固态成像装置和电子设备制造方法及图纸

根据本公开实施方案的固态成像装置包括：受光面和面对所述受光面配置的多个像素。每个所述像素包括：对经由所述受光面入射的光进行光电转换的光电转换部；保持从所述光电转换部传输的电荷的电荷保持部；设置在所述光电转换部和所述电荷保持部之间的第一势垒；和设置在包括所述光电转换部、所述电荷保持部和第一杂质半导体区域的区域的周围的第二势垒。第一势垒低于第二势垒。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】固态成像装置和电子设备
本公开涉及一种固态成像装置和电子设备。
技术介绍
例如，固态成像装置已被用于诸如数码相机或摄像机等成像装置或者诸如具有成像功能的便携式终端设备等电子设备。固态成像装置的示例包括经由金属氧化物半导体(MOS)晶体管读出在作为光电转换元件的光电二极管中累积的电荷的互补MOS(CMOS)图像传感器(例如，参见专利文献1)。引用文献列表专利文献专利文献1：日本特开2009-268083号公报
技术实现思路
在由CMOS图像传感器中的滚动快门方式执行成像的情况下，在某些情况下可能会发生称为焦平面的被摄体失真。因此，可以想到通过全局快门方式执行成像，在全局快门方式中，通过光电二极管中的光电转换累积的电荷一次全部传输到电荷保持部，之后依次读出保持在电荷保持部中的电荷。然而，在这种情况下，与滚动快门方式的情况相比，光电二极管的面积变小，从而导致动态范围变窄。因此，存在必须根据目的选择CMOS图像传感器的问题。因此，期望提供一种能够根据目的在减小被摄体失真的模式和获得高动态范围的模式之间进行切换的固态成像装置以及包括该固态成像装置的电子设备。根据本公开实施方案的固态成像装置包括：受光面和面对所述受光面配置的多个像素。每个所述像素包括：光电转换部，其对经由所述受光面入射的光进行光电转换；电荷保持部，其保持从所述光电转换部传输的电荷；第一势垒，其设置在所述光电转换部和所述电荷保持部之间；和第二势垒，其设置在包括所述光电转换部、所述电荷保持部和第一杂质半导体区域的区域的周围。第一势垒低于第二势垒。根据本公开实施方案的电子设备包括：输出与入射光相对应的图像数据的固态成像装置和处理所述图像数据的信号处理电路。设置在所述电子设备中的固态成像装置具有与上述固态成像装置的构成相同的构成。在根据本公开的各实施方案的固态成像装置和电子设备中，设置在光电转换部和电荷保持部之间的第一势垒低于设置在包括光电转换部、电荷保持部和第一杂质半导体区域的区域的周围的第二势垒。例如，这可以将存储在光电转换部和电荷保持部两者中的电荷传输到浮动扩散部，或者将存储在各像素的光电转换部中的电荷一次全部传输到电荷保持部，之后将存储在电荷保持部中的电荷传输到浮动扩散部。这里，在电荷存储在光电转换部和电荷保持部两者中的情况下，与电荷仅存储在光电转换部中的情况相比，可以增加各像素的饱和电荷量，由此可以获得高动态范围。另外，在将存储在各像素的光电转换部中的电荷一次全部传输到电荷保持部的情况下，可以减小被摄体失真。附图说明图1示出根据本公开实施方案的固态成像装置的示意性构成的示例。图2示出图1的传感器像素和读出电路的电路构成的示例。图3示出图1的传感器像素的平面构成的示例。图4示出沿着图3的线A-A的截面构成的示例。图5示出沿着图3的线A-A的一维电势的示例。图6示出在DR扩展模式下的一维电势的示例。图7示出在GS模式下的一维电势的示例。图8示出在GS模式下的一维电势的示例。图9示出在DR扩展模式和GS模式下的饱和电荷量的示例。图10A示出在DR扩展模式下累积开始时的一维电势的示例。图10B示出在DR扩展模式下累积时(PD未饱和)的一维电势的示例。图10C示出在DR扩展模式下累积时(PD饱和，溢出)的一维电势的示例。图10D示出在DR扩展模式下累积完成时的一维电势的示例。图10E示出在DR扩展模式下读出时的一维电势的示例。图11示出在DR扩展模式下的时序图的示例。图12A示出在GS模式下累积开始时的一维电势的示例。图12B示出在GS模式下累积时(PD未饱和)的一维电势的示例。图12C示出在GS模式下累积完成时的一维电势的示例。图12D示出在GS模式下读出时的一维电势的示例。图12E示出在GS模式下传输到MEM时的一维电势的示例。图13示出在GS模式下的时序图的示例。图14示出在GS模式下的时序图的变形例。图15示出图1的传感器像素和读出电路的电路构成的变形例。图16示出图1的传感器像素的平面构成的变形例。图17示出沿着图16的线A-A的截面构成的示例。图18示出沿着图16的线A-A的一维电势的示例。图19示出图1的传感器像素的平面构成的变形例。图20示出沿着图19的线A-A的截面构成的示例。图21示出沿着图19的线A-A的一维电势的示例。图22示出在DR扩展模式下的时序图的示例。图23示出在GS模式下的时序图的示例。图24示出图1的传感器像素的平面构成的变形例。图25示出沿着图24的线A-A的截面构成的示例。图26示出沿着图24的线A-A的一维电势的示例。图27示出沿着图3的线A-A的截面构成的变形例。图28示出沿着图15的线A-A的截面构成的变形例。图29示出沿着图18的线A-A的截面构成的变形例。图30示出沿着图23的线A-A的截面构成的变形例。图31示出包括根据上述实施方案及其变形例中的任一个的固态成像装置的电子设备的示意性构成的示例。图32示出图31的电子设备中的DR扩展模式和GS模式之间的切换操作的流程图的示例。图33示出包括根据上述实施方案及其变形例的任一个的固态成像装置的电子设备的示意性构成的变形例。图34是示出车辆控制系统的示意性构成的示例的框图。图35是辅助说明车外信息检测部和成像部的设置位置的示例的图。具体实施方式在下文中，参照附图详细说明本公开的实施方案。要注意的是，按以下顺序给出说明。1.实施方案(固态成像装置)图1～132.变形例(固态成像装置)图14～303.适用例(成像系统)图31～334.移动体的应用例图34和图35<1.实施方案>[构成]下面说明根据本公开实施方案的固态成像装置1。例如，固态成像装置1是包括互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器等的上面照射型图像传感器。固态成像装置1接收来自被摄体的光，并且执行光电转换以产生像素信号，从而拍摄图像。固态成像装置1输出与入射光相对应的像素信号。上面照射型图像传感器是指如下构成的图像传感器，其中接收来自被摄体的光并将接收的光转换成电气信号的诸如光电二极管等光电转换部设置在来自被摄体的光入射到其上的受光面和半导体基板的背面之间。要注意的是，本公开不限于适用于CMOS图像传感器。图1示出根据本公开实施方案的固态成像装置1的示意性构成的示例。固态成像装置1包括像素阵列部10和逻辑电路20。像素阵列部10包括多个传感器像素11和多个读出电路12(后面说明)。传感器像素11对应于本公开的“像素”的具体示例。各传感器像素11执行光电转换以输出与光接收量相对应的电荷。多个传感器像素11分别布置成面对受光本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种固态成像装置，包括：/n受光面；和/n面对所述受光面配置的多个像素，/n每个所述像素包括：/n光电转换部，其对经由所述受光面入射的光进行光电转换，/n电荷保持部，其保持从所述光电转换部传输的电荷，/n第一势垒，其设置在所述光电转换部和所述电荷保持部之间，和/n第二势垒，其设置在包括所述光电转换部、所述电荷保持部和第一杂质半导体区域的区域的周围，/n第一势垒低于第二势垒。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180907 JP 2018-1677371.一种固态成像装置，包括：
受光面；和
面对所述受光面配置的多个像素，
每个所述像素包括：
光电转换部，其对经由所述受光面入射的光进行光电转换，
电荷保持部，其保持从所述光电转换部传输的电荷，
第一势垒，其设置在所述光电转换部和所述电荷保持部之间，和
第二势垒，其设置在包括所述光电转换部、所述电荷保持部和第一杂质半导体区域的区域的周围，
第一势垒低于第二势垒。


2.根据权利要求1所述的固态成像装置，其中，
第一势垒由第一杂质半导体区域形成，
第二势垒由第二杂质半导体区域形成，和
第一杂质半导体区域的杂质浓度低于第二杂质半导体区域的杂质浓度。


3.根据权利要求1所述的固态成像装置，其中，
每个所述像素还包括：
第一传输晶体管，其控制所述电荷保持部的电势，
第二传输晶体管，其将所述电荷保持部中保持的电荷传输到浮动扩散部，和
控制部，其控制第一传输晶体管和第二传输晶体管，
所述控制部根据成像模式来控制第一势垒的高度。


4.根据权利要求3所述的固态成像装置，其中，在第一成像模式下，所述控制部使所述光电转换部和所述电荷保持部在第一势垒保持低于第二势垒的状态下存储电荷，之后导通第一传输晶体管和第二传输晶体管，从而将存储在所述光电转换部和所述电荷保持部中的电荷传输到所述浮动扩散部。


5.根据权利要求3所述的固态成像装置，其中，在第二成像模式下，所述控制部使全部的所述传感器像素的所述电荷保持部在第一势垒的高度和第二势垒的高度之间的差值缩窄的状态下存储电荷，之后导通第二传输晶体管，从而将存储在所述电荷保持部中的电荷传输到所述浮动扩散部。

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【专利技术属性】
技术研发人员：山下和芳，
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