[发明专利]摄像装置

说明书

期望着无论在黑暗的环境下还是在明亮的环境下都可以以相等于或超过于人的视觉的光量范围进行摄像的摄像装置。扩大动态范围而实现高图像品质化。为了得到动态范围扩大的图像，在一个像素中设置大电容器和小电容器的两个电容器。大电容器以夹在用来控制从小电容器溢出的电荷量的晶体管与用来复位储存电荷的晶体管的方式构成，作为该两个晶体管，使用OS晶体管。OS晶体管的极低的关态电流可以使摄像的动态范围扩大。

技术领域

本发明的一个方式涉及一种使用氧化物半导体的摄像装置及其制造方法。

注意，本发明的一个方式不局限于上述技术领域。本说明书等所公开的发明的一个方式的技术领域涉及一种物体、方法或制造方法。或者，本发明的一个方式涉及一种程序(process)、机器(machine)、产品(manufacture)或者组成物(composition of matter)。由此，更具体而言，作为本说明书所公开的本发明的一个方式的技术领域的一个例子可以举出半导体装置、摄像装置、显示装置、发光装置、蓄电装置、存储装置、电子设备、照明装置、输入装置、输入输出装置、这些装置的驱动方法或者这些装置的制造方法。

在本说明书中，半导体装置是指能够通过利用半导体特性而工作的所有装置，因此摄像装置、电光装置、半导体电路以及电子设备都是半导体装置。

背景技术

作为数码相机或视频摄像机等用来摄像的构件，图像传感器被广泛地使用。另外，也被用作监控摄像机等防止犯罪的设备的一部分。监控摄像机不仅在白天的明亮之处而且在夜晚或光很少的黑暗之处也要进行精确的摄像，需要动态范围宽的图像传感器。

另外，专利文献1公开了一种摄像装置，其中将包含氧化物半导体的晶体管用于像素电路的一部分。

此外，专利文献2公开了能够使动态范围宽的固态摄像装置及光电传感器。

[先行技术文献]

[专利文献]

[专利文献1]日本专利申请公开第2017-55403号公报

[专利文献2]日本专利申请公开第2005-328493号公报

发明内容

发明所要解决的技术问题

期望着无论在黑暗的环境下还是在明亮的环境下都可以在相等于或超过于人的视觉能够感知的光量的范围内进行摄像的摄像装置。本发明的一个方式的目的之一是制造扩大动态范围而实现高图像品质的摄像装置。

另外，本发明的一个方式的目的之一是摄像装置的小型化。

解决技术问题的手段

为了得到动态范围扩大的图像，采用如下结构：对一个像素设置大电容器和小电容器的两个电容器；在黑暗时仅对小电容器储存电荷；在明亮时不仅对小电容器储存电荷还对大电容器储存从小电容器溢出的电荷，在宽照度范围内以不饱和输出的方式储存对应于照度的电荷来将该电荷输出。

大电容器以夹在用来控制从小电容器溢出的电荷量的晶体管与用来复位储存电荷的晶体管的方式构成。例如，作为该两个晶体管，使用由氧化物半导体形成活性层的晶体管(以下称为OS晶体管)。OS晶体管的极低的关态电流可以使摄像的动态范围扩大。

并且，采用对埋在硅衬底中而形成的光电二极管连接两个硅晶体管的结构。作为硅衬底，可以使用单晶半导体衬底、多晶半导体衬底或化合物半导体衬底。