固态成像装置、其驱动方法和电子设备的制作方法
【专利摘要】一种固态成像装置包括像素和浮动扩散区域。所述像素包括：光电转换元件，其将入射光转换为电荷；第一传输门，其包括多个电极，并且传送来自所述光电转换元件的所述电荷；电荷保持区域，其保持由所述第一传输门从所述光电转换元件传送的所述电荷，所述第一传输门的所述多个电极的每一个对应于所述电荷保持区域的子区域；以及，第二传输门，其传送来自所述电荷保持区域的所述电荷。所述浮动扩散区域保持由所述第二传输门从所述电荷保持区域传送的所述电荷。
【专利说明】固态成像装置、其驱动方法和电子设备
[0001]对于相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求在2013年7月23日提交的日本优先权专利申请JP2013-152895的权益，其整体内容通过引用被包含在此。
【技术领域】
[0003]本技术涉及一种固态成像装置、其驱动方法和电子设备，并且具体地说涉及允许保证电荷的传输能力而不牺牲灵敏度和拥有的电荷数量的固态成像装置、其驱动方法和电子设备。
【背景技术】
[0004]在现有技术中，诸如互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器的固态成像装置被广泛用于数字照像机和数字摄像机等。
[0005]而且，作为CMOS图像传感器的电子快门的系统，提出了全局快门系统(参见例如，日本未审查专利申请公布N0.2012-129797和日本未审查专利申请公布N0.2011-217315)。全局快门系统执行下述操作:同时开始对于成像有效的所有像素的曝光，并且同时完成该曝光。因此，需要配备存储器部分，该存储器部分用于在等待在完成曝光后的读取的命令的同时暂时存储由光电二极管累积的光电荷。
[0006]S卩，如在图1的单位像素的截面图中所示，使用像素结构，其中，在单位像素中设置存储器部分(MEM) 23，并且第一传输门(TRX) 22对于所有的像素将在光电二极管(PD) 21中累积的电荷同时传送到存储器部分23，并且该电荷被保持直到对于每行执行了读取操作。
[0007]在此，参考图2和3描述了图1的单位像素的驱动方法。然而，在图3的电势图中，时间段tl至时间段t5的状态分别对应于在图2的时序图中的时间段tl至时间段t5。
[0008]在时间段tl中，如果光电二极管21和存储器部分23的电荷被释放，则对于所有的像素同时地在光电二极管21中新累积从来自物体的光获得的电荷。而且，在时间段t2中，如果向第一传输门22的栅电极施加的驱动信号的电压电平变为VH电平,贝U在光电二极管21中累积的电荷被传送到存储器部分23。然后,在时间段t3中，如果向第一传输门22的栅电极施加的驱动信号的电压电平变为VL电平，则在存储器部分23中保存电荷。
[0009]其后，在时间段t4中，向第二传输门(TRG) 24的栅电极施加的驱动信号的电压电平变为VH电平，并且向浮动扩散(FD)区域25传送在存储器部分23中保持的电荷。然后，在时间段t5中，如果向第二传输门24的栅电极施加的驱动信号的电压电平变为VL电平，则将与在浮动扩散区域25中保持的电荷对应的电压被读取为信号电平。
【发明内容】
[0010]然而，在如上所述的单位像素中，为了尽可能保证灵敏度，优选的是，开口的区域尽可能大，并且开口没有其仅一边的长度短的形状，而是具有从聚光的视点看接近正方形的形状。在图4中图示了单位像素的一种示例性布置图案。而且，如果如图5中所示在第一传输门(TRX) 22中建立了 V1-VI的截面，则它变成图6的截面图。
[0011]如图4中所示，因为第一传输门(TRX) 22具有矩形，所以其长宽比大。在此，如果关注从第一传输门(TRX) 22向浮动扩散(FD)区域25的传送，则在传送方向上的长度L增大，并且因此，该传送不可能被执行。在该情况下，为了可靠地执行该传送，需要执行电势的调整，以便从第二传输门(TRG)24向浮动扩散(FD)区域25施加电场。然而，为了实现调整而不改变在浮动扩散(FD)区域25中的电势，必须在传送的上游将电势变浅。此时，出现下述副作用:可以在存储器区23中保持的电荷数量变小。
[0012]同时，在日本未审查专利申请公布N0.2011-217315中，公开了一种结构，其中，电荷传送累积部分具有多个级，并且因为通过使用该结构使得传送的长度变短，容易执行传送。然而，也在该结构中，因为电荷累积部分随着级的数量减小，可以保持的电荷数量在该程度上减小。
[0013]期望保证电荷的传送能力，而不牺牲灵敏度和保持的电荷数量。
[0014]根据本技术的一种示例性例示，提供了一种固态成像装置，包括:多个单位像素，其中，所述单位像素包括根据入射光的光量来产生电荷并且在其内部累积所述电荷的光电转换元件、传送在所述光电转换元件中累积的所述电荷的第一传输门、保持通过所述第一传输门从所述光电转换元件传送的所述电荷的电荷保持区域、传送在所述电荷保持区域中保持的所述电荷的第二传输门以及保持由所述第二传输门从所述电荷保持区域传送的所述电荷以读取为信号的浮动扩散区域，其中，所述电荷保持区域具有用于保持所述电荷的多个级的区域，并且其中，在所述多个级的所述区域之间形成N型区域。
[0015]在所述示例性例示中，所述多个级的所述区域可以由用于读取在所述光电转换元件中累积的所述电荷的第一区域和除了所述第一区域之外的第二区域之一形成。
[0016]在所述示例性例示中，在所述第一区域中，可以使用所述第一传输门通过栅极偏置来执行在所述光电转换元件和所述电荷保持区域之间的元件分离，并且在所述第二区域中，可以通过与所述第一区域的元件分离结构不同的元件分离结构来执行所述元件分离。
[0017]在所述示例性例示中，在所述第二区域中，可以通过p+杂质扩散区域来执行所述元件分离。
[0018]在所述示例性例示中，在所述第二区域中，可以通过氧化物膜区域来执行所述元件分离。
[0019]在所述示例性例示中，所述多个级的所述区域可以具有两级配置。
[0020]在所述示例性例示中，所述第一传输门可以由与所述多个级的所述区域对应的多个电极构成。
[0021]根据本技术的另一种示例性例示，提供了一种固态成像装置的驱动方法，所述固态成像装置包括:多个单位像素；以及，驱动控制器，其控制所述单位像素的驱动，其中，所述单位像素包括根据入射光的光量来产生电荷并且在其内部累积所述电荷的光电转换元件、传送在所述光电转换元件中累积的所述电荷的第一传输门、保持通过所述第一传输门从所述光电转换元件传送的所述电荷的电荷保持区域、传送在所述电荷保持区域中保持的所述电荷的第二传输门以及保持由所述第二传输门从所述电荷保持区域传送的所述电荷以读取为信号的浮动扩散区域，并且其中，所述方法包括:控制所述第一传输门的驱动，所述第一传输门由与所述多个级的所述区域对应的多个电极构成，所述多个级的所述区域在所述电荷保持区域中保持所述电荷，并且在其间具有通过用于每一个电极的所述驱动控制器而变为N型区域的区域。
[0022]根据本技术的另一种示例性例示，提供了一种电子设备，其配备了固态成像装置，所述固态成像装置包括:多个单位像素，其中，所述单位像素包括根据入射光的光量来产生电荷并且在其内部累积所述电荷的光电转换元件、传送在所述光电转换元件中累积的所述电荷的第一传输门、保持通过所述第一传输门从所述光电转换元件传送的所述电荷的电荷保持区域、传送在所述电荷保持区域中保持的所述电荷的第二传输门以及保持由所述第二传输门从所述电荷保持区域传送的所述电荷以读取为信号的浮动扩散区域，其中，所述电荷保持区域具有用于保持所述电荷的多个级的区域，并且其中，在所述多个级的所述区域之间形成N型区域。
[0023]根据本公开的主题的另一个示例性例示，一种固态成像装置可以包括像素，所述像素包括:光电转换元件，其将入射光转换为电荷；第一传输门，其包括多个电极，并且传送来自所述光电转换元件的所述电荷；电荷保持区域，其保持由所述第一传输门从所述光电转换兀件传送的所述电荷，所述第一传输门的所述多个电极的每一个对应于所述电荷保持区域的子区域；以及，第二传输门，其传送来自所述电荷保持区域的所述电荷。所述固态成像装置也可以包括浮动扩散区域，其保持由所述第二传输门从所述电荷保持区域传送的所述电荷。
[0024]另外，所述电荷保持区域的所述子区域可以包括:第一子区域，其从所述光电转换元件直接读取所述电荷；以及，与所述第一子区域不同的第二子区域。
[0025]另外，所述第一子区域可以通过所述第一传输门的对应电极的栅极偏置而与所述光电转换元件电分离，并且其中，所述第二子区域级可以通过与所述第一子区域的元件分离结构不同的元件分离结构而与所述光电转换元件电分离。
[0026]另外，所述第二子区域可以通过p+杂质扩散区域与所述光电转换元件电分离。
[0027]另外，所述第二子区域可以通过氧化物膜区域与所述光电转换元件电分离。
[0028]另外，所述第一传输门可以包括两个电极。
[0029]所述固态成像装置可以进一步包括控制电路，所述控制电路被配置为依序通过下述方式使得所述像素从所述光电转换元件向所述浮动扩散区域传送所述电荷:向所述第一传输门的所述多个电极的每一个供应高电势，由此从所述光电转换兀件向所述电荷保持区域传送所述电荷；在所述第一传输门的所述电极的每一个中将所述高电势转换为中电势；并且，打开所述第二传输门，并且，在所述第二传输门打开的同时，依序向所述第一传输门的所述多个电极供应低电势，由此从所述电荷保持区域向所述浮动扩散区域传送所述电荷。所述中电势可以具有在所述高和低电势的各自值之间的值。
[0030]另外，所述电荷保持区域的所述子区域的至少一个可以当向所述第一传输门的所述对应电极供应中或低电势时与所述光电转换兀件电分离,并且当向所述第一传输门的所述对应电极供应所述高电势时电连接到所述光电转换元件。
[0031]所述固态成像装置可以进一步包括控制电路，所述控制电路被配置为依序通过下述方式使得所述像素从所述光电转换元件向所述浮动扩散区域传送所述电荷:向所述第一传输门的所述多个电极的至少一个供应ON电势，由此从所述光电转换兀件向所述电荷保持区域传送所述电荷；向所述第一传输门的所述多个电极的每一个供应OFF电势，所述OFF电势是防止电荷从所述光电转换元件向所述电荷保持区域流动的电势；并且，打开所述第二传输门，并且，在所述第二传输门打开的同时，向所述第一传输门的所述多个电极的给定电极供应所述ON电势和中电势之一，并且然后向所述给定电极供应所述OFF电势，由此从所述电荷保持区域向所述浮动扩散区域传送所述电荷，其中，所述中电势具有在所述ON和OFF电势的各自值之间的值。
[0032]根据本公开的另一示例性例示，一种驱动固态成像装置的方法，所述固态成像装置包括:光电转换元件，其将入射光转换为电荷；第一传输门，其包括多个电极，并且传送来自所述光电转换元件的所述电荷；电荷保持区域，其保持由所述第一传输门从所述光电转换元件传送的所述电荷，并且包括多个子区域，该多个子区域的每个对应于所述第一传输门的多个电极的一个；第二传输门，传送来自电荷保持区域的电荷；以及，浮动扩散区域，其保持由所述第二传输门从所述电荷保持区域传送的所述电荷，所述方法可以包括:通过向所述第一传输门的所述电极施加信号脉冲来从所述光电转换兀件向所述电荷保持区域传送电荷；并且，通过向所述第一传输门和所述第二传输门的所述电极的至少一个施加信号脉冲来从所述电荷保持区域向所述浮动扩散区域传送电荷。
[0033]所述方法可以进一步包括依序通过下述方式使得所述像素从所述光电转换元件向所述浮动扩散区域传送所述电荷:向所述第一传输门的所述多个电极的每一个供应高电势，由此从所述光电转换元件向所述电荷保持区域传送所述电荷；在所述第一传输门的所述电极的每一个中将所述高电势转换为中电势；打开所述第二传输门，并且，在所述第二传输门打开的同时，依序向所述第一传输门的所述多个电极供应低电势，由此从所述电荷保持区域向所述浮动扩散区域传送所述电荷。
[0034]根据本公开的另一种示例性例示，一种电子设备可以配备有在此公开的示例性固态成像装置的任何一种。
[0035]在本技术的示例性例示的所述固态成像装置、其驱动方法和电子设备中，电荷保持区域被配置使得具有用于保持电荷的多个级的区域，并且在所述多个级的区域之间形成N型区域。
[0036]根据本技术的示例性例示，有可能保证电荷的传送能力而不牺牲灵敏度和保持的电荷数量。
【专利附图】
【附图说明】
[0037]图1是图示现有技术的单位像素的配置的截面图；
[0038]图2是描述现有技术的单位像素的驱动方法的时序图；
[0039]图3是描述现有技术的单位像素的驱动方法的电势图；
[0040]图4是图示现有技术的单位像素的配置的平面图；
[0041]图5是描述在第一传输门中的V1-VI的截面的视图；
[0042]图6是在图5中的线V1-VI的截面图；
[0043]图7是图示本技术被应用到的CMOS图像传感器的示例性图示的视图；
[0044]图8是图示本技术被应用到的单位像素的示例性图示的截面图；
[0045]图9是图示本技术公开被应用到的单位像素的示例性图示的平面图；
[0046]图10 是描述在第一传输门中的 XIA-XIA、XIIA-XIIA、XIB-XIB 和 XIIB-XIIB 的截面的视图；
[0047]图1IA和IlB分别是在图10的XIA-XIA和XIB-XIB中的截面图。
[0048]图12A和12B分别是在图10的XIIA-XIIA和XIIB-XIIB中的截面图；
[0049]图13是描述本技术被应用到的单位像素的第一驱动示例的时序图；
[0050]图14是描述本技术被应用到的单位像素的第一驱动示例的电势图；
[0051]图15是描述本技术被应用到的单位像素的第二驱动示例的时序图；
[0052]图16是描述本技术被应用到的单位像素的第二驱动示例的电势图；
[0053]图17是描述本技术被应用到的单位像素的第三驱动示例的时序图；
[0054]图18是描述本技术被应用到的单位像素的第三驱动示例的电势图；
[0055]图19是图示本技术被应用到的单位像素的另一个配置示例的平面图；
[0056]图20是本技术被应用到的CMOS图像传感器的另一个示例性例示的视图；
[0057]图21是本技术被应用到的CMOS图像传感器的另一个示例性例示的视图；并且
[0058]图22是图示本技术被应用到的电子设备的示例性例示的视图。
【具体实施方式】
[0059]以下，将参考附图来描述本技术的一个实施例。
[0060]固态成像装置的配置示例
[0061]图7是图示本技术被应用到的作为固态成像装置的CMOS图像传感器的一个实施例的视图。
[0062]如图7中所示，CMOS图像传感器100被配置为具有像素阵列部分111和外围电路部分。该外围电路部分由垂直驱动器112、列处理器113、水平驱动器114和系统控制器115构成。
[0063]CMOS图像传感器100进一步包括信号处理器118和数据存储部分119。信号处理器118和数据存储部分119可以被安装在与CMOS图像传感器100相同的基板上，并且可以进行通过在与CMOS图像传感器100不同的基板上设置的、诸如数字信号处理器(DSP)或软件的外部信号处理器的处理。
[0064]在像素阵列部分111中，以矩阵形状二维地布置了具有光电转换元件的单位像素(以下可以被简称为“像素”)。下面描述单位像素的详细配置。
[0065]而且，在像素阵列部分111中，对于相对于矩阵形状的像素阵列的每行沿着视图的横向形成像素驱动线116，并且对于每列沿着视图的垂直方向形成垂直信号线117。像素驱动线116的一端连接到与每行对应的垂直驱动器112的输出端。
[0066]垂直驱动器112是由移位寄存器、地址解码器等构成的像素驱动部分，并且同时或在逐行的基础上对于所有像素驱动像素阵列部分111的每一个像素。
[0067]通过每条垂直信号线117向列处理器113供应从被垂直驱动器112选择性地扫描的像素行的每一个单位像素输出的信号。列处理器113对于像素阵列部分111的每个像素列相对于通过垂直信号线117从选择的行的每一个单位像素输出的信号执行预定信号处理，并且在将该信号进行处理后保持存储该像素信号。
[0068]具体地说，列处理器113至少执行噪声去除处理，例如，执行作为信号处理的相关双采样(⑶S)处理。通过⑶S处理使用列处理器113来去除诸如复位噪声或放大晶体管的阈值变化等的像素特有的固定模式噪声。列处理器113除了该噪声去除处理之外进一步具有例如模数(A/D)转换功能，并且可以输出作为数字信号的信号电平。
[0069]水平驱动器114由移位寄存器、地址解码器等构成，并且依序选择与列处理器113的像素列对应的单位电路。通过使用水平驱动器114选择性扫描来依序输出作为在列处理器113中被处理的信号的像素信号。
[0070]系统控制器115由定时发生器构成，该定时发生器产生各种定时信号等，并且系统控制器115基于在定时发生器中产生的各个定时信号来执行垂直驱动器112、列处理器113、水平驱动器114和数据存储部分119等的驱动控制。
[0071]信号处理器118至少具有相加处理功能，并且相对于从列处理器113输出的像素信号执行各种信号处理，诸如相加处理等。数据存储部分119暂时存储当在信号处理器118中执行信号处理时处理所需的数据。
[0072]单位像素的结构
[0073]接下来，参考图8描述在图7的像素阵列部分111中以矩阵形状布置的单位像素120的详细结构。图7是图示单位像素120的配置的平面图。
[0074]单位像素120具有例如作为光电转换元件的光电二极管(PD) 121。例如，光电二极管121是通过下述方式形成的嵌入型光电二极管:在基板的表面侧上形成P型层133，并且相对于在η型基板131上形成的P型阱层132嵌入η型嵌入层134。而且，ρ型层133和η型嵌入层134具有当释放电荷时变为在耗尽状态中的杂质浓度。
[0075]单位像素120除了光电二极管121之外进一步具有第一传输门(TRX1和TRX2)122、存储器部分(MEM) 123、第二传输门(TRG) 124和浮动扩散区域(FD) 125。而且，虽然未示出，但是单位像素120被光屏蔽膜屏蔽，该光屏蔽膜用于屏蔽除了开口之外的部分，通过该开口，光被引入到光电二极管121、每一个晶体管的接触部分等。
[0076]第一传输门122被配置为包括由多晶硅形成的栅电极122Α。栅电极122Α被划分为两个电极。一个栅电极122Α-1被形成以覆盖在光电二极管121和存储器部分123之间的区域和存储器部分123的上部的一部分。而且，另一个栅电极122Α-2被形成以覆盖存储器部分123的上部的一部分。用于布线的触点分别连接到栅电极122Α-1和122Α-2的上部。
[0077]第一传输门122通过下述方式来向存储器部分123传送在光电二极管121中累积的电荷:通过触点向栅电极122Α-1施加传送脉冲TRXl，并且向栅电极122Α-2施加传送脉冲 TRX2。
[0078]存储器部分123被在栅电极122Α-1和122Α-2的下部形成的η型嵌入通道135形成，该η型嵌入通道135具有当释放电荷时变得在耗尽状态中的杂质浓度，并且存储器部分123保持由第一传输门122从光电二极管121传送的电荷。
[0079]而且，有可能通过下述方式向存储器部分123应用调制:在存储器部分123的上部布置栅电极122Α-1和122Α-2，并且向栅电极122Α-1和122Α-2施加传送脉冲TRXl和TRX2。即，通过向栅电极122Α-1和122Α-2施加传送脉冲TRXl和TRX2来加深存储器部分123的电势。因此，有可能将存储器部分123的饱和电荷数量增大为大于未执行调制的情况。
[0080]第二传输门124被配置为包括由多晶硅形成的栅电极124Α。在存储器部分123和浮动扩散区域125之间的边界部分的上部中形成栅电极124Α。而且，用于布线的触点连接到栅电极124A的上部。第二传输门124通过经由触点来向栅电极124A施加传送脉冲TRG，来向浮动扩散区域125传送在存储器部分123中保持的电荷。
[0081]浮动扩散区域125是由具有杂质浓度的η型层形成的电荷电压转换部分，该电荷电压转换部分电连接到用于布线的触点，并且将由第二传输门124从存储器部分123传送的电荷转换为电压。用于布线的触点连接到浮动扩散区域125的上部。
[0082]复位晶体管126连接在电源Vrst和浮动扩散区域125之间，并且通过向栅电极施加控制脉冲RST来复位浮动扩散区域125。
[0083]放大晶体管127的漏电极连接到电源Vdd，并且栅电极连接到浮动扩散区域125。而且，分别地，选择晶体管128的漏电极连接到放大晶体管127的源电极，并且源电极连接到垂直信号线117。
[0084]选择晶体管128选择单位像素120，其中，通过向栅电极施加控制脉冲SEL来读取信号。然后，在选择晶体管128选择作为其中读取像素信号的对象的单位像素120的情况下，放大晶体管127读取和放大用于指示浮动扩散区域125的电压的像素信号，并且从源电极输出像素信号。选择晶体管128通过垂直信号线117向列处理器113供应来自放大晶体管127的像素信号。
[0085]而且，在图8的单位像素120中，在栅电极122A-1的下部以及在光电二极管121和存储器部分123之间的边界中设置ρ型阱层132。有可能通过提供ρ杂质扩散区域和调整杂质浓度来实现下述两者:当栅电极122A-1的电压电平是高电平(VH电平)时从光电二极管121向存储器部分123的传送；以及，当电压电平是低电平(VL电平)时在光电二极管121和存储器部分123之间的元件分离。
[0086]在包括其中以矩阵形状布置了具有这样的结构的多个单位像素120的像素阵列部分111的CMOS图像传感器100中，通过下述方式来实现全局快门操作(全局曝光):同时开始所有像素的曝光，并且同时完成所有像素的曝光，并且向被屏蔽的存储器部分123传送在光电二极管121中累积的电荷。有可能在其中所有像素匹配的曝光时间段通过该全局快门操作来捕获图像，而没有失真。
[0087]第一传输门的详细结构
[0088]接下来，参考图9至12来描述第一传输门122的详细结构。
[0089]图9是图示图8的单位像素120的配置示例的平面图。如图9中所示，在单位像素120中，第一传输门122的栅电极被划分为栅电极122A-1和栅电极122A-2两个电极。在第一传输门122中,在光电二极管121中累积的电荷通过下述方式被传送到存储器部分123:向栅电极122A-1施加传送脉冲TRXl，并且向栅电极122A-2施加传送脉冲TRX2。
[0090]在此，如图10中所示，当图示在栅电极122A-1中的XIA-XIA和XIIA-XIIA的截面和在栅电极122A-2的XIB-XIB和XIIB-XIIB的截面时，图1lA和IlB是图示其截面的截面图。
[0091]如图1lA中所示，在栅电极122A-1的截面图中，形成P杂质扩散区域，以执行在光电二极管121和存储器部分123之间的元件分离。P杂质扩散区域需要实现:当向栅电极122A-1施加的传送脉冲TRXl的电压电平是高电平(VH电平)时的电荷读取功能；以及，当传送脉冲TRXl的电压电平是低电平(VL电平)时在光电二极管121和存储器部分123之间的元件分离功能。因此，需要向栅极电压的电势可流动性，并且如图1lA中所示，ρ杂质扩散区域被布置在栅电极122A-1的下部中，并且必然是特定大小的区域。
[0092]在单位像素120中，因为它被划分为栅电极122A-1和栅电极122A-2两个电极，所以不必通过将用于读取电荷的电极仅设置为栅电极122A-1来在栅电极122A-2中实现电荷读取功能。在该情况下，如图1lB中所示，例如，在栅电极122A-2的下部，因为可以使用其中P杂质扩散区域变薄的结构等，所以有可能增大可以在存储器部分123中保持的电荷数量。而且，如果关注向浮动扩散区域(FD)125的传送，则因为加宽了在其传送方向上的宽度，所以容易执行该传送。
[0093]而且，如图1lB中所示，在栅电极122A-2的下部中，有可能通过形成P+杂质扩散区域151来执行在光电二极管121和存储器部分123之间的元件分离。
[0094]如上所述，在用于读取在光电二极管121中累积的电荷的第一区域中，使用栅电极122A-1通过栅极偏置来执行在光电二极管121和存储器部分123之间的元件分离，并且在不用于读取电荷的第二区域中，不通过与第一区域不同的元件分离结构来执行元件分离。
[0095]而且，图12A和12B图示了在图10中所示的栅电极122A-1中的XIIA-XIIA的截面和在栅电极122A-2中的XIIB-XIIB的截面的另一个结构示例。类似于图1lA的截面图，图12A的截面图图示了用于读取电荷的第一区域的结构。而且，在图12B的截面图中，通过下述方式来形成元件分离区域:在通过浅沟槽隔离(STI)形成浅凹陷部分后填充诸如氧化膜(Si02) 152的绝缘层而不是图1lB的ρ+杂质扩散区域。有可能通过使用图12B的元件分离结构在未用于读取电荷的第二区域中执行在光电二极管121和存储器部分123之间的元件分离。
[0096]单位像素的驱动方法
[0097]单位像素的第一驱动示例
[0098]接下来，参考图13和14来描述图8的单位像素120的第一驱动示例。然而，在图14的电势图中，时间段tl至时间段t7的状态分别对应于在图13的时序图中的时间段tl至时间段t7。而且，向每一个栅电极施加的传送脉冲的电压电平变为如下之一:高电平的“VH电平”、低电平的“VL电平”或变为其中间电势的电平的“VM电平”。该电压电平的关系也类似于如下所述的另一个时序图。
[0099]在时间段tl中，在释放光电二极管121和存储器部分123的电荷后，对于所有的像素同时地在光电二极管121中新累积从来自物体的光获得的电荷。在时间段t2中，如果向在第一传输门122中的栅电极122A-1和122A-2施加的传送脉冲TRXl和TRX2的电压电平变为VH电平，则在光电二极管121中累积的电荷被传送到存储器部分123。
[0100]在时间段t3中，如果向第一传输门122中的栅电极122A-1和122A-2施加的传送脉冲TRXl和TRX2的电压电平变为VM电平，则在存储器部分123中保持电荷。
[0101]其后，在时间段t4中，如果向第二传输门124的栅电极124A施加的传送脉冲TRG的电压电平变为高电平(VH电平或VM电平)，则在存储器部分123中保持的电荷的一部分被传送到浮动扩散区域125。而且，此时，在存储器部分123中保持未被传送到浮动扩散区域125的电荷的一部分。
[0102]在时间段t5中，如果向第一传输门122的栅电极122A-1施加的传送脉冲TRXl的电压电平变为VL电平，则在存储器部分123中，在栅电极122A-1的下部保持的电荷移动到栅电极122A-2的下部。因此，在浮动扩散区域125中保持的电荷数量增大。
[0103]其后，在时间段t6中，向第一传输门122的栅电极122A-2施加的传送脉冲TRX2的电压电平变为VL电平，并且在存储器部分123中保持的所有电荷被传送到浮动扩散区域125。然后，在时间段t7中，如果向第二传输门124的栅电极124A施加的传送脉冲TRG的电压电平变为低电平(VL电平)，则将依赖于在浮动扩散区域125中保持的电荷的电压读取为信号电平。
[0104]以上，描述了第一驱动示例。在第一驱动示例中，因为在第一传输门122中分别驱动栅电极122A-1和栅电极122A-2，所以在时间段t5中，容易保证在栅电极之间的电场，并且改善传送能力。同时，在其中在存储器部分123中保持电荷的电荷保持时间段t3中，因为在栅电极122A-1和栅电极122A-2中给出了相同的电压条件，所以有可能防止饱和的信号数量减小。
[0105]单位像素的第二驱动示例
[0106]接下来，参考图15和16来描述图8的单位像素120的第二驱动示例。然而，在图16的电势图中，时间段tl至时间段t7的状态分别对应于在图15的时序图中的时间段tl至时间段t7。
[0107]类似于如上所述的第一驱动示例，在时间段tl至时间段t2中，在光电二极管121中累积的电荷被传送到存储器部分123。然后，在时间段t3中，如果向在第一传输门122中的栅电极122A-1和122A-2施加的传送脉冲TRXl和TRX2的电压电平变为VL电平，则在存储器部分123中保持电荷。
[0108]其后，在时间段t4中，如果向第二传输门124的栅电极124A施加的传送脉冲TRG的电压电平变为高电平(VH电平或VM电平)，则在存储器部分123中保持的电荷被传送到浮动扩散区域125。然后，向第一传输门122的栅电极122A-2施加的传送脉冲TRX2的电压电平在时间段t5中从VL电平变为VM电平，并且然后在时间段t6中返回到VL电平。
[0109]S卩，在图16的电势图中，在时间段t4至时间段t6中，未示出电荷的移动，但是例如，在存储器部分123中，如果极小的电荷留在第一传输门122的栅电极122A-1的下部中，则电荷在时间段t5中移动到栅电极122A-2的下部。因此，因为在存储器部分123中剩余的电荷完全被传送到浮动扩散区域125，所以有可能抑制传送失败的出现。
[0110]其后，在时间段t7中，如果向第二传输门124的栅电极124A施加的传送脉冲TRG的电压电平变为低电平(VL电平)，则将依赖于在浮动扩散区域125中保持的电荷的电压读取为号电平。
[0111]以上描述了第二驱动示例。在与如上所述的第一驱动示例不同的第二驱动示例中，在其中在存储器部分123中保持电荷的电荷保持时间段t3中，传送脉冲TRXl和TRX2的电压电平变为VL电平。作为第一驱动示例，如果在电荷保持时间段t3中的传送脉冲TRXl和TRX2的电压电平是VM电平，则Si接口的空穴密度降低，并且通过增大向栅电极施加的电压来增大在电荷传送保持部分中的暗电流，而不是在电荷保持时间段中容易存储饱和电荷的数量。即，因为在饱和信号数量和暗电流之间的关系具有折中关系，所以根据哪个具有优先级，可以在电荷保持时间段t3中适当地确定传送脉冲TRXl和TRX2的电压电平是VM电平还是VL电平。
[0112]而且，在图15的时序图中，给出了说明，其中，在时间段t4中，向第二传输门124的栅电极124A施加的传送脉冲TRG的电压电平增大，并且其后，在时间段t5中，向第一传输门122的栅电极122A-2施加的传送脉冲TRX2的电压电平增大，但是电压电平可以以逆序增大或可以同时增大。
[0113]单位像素的第三驱动示例
[0114]接下来，参考图17和18来描述图8的单位像素120的第三驱动示例。然而，在图18的电势图中，时间段tl至时间段t7的状态分别对应于在图17的时序图中的时间段tl至时间段t7。
[0115]在如上所述的第二驱动示例中的时间段t5中，向第一传输门122的栅电极122A-2施加的传送脉冲TRX2的电压电平是VM电平，但是在第三驱动示例中，该电压电平是VH电平。而且，在该情况下，例如，在存储器部分123中，如果在第一传输门122的栅电极122A-1的下部中剩余了极小的电荷，则电荷在时间段t5中移动到栅电极122A-2的下部。因此，因为在存储器部分123中剩余的电荷完成被传送到浮动扩散区域125，则有可能抑制传送失败的出现。
[0116]而且，如果栅电极122A-2用于读取电荷，则在时间段t5中不可执行在光电二极管121和存储器部分123之间的元件分离。然而，如图10至12中所示，如果栅电极122A-2不用于读取电荷并且加强了在光电二极管121和存储器部分123之间的元件分离，则象在第三驱动不例中那样，向第一传输门122的栅电极122A-2施加的传送脉冲TRX2的电压电平可以是VH电平。
[0117]以上，描述了第三驱动示例。在与如上所述的第二驱动示例不同的第三驱动示例中，在时间段t5中，向第一传输门122的栅电极122A-2施加的传送脉冲TRX2的电压电平变为VH电平。因此，在第一驱动示例和第二驱动示例中，使用VH电平、VL电平和VM电平的三值驱动，但是因为在第三驱动示例中可以使用VH电平(高电平)和VL电平(低电平)的两值驱动，所以存在能够减小电路规模的优点。
[0118]而且，在图17的时序图中，给出了下述说明，其中，在时间段t4中，向第二传输门124的栅电极124A施加的传送脉冲TRG的电压电平增大，并且其后，在时间段t5中，向第一传输门122的栅电极122A-2施加的传送脉冲TRX2的电压电平增大，但是电压电平可以以逆序增大，或者可以同时增大。
[0119]以上，根据第一驱动示例至第三驱动示例，存储器部分123通过向在第一传输门122被划分为两个电极的栅电极122A-1和栅电极122A-2施加传送脉冲TRXl和传送脉冲TRX2来以两级的配置保持电荷，但是在该两级配置的区域之间未设置元件分离区域。S卩，因为在存储器部分123中的两级配置的区域之间形成N型区域，所以也可能在区域之间保持电荷。
[0120]修改示例
[0121]在上面的说明中，描述了示例，其中，在第一传输门122中的栅电极122A被划分为两个电极，栅电极122A-1和栅电极122A-2，但是被划分为部分的数量不限于2，并且如果被划分为的部分的数量是2或更大，则划分的数量可以是任何一个。图19图示了其中第一传输门122的栅电极122A被划分为k电极的情况(k是2或更大的整数)。如图1lA和IlB中所示，在图19中，k个栅电极的每一个具有图1lA或图1lB的任一结构。而且，图12B的结构可以取代图1lB的结构被使用。
[0122]固态成像装置的配置的修改示例
[0123]在上面的说明中，如图7中所示，描述了下述配置:其中，在列处理器113的后级与信号处理器118并行地设置数据存储部分119，但是本公开不限于该配置。例如，如图20中所示，可以使用其中与列处理器113并行地设置数据存储部分119的配置，并且，相对于与通过使用在后级的信号处理器118中的水平驱动器114的水平扫描同时地读取的数据执行信号处理。
[0124]而且，如图21中所示，可以使用下述配置:其中，列处理器113具有A/D转换功能，用于执行像素阵列部分111的每列或多列的A/D转换，与列处理器113并行地设置数据存储部分119和信号处理器118，并且，在信号处理器118中模拟地或数字地执行噪声去除处理后，对于每列或多个列执行在数据存储部分119和信号处理器118中的每一个处理。
[0125]而且，本技术不限于向固态成像装置的应用。即，本技术可以被应用到通常在图像捕获部分(光电转换器)中使用固态成像装置的电子设备，诸如:成像装置，诸如数字照像机或数字摄像机；具有成像功能的移动终端装置；以及，在图像读取单元中使用固态成像装置的复印机。该固态成像装置可以具有形成为一个芯片的形式，或者可以是具有成像功能的模块的形式，该模块与成像部分、信号处理器或光学系统一起被封装。
[0126]本技术被应用到的电子设备的配置示例
[0127]图22是图示本技术被应用到的电子设备的一个实施例的视图。
[0128]在图22中所示的电子设备300包括:由镜头组等形成的光学部分301 ;固态成像装置302，其中，使用如上所述的单位像素120的每一个配置；以及，数字信号处理器(DSP)电路303，它是相机信号处理电路。而且，电子设备300包括帧存储器304、显示部分305、记录部分306、操作部分307和电源部分308。DSP电路303、帧存储器304、显示部分305、记录部分306、操作部分307和电源部分308通过总线309彼此连接。
[0129]光学部分301通过捕获来自物体的入射光(图像光)来在固态成像装置302的成像表面上形成图像。固态成像装置302将其中通过光学部分301在成像表面上形成图像的数量的入射光转换为具有像素单位的电信号，并且然后将该电信号输出为像素信号。作为固态成像装置302，有可能使用诸如根据如上所述的实施例的CMOS图像传感器100的固态成像装置，即，可以通过全局曝光实现没有失真的图像的捕获的固态成像装置。
[0130]例如，显示部分305由诸如液晶板或电致发光(EL)板的板型显示装置形成，并且显示在固态成像装置302中成像的移动图像或静止图像。记录部分306在诸如视频带、数字通用盘(DVD)和快闪存储器的记录介质上记录在固态成像装置302中捕获的移动图像或静止图像。
[0131]操作部分307在用户的操作下发出相对于在电子设备300中保持的各种功能的操作指令。电源部分308向要被供应的物体适当地供应作为DSP电路303、帧存储器304、显示部分305、记录部分306和操作部分307的操作电力的各种电力。
[0132]作为固态成像装置302，因为可以通过使用根据如上所述的实施例的CMOS图像传感器100来执行也包括kTC噪声的噪声减少处理，所以有可能保证高的信噪比。因此，也在诸如数字照像机、数字摄像机或用于诸如移动电话的移动装置的相机模块的电子设备300中，有可能在所捕获的图像中实现高图像质量。
[0133]而且，如上所述的实施例被描述为向通过下述方式形成的CMOS图像传感器应用的示例:以矩阵形状布置单位像素，根据可见光的光量来将信号电荷检测为物理数量。然而，本技术不限于向CMOS图像传感器的应用，并且可以被应用到一般的列型固态成像装置，其中，对于像素阵列部分的每一个像素列布置列压制部分。
[0134]而且，本技术不限于应用于通过检测可见光的入射光量的分布而捕获图像的固态成像装置，并且可以被应用到将红外线、X射线和粒子等的入射量的分布捕获为图像的固态成像装置，或者在更广的意义上，被应用到诸如指纹检测传感器的固态成像装置，其通过检测诸如压力或静电电容的其他物理量的分布来捕获图像。
[0135]而且，本技术的一个实施例不限于如上所述的实施例，并且可以在不偏离本技术的范围的情况下被不同地修改。
[0136]而且，可以如下所述配置本技术。
[0137](I) 一种固态成像装置，包括:多个单位像素，其中，所述单位像素包括根据入射光的光量来产生电荷并且在其内部累积所述电荷的光电转换元件、传送在所述光电转换元件中累积的所述电荷的第一传输门、保持通过所述第一传输门从所述光电转换元件传送的所述电荷的电荷保持区域、传送在所述电荷保持区域中保持的所述电荷的第二传输门以及保持由所述第二传输门从所述电荷保持区域传送的所述电荷以读取为信号的浮动扩散区域，其中，所述电荷保持区域具有用于保持所述电荷的多个级的区域，并且其中，在所述多个级的所述区域之间形成N型区域。
[0138](2)根据(I)所述的固态成像装置，其中，所述多个级的所述区域由用于读取在所述光电转换元件中累积的所述电荷的第一区域和除了所述第一区域之外的第二区域之一形成。
[0139](3)根据(2)所述的固态成像装置，其中，在所述第一区域中，使用所述第一传输门通过栅极偏置来执行在所述光电转换元件和所述电荷保持区域之间的元件分离，并且在所述第二区域中，通过与所述第一区域的元件分离结构不同的元件分离结构来执行所述元件分离。
[0140](4)根据(3)所述的固态成像装置，其中，在所述第二区域中，通过P+杂质扩散区域来执行所述元件分离。
[0141](5)根据(3)所述的固态成像装置，其中，在所述第二区域中，通过氧化物膜区域来执行所述元件分离。
[0142](6)根据(I)至(5)的任何一项所述的固态成像装置，其中，所述多个级的所述区域具有两级配置。
[0143](7)根据(I)至￠)的任何一项所述的固态成像装置，其中，所述第一传输门由与所述多个级的所述区域对应的多个电极构成。
[0144](8) 一种固态成像装置的驱动方法，所述固态成像装置包括:多个单位像素；以及，驱动控制器，其控制所述单位像素的驱动，其中，所述单位像素包括根据入射光的光量来产生电荷并且在其内部累积所述电荷的光电转换元件、传送在所述光电转换元件中累积的所述电荷的第一传输门、保持通过所述第一传输门从所述光电转换元件传送的所述电荷的电荷保持区域、传送在所述电荷保持区域中保持的所述电荷的第二传输门以及保持由所述第二传输门从所述电荷保持区域传送的所述电荷以读取为信号的浮动扩散区域，并且其中，所述方法包括:控制所述第一传输门的驱动，所述第一传输门由与所述多个级的所述区域对应的多个电极构成，所述多个级的所述区域在所述电荷保持区域中保持所述电荷，并且在其间具有通过用于每一个电极的所述驱动控制器而变为N型区域的区域。
[0145](9) 一种电子设备，其被配备了固态成像装置，所述固态成像装置包括:多个单位像素，其中，所述单位像素包括根据入射光的光量来产生电荷并且在其内部累积所述电荷的光电转换元件、传送在所述光电转换元件中累积的所述电荷的第一传输门、保持通过所述第一传输门从所述光电转换元件传送的所述电荷的电荷保持区域、传送在所述电荷保持区域中保持的所述电荷的第二传输门以及保持由所述第二传输门从所述电荷保持区域传送的所述电荷以读取为信号的浮动扩散区域，其中，所述电荷保持区域具有用于保持所述电荷的多个级的区域，并且其中，在所述多个级的所述区域之间形成N型区域。
[0146](10) —种固态成像装置，包括:
[0147]像素，其包括:
[0148]光电转换兀件，其将入射光转换为电荷；
[0149]第一传输门，其包括多个电极，并且传送来自所述光电转换兀件的所述电荷；
[0150]电荷保持区域，其保持由所述第一传输门从所述光电转换元件传送的所述电荷，所述第一传输门的所述多个电极的每一个对应于所述电荷保持区域的子区域；以及，
[0151]第二传输门，其传送来自所述电荷保持区域的所述电荷；以及
[0152]浮动扩散区域，其保持由所述第二传输门从所述电荷保持区域传送的所述电荷。
[0153](11)根据(10)所述的固态成像装置，其中，所述电荷保持区域的所述子区域包括:第一子区域，其从所述光电转换元件直接地读取所述电荷；以及，与所述第一子区域不同的第二子区域。
[0154](12)根据(10)至(11)的任何一项所述的固态成像装置，其中，所述第一子区域通过所述第一传输门的对应电极的栅极偏置而与所述光电转换元件电分离，并且其中，所述第二子区域通过与所述第一子区域的元件分离结构不同的元件分离结构而与所述光电转换元件电分离。
[0155](13)根据(10)至(12)的任何一项所述的固态成像装置，其中，所述第二子区域通过P+杂质扩散区域与所述光电转换元件电分离。
[0156](14)根据(10)至(12)的任何一项所述的固态成像装置，其中，所述第二子区域通过氧化物膜区域与所述光电转换元件电分离。
[0157](15)根据(10)至(14)的任何一项所述的固态成像装置，其中，所述第一传输门包括两个电极。
[0158](16)根据(10)至(11)的任何一项所述的固态成像装置，进一步包括:控制电路，其被配置为依序通过下述方式使得所述像素从所述光电转换元件向所述浮动扩散区域传送所述电荷:
[0159]向所述第一传输门的所述多个电极的每一个供应高电势，由此从所述光电转换兀件向所述电荷保持区域传送所述电荷；
[0160]在所述第一传输门的所述电极的每一个中将所述高电势转换为中电势；并且，
[0161]打开所述第二传输门，并且，在所述第二传输门打开的同时，依序向所述第一传输门的所述多个电极供应低电势，由此从所述电荷保持区域向所述浮动扩散区域传送所述电荷，
[0162]其中，所述中电势具有在所述高和低电势的各自值之间的值。
[0163](17)根据(10)至(16)的任何一项所述的固态成像装置，其中，所述电荷保持区域的所述子区域的至少一个当向所述第一传输门的所述对应电极供应中或低电势时与所述光电转换兀件电分离，并且当向所述第一传输门的所述对应电极供应所述高电势时电连接到所述光电转换元件。
[0164](18)根据(10)至(17)的任何一项所述的固态成像装置，进一步包括:
[0165]控制电路，其被配置为依序通过下述方式使得所述像素从所述光电转换元件向所述浮动扩散区域传送所述电荷:
[0166]向所述第一传输门的所述多个电极的至少一个供应ON电势，由此从所述光电转换元件向所述电荷保持区域传送所述电荷；
[0167]向所述第一传输门的所述多个电极的每一个供应OFF电势，所述OFF电势是防止电荷从所述光电转换元件向所述电荷保持区域流动的电势；并且，
[0168]打开所述第二传输门，并且，在所述第二传输门打开的同时，向所述第一传输门的所述多个电极的给定电极供应所述ON电势和中电势之一，并且然后向所述给定电极供应所述OFF电势，由此从所述电荷保持区域向所述浮动扩散区域传送所述电荷，
[0169]其中，所述中电势具有在所述ON和OFF电势的各自值之间的值。
[0170](19) 一种驱动固态成像装置的方法，所述固态成像装置包括:光电转换元件，其将入射光转换为电荷；第一传输门，其包括多个电极，并且传送来自所述光电转换元件的所述电荷；电荷保持区域，其保持由所述第一传输门从所述光电转换元件传送的所述电荷，并且包括多个子区域，多个子区域的每个对应于所述第一传输门的所述电极之一；第二传输门，传送来自所述电荷保持区域的电荷；以及，浮动扩散区域，其保持由所述第二传输门从所述电荷保持区域传送的所述电荷，所述方法包括:
[0171]通过向所述第一传输门的所述电极施加信号脉冲来从所述光电转换元件向所述电荷保持区域传送电荷；
[0172]通过向所述第一传输门和所述第二传输门的所述电极的至少一个施加信号脉冲来从所述电荷保持区域向所述浮动扩散区域传送电荷。
[0173](20)根据(19)所述的方法，进一步包括:
[0174]依序通过下述方式使得所述像素从所述光电转换元件向所述浮动扩散区域传送所述电荷:
[0175]向所述第一传输门的所述多个电极的每一个供应高电势，由此从所述光电转换兀件向所述电荷保持区域传送所述电荷；
[0176]在所述第一传输门的所述电极的每一个中将所述高电势转换为中电势；并且
[0177]打开所述第二传输门，并且，在所述第二传输门打开的同时，依序向所述第一传输门的所述多个电极供应低电势，由此从所述电荷保持区域向所述浮动扩散区域传送所述电荷。
[0178](21) 一种电子设备，其被配备了固态成像装置，所述固态成像装置包括像素，其包括:
[0179]光电转换兀件，其将入射光转换为电荷；
[0180]第一传输门，其包括多个电极，并且传送来自所述光电转换兀件的所述电荷；
[0181]电荷保持区域，其保持由所述第一传输门从所述光电转换元件传送的所述电荷，并且包括多个子区域，多个子区域的每个对应于所述第一传输门的所述电极之一；以及，
[0182]第二传输门，其传送来自所述电荷保持区域的所述电荷；以及
[0183]浮动扩散区域，其保持由所述第二传输门从所述电荷保持区域传送的所述电荷。
[0184](22)根据(21)所述的电子设备，其中，所述电荷保持区域的所述子区域包括--第一子区域，其从所述光电转换元件直接地读取所述电荷；以及，与所述第一子区域不同的第二子区域。
[0185](23)根据(21)至(22)的任何一项所述的电子设备，其中，所述第一子区域通过所述第一传输门的对应电极的栅极偏置而与所述光电转换兀件电分离，并且其中，所述第二子区域通过与所述第一子区域的元件分离结构不同的元件分离结构而与所述光电转换元件电分离。
[0186](24)根据(21)至(23)的任何一项所述的电子设备，其中，所述第二子区域通过P+杂质扩散区域与所述光电转换元件电分离。
[0187](25)根据(21)至(23)的任何一项所述的电子设备，其中，所述第二子区域通过氧化物膜区域与所述光电转换元件电分离。
[0188](26)根据(21)至(25)的任何一项所述的电子设备，其中，所述第一传输门包括两个电极。
[0189](27)根据(21)至(26)的任何一项所述的电子设备，进一步包括:控制电路，其被配置为依序通过下述方式使得所述像素从所述光电转换元件向所述浮动扩散区域传送所述电荷:
[0190]向所述第一传输门的所述多个电极的每一个供应高电势，由此从所述光电转换兀件向所述电荷保持区域传送所述电荷；
[0191]在所述第一传输门的所述电极的每一个中将所述高电势转换为中电势；并且，
[0192]打开所述第二传输门，并且，在所述第二传输门打开的同时，依序向所述第一传输门的所述多个电极供应低电势，由此从所述电荷保持区域向所述浮动扩散区域传送所述电荷，
[0193]其中，所述中电势具有在所述高和低电势的各自值之间的值。
[0194](28)根据(21)至(27)的任何一项所述的电子设备，其中，所述电荷保持区域的所述子区域的至少一个当向所述第一传输门的所述对应电极供应中或低电势时与所述光电转换元件电分离，并且当向所述第一传输门的所述对应电极供应所述高电势时电连接到所述光电转换兀件。
[0195](29)根据(21)至(28)的任何一项所述的电子设备，进一步包括:控制电路，其被配置为依序通过下述方式使得所述像素从所述光电转换元件向所述浮动扩散区域传送所述电荷:
[0196]向所述第一传输门的所述多个电极的至少一个供应ON电势，由此从所述光电转换元件向所述电荷保持区域传送所述电荷；
[0197]向所述第一传输门的所述多个电极的每一个供应OFF电势，所述OFF电势是防止电荷从所述光电转换元件向所述电荷保持区域流动的电势；并且，
[0198]打开所述第二传输门，并且，在所述第二传输门打开的同时，向所述第一传输门的所述多个电极的给定电极供应所述ON电势和中电势之一，并且然后向所述给定电极供应所述OFF电势，由此从所述电荷保持区域向所述浮动扩散区域传送所述电荷，
[0199]其中，所述中电势具有在所述ON和OFF电势的各自值之间的值。
[0200]本领域内的技术人员应当明白，各种修改、组合、子组合和改变可以根据设计要求和其他因素而出现，只要它们在所附的权利要求或其等同内容的范围内。
【权利要求】
1.一种固态成像装置，包括: 像素，其包括: 光电转换元件，其将入射光转换为电荷； 第一传输门，其包括多个电极，并且传送来自所述光电转换元件的所述电荷； 电荷保持区域，其保持由所述第一传输门从所述光电转换元件传送的所述电荷，所述第一传输门的所述多个电极的每一个对应于所述电荷保持区域的子区域；以及， 第二传输门，其传送来自所述电荷保持区域的所述电荷；以及浮动扩散区域，其保持由所述第二传输门从所述电荷保持区域传送的所述电荷。
2.根据权利要求1所述的固态成像装置， 其中，所述电荷保持区域的所述子区域包括:第一子区域，其从所述光电转换元件直接地读取所述电荷；以及，与所述第一子区域不同的第二子区域。
3.根据权利要求2所述的固态成像装置， 其中，所述第一子区域通过所述第一传输门的对应电极的栅极偏置而与所述光电转换兀件电分尚，并且 其中，所述第二子区域通过与所述第一子区域的元件分离结构不同的元件分离结构而与所述光电转换元件电分离。
4.根据权利要求3所述的固态成像装置， 其中，所述第二子区域通过P+杂质扩散区域与所述光电转换元件电分离。
5.根据权利要求3所述的固态成像装置， 其中，所述第二子区域通过氧化物膜区域与所述光电转换元件电分离。
6.根据权利要求1所述的固态成像装置， 其中，所述第一传输门包括两个电极。
7.根据权利要求1所述的固态成像装置，进一步包括: 控制电路，其被配置为依序通过下述方式使得所述像素从所述光电转换元件向所述浮动扩散区域传送所述电荷: 向所述第一传输门的所述多个电极的每一个供应高电势，由此从所述光电转换兀件向所述电荷保持区域传送所述电荷； 在所述第一传输门的所述电极的每一个中将所述高电势转换为中电势；并且， 打开所述第二传输门，并且，在所述第二传输门打开的同时，依序向所述第一传输门的所述多个电极供应低电势，由此从所述电荷保持区域向所述浮动扩散区域传送所述电荷，其中，所述中电势具有在所述高和低电势的各自值之间的值。
8.根据权利要求7所述的固态成像装置， 其中，所述电荷保持区域的所述子区域的至少一个当向所述第一传输门的所述对应电极供应中或低电势时与所述光电转换兀件电分离，并且当向所述第一传输门的所述对应电极供应所述高电势时电连接到所述光电转换元件。
9.根据权利要求1所述的固态成像装置，进一步包括: 控制电路，其被配置为依序通过下述方式使得所述像素从所述光电转换元件向所述浮动扩散区域传送所述电荷: 向所述第一传输门的所述多个电极的至少一个供应ON电势，由此从所述光电转换元件向所述电荷保持区域传送所述电荷； 向所述第一传输门的所述多个电极的每一个供应OFF电势,所述OFF电势是防止电荷从所述光电转换元件向所述电荷保持区域流动的电势；并且， 打开所述第二传输门，并且，在所述第二传输门打开的同时，向所述第一传输门的所述多个电极的给定电极供应所述ON电势和中电势之一，并且然后向所述给定电极供应所述OFF电势，由此从所述电荷保持区域向所述浮动扩散区域传送所述电荷， 其中，所述中电势具有在所述ON和OFF电势的各自值之间的值。
10.一种驱动固态成像装置的方法，所述固态成像装置包括:光电转换元件，其将入射光转换为电荷；第一传输门，其包括多个电极，并且传送来自所述光电转换元件的所述电荷；电荷保持区域，其保持由所述第一传输门从所述光电转换元件传送的所述电荷，并且包括多个子区域，多个子区域的每个对应于所述第一传输门的所述电极之一；第二传输门，传送来自所述电荷保持区域的电荷；以及，浮动扩散区域，其保持由所述第二传输门从所述电荷保持区域传送的所述电荷，所述方法包括: 通过向所述第一传输门的所述电极施加信号脉冲来从所述光电转换兀件向所述电荷保持区域传送电荷；并且， 通过向所述第一传输门和所述第二传输门的所述电极的至少一个施加信号脉冲来从所述电荷保持区域向所述浮动扩散区域传送电荷。
11.根据权利要求10所述的方法，进一步包括: 依序通过下述方式使得所述像素从所述光电转换元件向所述浮动扩散区域传送所述电荷: 向所述第一传输门的所述多个电极的每一个供应高电势，由此从所述光电转换兀件向所述电荷保持区域传送所述电荷； 在所述第一传输门的所述电极的每一个中将所述高电势转换为中电势；并且打开所述第二传输门，并且，在所述第二传输门打开的同时，依序向所述第一传输门的所述多个电极供应低电势，由此从所述电荷保持区域向所述浮动扩散区域传送所述电荷。
12.一种电子设备，其被配备了固态成像装置，所述固态成像装置包括像素，其包括: 光电转换元件，其将入射光转换为电荷； 第一传输门，其包括多个电极，并且传送来自所述光电转换元件的所述电荷； 电荷保持区域，其保持由所述第一传输门从所述光电转换元件传送的所述电荷，并且包括多个子区域，多个子区域的每个对应于所述第一传输门的所述电极之一；以及， 第二传输门，其传送来自所述电荷保持区域的所述电荷；以及 浮动扩散区域，其保持由所述第二传输门从所述电荷保持区域传送的所述电荷。
13.根据权利要求12所述的电子设备， 其中，所述电荷保持区域的所述子区域包括:第一子区域，其从所述光电转换元件直接地读取所述电荷；以及，与所述第一子区域不同的第二子区域。
14.根据权利要求13所述的电子设备， 其中，所述第一子区域通过所述第一传输门的对应电极的栅极偏置而与所述光电转换兀件电分尚，并且 其中，所述第二子区域通过与所述第一子区域的元件分离结构不同的元件分离结构而与所述光电转换元件电分离。
15.根据权利要求14所述的电子设备， 其中，所述第二子区域通过P+杂质扩散区域与所述光电转换元件电分离。
16.根据权利要求14所述的电子设备， 其中，所述第二子区域通过氧化物膜区域与所述光电转换元件电分离。
17.根据权利要求12所述的电子设备， 其中，所述第一传输门包括两个电极。
18.根据权利要求12所述的电子设备，进一步包括: 控制电路，其被配置为依序通过下述方式使得所述像素从所述光电转换元件向所述浮动扩散区域传送所述电荷: 向所述第一传输门的所述多个电极的每一个供应高电势，由此从所述光电转换兀件向所述电荷保持区域传送所述电荷； 在所述第一传输门的所述电极的每一个中将所述高电势转换为中电势；并且， 打开所述第二传输门，并且，在所述第二传输门打开的同时，依序向所述第一传输门的所述多个电极供应低电势，由此从所述电荷保持区域向所述浮动扩散区域传送所述电荷，其中，所述中电势具有在所述高和低电势的各自值之间的值。
19.根据权利要求18所述的电子设备， 其中，所述电荷保持区域的所述子区域的至少一个当向所述第一传输门的所述对应电极供应中或低电势时与所述光电转换兀件电分离，并且当向所述第一传输门的所述对应电极供应所述高电势时电连接到所述光电转换元件。
20.根据权利要求12所述的电子设备，进一步包括: 控制电路，其被配置为依序通过下述方式使得所述像素从所述光电转换元件向所述浮动扩散区域传送所述电荷: 向所述第一传输门的所述多个电极的至少一个供应ON电势，由此从所述光电转换元件向所述电荷保持区域传送所述电荷； 向所述第一传输门的所述多个电极的每一个供应OFF电势,所述OFF电势是防止电荷从所述光电转换元件向所述电荷保持区域流动的电势；并且， 打开所述第二传输门，并且，在所述第二传输门打开的同时，向所述第一传输门的所述多个电极的给定电极供应所述ON电势和中电势之一，并且然后向所述给定电极供应所述OFF电势，由此从所述电荷保持区域向所述浮动扩散区域传送所述电荷， 其中，所述中电势具有在所述ON和OFF电势的各自值之间的值。
【文档编号】H04N5/353GK104349077SQ201410337829
【公开日】2015年2月11日 申请日期:2014年7月16日 优先权日:2013年7月23日
【发明者】萩原浩树, 户谷贵宏, 沼津真也 申请人:索尼公司