摄像装置以及摄像系统制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种摄像装置以及摄像系统。根据本发明专利技术的摄像装置包括基板和设置在基板上的半导体层，所述基板包括布置在其上的多个像素电路。多个像素电路中的各个像素电路包括放大晶体管，放大晶体管被构造为输出基于在半导体层中生成的电荷的信号。在与基板的表面平行的第一方向上输送在半导体层中生成的电荷。

【技术实现步骤摘要】
摄像装置以及摄像系统
本专利技术涉及一种摄像装置以及摄像系统。
技术介绍
作为用于照相机的图像传感器的摄像装置，已经提出了层压型摄像装置。在国际公开WO2012/004923号的图1中例示的摄像装置中，在半导体基板上设置光电转换膜。在光电转换膜上设置透明电极，并且在光电转换膜与半导体基板之间设置像素电极。在光电转换膜与像素电极之间设置绝缘膜。根据国际公开WO2012/004923号，由于能够利用此结构进行相关双采样(correlateddoublesampling，CDS)，所以能够减少噪声。
技术实现思路
根据本专利技术的一方面，一种摄像装置包括基板和设置在基板上的半导体层，所述基板包括多个像素电路。多个像素电路中的各个像素电路包括放大晶体管，放大晶体管被构造为输出基于在半导体层中生成的电荷的信号。在与基板的表面平行的第一方向上输送在半导体层中生成的电荷。通过以下参照附图对示例性实施例的描述，本专利技术的其他特征将变得清楚。附图说明图1A是示意性地例示摄像装置的像素的构造的图，图1B是例示光电转换单元的等效电路的图，并且图1C是例示光电转换单元的等效电路的图。图2是示意性地例示摄像装置的整体构造的图。图3是例示摄像装置的列电路的等效电路的图。图4A是示意性地例示摄像装置的平面结构的图，图4B是示意性地例示摄像装置的截面结构的图。图5A是示意性地例示摄像装置的平面结构的图，图5B是示意性地例示摄像装置的截面结构的图。图6A至图6C是示意性地例示摄像装置的像素的构造的图，图6D至图6F是示意性地例示摄像装置的电位的图。图7是示意性地例示摄像装置的光电转换单元的能带的图。图8是例示在摄像装置中使用的驱动信号的时序图。图9是例示在摄像装置中使用的驱动信号的时序图。图10是示意性地例示摄像装置的像素的构造的图。图11是示意性地例示摄像装置的光电转换单元的能带的图。图12是示意性地例示摄像装置的像素的构造的图。图13是示意性地例示摄像装置的像素的构造的图。图14是示意性地例示摄像装置的像素的构造的图。图15是示意性地例示摄像装置的像素的构造的图。图16A是示意性地例示摄像装置的平面结构的图，图16B是示意性地例示摄像装置的像素的构造的图。图17是示意性地例示摄像装置的像素的构造的图。图18是示意性地例示摄像装置的像素的构造的图。图19是例示根据实施例的光电转换系统的框图。具体实施方式在摄像装置中，在光电转换膜与氧化膜之间形成的界面中累积的电荷被以高速排出到上部电极，使得获得高的S/N比。然而，光电转换膜中的电荷移动程度是低的。此外，在光电转换膜中包括俘获电荷的缺陷能级。而且，在光电转换膜与阻挡层之间存在势垒。因此，在使用光电转换膜的摄像装置中，可能在短的输送时段中没有充分排出电荷。结果，灵敏度可能劣化或噪声可能增加。根据一些实施例，可以减少噪声。根据本专利技术的实施例，摄像装置包括多个像素。各个像素包括光电转换单元和像素电路，像素电路用于读取基于光电转换单元中生成的电荷的信号。该实施例的摄像装置包括基板和设置在基板上的半导体层，基板包括布置在其上的像素电路。各个像素电路包括放大晶体管，放大晶体管输出基于半导体层中生成的电荷的信号。在半导体层中沿第一方向输送半导体层中生成的电荷。第一方向平行于包括设置在其上的像素电路的基板的表面。基板的表面例如是半导体区域与设置在半导体区域上的绝缘体区域之间的界面。在使用利用浅沟槽隔离(shallowtrenchisolation，STI)或硅局部氧化(localoxidationofsilicon，LOCOS)的绝缘体隔离结构的情况下，半导体区域与绝缘体区域之间的界面不是平坦的。在这种情况下，例如，基板上设置的晶体管的沟道中的半导体区域与绝缘体区域之间的界面，对应于基板的表面。利用该构造，代替到上部电极的电荷输送(垂直输送)，进行沿着半导体层的界面的电荷输送(横向输送)。因此，作为电荷的输送路径，可以使用半导体层与绝缘层之间的界面、阻挡层与绝缘层之间的界面、半导体层与阻挡层之间的界面等。这些界面仅具有小的缺陷能级，因此，以高速输送电荷。此外，为了获得针对具有长波长的光的足够的灵敏度，进行光电转换的半导体层具有大的厚度。因此，在进行垂直输送的情况下，以长距离输送电荷。另一方面，在进行横向输送的情况下，可以以短距离输送电荷。这是因为，作为半导体层中的输送源的第一部分与作为半导体层中的输送目的地的第二部分之间的距离不受针对具有长波长的光的灵敏度等的限制。以这种方式，根据该实施例的摄像装置，可以有效地输送电荷。因此，可以减少由残留电荷引起的图像滞后等的噪声。在下文中，将参照附图详细描述本专利技术的实施例。本专利技术不限于下面描述的实施例。在本专利技术的范围内，通过改变下面描述的实施例的构造的一部分而获得的变型也包括在本专利技术中。作为选择，将实施例的构造的一部分添加到其他实施例之一的示例以及由其他实施例之一的构造的一部分替换实施例的构造的一部分的示例也包括在本专利技术中。第一实施例现在，将描述本专利技术的第一实施例。图1A是示意性例示根据第一实施例的摄像装置的像素100的图。摄像装置包括基板(未例示)和设置在基板上的半导体层108，基板包括设置在其上的像素100的像素电路。虽然在图1中仅例示了一个像素100，但是该实施例的摄像装置包括多个像素100。像素100包括包含在半导体层108中的光接收区域101、电荷输送区域102和电荷排出区域103。光接收区域101是半导体层108的第一部分，电荷排出区域103是半导体层108的第二部分。半导体层108可以由诸如硅等的无机半导体形成。作为选择，半导体层108可以由有机半导体形成。向光接收区域101、电荷输送区域102和电荷排出区域103施加偏置电压的上部电极S106设置在半导体层108上方。上部电极S106连接到电源VS104。电源VS104供给电压Vs。在该实施例中，上部电极S106向光接收区域101和电荷排出区域103二者施加偏置电压。因此，上部电极S106由在光接收区域101和电荷排出区域103上连续延伸的导电层构成。换言之，上部电极S106的第一部分(第一电极)向光接收区域101施加偏置电压，并且上部电极S106的第二部分(第三电极)向电荷排出区域103施加偏置电压。注意，上部电极S106的第一部分(第一电极)和第二部分(第三电极)可以彼此分离。像素100还包括向光接收区域101施加偏置电压的电极P(第二电极)110，并且包括通过第一电容器Cm116连接到电极P110的电源VP113。电源VP113供给包括第一电压和与第一电压不同的第二电压的多个电压Vp。像素100还包括向电荷排出区域103施加偏置电压的电极D(第四电极)112。半导体层108的光接收区域101设置在上部电极S106的第一部分(第一电极)与电极P110之间。半导体层108的电荷排出区域103设置在上部电极S106的第二部分(第三电极)与电极D112之间。电极D112设置为与半导体层108的电荷排出区域103邻接。电极P110与电极D112电分离。利用这种构造，光接收区域101和电荷排出区域103可以独立地施加偏置电压。上部电极S106允许一定量的光通过。例如，作为透明导电材料的氧化铟锡(ITO)层本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种摄像装置，所述摄像装置包括：基板，其包括多个像素电路；设置在所述基板上的第一电极、第二电极、第三电极和第四电极；以及半导体层，其设置在所述基板上，并且包括设置在所述第一电极与所述第二电极之间的第一部分以及设置在所述第三电极与所述第四电极之间的第二部分，其中，所述多个像素电路中的各个像素电路包括输出基于在所述半导体层中生成的电荷的信号的放大晶体管，并且其中，在所述半导体层中生成的电荷在与所述基板的表面平行的第一方向上从所述第一部分被输送到所述第二部分。

【技术特征摘要】
2015.12.04 JP 2015-237869;2016.08.05 JP 2016-154611.一种摄像装置，所述摄像装置包括：基板，其包括多个像素电路；设置在所述基板上的第一电极、第二电极、第三电极和第四电极；以及半导体层，其设置在所述基板上，并且包括设置在所述第一电极与所述第二电极之间的第一部分以及设置在所述第三电极与所述第四电极之间的第二部分，其中，所述多个像素电路中的各个像素电路包括输出基于在所述半导体层中生成的电荷的信号的放大晶体管，并且其中，在所述半导体层中生成的电荷在与所述基板的表面平行的第一方向上从所述第一部分被输送到所述第二部分。2.根据权利要求1所述的摄像装置，所述摄像装置还包括：绝缘层，其设置在所述半导体层中的所述第一部分与所述第二电极之间。3.根据权利要求2所述的摄像装置，所述摄像装置还包括：电荷约束层，其设置在所述半导体层与所述绝缘层之间。4.根据权利要求3所述的摄像装置，其中，所述电荷约束层延伸到设置在所述半导体层中的所述第二部分与所述第四电极之间的区域。5.根据权利要求4所述的摄像装置，其中，所述电荷约束层被设置为与所述第四电极接触。6.根据权利要求3所述的摄像装置，其中，所述电荷约束层中的电荷的迁移率大于所述半导体层中的电荷的迁移率。7.根据权利要求6所述的摄像装置，其中，所述电荷约束层中的电荷的迁移率大于或等于1cm2/Vs。8.根据权利要求7所述的摄像装置，其中，所述半导体层中的电荷的迁移率小于1cm2/Vs。9...

【专利技术属性】
技术研发人员：高桥秀和，田代和昭，郷田达人，
申请(专利权)人：佳能株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP