通过滤色器层23，并且已经通过滤色器层23的光进入衬底12上的光电部50。
[0164]应注意，在该实施例中，每个像素具有一构造，在该构造中，R、G和B光从其通过；然而，该实施例不限于此。作为形成滤色器层23的材料，可采用允许青色、黄或洋红等的光从其通过的有机材料，并且允许根据规范从各种材料中进行选择。
[0165]芯片上透镜24形成在滤色器层23之上，并且对于每个像素形成。在芯片上透镜24中，聚集入射光，并且聚集的光通过滤色器层23有效地进入光电转换部50。应注意，在该实施例中，芯片上透镜24的具有一构造，在该构造中入射光聚集在光电转换部50的中心位置上。
[0166]在该实施例的固态图像拾取单元I中，具体而言，第二电荷累积部25和浮置扩散部34形成在衬底12的前表面侧上像素的周围部分上。
[0167]另一方面，第一复位晶体管Tr3的漏极(复位部)35和第二复位晶体管Tr4的漏极(放电部)29形成在衬底12的前表面侧上的像素的中心部分上。
[0168]通过芯片上透镜24的聚集，大部入射光聚集在像素的中心部分上。
[0169]放电部29和复位部35等设置在像素的中心部分上，并且第二电荷累积部(累积部)25、浮置扩散部34、放大晶体管Tr5和选择晶体管Tr6等设置在像素的中心部分的周边。因此，允许减小全局快门操作中产生的污点噪声的负面作用。
[0170]换言之，在光进入第二电荷累积部(累积部)25和浮置扩散部34等时，光引起污点噪声；然而，即使光进入放电部29和复位部35等中，光对污点噪声的作用也很小。
[0171]现在，像素在水平方向上的位置和光电场强度之间的关系示出在图8的A中，并且衬底的前表面侧上像素中的平面设置的示意图示出在图8的B中。
[0172]如图8的A所示，光聚集在芯片上透镜24上的光电场强度在中心部分上最高，并且在中心部分的周边上较小。具有的光电场强度在从I的最大强度到Ι/e的强度的范围中的区域被看作为光聚集区域。
[0173]而且，如图8的B所示，放电部29和复位部35设置在像素的中心部分上，并且累积部25、浮置扩散部(FD) 34、放大晶体管Tr5和选择晶体管Tr6设置在像素的周边部分上。
[0174]此外，图8的A中的光聚集区域(强度为Ι/e至I)由图8的B中的虚线表示。
[0175]然后，如图8的B所示，通过在由表示集光区域的虚线封闭的区域中设置放电部29和复位部35等，允许有效减小污点噪声。
[0176]应注意，很多光倾斜进入像素区域3的端部的像素；因此，与现有技术的固态图像拾取单元一样，希望执行适当的瞳孔纠正以允许上述光聚集区域位于每个像素的中心部分上。
[0177]现在，模拟光在该实施例的固态图像拾取单元I透射的状态。
[0178]固态图像拾取单元I是具有图9所示构造的固态图像拾取单元，通过简化图2所示的构造而形成。
[0179]更具体而言，衬底12中的各部件全部隔成两个垂直设置的区域，并且两个区域的上部区域用作集成部(integrat1n sect1n)，并且两个区域的下部区域用作累积部和放电部-复位部。累积部设置在像素的周边部分上，并且放电部和复位部设置在像素的中心部分上。
[0180]在具有图9所示构造的固态图像拾取单元中，像素尺寸P为1.75 μm，光电转换部包括厚度为0.75 ym的&111^&52膜，衬底12中集成部的厚度为1.5 μ m，并且累积部和放电部-复位部的厚度为1.5 μπι。而且，芯片上透镜OCL的厚度为500nm。然后，模拟在波长为600nm的光入射在垂直方向上的情况下透射光的状态。
[0181]具有图9所示构造的固态图像拾取单元的模拟结果示出在图10中。
[0182]由图10可见，光集中在像素的中心部分的放电部-复位部上，并且该光几乎不进入累积部。
[0183]然后，可发现，与累积部设置在像素的中心部分上的情况相比，通过设置累积部在像素的周边部分上，累积部中的吸收量降低到1/6。这意味着减小污点噪声的作用达到约-16dB。
[0184]更具体而言，该实施例的固态图像拾取单元I例如允许具有这样的构造，在该构造中，由晶格与衬底12的η-型硅区域匹配的CuAlGaInSSe-基混合晶体制成的光电转换部50形成为具有100nm的厚度，并且透明电极57形成为具有10nm的厚度。
[0185]在该实施例的固态图像拾取单元I中，在光电转换部50中的入射光上执行光电转换，并且由光电转换部50产生根据入射光的信号电荷。所产生的信号电荷运动进入衬底12中，并且累积在第一电荷累积部52中。
[0186]所有像素中的第一电荷累积部52中累积的信号电荷同时转移到第二电荷累积部25，并且逐行地转移到浮置扩散部34。
[0187]稍后将详细描述该驱动方法。
[0188]在该实施例的固态图像拾取单元I中，第一电荷累积部52和暂时保存信号电荷的第二电荷累积部25形成为层叠在衬底12的深度方向上。因此，允许减小像素面积，并且像素的小型化是可实现的。
[0189]而且，第一电荷累积部52中累积的信号电荷允许包括垂直晶体管的第一转移晶体管Trl读取。因为垂直晶体管在衬底12的深度方向上读取信号电荷，所以，与信号电荷在衬底12的水平方向上读取的诸如典型的平面晶体管的构造相比，占据面积很小。因此，像素的进一步小型化是可实现的。
[0190]而且，在该实施例的固态图像拾取单元I中，第一电荷累积部52和第二电荷累积部25层叠在衬底12的深度方向上，并且第一电荷累积部52的信号电荷包括垂直晶体管的第一转移晶体管Trl转移。因此，其中形成第二电荷累积部25的位置可以是位于像素的周边部分中且与第一电荷累积部52重叠的位置，并且像素晶体管的布置灵活性高。如上所述，通过在像素的周边部分上形成第二电荷累积部25，允许减小全局快门操作中产生的污点噪声的负面作用。
[0191]此外，在该实施例的固态图像拾取单元I中，第一电荷累积部52和构成各像素晶体管的半导体层形成在衬底12的深度方向上彼此重叠的位置；因此，第一电荷累积部52允许具有较宽的区域。因此，允许实现饱和电荷量的改善。
[0192]更希望，遮光膜可形成在第一累积部52之上，例如，在透明电极57和滤色器层23之间。
[0193](驱动方法)
[0194]接下来，将在下面描述该实施例的固态图像拾取单元I的驱动方法。
[0195]该实施例的固态图像拾取单元I的驱动方法时序图示出在图11中。这里，作为示例，描述了属于第η行的像素读取时序。
[0196]而且，该实施例的固态图像拾取单元I的操作示出在图12的截面图中。
[0197]首先，在所有像素中同时开始第一复位脉冲(J)RSTl的提供，以导通第一复位晶体管Tr3。从而，浮置扩散部34中累积的信号电荷放电到电源电压Vdd侧以复置浮置扩散部34。在此情况下，浮置扩散部34中累积的信号电荷是从前一帧读取的信号电荷。
[0198]其后，在所有像素中同时停止第一复位脉冲(J)RSTl的提供以截止第二复位晶体管 Tr3。
[0199]接下来，在所有像素中同时开始第一转移脉冲(J)TRGl的提供，以导通第一转移晶体管Trl。从而，第一电荷累积部52中累积的信号电荷转移到第二电荷累积部25。
[0200]其后，在所有像素中同时停止第一转移脉冲(J)TRGl的提供，以截止第一转移晶体管 Trl。
[0201]在该实施例中，所有像素中同时由第二电荷累积部25读取的信号电荷处于这样的状态，其中信号电荷由第二电荷累积部25保存，直至在每一行上都读取。
[0202]接下来，在所有像素中同时开始第二复位脉冲(i>RST2的提供，以导通第二复位晶体管Tr4。因此，保留在第一电荷累积部52中的信号电荷或从第一晶体管Trl截止到第二复位晶体管Tr4导通的时间段累积的信号电荷放电到电源电压Vdd侧以复位。
[0203]其后，当在所有像素中同时停止第二复位脉冲<i>RST2的提供以截止第二复位晶体管Tr4时，下一帧的曝光开始。
[0204]到此，在所有像素中同时执行了这些操作。
[0205]在该实施例中，通过在所有像素中同时截止第二复位晶体管Tr4而使全局曝光开始，并且通过在所有像素中同时导通第一转移晶体管Trl而终止全局曝光。换言之，从第二复位晶体管Tr4截止到其后第一晶体管Trl导通的时间段看作是曝光时间段。在该曝光时间段中，光电转换部50上根据光量的信号电荷由光电转换部50产生。然后，光电转换部50产生的信号电荷沿着衬底12的电位运动以累积在第一电荷累积部52中。
[0206]接下来，开始逐行地读取。在第η行中的信号读取中，当第η行中的操作时机到来时，第二转移脉冲4TRG2的提供开始以导通第二转移晶体管Tr2。从而，在属于第η行的像素中，第二电荷累积部25中累积的信号电荷转移到浮置扩散部34。
[0207]其后，第二转移脉冲Φ TRG2的提供停止以截止第二转移晶体管Tr2。
[0208]接下来，选择脉冲(i>SEL的提供开始以导通选择晶体管Tr6。从而，与浮置扩散部34的电位对应的输出由列信号处理电路5捕获为像素信号(参见图1)。在列信号处理电路5中，通过获得前面已经捕获的复位信号(rest signal)和该像素信号之差执行相关双取样。从而，在列信号处理电路5中，获得去除kTc噪声的像素信号。
[0209]其后，选择脉冲(i>SEL的提供停止以截止选择晶体管Tr6，并且完成属于第η行的像素读取。
[0210]在完成属于第η行的像素读取后，执行属于第η+1行的像素读取，并且顺序执行所有行中的像素读取。
[0211]因此，允许驱动该实施例的固态图像拾取单元I。
[0212]在该实施例的固态图像拾取单元I中，如图12所示，在光电转换部50中的入射光L上执行光电转换，并且光电转换部50中产生的信号电荷(电子)运动到第一电荷累积部52以主要累积在第一电荷累积部52中。而且，光电转换部50中产生的空穴运动到透明电极57。
[0213]然后，在曝光时间段中，当第一转移晶体管Trl导通时，累积在第一电荷累积部52中的信号电荷在所有像素中同时转移到第二电荷累积部25，如图12的“电子(读取期间)”的箭头所指示。转移到第二电荷累积部25的信号电荷累积在第二电荷累积部25中。
[0214]累积在第二电荷累积部25中的信号电荷在每一行中的一个时间(timing)转移到浮置扩散部34。
[0215]然后，在读取期间，浮置扩散部34的与信号电荷量对应的像素信号通过选择晶体管Tr6输出到垂直信号线9。
[0216]而且，在电子放电期间，当第二复位晶体管Tr4导通时，第一电荷累积部52的信号电荷在所有像素中同时放电到第二复位晶体管Tr4的漏极(放电部)29，如图12的“电子(在放电期间)”的箭头指示。
[0217](制造方法)
[0218]接下来，将在下面描述该实施例的固态图像拾取单元I的制造方法。
[0219]例如，该实施例的固态图像拾取单元I允许如下面的描述而制造。
[0220]首先，例如，P-型阱区13通过离子注入P-型杂质而形成在η-型衬底12中。
[0221]其后，如图13Α所示，第二电荷累积部25、浮置扩散部34和每个像素晶体管的源-漏区域29和35通过离子注入V族中的P (磷)等作为η-型掺杂剂而形成在衬底12的前表面侧。
[0222]其后，很薄的P-型半导体层26通过以高浓度离子注入P-型杂质而形成在第二电荷累积部25的前表面侧上。
[0223]这些工艺允许利用典型的CMOS-型固态图像拾取单元的制造工艺执行。
[0224]接下来，由硅等制造的支撑衬底(未示出)连接到衬底12的前表面侧，并且衬底12翻转，以将衬底12的后表面侧向上。
[0225]其后，如图13B所示，将成为第一电荷累积部52的n_型半导体层利用例如CVD法外延生长在衬底12的后表面上至希望的厚度，而同时掺杂η-型杂质。
[0226]接下来，如图13C所示，形成抗蚀剂层55，其中开口形成在其中像素隔离部53形成第一电荷累积部52的η-型半导体层之上的区域中。该抗蚀剂层55允许利用典型的光刻技术形成。然后，像素隔离部53通过抗蚀剂层55经由离子注入P-型杂质而形成，例如以使杂质浓度高于形成P-型阱区13的杂质浓度。构成像素隔离部53的P-型半导体层形成的深度至少为对于每个像素允许隔离第一电荷累积部52。
[0227]接下来，如图14D所示，去除第一电荷累积部52上的抗蚀剂层55。
[0228]然后，如图14Ε所示，光电转换部50例如通过外延生长黄铜矿-基材料在第一电荷累积部52之上而形成。
[0229]在该实施例中，作为外延生长黄铜矿-基化合物半导体的方法，允许采用分子束外延(MBE)法、金属有机化学气相沉积(MOCVD)法或液相外延(LPE)法。应注意，基本上可采用任何的膜形成法，只要该方法实现外延生长。
[0230]附带地，形成衬底12的硅的晶格常数为51.45nm，并且CuAlGaInSSe-基混合晶体包括与该晶格常数对应的材料；因此，允许光电转换部50形成为与衬底12晶格匹配。因此，例如，允许CuGaInS膜外延生长在衬底12上作为光电转换部50。
[0231]在光电转换部50利用MOCVD法形成的情况下，例如，允许采用图15所示的MOCVD设备。
[0232]为了在衬底12上生长光电转换部50的晶体，如图15所示，衬底设置在基座(由碳制造)上。基座由高频加热装置(RF线圈)加热，并且提供有热电偶及其温度控制机构，从而允许衬底12的温度被控制。典型的衬底温度为在400至1000°C的温度范围内，其中热分解是可能的；然而，为了降低衬底温度，例如，利用水银灯等的光可施加到衬底表面，以帮助原材料的热分解。
[0233]然后，有机金属原材料用氢气充泡，以转换成饱和气压状态，因此传输各原材料分子到反应管。在此情况下，每单位时间传输的每种原材料的摩尔分子量比由质量流量控制器(MFC)通过控制氢流动到原材料的流速而调整。因此，通过热分解有机金属原材料以由晶体捕获分解的有机金属原材料而使晶体生长发生在由硅制成的衬底12上；因此，允许形成光电转换部50。因为原材料的摩尔分子量比与形成的晶体的成分比具有相关性，所以外延生长的光电转换部50的成分比允许通过控制每单位时间传输的该原材料的摩尔分子量比而得到控制。
[0234]在光电转换部50利用MOCVD法形成的情况下，作为铜的有机金属原材料，例如，可采用乙酰丙酮铜(Cu(C5H7O2)2) ο另外，可采用环戊二稀基铜三乙基膦(h5-(C2H5)Cu:P(C2H5)3)。而且，作为镓(Ga)的有机金属原材料，例如，可采用三甲基镓(Ga(CH3)3)。作为铝(Al)的有机金属原材料，例如，可采用三甲基铝(Al (CH3) 3)。而且，铟(In)的有机金属原材料，可采用三甲基铟(In(CH3)3)。此外，作为砸(Se)的有机原材料，例如，可采用二甲基砸(Se(CH3)2)。此外，作为硫⑶的有机金属原材料，可采用二甲基硫(S(CH3)2)。而且，作为锌(Zn)的有机原材料，例如，可采用二甲基锌(Zn(CH3)2)。
[0235]应注意，诸如环戊二烯基铜三乙基膦(h5- (C2H5) Cu:P (C2H5) 3)、乙酰丙酮铜(Cu(C5H7O2)2)和三甲基铟(In(CH3)3)的原材料在室温下是固相状态。在此情况下，该原材料可加热为变成液相状态，或者固相状态的原材料可简单加热到高温，并且可在高气压状态下使用。
[0236]在此情况下，有机金属原材料不是必须规定到这些原材料，并且只要有机金属原材料是有机金属，允许采用任何有机金属原材料作为类似方式的MOCVD生长的原材料。例如，三乙基镓(Ga(C2H5)3)、三乙基铝(Al (C2H5) 3)、三乙基铟(In (C2H5) 3)、二乙基砸(Se (C2H5)2)、二乙基硫(S(C2H5)2)