本发明专利技术实施方式的半导体装置具有多个像素。所述多个像素分别包括光电转换部、第一杂质扩散区、电压供给线、第二杂质扩散区、电位障壁部和检测部。第一杂质扩散区对由所述光电转换部光电转换出的电荷进行保持。第二杂质扩散区与所述电压供给线相连接。电位障壁部在所述第一杂质扩散区与所述第二杂质扩散区之间形成恒定的电位障壁，限制电荷在所述第一杂质扩散区与所述第二杂质扩散区之间移动。检测部检测所述第一杂质扩散区所保持的电荷。
【技术实现步骤摘要】
【专利说明】半导体装置关联申请的记载本申请主张对于2014年9月19日提交的日本专利申请第2014-191449号的优先权，并将该申请的全部内容引用于本文。
本专利技术的实施方式涉及半导体装置。
技术介绍
具备光电转换元件的图像传感器的各像素具有用于将保持光电转换出的电荷的浮动扩散区域(以下称FD部)的信号电平进行复位的复位晶体管。这种图像传感器在复位晶体管截止时产生依存于FD部的电容的一种热噪声即kTC噪声。在每次复位时随机地产生kTC噪声。—般来说，如果是具备光电二极管作为光电转换元件的图像传感器，可以通过被称为相关双采样(CDS)的噪声去除方法来完全消除kTC噪声。采用相关双采样时，读取由复位晶体管复位后的FD部的电压(以下，称复位电压)后，将由光电二极管光电转换出的电荷传送给FD部，并读取保持光电转换出的电荷的FD部的电压(以下，称信号电压)。通过将复位电压与信号电压相减来抵消kTC噪声，从而获得不含kTC噪声的信号分量。如此，将在读取信号电压前进行FD部的复位来读取复位电压的方式称为“前复位方式”。前复位方式的前提是，像素内包括具有以下功能的部位:即，在将FD部进行复位而读取复位电压之前的期间内，保持光电转换出的电荷。如果是具备光电二极管作为光电转换元件的图像传感器，光电二极管既进行光电转换又承担保持通过光电转换得到的电荷的功能。近年来，取代光电二极管而使用非晶硅、CIGS、有机膜等光电转换膜作为光电转换元件的层叠型摄像装置的开发正在推进中。在层叠型摄像装置中，在形成有构成像素的晶体管等的半导体衬底上层叠光电转换膜。因此，与将光电二极管用作光电转换元件的情况相比，能够缩小每一像素的面积，并能够有效地感光。因此，即使将像素微细化，仍可期待感光性下降得以抑制。然而，由于有机膜等的光电转换膜不具有保持电荷的功能，不能在相关双采样中采用上述的前复位方式。因此，采用“后复位方式”，在FD部保持了由光电转换膜产生的电荷的状态下读取FD部的电压信号后，将FD部进行复位来读取复位电压。然而，根据后复位方式，复位电压中所含的kTC噪声与信号电压中所含的kTC噪声不同。复位动作中产生的kTC噪声具有偏差，不是恒定的。因此，根据后复位方式，即使在相关双米样中复位电压与信号电压相减，有时kTC噪声也难以完全抵消。【附图说明】图1是表示实施方式1的半导体装置的总体结构例的框图。 图2是表示实施方式1的半导体装置所具备的像素的电路结构例的电路图。 图3是示意地表示实施方式1的半导体装置所具备的像素的器件结构例的剖面图。 图4是表示实施方式1的半导体装置的动作流程的一个示例的流程图。 图5是用于说明实施方式1的半导体装置的动作的时序图。 图6A是表示实施方式1的半导体装置的动作的各过程中像素的内部节点的势能的一个示例的图。 图6B是表示实施方式1的半导体装置的动作的各过程中像素的内部节点的势能的一个示例的图。 图6C是表示实施方式1的半导体装置的动作的各过程中像素的内部节点的势能的一个示例的图。 图6D是表示实施方式1的半导体装置的动作的各过程中像素的内部节点的势能的一个示例的图。 图7是示意地表示实施方式2的半导体装置所具备的像素的器件结构例的剖面图。 图8是示意地表示实施方式3的半导体装置所具备的像素的器件结构例的剖面图。 图9是表示实施方式4的半导体装置所具备的像素的电路结构例的电路图。【具体实施方式】实施方式提供可防止产生kTC噪声的半导体装置。实施方式的半导体装置具有多个像素。所述多个像素分别包括光电转换部、第一杂质扩散区、电压供给线、第二杂质扩散区、电位障壁部和检测部。第一杂质扩散区对由所述光电转换部所光电转换出的电荷进行保持。所述电压供给线与第二杂质扩散区相连接。电位障壁部在所述第一杂质扩散区与所述第二杂质扩散区之间形成恒定的电位障壁，以限制电荷在所述第一杂质扩散区与所述第二杂质扩散区之间移动。检测部对所述第一杂质扩散区中所保持的电荷进行检测。以下，参照【附图说明】实施方式的半导体装置。 在以下说明中，实施方式的半导体装置的构成要素之间的电连接可以是直接连接，也可以为间接连接。例如，在M0S (金属氧化物半导体:Metal Oxide Semiconductor)晶体管的源极与电容器的电极相连接的情况下，形成M0S晶体管源极的杂质扩散区可以与形成电容器电极的构件直接连接，M0S晶体管的源极与电容器的电极也可以经由其他任意的导电构件而间接连接。(实施方式1) 图1是表示实施方式1的半导体装置1的总体结构例的框图。 半导体装置1是固体摄像装置，例如是读出像素信号时从排列成矩阵状的多个像素一行一行地读取信号的滚动快门方式的CMOS(互补型金属氧化物半导体-ComplementaryMetal Oxide Semiconductor)图像传感器。实施方式1中，将半导体装置1作为固体摄像装置作了说明，然而半导体装置1只要是具有将光转换成电信号的功能的装置，可以为任意的装置。半导体装置1包括像素阵列2、垂直扫描部3、水平扫描部4、控制部5。像素阵列2包括排列成矩阵状的多个像素20，像素阵列2形成半导体装置1的感光面。在像素阵列2的行方向上设有多条选择信号线3Α-1、3Α-2、……、3A-n(n为自然数)，所述多条选择信号线3A-l、3A-2、......、3A-n(n为自然数)用于将垂直扫描部3输出的选择信号SEL传送给像素20。以下，选择信号线3A-1(i为1 < i < η的自然数)指多条选择信号线3Α-1、3Α-2、......、3Α-η 中的一条。在像素阵列2的行方向上与上述多条选择信号线3Α-1、3Α-2、……、3Α_η平行地设有:用于将垂直扫描部3输出的复位控制电压VRST传送给像素20的多条复位控制电压供给线3B-U3B-2、……、3B-n。S卩，在由排列成矩阵状的多个像素20构成的像素阵列2的每一行上设有复位控制电压供给线。以下，复位控制电压供给线3B-1指多条复位控制电压供给线 3B-l、3B-2、......、3B-n 中的一条。此外，在像素阵列2的列方向上设有用于将从像素20输出的像素信号传送给水平扫描部4的多条像素信号线4-1、4-2、……、4-m(m为自然数)。以下，像素信号线4_j (j为1彡j彡m的自然数)指多条像素信号线4-1、4-2、……、4-m中的一条。构成像素阵列2的多个像素20配置在多条选择信号线3A-U3A-2、……、3A_n与多条像素信号线4-1、4-2、……、4-m的交叉区域。从外部向半导体装置1提供规定的电源电压Vdd (例如3.3V)和偏置电压Vbis (例如10V)。图2是表示实施方式1的半导体装置1所具备的像素20的电路结构例的电路图。像素20包括光电转换部21、电荷保持部22和检测部23。光电转换部21是用于对入射光作光电转换的部件。光电转换部21由上部电极211、下部电极212、光电转换膜213构成。光电转换膜213由有机膜等的光电转换膜构成，被夹持在上部电极211 (阴极)与下部电极212(阳极)之间。然而，不受此例限制，只要能够层叠在半导体衬底上，可以使用任意的光电转换膜。下部电极212与构成电荷保持本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种半导体装置，其特征在于，所述半导体装置包括多个像素，所述多个像素分别包括：光电转换部；第一杂质扩散区，该第一杂质扩散区对由所述光电转换部所光电转换出的电荷进行保持；电压供给线；第二杂质扩散区，该第二杂质扩散区与所述电压供给线相连接；电位障壁部，该电位障壁部在所述第一杂质扩散区与所述第二杂质扩散区之间形成恒定的电位障壁，限制电荷在所述第一杂质扩散区与所述第二杂质扩散区之间移动；以及检测部，该检测部对所述第一杂质扩散区中所保持的电荷进行检测。
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：宫崎崇，藤原郁夫，饭田义典，木村俊介，舟木英之，
申请(专利权)人：株式会社东芝，
类型：发明
国别省市：日本;JP
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