專利名稱：固態(tài)攝像器件、固態(tài)攝像器件的驅(qū)動(dòng)方法和電子裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及固態(tài)攝像器件、固態(tài)攝像器件的驅(qū)動(dòng)方法和電子裝置，尤其涉及能夠進(jìn)行全局快門操作的固態(tài)攝像器件、該固態(tài)攝像器件的驅(qū)動(dòng)方法和電子裝置。
背景技術(shù)：
在相關(guān)技術(shù)中，作為用于CMOS圖像傳感器的電子快門系統(tǒng)，卷簾式快門(焦平面 (focal-plane)快門)系統(tǒng)已得到普及。在卷簾式快門系統(tǒng)中，通過以像素行為單位依次掃描二維布置的大量像素來(lái)進(jìn)行信號(hào)復(fù)位，因此在各像素行中出現(xiàn)曝光時(shí)段差異。因此，例如，當(dāng)拍攝對(duì)象正在移動(dòng)時(shí)，拍攝的圖像出現(xiàn)失真。例如，當(dāng)拍攝在水平方向上移動(dòng)的垂直物體時(shí)，物體看起來(lái)是傾斜的。因此，已經(jīng)開發(fā)出用于CMOS高速圖像傳感器的全部像素同步電子快門(all-pixel simultaneous electronic shutter)(例如見曰本專利申請(qǐng)?zhí)亻_ No. 2009-268083)。全部像素同步電子快門在攝像中有效地同時(shí)開始全部像素的曝光并同時(shí)結(jié)束全部像素的曝光。全部像素同步電子快門也稱作全局快門(全局曝光)。圖1 圖4表示能夠進(jìn)行相關(guān)技術(shù)的全部像素同步電子快門操作的固態(tài)攝像器件(CMOS圖像傳感器)中單元像素結(jié)構(gòu)的示例。圖1表示單元像素11沿圖4所示的方向 A-A'的截面結(jié)構(gòu)的示例。圖2和圖3是單元像素11的結(jié)構(gòu)的平面圖。然而，圖2表示不包括光屏蔽膜37的結(jié)構(gòu)，而圖3表示包括光屏蔽膜37的結(jié)構(gòu)。注意，為了便于理解附圖， 圖2和圖3未示出絕緣膜36。圖4是通過向圖3添加方向A-A'上的路徑而獲得的圖。單元像素11具有用作光電轉(zhuǎn)換元件的埋入型光電二極管21，在形成于N型基板 31上的P型阱層32中埋入N型埋入層34，并在基板表面上形成P型層33，由此形成光電二極管21。光電二極管21通過光電轉(zhuǎn)換產(chǎn)生光電荷，產(chǎn)生的光電荷的量與入射光的量相對(duì)應(yīng) (在下文中，光電荷簡(jiǎn)稱為“電荷”)，電荷累積在光電二極管21中。單元像素11還包括第一傳輸柵極(TRX) 22、存儲(chǔ)部(MEM) 23、第二傳輸柵極(TRG) M和浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)域(FD) 25。第一傳輸柵極22的柵極22A形成為覆蓋光電二極管21與存儲(chǔ)部23之間的部分及存儲(chǔ)部23的上部，并且在柵極電極22A與被覆蓋部分之間置入絕緣膜22B。用于布線的接觸部38連接至柵極22A的位于存儲(chǔ)部23側(cè)上的上部。當(dāng)通過接觸部38向柵極電極22A 施加傳輸脈沖TRX時(shí)，第一傳輸柵極22傳輸光電二極管21中所累積的電荷。通過形成在柵極電極22A下方的N型埋入溝道35來(lái)形成存儲(chǔ)部23。存儲(chǔ)部23對(duì)通過第一傳輸柵極22傳輸自光電二極管21的電荷進(jìn)行累積。通過在存儲(chǔ)部23上部布置柵極電極22A并向柵極電極22A施加傳輸脈沖TRX，能
4夠?qū)Υ鎯?chǔ)部23進(jìn)行調(diào)制。也就是說，通過向柵極電極22A施加傳輸脈沖TRX以使存儲(chǔ)部23 的電位變深。因而，與不進(jìn)行調(diào)制的情況相比，能夠增加存儲(chǔ)部23的飽和電荷量。在存儲(chǔ)部23與浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)域25之間的上部形成第二傳輸柵極M的柵極電極 24A，并且在柵極電極24A與P型阱層32之間置入絕緣膜MB。用于布線的接觸部39連接至柵極電極24A的上部。當(dāng)通過接觸部39向柵極電極24A施加傳輸脈沖TRG時(shí)，第二傳輸柵極M傳輸存儲(chǔ)部23中所累積的電荷。浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)域25是由N型層形成的電荷電壓轉(zhuǎn)換部。浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)域25將通過第二傳輸柵極M傳輸自存儲(chǔ)部23的電荷轉(zhuǎn)換為電壓。用于布線的接觸部40連接至浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)域25的上部。單元像素11還包括復(fù)位晶體管沈、放大晶體管27和選擇晶體管觀。復(fù)位晶體管沈的漏極電極通過接觸部44 (圖2)連接至電源VDB。復(fù)位晶體管沈的源極電極連接至浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)域25。此外，復(fù)位晶體管沈的柵極電極^A(圖2)與用于布線的接觸部43連接。通過接觸部43向柵極電極26A施加復(fù)位脈沖RST，由此導(dǎo)通復(fù)位晶體管26，以便復(fù)位浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)域25，于是將電荷從浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)域25放電。放大晶體管27的漏極電極通過接觸部44(圖2)連接至電源VD0。放大晶體管27 的柵極電極27A(圖2、通過接觸部45(圖幻連接至浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)域25。選擇晶體管觀的漏極電極連接至放大晶體管27的源極電極。選擇晶體管觀的源極電極通過接觸部47 (圖 2)連接至垂直信號(hào)線12。此外，選擇晶體管觀的柵極電極^A(圖2)與接觸部46連接。 通過接觸部46向選擇晶體管觀的柵極電極施加選擇脈沖SEL，由此導(dǎo)通選擇晶體管28，以便選擇單元像素11以作為從其讀出像素信號(hào)的對(duì)象。也就是說，當(dāng)選擇晶體管觀導(dǎo)通時(shí)， 放大晶體管27通過選擇晶體管觀和接觸部47將用于表示浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)域25的電壓的像素信號(hào)輸出到垂直信號(hào)線12。單元像素11還包括電荷放電柵極(ABG) 29和電荷放電部(ABD) 30。在光電二極管21與電荷放電部30之間的上部形成電荷放電柵極四的柵極電極 29A,并且在柵極電極29A與P型阱層32之間置入絕緣膜^B。用于布線的接觸部41連接至柵極電極^A。當(dāng)通過接觸部41向柵極電極29A施加控制脈沖ABG時(shí)，電荷放電柵極四傳輸光電二極管21中所累積的電荷。電荷放電部30是由N型層形成。電荷放電部30通過接觸部42連接至電源VDA。 通過電荷放電柵極四從光電二極管21傳輸?shù)诫姾煞烹姴?0的電荷被放電到電源VDA。電荷放電柵極四和電荷放電部30用于在曝光結(jié)束之后的讀出時(shí)段期間防止光電二極管21 飽和時(shí)的電荷溢出。在單元像素11的上表面形成絕緣膜36，絕緣膜36具有由氧化物膜、氮化物膜和氧化物膜組成的三層結(jié)構(gòu)。絕緣膜36還用作光學(xué)防反射膜。絕緣膜36僅在形成有接觸部 38 47的部分中具有開口。另外，在絕緣膜36的上表面上形成由鎢等制成的光屏蔽膜37。如圖3所示，光屏蔽膜37僅在形成有光電二極管21的光接收部和接觸部38 47的部分中具有開口。圖5是表示應(yīng)用有單元像素11的固態(tài)攝像器件的像素陣列部中單元像素11的布置示例的圖。注意，在圖5中，為了便于理解該圖，省略了各個(gè)部分的附圖標(biāo)記。在垂直方向(列方向)和水平方向(行方向)上二維布置單元像素11。盡管未
5在圖5中示出，但各行均設(shè)置有五條驅(qū)動(dòng)信號(hào)線，這五條驅(qū)動(dòng)信號(hào)線是用于第一傳輸柵極 22的柵極電極22A的驅(qū)動(dòng)信號(hào)線TRG、用于第二傳輸柵極M的柵極電極24A的驅(qū)動(dòng)信號(hào)線 TRX、用于驅(qū)動(dòng)復(fù)位晶體管沈的柵極電極26A的驅(qū)動(dòng)信號(hào)線RST、用于選擇晶體管觀的柵極電極28k的驅(qū)動(dòng)信號(hào)線SEL以及用于電荷放電柵極四的柵極電極^A的驅(qū)動(dòng)信號(hào)線ABG。下面將參照?qǐng)D6說明單元像素11的驅(qū)動(dòng)方法。另外，圖6是單元像素11在時(shí)刻 tl t7時(shí)的電位圖。注意，圖6中的字母TRX、TRG和RST下方所示出的矩形表示傳輸脈沖TRX、傳輸脈沖TRG和復(fù)位脈沖RST的狀態(tài)。實(shí)心矩形表示脈沖導(dǎo)通。空心矩形表示脈沖關(guān)閉。時(shí)刻tl至?xí)r刻t3之間的時(shí)段是累積時(shí)段，累積時(shí)段用于對(duì)全部像素同時(shí)累積與入射光量相對(duì)應(yīng)的電荷。具體地，在時(shí)刻tl處，對(duì)全部像素同時(shí)導(dǎo)通傳輸脈沖TRX、傳輸脈沖TRG和復(fù)位脈沖RST，從而對(duì)光電二極管21、存儲(chǔ)部23和浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)域25的電荷進(jìn)行放電。然后，關(guān)閉傳輸脈沖TRX、傳輸脈沖TRG和復(fù)位脈沖RST，并同時(shí)開始全部像素的曝光。如在時(shí)刻t2處所示，對(duì)應(yīng)于入射光量的電荷量累積在光電二極管21中。在時(shí)刻t3處，對(duì)全部像素同時(shí)導(dǎo)通傳輸脈沖TRX，從而將累積在光電二極管21中的電荷傳輸?shù)酱鎯?chǔ)部23。然后，關(guān)閉傳輸脈沖TRX。時(shí)刻t4至?xí)r刻t7之間的時(shí)段是讀出時(shí)段，讀出時(shí)段用于以行為單位依次讀出所累積的電荷。具體地，在時(shí)刻t4處，導(dǎo)通復(fù)位脈沖RST，從而復(fù)位浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)域25，并且將電荷從浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)域25放電。然后，關(guān)閉復(fù)位脈沖RST。在時(shí)刻t5處，將用于表示如下電壓的像素信號(hào)(以下稱作復(fù)位信號(hào))讀出該電壓是已進(jìn)行電荷放電的浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)域25的電壓(以下稱作復(fù)位電平)。在時(shí)刻t6處，導(dǎo)通傳輸脈沖TRG，從而將存儲(chǔ)部23中所累積的電荷傳輸?shù)礁?dòng)擴(kuò)散區(qū)域25。然后，關(guān)閉傳輸脈沖TRG。在時(shí)刻t7處，將用于表示如下電壓的像素信號(hào)(以下稱作電荷檢測(cè)信號(hào))讀出 該電壓是基于累積在浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)域25中的電荷的電壓(以下稱作信號(hào)電平)。然后，在必要時(shí)，返回時(shí)刻tl的過程而開始下一幀的累積時(shí)段。

發(fā)明內(nèi)容
為了防止各接觸部與光屏蔽膜37之間的短路，光屏蔽膜37的用于接觸部38 47 的開口部的尺寸大于各個(gè)接觸部截面的尺寸，并且保證在光屏蔽膜37與接觸部之間存在預(yù)定間隔。然而，這使得所謂的雜散光(stray light)通過各接觸部與光屏蔽膜37之間的間隙入射。雜散光所產(chǎn)生的電荷流入到存儲(chǔ)部23和浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)域25，于是引起噪聲。鑒于這種情形而作出本發(fā)明。本發(fā)明的目的在于改善固態(tài)攝像器件的光屏蔽膜的光屏蔽特性。本發(fā)明實(shí)施例提供一種固態(tài)攝像器件，所述固態(tài)攝像器件包括多個(gè)單元像素，所述單元像素至少包括光電轉(zhuǎn)換部、電荷電壓轉(zhuǎn)換部和一個(gè)以上傳輸構(gòu)件，所述傳輸構(gòu)件用于在預(yù)定路徑中傳輸電荷；光屏蔽膜，其用于光屏蔽所述多個(gè)單元像素中至少除所述光電轉(zhuǎn)換部的光接收部之外的表面；以及電壓控制構(gòu)件，其用于控制施加到所述光屏蔽膜的電壓。其中，通過控制施加到所述光屏蔽膜的電壓來(lái)控制所述傳輸構(gòu)件中的一個(gè)傳輸構(gòu)件所進(jìn)行的電荷傳輸。所述單元像素還可以包括電荷放電部，并且通過控制施加到所述光屏蔽膜的電壓來(lái)控制用于將電荷從所述光電轉(zhuǎn)換部傳輸?shù)剿鲭姾煞烹姴康膫鬏敇?gòu)件所進(jìn)行的電荷傳輸。通過控制施加到所述光屏蔽膜的電壓來(lái)控制用于將電荷從所述光電轉(zhuǎn)換部傳輸?shù)剿鲭姾呻妷恨D(zhuǎn)換部的傳輸構(gòu)件所進(jìn)行的電荷傳輸。單元像素還可以包括電荷保持部，并且通過控制施加到所述光屏蔽膜的電壓來(lái)控制用于將電荷從所述光電轉(zhuǎn)換部傳輸?shù)剿鲭姾杀３植康膫鬏敇?gòu)件所進(jìn)行的電荷傳輸。在所述光屏蔽膜與形成有所述單元像素的半導(dǎo)體基板之間布置絕緣膜，所述絕緣膜是由氧化物膜和氮化物膜形成，并且僅位于所述光屏蔽膜的一部分與所述半導(dǎo)體基板之間的所述絕緣膜是由氧化物膜單獨(dú)形成，所述光屏蔽膜的所述一部分形成為通過施加到所述光屏蔽膜的電壓控制其電荷傳輸?shù)膫鬏敇?gòu)件。所述固態(tài)攝像器件還可以包括布線，所述布線用于在布置有所述多個(gè)單元像素的像素陣列部的外部將所述光屏蔽膜和所述電壓控制構(gòu)件彼此連接并將電壓施加到所述光
屏蔽膜。所述固態(tài)攝像器件還可以包括布線，所述布線用于在布置有所述多個(gè)單元像素的像素陣列部的內(nèi)部將所述光屏蔽膜和所述電壓控制構(gòu)件彼此連接并將電壓施加到所述光
屏蔽膜。本發(fā)明的實(shí)施例提供一種固態(tài)攝像器件的驅(qū)動(dòng)方法，所述固態(tài)攝像器件包括多個(gè)單元像素，所述單元像素至少包括光電轉(zhuǎn)換部、電荷電壓轉(zhuǎn)換部和一個(gè)以上傳輸構(gòu)件，所述傳輸構(gòu)件用于在預(yù)定路徑中傳輸電荷；以及光屏蔽膜，其用于光屏蔽所述多個(gè)單元像素中至少除所述光電轉(zhuǎn)換部的光接收部之外的表面。所述驅(qū)動(dòng)方法包括所述固態(tài)攝像器件通過控制施加到所述光屏蔽膜的電壓來(lái)控制所述傳輸構(gòu)件中的一個(gè)傳輸構(gòu)件所進(jìn)行的電荷傳輸。單元像素還可以包括電荷放電部，所述固態(tài)攝像器件通過控制施加到所述光屏蔽膜的電壓來(lái)控制用于將電荷從所述光電轉(zhuǎn)換部傳輸?shù)剿鲭姾煞烹姴康膫鬏敇?gòu)件所進(jìn)行的電荷傳輸。所述固態(tài)攝像器件通過控制施加到所述光屏蔽膜的電壓來(lái)控制用于將電荷從所述光電轉(zhuǎn)換部傳輸?shù)剿鲭姾呻妷恨D(zhuǎn)換部的傳輸構(gòu)件所進(jìn)行的電荷傳輸。單元像素還可以包括電荷保持部，所述固態(tài)攝像器件通過控制施加到所述光屏蔽膜的電壓來(lái)控制用于將電荷從所述光電轉(zhuǎn)換部傳輸?shù)剿鲭姾杀３植康膫鬏敇?gòu)件所進(jìn)行的電荷傳輸。本發(fā)明的實(shí)施例提供一種電子裝置，所述電子裝置包括固態(tài)攝像器件，其中，所述固態(tài)攝像器件包括多個(gè)單元像素，所述單元像素至少包括光電轉(zhuǎn)換部、電荷電壓轉(zhuǎn)換部和一個(gè)以上傳輸構(gòu)件，所述傳輸構(gòu)件用于在預(yù)定路徑中傳輸電荷；光屏蔽膜，其用于光屏蔽所述多個(gè)單元像素中至少除所述光電轉(zhuǎn)換部的光接收部之外的表面；以及電壓控制構(gòu)件，其用于控制施加到所述光屏蔽膜的電壓。其中，通過控制施加到所述光屏蔽膜的電壓來(lái)控制所述傳輸構(gòu)件中的一個(gè)傳輸構(gòu)件所進(jìn)行的電荷傳輸。
在本發(fā)明實(shí)施例的所述固態(tài)攝像器件(其包括多個(gè)單元像素，所述單元像素至少包括光電轉(zhuǎn)換部、電荷電壓轉(zhuǎn)換部和一個(gè)以上傳輸構(gòu)件，所述傳輸構(gòu)件用于在預(yù)定路徑中傳輸電荷；和光屏蔽膜，其用于光屏蔽所述多個(gè)單元像素中至少除所述光電轉(zhuǎn)換部的光接收部之外的表面)中，控制施加到所述光屏蔽膜的電壓，并控制所述傳輸構(gòu)件中的一個(gè)傳輸構(gòu)件所進(jìn)行的電荷傳輸。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，能夠改善固態(tài)攝像器件的光屏蔽膜的光屏蔽特性。


圖1是相關(guān)技術(shù)的單元像素的結(jié)構(gòu)示例的截面圖。圖2是相關(guān)技術(shù)的單元像素的結(jié)構(gòu)示例的平面圖。圖3是相關(guān)技術(shù)的單元像素的結(jié)構(gòu)示例的平面圖。圖4是相關(guān)技術(shù)的單元像素的結(jié)構(gòu)示例的平面圖。圖5是用于說明相關(guān)技術(shù)的單元像素的驅(qū)動(dòng)信號(hào)線的結(jié)構(gòu)示例的圖。圖6是用于說明相關(guān)技術(shù)的單元像素的驅(qū)動(dòng)方法的電位圖。圖7是表示應(yīng)用有本發(fā)明的固態(tài)攝像器件實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示例的框圖。圖8是單元像素的第一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示例的截面圖。圖9是單元像素的第一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示例的平面圖。圖10是單元像素的第一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示例的平面圖。圖11是單元像素的第一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示例的平面圖。圖12是用于說明單元像素的第一實(shí)施例的驅(qū)動(dòng)信號(hào)線的結(jié)構(gòu)示例的圖。圖13是用于說明單元像素的第一實(shí)施例的驅(qū)動(dòng)方法的時(shí)序圖。圖14是單元像素的第二實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示例的截面圖。圖15是單元像素的第三實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示例的截面圖。圖16是單元像素的第三實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示例的平面圖。圖17是單元像素的第三實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示例的平面圖。圖18是單元像素的第三實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示例的平面圖。圖19是用于說明單元像素的第三實(shí)施例的驅(qū)動(dòng)信號(hào)線的結(jié)構(gòu)示例的圖。圖20是用于說明單元像素的第三實(shí)施例的驅(qū)動(dòng)方法的時(shí)序圖。圖21是單元像素的第四實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示例的截面圖。圖22是單元像素的第五實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示例的截面圖。圖23是單元像素的第六實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示例的截面圖。圖M是單元像素的第七實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示例的截面圖。圖25是單元像素的第八實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示例的截面圖。圖沈是單元像素的第八實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示例的平面圖。圖27是單元像素的第八實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示例的平面圖。圖觀是單元像素的第八實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示例的平面圖。圖四是用于說明單元像素的第八實(shí)施例的驅(qū)動(dòng)信號(hào)線的結(jié)構(gòu)示例的圖。圖30是用于說明單元像素的第八實(shí)施例的驅(qū)動(dòng)方法的時(shí)序圖。圖31是單元像素的第八實(shí)施例的變型示例的截面圖。
圖32是用于說明單元像素的第八實(shí)施例的變型示例的驅(qū)動(dòng)信號(hào)線結(jié)構(gòu)示例的圖。圖33是表示應(yīng)用有本發(fā)明的電子裝置實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示例的框圖。
具體實(shí)施方式
下面將說明用于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的方式(下面稱作實(shí)施例)。另外，按照以下順序進(jìn)行說明。
1.第一實(shí)施例(使用光屏蔽膜替代電荷放電部的柵極電極的示例)
2.第二實(shí)施例(單獨(dú)使用氧化物膜在電荷放電柵極附近形成絕緣膜的示例)
3.第三實(shí)施例(未設(shè)置存儲(chǔ)部的示例)
4.第四實(shí)施例(在光電二極管與存儲(chǔ)部之間設(shè)置溢出路徑的示例)
5.第五實(shí)施例(使存儲(chǔ)部具有與浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)域的結(jié)構(gòu)類似的結(jié)構(gòu)的示例)
6.第六實(shí)施例(通過埋入溝道形成存儲(chǔ)部的示例)
7.第七實(shí)施例(具有兩級(jí)結(jié)構(gòu)的存儲(chǔ)部的示例)
8.第八實(shí)施例(使用光屏蔽膜替代第一傳輸柵極的柵極電極的示例)
9.變型示例
1.第一實(shí)施例
下面參照?qǐng)D7--圖13說明本發(fā)明的第一實(shí)施例。
固杰攝像器件的結(jié)構(gòu)示例
圖7是表示作為應(yīng)用有本發(fā)明的固態(tài)攝像器件的CMOS圖像傳感器的結(jié)構(gòu)示例的框圖。
CMOS圖像傳感器100包括像素陣列部111、垂直驅(qū)動(dòng)部112、列處理部113、水平驅(qū)
動(dòng)部114和系統(tǒng)控制部115。在半導(dǎo)體基板(芯片)(未在圖7中示出)上形成像素陣列部 111、垂直驅(qū)動(dòng)部112、列處理部113、水平驅(qū)動(dòng)部114和系統(tǒng)控制部115。在像素陣列部111中，將具有光電轉(zhuǎn)換元件的單元像素(圖8中的單元像素211A) 二維布置成矩陣形式，該光電轉(zhuǎn)換元件用于產(chǎn)生與入射光量相對(duì)應(yīng)的量的光電荷并將光電荷累積在光電轉(zhuǎn)換元件內(nèi)。注意，下文將單元像素簡(jiǎn)稱為“像素”。像素陣列部111還具有像素驅(qū)動(dòng)線116和垂直信號(hào)線117，沿著圖7的水平方向 (像素行的像素布置方向)為具有矩陣形式的像素布置的各行形成像素驅(qū)動(dòng)線116，沿著圖 7的垂直方向(像素列的像素布置方向)為具有矩陣形式的像素布置的各列形成垂直信號(hào)線117。盡管圖7示出了每行具有一條像素驅(qū)動(dòng)線116，但每行不限于一條像素驅(qū)動(dòng)線116。 像素驅(qū)動(dòng)線116的一個(gè)端子連接至與垂直驅(qū)動(dòng)部112的各個(gè)行相對(duì)應(yīng)的輸出端子。CMOS圖像傳感器100還包括信號(hào)處理部118和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)部119?？梢酝ㄟ^外部信號(hào)處理部(例如DSP (數(shù)字信號(hào)處理器)等)或者軟件處理來(lái)實(shí)現(xiàn)信號(hào)處理部118和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)部119，外部信號(hào)處理部可以設(shè)置在與CMOS圖像傳感器100分開的基板上或者可以與 CMOS圖像傳感器100安裝在同一基板上。垂直驅(qū)動(dòng)部112是由移位寄存器或地址解碼器等形成。垂直驅(qū)動(dòng)部112是像素驅(qū)動(dòng)部，例如其用于對(duì)全部像素同時(shí)驅(qū)動(dòng)或者以行為單位驅(qū)動(dòng)像素陣列部111的各個(gè)像素。 盡管未示出垂直驅(qū)動(dòng)部112的具體結(jié)構(gòu)，但垂直驅(qū)動(dòng)部112通常具有兩個(gè)掃描系統(tǒng)，即讀出掃描系統(tǒng)和清除掃描系統(tǒng)。讀出掃描系統(tǒng)以行為單位順序選擇并掃描像素陣列部111的單元像素，從而從單元像素中讀出信號(hào)。清除掃描系統(tǒng)對(duì)將受到讀出掃描系統(tǒng)所進(jìn)行的讀出掃描的讀出行進(jìn)行清除掃描，清除掃描以與快門速度相對(duì)應(yīng)的一個(gè)時(shí)段而提前于讀出掃描。清除掃描系統(tǒng)所進(jìn)行的清除掃描將不需要的電荷從讀出行中的單元像素的光電轉(zhuǎn)換元件中清除出去(復(fù)位光電轉(zhuǎn)換元件)。然后，通過利用清除掃描系統(tǒng)清除不需要的電荷(復(fù)位)來(lái)進(jìn)行所謂的電子快門操作。這種情況下的電子快門操作是指丟棄光電轉(zhuǎn)換元件中的光電荷并開始新的曝光操作(開始累積光電荷)。讀出掃描系統(tǒng)的讀出操作所讀出的信號(hào)對(duì)應(yīng)于在前一次讀出操作或者電子快門操作之后入射的光的量。從前一次讀出操作的讀出時(shí)刻或者電子快門操作的清除時(shí)刻到當(dāng)前讀出操作的讀出時(shí)刻之間的時(shí)段是光電荷在單元像素中的累積時(shí)間(曝光時(shí)間)。通過各個(gè)垂直信號(hào)線117將垂直驅(qū)動(dòng)部112所選擇并掃描的像素行中的各個(gè)單元像素輸出的像素信號(hào)供應(yīng)到列處理部113。對(duì)于像素陣列部111的每個(gè)像素列，列處理部 113逐像素列對(duì)通過垂直信號(hào)線117輸出自所選行的各個(gè)單元像素中的像素信號(hào)進(jìn)行預(yù)定信號(hào)處理，并暫時(shí)保持信號(hào)處理之后的像素信號(hào)。具體地，列處理部113至少進(jìn)行作為信號(hào)處理的噪聲除去處理，例如相關(guān)雙采樣 (Correlated Double Sampling,⑶S)。列處理部113的⑶S處理除去復(fù)位噪聲、諸如放大晶體管的閾值變化等像素內(nèi)在的固定模式噪聲。除了噪聲除去處理功能之外，列處理部113 還可具有例如AD (模擬至數(shù)字)轉(zhuǎn)換功能，以便將信號(hào)電平作為數(shù)字信號(hào)輸出。水平驅(qū)動(dòng)部114是由移位寄存器或地址解碼器等形成。水平驅(qū)動(dòng)部114依次選擇與列處理部113的像素列相對(duì)應(yīng)的單元電路。通過水平驅(qū)動(dòng)部114所進(jìn)行的選擇和掃描操作將通過列處理部113的信號(hào)處理操作獲得的像素信號(hào)依次輸出到信號(hào)處理部118。系統(tǒng)控制部115是由用于產(chǎn)生各種時(shí)序信號(hào)的時(shí)序發(fā)生器等形成。系統(tǒng)控制部 115例如基于時(shí)序發(fā)生器所產(chǎn)生的各種時(shí)序信號(hào)對(duì)垂直驅(qū)動(dòng)部112、列處理部113和水平驅(qū)動(dòng)部114進(jìn)行驅(qū)動(dòng)控制。信號(hào)處理部118至少具有加法處理功能。信號(hào)處理部118對(duì)輸出自列處理部113 的像素信號(hào)進(jìn)行諸如加法處理等各種信號(hào)處理。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)部119在信號(hào)處理部118進(jìn)行信號(hào)處理時(shí)暫時(shí)存儲(chǔ)信號(hào)處理部118的信號(hào)處理操作所需的數(shù)據(jù)。單元像素2 IlA的結(jié)構(gòu)下面參照?qǐng)D8 圖11說明圖7的像素陣列部111中的布置成矩陣形式的單元像素211A的具體結(jié)構(gòu)。圖8表示單元像素2IlA沿圖11所示的方向A-A'的截面結(jié)構(gòu)的示例。圖9和圖 10是表示單元像素211A的結(jié)構(gòu)示例的平面圖。然而，圖9表示不包括光屏蔽膜237的結(jié)構(gòu)，而圖10表示包括光屏蔽膜237的結(jié)構(gòu)。注意，為了便于理解附圖，圖9和圖10未示出絕緣膜236。圖11是通過向圖10添加路徑A-A'而獲得的圖。單元像素211A例如具有作為光電轉(zhuǎn)換元件的光電二極管(PD)221。光電二極管 221例如是如下掩埋型光電二極管在形成于N型基板231上的P型阱層232中埋入N型埋入層234并在基板表面?zhèn)壬闲纬蒔型層233，由此形成該埋入型光電二極管。注意，P型層 233和N型埋入層234的雜質(zhì)濃度使得當(dāng)對(duì)電荷進(jìn)行放電時(shí)P型層233和N型埋入層234處于耗盡狀態(tài)。除了光電二極管221之外，單元像素211A還具有第一傳輸柵極(TRX) 222、存儲(chǔ)部 (MEM) 223、第二傳輸柵極(TRG) 2M和浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)域(FD) 225。第一傳輸柵極222包括柵極電極222k和絕緣膜222B，柵極電極222k是由多晶硅形成。柵極電極222A形成為覆蓋光電二極管221與存儲(chǔ)部223之間的部分及存儲(chǔ)部223 的上部，并且在柵極電極222k與被覆蓋部分之間置入絕緣膜222B。用于布線的接觸部238 連接至柵極電極222k的位于存儲(chǔ)部223側(cè)上的上部。當(dāng)通過接觸部238向柵極電極222k 施加傳輸脈沖TRX時(shí)，第一傳輸柵極222傳輸光電二極管221中所累積的電荷。注意，在下文中，向柵極電極222A施加傳輸脈沖TRX的狀態(tài)也稱作傳輸脈沖TRX 導(dǎo)通狀態(tài)或者稱作第一傳輸柵極222導(dǎo)通狀態(tài)。此外，在下文中，不向柵極電極222A施加傳輸脈沖TRX的狀態(tài)也稱作傳輸脈沖TRX關(guān)閉狀態(tài)或者稱作第一傳輸柵極222關(guān)閉狀態(tài)。存儲(chǔ)部223是由N型埋入溝道235形成，N型埋入溝道235的雜質(zhì)濃度使得當(dāng)對(duì)電荷進(jìn)行放電時(shí)N型埋入溝道235處于耗盡狀態(tài)，且該N型埋入溝道235形成在柵極電極 222A下方。存儲(chǔ)部223累積通過第一傳輸柵極222傳輸自光電二極管221的電荷。注意， 由于存儲(chǔ)部223是由埋入溝道235形成，因而能夠抑制暗電流在Si-SiO2界面處出現(xiàn)，從而有助于圖像質(zhì)量的改善。此外，通過將柵極電極222A設(shè)置在存儲(chǔ)部223上部并向柵極電極222A施加傳輸脈沖TRX，能夠?qū)Υ鎯?chǔ)部223進(jìn)行調(diào)制。也就是說，通過向柵極電極222k施加傳輸脈沖TRX， 使存儲(chǔ)部223的電位變深。因而，與不進(jìn)行調(diào)制的情況相比，能夠增加存儲(chǔ)部223的飽和電荷量。第二傳輸柵極2M包括柵極電極224A和絕緣膜224B，柵極電極224A是由多晶硅形成。在存儲(chǔ)部223與浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)域225之間的上部形成柵極電極224A，并且在柵極電極 224A與P型阱層232之間置入絕緣膜224B。用于布線的接觸部239連接至柵極電極224A 的上部。當(dāng)通過接觸部239向柵極電極224A施加傳輸脈沖TRG時(shí)，第二傳輸柵極2M傳輸存儲(chǔ)部223中所累積的電荷。注意，在下文中，向柵極電極224A施加傳輸脈沖TRG的狀態(tài)也稱作傳輸脈沖TRG 導(dǎo)通狀態(tài)或者稱作第二傳輸柵極224導(dǎo)通狀態(tài)。此外，在下文中，不向柵極電極224A施加傳輸脈沖TRG的狀態(tài)也稱作傳輸脈沖TRG關(guān)閉狀態(tài)或者稱作第二傳輸柵極2M關(guān)閉狀態(tài)。浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)域225是由N型層形成的電荷電壓轉(zhuǎn)換部，該N型層的雜質(zhì)濃度使得用于布線的接觸部240能夠電連接至浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)域225。浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)域225將通過第二傳輸柵極2M傳輸自存儲(chǔ)部223的電荷轉(zhuǎn)換為電壓。用于布線的接觸部240連接至浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)域225的上部。單元像素211A還包括復(fù)位晶體管226、放大晶體管227和選擇晶體管228。注意， 圖8表示將N溝道MOS晶體管用作復(fù)位晶體管226、放大晶體管227和選擇晶體管2 的示例。然而，復(fù)位晶體管226、放大晶體管227和選擇晶體管228的導(dǎo)電類型的組合不限于這些導(dǎo)電類型的組合。復(fù)位晶體管226的漏極電極通過接觸部圖9)連接至電源VDB。復(fù)位晶體管 226的源極電極連接至浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)域225。此外，復(fù)位晶體管226的柵極電極226A(圖9) 與用于布線的接觸部243連接。通過接觸部M3向柵極電極226A施加復(fù)位脈沖RST，由此
11導(dǎo)通復(fù)位晶體管226，從而復(fù)位浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)域225，將電荷從浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)域225放電。放大晶體管227的漏極電極通過接觸部圖9)連接至電源VD0。放大晶體管 227的柵極電極227A(圖9)通過接觸部M5 (圖9)連接至浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)域225。選擇晶體管 228的漏極電極連接至放大晶體管227的源極電極。選擇晶體管228的源極電極通過接觸部對(duì)7(圖9)連接至垂直信號(hào)線117。此外，選擇晶體管228的柵極電極228A(圖9)與接觸部246連接。通過接觸部M6向選擇晶體管228的柵極電極施加選擇脈沖SEL，由此導(dǎo)通選擇晶體管228，從而選擇單元像素211A以作為從其讀出像素信號(hào)的對(duì)象。也就是說， 當(dāng)選擇晶體管2 導(dǎo)通時(shí)，放大晶體管227通過選擇晶體管2 將用于表示浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)域 225的電壓的像素信號(hào)供應(yīng)到列處理部113、接觸部247和垂直信號(hào)線117。注意，選擇晶體管2 也能夠連接在電源VDO與放大晶體管227的漏極電極之間。 根據(jù)像素信號(hào)的讀出方法，也可以省略復(fù)位晶體管226、放大晶體管227和選擇晶體管2 中的一個(gè)或多個(gè)，或者可以在多個(gè)像素之間共用復(fù)位晶體管226、放大晶體管227和選擇晶體管228中的一個(gè)或多個(gè)。單元像素2 IlA還包括電荷放電柵極(ABG) 2 和電荷放電部(ABD) 230。不同于圖1中的電荷放電柵極四，電荷放電柵極2 不具有柵極電極。替代地，當(dāng)向光屏蔽膜237施加預(yù)定控制脈沖ABG時(shí)，電荷放電柵極2 傳輸光電二極管221中所累積的電荷。也就是說，在電荷放電柵極229中，光屏蔽膜237用作柵極電極。具體地，當(dāng)向光屏蔽膜237施加正電壓的控制脈沖ABG時(shí)，光電二極管221與電荷放電部230之間的勢(shì)壘的電位升高，并且勢(shì)壘的高度降低。因而，在光電二極管221與電荷放電部230之間形成溢出路徑，于是光電二極管221中所累積的電荷被傳輸?shù)诫姾煞烹姴?30。在這種情況下，諸如第一傳輸柵極222和第二傳輸柵極224等的其它柵極各自具有專用柵極電極，并在各個(gè)柵極電極的上側(cè)設(shè)置光屏蔽膜237。因而，向光屏蔽膜237施加控制脈沖ABG不影響其他柵極的操作。此外，由于電荷放電柵極2 不具有柵極電極，因而沒有設(shè)置任何用于柵極電極的布線的接觸部。注意，在下文中，向光屏蔽膜237施加控制脈沖ABG的狀態(tài)也稱作控制脈沖ABG導(dǎo)通狀態(tài)或者稱作電荷放電柵極2 導(dǎo)通狀態(tài)。此外，在下文中，不向光屏蔽膜237施加控制脈沖ABG的狀態(tài)也稱作控制脈沖ABG關(guān)閉狀態(tài)或者稱作電荷放電柵極2 關(guān)閉狀態(tài)。電荷放電部230是由N型層形成，該N型層的雜質(zhì)濃度使得用于布線的接觸部242 能夠電連接至電荷放電部230。電荷放電部230通過接觸部242連接至電源VDA。因此，電荷放電部230的電位基本上等于電源VDA的電位。通過電荷放電柵極2 從光電二極管221 傳輸?shù)诫姾煞烹姴?30的電荷被放電到電源VDA。電荷放電柵極2 和電荷放電部230用于在曝光結(jié)束之后的讀出時(shí)段期間防止光電二極管221飽和時(shí)的電荷溢出。在單元像素2 IlA的上表面形成絕緣膜236，絕緣膜236具有由氧化物膜、氮化物膜和氧化物膜組成的三層結(jié)構(gòu)。絕緣膜236還用作光學(xué)防反射膜。絕緣膜236僅在形成有接觸部238 247的部分中具有開口。注意，考慮到擊穿電壓和光學(xué)靈敏度特性，以最佳膜厚設(shè)定用于形成絕緣膜236的各個(gè)層。另外，在絕緣膜236的上表面上形成由例如鎢等金屬制成的光屏蔽膜237。如圖 10所示，光屏蔽膜237僅在形成有光電二極管221的光接收部和接觸部238 M7的部分
12中具有開口。根據(jù)光電二極管221的光學(xué)靈敏度與存儲(chǔ)部223中所出現(xiàn)的噪聲之間的權(quán)衡關(guān)系，以最佳尺寸和最佳位置設(shè)置光屏蔽膜237中的用于光電二極管221的光接收部的開口部。注意，在這種情況下出現(xiàn)在存儲(chǔ)部223中的噪聲是基于與CCD圖像傳感器的拖尾相同原理而出現(xiàn)的噪聲。例如，當(dāng)光通過光屏蔽膜237的開口進(jìn)入存儲(chǔ)部223或者進(jìn)入存儲(chǔ)部 223的附近區(qū)域并由此在存儲(chǔ)部223內(nèi)出現(xiàn)電荷時(shí)，或者當(dāng)外部產(chǎn)生的電荷擴(kuò)散并流入存儲(chǔ)部223時(shí)，引起噪聲。此外，為了防止各接觸部與光屏蔽膜237之間的短路，光屏蔽膜237的用于接觸部 238 M7的開口部的尺寸大于各個(gè)接觸部的截面的尺寸，并且確保在光屏蔽膜237與接觸部之間存在預(yù)定間隔。然而，當(dāng)各接觸部與光屏蔽膜237之間的間隔太窄時(shí)，易于發(fā)生短路。當(dāng)各接觸部與光屏蔽膜237之間的間隔太寬時(shí)，雜散光通過開口部進(jìn)入，雜散光會(huì)使基于與上述拖尾相同原理而出現(xiàn)的噪聲增大。因此，根據(jù)兩種特性之間的權(quán)衡關(guān)系，也以最佳尺寸設(shè)定用于各個(gè)接觸部的開口部。圖12是表示像素陣列部111中的單元像素211A的布置的示意圖。另外，在圖12 中，為了便于理解該圖，省略了各個(gè)部分的附圖標(biāo)記。在像素陣列部111中，在垂直方向(列方向)和水平方向(行方向)上二維布置單元像素211A。此外，盡管未在圖12中示出，但各行均設(shè)置有四條驅(qū)動(dòng)信號(hào)線，這四條驅(qū)動(dòng)信號(hào)線是用于驅(qū)動(dòng)第一傳輸柵極222的柵極電極222k的信號(hào)線TRX、用于第二傳輸柵極 224的柵極電極224A的驅(qū)動(dòng)信號(hào)線TRG、用于復(fù)位晶體管226的柵極電極226A的驅(qū)動(dòng)信號(hào)線RST和用于選擇晶體管228的柵極電極228A的驅(qū)動(dòng)信號(hào)線SEL。因此，在布置有單元像素21IA的像素陣列部111中，與圖5中布置有單元像素11 的像素陣列部相比，可以省略用于驅(qū)動(dòng)電荷放電柵極的柵極電極的驅(qū)動(dòng)信號(hào)線ABG。由此能夠改善驅(qū)動(dòng)信號(hào)線的布線的布局自由度。此外，能夠增加光電二極管221的光接收部的開口面積，改善各個(gè)像素的總體光接收靈敏度，特別是能改善視角端部附近(在此處，入射光的入射角增大)的像素的光接收靈敏度。此外，減少了驅(qū)動(dòng)信號(hào)線對(duì)入射光的遮蔽，因而進(jìn)一步改善了光接收靈敏度。另外，也不需要在光屏蔽膜237中設(shè)置用于電荷放電柵極的柵極電極的接觸部的開口，因而改善了光屏蔽膜237的光屏蔽特性。因而，能降低通過光屏蔽膜237的開口入射的雜散光的入射量，減少由雜散光導(dǎo)致的噪聲，并且提高S/N比。注意，光屏蔽膜237例如連接至在像素陣列部111外部的外圍部分中延伸自垂直驅(qū)動(dòng)部112的布線。也就是說，光屏蔽膜237和垂直驅(qū)動(dòng)部112在像素陣列部111外部彼此連接。通過該布線將用于驅(qū)動(dòng)電荷放電柵極2 的控制脈沖ABG從垂直驅(qū)動(dòng)部112施加到光屏蔽膜237。也就是說，垂直驅(qū)動(dòng)部112控制施加到光屏蔽膜237的控制脈沖ABG，從而控制由電荷放電柵極2 從光電二極管221傳輸?shù)诫姾煞烹姴?30的電荷。注意，也可以通過除垂直驅(qū)動(dòng)部112之外的另一部分控制控制脈沖ABG。單元像素21IA的驅(qū)動(dòng)方法下面參照?qǐng)D13說明CMOS圖像傳感器100中的單元像素211A的驅(qū)動(dòng)方法。注意， 圖13是用于像素陣列部111的第i行和第(i+Ι)行中的單元像素211A的選擇脈沖SEL、傳輸脈沖TRX、傳輸脈沖TRG、復(fù)位脈沖RST和控制脈沖ABG在一個(gè)幀時(shí)段上的時(shí)序圖。首先，對(duì)全部像素同時(shí)導(dǎo)通傳輸脈沖TRX、傳輸脈沖TRG和復(fù)位脈沖RST。因而，導(dǎo)通第一傳輸柵極222和第二傳輸柵極224，并復(fù)位浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)域225。于是，對(duì)光電二極管 221、存儲(chǔ)部223和浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)域225的電荷進(jìn)行放電。此后，首先對(duì)全部像素同時(shí)關(guān)閉傳輸脈沖TRX，從而關(guān)閉第一傳輸柵極。然后，關(guān)閉傳輸脈沖TRG和復(fù)位脈沖RST，從而關(guān)閉第二傳輸柵極224。這時(shí)，同時(shí)開始全部像素的曝光，從而電荷在光電二極管221中開始累積。 也就是說，開始信號(hào)電荷的累積時(shí)段。接著，在經(jīng)過預(yù)定時(shí)間之后，對(duì)全部像素同時(shí)導(dǎo)通傳輸脈沖TRX，由此導(dǎo)通第一傳輸柵極222，以便將光電二極管221中所累積的電荷傳輸?shù)酱鎯?chǔ)部223。此后，對(duì)全部像素同時(shí)關(guān)閉傳輸脈沖TRX，以便關(guān)閉第一傳輸柵極222，并同時(shí)結(jié)束全部像素的曝光。接著，對(duì)全部像素同時(shí)導(dǎo)通控制脈沖ABG，由此導(dǎo)通電荷放電柵極229，從而在光電二極管221和電荷放電部230之間形成溢出路徑。因而，通過電荷放電柵極2 將在電荷從光電二極管221傳輸?shù)酱鎯?chǔ)部223之后產(chǎn)生在光電二極管221中的電荷放電到電荷放電部230，因此能夠防止這些電荷流入到存儲(chǔ)部223中。這時(shí)，信號(hào)電荷的累積時(shí)段結(jié)束并轉(zhuǎn)換到讀出時(shí)段，該讀出時(shí)段用于讀出基于各個(gè)單元像素211A中所累積的電荷的像素信號(hào)。另外，逐個(gè)像素或者以多個(gè)像素為單位進(jìn)行像素信號(hào)的讀出。注意，下面將說明逐行讀出像素信號(hào)的示例。例如，當(dāng)要讀出第i行的單元像素211A的像素信號(hào)時(shí)，導(dǎo)通第i行的選擇晶體管 228的選擇脈沖SEL，從而設(shè)定第i行的單元像素211A以作為從其讀出像素信號(hào)的對(duì)象。然后，首先導(dǎo)通復(fù)位脈沖RST，使得復(fù)位浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)域225。此后，關(guān)閉復(fù)位脈沖 RST0然后，通過選擇晶體管2 和垂直信號(hào)線117將用于表示復(fù)位電平的復(fù)位信號(hào)從放大晶體管227供應(yīng)到列處理部113。列處理部113基于復(fù)位信號(hào)讀出復(fù)位電平。注意，在下文中，將讀出復(fù)位電平的時(shí)段稱作P時(shí)段。接著，導(dǎo)通傳輸脈沖TRG，由此導(dǎo)通第二傳輸柵極224，從而將累積在存儲(chǔ)部223中的電荷傳輸?shù)礁?dòng)擴(kuò)散區(qū)域225。然后，通過選擇晶體管2 和垂直信號(hào)線117將用于表示基于傳輸?shù)礁?dòng)擴(kuò)散區(qū)域225的電荷的信號(hào)電平的電荷檢測(cè)信號(hào)從放大晶體管227傳輸?shù)搅刑幚聿?13。列處理部113基于電荷檢測(cè)信號(hào)讀出信號(hào)電平。注意，在下文中，將讀出信號(hào)電平的時(shí)段稱作D時(shí)段。然后，列處理部113進(jìn)行⑶S處理以獲得在P時(shí)段讀出的復(fù)位電平與在D時(shí)段讀出的信號(hào)電平之間的差值，由此將噪聲從檢測(cè)的信號(hào)電平除去。此后，關(guān)閉選擇脈沖SEL，從而第i行的單元像素211A的讀出時(shí)段結(jié)束并轉(zhuǎn)換到第(i+Ι)行的單元像素211A的讀出時(shí)段。在完成所有行的信號(hào)電平的讀出之后，必要時(shí)， 轉(zhuǎn)換到圖13的時(shí)序圖的頂部以開始下一幀的累積時(shí)段。2.第二實(shí)施例下面參照?qǐng)D14說明本發(fā)明的第二實(shí)施例。注意，盡管CMOS圖像傳感器100的結(jié)構(gòu)類似于第一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)，但第二實(shí)施例的單元像素的結(jié)構(gòu)不同于第一實(shí)施例的單元像素的結(jié)構(gòu)。下文省略了與第一實(shí)施例相同部分的重復(fù)說明。與圖8相同，圖14是表示單元像素2IlB的截面結(jié)構(gòu)示例的圖。注意，在圖14中， 使用相同的附圖標(biāo)記表示與圖8中的部分相對(duì)應(yīng)的部分。
通過對(duì)單元像素21IB與單元像素21IA進(jìn)行比較表明，絕緣膜236在由虛線A所包圍的部分中結(jié)構(gòu)不同于單元像素211A，而其他部分相同。具體地，絕緣膜236的僅如下部分在絕緣膜236的第二層中不包括具有高擊穿電壓的氮化物膜而是通過氧化物膜單獨(dú)形成 該部分位于光屏蔽膜237中的在光電二極管221與電荷放電部230之間形成電荷放電柵極 229的部分與半導(dǎo)體基板(硅基板)之間。因而，當(dāng)向光屏蔽膜237施加控制脈沖ABG時(shí)， 通過控制脈沖ABG應(yīng)用到半導(dǎo)體基板(硅基板)的調(diào)制僅在電荷放電柵極2 的被除去了氮化物膜的部分中得到加強(qiáng)，因此能夠容易控制電荷放電柵極229的勢(shì)壘。例如，在形成該絕緣膜236的情況下，首先形成第一層的氧化物膜和第二層的氮化物膜，然后用抗蝕劑覆蓋待要除去氮化物膜的部分。接著，通過蝕刻除去覆蓋有抗蝕劑部分中的氮化物膜。注意，在這時(shí)，可以除去覆蓋有抗蝕劑的部分中的第一層的氧化物膜的一部分或者全部。然后，最終形成第三層的氧化物膜。因此，能夠容易地形成如下絕緣膜236 該絕緣膜236的一部分是由氧化物膜單獨(dú)形成。3.第三實(shí)施例下面參照?qǐng)D15 圖20說明本發(fā)明的第三實(shí)施例。注意，盡管CMOS圖像傳感器100 的結(jié)構(gòu)類似于第一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)，但第三實(shí)施例的單元像素的結(jié)構(gòu)不同于第一實(shí)施例的單元像素的結(jié)構(gòu)。下文省略了與第一實(shí)施例相同部分的重復(fù)說明。單元像素21IC的結(jié)構(gòu)示例圖15表示單元像素21IC沿圖18中所示的方向A-A'的截面結(jié)構(gòu)的示例。圖16 和圖17是表示單元像素211C的結(jié)構(gòu)示例的平面圖。然而，圖16表示不包括光屏蔽膜237 的結(jié)構(gòu)，而圖17表示包括光屏蔽膜237的結(jié)構(gòu)。注意，為了便于理解附圖，圖16和圖17未示出絕緣膜236。圖18是通過向圖17添加路徑A-A'而獲得的圖。注意，在圖15 圖18 中，使用相同的附圖標(biāo)記表示與圖8 圖11中的部分相對(duì)應(yīng)的部分。通過對(duì)單元像素211C與單元像素211A進(jìn)行比較表明，單元像素211C和單元像素 211A的不同之處在于，單元像素211C不具有第一傳輸柵極222、存儲(chǔ)部223和接觸部238， 而其他部分相同。 在單元像素21IC中，通過第二傳輸柵極2M將光電二極管221中所累積的電荷傳輸?shù)礁?dòng)擴(kuò)散區(qū)域225，并將其保持在浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)域225中。因此，從圖17與圖10之間的比較能清楚地看到，光電二極管221的光接收部的面積得到增加，因而能夠增加光接收靈敏度。此外，能夠增加光電二極管221的飽和電荷量。另外，還能夠降低與上述拖尾表現(xiàn)出相同現(xiàn)象的噪聲的影響。m^wimTuim 211c mwiMimmmmmm圖19是表示像素陣列部111中的單元像素211C的布置的示意圖。注意，在圖19 中，為了便于理解該圖，省略了各個(gè)部分的附圖標(biāo)記。在像素陣列部111中，在垂直方向(列方向)和水平方向(行方向)上二維布置單元像素21IC。此外，盡管未在圖19中示出，但各行均設(shè)置有三條驅(qū)動(dòng)信號(hào)線，這三條驅(qū)動(dòng)信號(hào)線是用于驅(qū)動(dòng)第二傳輸柵極224的柵極電極224A的驅(qū)動(dòng)信號(hào)線TRG、用于驅(qū)動(dòng)復(fù)位晶體管226的柵極電極226A的驅(qū)動(dòng)信號(hào)線RST和用于驅(qū)動(dòng)選擇晶體管228的柵極電極228A 的驅(qū)動(dòng)信號(hào)線SEL。因而，在布置有單元像素211C的像素陣列部111中，與圖12中布置有單元像素
15211A的像素陣列部111相比，能夠省略用于第一傳輸柵極的柵極電極的驅(qū)動(dòng)信號(hào)線TRX。由此能夠進(jìn)一步改善驅(qū)動(dòng)信號(hào)線的布線的布局自由度。此外，能進(jìn)一步增大用于光電二極管 221的光接收部的開口面積。另外，也不需要在光屏蔽膜237中設(shè)置用于第一傳輸柵極的柵極電極的接觸部的開口，因而能夠改善光屏蔽膜237的光屏蔽特性。因而，還能夠降低通過光屏蔽膜237的開口入射的雜散光的入射量，減少由雜散光導(dǎo)致的噪聲，并且提高S/N比。單元像素21IC的驅(qū)動(dòng)方法下面參照?qǐng)D20說明CMOS圖像傳感器100中的單元像素21IC的驅(qū)動(dòng)方法。注意， 圖20是用于像素陣列部111的第i行和第(i+Ι)行中的單元像素211C的選擇脈沖SEL、傳輸脈沖TRG、復(fù)位脈沖RST和控制脈沖ABG在一個(gè)幀時(shí)段上的時(shí)序圖。首先，對(duì)全部像素同時(shí)導(dǎo)通傳輸脈沖TRG和復(fù)位脈沖RST導(dǎo)通。因而，導(dǎo)通第二傳輸柵極224，并且復(fù)位浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)域225。由此，對(duì)光電二極管221和浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)域225的電荷進(jìn)行放電。然后，關(guān)閉傳輸脈沖TRG和復(fù)位脈沖RST，從而關(guān)閉第二傳輸柵極224。這時(shí)，同時(shí)開始全部像素的曝光，從而電荷開始在光電二極管221中累積。也就是說，開始信號(hào)電荷的累積時(shí)段。接著，對(duì)全部像素同時(shí)導(dǎo)通復(fù)位脈沖RST導(dǎo)通，從而復(fù)位浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)域225。接著，在從開始信號(hào)電荷的累積時(shí)段開始經(jīng)過預(yù)定時(shí)間之后，導(dǎo)通傳輸脈沖TRG， 由此導(dǎo)通第二傳輸柵極224，從而將累積在光電二極管221中的電荷傳輸?shù)礁?dòng)擴(kuò)散區(qū)域 225。然后，對(duì)全部像素同時(shí)關(guān)閉傳輸脈沖TRG，從而關(guān)閉第二傳輸柵極224，于是同時(shí)結(jié)束全部像素的曝光。接著，對(duì)全部像素同時(shí)導(dǎo)通控制脈沖ABG，由此導(dǎo)通電荷放電柵極229，從而形成在光電二極管221和電荷放電部230之間形成溢出路徑。在這時(shí)，信號(hào)電荷的累積時(shí)段結(jié)束并轉(zhuǎn)換到讀出時(shí)段，該讀出時(shí)段用于讀出基于各個(gè)單元像素211C中所累積的電荷的像素信號(hào)。注意，逐個(gè)像素或者以多個(gè)像素為單位進(jìn)行像素信號(hào)的讀出。注意，下面將說明逐行讀出像素信號(hào)的示例。例如，當(dāng)要讀出第i行的單元像素211C的像素信號(hào)時(shí)，導(dǎo)通第i行的選擇晶體管 228的選擇脈沖SEL導(dǎo)通，從而選擇第i行的單元像素211C以作為從其讀出像素信號(hào)的對(duì)象。然后，通過選擇晶體管2 和垂直信號(hào)線117將用于表示基于傳輸?shù)礁?dòng)擴(kuò)散區(qū)域225的電荷的信號(hào)電平的電荷檢測(cè)信號(hào)從放大晶體管227傳輸?shù)搅刑幚聿?13。列處理部113基于電荷檢測(cè)信號(hào)讀出信號(hào)電平。接著，導(dǎo)通復(fù)位脈沖RST，從而復(fù)位浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)域225。接著，關(guān)閉復(fù)位脈沖RST。 然后，通過選擇晶體管2 和垂直信號(hào)線117將用于表示復(fù)位電平的復(fù)位信號(hào)從放大晶體管227供應(yīng)到列處理部113。列處理部113基于復(fù)位信號(hào)讀出復(fù)位電平。然后，列處理部113進(jìn)行⑶S處理以獲得在D時(shí)段讀出的信號(hào)電平與在P時(shí)段讀出的復(fù)位電平之間的差值，由此將噪聲從檢測(cè)的信號(hào)電平中除去。注意，當(dāng)復(fù)位浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)域225時(shí)，復(fù)位晶體管2 的切換操作引起隨機(jī)kTC噪聲 (熱噪聲)。除非使用在讀出信號(hào)電平之前的復(fù)位電平，否則不能精確地除去該kTC噪聲。 然而，在這種情況下，使用了在讀出信號(hào)電平之后的復(fù)位電平。因此，能夠除去例如偏移誤差等固定噪聲，但不能除去kTC噪聲。此外，在Si-SiO2界面處存在很多晶體缺陷，并且易于出現(xiàn)暗電流。因此，當(dāng)電荷保持在浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)域225中時(shí)，保持電荷的時(shí)間由于像素信號(hào)的讀出順序而不同，于是暗電流對(duì)各個(gè)像素的信號(hào)電平的影響也不同。使用該復(fù)位電平的噪聲除去操作不能夠消除由于暗電流的影響差異而在像素間產(chǎn)生的噪聲差異。然后，關(guān)閉選擇脈沖SEL，從而結(jié)束第i行的單元像素211C的讀出時(shí)段，并轉(zhuǎn)換到第(i+Ι)行的單元像素211C的讀出時(shí)段。在完成全部行的信號(hào)電平的讀出之后，必要時(shí)， 轉(zhuǎn)換到圖20的時(shí)序圖的頂部以開始下一幀的累積時(shí)段。因此，在單元像素211C中，與單元像素211A相比，使kTC噪聲和由暗電流所導(dǎo)致的噪聲增大，但能夠增加光電二極管221的光接收部的面積。因此，改善了光接收靈敏度， 并且增加了飽和電荷的量。此外，能夠降低與上述拖尾表現(xiàn)出相同現(xiàn)象的噪聲的影響。因此，單元像素211C適合應(yīng)用到如下固態(tài)攝像器件在該固態(tài)攝像器件中，每個(gè)像素的面積較小，且難以保證存儲(chǔ)部的區(qū)域。注意，與在單元像素211B中相同，在單元像素211C中，也可以單獨(dú)通過氧化物膜形成僅位于與電荷放電柵極2 相對(duì)應(yīng)的部分中的絕緣膜236。下面參照?qǐng)D21 圖M簡(jiǎn)要介紹如下單元像素的一些結(jié)構(gòu)示例在該單元像素中， 使用光屏蔽膜237替代單元像素211A 211C中的電荷放電柵極229的柵極電極。4.第四實(shí)施例圖21表示單元像素的第四實(shí)施例，與圖8相同，圖21是單元像素211D的截面結(jié)構(gòu)示例的圖。注意，在圖21中，使用相同的附圖標(biāo)記表示與圖8中的部分相對(duì)應(yīng)的部分，并且在下文中省略與第一實(shí)施例相同部分的重復(fù)說明。單元像素211D與單元像素211A的不同之處在于，單元像素211D具有溢出路徑 301，通過在柵極電極222A下方及光電二極管221與存儲(chǔ)部223之間的邊界部分中設(shè)置 P-雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)域302來(lái)形成溢出路徑301。需要降低雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)域302的電位來(lái)形成溢出路徑301。例如，可以通過使用N-雜質(zhì)輕摻雜雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)域302以降低P-雜質(zhì)的濃度，由此形成P-雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)域302?？商鎿Q地，當(dāng)在形成勢(shì)壘的同時(shí)使用P-雜質(zhì)摻雜雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)域302時(shí)，能夠通過降低P-雜質(zhì)的濃度來(lái)形成P-雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)域302。在單元像素2 IlD中，形成在光電二極管221與存儲(chǔ)部223之間的邊界部分中的溢出路徑301用作如下構(gòu)件該構(gòu)件用于將以低亮度產(chǎn)生的電荷優(yōu)先累積在光電二極管221中。通過在光電二極管221與存儲(chǔ)部223之間的邊界部分中設(shè)置P-雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)域302 來(lái)降低該邊界部分的勢(shì)壘。降低勢(shì)壘的部分就是溢出路徑301。在光電二極管221中產(chǎn)生并超過溢出路徑301的勢(shì)壘的電荷自動(dòng)泄露到存儲(chǔ)部223并累積在存儲(chǔ)部223中。換句話說，溢出路徑301的勢(shì)壘下方產(chǎn)生的電荷累積在光電二極管221中。溢出路徑301用作中間電荷傳輸部。具體地，在同時(shí)進(jìn)行全部多個(gè)單元像素的攝像操作的曝光時(shí)段中，作為中間電荷傳輸部的溢出路徑301將通過光電二極管221中的光電轉(zhuǎn)換產(chǎn)生且超過由溢出路徑301的電位所確定的預(yù)定電荷量的電荷作為信號(hào)電荷傳輸?shù)酱鎯?chǔ)部223。
注意，在圖21的示例中，通過設(shè)置P-雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)域302來(lái)形成溢出路徑301。然而，也可以通過設(shè)置N-雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)域302以替代P-雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)域302，由此形成溢出路徑 301。5.第五實(shí)施例圖22表示單元像素的第五實(shí)施例，與圖8相同，圖22是單元像素211E的截面結(jié)構(gòu)示例的圖。另外，在圖22中，使用相同的附圖標(biāo)記表示與圖8中的部分相對(duì)應(yīng)的部分，并且在下文中省略了與第一實(shí)施例相同部分的重復(fù)說明。通過在圖8中的單元像素211A的結(jié)構(gòu)中設(shè)置與浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)域225類似的存儲(chǔ)部 223來(lái)形成單元像素211E。具體地，在單元像素21IE中，第一傳輸柵極222的柵極電極222k 在光電二極管221與存儲(chǔ)部223之間的邊界處設(shè)置在P型阱層232上方。此外，在單元像素211E中，通過與浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)域225的N型層類似的N型層311形成存儲(chǔ)部223。6.第六實(shí)施例圖23表示單元像素的第六實(shí)施例，與圖8相同，圖23是單元像素211F的截面結(jié)構(gòu)示例的圖。另外，在圖23中，使用相同的附圖標(biāo)記表示與圖8中的部分相對(duì)應(yīng)的部分，并且在下文中省略了與第一實(shí)施例相同部分的重復(fù)說明。圖8中的單元像素211A具有如下結(jié)構(gòu)在該結(jié)構(gòu)中，存儲(chǔ)部223是由埋入溝道235 形成。另一方面，圖23中的單元像素211F采用如下結(jié)構(gòu)在該結(jié)構(gòu)中，存儲(chǔ)部223是由埋入型的N型擴(kuò)散區(qū)域322形成。在存儲(chǔ)部223是由N型擴(kuò)散區(qū)域322形成的情況下，也能獲得與存儲(chǔ)部223是由埋入溝道235形成的情況類似的作用和效果。具體地，通過在P型阱層232內(nèi)形成N型擴(kuò)散區(qū)域322并在基板表面?zhèn)壬闲纬蒔型層321，能夠防止出現(xiàn)在Si-SW2界面處的暗電流在存儲(chǔ)部223的N型擴(kuò)散區(qū)域322中累積，因而有助于圖像質(zhì)量的改善。在這種情況下，存儲(chǔ)部223的N型擴(kuò)散區(qū)域322的雜質(zhì)濃度優(yōu)選地低于浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)域225的雜質(zhì)濃度。這樣設(shè)定雜質(zhì)濃度能夠增加通過第二傳輸柵極2M從存儲(chǔ)部223向浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)域225傳輸電荷的效率。注意，盡管上面已經(jīng)說明了存儲(chǔ)部223是由埋入型的N型擴(kuò)散區(qū)域322形成的示例，但是，雖然在存儲(chǔ)部223中產(chǎn)生的暗電流可能增加，但存儲(chǔ)部223也可以具有非埋入型的結(jié)構(gòu)。7.第七實(shí)施例圖M表示單元像素的第七實(shí)施例，與圖8相同，圖M是單元像素211G的截面結(jié)構(gòu)示例的圖。另外，在圖M中，使用相同的附圖標(biāo)記表示與圖8中的部分相對(duì)應(yīng)的部分，并且在下文中省略了與第一實(shí)施例相同部分的重復(fù)說明。盡管在圖8的單元像素211A中的光電二極管221與浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)域225之間設(shè)置有一個(gè)存儲(chǔ)部(MEM) 223，但在圖M的單元像素211G中還設(shè)置另一個(gè)存儲(chǔ)部(MEiC) 332。也就是說，存儲(chǔ)部具有兩級(jí)結(jié)構(gòu)。此外，用于布線的接觸部334連接至第三傳輸柵極331的柵極電極331A的位于存儲(chǔ)部332側(cè)上的上部。當(dāng)通過接觸部334向由多晶硅形成的柵極電極331A施加傳輸脈沖TRX2時(shí)，第三傳輸柵極331傳輸存儲(chǔ)部223中所累積的電荷。存儲(chǔ)部332是由形成在柵極電極331A下方的N型埋入溝道333形成。存儲(chǔ)部332對(duì)通過第三傳輸柵極331傳輸自存儲(chǔ)部223的電荷進(jìn)行累積。由于存儲(chǔ)部332是由埋入溝道333形成，因而能夠抑制在Si-SW2界面處出現(xiàn)暗電流，從而有助于圖像質(zhì)量的改善。存儲(chǔ)部332具有與存儲(chǔ)部223類似的結(jié)構(gòu)。因此，與在存儲(chǔ)部223中相同，與不應(yīng)用調(diào)制的情況相比，在應(yīng)用調(diào)制的情況下能夠增加存儲(chǔ)部332的飽和電荷量。在單元像素2 IlG的全局曝光操作中，能夠?qū)鬏斪怨怆姸O管221的電荷保持在存儲(chǔ)部223或者存儲(chǔ)部332中。因此，例如，能夠?qū)?lái)自不同曝光時(shí)段的電荷保持在各個(gè)不同的存儲(chǔ)部中。注意，在單元像素211D 211G中，與在單元像素211B中相同，也可以單獨(dú)通過氧化物膜形成僅位于與電荷放電柵極2 相對(duì)應(yīng)的部分中的絕緣膜236。8.第八實(shí)施例上面說明了光屏蔽膜237替代電荷放電柵極229的柵極電極的示例。然而，例如， 光屏蔽膜237也可以替代第一傳輸柵極222的柵極電極222A。圖25 圖30表示光屏蔽膜237替代第一傳輸柵極的柵極電極的實(shí)施例。注意， 與第一實(shí)施例相比，盡管CMOS圖像傳感器100的結(jié)構(gòu)類似于第一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)，但第八實(shí)施例具有不同的單元像素結(jié)構(gòu)。在下文中省略了與第一實(shí)施例相同的部分的重復(fù)說明。單元像素21IH的結(jié)構(gòu)示例圖25表示單元像素211H沿圖觀所示的方向A-A'的截面結(jié)構(gòu)的示例。圖沈和圖27是表示單元像素211H的結(jié)構(gòu)示例的平面圖。然而，圖沈表示不包括光屏蔽膜237的結(jié)構(gòu)，而圖27表示包括光屏蔽膜237的結(jié)構(gòu)。注意，為了便于理解附圖，圖沈和圖27未示出絕緣膜236。圖觀是通過向圖27添加路徑A-A'而獲得的圖。另外，在圖25 圖觀中， 使用相同的附圖標(biāo)記表示與圖8 圖11的部分相對(duì)應(yīng)的部分。圖25中的單元像素211H在以下方面不同于圖8中的單元像素211A。首先，未設(shè)置包括柵極電極222k的第一傳輸柵極222和接觸部238，但替代地設(shè)置第一傳輸柵極401。 與單元像素211A中的電荷放電柵極2 相同，當(dāng)向光屏蔽膜237施加傳輸脈沖TRX時(shí)，第一傳輸柵極401傳輸光電二極管221中所累積的電荷。也就是說，在第一傳輸柵極401中， 光屏蔽膜237用作柵極電極。具體地，當(dāng)向光屏蔽膜237施加正電壓的傳輸脈沖TRX時(shí)，光電二極管221與存儲(chǔ)部223之間的勢(shì)壘的電位升高，并且勢(shì)壘的高度降低。存儲(chǔ)部223的電位也升高。因而，在光電二極管221與存儲(chǔ)部223之間形成溢出路徑，并且累積在光電二極管221中的電荷被傳輸?shù)诫娢簧叩拇鎯?chǔ)部223。此外，與圖14的單元像素211B中相同，除去絕緣膜236的第二層的氮化物膜，并且單獨(dú)由氧化物膜形成僅位于與第一傳輸柵極401和存儲(chǔ)部223對(duì)應(yīng)的部分中的絕緣膜 236。因此，能夠容易控制第一傳輸柵極401的勢(shì)壘和存儲(chǔ)部223的電位。另外，在光電二極管221與電荷放電部230之間設(shè)置包括柵極電極402A和絕緣膜 402B的電荷放電柵極402，接觸部403連接至柵極電極402A的上部。Mvumm 2iiH am^m^m^m^m圖四是表示像素陣列部111中單元像素211H的布置的示意圖。注意，在圖四中， 為了便于理解附圖，省略了各個(gè)部分的附圖標(biāo)記。在像素陣列部111中，在垂直方向(列方向)和水平方向(行方向)上二維布置單元像素211H。此外，盡管未在圖四中示出，但各行均設(shè)置有四條驅(qū)動(dòng)信號(hào)線，這四條驅(qū)動(dòng)
19信號(hào)線是用于第二傳輸柵極224的柵極電極224A的驅(qū)動(dòng)信號(hào)線TRG、用于復(fù)位晶體管2 的柵極電極226A的驅(qū)動(dòng)信號(hào)線RST、用于選擇晶體管228的柵極電極228A的驅(qū)動(dòng)信號(hào)線 SEL和用于電荷放電柵極402的柵極電極402A的驅(qū)動(dòng)信號(hào)線ABG。因此，在布置有單元像素21IH的像素陣列部111中，與圖5中布置有單元像素11 的像素陣列部相比，能夠省略用于第一傳輸柵極的柵極電極的驅(qū)動(dòng)信號(hào)線TRX。這樣，能夠改善驅(qū)動(dòng)信號(hào)線的布線的布局自由度。此外，能夠增加光電二極管221的光接收部的開口面積，改善各個(gè)像素的總體光接收靈敏度，特別是能夠改善視角端部附近(在此處，入射光的入射角增大)的像素的光接收靈敏度。此外，減少了驅(qū)動(dòng)信號(hào)線對(duì)入射光的遮蔽，因而能進(jìn)一步改善光接收靈敏度。另外，也不需要在光屏蔽膜237中設(shè)置用于第一傳輸柵極的柵極電極的接觸部的開口，因而能夠改善光屏蔽膜237的光屏蔽特性。因而，能夠降低通過光屏蔽膜237的開口入射的雜散光的入射量，減少由雜散光導(dǎo)致的噪聲，并且提高S/N比。注意，光屏蔽膜237例如連接至在像素陣列部111外部的外圍部分中延伸自垂直驅(qū)動(dòng)部112的布線。通過該布線將用于驅(qū)動(dòng)第一傳輸柵極401的傳輸脈沖TRX從垂直驅(qū)動(dòng)部112施加到光屏蔽膜237。單元像素21IH的驅(qū)動(dòng)方法下面參照?qǐng)D30說明CMOS圖像傳感器100中的單元像素211H的驅(qū)動(dòng)方法。注意， 圖30是像素陣列部111的第i行和第(i+Ι)行中的單元像素211H的選擇脈沖SEL、控制脈沖ABG、傳輸脈沖TRG、復(fù)位脈沖RST和傳輸脈沖TRX在一個(gè)幀時(shí)段上的時(shí)序圖。首先，對(duì)全部像素同時(shí)導(dǎo)通傳輸脈沖TRX、傳輸脈沖TRG和復(fù)位脈沖RST。因而，對(duì)全部像素同時(shí)導(dǎo)通第一傳輸柵極401和第二傳輸柵極224，并且復(fù)位浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)域225。結(jié)果，對(duì)光電二極管221、存儲(chǔ)部223和浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)域225的電荷進(jìn)行放電。然后，首先關(guān)閉傳輸脈沖TRX，從而對(duì)全部像素同時(shí)關(guān)閉第一傳輸柵極401。然后，對(duì)全部像素同時(shí)關(guān)閉傳輸脈沖TRG和復(fù)位脈沖RST，從而關(guān)閉第二傳輸柵極224。這時(shí)，同時(shí)開始全部像素的曝光，從而電荷開始在光電二極管221中累積。也就是說，開始信號(hào)電荷的累積時(shí)段。接著，在經(jīng)過預(yù)定時(shí)間之后，導(dǎo)通傳輸脈沖TRX，由此對(duì)全部像素同時(shí)導(dǎo)通第一傳輸柵極401，從而將累積在光電二極管221中的電荷傳輸?shù)酱鎯?chǔ)部223。然后，關(guān)閉傳輸脈沖TRX，從而對(duì)全部像素同時(shí)關(guān)閉第一傳輸柵極401，并且同時(shí)結(jié)束全部像素的曝光。接著，對(duì)全部像素同時(shí)導(dǎo)通控制脈沖ABG，由此導(dǎo)通電荷放電柵極402，從而形成在光電二極管221和電荷放電部230之間形成溢出路徑。注意，讀出時(shí)段的過程類似于參照?qǐng)D13所說明的單元像素211A的讀出時(shí)段的過程，因而省略了重復(fù)說明。單元像素2 IlH的變型示例當(dāng)如上所述僅通過像素陣列部111的外圍部分施加傳輸脈沖TRX時(shí)，單元像素 211H越靠近像素陣列部111的外圍部分，單元像素211H中的傳輸脈沖TRX的上升沿或下降沿變化越快，而單元像素211H越靠近像素陣列部111的中央部分，單元像素211H中的傳輸脈沖TRX的上升沿或下降沿變化越慢。也就是說，在傳輸脈沖TRX的導(dǎo)通或者關(guān)閉時(shí)刻可能隨著單元像素211H的位置而出現(xiàn)差異，因此第一傳輸柵極401的導(dǎo)通或者關(guān)閉的控制可能出現(xiàn)差異。當(dāng)該差異變大時(shí)，在所拍攝的圖像中出現(xiàn)陰影。
下面參照?qǐng)D31和圖32說明解決上述問題的對(duì)策的示例。與圖25相同，圖31表示單元像素211H沿圖觀所示的方向A-A'的截面結(jié)構(gòu)的示例。通過對(duì)圖31與圖25進(jìn)行比較表明，圖31與圖25的不同之處在于，在圖31中，接觸部411連接至光屏蔽膜237的位于存儲(chǔ)部223右上側(cè)的上部。圖31和圖25的其他部分類似。圖32是表示圖31的單元像素211H在像素陣列部111中的布置的示意圖。另夕卜， 在圖32中，為了便于理解附圖，省略除接觸部411之外的各個(gè)部分的附圖標(biāo)記。通過對(duì)圖32和圖四進(jìn)行比較表明，在圖32中，每個(gè)行均設(shè)置有驅(qū)動(dòng)信號(hào)線TRX， 并且驅(qū)動(dòng)信號(hào)線TRX通過接觸部411分路連接至光屏蔽膜237。因此光屏蔽膜237和垂直驅(qū)動(dòng)部112在像素陣列部111內(nèi)的各個(gè)像素中彼此連接。這樣，就能夠減小傳輸脈沖TRX 的CR時(shí)間常數(shù)，并降低在像素之間的第一傳輸柵極401的導(dǎo)通或者關(guān)閉的時(shí)刻差異。注意，在這種情況下，盡管驅(qū)動(dòng)信號(hào)線的數(shù)量與圖5的相關(guān)技術(shù)的情況中相同，但能夠減少設(shè)置在光屏蔽膜237中的開口的數(shù)量，因而能夠改善光屏蔽膜237的光屏蔽特性。9.變型示例盡管上面已經(jīng)說明了將本發(fā)明應(yīng)用到電荷放電柵極和第一傳輸柵極的示例，但本發(fā)明也可以應(yīng)用到其他用于傳輸電荷的柵極和晶體管。然而，當(dāng)本發(fā)明應(yīng)用到諸如復(fù)位晶體管2 或者選擇晶體管2 等以行為單位進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的柵極或者晶體管時(shí)，需要將每個(gè)行的光屏蔽膜分開。因此，在每個(gè)行的光屏蔽膜中形成間隙，從而會(huì)降低光屏蔽特性。由此， 期望將本發(fā)明應(yīng)用到諸如上述電荷放電柵極和第一傳輸柵極以及圖15中的第二傳輸柵極 224和圖M中的第三傳輸柵極331等對(duì)全部像素進(jìn)行同時(shí)驅(qū)動(dòng)的柵極和晶體管。注意，與其它柵極和晶體管相比，電荷放電柵極不需要具有高等級(jí)特性。例如，當(dāng)能夠在光電二極管與電荷放電部之間形成溢出路徑時(shí)，控制脈沖ABG的導(dǎo)通或者關(guān)閉的時(shí)刻差異或者控制脈沖ABG的電壓在像素之間的差異不會(huì)表現(xiàn)出很大的問題。因此，認(rèn)為本發(fā)明最適合應(yīng)用到電荷放電柵極。此外，當(dāng)本發(fā)明應(yīng)用到其它柵極或者晶體管時(shí)，也能夠采用圖32中的驅(qū)動(dòng)信號(hào)線的連接方法。例如，第一實(shí)施例中的用于供應(yīng)控制脈沖ABG的驅(qū)動(dòng)信號(hào)線可以具有圖32所示的結(jié)構(gòu)。另外，當(dāng)使用圖32中的驅(qū)動(dòng)信號(hào)線的連接方法時(shí)，不必在各個(gè)單元像素中設(shè)置用于連接驅(qū)動(dòng)信號(hào)線的接觸部，可將接觸部布置成能夠滿足必要的脈沖特性。此外，光屏蔽膜237還可以使用除上述鎢之外的元素。然而，期望使用具有盡可能低的電阻且具有優(yōu)異光屏蔽性能和優(yōu)異加工性的元素。注意，這個(gè)實(shí)施例中的全部像素是指出現(xiàn)在圖像中的部分中的所有像素，不包括虛擬像素(dummy pixel)等。除此之外，如果時(shí)間差異和圖像失真較小以至于不產(chǎn)生任何問題，可由每次高速掃描多個(gè)行(如，數(shù)十行)的操作代替對(duì)全部像素同時(shí)進(jìn)行的操作。另外，在本發(fā)明的實(shí)施例中，不僅能將全局快門操作用于出現(xiàn)在圖像中的全部像素還能夠用于預(yù)定的多個(gè)行。此外，上面說明的單元像素211的器件結(jié)構(gòu)的導(dǎo)電類型僅僅是示例。N型和P型可以互換，并且基板231的導(dǎo)電類型可以是N型和P型中的一者。
另外，本發(fā)明不限于應(yīng)用到固態(tài)攝像器件。也就是說，本發(fā)明可以應(yīng)用到通常在圖像攝取部(光電轉(zhuǎn)換部)中使用固態(tài)攝像器件的電子裝置，該電子裝置包括諸如數(shù)碼相機(jī)和攝像機(jī)等攝像器件、具有攝像功能的便攜式終端裝置和在圖像讀取部中使用固態(tài)攝像器件的復(fù)印機(jī)等。固態(tài)攝像器件可形成為單芯片形成或制造成具有成像功能的模塊形式，攝像部和信號(hào)處理部或光學(xué)系統(tǒng)共同封裝在模塊中。應(yīng)用有本發(fā)明的電子裝置結(jié)構(gòu)的示例圖33是表示作為應(yīng)用有本發(fā)明的電子裝置的攝像裝置的結(jié)構(gòu)示例的框圖。圖33的攝像裝置600包括由透鏡組等構(gòu)成的光學(xué)部601、采用具有每個(gè)上述結(jié)構(gòu)的單元像素211的固態(tài)攝像元件(攝像器件)602和作為照相機(jī)信號(hào)處理電路的DSP電路 603。攝像裝置600還包括幀存儲(chǔ)器604、顯示部605、記錄部606、操作部607和電源部608。 DSP電路603、幀存儲(chǔ)器604、顯示部605、記錄部606、操作部607和電源部608通過總線609 相互連接。光學(xué)部601捕捉來(lái)自物體的入射光(圖像光)，并且在固態(tài)攝像元件602的攝像表面上形成圖像。固態(tài)攝像元件602以像素為單位將通過光學(xué)部601在攝像面上形成圖像的入射光的光量轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，并將電信號(hào)作為像素信號(hào)輸出。能夠?qū)⑸鲜鰧?shí)施例等的CMOS 圖像傳感器100的固態(tài)攝像元件用作固態(tài)攝像元件602，即，能夠?qū)⑼ㄟ^全局曝光而能夠?qū)崿F(xiàn)非失真攝像的固態(tài)攝像元件用作固態(tài)攝像元件602。顯示部605例如是由諸如液晶面板或者有機(jī)電致發(fā)光(electroluminescence， EL)面板等面板型顯示裝置形成。顯示部605顯示固態(tài)攝像元件602所攝取的移動(dòng)圖像或者靜止圖像。記錄部606將固態(tài)攝像元件602所攝取的移動(dòng)圖像或者靜止圖像記錄到諸如錄像帶或者DVD (數(shù)字光盤)等記錄媒介上。操作部607在用戶的操作下發(fā)出用于攝像器件600的各種功能的操作指令。電源部608作為工作電源視情況向作為供給對(duì)象的DSP電路603、幀存儲(chǔ)器604、顯示部605、記錄部606和操作部607供應(yīng)各種電功率。如上所述，通過將上述實(shí)施例的CMOS圖像傳感器100用作固態(tài)攝像元件602，能夠降低由像素晶體管的閾值變化所導(dǎo)致的噪聲，因此能確保高的S/N。這樣，在諸如攝像機(jī)或者數(shù)碼相機(jī)以及用于例如手機(jī)等移動(dòng)裝置的照相機(jī)模塊等攝像裝置600中，也能改善所攝圖像的圖像質(zhì)量。此外，通過將本發(fā)明應(yīng)用到CMOS圖像傳感器的情況作為示例來(lái)說明上述實(shí)施例， 其中該CMOS圖像傳感器中的用于根據(jù)可見光的量來(lái)檢測(cè)作為物理量的信號(hào)電荷的單元像素布置成矩陣圖案。然而，本發(fā)明的應(yīng)用不限于應(yīng)用到CMOS圖像傳感器。本發(fā)明通常可應(yīng)用到如下列型固態(tài)成像裝置在這種列型固態(tài)成像裝置中，像素陣列部中的每個(gè)像素列上布置一個(gè)列處理部。此外，本發(fā)明的應(yīng)用不限于應(yīng)用到用于檢測(cè)入射可見光的量的分布并對(duì)該分布進(jìn)行成像的固態(tài)攝像裝置。本發(fā)明也可應(yīng)用到用于檢測(cè)紅外(IR)射線、X射線或顆粒等的入射量的分布并對(duì)分布進(jìn)行成像的固態(tài)成像裝置。而且，廣義上，本發(fā)明可應(yīng)用到通過檢測(cè)諸如壓力、電容量等其它物理量的分布進(jìn)行成像的固態(tài)成像裝置(物理量分布檢測(cè)器)，例如，指紋傳感器。本發(fā)明的實(shí)施例不限于上述實(shí)施例，而是可以在不偏離本發(fā)明精神的情況下進(jìn)行
22各種改變。 本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，依據(jù)設(shè)計(jì)要求和其它因素，可以在本發(fā)明所附的權(quán)利要求及其等同物的范圍內(nèi)進(jìn)行各種修改、組合、次組合及改變。
權(quán)利要求
1.一種固態(tài)攝像器件，所述固態(tài)攝像器件包括多個(gè)單元像素，所述單元像素至少包括光電轉(zhuǎn)換部、電荷電壓轉(zhuǎn)換部和一個(gè)以上傳輸構(gòu)件，所述傳輸構(gòu)件用于在預(yù)定路徑中傳輸電荷；光屏蔽膜，其用于光屏蔽所述多個(gè)單元像素中至少除所述光電轉(zhuǎn)換部的光接收部之外的表面；以及電壓控制構(gòu)件，其用于控制施加到所述光屏蔽膜的電壓，其中，通過控制施加到所述光屏蔽膜的電壓來(lái)控制所述傳輸構(gòu)件中的一個(gè)傳輸構(gòu)件所進(jìn)行的電荷傳輸。
2.如權(quán)利要求1所述的固態(tài)攝像器件，其中，所述單元像素還包括電荷放電部，以及通過控制施加到所述光屏蔽膜的電壓來(lái)控制用于將電荷從所述光電轉(zhuǎn)換部傳輸?shù)剿鲭姾煞烹姴康膫鬏敇?gòu)件所進(jìn)行的電荷傳輸。
3.如權(quán)利要求1所述的固態(tài)攝像器件，其中，通過控制施加到所述光屏蔽膜的電壓來(lái)控制用于將電荷從所述光電轉(zhuǎn)換部傳輸?shù)剿鲭姾呻妷恨D(zhuǎn)換部的傳輸構(gòu)件所進(jìn)行的電荷傳輸。
4.如權(quán)利要求1所述的固態(tài)攝像器件，其中，所述單元像素還包括電荷保持部，以及通過控制施加到所述光屏蔽膜的電壓來(lái)控制用于將電荷從所述光電轉(zhuǎn)換部傳輸?shù)剿鲭姾杀３植康膫鬏敇?gòu)件所進(jìn)行的電荷傳輸。
5.如權(quán)利要求1所述的固態(tài)攝像器件，其中，在所述光屏蔽膜與形成有所述單元像素的半導(dǎo)體基板之間布置絕緣膜，所述絕緣膜是由氧化物膜和氮化物膜形成，以及僅位于所述光屏蔽膜的一部分與所述半導(dǎo)體基板之間的所述絕緣膜是由氧化物膜單獨(dú)形成，所述光屏蔽膜的所述一部分形成為通過施加到所述光屏蔽膜的電壓來(lái)控制其電荷傳輸?shù)膫鬏敇?gòu)件。
6.如權(quán)利要求1所述的固態(tài)攝像器件，所述固態(tài)攝像器件還包括布線，所述布線用于在布置有所述多個(gè)單元像素的像素陣列部的外部將所述光屏蔽膜和所述電壓控制構(gòu)件彼此連接并將電壓施加到所述光屏蔽膜。
7.如權(quán)利要求1所述的固態(tài)攝像器件，所述固態(tài)攝像器件還包括布線，所述布線用于在布置有所述多個(gè)單元像素的像素陣列部的內(nèi)部將所述光屏蔽膜和所述電壓控制構(gòu)件彼此連接并將電壓施加到所述光屏蔽膜。
8.一種固態(tài)攝像器件的驅(qū)動(dòng)方法，所述固態(tài)攝像器件包括多個(gè)單元像素，所述單元像素至少包括光電轉(zhuǎn)換部、電荷電壓轉(zhuǎn)換部和一個(gè)以上傳輸構(gòu)件，所述傳輸構(gòu)件用于在預(yù)定路徑中傳輸電荷；以及光屏蔽膜，其用于光屏蔽所述多個(gè)單元像素中至少除所述光電轉(zhuǎn)換部的光接收部之外的表面；所述驅(qū)動(dòng)方法包括所述固態(tài)攝像器件通過控制施加到所述光屏蔽膜的電壓來(lái)控制所述傳輸構(gòu)件中的一個(gè)傳輸構(gòu)件所進(jìn)行的電荷傳輸。
9.如權(quán)利要求8所述的固態(tài)攝像器件的驅(qū)動(dòng)方法，其中，所述單元像素還包括電荷放電部，所述固態(tài)攝像器件通過控制施加到所述光屏蔽膜的電壓來(lái)控制用于將電荷從所述光電轉(zhuǎn)換部傳輸?shù)剿鲭姾煞烹姴康膫鬏敇?gòu)件所進(jìn)行的電荷傳輸。
10.如權(quán)利要求8所述的固態(tài)攝像器件的驅(qū)動(dòng)方法，其中，所述固態(tài)攝像器件通過控制施加到所述光屏蔽膜的電壓來(lái)控制用于將電荷從所述光電轉(zhuǎn)換部傳輸?shù)剿鲭姾呻妷恨D(zhuǎn)換部的傳輸構(gòu)件所進(jìn)行的電荷傳輸。
11.如權(quán)利要求8所述的固態(tài)攝像器件的驅(qū)動(dòng)方法， 其中，所述單元像素還包括電荷保持部，所述固態(tài)攝像器件通過控制施加到所述光屏蔽膜的電壓來(lái)控制用于將電荷從所述光電轉(zhuǎn)換部傳輸?shù)剿鲭姾杀３植康膫鬏敇?gòu)件所進(jìn)行的電荷傳輸。
12.一種電子裝置，所述電子裝置包括固態(tài)攝像器件，其中，所述固態(tài)攝像器件為前述權(quán)利要求1-7之一所限定的固態(tài)攝像器件。
全文摘要
本發(fā)明涉及固態(tài)攝像器件及其制造方法和包括該固態(tài)攝像器件的電子裝置，所述固態(tài)攝像器件包括多個(gè)單元像素，所述單元像素至少包括光電轉(zhuǎn)換部、電荷電壓轉(zhuǎn)換部和一個(gè)以上傳輸構(gòu)件，所述傳輸構(gòu)件用于在預(yù)定路徑中傳輸電荷；光屏蔽膜，其用于光屏蔽所述多個(gè)單元像素中至少除所述光電轉(zhuǎn)換部的光接收部之外的表面；以及電壓控制構(gòu)件，其用于控制施加到所述光屏蔽膜的電壓，其中，通過控制施加到所述光屏蔽膜的電壓來(lái)控制所述傳輸構(gòu)件中的一個(gè)傳輸構(gòu)件所進(jìn)行的電荷傳輸。由此，本發(fā)明的固態(tài)攝像器件能夠改善固態(tài)攝像器件的光屏蔽膜的光屏蔽特性。
文檔編號(hào)H04N5/374GK102208426SQ20111007916
公開日2011年10月5日 申請(qǐng)日期2011年3月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月31日
發(fā)明者町田貴志 申請(qǐng)人:索尼公司