[发明专利]摄像器件及其驱动方法和摄像装置

说明书

本发明涉及摄像器件及其驱动方法和摄像装置。摄像器件包括设置了光电转换元件和电荷转换单元的半导体基板。传感器还可以还包括电容量开关。电荷积累元件邻近于光电转换元件相邻。电荷积累元件的至少一部分与光电转换元件的电荷积累区域重叠。电荷积累单元由电容量开关选择性地连接到电荷‑电压转换元件。本发明提供的摄像器件、摄像装置以及驱动摄像器件的方法能够改善图像质量。

本申请是申请日为2013年11月07日、发明名称为“摄像器件及其驱动方法和摄像装置”的申请号为201310548165.8的专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及摄像器件及其驱动方法和摄像装置。尤其是，本发明涉及能够改善图像质量的固态摄像器件及其驱动方法和摄像装置。

背景技术

如下摄像装置已为人们所熟知，此类摄像装置允许设置在像素内的浮动扩散(FD)区域的电容发生变化，并由此对通过获取来自对象的光而获得的电荷被转换成电压的转换效率进行调整(例如，参照日本未审查专利申请公开文本(PCT申请的翻译)No.2007-516654)。

在这样的固态摄像器件中，当信号量小时，即，在低照明条件下，通过减小FD区域的电容量来增加像素灵敏度，由此，增加了转换效率。与此相反，当信号量大时，即，在高照明条件下，通过增加FD区域的电容量来减小像素灵敏度，由此，降低了转换效率。因此，动态范围得到增加。

在其FD区域的电容量是可变的固态摄像器件中，电容元件设置在像素之间，即，与像素的FD区域和光电转换元件设置在同一平面上。电容元件经由用于允许电容量产生变化的开关连接到FD区域。通过开通或关断开关，在向FD区域的电容量添加电容量的状态以及未向FD区域的电容量添加电容量的状态之间进行切换。因此，转换效率得到调整。

为了增加像素的动态范围，期望增大像素中的高水平和低水平的转换效率增加的变化。为了增大该变化，需要增加被添加至FD区域电容量的电容元件的电容量。

然而，在上述技术中，需要在彼此相邻的像素之间设置电容元件，以用于添加FD区域的电容量。因此，为了确保电容元件的面积，需要减小像素中的诸如像光电二极管和像素晶体管等元件的尺寸。

相应地，例如，由于减小了光电二极管的面积，所以固态摄像器件的光电转换区域变小。因此，减小了像素的光接收灵敏度。相应地，不仅S/N比(信号与噪声的比率)而且光电二极管的饱和信号量也减小了。于是，由固态摄像器件获得的图像质量劣化。值得注意的是，通常，已知的是光电二极管的面积与饱和信号量成正比。

此外，为了确保用于向FD区域的电容量添加电容量的电容元件的较大面积，也需要减小像素中布置的晶体管的尺寸。例如，当减小用于读取电压(即通过从对象接收光而获得的信号电平)的放大晶体管的尺寸时，随机噪声增加，这导致图像质量劣化。

再者，例如，当减小像素内的诸如选择晶体管，复位晶体管和传输晶体管等晶体管的尺寸时，晶体管特性的变化增加。因此，噪声增加，且信噪比降低。相应地，图像质量劣化。

发明内容

期望提供能够改善图像质量的固态摄像器件及其驱动方法。

根据本发明的实施例，提供了一种摄像器件。所述摄像器件包括具有光电转换元件和电荷-电压转换元件的半导体基板。所述摄像器件还包括电容量开关。所述电荷积累元件邻近于所述光电转换元件。所述电荷积累元件的至少一部分与所述光电转换元件的电荷积累区域重叠。所述电荷积累元件通过所述电容量开关选择性地连接到所述电荷-电压转换元件。

根据其他实施例，当所述电容量开关开通时，所述电荷积累元件的电容量被添加至所述电荷-电压转换元件的电容量。可选地或此外，所述光电转换元件设置于所述电荷积累元件和所述半导体基板的光接收表面之间。所述摄像器件还包括背部照明型摄像器件，在所述背部照明型摄像器件中，所述光电转换元件设置于所述半导体基板的光接收表面与布线层之间。此外，所述电荷积累元件可以为所述布线层的一部分。