[发明专利]固态成像元件、成像设备和控制固态成像单元的方法

说明书

根据本公开的一方面的固态成像元件包括：第一光电转换单元(31)，具有光入射表面，光入射在该光入射表面上；第一栅极电极(36)，隔着绝缘膜(35)设置在第一光电转换单元(31)上；第二光电转换单元(32)，相对于第一光电转换单元(31)设置在光入射表面的一侧；以及电压施加单元，向第一栅极电极(36)施加与第二光电转换单元(32)累积的电荷数对应的电压。

技术领域

本公开涉及固态成像元件、成像设备和控制固态成像元件的方法。

背景技术

作为固态成像元件，例如，背照式互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器是已知的。在CMOS图像传感器当中，还已经开发了具有全局快门功能的电荷保持型CMOS图像传感器(电荷保持型全局快门CMOS图像传感器)。电荷保持型全局快门CMOS图像传感器包括暂时保持由光电二极管(PD)生成的电荷的存储器(MEM)(参见例如专利文献1)。

在各种CMOS图像传感器中，栅极电极可以隔着绝缘膜设置在PD上。此外，在电荷保持型全局快门CMOS图像传感器中，栅极电极隔着绝缘膜设置在MEM中。这是为了在将PD中累积的电荷转移到MEM时通过施加栅极电压暂时增加MEM的电位来促进电荷转移。

引文列表

专利文献

专利文献1：JP 2011-199816 A

发明内容

技术问题

全局快门CMOS图像传感器的饱和信号量(饱和电荷量)由PD或MEM的较小饱和信号量定义。由于PD和MEM被划分并形成在平面像素中，因此与仅包括PD的CMOS图像传感器相比，PD的有效面积减小，因此存在饱和信号量较差的缺点，并且动态范围减小。因此，在全局快门CMOS图像传感器中，期望扩展动态范围。此外，即使在仅包括PD的CMOS图像传感器中，也期望扩展动态范围。

因此，本公开提供能够扩展动态范围的固态成像元件、成像设备和控制固态成像元件的方法。

问题的解决方案

根据本公开的一方面的固态成像元件包括：第一光电转换单元，具有光入射表面，光入射在该光入射表面上；第一栅极电极，隔着绝缘膜设置在第一光电转换单元中；第二光电转换单元，相对于第一光电转换单元设置在光入射表面的一侧；以及电压施加单元，向第一栅极电极施加与第二光电转换单元累积的电荷数对应的电压。

附图说明

图1是图示根据本公开的每个实施例的电荷保持型全局快门CMOS图像传感器的操作的示例的图。

图2是图示根据第一实施例的固体成像元件的示意性构造的示例的图。

图3是图示根据第一实施例的像素阵列单元的示意性构造的示例的横截面视图。

图4是图示根据第一实施例的第二光电转换单元的示意性构造的示例的图。

图5是图示根据第一实施例的像素电路的示意性构造的示例的图。

图6是图示根据第一实施例的关于转移和读取的时序图的示例的图。

图7是图示根据第二实施例的像素电路的示意性构造的示例的图。

图8是图示根据第二实施例的关于转移和读取的时序图的示例的图。

图9是图示根据第三实施例的像素电路的示意性构造的示例的图。

图10是图示根据第三实施例的关于转移和读取的时序图的示例的图。

图11是图示根据第四实施例的像素阵列单元的示意性构造的示例的横截面视图。

图12是图示根据第四实施例的像素电路的示意性构造的示例的图。