专利名称：固态成像器件的制作方法
技术领域：
本发明涉及固态成像器件，尤其涉及例如包括用于各个像素的放大元件 的互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器的固态成像器件。
背景技术：
固态成像器件需要大量以二维阵列形式布置在像素阵列区域中的像素。 例如，在众所周知的CMOS图像传感器中，像素的每一元件被设置在阱中， 阱被电固定于像素阵列区域的外围。图12是示出单位像素100的布置的一个例子的电路图。如图12所示， 单位像素100包括一个光电转换部分101, —个传输晶体管102, —个放大晶 体管103， 一个复位晶体管104和一个选择晶体管105。光电转换部分101的 阳极接地。光电转换部分101把入射光光电转换为与被积聚的入射光的量对 应的电子(或带正电的空穴)电荷。传输晶体管102的源极与光电转换部分 101的阴极连接，传输晶体管102的栅极与传输信号线106连接。而且，传 输晶体管102的漏极与放大晶体管103的栅输入端107连接。当传输信号线 106的电势变为电源线108的电势(在下文中称为"H"电平)时，传输晶体 管102把积聚在光电转化部分101中的电荷传输到放大晶体管103的栅输入 端107。放大晶体管103的栅极与栅输入端107连接，放大晶体管103的漏极与 电源线108连接。而且，放大晶体管103的源极与选择晶体管105的漏极连 接。放大晶体管103输出一个与要由传输晶体管102从光电转换部分101传 输到栅输入端107再到源极侧的电荷相对应的电压。复位晶体管104的源极 与放大晶体管103的栅输入端107连接，复位晶体管104的漏极与电源线108连接。而且，复位晶体管104的栅极与复位信号线109连接。当复位信号线 109的电势变为"H"电平时，^f输入端107的电势被复位为电源线108的电 势，即电源电压。选择晶体管105的漏极与放大晶体管103的源极连接，选择晶体管105 的栅极与选择信号线110连接。而且，选择晶体管105的源极与像素输出线 111连接。当选择信号线IIO的电势变为"H"电平时，选择晶体管105导通 并使放大晶体管103的源极和像素输出线111之间连通。各行像素与像素输 出线111并联连接。连接在像素输出线111的一端的晶体管112的栅极被偏 置电源113偏置在一恒定电压，晶体管112作为一恒流源工作。当像素的选 择晶体管105导通时，放大晶体管103和恒流晶体管112用作源极跟随器。 因此，将具有不同于放大晶体管103的栅极输入端107的电势的预定电势电 压输出至像素输出线111。图13是示出单位像素100的一个像素结构的平面图形图。参见图13， 栅电极201被设置在光电转换区(有源区)202和光电转换部分101的有源 区203之间，并构成传输晶体管102。有源区203是传输晶体管102的漏区、 复位晶体管104的源区和放大晶体管103的栅输入端107。栅电4及204被设 置在有源区203和有源区205之间，并构成复位晶体管104。有源区205是 复位晶体管104的漏区和放大晶体管103的漏区。栅电极206被设置在有源区205和有源区207之间，并构成放大晶体管 103。有源区207是放大晶体管103的源区和选择晶体管105的漏区。栅电极 208被设置在有源区207和有源区209之间，并构成选择晶体管105。有源区 209是选择晶体管105的源区，并与为金属导线的像素输出线111在接触部 210电连接。栅电极201、 204、 206和208例如是多晶珪电极。有源区203和栅电极 206经由一金属导线213在接触部211和212彼此电连接。有源区205与电 源经由一金属线(未示出)在接触部214连接。虽然沿行方向延伸的导线， 即传输信号线106、复位信号线109和选择信号线110在图13中没有说明， 但是栅电极201 、 204和208分别与传输信号线106、复位信号线109和选择 信号线110电连接。虽然在图13中没有说明，在上述单位像素IOO的像素结构中，各个晶体 管102、 103、 104和105的源极连接到P型阱。而且，光电转换部分101具有其中N型掺杂区被形成于其上的P型掺杂区和P型阱覆盖的结构。该P型 区具有相同的电势并为地电平。用于把P型阱固定于地电平的阱接触部和地 线被设置在像素阵列区域的外围。这是因为虽然阱接触部通常被设置在每个 晶体管附近，但是为了大幅减小像素的尺寸而不将阱接触部设置在像素阵列 区域内部。然而，对于其中仅将阱接触部设置在像素阵列区域的外围的结构来说， 如果像素数目的增加增大了像素阵列区域的P型阱的尺寸，将会难于把P型 阱的中间部分固定在地电势。因此，会产生下述问题。 晶体管在像素阵列区域的中心和外围之间具有不同的阈值。.由于其中N型杂质区被P型杂质区覆盖的类型的光电转换部分在像 素阵列区域的中心和外围之间展现出P型杂质区的不同电势电平，因此在像素 阵列区域的中心和外围之间的差异还出现在饱和电平方面。.当驱动各像素时，由于掺杂层和阱的耦合电容，连接到像素输出线 的掺杂层电势的变化和被驱动的像素中的变化会引起阱自身电势的变化。因 此，当所有像素同时被驱动时或当像素数目很大时，取决于耦合电容的阱电 势的变化在阱电势电压很弱的像素阵列区域的中心附近部分是不可忽略的。为了更稳定地电固定阱电势并解决上述问题，已经提出了 一种能够使阱 与每 一 像素接触的固态成像器件(例如参见日本未审专利申请公开号No.2001-332714)。图14是示出每一像素的阱接触部分的像素结构的平面图 形图。在图14中，与图13中相同的部件用相同的附图标记表示。如图14所示，切掉作为单位像素100的光电转换区的有源区202的部分， 以确保有源区221获得阱接触。作为阱接触部分的有源区221与提供地电势 并沿垂直方向(附图中的纵向方向)延伸的金属线222在接触部分223处电 连接。其它部件与图13中的相似。图15是沿图14中的线XV-XV的截面图。在图15中，与图14中等价 的部件使用相同的附图标记表示。在图15所示的例子中，P型阱302被设置 在N型衬底301中，像素的光电转换部分101和晶体管102-105被设置在P 型阱302中。N型区域303是一有源区(图14中的有源区203 ),与放大晶 体管103的栅电极206经由金属线213在接触部分211连接。有源区202包括N型杂质区304、N型杂质区304表面附近的P+区305、 和N型杂质区304外围的P型阱302。 P+区306经掺杂区再经接触部分223与金属线222连接，并经金属线222把P型阱302的电势固定为地电势。元 件分隔区307被设置在光电转换部分、晶体管和阱接触部分(有源区)221 之间从而使各元件彼此之间电分离。然而，如上所述，为了提供能够获得阱与各个像素接触而不改变像素尺 寸的有源区221和元件分离区307，必须减小用作光电转换部分和晶体管的 有源区的尺寸。因此，像素的特性，特别是饱和电平和灵敏度由于有源区尺 寸的减小而被减小。与此相反，如果提供不改变有源区尺寸的有源区221和 元件分离区307,则由于有源区尺寸而使像素的尺寸增加。虽然上面描述了一种具有其中P型阱302被设置在N型衬底301中并且 各元件被设置在P型阱302中的布置的固态成像器件，然而在具有相反导电 类型杂质的固态成像器件中也会产生类似的问题。发明内容为了解决上述问题，本发明的目的是提供一种能够最小化像素尺寸的增 大并抑制由于阱电势变化引起的输出信号暗影的固态成像器件。根据本发明的一个方面，固态成像器件包括含有以二维阵列形式布置在 阱中的像素的像素阵列区域，其中各个像素包括含有有源区的光电转换部分； 用于读取被光电转换部分光电转换的信号的读取部分；和用于放大被读取部 分读取的信号的放大部分。固态成像器件还包括设置于相应像素的光电转换 部分的有源区中的各个阱电势固定部件，阱电势固定部件将各个阱固定于预 定电势。根据本发明的另 一个方面，固态成像器件包括含有以二维阵列形式布置 在阱中的像素的像素阵列区域，其中各个像素包括光电转换部分；用于读取 被光电转换部分光电转换的信号的读取部分；和用于放大被读取部分读取的 信号的放大部分。固态成像器件还包括为像素阵列区域中多个像素提供的各 个阱电势固定部件，阱电势固定部件将各个阱固定于预定电势。术语"将各个阱固定于预定电势"不仅表示各个阱一直被保持在预定电 势，而且表示当各个阱的电势发生变化时，电势能够返回并被保持在预定电 势。
'图1是示意性给出根据本发明的CMOS图像传感器的布置的框图；图2是示出单位像素布置的一个例子的电路图；图3是示出根据第一实施例的像素结构的平面图形图；图4是示出沿图3的线IV-IV的截面图；图5是示意性示出根据本发明第二个实施例中第一个例子的像素阵列区域的布置的平面图；图6是示出传感器芯片和信号处理芯片之间的关系的方块图； 图7图解说明输出电平与单位单元中各个像素的光量的关系； 图8是示意性示出根据第二个实施例中第二个例子的像素阵列区域的布置的平面图；图9是示意性示出根据第二个实施例中第三个例子的像素阵列区域的布 置的平面图；图10图解说明其中提供阱接触部件的像素的信号的插值； 图11图解说明一种模块类型固态成像器件； 图12是示出已知的单位像素的布置的电路图； 图13是示出已知的单位像素结构的平面图形图； 图14是示出已知的为各个像素提供有阱接触部件的像素结构的平面图 形图；和图15是沿图14中的线XV-XV的截面图。
具体实施方式
将参照附图详细说明本发明的实施例。图1是示意性示出根据本发明的固态成像器件(例如CMOS图像传感器) 的布置的框图。参见图1，将像素阵列区域ll、垂直驱动电路12、快门驱动 电路13、相关复式取样(CDS)电路14、水平驱动电路15、自动增益控制(AGC) 电路16、模拟/数字(A/D)转换电路17、定时发生器18等集成在衬底(芯 片)19上。在下文中，把包括安装在芯片19之上的像素阵列区域11和外围 驱动电路12-18的半导体芯片称作传感器芯片10。像素阵列区域11包括以二维形式布置的像素。每个像素包括一个或多个 光电转换部分。将用于输出像素信号的像素输出线和用于驱动像素的各个控 制线路布置成与像素的布置一致。每个像素包括至少一个用于光电转换被积聚的入射光的光电转换部分、 一个用于把信号电荷从光电转换部分读取到浮 置掺杂区的的读取部分、 一个用于复位浮置掺杂区的复位部分和一个用于放 大被读取到浮置掺杂区的信号电荷的放大部分。下面将详细说明这种类型的 像素电路的 一个具体例子。垂直驱动电路12对像素阵列区域11提供一个扫描信号，该扫描信号用 于从像素中选择要被读取的一行。快门驱动电路13，类似于垂直驱动电路12,选择一行像素。快门驱动电路13调整关于垂直驱动电路12的驱动间隔，从 而可调整光电转换部分的曝光时间(积聚时间)。为像素阵列区域11的一列 或多列像素设置CDS电路14，并从垂直驱动电路12所选择的行中读取CDS 处理信号。尤其，CDS电路14接收来自各个像素的复位电平和信号电平并获 得复位电平和信号电平之间的差，从而可消除每个像素的固定图形噪声。在CDS电路14进行CDS处理之后，水平驱动电路15继续选择用于各 列的存储信号。AGC电路16以适当增益放大由水平驱动电路15所选择的列 中的信号。A/D转换电路17将由AGC电路16放大的模拟信号转换为数字信 号并将数字信号输出到芯片19外部。定时发生器18产生各种定时信号并驱 动垂直驱动电路12、快门驱动电路13、 CDS电路14、水平驱动电路15、 AGC 电路16和A/D转换电路17。上面描述的布置仅仅是CMOS图像传感器的一个例子。本发明不局限于 此。换句话说，A/D转换电路17不必布置在传感器芯片10内。可以为每一 像素列布置A/D转换电路17。可以仅提供一个CDS电路14。可以提供多个 包括CDS电路14、 AGC电路16及类似电路的输出系统。图2是示出单位像素20的布置的一个例子的电路图。如图2所示，根据 这个例子的单位像素20包括光电转换部分21和四个晶体管传输晶体管22、 放大晶体管23、复位晶体管24和选择晶体管25。传输晶体管22、放大晶体 管23、复位晶体管24和选择晶体管25例如是N-MOS晶体管。然而，传输 晶体管22、放大晶体管23、复位晶体管24和选择晶体管25可以是P-MOS 晶体管，以替代N-MOS晶体管。光电转换部分21的阳极接地。光电转换部分21把入射光光电转换为相 当于积聚的入射光量的电子(或正极性空穴)电荷。传输晶体管22的源极与 光电转换部分21的阴极连接，传输晶体管22的栅极与传输信号线26连接。 同样，传输晶体管22的漏极与放大晶体管23的栅输入端27连接。当传输信号线26的电势变为电源线28的电势(在下文中，称为"H"电平)时，传 输晶体管22将光电转换部分21中积聚的电荷传输至放大晶体管23的栅输入 端27。放大晶体管23的栅极与栅输入端27连接，放大晶体管23的漏极与电源 线28连接。同样，放大晶体管23的源极与选择晶体管25的漏极连接。放大 晶体管23输出一个与被传输晶体管22从光电转换部分21传输至栅输入端 27的电荷相当的电压至源极侧。复位晶体管24的源极与放大晶体管23的栅 输入端27连接，复位晶体管24的漏极与电源线28连接。同样，复位晶体管 24的栅极与复位信号线29连接。当复位信号线29的电势变为"H"电平时， 栅输入端27的电势被复位为电源线28的电势，即电源电压。选择晶体管25的漏极与放大晶体管23的源极连接，选择晶体管25的栅 极与选择信号线30连接。同样，选择晶体管25的源极与像素输出线31连接。 当选择信号线30的电势变为"H"电平时，选择晶体管25导通并使放大晶 体管23的源极与像素输出线31之间连通。各行的像素并联连接至像素输出 线31。像素输出线31的一端连接至CDS电路14。像素输出线31的另一端 连接至晶体管32。晶体管32的栅极被偏置电压源33偏置在一恒定电压，并 且晶体管32作为一恒流源工作。在具有上述布置的单位像素20中，当像素的选择晶体管25导通时，放 大晶体管23和恒流晶体管32作为一源极跟随器。因此，将与放大晶体管23 的栅输入端27的电势具有预定电势差的电压输出到像素输出线31。第一实施例根据本发明的第一实施例，在固态成像器件、例如具有如图1所示的布 置的CMOS图像传感器中，通过使像素阵列区域11中每一像素的光电转换 部分的有源区获得阱接触，单位像素尺寸(像素的大小)的增长被最小化以 及由阱电势的变化引起的输出信号的暗影被抑制。图3是示出根据第一实施例的像素结构的平面图形图。在图3中，与图 2中等价的部件用相同的附图标记表示。参照图3,栅电极41被设置在光电转换部分21的光电转换区域(有源 区)42和有源区43之间，并构成传输晶体管22。有源区43是传输晶体管 22的漏区、复位晶体管24的源区和》文大晶体管23的栅输入端27。栅电极44 ^t设置在有源区43和有源区45之间，并构成复位晶体管24。有源区45 是复位晶体管24的漏区和放大晶体管23的漏区。栅电极46被设置在有源区45和有源区47之间，并构成放大晶体管23。 有源区47是放大晶体管23的源区和选择晶体管25的漏区。栅电极48被设 置在有源区47和有源区49之间，并构成选择晶体管25。有源区49是选择 晶体管25的源区、并在接触部分50处被电连接到为金属线的像素输出线31。栅电极41、 44、 46和48例如是多晶硅电极。有源区43和栅电极46经 由金属线53在接触部分51和52处彼此电连接。有源区45经由一金属线(未 示出)在接触部分54处被连接到电源。虽然沿行方向(图中的横向方向)延 伸的导线，即，传输信号线26、复位信号线29和选择信号线30在图3中没 有说明，但是栅电极41、 44和48分别被电连接至传输信号线26、复位信号 线29和选择信号线30。采用上述根据第一实施例的像素结构，光电转换部分21的有源区42(即 光电转换区域)的直角拐角部分被平滑切断，切断区域用作阱接触部分55。 换句话说，光电转换部分21的有源区42 (即光电转换区域)和阱接触部分 55形成在同一有源区42中。阱接触部分55电连接至提供预定电势(例如地 电势)并在接触部分57处沿垂直方向(图中的纵向方向)延伸的金属线56, 并作为电势固定部分。图4是沿图3中的线IV-IV的截面图。在图4中，与图3中等价的部分用 相同的附图标记表示。在图4所示的例子中，P型阱62被设置在N型衬底 61中，像素的光电转换部分21和晶体管22至24被设置在P型阱62中。N 型区63是经由金属线53在接触部分51处连接到放大晶体管23的栅电极46 的有源区(图3中的有源区43 )。有源区42包括N型杂质区64、 N型杂质区64表面附近的P+区65、围 绕N型杂质区64的P型阱62。 P+区66以那个顺序经由掺杂层和接触部分 57被连接到金属线56,并经由金属线56将P型阱62的电势固定为地电势。 将比有源区42表面附近的P+区65中的密度高的P+杂质注入到P+区66中。 这可阻止阱接触部分55对有源区42的影响。为硅上局部氧化(LOCOS)、 浅沟槽隔离(STI)等的元件分离区67被设置在光电转换部分21和晶体管 22至24之间以使各元件彼此电分离。如上所述，在具有其中通过在光电转换部分21的有源区42中形成阱接触部分55、且在阱接触部分55与光电转换部分21的有源区42之间不提供 元件分离区域从而使每一像素获得阱接触的布置的固态成像器件中，已知技 术中需要用于元件分离区的部分能够用于光电转换部分21的有源区42。这 种布置减小了由于提供阱接触部分55而对其它元件产生的负担。尤其，当为了不改变像素的尺寸而使每一像素获得阱接触的目的、在光 电转换部分21的有源区42中形成阱接触部分55时，从有源区42缩减的尺 寸与已知技术相比能够被减小。因此，特性的减小，尤其是像素的饱和电平 和灵敏度的减小能够被最小化。其结果是，由于P型阱62的电势被稳定地电 固定，单位像素尺寸的增大被最小化，并且由阱电势的变化引起的输出信号 的暗影能被抑制。虽然第一实施例描述了具有其中在N村底61中形成P型阱62并在P型 阱62中形成各元件的布置的固态成像器件，但是具有相反导电类型杂质的固 态成像器件能够获得相同优点。第二实施例根据本发明的第二实施例，在固态成像器件、例如具有如图l所示的布 置的CMOS图像传感器中，通过使多个相邻像素代替每一像素获得阱接触， 特性的减小尤其是像素的饱和电平和灵敏度的减d 、能够被抑制。下面详细描 述几个具体例子。(第一个例子)图5是示意性示出根据第二实施例的第一个例子的像素阵列区域11A的 布置的平面图。这里，为了简化图，像素阵列区域IIA具有五行六列的像素 布置。如图5所示，在根据第一个例子的像素阵列区域11A中，多个相邻像素， 例如4个像素、像素20A-20D构成单位单元70A。在单位单元70A中不改变 每一像素的大小地为像素20A-20D提供阱接触部分71。特别，像素20A-20D 彼此邻接的直角拐角被平滑地切断，并在像素20A-20D的中间部分形成阱接 触部分71。同样，各自为阱接触部分71提供阱电势的阱电势固定线72被以 每隔两列(或每隔两行)布置，并分别电连接至阱接触部分71。对于阱接触部分71 ，将用于对每一像素获得阱接触的有源区与光电转换部分的有源区分离地提供，并可提供元件分离区以分离这些有源区，如现有 技术那样。作为选择，可以将用于对每一像素获得阱接触的有源区设置在光 电转换部分的有源区中，如第一实施例那样。如上所述，通过在由多个相邻像素构成的单位单元70A中提供阱接触部 分71而不改变像素尺寸，与其中仅在像素阵列区域11A外围附近获得阱接触 的已知技术相比，能够更稳定和均匀地固定阱电势。同样，由于阱接触部分 71是通过切断多个像素(这个例子为四个像素)的部分而形成的，由于提供 阱接触部分71而切断各像素的一部分的尺寸与为每一像素提供阱接触部分 的情况相比被减小。因此，特性的减小尤其是像素的饱和电平和灵敏度的减 小可被最小化。然而，由于为了在像素20A至20D中提供阱接触部分71而切断的部分 的位置的不同所引起的像素形状的四种不同模型和阱电势固定线72的存在 使得阱电势固定线72经过的列(或行)的光学特性不同。其结果是，像素阵 列区域11A中四种不同类型特性的像素的存在需要进行校正，这与通过信号 处理系统下游(downstream)根据每行和列的像素形状的校正不同。将详细描述用于实施校正的信号处理系统。如图6所示，向其上安置有 像素阵列区域IIA和外围驱动电路的传感器芯片10 (参见图1)提供用于执 行校正的信号处理芯片80。信号处理芯片80向传感器芯片IO提供时钟和控 制信号并驱动像素阵列区域11A中的各个像素。下面将描述，信号处理芯片 80还利用从传感器芯片10输出的信号产生图像数据。仅将与在各个像素被光电转换的电子数目相应的电平信号以预定间隔从 传感器芯片IO输出。信号处理芯片80使用红(R)、绿(G)和蓝(B)对输 出信号的布置进行编码并通过应用 一个增益使根据颜色而不同的灵敏度彼此 相等从而产生图像数据。同样，对于传感器芯片10中显示异常输出值的像素 来说，信号处理芯片80预先将特殊像素的地址记录在包含于信号处理芯片 80中的存储器(未示出)里，读取并舍弃从特殊像素输出的信号，平均并加 权由相同颜色过滤的外围像素信号，从而产生并输出像素的输出信号。对于 垂直线和水平线来说，信号处理芯片80还将与用于其它行和列不同的增益施 加到行和列信号来进行校正。因此，除了能够产生图像之外，还能够获得校 正和插值。在根据第一个例子的像素阵列区域11A中，像素20A至20D虽然以预定间隔布置，但像素的形状是彼此不同的。因此，当信号被输出时，像素特 性的差异(例如饱和电平的差异和灵敏度的差异)可能出现在图像中。另夕卜，取决于阱电势固定线72的有和无而导致灵敏度的差异(见图5)。由于饱和电平的差异和灵敏度的差异基于像素的形状被固定，因此能够通过预先知晓差异的校正量并通过根据校正量调整由信号处理芯片80下游施加于各个像素信号的增益，来使这些差异被消除。图7描述单位单元70A中与各个像素20A至20D的光量相关的输出电 平。由于阱电势固定线72的存在，像素20A和20C的灵敏度比像素20B和 20D的低。另外，由于像素20A至20D的尺寸彼此相等，像素20A至20D 的饱和电平也彼此相等。当观看图像时，像素20A和20C与像素20B和20D 之间的灵敏度的差异作为列之间的电平差异出现。为了消除灵敏度的差异， 信号处理芯片80对像素20A和20C的信号施加一个增益并对像素20B和20D 的饱和电平进行裁剪(图7中的虚线)。因此，灵敏度可被设置为同一值，并 且饱和电平也可设置为同一值。(第二个例子)图8是示意性示出根据第二实施例的第二个例子的像素阵列区域11B的 布置的平面图。在图8中，与图5中等价的部分使用相同的附图标记表示。 这里，为了筒化附图，像素阵列区域11B也具有五行六列的像素布置。在根据第二个例子的像素阵列区域11B中，四个像素，像素20A至20D 构成单位单元70B，并像第一个例子中的像素阵列区域11A —样，为像素20A 至20D提供阱接触部分71。因此，能够获得与第一个例子相似的优点。另夕卜， 在根据第二个例子的像素阵列区域11B中，为了确保用于阱接触部分71的空 间，改变了多个像素被切断部分的尺寸比例。因此，在第一个例子中为了确 保用于阱接触部分71的空间而通过其中从多个像素切除相等尺寸的部分的 布置所产生的多个像素图形中存在的缺点能够被克服。在根据第二个例子的像素阵列区域llB中，阱接触部分71的尺寸仅与 像素20A有关。因此，余下的像素20B至20D具有与未提供阱接触部分的已 知像素类似的结构。另外，因为像素20A提供有阱接触部分71,因此像素 20A具有比与像素20A形状不同的像素20B至20D低的灵敏度和饱和电平。虽然，在根据第二个例子的像素阵列区域11B中，阱电势固定线72被布置于像素列之间(或者可被布置于像素行之间)，如果阱电势固定线72如在第一个例子中那样被布置在像素上，那么将会在阱电势固定线72经过的像 素和阱电势固定线72未经过的像素之间产生灵敏和饱和电平的差异。如第一 个例子中那样，通过信号处理芯片80下游(参见图6)，灵敏度可被设置为 同一值，并且饱和电平也可被设置为同一值。(第三个例子)图9是示意性示出根据第二实施例的第三例子的像素阵列区域11C的布 置的平面图。在图9,与图5中等价的部分使用相同的附图标记表示。这里， 为了简化附图，像素阵列区域11C也具有五行六列的像素布置。在根据第三个例子的像素阵列区域11C中，四个像素，像素20A至20D 构成单位单元70C,如第一和第二个例子那样。另外，在单位单元70C中的 一部分例如像素20A属于的那部分中提供阱接触部分71 ，而不提供像素本身。 通过由信号处理芯片80下游(参见图6)平均从像素20A属于的部分的外围 的像素产生的信号，从而产生与像素20A属于的部分相应的像素的信号。除 阱接触部分71属于的那部分之外的像素20B至20D的每一个都具有与不提 供阱接触部分的已知像素相同的尺寸。虽然在根据第三个例子的像素阵列区域11C中阱电势固定线72也被布 置于像素列之间(或者可被布置于像素行之间)，如果阱电势固定线72如第 一个例子中那样被布置在像素上，那么将会在阱电势固定线72经过的像素和 阱电势固定线72未经过的像素之间产生灵敏和饱和电平的差异。如第一个例 子中那样通过信号处理芯片80下游(参见图6),灵敏度可被设置为一个相 同的值，并且饱和电平也可被设置为一个相同的值。图10说明其中提供阱接触部分71的像素信号的插值。在图10中，正常 的像素用白底表示，其中提供阱接触部分71的像素用斜线底表示。具有斜线 底的像素上的信息通过计算例如像素外围的八个像素上的信息的平均值而获 得。在图IO中，像素信息B1通过计算八个外围像素Al至A8上的信息的平 均值而获得，即为(A1+A2+…A8) /8。虽然在第三个例子中，其中提供阱接触部分71的像素上的信息通过使用 八个周围像素上的信息进行插值，但是本发明不局限于此。具有阱接触部分 71的像素上的信息可以通过使用至少与具有阱接触部分71的像素相同行或相同列的像素上的信息或者至少与具有阱接触部分71的像素相同行和相同 列的像素上的信息进行插值。虽然在上述的第一到第三个例子中，为四个像素(像素20A至20D)提 供了阱接触部分71，并且为了确保用于阱接触部分71的空间而切断多个像 素的部分或一个像素的部分，但是本发明不局限于此。阱接触部分71存在的 比例或与阱接触部分71的提供相关的像素的比例可以被改变。另夕卜，根据信 号处理芯片80下游对像素形状差异的校正的负荷、每像素的特性的减小量等 来确定提供阱接触部分71的阱的尺寸、与阱接触部分71的提供相关的像素 等。虽然在上述的第一到第三个例子中，信号处理芯片80在传感器芯片10 外部对具有阱接触部分71的像素的信号进行了校正，但是本发明不局限于 此。信号处理芯片80的功能可被置于传感器芯片10的A/D转换电路17的 下游中，以使校正能够在传感器芯片10内部进行。虽然已经解释了根据本发明的固态成像器件作为芯片被形成的例子，但 是本发明也可应用于模块型成像器件或照相机。图ll说明作为多个芯片的集 合体形成的模块型固态成像器件。固态成像器件包括用于捕捉图像的传感器 芯片、用于进行数字信号处理的信号处理芯片等等。而且，固态成像器件可 以包括一个光学系统。在这种情况下，来自于这种模块型成像器件的视频信 号的特性被提高。根据本发明的第一和第二实施例的固态成像器件能够被用作照相机模块 (例如数字静止照相机或摄像机)的成像器件。固态成像器件也能被用作便 携式终端、特别是具有照相功能的蜂窝电话的成像器件。
权利要求
1.一种固态成像器件包含一个像素阵列区域，包括以二维阵列形式在阱中布置的像素，其中每一像素包括光电转换部分；读取由光电转换部分光电转换的信号的读取部分；和放大由读取部分读取的信号的放大部分；和为像素阵列区域中多个像素各自提供的阱电势固定部件，阱电势固定部件将各个阱固定于预定电势。
2. 根据权利要求1的固态成像器件，还包含用于对提供有相应的阱电势 固定部件的像素的信号或像素所属的像素列或像素行中的信号的像素特性进 行校正的信号处理区域。
3. 根据权利要求1的固态成像器件，其中提供每个阱电势固定部件代替 多个像素中的一个像素。
4. 根据权利要求3的固态成像器件，还包括用于根据其中提供有相应的 阱电势固定部件的像素的周围像素上的信息产生该像素上的信息的信号处理 区域。
5. 根据权利要求4的固态成像器件，其中周围像素是与该像素同行的像 素、与该像素同列的像素、或与该像素同行同列的像素。
6. —种包含包括多个分别包括光电转换部分的像素的像素阵列区域的固 态成像器件，其中像素阵列区域包括阱部分和用于把阱部分固定于预定电势的电势固定部件。
7. —种包含包括多个分别包括光电转换部分的像素的像素阵列区域的模 块型成像器件，其中像素阵列区域包括阱部分；用于把阱部分固定于预定电势的电势固定部件；和用于把入射光导入像素阵列区域的光学系统。
全文摘要
提供一种具有其中对各个像素获得阱接触的布置的固态成像器件。在固态成像器件中，阱接触部件形成于光电转换部分的有源区中。阱接触部件把其中设置有像素的晶体管和光电转换部分和光电转换部分的阱固定于预定电势。
文档编号H04N5/335GK101232035SQ20081008147
公开日2008年7月30日 申请日期2004年11月5日 优先权日2003年11月5日
发明者上野贵久, 春田勉, 铃木亮司, 阿部高志, 饭塚哲也, 马渕圭司 申请人:索尼株式会社