摄像元件、驱动方法和电子设备技术

本发明专利技术涉及能够以较低噪声摄取更清晰图像的摄像元件、驱动方法和电子设备。在本发明专利技术中，设置有像素，所述像素包括：光电转换部，所述光电转换部通过光电转换将入射光转换为电荷且存储所述电荷；电荷传输单元，所述电荷传输单元传输在所述光电转换部中产生的所述电荷；扩散层，所述电荷通过所述电荷传输单元被传输至所述扩散层，且所述扩散层具有预定存储电容；转换单元，所述转换单元将传输至所述扩散层的所述电荷转换为像素信号；以及连接配线，所述连接配线连接所述扩散层和所述转换单元。所述连接配线通过接触配线而被连接至所述扩散层和所述转换单元，所述接触配线沿垂直于半导体基板的方向延伸，所述扩散层被形成在所述半导体基板上，并且所述连接配线被形成得比设置在所述像素中的其他配线更接近所述半导体基板。本技术能够被应用到用于例如监视或车载等的摄像元件。

Camera elements, driving methods, and electronic devices

The present invention relates to an image pickup element, a driving method, and an electronic device capable of taking a clearer image in a lower noise. In the invention, is provided with a pixel, the pixel comprises a photoelectric conversion part, the photoelectric conversion portion through the photoelectric conversion of incident light into the charge and the charge storage unit; charge transfer, the transfer charge transfer unit generated in the photoelectric conversion portion of the charge diffusion layer; the charge through the charge transfer unit is transmitted to the diffusion layer and the diffusion layer has a predetermined storage capacitor; conversion unit, the conversion unit converts the charge transfer to the diffusion layer as a pixel signal; and the connection with the line, the connection line is connected with the diffusion layer and the conversion unit. The connecting wiring through contact wiring is connected to the diffusion layer and the conversion unit, extending the contact line along the direction perpendicular to the semiconductor substrate, the diffusion layer is formed on the semiconductor substrate, and the connecting wiring is formed closer to the semiconductor substrate than other wiring set in the pixels. This technique can be applied to the camera elements for example, such as monitoring or vehicle, etc.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】摄像元件、驱动方法和电子设备
本专利技术涉及摄像元件、驱动方法和电子设备，且特别地，涉及能够以较低噪声摄取更清晰图像的摄像元件、驱动方法和电子设备。
技术介绍
常规地，在诸如数码照相机或数码摄像机等包括摄像功能的电子设备，例如，使用诸如电子耦合器件(CCD：ChargeCoupledDevice)和互补金属氧化物半导体(CMOS：ComplementaryMetalOxideSemiconductor)图像传感器等固体摄像元件。固体摄像元件具有这样的像素：在该像素中，组合有用于执行光电转换的光电二极管(PD：photodiode)和多个晶体管，并且图像是基于从布置在图像表面上的多个像素输出的像素信号而被构建的，所述图像表面上形成有被摄体的图像。例如，在专利文献1公开的摄像元件中，能够通过在硅化物形成过程中形成连接浮动扩散部和放大晶体管的栅极电极的配线而在窄区域中执行配线布置，以便扩大PD的数值孔径。此外，专利文献2公开的摄像元件能够通过在光电二极管上设置用于将电容添加至电荷电压转换部的电荷累积部以便与光电二极管中的来自被摄体的光不能进入的区域重叠来提高图像的图像质量。引用文献列表专利文献专利文献1：JP2006-186187A专利文献2：JP2014-112580A
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题顺便提及地，近年来，需要进一步增强摄像元件的功能，且例如，需要即使在低照度环境中(例如，在黑暗中)也能以较低噪声获得更清晰图像。本专利技术是鉴于上述情况而被做出的，且本专利技术能够以较低噪声摄取更清晰图像。技术问题的解决方案根据本专利技术的第一方面的摄像元件包括像素，所述像素包括：光电转换部，其被配置成通过光电转换将入射光转换为电荷且累积所述电荷；电荷传输单元，其被配置成传输在所述光电转换部中产生的所述电荷；扩散层，所述电荷通过所述电荷传输单元被传输至所述扩散层，且所述扩散层具有预定存储电容；转换单元，其被配置成将传输至所述扩散层的所述电荷转换为像素信号；以及连接配线，其被配置成连接所述扩散层和所述转换单元。所述连接配线通过接触配线而被连接至所述扩散层和所述转换单元，所述接触配线相对于半导体基板沿垂直方向延伸，所述扩散层被形成在所述半导体基板上，并且所述连接配线被形成得比设置在所述像素中的其他配线更接近所述半导体基板。根据本专利技术的第一方面的驱动方法是摄像元件驱动方法，所述摄像元件包括像素，所述像素包括：光电转换部，其被配置成通过光电转换将入射光转换为电荷且累积所述电荷；电荷传输单元，其被配置成传输在所述光电转换部中产生的所述电荷；扩散层，所述电荷通过所述电荷传输单元被传输至所述扩散层，且所述扩散层具有预定存储电容；转换单元，其被配置成将传输至所述扩散层的所述电荷转换为像素信号；连接配线，其被配置成连接所述扩散层和所述转换单元；以及切换单元，其被配置成切换用于累积被所述转换单元转换为所述像素信号的所述电荷的存储电容，所述连接配线通过接触配线而被连接至所述扩散层和所述转换单元，所述接触配线相对于半导体基板沿垂直方向延伸，所述扩散层被形成在所述半导体基板上，并且所述连接配线被形成得比设置在所述像素中的其他配线更接近所述半导体基板，所述驱动方法包括：通过使用所述切换单元将所述存储电容切换至大电容而将所述转换单元的转换效率设定为高转换率且执行所述像素信号的读出；和通过使用所述切换单元将所述存储电容切换至小电容而将所述转换单元的所述转换效率设定为低转换率且执行所述像素信号的读出。根据本专利技术的第一方面的电子设备包括摄像元件，所述摄像元件包括像素，所述像素包括：光电转换部，其被配置成通过光电转换将入射光转换为电荷且累积所述电荷；电荷传输单元，其被配置成传输在所述光电转换部中产生的所述电荷；扩散层，所述电荷通过所述电荷传输单元被传输至所述扩散层，且所述扩散层具有预定存储电容；转换单元，其被配置成将传输至所述扩散层的所述电荷转换为像素信号；以及连接配线，其被配置成连接所述扩散层和所述转换单元。所述连接配线通过接触配线而被连接至所述扩散层和所述转换单元，所述接触配线相对于半导体基板沿垂直方向延伸，所述扩散层被形成在所述半导体基板上，并且所述连接配线被形成得比设置在所述像素中的其他配线更接近所述半导体基板。根据本专利技术的第一方面，包括像素，所述像素包括：光电转换部，其被配置成通过光电转换将入射光转换为电荷且累积所述电荷；电荷传输单元，其被配置成传输在所述光电转换部中产生的所述电荷；扩散层，所述电荷通过所述电荷传输单元被传输至所述扩散层，且所述扩散层具有预定存储电容；转换单元，其被配置成将传输至所述扩散层的所述电荷转换为像素信号；以及连接配线，其被配置成连接所述扩散层和所述转换单元。所述连接配线通过接触配线而被连接至所述扩散层和所述转换单元，所述接触配线相对于半导体基板沿垂直方向延伸，所述扩散层被形成在所述半导体基板上，并且所述连接配线被形成得比设置在所述像素中的其他配线更接近所述半导体基板。根据本专利技术的第二方面的摄像元件包括像素，所述像素包括：多个光电转换部，所述多个光电转换部被配置成通过光电转换将入射光转换为电荷且累积所述电荷，并且所述多个光电转换部具有彼此不同的灵敏度；电荷传输单元，其被配置成传输在所述光电转换部中产生的所述电荷；扩散层，所述电荷通过所述电荷传输单元被传输至所述扩散层，且所述扩散层具有预定存储电容；转换单元，其被配置成将传输至所述扩散层的所述电荷转换为像素信号；连接配线，其被配置成连接所述扩散层和所述转换单元；以及像素内电容，其被配置成累积从所述多个光电转换部中的一部分光电转换部传输过来的电荷。根据本专利技术的第二方面的驱动方法是摄像元件驱动方法，所述摄像元件包括像素，所述像素包括：多个光电转换部，所述多个光电转换部被配置成通过光电转换将入射光转换为电荷且累积所述电荷，并且所述多个光电转换部具有彼此不同的灵敏度；电荷传输单元，其被配置成传输在所述光电转换部中产生的所述电荷；扩散层，所述电荷通过所述电荷传输单元被传输至所述扩散层，且所述扩散层具有预定存储电容；转换单元，其被配置成将传输至所述扩散层的所述电荷转换为像素信号；连接配线，其被配置成连接所述扩散层和所述转换单元；以及像素内电容，其被配置成累积从所述多个光电转换部中的一部分光电转换部传输过来的电荷，所述驱动方法包括：将与在所述多个光电转换部的各者中产生的电荷对应的像素信号顺序地传输至所述扩散层，且执行所述像素信号的读出。根据本专利技术的第二方面的电子设备包括摄像元件，所述摄像元件包括像素，所述像素包括：多个光电转换部，所述多个光电转换部被配置成通过光电转换将入射光转换为电荷且累积所述电荷，并且所述多个光电转换部具有彼此不同的灵敏度；电荷传输单元，其被配置成传输在所述光电转换部中产生的所述电荷；扩散层，所述电荷通过所述电荷传输单元被传输至所述扩散层，且所述扩散层具有预定存储电容；转换单元，其被配置成将传输至所述扩散层的所述电荷转换为像素信号；连接配线，其被配置成连接所述扩散层和所述转换单元；以及像素内电容，其被配置成累积从所述多个光电转换部中的一部分光电转换部传输过来的电荷。根据本专利技术的第二方面，包括像素，所述像素包括：多个光电转换部，所述多个光电转换部被配置成通过光电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种摄像元件，其包括：像素，所述像素包括：光电转换部，所述光电转换部被配置成通过光电转换将入射光转换为电荷且累积所述电荷，电荷传输单元，所述电荷传输单元被配置成传输在所述光电转换部中产生的所述电荷，扩散层，所述电荷通过所述电荷传输单元被传输至所述扩散层，且所述扩散层具有预定存储电容，转换单元，所述转换单元被配置成将传输至所述扩散层的所述电荷转换为像素信号，以及连接配线，所述连接配线被配置成连接所述扩散层和所述转换单元，其中，所述连接配线通过接触配线而被连接至所述扩散层和所述转换单元，所述接触配线相对于半导体基板沿垂直方向延伸，所述扩散层被形成在所述半导体基板上，并且所述连接配线被形成得比设置在所述像素中的其他配线更接近所述半导体基板。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.06.09 JP 2015-1166501.一种摄像元件，其包括：像素，所述像素包括：光电转换部，所述光电转换部被配置成通过光电转换将入射光转换为电荷且累积所述电荷，电荷传输单元，所述电荷传输单元被配置成传输在所述光电转换部中产生的所述电荷，扩散层，所述电荷通过所述电荷传输单元被传输至所述扩散层，且所述扩散层具有预定存储电容，转换单元，所述转换单元被配置成将传输至所述扩散层的所述电荷转换为像素信号，以及连接配线，所述连接配线被配置成连接所述扩散层和所述转换单元，其中，所述连接配线通过接触配线而被连接至所述扩散层和所述转换单元，所述接触配线相对于半导体基板沿垂直方向延伸，所述扩散层被形成在所述半导体基板上，并且所述连接配线被形成得比设置在所述像素中的其他配线更接近所述半导体基板。2.根据权利要求1所述的摄像元件，其中，所述像素还包括切换单元，所述切换单元被配置成切换用于累积被所述转换单元转换为所述像素信号的所述电荷的存储电容。3.根据权利要求1所述的摄像元件，其还包括：驱动单元，所述驱动单元被配置成通过使用所述切换单元将所述存储电容切换至大电容而将所述传输晶体管的转换效率设定为高转换率且执行所述像素信号的读出，且所述驱动单元被配置成通过使用所述切换单元将所述存储电容切换至小电容而将所述传输晶体管的所述转换效率设定为低转换率且执行所述像素信号的读出。4.根据权利要求1所述的摄像元件，其中，所述连接配线被形成为比设置在所述像素中的所述其他配线薄的膜。5.根据权利要求1所述的摄像元件，其中，所述连接配线被布置成在平面图中避免与设置在所述像素中的晶体管的栅极电极重叠。6.根据权利要求1所述的摄像元件，其中，所述连接配线包括钛、氮化钛、钨、铝或铜，或包括钛和氮化钛的层叠结构。7.根据权利要求1所述的摄像元件，其中，所述像素包括具有彼此不同的灵敏度的多个光电转换部。8.根据权利要求7所述的摄像元件，其还包括：驱动单元，所述驱动单元被配置成将与在所述多个光电转换部的各者中产生的电荷对应的像素信号顺序地传输至所述扩散层且执行所述像素信号的读出。9.一种摄像元件驱动方法，所述摄像元件包括像素，所述像素包括：光电转换部，所述光电转换部被配置成通过光电转换将入射光转换为电荷且累积所述电荷，电荷传输单元，所述电荷传输单元被配置成传输在所述光电转换部中产生的所述电荷，扩散层，所述电荷通过所述电荷传输单元被传输至所述扩散层，且所述扩散层具有预定存储电容，转换单元，所述转换单元被配置成将传输至所述扩散层的所述电荷转换为像素信号，连接配线，所述连接配线被配置成连接所述扩散层和所述转换单元，以及切换单元，所述切换单元被配置成切换用于累积被所述转换单元转换为所述像素信号的所述电荷的存储电容，所述连接配线通过接触配线而被连接至所述扩散层和所述转换单元，所述接触配线相对于半导体基板沿垂直方向延伸，所述扩散层被形成在所述半导体基板上，并且所述连接配线被形成得比设置在所述像素中的其他配线更接近所述半导体基板，所述驱动方法包括：通过使用所述切换单元将所述存储电容切换至大电容而将所述传输晶体管的转换效率设定为高转换率且执行所述像素信号的读出；和通过使用所述切换单元将所述存储电容切换至小电容而将所述传输晶体管的所述转换效率设定为低转换率且执行所述像素信号的读出。10.一种电子设备，其包括：摄像元件，所述摄像元件包括像素，所述像素包括：光电转换部，所述光电转换部被配置成通过光电转换将入射光转换为电荷且累积所述电荷，电荷传输单元，所述电荷传输单元被配置成传输在所述光电转换部中产生的所述电荷，扩散层，所述电荷通过所述电...

【专利技术属性】
技术研发人员：柳田刚志，滝沢正明，西村雄二，荒川伸一，中村雄吾，千叶洋平，
申请(专利权)人：索尼半导体解决方案公司，
类型：发明
国别省市：日本,JP