[发明专利]摄像装置与信号处理方法

说明书

关联申请的记载

本申请主张对于2014年9月10日提交的日本专利申请第2014-184370号的优先权，并将该申请的全部内容引用于本文。

技术领域

本发明的实施例涉及摄像装置与信号处理方法。

背景技术

CMOS(互补型金属氧化物半导体：ComplementaryMetalOxideSemiconductor)图像传感器是一种固体摄像装置。近年来，伴随图像传感器的微型化，存在灵敏度降低的情况。为了解决该问题，采用有机膜等的光电转换膜的层叠式摄像装置的开发正在推进中。在层叠式摄像装置中，光电转换膜被层叠在形成了晶体管的半导体衬底上。因此，既可以减小每个像素的面积，又可以有效地感光。所以，即使将像素微型化，也可期待灵敏度的降低得到抑制。

作为实现层叠式摄像装置的一种方法，考虑到在采用光电二极管的传统的固体摄像装置的结构中将光电二极管换成光电转换膜的方法。根据该方法，为了将光电转换膜的电极与半导体衬底上的复位用晶体管的杂质扩散区(源极-漏极)电连接，必须在复位用晶体管的杂质扩散区内形成高浓度杂质区。

如果在复位用晶体管的杂质扩散区内形成高浓度杂质区，该高浓度杂质区就形成为位阱。因此，由光电转换膜得到的电荷的一部分就被高浓度杂质区捕获，就会出现难以将这些电荷有效检测的情况。

附图说明

图1是表示第一实施例的摄像装置的总体结构例的框图。

图2是表示第一实施例的摄像装置中所设像素的电路结构例的示图。

图3是表示第一实施例的摄像装置中所设像素的器件结构例的示图。

图4是表示第一实施例的摄像装置的一例工作流程的流程图。

图5是表示用来说明第一实施例的摄像装置的动作的时序图。

图6A是表示第一实施例的摄像装置动作的各过程中像素内部节点的电位之一例的示图。

图6B是表示第一实施例的摄像装置动作的各过程中像素内部节点的电位之一例的示图。

图6C是表示第一实施例的摄像装置动作的各过程中像素内部节点的电位之一例的示图。

图6D是表示第一实施例的摄像装置动作的各过程中像素内部节点的电位之一例的示图。

具体实施方式

本发明的实施例提供可有效检测由光电转换膜获得的电荷的摄像装置与信号处理方法。

本发明实施例的摄像装置包括半导体衬底、光电转换膜、第一晶体管、第一电容器、第二电容器、初始化电路部和控制部。所述光电转换膜层叠在半导体衬底上。所述第一晶体管的栅极与所述光电转换膜电连接。所述第一电容器与所述第一晶体管的漏极电连接。所述第二电容器与所述第一晶体管的源极电连接。所述初始化电路部将所述第一电容器的第一电荷量和所述第二电容器的第二电荷量分别初始化，以使所述第一电容器的第一电荷量和所述第二电容器的第二电荷量的总量恒定，并且使所述第二电容器的第二电荷量达到规定量。在由所述初始化电路部进行初始化后，所述控制部使第一电荷按照所述光电转换膜因曝光而产生的第二电荷的量通过所述第一晶体管从所述第二电容器向所述第一电容器移动。所述信号处理部根据所述第一电容器的电压生成基于由所述光电转换膜产生的第二电荷的量的信号分量。

以下，参照附图说明实施例的摄像装置与信号处理方法。

在以下说明中，实施例的摄像装置的部件之间的电连接可以是直接连接，也可以为间接连接。例如，在MOS晶体管的源极与电容器的电极连接的情况下，形成MOS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，MOS晶体管的源极和电容器的电极也可以经由其他任意的导电构件间接连接。

(第一实施例)

图1是表示第一实施例的摄像装置1的总体结构例的框图。

摄像装置1设有像素阵列2、垂直扫描部3、水平扫描部4和控制部5。像素阵列2包括矩阵状排列的多个像素20。在像素阵列2的行方向，设有将从垂直扫描部3输出的选择信号SEL传送给像素20的多条选择信号线3-A1，3-A2，…，3-An(n为自然数)。以下，选择信号线3-Ai(i为满足1≦i≦n的自然数)指多条选择信号线3-A1，3-A2，…，3-An中的一条。