摄像设备和摄像系统技术方案

技术编号:15654162 阅读:184 留言:0更新日期:2017-06-17 10:13
本发明专利技术提供一种摄像设备和摄像系统。根据实施例的摄像设备包括:基板,其上设置有多个像素电路;半导体层,其被设置在所述基板上;第一电极,其被设置在所述半导体层上;以及第二电极,其被设置在所述半导体层与所述基板之间。所述半导体层的连续部分包括:第一部分,其形成光接收区域;以及第二部分,其形成电荷保持区域,所述光接收区域被设置在所述第一电极与所述第二电极之间,所述电荷保持区域被设置在与所述光接收区域不同的位置处并保持在所述光接收区域中产生的电荷。

【技术实现步骤摘要】
摄像设备和摄像系统
本专利技术涉及一种摄像设备和摄像系统。
技术介绍
作为用于照相机的图像传感器等的摄像设备,提出了多层摄像设备。在WO2012/004923的图1例示的摄像设备中,光电转换膜被设置在半导体基板上。透明电极被设置在光电转换膜上,并且,像素电极被设置在光电转换膜与半导体基板之间。绝缘膜被设置在光电转换膜与像素电极之间。根据WO2012/004923,这种构造使得能够进行相关双采样(CDS),因此可以降低噪声。
技术实现思路
根据实施例的摄像设备包括:基板,其上设置有多个像素电路;半导体层,其被设置在所述基板上;第一电极,其被设置在所述半导体层上;以及第二电极,其被设置在所述半导体层与所述基板之间。所述半导体层的连续部分包括:第一部分,所述第一部分形成被设置在所述第一电极与所述第二电极之间的光接收区域;以及第二部分,所述第二部分形成保持在所述光接收区域中产生的电荷的电荷保持区域,该电荷保持区域被设置在与所述光接收区域不同的位置处。根据另一实施例的摄像设备包括:基板,其上设置有多个像素电路;半导体层,其被设置在所述基板上,并且针对所述多个像素电路中的各个像素电路,所述半导体层包括接收光的第一部分和被遮光的第二部分;以及偏置电压供给器,其被构造为彼此独立地向所述第一部分和所述第二部分施加偏置电压。根据下面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示意性地例示了摄像设备的像素的构造,图1B例示了光电转换部的等效电路,图1C例示了光电转换部的等效电路。图2示意性地例示了摄像设备的整体构造。图3例示了摄像设备的列电路的等效电路。图4A示意性地例示了摄像设备的平面结构,图4B示意性地例示了摄像设备的横截面结构,图4C示意性地例示了摄像设备的平面结构。图5A示意性地例示了摄像设备的平面结构,图5B示意性地例示了摄像设备的横截面结构。图6A至图6C示意性地例示了摄像设备的像素的构造,图6D至图6F示意性例示了摄像设备的电位。图7示意性地例示了摄像设备的光电转换部的能带(energyband)。图8是在摄像设备中使用的驱动信号的时序图。图9是在摄像设备中使用的驱动信号的时序图。图10示意性地例示了摄像设备的像素的构造。图11示意性地例示了摄像设备的像素的构造。图12示意性地例示了摄像设备的像素的构造。图13A示意性地例示了摄像设备的平面结构,图13B示意性地例示了摄像设备的平面结构。图14A示意性地例示了摄像设备的平面结构,图14B示意性地例示了摄像设备的像素的构造。图15A示意性地例示了摄像设备的像素的构造,图15B示意性地例示了摄像设备的像素的构造。图16示意性地例示了摄像设备的像素的构造。图17示意性地例示了摄像设备的平面结构。图18示意性地例示了摄像设备的像素的构造。图19A示意性地例示了摄像设备的平面结构,图19B示意性地例示了摄像设备的横截面图。图20示意性地例示了摄像设备的像素的构造。图21是例示摄像系统的框图。具体实施方式例如,在同一曝光期间中在多个像素中累积电荷然后顺序地从多个像素读取信号的情况下,如全局电子快门操作中一样,累积的电荷或基于电荷的信号被保持在与光接收区域不同的地方。专利技术人已经设想到使用包括设置在光电转换膜的下方的像素电极的节点作为用于保持信号的节点。然而,在一些摄像设备中,像素电极连接到形成复位晶体管的源极和放大晶体管的栅极的扩散层。也就是说,包括像素电极的节点用作放大部分的输入节点。这样,由于信号被保持在与光接收区域不同的地方,因此,如果由包括像素电极的节点保持信号则难以执行CDS。结果是,噪声可能会增加。在摄像设备中,在执行全局电子快门操作等的情况下难以降低噪声。根据一些实施例,可以降低噪声。根据本专利技术的实施例是包括多个像素的摄像设备。各个像素包括光电转换部和用于读取基于由光电转换部产生的电荷的信号的像素电路。根据本实施例的摄像设备包括其上设置有像素电路的基板和设置在基板上的半导体层。半导体层的连续部分包括设置在第一电极和第二电极之间的光接收区域以及不同于光接收区域的电荷保持区域。通过其中光接收区域和电荷保持区域被设置在半导体层的连续部分中的构造,可以获得以下效果中的至少一种。由于除了光接收区域和像素电路之外还配设电荷保持区域,因此基于在曝光期间中产生的信号电荷的信号,可以从曝光期间结束时到所述信号被读取时被保持在电荷保持区域中。利用这种构造,在执行全局电子快门操作的情况下,可以容易地执行诸如CDS的降噪处理。结果是,可以降低噪声。全局电子快门操作是在多个像素中在同一曝光期间中累积电荷然后从多个像素顺序地读取信号的操作的示例。在半导体层中,可以应用用于减小暗电流的技术。因此,电荷保持区域被设置在半导体层中,从而可以抑制在保持信号电荷的同时引起噪声的电荷的混合。此外,由于光接收区域和电荷保持区域被设置在半导体层的连续部分中,因此可以抑制在从光接收区域到电荷保持区域的信号传输路径中产生的噪声。对用于使电荷保持区域保持信号的方法不受特别限制。例如,在光接收区域中产生的信号电荷可以被转移到电荷保持区域。作为另选方案,基于信号电荷的光接收区域中的电位变化可以通过电容耦合被传输。由于光接收区域和电荷保持区域被设置在半导体层的连续部分中,因此可以用简单的构造将信号电荷从光接收区域转移到电荷保持区域。例如,可以通过使用设置在光接收区域和电荷保持区域之间的电荷转移区域以及向电荷转移区域施加偏置电压的电极来转移电荷。根据本专利技术的另一个实施例是包括多个像素的摄像设备。各个像素包括光电转换部和用于读取基于由光电转换部产生的电荷的信号的像素电路。根据本实施例的摄像设备包括其上设置有像素电路的基板和设置在基板上的半导体层。半导体层包括接收光的第一部分(光接收区域)和被遮光的第二部分(电荷保持区域)。摄像设备还包括:偏置电压供给器,其被构造为彼此独立地向第一部分和第二部分施加偏置电压。利用包括被构造为彼此独立地向第一部分和第二部分施加偏置电压的偏置电压供给器的构造,第一部分可以用作光接收区域,第二部分可以用作电荷保持区域。因此,可以获得以下效果中的至少一种。对用于使电荷保持区域保持信号的方法不受特别限制。例如,在光接收区域中产生的信号电荷可以被转移到电荷保持区域。作为另选方案,基于信号电荷的光接收区域中的电位变化可以通过电容耦合被传输。由于除了接收光的光接收区域之外还在半导体层中设置用于保持电荷的电荷保持区域,因此基于在曝光期间中产生的信号电荷的信号,可以从曝光期间结束时到所述信号被读取时被保持在电荷保持区域中。利用这种构造,在执行全局电子快门操作的情况下,可以容易地执行诸如CDS的降噪处理。结果是,可以降低噪声。全局电子快门操作是在多个像素中在同一曝光期间中累积电荷然后从多个像素顺序地读取信号的操作的示例。由于电荷保持区域被遮光,因此可以抑制在将信号电荷保持在电荷保持区域中的同时使通过光电转换产生的电荷的混合入电荷保持区域中。结果是,可以降低噪声。在半导体层中,可以应用用于减小暗电流的技术。因此,电荷保持区域被设置在半导体层中,从而可以抑制在保持信号电荷的同时引起噪声的电荷的混合。根据另一实施例,第一部分可以用作光接收区域,第二部分可以用作光学黑(OB)区域。因本文档来自技高网...
摄像设备和摄像系统

【技术保护点】
一种摄像设备,所述摄像设备包括:基板,其上设置有多个像素电路;半导体层,其被设置在所述基板上;第一电极,其被设置在所述半导体层上;以及第二电极,其被设置在所述半导体层与所述基板之间,其中,所述半导体层的连续部分包括:第一部分,所述第一部分形成被设置在所述第一电极与所述第二电极之间的光接收区域;以及第二部分,所述第二部分形成保持在所述光接收区域中产生的电荷的电荷保持区域,该电荷保持区域被设置在与所述光接收区域不同的位置处。

【技术特征摘要】
2015.12.04 JP 2015-2378671.一种摄像设备,所述摄像设备包括:基板,其上设置有多个像素电路;半导体层,其被设置在所述基板上;第一电极,其被设置在所述半导体层上;以及第二电极,其被设置在所述半导体层与所述基板之间,其中,所述半导体层的连续部分包括:第一部分,所述第一部分形成被设置在所述第一电极与所述第二电极之间的光接收区域;以及第二部分,所述第二部分形成保持在所述光接收区域中产生的电荷的电荷保持区域,该电荷保持区域被设置在与所述光接收区域不同的位置处。2.根据权利要求1所述的摄像设备,所述摄像设备还包括:第一绝缘层,其被设置在所述第一部分与所述第二电极之间。3.根据权利要求2所述的摄像设备,所述摄像设备还包括:第三电极,其被设置在所述半导体层上;以及第四电极,其被设置在所述半导体层与所述基板之间,其中,所述第二部分被设置在所述第三电极与所述第四电极之间。4.根据权利要求3所述的摄像设备,所述摄像设备还包括:第二绝缘层,其被设置在所述第二部分与所述第四电极之间。5.一种摄像设备,所述摄像设备包括:基板,其上设置有多个像素电路;半导体层,其被设置在所述基板上,并且针对所述多个像素电路中的各个像素电路,所述半导体层包括接收光的第一部分和被遮光的第二部分;以及偏置电压供给器,其被构造为彼此独立地向所述第一部分和所述第二部分施加偏置电压。6.根据权利要求5所述的摄像设备,其中所述偏置电压供给器包括第一电极、第二电极、第三电极和第四电极,所述第一部分被设置在所述第一电极与所述第二电极之间,并且所述第二部分被设置在所述第三电极与所述第四电极之间。7.根据权利要求6所述的摄像设备,其中所述第一电极和所述第三电极由连续的导电层形成,并且所述第二电极与所述第四电极相互隔离。8.根据权利要求7所述的摄像设备,所述摄像设备还包括:遮光层,其被设置在所述第三电极上或者被设置在所述第三电极与所述第二部分之间。9.根据权利要求8所述的摄像设备,其中所述遮光层由金属形成,并且所述导电层与所述遮光层相互电连接。10.根据权利要求6所述的摄像设备,其中所述第一电极与所述第三电极相互隔离,并且所述第二电极与所述第四电极相互隔离。11.根据权利要求10所述的摄像设备,其中,所述第一电极的透光率高于所述第三电极的透光率。12.根据权利要求6所述的摄像设备,所述摄像设备还包括:第一绝缘层,其被设置在所述半导体层与所述第二电极之间;以及第二绝缘层,其被设置在所述半导体层与所述第四电极之间。13.根据权利要求3、4和6至12中的任一项所述的摄像设备,其中,所述第四电极被设置成在与所述基板的表面平行的平面上围绕所述第二电极。14.根据权利要求3、4和6至12中的任一项所述的摄像设备,其中所述多个像素电路中的各个像素电路读取基于通过光电转换产生的空穴的信号,并且当空穴从所述第一部分转移到所述第二部分时,供给到所述第二电极且由Vp表示的电压和供给到所述第四电极且由Vm表示的电压满足由Vp>Vm表达的关系。15.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员: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

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