǒng)技術(shù)中，在每個(gè)像素中包括電荷累積單元，用于保持由光電轉(zhuǎn)換單元產(chǎn)生的電荷。在曝光時(shí)段過(guò)去之后，所產(chǎn)生的電荷在所有像素中被同時(shí)傳輸?shù)诫姾衫鄯e單元。然后，生成基于傳輸?shù)诫姾衫鄯e單元的電荷的圖像信號(hào)，并將其逐行讀出。因此，可以對(duì)整行均衡化曝光的開(kāi)始和結(jié)束的時(shí)刻，并且可以實(shí)現(xiàn)全局快門(mén)功能。

該成像裝置中的像素被布置成一區(qū)域，用于保持在與上述光電轉(zhuǎn)換單元和電荷累積單元同一半導(dǎo)體基板中形成的電荷。這個(gè)區(qū)域被稱(chēng)為浮動(dòng)擴(kuò)散(floating diffusion)，且為連接到用于信號(hào)讀取的輸入線的區(qū)域。為了產(chǎn)生圖像信號(hào)，需要將光電轉(zhuǎn)換單元產(chǎn)生的電荷傳輸?shù)礁?dòng)擴(kuò)散中。也就是說(shuō)，有必要執(zhí)行傳輸從光電轉(zhuǎn)換單元到電荷累積單元的傳輸、以及在讀取信號(hào)時(shí)的從電荷累積單元到浮動(dòng)擴(kuò)散的傳輸。為了防止電荷殘留、并傳輸所有電荷，對(duì)光電轉(zhuǎn)換單元、電荷累積單元、以及浮動(dòng)擴(kuò)散來(lái)說(shuō)，有必要具有階段電位(stepwise potential)。也就是說(shuō)，需要在光電轉(zhuǎn)換單元的電位與浮動(dòng)擴(kuò)散的電位之間的中間電位上形成電荷累積單元。如上所述，在電位的高度方面限制了累積區(qū)域，并需要較大的占用面積來(lái)獲得期望容量。因此，存在成像裝置的尺寸增加的缺點(diǎn)。

本技術(shù)是考慮到這種情況而設(shè)計(jì)的，其目標(biāo)是使具有全局快門(mén)功能的成像裝置的減小尺寸。

對(duì)問(wèn)題的解決方案