CN105324986B - 固态图像拾取元件和电子设备 - Google Patents
固态图像拾取元件和电子设备 Download PDFInfo
- Publication number
- CN105324986B CN105324986B CN201480035386.8A CN201480035386A CN105324986B CN 105324986 B CN105324986 B CN 105324986B CN 201480035386 A CN201480035386 A CN 201480035386A CN 105324986 B CN105324986 B CN 105324986B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- pixel
- low
- sensitivity pixel
- sensitivity
- photoelectric conversion
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 156
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 claims abstract description 38
- 230000005684 electric field Effects 0.000 claims description 16
- 230000001965 increasing effect Effects 0.000 claims description 15
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 45
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 43
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 35
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 35
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 16
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 9
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 9
- 230000000875 corresponding effect Effects 0.000 description 8
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 8
- 238000013500 data storage Methods 0.000 description 5
- 230000006870 function Effects 0.000 description 5
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 5
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 4
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 3
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 3
- 239000003086 colorant Substances 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 241000519995 Stachys sylvatica Species 0.000 description 1
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 230000002596 correlated effect Effects 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 238000005401 electroluminescence Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 1
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
- H04N25/70—SSIS architectures; Circuits associated therewith
- H04N25/76—Addressed sensors, e.g. MOS or CMOS sensors
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
- H04N25/50—Control of the SSIS exposure
- H04N25/57—Control of the dynamic range
- H04N25/58—Control of the dynamic range involving two or more exposures
- H04N25/581—Control of the dynamic range involving two or more exposures acquired simultaneously
- H04N25/585—Control of the dynamic range involving two or more exposures acquired simultaneously with pixels having different sensitivities within the sensor, e.g. fast or slow pixels or pixels having different sizes
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
- H04N25/70—SSIS architectures; Circuits associated therewith
- H04N25/71—Charge-coupled device [CCD] sensors; Charge-transfer registers specially adapted for CCD sensors
- H04N25/75—Circuitry for providing, modifying or processing image signals from the pixel array
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
- H04N25/70—SSIS architectures; Circuits associated therewith
- H04N25/76—Addressed sensors, e.g. MOS or CMOS sensors
- H04N25/78—Readout circuits for addressed sensors, e.g. output amplifiers or A/D converters
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Multimedia (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
Abstract
本公开涉及一种固态图像拾取元件和电子设备，所述固态图像拾取元件能够生成高精度的具有大的动态范围的图像拾取信号。其中，像素包括高感度像素和感度比所述高感度像素低的低感度像素。控制栅控制所述低感度像素中的光电转换元件的电位。本公开例如可以适用于包括高感度像素和感度比所述高感度像素低的低感度像素并控制所述低感度像素中的光电转换元件的电位的CMOS图像传感器。
Description
技术领域
本公开涉及一种固态图像拾取元件和电子设备，更具体地，涉及一种能够生成高精度的具有大的动态范围的图像拾取信号的固态图像拾取元件和电子设备。
背景技术
例如，固态图像拾取元件用于诸如数位相机和摄像机等图像拾取装置和诸如具有图像拾取功能的移动终端装置等电子设备中。作为固态图像拾取元件，存在通过MOS晶体管读出在作为光电转换元件的光电二极管中蓄积的电荷的CMOS(互补金属氧化物半导体)图像传感器。
在CMOS图像传感器中，希望感度要高，从而即使在低亮度时也可以获取图像拾取信号。另外，由于动态范围变大，所以希望光电二极管难以达到饱和。
然而，高感度和光电二极管难以达到饱和是一种折衷关系，并且难以在保持高感度的同时扩大动态范围。
在这方面，提出了一种同时包括高感度像素和低感度像素并且在由高感度像素保持高感度的同时由低感度像素扩大动态范围的CMOS图像传感器(例如，参照专利文献1～3)。
在专利文献1公开的CMOS图像传感器中，由于高感度像素的光电二极管的开口很小，所以难以收集光，因此降低了感度。另外，由于高感度像素的光电二极管的电容很小，所以光电二极管易于饱和。如果高感度像素的光电二极管快速饱和，那么使用在低亮度时从低感度像素获得的弱S/N比的图像拾取信号，并且因此降低了图像拾取信号的精度。
在专利文献2公开的CMOS图像传感器中，为了防止串扰以及提高感度，将高感度像素的光电二极管设定为大的，并且将低感度像素的光电二极管设定为小的。因此，低感度像素易于饱和，并且不能充分扩大动态范围。
在专利文献3公开的CMOS图像传感器中，由于低感度像素的光电二极管的电容很小，所以低感度像素易于饱和，并且不能充分扩大动态范围。
专利文献1：日本专利申请特开No.2011-188148
专利文献2：日本专利申请特开No.2011-129638
专利文献3：日本专利申请特开No.2005-86082
发明内容
发明所要解决的问题
如上所述，如果高感度像素的光电二极管的开口很小，那么降低了图像拾取信号的精度。另外，如果高感度像素的光电二极管的开口很大，那么低感度像素的光电二极管变小，并且不能有效扩大动态范围。
因此，期望一种包括高感度像素和低感度像素并生成高精度的具有大的动态范围的图像拾取信号的CMOS图像传感器。
鉴于上述情况完成了本公开，本公开的目的在于使得能够生成高精度的具有大的动态范围的图像拾取信号。
解决问题的手段
根据本公开的第一方面，提供了一种固态图像拾取元件，包括：包含高感度像素和感度比所述高感度像素低的低感度像素的像素；和构造成控制所述低感度像素的光电转换元件的电位的低感度像素控制栅。
根据本公开的第一方面的电子设备对应于根据本公开的第一方面的固态图像拾取元件。
在本公开的第一方面中，固态图像拾取元件包括：包含高感度像素和感度比所述高感度像素低的低感度像素的像素；和构造成控制所述低感度像素的光电转换元件的电位的低感度像素控制栅。
根据本公开的第二方面，提供了一种固态图像拾取元件，包括包含高感度像素和感度比所述高感度像素低的低感度像素的像素，所述低感度像素的光电转换元件的电位深部在所述高感度像素的光电转换元件的外侧在水平方向上延伸。
根据本公开的第二方面的电子设备对应于根据本公开的第二方面的固态图像拾取元件。
在本公开的第二方面中，固态图像拾取元件包括包含高感度像素和感度比所述高感度像素低的低感度像素的像素，并且所述低感度像素的光电转换元件的电位深部在所述高感度像素的光电转换元件的外侧在水平方向上延伸。
根据本公开的第三方面，提供了一种固态图像拾取元件，包括包含高感度像素和感度比所述高感度像素低的低感度像素的像素，所述低感度像素的光电转换元件的电场比所述高感度像素的光电转换元件的电场强。
根据本公开的第三方面的电子设备对应于根据本公开的第三方面的固态图像拾取元件。
在本公开的第三方面中，固态图像拾取元件包括包含高感度像素和感度比所述高感度像素低的低感度像素的像素，并且所述低感度像素的光电转换元件的电场比所述高感度像素的光电转换元件的电场强。
发明效果
根据本公开的第一至第三方面，可以生成高精度的具有大的动态范围的图像拾取信号。
附图说明
图1是示出作为本公开适用的固态图像拾取元件的根据第一实施方案的CMOS图像传感器的结构例的方块图。
图2是示出在图1所示的像素阵列部中配置的像素的第一结构例的断面图。
图3是示出在图1所示的像素阵列部中配置的像素的第二结构例的平面图。
图4是示出在图1所示的像素阵列部中配置的像素的第三结构例的断面图。
图5是示出在图1所示的像素阵列部中配置的像素的第四结构例的断面图。
图6是示出控制栅和转移栅的控制的例子的图。
图7是示出在图1所示的像素阵列部中配置的像素的第五结构例的断面图。
图8是用于说明根据第一实施方案的CMOS图像传感器的效果的图。
图9是示出根据第二实施方案的CMOS图像传感器中的像素的第一结构例的断面图。
图10是示出根据第二实施方案的CMOS图像传感器中的像素的第二结构例的平面图。
图11是示出根据第二实施方案的CMOS图像传感器中的像素的第二结构例的变形例的平面图。
图12是示出根据第二实施方案的CMOS图像传感器的第三结构例的断面图。
图13是示出根据第二实施方案的CMOS图像传感器的第四结构例的断面图。
图14是示出控制栅和转移栅的控制的例子的图。
图15是用于说明根据第二实施方案的CMOS图像传感器的效果的图。
图16是示出根据第三实施方案的CMOS图像传感器中的像素的第一结构例的断面图。
图17是示出根据第三实施方案的CMOS图像传感器中的像素的第二结构例的断面图。
图18是示出作为本公开适用的电子设备的图像拾取装置的结构例的方块图。
具体实施方式
<第一实施方案>
(根据第一实施方案的固态图像拾取元件的结构例)
图1是示出作为本公开适用的固态图像拾取元件的根据第一实施方案的CMOS图像传感器的结构例的方块图。
CMOS图像传感器100由像素阵列部111、垂直驱动部112、列处理部113、水平驱动部114、系统控制部115、像素驱动线116、垂直信号线117、信号处理部118和数据存储部119构成。
像素阵列部111、垂直驱动部112、列处理部113、水平驱动部114、系统控制部115、像素驱动线116、垂直信号线117、信号处理部118和数据存储部119在半导体基板(未示出)上形成。
应当指出的是，CMOS图像传感器100也可以不包括信号处理部118和数据存储部119，并且例如，信号处理部118和数据存储部119可以作为诸如DSP(数字信号处理器)等外部信号处理部设置在与CMOS图像传感器100不同的基板上。
CMOS图像传感器100拾取被写体的图像并输出图像中像素的图像拾取信号。
具体地，在像素阵列部111中，多个像素以矩阵状二维配置。像素由高感度像素和低感度像素构成，该高感度像素包括作为在其中蓄积对应于入射光的光量的电荷量的电荷的光电转换元件的光电二极管，并且低感度像素包括光电二极管并具有比高感度像素低的感度。
另外，在像素阵列部111中，像素驱动线116中的每条线在附图中相对于配置成矩阵的像素针对各行横向(行方向)设置，并且垂直信号线117中的每条线在附图中针对各列纵向(列方向)设置。像素驱动线116中的每条线的一端与垂直驱动部112的对应于各行的输出端子(未示出)连接。
垂直驱动部112是由移位寄存器和地址解码器等构成并按行单位等驱动像素阵列部111的像素的像素驱动部。尽管在附图中未示出垂直驱动部112的具体结构，但是垂直驱动部112包括两个扫描系统，即，读出扫描系统和扫出扫描系统。
读出扫描系统顺序选择各行以按行单位从像素顺序读出图像拾取信号并从与所选行的像素驱动线116连接的输出端子输出转移脉冲和选择脉冲等。
扫出扫描系统为了从光电转换元件扫出(复位)不必要的电荷，在仅先于读出扫描系统的扫描的对应于快门速度的时间从与所选行的像素驱动线116连接的输出端子输出控制脉冲。通过扫出扫描系统的扫描，所谓的电子快门操作针对各行顺序进行。这里，电子快门操作指的是使光电转换元件的电荷放电并重新开始曝光(开始蓄积电荷)的操作。
从在由垂直驱动部112的读出扫描系统所选行中的像素输出的图像拾取信号经由垂直信号线117供给到列处理部113。
列处理部113包括针对像素阵列部111的各列的信号处理电路。列处理部113的各信号处理电路对从所选行的像素经由垂直信号线117输出的图像拾取信号进行诸如包括CDS(相关双采样)处理的噪声去除处理、A/D转换处理和色校正处理等信号处理。通过CDS处理，去除了诸如复位噪声和放大晶体管的阈值变化等像素特有的固定模式噪声。
各信号处理电路将在低亮度时经过信号处理后的高感度像素的图像拾取信号临时储存为像素单位的图像拾取信号，并将在高亮度时经过信号处理后的低感度像素的图像拾取信号临时储存为像素单位的图像拾取信号。
水平驱动部114由移位寄存器和地址解码器等构成并顺序选择列处理部113的信号处理电路。通过水平驱动部114的选择性扫描，将经过由列处理部113的信号处理电路进行的信号处理后的图像拾取信号顺序输出到信号处理部118。
系统控制部115由生成各种定时信号的定时发生器等构成并基于由定时发生器生成的各种定时信号控制垂直驱动部112、列处理部113和水平驱动部114。
信号处理部118包括至少加法处理功能。信号处理部118对从列处理部113输出的图像拾取信号进行诸如加法处理等各种信号处理。此时，信号处理部118必要时将信号处理的中间处理结果等储存在数据存储部119中并在必要的时刻参照它们。信号处理部118输出经过信号处理后的图像拾取信号。
(像素的第一结构例)
图2是示出在图1所示的像素阵列部111中配置的像素的第一结构例的断面图。
如图2所示，像素130由低感度像素130-1和高感度像素130-2构成。低感度像素130-1由片上透镜132-1、滤色片133、平坦化膜134、光电二极管135-1、转移栅136-1和电荷电压转换部137-1构成。
另外，高感度像素130-2由片上透镜132-2、滤色片133、平坦化膜134、光电二极管135-2、转移栅136-2和电荷电压转换部137-2构成。
在图2所示的例子中，CMOS图像传感器100是背面照射型的CMOS图像传感器。因此，在像素130中，在半导体基板131的背面侧配置有片上透镜132-1和132-2、滤色片133以及平坦化膜134。另外，在半导体基板131的正面侧配置有包括转移栅(TG)136-1和136-2、像素驱动线116和垂直信号线117的电路138。
应当指出的是，半导体基板131的正面侧是其上配置有电路的那侧，并且背面侧是其上配置有电路的那侧的相反侧。
低感度像素130-1的片上透镜132-1小于高感度像素130-2的片上透镜132-2。片上透镜132-1将入射光经由滤色片133和平坦化膜134收集在半导体基板131上的光电二极管135-1上。
高感度像素130-2的片上透镜132-2将入射光经由滤色片133和平坦化膜134收集在半导体基板131上的光电二极管135-2上。
滤色片133将经由片上透镜132-1和132-2射入的光中预定颜色的光经由平坦化膜134发射到半导体基板131。在CMOS图像传感器100中，像素排列成贝尔排列(Bayerarrangement)，并且滤色片133发射红色(R)、绿色(Gb，Gr)或蓝色(B)光。
低感度像素130-1的光电二极管135-1的电位深部在光电二极管135-2的正面侧水平方向上延伸并形成L型。因此，在光电二极管135-1的正面侧的开口141B大于在背面侧的开口141A。
如上所述，通过使光电二极管135-1的电位深部在水平方向上延伸，与其电位深部不在水平方向上延伸的I型光电二极管相比，可以扩大光电二极管135-1的电容。因此，扩大了图像拾取信号的动态范围。
另外，由于仅光电二极管135-1的电位深部在水平方向上延伸，所以光电二极管135-2的开口不必制得很小。因此，可以防止由于由高感度像素的光电二极管所引起的感度的降低所导致的图像拾取信号的精度降低。另外，光电二极管135-2的深度不必改变。因此，可以防止由于高感度像素的光电二极管饱和所引起的图像拾取信号的精度降低。
另一方面，由于光电二极管135-1的一部分位于光电二极管135-2的正面侧，所以在一些情况下，没有被光电二极管135-2光电转换的透过的光射入光电二极管135-1中以进行光电转换。然而，由于射入光电二极管135-1和光电二极管135-2中的光的颜色相同，所以不会出现大的问题。
另外，由于光电二极管135-1部分地位于光电二极管135-2的下面，所以光电二极管135-1和光电二极管135-2的光谱特性不同。因此，通过将用于对低感度像素130-1的图像拾取信号进行的色校正处理中的线性矩阵与用于对高感度像素130-2的图像拾取信号进行的色校正处理中的线性矩阵区分开，可以改善色再现性。
在这种情况下，作为低感度像素130-1的线性矩阵，使用基于从低感度像素130-1获得的入射光和图像拾取信号确定的线性矩阵。另外，作为高感度像素130-2的线性矩阵，使用基于从高感度像素130-2获得的入射光和图像拾取信号确定的线性矩阵。
另外，当蓝色光射入光电二极管135-2中时，射入光电二极管135-2中的所有光被光电二极管135-2光电转换。因此，低感度像素130-1和高感度像素130-2的感度比变为片上透镜132-1和片上透镜132-2的面积比。
然而，当红色或绿色光射入光电二极管135-2中时，射入光电二极管135-2中的光的一部分透过光电二极管135-2以被光电二极管135-1光电转换。因此，低感度像素130-1和高感度像素130-2的感度比不成为片上透镜132-1和片上透镜132-2的面积比。因此，通过将用于各种颜色的线性矩阵区分开，各种颜色的图像拾取信号的比对于低感度像素130-1和高感度像素130-2可以制成相同。
光电二极管135-1产生并在其中蓄积对应于从片上透镜132-1经由滤色片133和平坦化膜134射入的预定颜色光的光量的电荷量的电荷。在光电二极管135-1中蓄积的电荷在转移栅136-1的控制下转移到电荷电压转换部137-1。
高感度像素130-2的光电二极管135-2是I型光电二极管。因此，在光电二极管135-2背面侧的开口142A和在其正面侧的开口142B相同。另外，开口142A大于在光电二极管135-1的背面侧的开口141A。
光电二极管135-2产生并在其中蓄积对应于从片上透镜132-2经由滤色片133和平坦化膜134射入的预定颜色光的光量的电荷量的电荷。在光电二极管135-2中蓄积的电荷在转移栅136-2的控制下转移到电荷电压转换部137-2。
低感度像素130-1的转移栅136-1根据从图1所示的垂直驱动部112的读出扫描系统经由像素驱动线116供给的转移脉冲将在光电二极管135-1中蓄积的电荷转移到电荷电压转换部137-1。电荷电压转换部137-1将从光电二极管135-1转移的电荷转换成电压。
高感度像素130-2的转移栅136-2根据从垂直驱动部112的读出扫描系统经由像素驱动线116供给的转移脉冲将在光电二极管135-2中蓄积的电荷转移到电荷电压转换部137-2。由于转移栅136-2埋入半导体基板131中，所以电荷可以从不存在于正面侧的光电二极管135-2转移。电荷电压转换部137-2将从光电二极管135-2转移的电荷转换成电压。
通过电荷电压转换部137-1和电荷电压转换部137-2的转换获得的电压信号根据从垂直驱动部112的读出扫描系统经由像素驱动线116供给的选择脉冲作为图像拾取信号供给到图1所示的列处理部113。
(像素的第二结构例)
图3是示出在图1所示的像素阵列部111中配置的像素的第二结构例的平面图，该图通过从正面侧观看半导体基板131来获得。
在图3所示的结构中，与图2所示的那些结构相同的结构由相同的附图标记表示，并将适当省略重复说明。
图3所示的像素160与图2所示的像素130的不同之处在于，代替电荷电压转换部137-1和电荷电压转换部137-2设置了电荷电压转换部161-1和电荷电压转换部161-2。在像素160中，电荷电压转换部161-1和电荷电压转换部161-2由相邻像素170共享。
具体地，像素160由低感度像素160-1和高感度像素160-2构成。低感度像素160-1的电荷电压转换部161-1将从像素160的光电二极管135-1经由转移栅136-1转移的电荷转换成电压。另外，电荷电压转换部161-1将在水平方向上与像素160相邻的像素170的高感度像素170-2的通过埋入高感度像素170-2的半导体基板131中的转移栅171-2转移的电荷转换成电压。通过转换获得的电压信号根据从垂直驱动部112的读出扫描系统经由像素驱动线116供给的选择脉冲作为图像拾取信号供给到列处理部113。
另外，高感度像素160-2的电荷电压转换部161-2将从像素160的光电二极管135-2经由转移栅136-2转移的电荷转换成电压。另外，电荷电压转换部161-2将通过低感度像素170-1的转移栅171-1转移的低感度像素170-1的电荷转换成电压。通过转换获得的电压信号根据从垂直驱动部112的读出扫描系统经由像素驱动线116供给的选择脉冲作为图像拾取信号供给到列处理部113。
如上所述，通过使电荷电压转换部由相邻像素共享，可以减小半导体基板131中的电荷电压转换部的面积。因此，光电二极管135-1和135-2的开口可以制得很大。
应当指出的是，共享的电荷电压转换部不限于设置在像素的高感度像素和低感度像素中的一个和相邻像素的高感度像素和低感度像素中的另一个之间。在同一像素内的电荷电压转换部可以共享或相邻像素的高感度像素的电荷电压转换部和低感度像素的电荷电压转换部可以共享。
(像素的第三结构例)
图4是示出在图1所示的像素阵列部111中配置的像素的第三结构例的断面图。
在图4所示的结构中，与图2所示的那些结构相同的结构由相同的附图标记表示，并将适当省略重复说明。
图4所示的像素190的结构与图2所示的像素130的结构的不同之处在于，代替光电二极管135-2设置了光电二极管191以及代替转移栅136-2设置了转移栅192。在像素190中，转移栅192没有埋入半导体基板131中，而是设置在半导体基板131的正面上。
具体地，像素190由低感度像素130-1和高感度像素190-2构成。高感度像素190-2的光电二极管191朝向半导体基板131的正面侧部分地延伸。因此，在光电二极管191的正面侧的开口191B小于在背面侧的开口142A。由于光电二极管191朝向半导体基板131的正面侧部分地延伸，所以在不使转移栅192埋入半导体基板131中的情况下可以将在光电二极管191中蓄积的电荷转移到电荷电压转换部137-2。
高感度像素190-2的转移栅192根据从垂直驱动部112的读出扫描系统经由像素驱动线116供给的转移脉冲将在光电二极管191中蓄积的电荷转移到电荷电压转换部137-2。
(像素的第四结构例)
图5是示出在图1所示的像素阵列部111中配置的像素的第四结构例的断面图。
在图5所示的结构中，与图2所示的那些结构相同的结构由相同的附图标记表示，并将适当省略重复说明。
图5所示的的像素210的结构与图2所示的像素130的结构的不同之处在于，新设置了控制栅211。在像素210中，由控制栅211将光电二极管135-1在蓄积电荷时的电位深部制得较深。
具体地，像素210由低感度像素210-1和高感度像素130-2构成。低感度像素210-1的控制栅211在与光电二极管135-1的正面侧的开口141B相对的半导体基板131的正面上形成。控制栅211控制光电二极管135-1的电位。
具体地，如图6所示，当在光电二极管135-1中蓄积电荷时，将控制栅211设定为高水平，并将转移栅136-1设定为低水平。因此，在电荷蓄积时光电二极管135-1的电位深部变得更深。
当转移光电二极管135-1的电荷时，将控制栅211设定为低水平，并且将转移栅136-1设定为高水平。因此，可以确实地进行在光电二极管135-1中蓄积的电荷的扫出。
(像素的第五结构例)
图7是示出在图1所示的的像素阵列部111中配置的像素的第五结构例的断面图。
在图7所示的结构中，与图2所示的那些结构相同的结构由相同的附图标记表示，并将适当省略重复说明。
图7所示的像素220由低感度像素220-1和高感度像素220-2构成。在图7的例子中，CMOS图像传感器100是正面照射型的CMOS图像传感器，并且在像素220中，在半导体基板131的光入射侧设置有包括像素驱动线116和垂直信号线117的电路221。
因此，低感度像素220-1的转移栅222-1从半导体基板131的正面侧(电路221侧)埋入半导体基板131中。另外，低感度像素220-1的电荷电压转换部223-1设置在半导体基板131的正面侧。
另外，高感度像素220-2的转移栅222-2设置在半导体基板131的正面侧。此外，高感度像素220-2的电荷电压转换部223-2设置在半导体基板131的正面侧。
应当指出的是，当CMOS图像传感器100是背面照射型的CMOS图像传感器时，与在正面照射型的CMOS图像传感器中相比，光电二极管135-1的电位深部离电荷电压转换部137-1(161-1)更近。因此，在光电二极管135-1中蓄积的电荷可以容易进行转移。另外，在这种情况下，也可以提高光电二极管135-1的电位深部的杂质浓度并增大光电二极管135-1的电容。
(对第一实施方案的效果的说明)
图8是用于说明根据第一实施方案的CMOS图像传感器100的效果的图。
在图8所示的图中，横轴表示射入光电二极管中的光的光量(入射光量)，并且纵轴表示从光电二极管转移的电子的数量(输出电子数)。
这里，具有一种感度的像素构成的正常CMOS图像传感器的像素被称作正常像素。另外，关于包括高感度像素和低感度像素的其中低感度像素的光电二极管具有小电容的常规CMOS图像传感器，高感度像素和低感度像素被称作常规高感度像素和常规低感度像素。
如图8所示，正常像素的光电二极管的输出电子数在当入射光量为0以上和Q4以下时与入射光量成比例地增加。当入射光量达到Q4时，光电二极管饱和，并且当入射光量为Q4以上时，输出电子数无论入射光量如何都变为在入射光量为Q4时的输出电子数。因此，正常像素的图像拾取信号的动态范围变为其中输出电子数超出噪声水平的入射光量Q1和其中光电二极管饱和的入射光量Q4之间的范围。
另外，由于常规CMOS图像传感器同时包括低感度像素和高感度像素的光电二极管，所以低感度像素和高感度像素的光电二极管的大小小于正常像素的大小。因此，常规高感度像素的光电二极管比正常像素的光电二极管更快地饱和。
具体地，常规高感度像素的光电二极管的输出电子数在当入射光量为0以上和Q3(Q3<Q4)以下时与入射光量成比例地增加。当入射光量达到Q3时，光电二极管饱和，并且当入射光量为Q3以上时，输出电子数无论入射光量如何都变为在入射光量为Q3时的输出电子数。
另一方面，低感度像素的光电二极管的大小小于正常像素的大小，但是由于感度低，所以光电二极管比正常像素饱和慢。具体地，当入射光量为0以上和Q5(Q5＞Q4)以下时，常规低感度像素的光电二极管的输出电子数与入射光量成比例地增加。当入射光量达到Q5时，光电二极管饱和，并且当入射光量为Q5以上，输出电子数无论入射光量如何都变为在入射光量为Q5时的输出电子数。
因此，在高亮度时通过使用低感度像素的图像拾取信号，像素的图像拾取信号的动态范围变为其中高感度像素的输出电子数超出噪声水平的入射光量Q2和其中低感度像素的光电二极管饱和的入射光量Q5之间的范围。
相比而言，虽然高感度像素的光电二极管135-2(191)的输出电子数与常规高感度像素的光电二极管的输出电子数相同，但是低感度像素的光电二极管135-1的输出电子数与常规低感度像素的光电二极管的输出电子数不同。
具体地，由于光电二极管135-1的电容大于常规低感度像素的光电二极管的电容，所以当入射光量达到Q6(Q6＞Q5)时，光电二极管135-1饱和。因此，当入射光量为0以上和Q6以下时，光电二极管135-1的输出电子数与入射光量成比例地增加，并且当入射光量为Q6以上时，输出电子数变为在入射光量为Q6时的输出电子数。
因此，在高亮度时通过使用光电二极管135-1的图像拾取信号，像素的图像拾取信号的动态范围变为其中高感度像素的输出电子数超出噪声水平的入射光量Q2和其中光电二极管135-1饱和的入射光量Q6之间的范围。
如上所述，在CMOS图像传感器100中图像拾取信号的动态范围变得大于正常CMOS图像传感器或常规CMOS图像传感器的图像拾取信号的动态范围。
<第二实施方案>
(根据第二实施方案的固态图像拾取元件的像素的第一结构例)
作为本公开适用的固态图像拾取元件的根据第二实施方案的CMOS图像传感器100的结构除了在像素阵列部111中二维配置的像素的结构之外与图1的结构相同。因此，在下文中，仅说明像素的结构。
在根据第二实施方案的CMOS图像传感器100的像素中，代替使低感度像素的光电二极管的电位深部在水平方向上延伸，通过设置控制栅，增大了低感度像素的光电二极管的电容。通过利用这种结构，可以在不缩小高感度像素的光电二极管的开口的情况下增大低感度像素的电容。因此，可以生成具有大的动态范围的高精度图像拾取信号。
图9是示出根据第二实施方案的CMOS图像传感器100中的像素的第一结构例的断面图。
在图9所示的结构中，与图5所示的那些结构相同的结构由相同的附图标记表示，并将适当省略重复说明。
图9所示的像素230的结构与图5所示的像素210的结构的不同之处在于，代替光电二极管135-1和135-2以及转移栅136-2而设置了光电二极管231-1和231-2以及转移栅232。在像素230中，通过设置控制栅211增大了光电二极管231-1的电容。
具体地，像素230由低感度像素230-1和高感度像素230-2构成。低感度像素230-1的光电二极管231-1为从半导体基板131的背面侧朝向正面侧延伸的I型。因此，在光电二极管231-1的背面侧的开口241A的大小和在正面侧的开口241B的大小相同。
通过在与在光电二极管231-1的正面侧形成的开口241B相对的半导体基板131的正面上形成的控制栅211，光电二极管231-1在蓄积电荷时的电位深部变深。因此，光电二极管231-1的电容与其中没有形成控制栅211的情况相比增大了。
光电二极管231-1产生并在其中蓄积对应于从片上透镜132-1经由滤色片133和平坦化膜134射入的预定颜色光的光量的电荷量的电荷。在光电二极管231-1中蓄积的电荷在转移栅136-1的控制下转移到电荷电压转换部137-1。
高感度像素230-2的光电二极管231-2为I型光电二极管。因此，在光电二极管231-2的背面侧的开口242A和在正面侧的开口242B相同。另外，开口242A大于在光电二极管231-1的背面侧的开口241A。由于光电二极管231-1不朝向光电二极管231-2的正面侧延伸，所以光电二极管231-2与第一实施方案中的相比可以在正面侧延伸更多。
光电二极管231-2产生并在其中蓄积对应于从片上透镜132-2经由滤色片133和平坦化膜134射入的预定颜色光的光量的电荷量的电荷。在光电二极管231-2中蓄积的电荷在转移栅232的控制下转移到电荷电压转换部137-2。
高感度像素230-2的转移栅232根据从垂直驱动部112的读出扫描系统经由像素驱动线116供给的转移脉冲将在光电二极管231-2中蓄积的电荷转移到电荷电压转换部137-2。由于光电二极管231-2朝向正面侧延伸，所以转移栅232不必埋入半导体基板131中。
(像素的第二结构例)
图10是示出根据第二实施方案的CMOS图像传感器100中的像素的第二结构例的平面图，该图通过从正面侧观看半导体基板131获得。
在图10所示的结构中，与图9所示的那些结构相同的结构由相同的附图标记表示，并将适当省略重复说明。
图10所示的像素250的结构与图9所示的像素230的结构的不同之处在于，代替电荷电压转换部137-1和电荷电压转换部137-2而设置了电荷电压转换部251。在像素250中，在同一像素250中的电荷电压转换部137-1和电荷电压转换部137-2作为电荷电压转换部251共享。
具体地，像素250由低感度像素250-1和高感度像素250-2构成。电荷电压转换部251将从低感度像素250-1的光电二极管231-1经由转移栅136-1转移的电荷转换成电压。电荷电压转换部251也将从高感度像素250-2的光电二极管231-2经由转移栅232转移的电荷转换成电压。通过转换获得的电压信号根据从垂直驱动部112的读出扫描系统经由像素驱动线116供给的选择脉冲作为图像拾取信号供给到列处理部113。
如上所述，通过使电荷电压转换部在同一像素内共享，可以减小半导体基板131中的电荷电压转换部的面积。因此，可以大大确保光电二极管231-1和231-2的开口。
应当指出的是，共享的电荷电压转换部不限于在同一像素内共享。特定像素的高感度像素和低感度像素中的一个的电荷电压转换部以及相邻像素的高感度像素和低感度像素中的另一个的电荷电压转换部可以共享或高感度像素的电荷电压转换部和相邻像素的低感度像素的电荷电压转换部可以共享。
另外，在CMOS图像传感器100中，由于像素排列成贝尔排列，所以图10所示的左上像素250是拾取蓝色(B)光的蓝色像素，并且右上像素250是拾取绿色(Gb)光的绿色像素。另外，左下像素250是拾取绿色(Gr)光的绿色像素，右下像素250是拾取红色(R)光的红色像素。
在下面的说明中，左上像素250也被称作蓝色像素260，右上像素250也被称作绿色像素261，左下像素250也被称作绿色像素262，右下像素250也被称作红色像素263。
在图10中，在左侧的蓝色像素260和绿色像素262的各部的配置相同，并且在右侧的绿色像素261和红色像素263的各部的配置相同。然而，如图11所示，绿色像素261和262的各部的配置可以相同。在这种情况下，蓝色像素260和红色像素263的各部的配置相同。
(像素的第三结构例)
图12是示出根据第二实施方案的CMOS图像传感器100的像素的第三结构例的断面图。
在图12所示的结构中，与图9所示的那些结构相同的结构由相同的附图标记表示，并将适当省略重复说明。
图12所示的像素280的结构与图9所示的像素230的结构的不同之处在于，代替片上透镜132-1和132-2而设置了片上透镜281。在像素280中，在同一像素280内的片上透镜132-1和132-2共享。
具体地，像素280由低感度像素280-1和高感度像素280-2构成。片上透镜281将入射光经由滤色片133和平坦化膜134收集在半导体基板131中的光电二极管231-1和231-2上。
(像素的第四结构例)
图13是示出根据第二实施方案的CMOS图像传感器100的像素的第四结构例的断面图。
在图13所示的结构中，与图9所示的那些结构相同的结构由相同的附图标记表示，并将适当省略重复说明。
图13所示的像素300的结构与图9所示的像素230的结构的不同之处在于，新设置了控制栅301。在像素300中，相对于光电二极管231-2设置控制栅301。
具体地，像素300由低感度像素230-1和高感度像素300-2构成。高感度像素300-2的控制栅301在与在光电二极管231-2的正面侧的开口242B相对的半导体基板131的正面上形成。控制栅301控制光电二极管231-2的电位。
如图14所示，控制栅211当在光电二极管231-1中蓄积电荷时设定为高水平并当转移光电二极管231-1的电荷时设定为低水平。控制栅301当在光电二极管231-1中蓄积电荷时以及当转移光电二极管231-1的电荷时设定为低水平。
另外，转移栅136-1当在光电二极管231-1中蓄积电荷时设定为低水平并当转移光电二极管231-1的电荷时设定为高水平。转移栅232当在光电二极管231-2中蓄积电荷时设定为低水平并当转移光电二极管231-2的电荷时设定为高水平。
通过利用上述结构，在蓄积电荷时光电二极管231-1的电位变深，并且饱和电子的数量变大。另外，在高感度像素300-2中抑制了白点和暗电流，并且可以输出在较低亮度时的图像拾取信号。
(对第二实施方案的效果的说明)
另外，在根据第二实施方案的CMOS图像传感器100中，与常规低感度像素相比，低感度像素230-1(250-1，280-1)的光电二极管231-1的电容更大。因此，与第一实施方案中一样，可以获得参照图8所述的动态范围很大的效果。
另外，如图15所示，当在正面照射型的CMOS图像传感器中设置用于增大相对于整个像素的光电二极管的电容的控制栅时，饱和电子的数量与其中没有设置控制栅的情况相比增大了。然而，暗电流和蓝色感度成了问题。
另一方面，当在背面照射型的CMOS图像传感器中设置用于增大相对于整个像素的光电二极管的电容的控制栅时，光入射面和其上形成有控制栅的表面彼此相对，因此蓝色感度不成为问题。另外，饱和电子的数量与其中没有设置控制栅的情况相比要大。然而，暗电流成了问题。
相比而言，在根据第二实施方案的CMOS图像传感器100中，仅相对于在高亮度时使用来自其的图像拾取信号的低感度像素设置用于增大光电二极管的电容的控制栅211。因此，在低亮度时成了问题的暗电流不成为问题。此外，由于根据第二实施方案的CMOS图像传感器100是背面照射型的CMOS图像传感器，所以蓝色感度也不成为问题。另外，饱和电子的数量与其中没有设置控制栅的情况相比要大。
<第三实施方案>
(根据第三实施方案的固态图像拾取元件的像素的第一结构例)
作为本公开适用的根据第三实施方案的固态图像拾取元件的CMOS图像传感器100的结构除了在像素阵列部111中二维配置的像素的结构之外与图1所示的结构相同。因此，以下仅对像素的结构进行说明。
在根据第三实施方案的CMOS图像传感器100的像素中，代替设置控制栅而通过与高感度像素相比增强低感度像素的电场增大了低感度像素的光电二极管的电容。
图16是示出根据第三实施方案的CMOS图像传感器100中的像素的第一结构例的断面图。
在图16所示的结构中，与图9所示的那些结构相同的结构由相同的附图标记表示，并将适当省略重复说明。
图16所示的像素320的结构与图9所示的像素230的结构的不同之处在于，代替光电二极管231-1而设置了光电二极管321-1以及没有设置控制栅211。在像素320中，通过与高感度像素230-2的光电二极管231-2的电场相比增强低感度像素320-1的光电二极管321-1的电场增大了光电二极管321-1的电容。
具体地，像素320由低感度像素320-1和高感度像素230-2构成。低感度像素320-1的光电二极管321-1形成从半导体基板131的背面侧朝向正面侧延伸的I型。光电二极管321-1形成为使得电场变得比光电二极管231-2强。
光电二极管321-1产生并在其中蓄积对应于从片上透镜132-1经由滤色片133和平坦化膜134射入的预定颜色光的光量的电荷量的电荷。在光电二极管321-1中蓄积的电荷在转移栅136-1的控制下转移到电荷电压转换部137-1。
(像素的第二结构例)
图17是示出根据第三实施方案的CMOS图像传感器100中的像素的第二结构例的断面图。
在图17所示的结构中，与图7和图16所示的那些结构相同的结构由相同的附图标记表示，并将适当省略重复说明。
图17所示的像素340由低感度像素340-1和高感度像素340-2构成。在图17所示的例子中，CMOS图像传感器100是正面照射型的CMOS图像传感器。在像素340中，在半导体基板131的光入射侧设置有电路221。
因此，低感度像素340-1的转移栅341和电荷电压转换部223-1设置在半导体基板131的正面(在电路221侧的表面)上。另外，高感度像素340-2的转移栅222-2和电荷电压转换部223-2设置在半导体基板131的正面上。
(对第三实施方案的效果的说明)
另外，在根据第三实施方案的CMOS图像传感器100中，与常规低感度像素相比，低感度像素的光电二极管321-1的电容更大。因此，与第一实施方案中一样，可以获得参照图8所述的动态范围很大的效果。
<第四实施方案的结构例>
(电子设备的实施方案的结构例)
图18是示出作为本公开适用的电子设备的图像拾取装置的结构例的方块图。
图18所示的图像拾取装置500是摄像机和数位相机等。图像拾取装置500由光学部501、固态图像拾取元件502、DSP电路503、帧存储器504、显示部505、记录部506、操作部507和电源部508构成。DSP电路503、帧存储器504、显示部505、记录部506、操作部507和电源部508经由总线509彼此相互连接。
光学部501由透镜组等构成并捕捉来自被写体的入射光(图像拾取光)以使其在固态图像拾取元件502的图像拾取面上成像。固态图像拾取元件502由根据上述第一至第三实施方案中的任一个的CMOS图像传感器构成。固态图像拾取元件502将由光学部501在图像拾取面上成像的入射光的光量转换成像素单位中的电信号并将其作为像素信号供给到DSP电路503。
DSP电路503对从固态图像拾取元件502供给的像素信号进行预定图像处理并将经过图像处理后的图像信号以帧单位供给到帧存储器504以临时储存该信号。
例如，显示部505由诸如液晶面板和有机EL(电致发光)面板等面板型显示装置构成并基于临时储存在帧存储器504中的帧单位的像素信号显示图像。
记录部506由DVD(数字式激光视盘)和闪存存储器等构成并读出以及记录临时储存在帧存储器504中的帧单位的像素信号。
操作部507基于使用者的操作发出关于图像拾取装置500的各种功能的操作指令。电源部508适当地将电源供给到DSP电路503、帧存储器504、显示部505、记录部506和操作部507。
本技术适用的电子设备仅需要是在图像捕捉部中使用固态图像拾取元件的电子设备，并且除了图像拾取装置500之外，还存在包括图像拾取功能的移动终端装置和在图像读出部中使用固态图像拾取元件的复印机等。
应当指出的是，可以采用其中CMOS图像传感器形成为一个芯片的结构或可以采用与光学部等一起包装的包括图像拾取功能的模块式结构。
此外，本公开的实施方案不限于上述的实施方案并且可以在不超出本公开的主旨的范围内进行各种修改。
例如，不必设置片上透镜132-1。另外，可以在低亮度时使用高感度像素的图像拾取信号和低感度像素的图像拾取信号生成像素单位中的图像拾取信号。
本公开也可以采取以下构成。
(1)一种固态图像拾取元件，包括：
包含高感度像素和感度比所述高感度像素低的低感度像素的像素；和
构造成控制所述低感度像素的光电转换元件的电位的低感度像素控制栅。
(2)根据上述(1)所述的固态图像拾取元件，
其中所述低感度像素控制栅当在所述低感度像素的光电转换元件中蓄积电荷时变为高水平并当转移所述电荷时变为低水平。
(3)根据上述(1)或(2)所述的固态图像拾取元件，
其中所述低感度像素控制栅在所述低感度像素的光电转换元件的光入射侧的相反侧形成。
(4)根据上述(1)～(3)中任一项所述的固态图像拾取元件，还包括
构造成将在所述低感度像素的光电转换元件中蓄积的电荷转换成电压并将在所述高感度像素的光电转换元件中蓄积的电荷转换成电压的电荷电压转换部。
(5)根据上述(4)所述的固态图像拾取元件，
其中所述像素排列成贝尔排列，
其中对于绿色的所述像素，所述高感度像素、所述低感度像素和所述电荷电压转换部的配置相同，以及
其中对于红色的所述像素和蓝色的所述像素，所述高感度像素、所述低感度像素和所述电荷电压转换部的配置相同。
(6)根据上述(1)～(5)中任一项所述的固态图像拾取元件，还包括
构造成将光收集到所述高感度像素的光电转换元件和所述低感度像素的光电转换元件上的透镜。
(7)根据上述(1)～(6)中任一项所述的固态图像拾取元件，还包括
构造成控制所述高感度像素的光电转换元件的电位的高感度像素控制栅，
其中所述高感度像素控制栅当在所述高感度像素的光电转换元件中蓄积电荷时以及当转移所述电荷时设定为低水平。
(8)一种电子设备，包括：
包含高感度像素和感度比所述高感度像素低的低感度像素的像素；和
构造成控制所述低感度像素的光电转换元件的电位的低感度像素控制栅。
(9)一种固态图像拾取元件，包括
包含高感度像素和感度比所述高感度像素低的低感度像素的像素，
所述低感度像素的光电转换元件的电位深部在所述高感度像素的光电转换元件的外侧在水平方向上延伸。
(10)根据上述(9)所述的固态图像拾取元件，
其中所述像素是多个像素，
所述固态图像拾取元件还包括
构造成将在所述多个像素中的第一像素的所述低感度像素的光电转换元件中蓄积的电荷转换成电压并将在与第一像素相邻的第二像素的所述高感度像素的光电转换元件中蓄积的电荷转换成电压的电荷电压转换部。
(11)根据上述(10)所述的固态图像拾取元件，还包括
在所述高感度像素的光电转换元件和所述低感度像素的光电转换元件的光入射侧的相反侧形成并构造成将图像拾取信号作为通过所述电荷电压转换部的转换获得的电压信号读出的电路。
(12)根据上述(10)所述的固态图像拾取元件，还包括
在所述高感度像素的光电转换元件和所述低感度像素的光电转换元件的光入射侧形成并构造成将图像拾取信号作为通过所述电荷电压转换部的转换获得的电压信号读出的电路。
(13)根据上述(9)～(11)中任一项所述的固态图像拾取元件，
其中所述高感度像素的光电转换元件朝向外侧部分地延伸。
(14)根据上述(9)～(13)中任一项所述的固态图像拾取元件，还包括
构造成控制所述低感度像素的光电转换元件的电位的低感度像素控制栅。
(15)根据上述(14)所述的固态图像拾取元件，
其中所述低感度像素控制栅当在所述低感度像素的光电转换元件中蓄积电荷时变为高水平并当转移所述电荷时变为低水平。
(16)一种电子设备，包括
包含高感度像素和感度比所述高感度像素低的低感度像素的像素，
所述低感度像素的光电转换元件的电位深部在所述高感度像素的光电转换元件的外侧在水平方向上延伸。
(17)一种固态图像拾取元件，包括
包含高感度像素和感度比所述高感度像素低的低感度像素的像素，
所述低感度像素的光电转换元件的电场比所述高感度像素的光电转换元件的电场强。
(18)根据上述(17)所述的固态图像拾取元件，还包括：
构造成将在所述低感度像素的光电转换元件中蓄积的电荷转换成电压的电荷电压转换部；和
在所述高感度像素的光电转换元件和所述低感度像素的光电转换元件的光入射侧的相反侧形成并构造成将图像拾取信号作为通过所述电荷电压转换部的转换获得的电压信号读出的电路。
(19)根据上述(17)所述的固态图像拾取元件，还包括：
构造成将在所述低感度像素的光电转换元件中蓄积的电荷转换成电压的电荷电压转换部；和
在所述高感度像素的光电转换元件和所述低感度像素的光电转换元件的光入射侧形成并构造成将图像拾取信号作为通过所述电荷电压转换部的转换获得的电压信号读出的电路。
(20)一种电子设备，包括
包含高感度像素和感度比所述高感度像素低的低感度像素的像素，
所述低感度像素的光电转换元件的电场比所述高感度像素的光电转换元件的电场强。
附图标记说明
130 像素 130-1 低感度像素
130-2 高感度像素 135-1 光电二极管
137-1 电荷电压转换部 138 电路
160 像素 160-1 低感度像素
160-2 高感度像素 161-1,61-2 电荷电压转换部
170 像素 170-1 低感度像素
170-2 高感度像素 190 像素
190-2 高感度像素 191 光电二极管
210 像素 210-1 低感度像素
211 控制栅 220 像素
220-1 低感度像素 220-2 高感度像素
221 电路 223-1 电荷电压转换部
230 像素 230-1 低感度像素
230-2 高感度像素 250 像素
250-1 低感度像素 250-2 高感度像素
251 电荷电压转换部 260 蓝色像素
261，262 绿色像素 263 红色像素
280 像素 280-1 低感度像素
280-2 高感度像素 281 片上透镜
300 像素 300-2 高感度像素
301 控制栅 320 像素
320-1 低感度像素 321-1 光电二极管
500 图像拾取装置
Claims (18)
1.一种固态图像拾取元件，包括：
多个像素，其中所述多个像素中的每个像素包含高感度像素和与所述高感度像素相邻且感度比所述高感度像素低的低感度像素；和
构造成控制所述低感度像素的光电转换元件的电位的低感度像素控制栅，所述低感度像素控制栅能够增大所述低感度像素的光电转换元件的电容，
其中所述低感度像素控制栅在所述低感度像素的光电转换元件的光入射侧的相反侧形成，
其中所述低感度像素控制栅当在所述低感度像素的光电转换元件中蓄积电荷时变为高水平并当转移所述电荷时变为低水平。
2.根据权利要求1所述的固态图像拾取元件，还包括
构造成将在所述低感度像素的光电转换元件中蓄积的电荷转换成电压并将在所述高感度像素的光电转换元件中蓄积的电荷转换成电压的电荷电压转换部。
3.根据权利要求2所述的固态图像拾取元件，
其中所述像素排列成贝尔排列，
其中对于绿色的所述像素，所述高感度像素、所述低感度像素和所述电荷电压转换部的配置相同，以及
其中对于红色的所述像素和蓝色的所述像素，所述高感度像素、所述低感度像素和所述电荷电压转换部的配置相同。
4.根据权利要求1所述的固态图像拾取元件，还包括
构造成将光收集到所述高感度像素的光电转换元件和所述低感度像素的光电转换元件上的透镜。
5.根据权利要求1所述的固态图像拾取元件，还包括
构造成控制所述高感度像素的光电转换元件的电位的高感度像素控制栅，
其中所述高感度像素控制栅当在所述高感度像素的光电转换元件中蓄积电荷时以及当转移所述电荷时设定为低水平。
6.一种电子设备，包括：
多个像素，其中所述多个像素中的每个像素包含高感度像素和与所述高感度像素相邻且感度比所述高感度像素低的低感度像素；和
构造成控制所述低感度像素的光电转换元件的电位的低感度像素控制栅，所述低感度像素控制栅能够增大所述低感度像素的光电转换元件的电容，
其中所述低感度像素控制栅在所述低感度像素的光电转换元件的光入射侧的相反侧形成，
其中所述低感度像素控制栅当在所述低感度像素的光电转换元件中蓄积电荷时变为高水平并当转移所述电荷时变为低水平。
7.一种固态图像拾取元件，包括
多个像素，其中所述多个像素中的每个像素包含高感度像素和与所述高感度像素相邻且感度比所述高感度像素低的低感度像素，
所述低感度像素的光电转换元件的一部分在所述高感度像素的光电转换元件的光入射侧的相反侧在水平方向上延伸，以增大所述低感度像素的光电转换元件的电容。
8.根据权利要求7所述的固态图像拾取元件，还包括
构造成将在所述多个像素中的第一像素的所述低感度像素的光电转换元件中蓄积的电荷转换成电压并将在与第一像素相邻的第二像素的所述高感度像素的光电转换元件中蓄积的电荷转换成电压的电荷电压转换部。
9.根据权利要求8所述的固态图像拾取元件，还包括
在所述高感度像素的光电转换元件和所述低感度像素的光电转换元件的光入射侧的相反侧形成并构造成将图像拾取信号作为通过所述电荷电压转换部的转换获得的电压信号读出的电路。
10.根据权利要求8所述的固态图像拾取元件，还包括
在所述高感度像素的光电转换元件和所述低感度像素的光电转换元件的光入射侧形成并构造成将图像拾取信号作为通过所述电荷电压转换部的转换获得的电压信号读出的电路。
11.根据权利要求7所述的固态图像拾取元件，
其中所述高感度像素的光电转换元件朝向所述光入射侧的相反侧部分地延伸。
12.根据权利要求7所述的固态图像拾取元件，还包括
构造成控制所述低感度像素的光电转换元件的电位的低感度像素控制栅。
13.根据权利要求12所述的固态图像拾取元件，
其中所述低感度像素控制栅当在所述低感度像素的光电转换元件中蓄积电荷时变为高水平并当转移所述电荷时变为低水平。
14.一种电子设备，包括
多个像素，其中所述多个像素中的每个像素包含高感度像素和与所述高感度像素相邻且感度比所述高感度像素低的低感度像素，
所述低感度像素的光电转换元件的一部分在所述高感度像素的光电转换元件的光入射侧的相反侧在水平方向上延伸，以增大所述低感度像素的光电转换元件的电容。
15.一种固态图像拾取元件，包括
多个像素，其中所述多个像素中的每个像素包含高感度像素和与所述高感度像素相邻且感度比所述高感度像素低的低感度像素，
所述低感度像素的光电转换元件的电场比所述高感度像素的光电转换元件的电场强，以增大所述低感度像素的光电转换元件的电容。
16.根据权利要求15所述的固态图像拾取元件，还包括：
构造成将在所述低感度像素的光电转换元件中蓄积的电荷转换成电压的电荷电压转换部；和
在所述高感度像素的光电转换元件和所述低感度像素的光电转换元件的光入射侧的相反侧形成并构造成将图像拾取信号作为通过所述电荷电压转换部的转换获得的电压信号读出的电路。
17.根据权利要求15所述的固态图像拾取元件，还包括：
构造成将在所述低感度像素的光电转换元件中蓄积的电荷转换成电压的电荷电压转换部；和
在所述高感度像素的光电转换元件和所述低感度像素的光电转换元件的光入射侧形成并构造成将图像拾取信号作为通过所述电荷电压转换部的转换获得的电压信号读出的电路。
18.一种电子设备，包括
多个像素，其中所述多个像素中的每个像素包含高感度像素和与所述高感度像素相邻且感度比所述高感度像素低的低感度像素，
所述低感度像素的光电转换元件的电场比所述高感度像素的光电转换元件的电场强，以增大所述低感度像素的光电转换元件的电容。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2013151666 | 2013-07-22 | ||
| JP2013-151666 | 2013-07-22 | ||
| PCT/JP2014/068127 WO2015012098A1 (ja) | 2013-07-22 | 2014-07-08 | 固体撮像素子および電子機器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN105324986A CN105324986A (zh) | 2016-02-10 |
| CN105324986B true CN105324986B (zh) | 2020-10-27 |
Family
ID=52393146
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201480035386.8A Expired - Fee Related CN105324986B (zh) | 2013-07-22 | 2014-07-08 | 固态图像拾取元件和电子设备 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US9871985B2 (zh) |
| JP (1) | JP6480862B2 (zh) |
| KR (1) | KR102241072B1 (zh) |
| CN (1) | CN105324986B (zh) |
| WO (1) | WO2015012098A1 (zh) |
Families Citing this family (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9967501B2 (en) | 2014-10-08 | 2018-05-08 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Imaging device |
| JP6213743B2 (ja) * | 2014-10-08 | 2017-10-18 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 撮像装置およびその駆動方法 |
| WO2017043343A1 (ja) * | 2015-09-11 | 2017-03-16 | ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 | 固体撮像装置および電子機器 |
| JP6754157B2 (ja) | 2015-10-26 | 2020-09-09 | ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 | 撮像装置 |
| US10033947B2 (en) * | 2015-11-04 | 2018-07-24 | Semiconductor Components Industries, Llc | Multi-port image pixels |
| JP6782431B2 (ja) | 2016-01-22 | 2020-11-11 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 撮像装置 |
| CN112788225B (zh) * | 2016-01-29 | 2023-01-20 | 松下知识产权经营株式会社 | 摄像装置 |
| JP2017168812A (ja) * | 2016-03-10 | 2017-09-21 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 撮像装置 |
| JP2017163010A (ja) | 2016-03-10 | 2017-09-14 | ソニー株式会社 | 撮像装置、電子機器 |
| WO2017169754A1 (ja) * | 2016-03-29 | 2017-10-05 | ソニー株式会社 | 固体撮像装置、及び電子機器 |
| JP2022002355A (ja) | 2018-09-28 | 2022-01-06 | ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 | 固体撮像素子、固体撮像素子の制御方法および電子機器 |
| JP2020141146A (ja) * | 2020-05-26 | 2020-09-03 | ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 | 撮像装置 |
| KR20220140255A (ko) * | 2021-04-09 | 2022-10-18 | 삼성전자주식회사 | 이미지 센서 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005332880A (ja) * | 2004-05-18 | 2005-12-02 | Sony Corp | 撮像素子および画像入力処理装置 |
| CN1947415A (zh) * | 2004-10-25 | 2007-04-11 | 松下电工株式会社 | 空间信息检测设备 |
| CN101262565A (zh) * | 2007-03-08 | 2008-09-10 | 索尼株式会社 | 摄像方法及摄像装置以及驱动装置 |
Family Cites Families (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5965875A (en) * | 1998-04-24 | 1999-10-12 | Foveon, Inc. | Color separation in an active pixel cell imaging array using a triple-well structure |
| US6859227B1 (en) * | 1999-04-23 | 2005-02-22 | Micron Technology, Inc. | Active pixel sensor with reduced fixed pattern noise |
| US6731397B1 (en) * | 1999-05-21 | 2004-05-04 | Foveon, Inc. | Method for storing and retrieving digital image data from an imaging array |
| JP2003303949A (ja) * | 2002-04-11 | 2003-10-24 | Canon Inc | 撮像装置 |
| JP4236168B2 (ja) | 2003-09-10 | 2009-03-11 | 富士フイルム株式会社 | 固体撮像装置 |
| JP4992446B2 (ja) | 2006-02-24 | 2012-08-08 | ソニー株式会社 | 固体撮像装置及びその製造方法、並びにカメラ |
| JP4846409B2 (ja) * | 2006-03-30 | 2011-12-28 | 富士フイルム株式会社 | 固体撮像装置 |
| JP4814749B2 (ja) * | 2006-09-29 | 2011-11-16 | 富士フイルム株式会社 | 固体撮像装置 |
| US7965326B2 (en) * | 2006-09-27 | 2011-06-21 | Fujifilm Corporation | Semiconductor element, method of driving semiconductor element and solid imaging apparatus |
| JP5139727B2 (ja) * | 2007-06-21 | 2013-02-06 | パナソニック株式会社 | 受光装置および空間情報の検出装置 |
| JP2010267709A (ja) * | 2009-05-13 | 2010-11-25 | Sony Corp | 固体撮像装置、電子機器、固体撮像装置の製造方法および電子機器の製造方法 |
| JP2011055345A (ja) * | 2009-09-03 | 2011-03-17 | Nikon Corp | 撮像装置 |
| JP5454894B2 (ja) | 2009-12-16 | 2014-03-26 | 株式会社東芝 | 固体撮像装置およびその製造方法 |
| JP5091964B2 (ja) | 2010-03-05 | 2012-12-05 | 株式会社東芝 | 固体撮像装置 |
-
2014
- 2014-07-08 KR KR1020157034134A patent/KR102241072B1/ko active IP Right Grant
- 2014-07-08 US US14/904,779 patent/US9871985B2/en active Active
- 2014-07-08 JP JP2015528216A patent/JP6480862B2/ja active Active
- 2014-07-08 CN CN201480035386.8A patent/CN105324986B/zh not_active Expired - Fee Related
- 2014-07-08 WO PCT/JP2014/068127 patent/WO2015012098A1/ja active Application Filing
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005332880A (ja) * | 2004-05-18 | 2005-12-02 | Sony Corp | 撮像素子および画像入力処理装置 |
| CN1947415A (zh) * | 2004-10-25 | 2007-04-11 | 松下电工株式会社 | 空间信息检测设备 |
| CN101262565A (zh) * | 2007-03-08 | 2008-09-10 | 索尼株式会社 | 摄像方法及摄像装置以及驱动装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP6480862B2 (ja) | 2019-03-13 |
| CN105324986A (zh) | 2016-02-10 |
| KR102241072B1 (ko) | 2021-04-16 |
| JPWO2015012098A1 (ja) | 2017-03-02 |
| KR20160034848A (ko) | 2016-03-30 |
| US9871985B2 (en) | 2018-01-16 |
| WO2015012098A1 (ja) | 2015-01-29 |
| US20160156862A1 (en) | 2016-06-02 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN105324986B (zh) | 固态图像拾取元件和电子设备 | |
| US12021094B2 (en) | Imaging device including photoelectric converters and capacitor | |
| JP5326751B2 (ja) | 固体撮像装置、固体撮像装置の信号処理方法および電子機器 | |
| KR101696463B1 (ko) | 고체 촬상 장치, 고체 촬상 장치의 신호 처리 방법 및 촬상 장치 | |
| JP5089017B2 (ja) | 固体撮像装置及び固体撮像システム | |
| JP5422362B2 (ja) | 固体撮像装置 | |
| US9438840B2 (en) | Solid-state image capturing apparatus, driving method thereof and electronic apparatus | |
| US8698932B2 (en) | Solid-state image pickup apparatus and camera | |
| JP5821315B2 (ja) | 電子機器、電子機器の駆動方法 | |
| JP2009152234A (ja) | 固体撮像装置およびカメラ | |
| CN102194842A (zh) | 固体摄像器件 | |
| CN107408566B (zh) | 固态成像设备和电子装置 | |
| US20130215300A1 (en) | Image pickup device | |
| JP2013005396A (ja) | 固体撮像装置、固体撮像装置の駆動方法、及び電子機器 | |
| JP5619093B2 (ja) | 固体撮像装置及び固体撮像システム | |
| JP5945463B2 (ja) | 固体撮像装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C41 | Transfer of patent application or patent right or utility model | ||
| TA01 | Transfer of patent application right |
Effective date of registration: 20160913 Address after: Kanagawa Applicant after: SONY SEMICONDUCTOR SOLUTIONS Corp. Address before: Tokyo, Japan Applicant before: Sony Corp. |
|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20201027 |
|
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |