固体摄像装置制造方法

固体摄像装置制造方法
【专利摘要】本发明提供一种固体摄像装置，能够实现像素的微细化，并且设置全局快门构造。在像素（P）中，个别设置进行光电变换的光电变换层、以及蓄积进行光电变换而得到的电荷的电荷蓄积层，光电变换层设于半导体基板的背面侧，电荷蓄积层设于半导体基板的表面侧，光电变换层与电荷蓄积层为至少一部分重叠。
【专利说明】固体摄像装置
【技术领域】
[0001 ] 本发明的实施方式涉及固体摄像装置。
【背景技术】
[0002]在固体摄像装置中，为了避免被摄体被倾斜摄像的卷帘快门失真，有的固体摄像装置设有全局快门构造。在该全局快门构造中，与光电变换层分体地设有电荷蓄积部，能够全部像素同时开始蓄积动作，或者全部像素同时执行读出动作。

【发明内容】

[0003]本发明所要解决的课题在于，提供一种能够实现像素的微细化并且设置全局快门构造的固体摄像装置。
[0004]实施方式的固体摄像装置的特征在于，具备:光电变换层，设于半导体基板的背面侧；电荷蓄积层，设于所述半导体基板的表面侧，蓄积由所述光电变换层进行光电变换而得到的电荷；以及聚光部，使得向所述半导体基板的背面侧入射的光不入射至所述电荷蓄积层而聚光至所述光电变换层；
[0005]将所述电荷蓄积层的中心位置与所述聚光部的中心位置错开而配置。
[0006]其他实施方式的固体摄像装置的特征在于，具备:光电变换层，设于半导体基板的背面侧，杂质浓度被阶段性地设定为从所述半导体基板的背面侧向表面侧形成电势梯度；以及电荷蓄积层，设于所述半导体基板的表面侧，蓄积由所述光电变换层进行光电变换而得到的电荷。
[0007]进而，其他实施方式的固体摄像装置的特征在于，具备:光电变换层，设于半导体基板的背面侧；电荷蓄积层，设于所述半导体基板的表面侧，蓄积由所述光电变换层进行光电变换而得到的电荷；遮光层，进行遮光以使向所述半导体基板的背面侧入射的光不入射至所述电荷蓄积层；透明层，设于所述遮光层上；以及聚光部，设于所述透明层上，将向所述半导体基板的背面侧入射的光聚光至所述光电变换层。
[0008]另外，此外的实施方式的固体摄像装置的特征在于，具备:多个光电变换层，设于半导体基板的背面侧；多个电荷蓄积层，设于所述半导体基板的表面侧，蓄积由所述光电变换层进行光电变换而得到的电荷；以及检测晶体管，将所述电荷蓄积层中蓄积的电荷变换为电压，
[0009]所述多个光电变换层、所述多个电荷蓄积层以及所述检测晶体管属于一个单元，在所述单元中，所述光电变换层配置为相对于所述检测晶体管在列方向上对称，所述电荷蓄积层配置为相对于所述检测晶体管在列方向上对称，所述单元在相对于所述列方向倾斜45°的方向上相邻配置。
[0010]根据上述构成的固体摄像装置，能够实现像素的微细化，并且设置全局快门构造。【专利附图】

【附图说明】[0011]图1是表示第I实施方式的固体摄像装置的概略构成的框图。
[0012]图2是表示应用于图1的固体摄像装置的2像素I单元构造的概略构成的电路图。
[0013]图3是表示图2的2像素I单元构造的布局构成的俯视图。
[0014]图4是以图3的A1-A2线切断而成的截面图。
[0015]图5 (a)是表示在水平方向上展开图4的光电变换层的杂质扩散层而成的构成的截面图，图5 (b)是表不图5 (a)的构成的电势分布的图。
[0016]图6是表示图2的2像素I单元构造的各部的动作的定时图。
[0017]图7是表示第2实施方式的2像素I单元构造的概略构成的电路图。
[0018]图8是表示图7的2像素I单元构造的布局构成的俯视图。
[0019]图9是以图8的B1-B2线切断而成的截面图。
[0020]图10是表示图7的2像素I单元构造的各部的动作的定时图。
[0021]图11是扩大表示图10的时刻t5至时刻tl3的部分的定时图。
[0022]图12是扩大表示第3实施方式的2像素I单元构造中的与图10的时刻t5至时刻tl3对应的部分的定时图。
[0023]图13 Ca)是表示应用于第3实施方式的2像素I单元构造的输出合成部的概略构成的框图，图13 (b)是表示应用于第4实施方式的2像素I单元构造的输出合成部的概略构成的框图。
[0024]图14是表示应用于第5实施方式的2像素I单元构造的运动检测部的概略构成的框图。
[0025]图15是表示第6实施方式的2像素I单元构造的各部的动作的定时图。
[0026]图16是表示第7实施方式的2像素I单元构造的概略构成的电路图。
[0027]图17是表示图16的2像素I单元构造的布局构成的俯视图。
[0028]图18是以图17的C1-C2线切断而成的截面图。
[0029]图19 (a)是表示在水平方向上展开图18的光电变换层的杂质扩散层而成的构成的截面图，图19 (b)是表示图19 Ca)的构成的电势分布的图。
[0030]图20是表示第8实施方式的2像素I单元构造的概略构成的电路图。
[0031]图21是表示图20的2像素I单元构造的布局构成的俯视图。
[0032]图22是以图21的D1-D2线切断而成的截面图。
【具体实施方式】
[0033]以下参照附图详细说明实施方式的固体摄像装置。但是，并不由这些实施方式来限定本发明。
[0034](第I实施方式)
[0035]图1是表示第I实施方式的固体摄像装置的概略构成的框图。
[0036]在图1中，在固体摄像装置中设有像素阵列部I。在像素阵列部I中，蓄积通过光电变换而得到的电荷的像素P在行方向RD及列方向CD上以矩阵状配置。其中，在像素P中，能够个别设置进行光电变换的光电变换层以及蓄积通过光电变换而得到的电荷的电荷蓄积层。该电荷蓄积层既可以是二极管构造，也可以是CXD构造。能够将光电变换层设于半导体基板的背面侧，而将电荷蓄积层设于半导体基板的表面侧。此时，光电变换层与电荷蓄积层也可以至少一部分重叠。另外，在该像素阵列部I中，在行方向RD上设有进行像素P的读出控制的水平控制线Hlin，在列方向CD上设有传送像素P读出的信号的垂直信号线Vlin0
[0037]另外，在固体摄像装置中设有:垂直扫描电路2，在垂直方向上对作为读出对象的像素P进行扫描；负载电路3，通过在与像素P之间进行源极跟随动作，从像素P向垂直信号线Vlin按每列读出信号；列ADC (模拟数字变换)电路4，由CDS按每列检测各像素P的信号成分；水平扫描电路5，在水平方向上扫描作为读出对象的像素P ;基准电压发生电路6，向列ADC电路4输出基准电压VREF ;定时控制电路7，控制各像素P的读出、蓄积的定时；以及全局快门控制部8，同时开始全部像素P的蓄积动作，或者同时执行全部像素P的读出动作。其中，基准电压VREF能够使用斜波。
[0038]另外，通过由全局快门控制部8使全局复位信号ARSET上升(上升沿)来排出各像素P的光电变换层的电荷，通过使全局复位信号ARSET下降(下降沿)来开始各像素P的光电变换层中的光电变换和电荷蓄积动作。然后，通过由全局快门控制部8使全局读出信号ARead上升来从各像素P的光电变换层向电荷蓄积层读出电荷。
[0039]另外，由垂直扫描电路2在垂直方向上扫描读出动作，从而在行方向RD上选择像素P。另外，在负载电路3中，通过在与该像素P之间进行源极跟随动作，从像素P读出的信号经由垂直信号线Vlin被传送，并向列ADC电路4发送。另外，基准电压发生电路6中，设定斜波作为基准电压VREF，并向列ADC电路4发送。另外，在列ADC电路4中，进行时钟的计数动作，直到从像素P读出的信号电平和复位电平与斜波的电平分别一致，通过取得此时的信号电平与复位电平的差量来由CDS检测各像素P的信号成分，输出信号SI作为数字信号被输出。
[0040]图2是表示应用于图1的固体摄像装置的2像素I单元构造的概略构成的电路图。
[0041]在图2中，在I单元中设有光电变换层PA1、PA2、电荷蓄积层MA1、MA2、检测晶体管TA 1、复位晶体管TB 1、读出晶体管TC 1、TC2、全局复位晶体管TE 1、TE2、全局读出晶体管TD1、TD2。另外，在检测晶体管TA1、复位晶体管TBl及读出晶体管TC1、TC2的连接点，形成有浮动扩散区FD作为检测节点。在此，在光电变换层PA1、PA2分别设有光电二极管HH、PD2,在电荷蓄积层MA1、MA2分别设有二极管MD1、MD2。
[0042]在此，可以使光电变换层PA1、电荷蓄积层MA1、读出晶体管TC1、全局复位晶体管TEl及全局读出晶体管TDl属于I单兀的一方的像素P,而光电变换层PA2、电荷蓄积层MA2、读出晶体管TC2、全局复位晶体管TE2及全局读出晶体管TD2属于I单元的另一方的像素P。另外，浮动扩散区FD、检测晶体管TAl以及复位晶体管TBl由I单元的两个像素P共用。
[0043]另外，全局复位晶体管TE1、全局读出晶体管TDl及读出晶体管TCl串联连接。在全局复位晶体管TEl与全局读出晶体管TDl的连接点连接有光电二极管roi，在全局读出晶体管TDl与读出晶体管TCl的连接点连接有二极管MDl。
[0044]另外，全局复位晶体管TE2、全局读出晶体管TD2及读出晶体管TC2串联连接。在全局复位晶体管TE2与全局读出晶体管TD2的连接点连接有光电二极管PD2，在全局读出晶体管TD2与读出晶体管TC2的连接点连接有二极管MD2。
[0045]读出晶体管TC1、TC2的源极、检测晶体管TAl的栅极和复位晶体管TBl的源极与浮动扩散区FD连接。[0046]向全局复位晶体管TE1、TE2的栅极输入全局复位信号ARSET，向全局读出晶体管TD1、TD2的栅极输入全局读出信号ARead。向读出晶体管TC1、TC2的栅极分别输入读出信号Readl、Read2，向复位晶体管TBl的栅极输入复位信号RESET。向复位晶体管TBl的漏极输入复位电位VReset，向检测晶体管TAl的漏极输入电源电位VDD，从检测晶体管TAl的源极向垂直信号线Vlin输出像素信号Vsig。
[0047]其中，复位电位VReset也可以与电源电位VDD共用化。另外，通过使复位电位VReset与电源电位VDD相等(例如2.8V)，能够将浮动扩散区FD复位，并将检测晶体管TAl设定为动作状态。另外，通过将复位电位VReset设定为0.2?0.5V，能够使浮动扩散区FD成为低电压，并使检测晶体管TAl截止。
[0048]另外，通过全局复位信号ARSET上升，全局复位晶体管TE 1、TE2导通，电荷从全部像素P的光电二极管ro1、H)2向电源电位VDD排出。另外，通过全局复位信号ARSET下降，全局复位晶体管TE1、TE2截止，全部像素P的光电二极管ro1、PD2的电荷蓄积动作开始。另外，通过全局读出信号ARead被导通(0N)，全局读出晶体管TD1、TD2导通，针对全部像素P同时从光电二极管ro1、TO2向二极管MD1、MD2读出电荷。
[0049]然后，在复位电位VReset已上升的状态下复位信号RESET上升时，浮动扩散区FD的复位晶体管TBl导通，由于泄露电流等产生的多余的电荷被复位。另外，与浮动扩散区FD的复位电平相应的电压施加至检测晶体管TAl的栅极。在此，检测晶体管TAl经由垂直信号线Vlin与负载电路3构成源极跟随器，垂直信号线Vlin的电压追随被施加在检测晶体管TAl的栅极上的电压，复位电平的像素信号Vsig经由垂直信号线Vlin向列ADC电路4输出。
[0050]另外，在列ADC电路4中，在输入了复位电平的像素信号Vsig的状态下，在赋予斜波作为基准电压VREF时，对复位电平的像素信号Vsig与斜波进行比较。
[0051 ] 另外，进行向下计数直到复位电平的像素信号Vsig与斜波的电平一致为止，复位电平的像素信号Vsig被变换为数字值并被保持。
[0052]接着，在读出信号Raedl上升时，读出晶体管TCl导通，二极管MDl中蓄积的电荷被传送至浮动扩散区FD，与浮动扩散区FD的信号电平相应的电压施加至检测晶体管TAl的栅极。在此，检测晶体管TAl经由垂直信号线Vlin与负载电路3构成源极跟随器，垂直信号线Vlin的电压追随被施加在检测晶体管TAl的栅极上的电压，信号电平的输出电压经由垂直信号线Vlin作为像素信号Vsig向列ADC电路4输出。
[0053]另外，在列ADC电路4中，在输入了信号电平的输出电压Vsig的状态下，在赋予斜波作为基准电压VREF时，对信号电平的输出电压Vsig与斜波进行比较。
[0054]另外，此时进行向上计数直到信号电平的输出电压Vsig与斜波的电平一致为止，信号电平的输出电压Vsig与复位电平的输出电压Vsig的差量被变换为数字值，通过CDS动作作为除去了各单元的复位电平与检测晶体管TAl的Vth偏差而得到的输出信号SI输出。
[0055]接着，在复位电位VReset已下降的状态下复位信号RESET上升时，复位晶体管TBl导通，浮动扩散区FD的电位被设定为行电平。因此，检测晶体管TAl截止，垂直信号线Vlin的电压不追随浮动扩散区FD的电位。
[0056]在此，按每个光电变换层PA1、PA2设置电荷蓄积层MA1、MA2，同时开始全部像素P的光电变换层PA1、PA2的电荷蓄积动作，并从全部像素P的光电变换层PA1、PA2向电荷蓄积层MA1、MA2同时读出电荷，由此即使在被摄体运动的情况下，也能够避免被摄体被倾斜摄像的卷帘快门失真。
[0057]图3是表示图2的2像素I单元构造的布局构成的俯视图。
[0058]在图3中，在单元CEl中设有光电变换层PA1、PA2以及电荷蓄积层MA1、MA2。在此，能够将光电变换层PA1、PA2设于半导体基板的背面侧，并将电荷蓄积层MAl、MA2设于半导体基板的表面侧。光电变换层PA1、PA2与电荷蓄积层MA1、MA2也可以至少一部分重叠。在光电变换层PA1、PA2上分别设有微透镜ML1、ML2。微透镜ML1、ML2能够使得向半导体基板的背面侧入射的光不入射至电荷蓄积层MA1、MA2而聚光至光电变换层PA1、PA2。
[0059]另外，在单元CEl中，设有栅极电极GA1、GB1、GC1、GC2、⑶1、⑶2、GE1、GE2。这些栅极电极GAl、GBl、GCl、GC2、⑶1、⑶2、GEl、GE2能够设于半导体基板的表面侧。可以是，栅极电极GAl构成检测晶体管TAl，栅极电极GBl构成复位晶体管TBl，栅极电极GCl、GC2分别构成读出晶体管TC1、TC2，栅极电极⑶1、⑶2分别构成全局读出晶体管TD1、TD2，栅极电极GE1、GE2分别构成全局复位晶体管TE1、TE2。
[0060]在栅极电极GE1、GE2与栅极电极GAl之间形成有杂质扩散层冊7，在栅极电极GEl与栅极电极GDl之间形成有杂质扩散层FH4，在栅极电极GDl与栅极电极GCl之间形成有杂质扩散层FH10，在栅极电极GC1、GC2与栅极电极GBl之间形成有杂质扩散层冊11，在栅极电极GE2与栅极电极GD2之间形成有杂质扩散层FHl3，在栅极电极GD2与栅极电极GC2之间形成有杂质扩散层FH14。隔着栅极电极GAl在杂质扩散层--7的相反侧形成有杂质扩散层FHl5，隔着栅极电极GBl在杂质扩散层ΠΠ1的相反侧形成有杂质扩散层FHl2。
[0061]在此，能够 光电变换层PA1、PA2配置为相对于检测晶体管TAl在列方向⑶上对称，并将电荷蓄积层MA1、MA2配置为相对于检测晶体管TAl在列方向CD上对称。读出晶体管TCl、TC2、全局读出晶体管TDl、TD2以及全局复位晶体管TEl、TE2能够配置为相对于检测晶体管TAl在列方向CD上分别对称。检测晶体管TAl能够配置为被读出晶体管TC1、TC2、全局读出晶体管TDl、TD2以及全局复位晶体管TEl、TE2包围。单元CEl、CE2能够配置为在相对于列方向⑶倾斜45°的方向上相邻。
[0062]传送全局复位信号ARSET的布线与栅极电极GE1、GE2连接,传送全局读出信号ARead的布线与栅极电极⑶1、⑶2连接，传送复位电位VReset的布线与杂质扩散层Π112连接，传送电源电位VDD的布线与杂质扩散层--7连接，传送像素信号Vsigl的布线与杂质扩散层FH15连接，传送读出信号Readl的布线与栅极电极GCl连接，传送读出信号Read2的布线与栅极电极GC2连接，传送复位信号RESET的布线与栅极电极GBl连接。栅极电极GAl与杂质扩散层FHl I连接。
[0063]在此，单元CE1、CE2配置为在相对于列方向⑶倾斜45°的方向上相邻，由此能够在单元CE1、CE2间共用传送读出信号Readl、Read2的布线和传送复位信号RESET的布线。因此，无需在单元CE1、CE2间个别设置传送读出信号Readl、Read2的布线和传送复位信号RESET的布线，能够减少布线数。
[0064]图4是以图3的A1-A2线切断而成的截面图。
[0065]在图4中，在半导体基板SBl的背面侧形成有杂质扩散层FHl，在半导体基板SBl的背面侧的最上层形成有杂质扩散层FH0。在半导体基板SBl的表面侧形成有P阱冊5，在P阱FH5内形成有P阱FH6。P阱--5能够与P阱FH6相比杂质浓度更高。在P阱FH6上，形成有栅极电极GB1、GC1、⑶1、GE1。另外，在P阱FH6内，在栅极电极GEljDl间形成有杂质扩散层FH4，在栅极电极⑶1、GCl间形成有杂质扩散层FH10，在栅极电极GC1、GBl间形成有杂质扩散层FH11。另外，在P阱FH6内，隔着栅极电极GEl在杂质扩散层FH4的相反侧形成有杂质扩散层FH6，隔着栅极电极GBl在杂质扩散层ΠΠ1的相反侧形成有杂质扩散层冊12。在杂质扩散层FH4、FHl间，沿深度方向依次形成有杂质扩散层冊3、FH2.在P阱FH6内，在杂质扩散层HllO下沿深度方向依次形成有杂质扩散层FH9、FH8。其中，能够将杂质扩散层冊1、--2、FH3, FH7, FH8、FH9、FHlU FHl2设为η型，并将杂质扩散层FHO、FH4、FHlO设为P型。杂质扩散层冊1、冊2、FH3, FH8、FH9能够设为杂质浓度依次增高。光电变换层PAl与电荷蓄积层MAl能够配置为至少一部分重叠。其中，光电变换层PAl与电荷蓄积层MAl能够由P阱FH5分离。
[0066]在半导体基板SBl的背面侧，在杂质扩散层FHO上设有透明层EL1，在透明层ELl上隔着滤色器FLl设有微透镜MLl。在透明层ELl中埋入有遮光层SL1。透明层ELl能够使用丙烯等透明树脂。遮光层SLl能够使用Al等金属。微透镜MLl能够使向半导体基板SBl的背面侧入射的光不入射至电荷蓄积层MAl而聚光至光电变换层PAl。遮光层SLl能够进行遮光以使向半导体基板SBl的背面侧入射的光不入射至电荷蓄积层MA1。透明层ELl能够增大光电变换层PAl与微透镜MLl的间隔，缩小向光电变换层PAl入射的光的入射角。透明层ELl的厚度通过从大约0.5um以上进一步增厚，向光电变换层PAl的聚光性的改善效果得到增大。
[0067]在此，光电变换层PAl与电荷蓄积层MAl通过配置为至少一部分重叠，能够对应于全局快门构造，并且实现像素P的微细化。另外，通过在半导体基板SBl的背面侧设置遮光层SL1，能够使得向半导体基板SBl的背面侧入射的光不入射至电荷蓄积层MA1。进而，通过在半导体基板SBl的背面侧设置透明层EL1，能够缩小向光电变换层PAl入射的光的入射角，能够防止向光电变换层PAl聚光的光漏到电荷蓄积层MAl。另外，通过在半导体基板SBl的背面侧的最上层形成杂质扩散层FHO，能够减轻向电荷蓄积层MAl的泄露电流。
[0068]另外，通过在半导体基板SBl的表面侧将P阱设为2层构造，并使得用于分离光电变换层PAl与电荷蓄积层MAl的P阱FH5的杂质浓度高于形成沟道的P阱FH6的杂质浓度，能够提高光电变换层PAl与电荷蓄积层MAl的分离性。另外，通过设置P阱FH5，能够增加光电变换层PAl以及电荷蓄积层MAl的容量，能够增大饱和电子数，并且能够将光电变换层PAl与电荷蓄积层MAl的边界上产生的电荷容易地取入光电变换层PAl。
[0069]图5 (a)是表示在水平方向上展开图4的光电变换层的杂质扩散层而成的构成的截面图，图5 (b)是表不图5 (a)的构成的电势分布的图。
[0070]在图5 (a)中，杂质扩散层ra1、ni2、FH3通过设定为杂质浓度依次增高，从半导体基板SBl的背面侧向表面侧形成电位梯度。因此，能够将光电变换层PAl的背面侧产生的电荷汇集于表面侧，能够从光电变换层PAl向电荷蓄积层MAl平滑地传送电荷。
[0071]另外，在光电变换层PAl的蓄积开始时，通过全局复位信号ARSET上升而排出光电变换层PA l中蓄积的多余的信号电荷。在光电变换层PAl的蓄积动作中，由光电变换层PAl进行光电变换而得到的信号电荷流入至电势深的杂质扩散层FH3侧，在杂质扩散层--3溢出的信号电荷一边扩散至杂质扩散层FH2、FHl 一边蓄积信号电荷。此时，全局复位信号ARSET设定为低电压0.2V~0.5V，全局读出信号Aread、读出信号Readl、复位信号RESET设定为0V。或者，全局复位信号ARSET设定为0V，全局读出信号Aread、读出信号Readl、复位信号RESET设定为-1.0~-0.5V。结果，在光电变换层PAl中入射了强光的情况下，光电变换层PAl饱和。此时，饱和以上的信号电荷经由栅极电极GEl向电源电位VDD流入，能够防止光电变换层PAl中上溢的信号电荷向电荷蓄积层MAl流入(上溢流出构造)。
[0072]另外，通过全局读出信号Aread上升，光电变换层PAl中蓄积的信号电荷被读出至电荷蓄积层MAl。此时，通过将光电变换层PAl和电荷蓄积层MAl的电势设定为以杂质扩散层FHl —杂质扩散层M2 —杂质扩散层M3 —杂质扩散层FH8 —杂质扩散层FH9的顺序变深，能够将光电变换层PAl的信号电荷平滑地完全读出。由电荷蓄积层MAl的杂质扩散层FH9溢出的信号电荷能够在杂质扩散层FH8的大面积中蓄积。另外，杂质扩散层FH8与杂质扩散层FH5相接，因此能够实现大容量化。
[0073]在电荷蓄积层MAl的信号读出前，浮动扩散区FD的电势较浅为0.5V，因此通过使复位电位VReset与电源电位VDD相同，并使复位信号RESET上升，来将浮动扩散区FD复位。另外，通过使读出信号Readl上升，读出电荷蓄积层MAl中蓄积的信号电荷。与电荷蓄积层MAl的杂质扩散层FH9的电势相比浮动扩散区FD的电势较深，因此能够全部读出电荷蓄积层MAl的信号电荷。读出至浮动扩散区FD的电荷由检测晶体管TAl变换为电压后，作为像素信号Vsigl输出。
[0074]另外，通过将复位电位VReset设为0.2~0.5V，并使复位信号RESET上升，来将浮动扩散区FD设定为0.2~0、5V，并使检测晶体管TAl截止。例如，在电源电位VDD设为
2.8V时，各栅极的导 通电压通过设定为对电源电位VDD进行升压而得到的3.6V，能够输出大的信号电荷。
[0075]图6是表示图2的2像素I单元构造的各部的动作的定时图。
[0076]在图6中，在时刻t0，按照水平同步信号HD针对全部像素P同时使全局复位信号ARSET上升，从而从全部像素P的光电变换层PA1、PA2读出信号，并排出至电源电位VDD。然后，通过全局复位信号ARSET下降，全部像素P的光电变换层PA1、PA2同时开始蓄积动作。
[0077]在时刻tl，通过全部像素P的复位信号RESET12、RESET34、RESET56……以及读出
信号 Readl、Read2、Read3、Read4、Read5、Read6......同时上升，电荷蓄积层 MA1、MA2 中残留
的多余的信号电荷(泄露电流或损伤等)经由复位晶体管TBl向复位电位VReset排出。
[0078]其中，复位信号RESET12被供给至第I行以及第2行的像素P，复位信号RESET34被供给至第3行以及第4行的像素P，复位信号RESET56被供给至第5行以及第6行的像素P。读出信号Readl被供给至第I行的像素P，读出信号Read2被供给至第2行的像素P，读出信号Read3被供给至第3行的像素P，读出信号Read4被供给至第4行的像素P，读出信号Read5被供给至第5行的像素P，读出信号Read6被供给至第6行的像素P。
[0079]在时刻t2，针对全部像素P同时使全局读出信号ARead上升，由光电变换层PA1、PA2进行光电变换而蓄积的信号电荷被读出至电荷蓄积层MA1、MA2。此时的蓄积时间taccl能够由t2-t0给出。另外，此时通过垂直同步信号上升，帧从Fl切换为F2。
[0080]在时刻t3，通过复位信号RESET12上升，第I行以及第2行的像素P的浮动扩散区FD中残留的多余的信号电荷(泄露电流或损伤等)经由复位晶体管TBl向复位电位VReset排出。此时的复位电位VReset电压能够设定为与电源电位VDD相同的电压。[0081]在时刻t4，通过读出信号Readl上升，第I行的电荷蓄积层MAl中蓄积的信号电荷被读出至浮动扩散区FD。被读出至浮动扩散区FD的信号电荷由检测晶体管TAl变换为电压，并作为像素信号Vsig输出。此时，能够通过获得复位信号RESET12上升时的复位电平的像素信号Vsig与读出信号Readl上升时的信号电平的像素信号Vsig之间的差量的⑶S动作来仅提取图像信号成分。
[0082]在时刻t5，通过复位信号RESET12上升，第I行以及第2行的像素P的浮动扩散区FD中残留的多余的信号电荷(泄露电流或损伤等)经由复位晶体管TBl向复位电位VReset排出。此时的复位电位VReset电压能够设定为与电源电位VDD相同的电压。
[0083]在时刻t6，通过读出信号Read2上升，第2行的电荷蓄积层MA2中蓄积的信号电荷被读出至浮动扩散区FD。被读出至浮动扩散区FD的信号电荷由检测晶体管TAl变换为电压而得到的信号电平作为像素信号Vsig输出。
[0084]在时刻t7，通过复位信号RESET12下降至0.5V以下，检测晶体管TAl截止。或者，也可以在检测晶体管TAl的电源电位VDD侧或垂直信号线Vlin侧设置地址晶体管，通过使该地址晶体管截止来进行断开设定。
[0085]以下同样，通过按每行在垂直方向上实施时刻t3至时刻t7的动作，能够针对全部像素P读出电荷蓄积层MA1、MA2中蓄积的信号。
[0086]图7是表示第2实施方式的2像素I单元构造的概略构成的电路图。
[0087]在图7中，在I单元中设有光电变换层？411、？412、电荷蓄积层祖八1、祖81、祖八2、MAB2、检测晶体管TA2、复位晶体管TB2、读出晶体管TCAl、TCB1、TCA2、TCB2、全局复位晶体管TE 11、TE 12、全局读出晶体管TDA1、TDB1、TDA2、TDB2。另外，在检测晶体管TA2与复位晶体管TB2与读出晶体管TCA1、TCB1、TCA2、TCB2的连接点，形成有浮动扩散区FD作为检测节点。在此，在光电变换层PAl 1、PAl2分别设有光电二极管HH1、PD12，在电荷蓄积层MAAl、MABl、MAA2、MAB2 分别设有二极管 MDAl、MDBl、MDA2、MDB2。
[0088]在此，可以为:光电变换层PA11、电荷蓄积层MAAUMAB1、读出晶体管TCA1、TCB1、全局复位晶体管TEll以及全局读出晶体管TDAUTDB1属于I单元的一方的像素P，光电变换层PA12、电荷蓄积层MAA2、MAB2、读出晶体管TCA2、TCB2、全局复位晶体管TE12以及全局读出晶体管TDA2、TDB2属于I单元的另一方的像素P。另外，浮动扩散区FD、检测晶体管TA2以及复位晶体管TB2由I单元的两个像素P共用。
[0089]另外，全局读出晶体管TDAl以及读出晶体管TCAl串联连接，全局读出晶体管TDBl以及读出晶体管TCBl串联连接，这些串联电路与全局复位晶体管TEll并联连接。在全局复位晶体管TEll与全局读出晶体管TDA1、TDBl的连接点连接有光电二极管PD11，在全局读出晶体管TDAl与读出晶体管TCAl的连接点连接有二极管MDAl。
[0090]另外，全局读出晶体管TDA2以及读出晶体管TCA2串联连接，全局读出晶体管TDB2以及读出晶体管TCB2串联连接，这些串联电路与全局复位晶体管TE12并联连接。在全局复位晶体管TE12与全局读出晶体管TDA2、TDB2的连接点连接有光电二极管PD12，在全局读出晶体管TDA2与读出晶体管TCA2的连接点连接有二极管MDA2。
[0091 ] 读出晶体管TCAl、TCBl、TCA2、TCB2的源极、检测晶体管TA2的栅极和复位晶体管TB2的源极与浮动扩散区FD连接。
[0092]向全局复位晶体管TEl1、TE12的栅极输入全局复位信号ARSET，向全局读出晶体管TDA1、TDA2的栅极输入全局读出信号AReadA，向全局读出晶体管TDB1、TDB2的栅极输入全局读出信号AReadB。向读出晶体管TCA1、TCBU TCA2、TCB2的栅极分别输入读出信号ReadlA、ReadlB、Read2A、Read2B，向复位晶体管TB2的栅极输入复位信号RESET。向复位晶体管TB2的漏极输入复位电位VReset，向检测晶体管TA2的漏极输入电源电位VDD，从检测晶体管TA2的源极向垂直信号线Vlin输出像素信号Vsig。
[0093]在此，按每个光电变换层PAl、PA2并联设置多个电荷蓄积层MAAl、MABl、MAA2、MAB2，能够使饱和电子数成为2倍，或者得到蓄积时间不同的两个信号，能够扩大动态范围。另外，通过使蓄积时间具有差异而从光电变换层PAll向电荷蓄积层MAAl、MAB1读出电荷，并由信号处理得到差量输出，能够仅得到运动的被摄体的信号。
[0094]图8是表示图7的2像素I单元构造的布局构成的俯视图。
[0095]在图8中，在单元CEll中设有光电变换层PA11、PA12以及电荷蓄积层MAA1、MAB1、MAA2、MAB2。在此，能够将光电变换层PA11、PA12设于半导体基板的背面侧，并将电荷蓄积层MAA1、ΜΑΒΙ、MAA2、MAB2设于半导体基板的表面侧。光电变换层PAl1、PA12与电荷蓄积层MAA1、ΜΑΒΙ、MAA2、MAB2也可以至少一部分重叠。在光电变换层PA11、PA12上分别设有微透镜ML11、ML12。微透镜ML11、ML12能够使向半导体基板的背面侧入射的光不入射至电荷蓄积层MAAl、MABl、MAA2、MAB2而聚光至光电变换层PAl 1、PA12。
[0096]另外，在单元CE 11 中，设有栅极电极 GA2、GB2、GCA1、GCB1、GCA2、GCB2、GDA1、GDA2、⑶B2、⑶B2、GE 11、GE 12。这些栅极电极 GA2、GB2、GCA1、GCB1、GCA2、GCB2、GDA1、GDA2、GDA2、GDB2、GEl1、GE12能够设于半导体基板的表面侧。可以是，栅极电极GA2构成检测晶体管TA2，栅极电极GB2构 成复位晶体管TB2，栅极电极GCA1、GCB1、GCA2、GCB2分别构成读出晶体管TCA1、TCBU TCA2、TCB2，栅极电极GDA1、GDA2、GDA2、⑶B2分别构成全局读出晶体管TDAl、TDB1、TDA2、TDB2，栅极电极GE 11、GE 12分别构成全局复位晶体管TE 11、TE 12。
[0097]在栅极电极GEll与栅极电极GDA1、⑶BI之间形成有杂质扩散层--24，在栅极电极GDAl与栅极电极GCAl之间形成有杂质扩散层冊30，在栅极电极GDBl与栅极电极GCBl之间形成有杂质扩散层FH35，在栅极电极GE12与栅极电极GDA2、GDB2之间形成有杂质扩散层FH33，在栅极电极GDA2与栅极电极GCA2之间形成有杂质扩散层FH36，在栅极电极GDB2与栅极电极GCB2之间形成有杂质扩散层FH34，在栅极电极GCA1、GCB1、GCA2、GCB2与栅极电极GB2之间形成有杂质扩散层--31。隔着栅极电极GEll在杂质扩散层--24的相反侧形成有杂质扩散层FH27，隔着栅极电极GE 12在杂质扩散层--33的相反侧形成有杂质扩散层FH37，隔着栅极电极GB2在杂质扩散层--31的相反侧形成有杂质扩散层--32。在栅极电极GA2的两侧形成有杂质扩散层--38、--39。
[0098]在此，光电变换层PA11、PA12能够配置为相对于检测晶体管TA2在列方向⑶上对称，电荷蓄积层MAAl、MABl和电荷蓄积层MAA2、MAB2能够配置为相对于检测晶体管TA2在列方向⑶上对称。读出晶体管TCAUTCBU TCA2、TCB2、全局读出晶体管TDAUTDBU TDA2、TDB2以及全局复位晶体管TE11、TE12能够配置为相对于检测晶体管TA2在列方向⑶上分别对称。栅极电极GCA1、GCBU GDAU⑶BI能够分别配置在四边形的各边，栅极电极GB2、GEll能够分别配置在该四边形的相互对置的对角位置。栅极电极GCA2、GCB2、GDA2、⑶B2能够分别配置在四边形的各边，栅极电极GB2、GE12能够分别配置在该四边形的相互对置的对角位置。[0099]单元CE11、CE12能够配置为在相对于列方向⑶倾斜45°的方向上相邻。
[0100]传送全局复位信号ARSET的布线与栅极电极GE11、GE12连接，传送全局读出信号AReadA的布线与栅极电极GDA1、GDA2连接，传送全局读出信号AReadB的布线与栅极电极⑶B1、⑶B2连接，传送复位电位VReset的布线与杂质扩散层--32连接，传送电源电位VDD的布线与杂质扩散层冊27、FH39连接，传送像素信号Vsig2的布线与杂质扩散层--38连接，传送读出信号ReadlA的布线与栅极电极GCAl连接,传送读出信号ReadlB的布线与栅极电极GCBl连接，传送读出信号Read2A的布线与栅极电极GCA2连接，传送读出信号Read2B的布线与栅极电极GCB2连接，传送复位信号RESET的布线与栅极电极GB2连接。栅极电极GA2与杂质扩散层--31连接。
[0101]在此，通过将单元CE11、CE12配置为在相对于列方向⑶倾斜45°的方向上相邻，能够在单元CEl1、CE12间共用传送读出信号ReadlA、ReadlB, Read2A、Read2B的布线和传送复位信号RESET的布线。因此，无需在单元CE11、CE12间个别设置传送读出信号ReadlA、ReadlB, Read2A、Read2B的布线和传送复位信号RESET的布线，能够减少布线数。
[0102]图9是以图8的B1-B2线切断而成的截面图。
[0103]在图9中，在半导体基板SB2的背面侧形成有杂质扩散层FH21，在半导体基板SB2的背面侧的最上层形成有杂质扩散层FH20。在半导体基板SB2的表面侧形成有P阱--25，在P阱--25内形成有P阱--26。P阱--25能够与P阱--26相比使杂质浓度更高。在P阱FH26上，形成有栅极电极GB2、GCA1、GDA1、GE11。另外，在P阱Π126内，在栅极电极GE11、GDAl间形成有杂质扩散层--24，在栅极电极GDAUGCA1间形成有杂质扩散层冊30，在栅极电极GCA1、GB2间形成有杂质扩散层--31。另外，在P阱--26内，隔着栅极电极GEll在杂质扩散层FH24的相反侧形成有杂质扩散层冊26，隔着栅极电极GB2在杂质扩散层--31的相反侧形成有杂质扩散层FH32。在杂质扩散层--24、FH21间在深度方向上依次形成有杂质扩散层FH23、--22。在P阱--26内，在杂质扩散层--30下在深度方向上依次形成有杂质扩散层冊29、FH28。其中，能够将杂质扩散层Π12UFH22.FH23, FH27, FH28、FH29,FH3UFH32设为η型，并将杂质扩散层--20、Π124、Π130设为ρ型。杂质扩散层Π121、Π122、Π123能够设为杂质浓度依次增高。杂质扩散层FH29JH28能够设为杂质浓度依次增高。光电变换层PAll和电荷蓄积层MAAl能够配置为至少一部分重叠。其中，光电变换层PAll和电荷蓄积层MAAl能够由P阱--25分离。
[0104]在半导体基板SB2的背面侧，在杂质扩散层FH20上设有透明层EL11，在透明层ELll上经由滤色器FLll设有微透镜ML11。在透明层ELll中埋入有遮光层SL11。微透镜MLll能够使向半导体基板SB2的背面侧入射的光不入射至电荷蓄积层MAAl而聚光至光电变换层ΡΑ11。遮光层SLll能够进行遮光以使向半导体基板SB2的背面侧入射的光不入射至电荷蓄积层MAAl。透明层ELll能够增大光电变换层PAll与微透镜MLlI的间隔，缩小向光电变换层PAll入射的光的入射角。
[0105] 在此，光电变换层PAll和电荷蓄积层MAAl通过配置为至少一部分重叠，能够对应于全局快门构造，并且实现像素P的微细化。另外，通过在半导体基板SB2的背面侧设置遮光层SLlI，能够使得向半导体基板SB2的背面侧入射的光不入射至电荷蓄积层MAAl。进而，通过在半导体基板SB2的背面侧设置透明层EL11，能够缩小向光电变换层PAll入射的光的入射角，能够防止向光电变换层PAll聚光的光漏到电荷蓄积层ΜΑΑ1。另外，通过在半导体基板SB2的背面侧的最上层形成杂质扩散层FH20，能够减轻向电荷蓄积层MAAl的泄露电流。
[0106]另外，通过在半导体基板SB2的表面侧将P阱设为2层构造，并使分离光电变换层PAll与电荷蓄积层MAAl的P阱--25的杂质浓度高于形成沟道的P阱--26的杂质浓度，能够提高光电变换层PAll与电荷蓄积层MAAl的分离性。另外，通过设置P阱冊25，能够增加光电变换层PAl I以及电荷蓄积层MAAl的容量，能够增大饱和电子数，并且能够将光电变换层PAll与电荷蓄积层MAAl的边界上产生的电荷容易地取入光电变换层PAlI。
[0107]其中，图9的光电变换层以及电荷蓄积层的杂质扩散层的电势分布与图5 (b)相同。在此，杂质扩散层FH21、FH22, FH23通过设定为杂质浓度依次增高，从半导体基板SB2的背面侧向表面侧形成电势梯度。因此，能够将光电变换层PAll的背面侧产生的电荷汇聚至表面侧，能够从光电变换层PAll向电荷蓄积层MAAl平滑地传送电荷。
[0108]图10是表示图7的2像素I单元构造的各部的动作的定时图。
[0109]在图10中，在时刻t0，按照水平同步信号HD针对全部像素P同时使全局复位信号ARSET上升，由此从全部像素P的光电变换层PAl、PA2读出信号，并向电源电位VDD排出。然后，通过全局复位信号ARSET下降，全部像素P的光电变换层PA1、PA2同时开始蓄积动作。
[0110]在时刻tl，通过全部像素P的复位信号RESET12、RESET34、RESET56……以及读出
信号ReadlA、Read2A、Read3A、Read4A......同时上升，电荷蓄积层MAA1、MAA2中残留的多余 的信号电荷(泄露电流或损伤等)经由复位晶体管TB2向复位电位VReset排出。
[0111]其中，读出信号ReadlA被供给至第I行的像素P的电荷蓄积层MAA1，读出信号Read2A被供给至第2行的像素P的电荷蓄积层MAA2，读出信号Read3A被供给至第3行的像素P的电荷蓄积层MAA1，读出信号Read4A被供给至第4行的像素P的电荷蓄积层MAA2。
[0112]在时刻t2，通过针对全部像素P同时使全局读出信号AReadA上升，由光电变换层PA11、PA12进行光电变换而蓄积的信号电荷被读出至电荷蓄积层MAA1、MAA2。此时的蓄积时间taccll能够由t2_t0给出。
[0113]在时刻t3，通过全部像素P的复位信号RESET12、RESET34、RESET56……以及读出
信号ReadlB、Read2B、Read3B、Read4B......同时上升，电荷蓄积层MAB1、MAB2中残留的多余
的信号电荷(泄露电流或损伤等)经由复位晶体管TB2向复位电位VReset排出。
[0114]其中，读出信号ReadlB被供给至第I行的像素P的电荷蓄积层MAB1，读出信号Read2B被供给至第2行的像素P的电荷蓄积层MAB2，读出信号Read3B被供给至第3行的像素P的电荷蓄积层MABl，读出信号Read4A被供给至第4行的像素P的电荷蓄积层MAB2。
[0115]在时刻t4，通过针对全部像素P同时使全局读出信号AReadB上升，由光电变换层PA11、PA12进行光电变换而蓄积的信号电荷被读出至电荷蓄积层MAB1、MAB2。此时的蓄积时间taccl2能够由t2-t4给出。另外，此时通过垂直同步信号上升，帧从Fl切换至F2。
[0116]在时刻t5，通过复位信号RESET12上升，第I行以及第2行的像素P的浮动扩散区FD中残留的多余的信号电荷(泄露电流或损伤等)经由复位晶体管TB2向复位电位VReset排出。此时的复位电位VReset电压能够设定为与电源电位VDD相同的电压。
[0117]在时刻t6，通过读出信号ReadlA上升，第I行的电荷蓄积层MAAl中蓄积的信号电荷被读出至浮动扩散区FD。被读出至浮动扩散区FD的信号电荷由检测晶体管TA2变换为电压，并作为像素信号Vsig输出。此时，能够通过获得复位信号RESET12上升时的复位电平的像素信号Vsig与读出信号Readl上升时的信号电平的像素信号Vsig之间的差量的CDS动作，仅提取图像信号成分。
[0118]在时刻t7，通过复位信号RESET12上升，第I行以及第2行的像素P的浮动扩散区FD中残留的多余的信号电荷(泄露电流或损伤等)经由复位晶体管TB2向复位电位VReset排出。此时的复位电位VReset电压能够设定为与电源电位VDD相同的电压。
[0119]在时刻t8,通过读出信号ReadlB上升,第I行的电荷蓄积层MABl中蓄积的信号电荷被读出至浮动扩散区FD。被读出至浮动扩散区FD的信号电荷由检测晶体管TA2变换为电压，并作为信号电平的像素信号Vsig输出。
[0120]同样，通过在时刻t9至时刻tl2实施同样的动作，读出第2行的电荷蓄积层MAA2、MAB2中蓄积的信号电荷。
[0121]在时刻tl3，通过复位信号RESET12下降至0.5V以下，检测晶体管TA2截止。或者，也可以在检测晶体管TA2的电源电位VDD侧或垂直信号线Vlin侧设置地址晶体管，通过使该地址晶体管截止来进行断开设定。
[0122]以下同样，通过按每行在垂直方向上实施时刻t5至时刻tl3的动作，能够针对全部像素P读出电荷蓄积层MAAl、MAB1、MAA2、MAB2中蓄积的信号。
[0123]在图10的实施方式例中，在帧Fl的蓄积时间Taccl中，光电变换层PA11、PA12中的蓄积动作实施2次(蓄积时间taccll和蓄积时间taccl2)。能够自由设定这2分割的蓄积时间taccll、taccl2之比。通过使蓄积时间taccll、taccl2相等,能够得到光电变换层PA11、PA12的饱和信号量的约2倍的信号。
[0124]图11是扩大表示图10的时刻t5至时刻tl3的部分的定时图。
[0125]在图11中，在时刻t5，通过复位信号RESET12上升，第I行以及第2行的像素P的浮动扩散区FD中残留的多余的信号电荷(泄露电流或损伤等)经由复位晶体管TB2向复位电位VReset排出。然后，对复位电平的像素信号Vsig与基准电压VREF进行比较，进行向下计数直到复位电平的像素信号Vsig与基准电压VREF的电平一致为止。
[0126]在时刻t6,通过读出信号ReadlA上升,第I行的电荷蓄积层MAAl中蓄积的信号电荷被读出至浮动扩散区FD。然后，对信号电平的像素信号Vsig与基准电压VREF进行比较，此时进行向上计数直到信号电平的像素信号Vsig与基准电压VREF的电平一致为止，由此信号电平的像素信号Vsig与复位电平的像素信号Vsig的差量被变换为仅图像信号成分的数字值。
[0127]在时刻t7，不复位计数结果，而通过复位信号RESET12上升，第I行以及第2行的像素P的浮动扩散区FD中残留的多余的信号电荷(泄露电流或损伤等)经由复位晶体管TB2向复位电位VReset排出。然后，对复位电平的像素信号Vsig与基准电压VREF进行比较，进行向下计数直到复位电平的像素信号Vsig与基准电压VREF的电平一致为止。
[0128]在时刻t8,通过读出信号ReadlB上升,第I行的电荷蓄积层MABl中蓄积的信号电荷被读出至浮动扩散区FD。然后，对信号电平的像素信号Vsig与基准电压VREF进行比较，此时进行向上计数直到信号电平的像素信号Vsig与基准电压VREF的电平一致为止，由此信号电平的像素信号Vsig与复位电平的像素信号Vsig的差量被变换为数字值，并作为输出信号OUTl输出。该输出信号OUTl为电荷蓄积层MAA1、MABl的信号的相加值，能够得到光电变换层PAll的饱和量的约2倍的信号(水平期间Hl )。
[0129]针对第2行的像素P，也通过在时刻t9至tl2中与时刻t5至t8相同地动作，能够得到输出信号0UT2，能够达到光电变换层PA12的约2倍的饱和信号(水平期间H2)。
[0130]图12是扩大表示第3实施方式的2像素I单元构造中的与图10的时刻t5至时亥Ij tl3对应的部分的定时图。其中，在图11的实施方式中，说明了对电荷蓄积层MAAUMAB1的信号进行相加并输出的方法，但在图12的实施方式中，说明个别输出电荷蓄积层MAA1、MABl的信号的方法。
[0131]在图12中，由闩锁电路Rl保持电荷蓄积层MAAl的输出信号0UT11。由闩锁电路R2保持电荷蓄积层MABl的输出信号0UT12。然后，在从水平期间Hl切换至水平期间H2时，将闩锁电路Rl、R2中保持的值分别输入至行存储器LM1、LM2。然后，由下一个水平同步信号依次同时读出，实施宽动态范围用的信号处理。
[0132]例如，通过与蓄积时间的长度的差异相应地乘以数字增益，能够使其成为相同的信号量，以两个信号成为线形的方式进行合成。蓄积时间之比能够设定为taCC12/taCCll=1/4、1/8、1/16、1/32等。此时的数字增益通过对蓄积时间taccl2的信号乘以4、8，16、32倍而得到线形的斜率。在蓄积时间taccll的信号饱和的情况下，能够切换至对蓄积时间taccl2的信号乘以增益而得到的信号并输出。结果，能够得到将动态范围扩大至4、8、16、32倍的信号。
[0133]图13 Ca)是表示应用于第3实施方式的2像素I单元构造的输出合成部的概略构成的框图，图13 (b)是表示应用于第4实施方式的2像素I单元构造的输出合成部的概略构成的框图。
[0134]在图13 (a)中，如图12所示对来自电荷蓄积层MAAl、MABl的信号不是在计数器中相加而是保存在分别的行存储器中，也可以在数字加法电路11中对从该行存储器读出的信号进行相加，并得到2倍的饱和信号。
[0135]在图13 (b)中，例如在将蓄积时间taccll、taccl2之比设为16:1的情况下，在乘法器12中使电荷蓄积层MABl的输出信号成为16倍,在比较电路13中与电荷蓄积层MAAl的输出信号比较。此时，直到电荷蓄积层MAAl的输出饱和紧前为止，能够以能够设定为电荷蓄积层MAAl的输出的方式设定阈值。在电荷蓄积层MAAl的输出为设定的阈值以上的电平时，与电荷蓄积层MABl的输出的16倍的信号进行比较,在电荷蓄积层MABl的输出的16倍的信号较大的情况下，通过由开关14选择电荷蓄积层MABl的输出的16倍的信号，能够得到动态范围被线形化的扩大至14bit的信号。
[0136]图14是表示应用于第5实施方式的2像素I单元构造的运动检测部的概略构成的框图。
[0137]在图14中，在运动检测模式中，能够使用摄影时刻不同的两个信号的差量来判断被摄体中是否包含有运动物体。
[0138]例如，在使蓄积时间taccll、taccl2相互相等时，通过由减法器21计算来自电荷蓄积层MAAl、MABl的信号的差量，能够仅提取运动的被摄体的边缘信号。由绝对值计算部22计算该信号的差量的绝对值，并输入至运动判定部24。在运动判定部24中，对大于阈值设定部23中设定的电平的信号的数量进行计数，在该计数数量多于设定的阈值的情况下，能够检测为存在运动的被摄体。[0139]图15是表示第6实施方式的2像素I单元构造的各部的动作的定时图。
[0140]在图15中，在时刻t20，对图10的全局复位信号ARSET附加脉冲。由此，能够在蓄积时间taccll与蓄积时间taccl2之间设置时间差，能够提高运动检测精度。尤其是针对运动缓慢的被摄体，通过在蓄积时间taccll与蓄积时间taccl2之间增长时间差，能够提高检测能力。
[0141]图16是表示第7实施方式的2像素I单元构造的概略构成的电路图。
[0142]在图16中，在I单元中，设有光电变换层PA21、PA22、电荷蓄积层MA21、MA22、检测晶体管TA3、复位晶体管TB3、读出晶体管TC21、TC22、全局复位晶体管TE21、TE22、全局读出栅极TD21、TD22。另外，在检测晶体管TA3与复位晶体管TB3与读出晶体管TC21、TC22的连接点形成有浮动扩散区FD作为检测节点。在此，在光电变换层PA21、PA22分别设有光电二极管H)21、PD22，在电荷蓄积层嫩21、嫩22分别设有电荷耦合层1?21、1?22。
[0143]在此，可以是，光电变换层PA21、电荷蓄积层MA21、读出晶体管TC21、全局复位晶体管TE21以及全局读出栅极TD21属于I单元的一方的像素P，光电变换层PA22、电荷蓄积层MA22、读出晶体管TC22、全局复位晶体管TE22以及全局读出栅极TD22属于I单元的另一方的像素P。另外，浮动扩散区FD、检测晶体管TA3以及复位晶体管TB3由I单元的两个像素P共用。
[0144]另外，全局复位晶体管TE21、全局读出栅极TD21以及读出晶体管TC21串联连接。在全局复位晶体管TE21与全局读出栅极TD21的连接点上连接有光电二极管TO21，在全局读出栅极TD21上耦合有电荷耦合层MD21。
[0145]另外，全局复位晶体管TE22、全局读出栅极TD22以及读出晶体管TC22串联连接。在全局复位晶体管TE22与全局读出栅极TD22的连接点上连接有光电二极管TO22，在全局读出栅极TD22上耦合有电荷耦合层MD22。
[0146]读出晶体管TC21、TC22的源极、检测晶体管TA3的栅极和复位晶体管TB3的源极与浮动扩散区FD连接。
[0147]向全局复位晶体管TE21、TE22的栅极输入全局复位信号ARSET，向全局读出栅极TD2UTD22输入全局读出信号ARead。向读出晶体管TC21、TC22的栅极分别输入读出信号ReadURead2,向复位晶体管TB3的栅极输入复位信号RESET。向复位晶体管TB3的漏极输入复位电位VReset，向检测晶体管TA3的漏极输入电源电位VDD，从检测晶体管TA31的源极向垂直信号线Vlin输出像素信号Vsig。
[0148]在此，通过按每个光电变换层PA21、PA22设置电荷蓄积层MA21、MA22，同时开始全部像素P的光电变换层PA21、PA22的电荷蓄积动作，并从全部像素P的光电变换层PA21、PA22向电荷蓄积层MA21、MA22同时读出电荷，在被摄体运动的情况下，也能够避免被摄体被倾斜摄像的卷帘快门失真。
[0149]图17是表示图16的2像素I单元构造的布局构成的俯视图。
[0150]在图17中，在单元CE21中设有光电变换层PA21、PA22以及电荷蓄积层MA21、MA22。在此，光电变换层PA21、PA22设于半导体基板的背面侧，电荷蓄积层MA21、MA22设于半导体基板的表面侧。光电变换层PA21、PA22与电荷蓄积层MA21、MA22也可以至少一部分重叠。在光电变换层PA21、PA22上分别设有微透镜ML21、ML22。微透镜ML21、ML22能够使向半导体基板的背面侧入射的光不入射至电荷蓄积层MA21、MA22而聚光至光电变换层PA21、PA22。
[0151]另外，在单元CE21中设有栅极电极GA3、GB3、GC3、GC4、⑶3、⑶4、GE3、GE4。这些栅极电极GA3、GB3、GC3、GC4、⑶3、⑶4、GE3、GE4能够设于半导体基板的表面侧。可以是，栅极电极GA3构成检测晶体管TA3，栅极电极GB3构成复位晶体管TB3，栅极电极GC3、GC4分别构成读出晶体管TC21、TC22，栅极电极⑶3、⑶4分别构成全局读出栅极TD21、TD22，栅极电极GE3、GE4分别构成全局复位晶体管TE21、TE22。
[0152]在栅极电极GE3、GE4与栅极电极GA3之间形成有杂质扩散层FH47，在栅极电极GE3与栅极电极GD3之间形成有杂质扩散层FH44，在栅极电极GD3与栅极电极GC3之间形成有杂质扩散层FH46，在栅极电极GC3、GC4与栅极电极GB3之间形成有杂质扩散层--51，在栅极电极GE4与栅极电极GD4之间形成有杂质扩散层FH53，在栅极电极GD4与栅极电极GC4之间形成有杂质扩散层FH46。隔着栅极电极GA3在杂质扩散层FH47的相反侧形成有杂质扩散层FH57，隔着栅极电极GB3在杂质扩散层--51的相反侧形成有杂质扩散层--52。在栅极电极GD3下形成有杂质扩散层FH48、FH49、ni50，在栅极电极GD4下形成有杂质扩散层 FH54、FH55、FH56。
[0153]在此，光电变换层PA21、PA22能够配置为相对于检测晶体管TA3在列方向⑶上对称，电荷蓄积层MA21、MA22能够配置为相对于检测晶体管TA3在列方向CD上对称。读出晶体管TC21、TC22、全局读出栅极TD21、TD22以及全局复位晶体管TE21、TE22能够配置为相对于检测晶体管TA3在列方向CD上分别对称。检测晶体管TA3能够配置为由读出晶体管TC21、TC22、全局读出栅极TD21、TD22以及全局复位晶体管TE21、TE22包围。单元CE21、CE22能够配置为在相对于列方向⑶倾斜45°的方向上相邻。
[0154]传送全局复位信号ARSET的布线与栅极电极GE3、GE4连接,传送全局读出信号ARead的布线与栅极电 极⑶3、⑶4连接，传送复位电位VReset的布线与杂质扩散层--52连接，传送电源电位VDD的布线与杂质扩散层FH47连接，传送像素信号Vsigl的布线与杂质扩散层FH57连接，传送读出信号Readl的布线与栅极电极GC3连接，传送读出信号Read2的布线与栅极电极GC4连接，传送复位信号RESET的布线与栅极电极GB3连接。栅极电极GA3与杂质扩散层--51连接。
[0155]在此，单元CE21、CE22通过配置为在相对于列方向⑶倾斜45°的方向上相邻，能够在单元CE21、CE22间共用传送读出信号Readl、Read2的布线与传送复位信号RESET的布线。因此，无需在单元CE21、CE22间个别设置传送读出信号Readl、Read2的布线和传送复位信号RESET的布线，能够减少布线数。
[0156]图18是以图17的C1-C2线切断而成的截面图。
[0157]在图18中，在半导体基板SB3的背面侧形成有杂质扩散层FH41，在半导体基板SB3的背面侧的最上层形成有杂质扩散层FH40。在半导体基板SB3的表面侧形成有P阱FH45，在P阱FH45内形成有P阱FH46。P阱FH45能够与P阱FH46相比使杂质浓度更高。在P阱FH46上，形成有栅极电极GB3、GC3、⑶3、GE3。另外，在P阱FH46内，在栅极电极GE3、⑶3间形成有杂质扩散层FH44，在栅极电极⑶1下形成有杂质扩散层FH46、FH48、FH49、FH50，在栅极电极GC3、GB3间形成有杂质扩散层--51。另外，在P阱FH46内，隔着栅极电极GE3在杂质扩散层FH44的相反侧形成有杂质扩散层FH46，隔着栅极电极GB3在杂质扩散层FH51的相反侧形成有杂质扩散层冊52。在杂质扩散层FH44JH41间在深度方向上依次形成有杂质扩散层FH43、FH42。其中，能够将杂质扩散层FH41、FH42、FH43、FH47、FH48、FH49.FH50.FH5UFH52设为η型，并将杂质扩散层FH40、FH44设为p型。杂质扩散层FH41、FH42、FH43能够设为杂质浓度依次增高。杂质扩散层FH48、FH49、FH50能够设为杂质浓度依次增高。光电变换层PA21与电荷蓄积层MA21能够配置为至少一部分重叠。其中，光电变换层PA21与电荷蓄积层MA21能够由P阱FH45分离。
[0158]在半导体基板SB3的背面侧，在杂质扩散层FH40上设有透明层EL21，在透明层EL21上隔着滤色器FL21设有微透镜ML21。在透明层EL21中埋入有遮光层SL21。微透镜ML21能够使向半导体基板SB3的背面侧入射的光不入射至电荷蓄积层M21而聚光至光电变换层PA21。遮光层SL21能够进行遮光以使向半导体基板SB3的背面侧入射的光不入射至电荷蓄积层MA21。透明层EL21能够扩大光电变换层PA21与微透镜ML21的间隔，并缩小向光电变换层PA21入射的光的入射角。
[0159]在此，光电变换层PA21与电荷蓄积层MA21通过配置为至少一部分重叠，能够对应于全局快门构造，并且实现像素P的微细化。另外，通过在半导体基板SB3的背面侧设置遮光层SL21，能够使向半导体基板SB3的背面侧入射的光不入射至电荷蓄积层MA21。进而，通过在半导体基板SB3的背面侧设置透明层EL21，能够缩小向光电变换层PA21入射的光的入射角，能够防止向光电变换层PA21聚光的光漏到电荷蓄积层MA21。另外，通过在半导体基板SB3的背面侧的最上层形成杂质扩散层FH40，能够减轻向电荷蓄积层MA21的泄露电流。
[0160]另外，通过在半导体基板SB3的表面侧将P阱设为2层构造，并使分离光电变换层PA21与电荷蓄积层MA21的P阱FH45的杂质浓度高于形成沟道的P阱FH46的杂质浓度，能够提高光电变换层PA21与电荷蓄积层MA21的分离性。另外，通过设置P阱冊45，能够增加光电变换层PA21以及电荷蓄积层MA21的容量，能够增大饱和电子数，并且能够将光电变换层PA21与电荷蓄积层MA21的边界上产生的电荷容易地取入光电变换层PA21。
[0161]图19 (a)是在水平方向上展开图18的光电变换层的杂质扩散层而成的构成的截面图，图19 (b)是表示图19 Ca)的构成的电势分布的图。
[0162]在图19 (a)中，杂质扩散层FH41、FH42、FH43通过设定为杂质浓度依次增高，从半导体基板SB3的背面侧向表面侧形成电势梯度。因此，能够将光电变换层PA21的背面侧产生的电荷汇集至表面侧，能够从光电变换层PA21向电荷蓄积层MA21平滑地传送电荷。
[0163]图20是表示第8实施方式的2像素I单元构造的概略构成的电路图。
[0164]在图20中，在I单元中设有光电变换层PA31、PA32、电荷蓄积层MAA3、MAB3、MAA4、MAB4、检测晶体管TA4、复位晶体管TB4、读出晶体管TCA3、TCB3、TCA4、TCB4、全局复位晶体管TE31、TE32、全局读出栅极TDA3、TDB3、TDA4、TDB4。另外，在检测晶体管TA4与复位晶体管TB4与读出晶体管TCA3、TCB3、TCA4、TCB4的连接点，形成有浮动扩散区FD作为检测节点。在此，在光电变换层PA31、PA32分别设有光电二极管H)31、PD32，在电荷蓄积层MAA3、MAB3、MAA4、MAB4 分别设有电荷耦合层 MDA3、MDB3、MDA4、MDB4。
[0165]在此，可以是，光电变换层PA31、电荷蓄积层MAA3、MAB3、读出晶体管TCA3、TCB3、全局复位晶体管TE31以及全局读出栅极TDA3、TDB3属于I单元的一方的像素P，光电变换层PA32、电荷蓄积层MAA4、MAB4、读出晶体管TCA4、TCB4、全局复位晶体管TE32以及全局读出栅极TDA4、TDB4属于I单元的另一方的像素P。另外，浮动扩散区FD、检测晶体管TA4以及复位晶体管TB4由I单元的两个像素P共用。
[0166]另外，全局读出栅极TDA3以及读出晶体管TCA3串联连接，全局读出栅极TDB3以及读出晶体管TCB3串联连接，这些串联电路与全局复位晶体管TE31并联连接。在全局复位晶体管TE31与全局读出栅极TDA3、TDB3的连接点上连接有光电二极管TO31，在全局读出栅极TDA3、TDB3上分别耦合有电荷耦合层MDA3、MDB3。
[0167]另外，全局读出栅极TDA4以及读出晶体管TCA4串联连接，全局读出栅极TDB4以及读出晶体管TCB4串联连接，这些串联电路与全局复位晶体管TE41并联连接。在全局复位晶体管TE32与全局读出栅极TDA4、TDB4的连接点上连接有光电二极管TO32，在全局读出栅极TDA4、TDB4上分别耦合有电荷耦合层MDA4、MDB4。
[0168]读出晶体管TCA3、TCB3、TCA4、TCB4的源极、检测晶体管TA4的栅极和复位晶体管TB4的源极与浮动扩散区FD连接。
[0169]向全局复位晶体管TE31、TE32的栅极输入全局复位信号ARSET，向全局读出栅极TDA3、TDA4输入全局读出信号AReadA，向全局读出栅极TDB3、TDB4输入全局读出信号AReadB。向读出晶体管TCA3、TCB3、TCA4、TCB4的栅极分别输入读出信号ReadlA、ReadlB,Read2A、Read2B，向复位晶体管TB4的栅极输入复位信号RESET。向复位晶体管TB4的漏极输入复位电位VReset，向检测晶体管TA4的漏极输入电源电位VDD，从检测晶体管TA4的源极向垂直信号线Vlin输出像素信号Vsig。
[0170]图21是表示图20的2像素I单元构造的布局构成的俯视图。
[0171]在图21中，在单元CE31中设有光电变换层PA31、PA32以及电荷蓄积层MAA3、MAB3、MAA4、MAB4。在 此，能够将光电变换层PA31、PA32设于半导体基板的背面侧，能够将电荷蓄积层MAA3、MAB3、MAA4、MAB4设于半导体基板的表面侧。光电变换层PA31、PA32与电荷蓄积层MAA3、MAB3、MAA4、MAB4也可以至少一部分重叠。在光电变换层PA31、PA32上分别设有微透镜ML31、ML32。微透镜ML31、ML32能够使向半导体基板的背面侧入射的光不入射至电荷蓄积层MAA3、MAB3、MAA4、MAB4而聚光至光电变换层PA31、PA32。
[0172]另外，也可以是，在单元CE31中设有栅极电极644、684、6043、6083、60么4、6084、GDA3、GDA4、⑶B3、⑶B4、GE 13、GE 14。这些栅极电极 GA4、GB4、GCA3、GCB3、GCA4、GCB4、GDA3、GDA4、⑶B3、⑶B4、GE13、GE14能够设于半导体基板的表面侧。栅极电极GA4构成检测晶体管TA4，栅极电极GB4构成复位晶体管TB4，栅极电极GCA3、GCB3、GCA4、GCB4分别构成读出晶体管TCA3、TCB3、TCA4、TCB4，栅极电极GDA3、GDA3、GDA4、⑶B4分别构成全局读出栅极TDA3、TDB3、TDA4、TDB4,栅极电极GE13、GE14分别构成全局复位晶体管TE13、TE14。
[0173]在栅极电极GE 13与栅极电极GDA3、⑶B4之间形成有杂质扩散层FH64，在栅极电极GDA3与栅极电极GCA3之间形成有杂质扩散层FH66，在栅极电极GDB3与栅极电极GCB3之间形成有杂质扩散层FH66，在栅极电极GE14与栅极电极GDA4、GDB4之间形成有杂质扩散层FH74，在栅极电极GDA4与栅极电极GCA4之间形成有杂质扩散层FH66，在栅极电极GDB4与栅极电极GCB4之间形成有杂质扩散层FH66，在栅极电极GCA3、GCB3、GCA4、GCB4与栅极电极GB4之间形成有杂质扩散层--71。隔着栅极电极GE 13在杂质扩散层FH64的相反侧形成有杂质扩散层FH67，隔着栅极电极GE14在杂质扩散层--74的相反侧形成有杂质扩散层FH73，隔着栅极电极GB4在杂质扩散层--71的相反侧形成有杂质扩散层--72。在栅极电极GA4的两侧形成有杂质扩散层冊78、冊79。在栅极电极GDA3下形成有杂质扩散层FH68、FH69JH70，在栅极电极⑶B3下形成有杂质扩散层ra78、ra79、FH80，在栅极电极GDA4下形成有杂质扩散层FH81、FH82、FH83，在栅极电极⑶B4下形成有杂质扩散层冊75、冊76、冊77。
[0174]在此，光电变换层PA31、PA32能够配置为相对于检测晶体管TA4在列方向⑶上对称，电荷蓄积层MAA3、MAB3和电荷蓄积层MAA4、MAB4能够配置为相对于检测晶体管TA4在列方向CD上对称。读出晶体管TCA3、TCB3、TCA4、TCB4、全局读出栅极TDA3、TDB3、TDA4、TDB4以及全局复位晶体管TE41、TE42能够配置为相对于检测晶体管TA4在列方向⑶上分别对称。栅极电极GCA3、GCB3、GDA3、⑶B3能够分别配置在四边形的各边，栅极电极GB4、GE13能够分别配置在该四边形的相互对置的对角位置。栅极电极GCA4、GCB4、GDA4、⑶B4能够分别配置在四边形的各边，栅极电极GB4、GE14能够分别配置在该四边形的相互对置的对角位置。单元CE31、CE32能够配置为在相对于列方向⑶倾斜45°的方向上相邻。
[0175]传送全局复位信号ARSET的布线与栅极电极GE13、GE14连接，传送全局读出信号AReadA的布线与栅极电极GDA3、GDA4连接，传送全局读出信号AReadB的布线与栅极电极⑶B3、⑶B4连接，传送复位电位VReset的布线与杂质扩散层--72连接，传送电源电位VDD的布线与杂质扩散层FH67、FH73连接，传送像素信号Vsig2的布线与杂质扩散层--78连接，传送读出信号ReadlA的布线与栅极电极GCA3连接,传送读出信号ReadlB的布线与栅极电极GCB3连接，传送读出信号Read2A的布线与栅极电极GCA4连接，传送读出信号Read2B的布线与栅极电极GCB4连接，传送复位信号RESET的布线与栅极电极GB2连接。栅极电极GA24与杂质扩散层--71连接。
[0176]在此，单元CE31、CE32通过配置为在相对于列方向⑶倾斜45°的方向上相邻，能够在单元CE31、CE32间共用传送读出信号ReadlA、ReadlB, Read2A、Read2B的布线与传送复位信号RESET的布线。因此，无需在单元CE31、CE32间个别设置传送读出信号ReadlA、ReadlB, Read2A、Read2B的布线和传送复位信号RESET的布线，能够减少布线数。
[0177]图22是以图21的D1-D2线切断而成的截面图。
[0178]在图22中，在半导体基板SB4的背面侧形成有杂质扩散层FH61，在半导体基板SB4的背面侧的最上层形成有杂质扩散层FH60。在半导体基板SB4的表面侧形成有P阱FH65，在P阱FH65内形成有P阱FH66。P阱FH65能够与P阱FH66相比使杂质浓度更高。在P阱FH66上，形成有栅极电极GB4、GCA3、GDA3、GE13。另外，在P阱FH46内，在栅极电极GE13、GDA3间形成有杂质扩散层FH64，在栅极电极GDA3、GCA3间形成有杂质扩散层FH66，在栅极电极GCA3、GB4间形成有杂质扩散层--71。另外，在P阱FH46内，隔着栅极电极GE13在杂质扩散层FH64的相反侧形成有杂质扩散层FH67，隔着栅极电极GB4在杂质扩散层--71的相反侧形成有杂质扩散层FH72。在杂质扩散层FH64、FH61间在深度方向上依次形成有杂质扩散层 FH63、FH62。其中，能够将杂质扩散层 FH61、FH62、FH63、FH67、FH68、FH69、FH70、FH7U FH72设为η型，并将杂质扩散层FH60、FH64设为ρ型。杂质扩散层Η61、FH62、FH63能够设为杂质浓度依次增高。杂质扩散层FH68、FH69、FH70能够设为杂质浓度依次增高。光电变换层ΡΑ31与电荷蓄积层ΜΑΑ3能够配置为至少一部分重叠。其中，光电变换层ΡΑ31与电荷蓄积层ΜΑΑ3能够由P阱FH65分离。
[0179] 在半导体基板SB4的背面侧，在杂质扩散层FH60上设有透明层EL31，在透明层EL31上隔着滤色器FL31设有微透镜ML31。在透明层EL31中埋入有遮光层SL31。微透镜ML31能够使向半导体基板SB4的背面侧入射的光不入射至电荷蓄积层ΜΑΑ3而聚光至光电变换层PA31。遮光层SL31能够进行遮光以使向半导体基板SB4的背面侧入射的光不入射至电荷蓄积层MAA3。透明层EL31能够扩大光电变换层PA31与微透镜ML31的间隔，并缩小向光电变换层PA31入射的光的入射角。
[0180]在此，光电变换层PA31与电荷蓄积层MAA3通过配置为至少一部分重叠，能够对应于全局快门构造，并且实现像素P的微细化。另外，通过在半导体基板SB4的背面侧设置遮光层SL31，能够使向半导体基板SB4的背面侧入射的光不入射至电荷蓄积层MAA3。进而，通过在半导体基板SB4的背面侧设置透明层EL31，能够缩小向光电变换层PA31入射的光的入射角，能够防止向光电变换层PA31聚光的光漏到电荷蓄积层MAA3。另外，通过在半导体基板SB4的背面侧的最上层形成杂质扩散层FH60,能够减轻向电荷蓄积层MAA3的泄露电流。
[0181]另外，通过在半导体基板SB4的表面侧将P阱设为2层构造，并使分离光电变换层PA31与电荷蓄积层MAA3的P阱FH45的杂质浓度高于形成沟道的P阱FH46的杂质浓度，能够提高光电变换层PA31与电荷蓄积层MAA3的分离性。另外，通过设置P阱FH45，能够增加光电变换层PA31以及电荷蓄积层MAA3的容量，能够增大饱和电子数，并且能够将光电变换层PA31与电荷蓄积层MAA3的边界上产生的电荷容易地取入光电变换层PA31。
[0182]其中，图22的光电变换层以及电荷蓄积层的杂质扩散层的电势分布与图19(b)相同。在此，杂质扩散层FH61、FH62、FH63通过设定为杂质浓度依次增高，从半导体基板SB4的背面侧向表面侧形成电势梯度。因此，能够将光电变换层PA31的背面侧产生的电荷汇集至表面侧，能够从光电变换层PA31向电荷蓄积层MAA3平滑地传送电荷。
[0183]另外，在上述的实施方式中，以2像素I单元构造为例进行了说明，但也可以是I像素I单元构造或者4像素I单元构造等其他构造。另外，在上述的实施方式中，说明了不使用进行行选择的地址晶体管而进行行选择的方法，但也可以在各单元中设置进行行选择的地址晶体管。
[0184]以上说明了本发明的几个实施方式，但这些实施方式仅为例示，意图不在于限定发明的范围。这些新的实施方式能够以其他多种方式实施，在不脱离发明的主旨的范围内，能够进行各种省略、置换、变更。这些实施方式及其变形也包含在发明的范围和主旨中，并且包含在权利要求书所记载的发明及其均等的范围中。
【权利要求】
1.一种固体摄像装置，其特征在于，具备: 光电变换层，设于半导体基板的背面侧； 电荷蓄积层，设于所述半导体基板的表面侧，蓄积由所述光电变换层进行光电变换而得到的电荷；以及 聚光部，使向所述半导体基板的背面侧入射的光不入射至所述电荷蓄积层而聚光至所述光电变换层； 将所述电荷蓄积层的中心位置与所述聚光部的中心位置错开配置。
2.如权利要求1记载的固体摄像装置，其特征在于， 所述电荷蓄积 层是二极管构造。
3.如权利要求1记载的固体摄像装置，其特征在于， 所述电荷蓄积层是CCD构造。
4.如权利要求1记载的固体摄像装置，其特征在于， 所述聚光部是配置在所述光电变换层上的微透镜。
5.如权利要求1记载的固体摄像装置，其特征在于， 所述光电变换层与所述电荷蓄积层配置为至少一部分重叠。
6.如权利要求1记载的固体摄像装置，其特征在于， 同时开始全部像素的所述光电变换层的电荷蓄积动作，同时从全部像素的所述光电变换层向所述电荷蓄积层读出电荷。
7.如权利要求1记载的固体摄像装置，其特征在于，具备: 全局复位晶体管，将全部像素的所述光电变换层同时复位； 全局读出晶体管，从全部像素的所述光电变换层向所述电荷蓄积层同时传送电荷； 读出晶体管，按每个所述像素将被传送至所述电荷蓄积层的电荷读出至浮动扩散区； 检测晶体管，检测被读出至所述浮动扩散区的电荷；以及 复位晶体管，将所述浮动扩散区复位。
8.—种固体摄像装置，其特征在于，具备: 光电变换层，设于半导体基板的背面侧，杂质浓度被阶段性地设定为从所述半导体基板的背面侧向表面侧形成电势梯度；以及 电荷蓄积层，设于所述半导体基板的表面侧，蓄积由所述光电变换层进行光电变换而得到的电荷。
9.如权利要求8记载的固体摄像装置，其特征在于， 所述光电变换层与所述电荷蓄积层配置为至少一部分重叠。
10.如权利要求8记载的固体摄像装置，其特征在于， 同时开始全部像素的所述光电变换层的电荷蓄积动作，同时从全部像素的所述光电变换层向所述电荷蓄积层读出电荷。
11.如权利要求8记载的固体摄像装置，其特征在于，具备: 全局复位晶体管，将全部像素的所述光电变换层同时复位； 全局读出晶体管，从全部像素的所述光电变换层向所述电荷蓄积层同时传送电荷； 读出晶体管，按每个所述像素将被传送至所述电荷蓄积层的电荷读出至浮动扩散区； 检测晶体管，检测被读出至所述浮动扩散区的电荷；以及复位晶体管，将所述浮动扩散区复位。
12.—种固体摄像装置，其特征在于，具备: 光电变换层，设于半导体基板的背面侧； 电荷蓄积层，设于所述半导体基板的表面侧，蓄积由所述光电变换层进行光电变换而得到的电荷； 遮光层，进行遮光以使向所述半导体基板的背面侧入射的光不入射至所述电荷蓄积层； 透明层，设在所述遮光层上；以及 聚光部，设在所述透明层上，将向所述半导体基板的背面侧入射的光聚光至所述光电变换层。
13.如权利要求12记载的固体摄像装置，其特征在于， 所述光电变换层与所述电荷蓄积层配置为至少一部分重叠。
14.如权利要求12记载的固体摄像装置，其特征在于， 同时开始全部像素的所述光电变换层的电荷蓄积动作，同时从全部像素的所述光电变换层向所述电荷蓄积层读出电荷。
15.如权利要求12记载的固体摄像装置，其特征在于，具备: 全局复位晶体管，将全部像素的所述光电变换层同时复位； 全局读出晶体管，从全部像素的所述光电变换层向所述电荷蓄积层同时传送电荷； 读出晶体管，按每个所述像素将被传送至所述电荷蓄积层的电荷读出至浮动扩散区； 检测晶体管，检测被读出至所述浮动扩散区的电荷；以及 复位晶体管，将所述浮动扩散区复位。
16.一种固体摄像装置，其特征在于，具备: 多个光电变换层，设于半导体基板的背面侧； 多个电荷蓄积层，设于所述半导体基板的表面侧，蓄积由所述光电变换层进行光电变换而得到的电荷；以及 检测晶体管，将所述电荷蓄积层中蓄积的电荷变换为电压； 所述多个光电变换层、所述多个电荷蓄积层以及所述检测晶体管属于一个单元，在所述单元中，所述光电变换层配置为相对于所述检测晶体管在列方向上对称，所述电荷蓄积层配置为相对于所述检测晶体管在列方向上对称，所述单元配置为在相对于所述列方向倾斜45°的方向上相邻。
17.如权利要求16记载的固体摄像装置，其特征在于， 所述光电变换层与所述电荷蓄积层配置为至少一部分重叠。
18.如权利要求16记载的固体摄像装置，其特征在于，具备: 全局复位晶体管，将全部像素的所述光电变换层同时复位； 全局读出晶体管，从全部像素的所述光电变换层向所述电荷蓄积层同时传送电荷；以及 读出晶体管，按每个所述像素读出被传送至所述电荷蓄积层的电荷。
19.如权利要求18记载的固体摄像装置，其特征在于， 所述读出晶体管、所述全局读出晶体管及所述全局复位晶体管配置为相对于所述检测晶体管在列方向上分别对称。
20.如权利要求19记载的固体摄像装置，其特征在于， 所述检测晶体管配置为由所述读出晶体管、所述全局读出晶体管及所述全局复位晶体管包围 。
【文档编号】H04N5/369GK104010141SQ201310320802
【公开日】2014年8月27日 申请日期:2013年7月26日 优先权日:2013年2月26日
【发明者】江川佳孝 申请人:株式会社东芝