[發(fā)明專利]攝像器件及其驅(qū)動(dòng)方法和攝像裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810073950.5
• 申請(qǐng)日: 2013-11-07
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108156400B
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-07-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 山下和芳
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 索尼公司
• 主分類號(hào): H04N5/369
• 分類號(hào): H04N5/369;H01L27/146
• 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

本發(fā)明涉及改善圖像質(zhì)量的攝像器件、攝像裝置以及驅(qū)動(dòng)攝像器件的方法。攝像器件包括：半導(dǎo)體基板，其包括多個(gè)光電轉(zhuǎn)換元件和電荷?電壓轉(zhuǎn)換元件；電容量開(kāi)關(guān)，其中，所述電容量開(kāi)關(guān)被所述第一光電轉(zhuǎn)換元件和所述第二光電轉(zhuǎn)換元件共用；第一電荷積累元件，其鄰近于所述第一光電轉(zhuǎn)換元件，其中，所述第一電荷積累元件的至少一部分與所述第一光電轉(zhuǎn)換元件的電荷積累區(qū)域重疊；第二電荷積累元件，其鄰近于所述第二光電轉(zhuǎn)換元件，其中，所述第二電荷積累元件的至少一部分與所述第二光電轉(zhuǎn)換元件的電荷積累區(qū)域重疊，其中，所述第一電荷積累元件和所述第二電荷積累元件通過(guò)所述電容量開(kāi)關(guān)選擇性地連接到所述電荷?電壓轉(zhuǎn)換元件。

本申請(qǐng)是申請(qǐng)日為2013年11月07日、發(fā)明名稱為“攝像器件及其驅(qū)動(dòng)方法和攝像裝置”的申請(qǐng)?zhí)枮?01310548165.8的專利申請(qǐng)的分案申請(qǐng)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及攝像器件及其驅(qū)動(dòng)方法和攝像裝置。尤其是，本發(fā)明涉及能夠改善圖像質(zhì)量的固態(tài)攝像器件及其驅(qū)動(dòng)方法和攝像裝置。

背景技術(shù)

如下攝像裝置已為人們所熟知，此類攝像裝置允許設(shè)置在像素內(nèi)的浮動(dòng)擴(kuò)散(FD)區(qū)域的電容發(fā)生變化，并由此對(duì)通過(guò)獲取來(lái)自對(duì)象的光而獲得的電荷被轉(zhuǎn)換成電壓的轉(zhuǎn)換效率進(jìn)行調(diào)整(例如，參照日本未審查專利申請(qǐng)公開(kāi)文本(PCT申請(qǐng)的翻譯)No.2007-516654)。

在這樣的固態(tài)攝像器件中，當(dāng)信號(hào)量小時(shí)，即，在低照明條件下，通過(guò)減小FD區(qū)域的電容量來(lái)增加像素靈敏度，由此，增加了轉(zhuǎn)換效率。與此相反，當(dāng)信號(hào)量大時(shí)，即，在高照明條件下，通過(guò)增加FD區(qū)域的電容量來(lái)減小像素靈敏度，由此，降低了轉(zhuǎn)換效率。因此，動(dòng)態(tài)范圍得到增加。

在其FD區(qū)域的電容量是可變的固態(tài)攝像器件中，電容元件設(shè)置在像素之間，即，與像素的FD區(qū)域和光電轉(zhuǎn)換元件設(shè)置在同一平面上。電容元件經(jīng)由用于允許電容量產(chǎn)生變化的開(kāi)關(guān)連接到FD區(qū)域。通過(guò)開(kāi)通或關(guān)斷開(kāi)關(guān)，在向FD區(qū)域的電容量添加電容量的狀態(tài)以及未向FD區(qū)域的電容量添加電容量的狀態(tài)之間進(jìn)行切換。因此，轉(zhuǎn)換效率得到調(diào)整。

為了增加像素的動(dòng)態(tài)范圍，期望增大像素中的高水平和低水平的轉(zhuǎn)換效率增加的變化。為了增大該變化，需要增加被添加至FD區(qū)域電容量的電容元件的電容量。

然而，在上述技術(shù)中，需要在彼此相鄰的像素之間設(shè)置電容元件，以用于添加FD區(qū)域的電容量。因此，為了確保電容元件的面積，需要減小像素中的諸如像光電二極管和像素晶體管等元件的尺寸。

相應(yīng)地，例如，由于減小了光電二極管的面積，所以固態(tài)攝像器件的光電轉(zhuǎn)換區(qū)域變小。因此，減小了像素的光接收靈敏度。相應(yīng)地，不僅S/N比(信號(hào)與噪聲的比率)而且光電二極管的飽和信號(hào)量也減小了。于是，由固態(tài)攝像器件獲得的圖像質(zhì)量劣化。值得注意的是，通常，已知的是光電二極管的面積與飽和信號(hào)量成正比。

此外，為了確保用于向FD區(qū)域的電容量添加電容量的電容元件的較大面積，也需要減小像素中布置的晶體管的尺寸。例如，當(dāng)減小用于讀取電壓(即通過(guò)從對(duì)象接收光而獲得的信號(hào)電平)的放大晶體管的尺寸時(shí)，隨機(jī)噪聲增加，這導(dǎo)致圖像質(zhì)量劣化。

再者，例如，當(dāng)減小像素內(nèi)的諸如選擇晶體管，復(fù)位晶體管和傳輸晶體管等晶體管的尺寸時(shí)，晶體管特性的變化增加。因此，噪聲增加，且信噪比降低。相應(yīng)地，圖像質(zhì)量劣化。

發(fā)明內(nèi)容

期望提供能夠改善圖像質(zhì)量的固態(tài)攝像器件及其驅(qū)動(dòng)方法。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，提供了一種攝像器件。所述攝像器件包括具有光電轉(zhuǎn)換元件和電荷-電壓轉(zhuǎn)換元件的半導(dǎo)體基板。所述攝像器件還包括電容量開(kāi)關(guān)。所述電荷積累元件鄰近于所述光電轉(zhuǎn)換元件。所述電荷積累元件的至少一部分與所述光電轉(zhuǎn)換元件的電荷積累區(qū)域重疊。所述電荷積累元件通過(guò)所述電容量開(kāi)關(guān)選擇性地連接到所述電荷-電壓轉(zhuǎn)換元件。