[發明專利]攝像器件

有效

• 申請號: 201810074073.3
• 申請日: 2013-11-07
• 公開（公告）號: CN108389871B
• 公開（公告）日: 2022-08-16
• 發明（設計）人: 山下和芳
• 申請（專利權）人: 索尼公司
• 主分類號: H01L27/146
• 分類號: H01L27/146;H01L23/522;H04N5/374;H04N5/378
• 代理公司: 北京信慧永光知識產權代理有限責任公司 11290
• 代理人: 李晗;曹正建

本發明涉及改善圖像質量的攝像器件、攝像裝置以及驅動攝像器件的方法。攝像器件包括設置了光電轉換元件和電荷轉換單元的半導體基板。傳感器還可以還包括電容量開關。電荷積累元件鄰近于光電轉換元件相鄰。電荷積累元件的至少一部分與光電轉換元件的電荷積累區域重疊。電荷積累單元由電容量開關選擇性地連接到電荷?電壓轉換元件。

本申請是申請日為2013年11月07日、發明名稱為“攝像器件及其驅動方法和攝像裝置”的申請號為201310548165.8的專利申請的分案申請。

技術領域

本發明涉及攝像器件及其驅動方法和攝像裝置。尤其是，本發明涉及能夠改善圖像質量的固態攝像器件及其驅動方法和攝像裝置。

背景技術

如下攝像裝置已為人們所熟知，此類攝像裝置允許設置在像素內的浮動擴散(FD)區域的電容發生變化，并由此對通過獲取來自對象的光而獲得的電荷被轉換成電壓的轉換效率進行調整(例如，參照日本未審查專利申請公開文本(PCT申請的翻譯)No.2007-516654)。

在這樣的固態攝像器件中，當信號量小時，即，在低照明條件下，通過減小FD區域的電容量來增加像素靈敏度，由此，增加了轉換效率。與此相反，當信號量大時，即，在高照明條件下，通過增加FD區域的電容量來減小像素靈敏度，由此，降低了轉換效率。因此，動態范圍得到增加。

在其FD區域的電容量是可變的固態攝像器件中，電容元件設置在像素之間，即，與像素的FD區域和光電轉換元件設置在同一平面上。電容元件經由用于允許電容量產生變化的開關連接到FD區域。通過開通或關斷開關，在向FD區域的電容量添加電容量的狀態以及未向FD區域的電容量添加電容量的狀態之間進行切換。因此，轉換效率得到調整。

為了增加像素的動態范圍，期望增大像素中的高水平和低水平的轉換效率增加的變化。為了增大該變化，需要增加被添加至FD區域電容量的電容元件的電容量。

然而，在上述技術中，需要在彼此相鄰的像素之間設置電容元件，以用于添加FD區域的電容量。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。

相應地，例如，由于減小了光電二極管的面積，所以固態攝像器件的光電轉換區域變小。因此，減小了像素的光接收靈敏度。相應地，不僅S/N比(信號與噪聲的比率)而且光電二極管的飽和信號量也減小了。于是，由固態攝像器件獲得的圖像質量劣化。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量成正比。

此外，為了確保用于向FD區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，當減小用于讀取電壓(即通過從對象接收光而獲得的信號電平)的放大晶體管的尺寸時，隨機噪聲增加，這導致圖像質量劣化。

再者，例如，當減小像素內的諸如選擇晶體管，復位晶體管和傳輸晶體管等晶體管的尺寸時，晶體管特性的變化增加。因此，噪聲增加，且信噪比降低。相應地，圖像質量劣化。

發明內容

期望提供能夠改善圖像質量的固態攝像器件及其驅動方法。

根據本發明的實施例，提供了一種攝像器件。所述攝像器件包括具有光電轉換元件和電荷-電壓轉換元件的半導體基板。所述攝像器件還包括電容量開關。所述電荷積累元件鄰近于所述光電轉換元件。所述電荷積累元件的至少一部分與所述光電轉換元件的電荷積累區域重疊。所述電荷積累元件通過所述電容量開關選擇性地連接到所述電荷-電壓轉換元件。

根據其他實施例，當所述電容量開關開通時，所述電荷積累元件的電容量被添加至所述電荷-電壓轉換元件的電容量。可選地或此外，所述光電轉換元件設置于所述電荷積累元件和所述半導體基板的光接收表面之間。所述攝像器件還包括背部照明型攝像器件，在所述背部照明型攝像器件中，所述光電轉換元件設置于所述半導體基板的光接收表面與布線層之間。此外，所述電荷積累元件可以為所述布線層的一部分。