S晶體管2322的柵極由垂直掃描部3來提供行選擇信號(hào)SELB。
[0073]構(gòu)成MOS晶體管2321的漏極和像素20Α的電荷保持部22的雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)223在半導(dǎo)體襯底201上一體地形成。同樣，構(gòu)成MOS晶體管2322的漏極和像素20B的電荷保持部22的雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)223在半導(dǎo)體襯底201上一體地形成。由此，能減少雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)的面積，縮小像素尺寸。
[0074]在實(shí)施方式4中，若由垂直掃描部3提供的選擇信號(hào)SEL成為高電平，則兩個(gè)像素20A、20B所屬的兩行像素成為驅(qū)動(dòng)的對(duì)象。行選擇信號(hào)SELA、SELB中的任何一個(gè)成為高電平，從而MOS晶體管2321、2322中的一個(gè)選擇性地成為導(dǎo)通狀態(tài)。由此，兩個(gè)像素20A、20B中的一個(gè)最終被選中。
[0075]根據(jù)實(shí)施方式4，構(gòu)成一個(gè)檢測(cè)部23的MOS晶體管231、232可以為多個(gè)像素所共有。因此，能減少每一個(gè)像素的晶體管數(shù)。例如由不同行的4個(gè)像素共有一個(gè)檢測(cè)部23時(shí)，每一個(gè)像素的晶體管數(shù)實(shí)質(zhì)上成為1.5個(gè)。
[0076]接著，就本發(fā)明與相關(guān)技術(shù)之間的差異進(jìn)行補(bǔ)充說明，僅供參考。
在第一相關(guān)技術(shù)中，在FD(浮動(dòng)擴(kuò)散)部的復(fù)位晶體管側(cè)設(shè)置成為耗盡狀態(tài)的雜質(zhì)濃度區(qū)域(溢出障壁:0FB)，在復(fù)位晶體管導(dǎo)通的復(fù)位期間，使復(fù)位電源電壓從賦予高于OFB勢(shì)能的勢(shì)能的電壓(即，低于復(fù)位電源電壓的電壓)轉(zhuǎn)變到賦予低于OFB勢(shì)能的勢(shì)能的電壓(即，高于復(fù)位電源電壓的電壓)，從而以O(shè)FB勢(shì)能來規(guī)定復(fù)位電平。由此，能不受kTC噪聲的影響地設(shè)定復(fù)位電平。
[0077]然而，在第一相關(guān)技術(shù)的方法中，由于用復(fù)位晶體管進(jìn)行FD部的復(fù)位，不可避免地產(chǎn)生kTC噪聲。與此相反，根據(jù)上述實(shí)施方式，進(jìn)行復(fù)位而不使用復(fù)位晶體管，因此根本不產(chǎn)生kTC噪聲。
[0078]此外，在上述第一相關(guān)技術(shù)的方法中，需要將FD部的一部分作為復(fù)位晶體管的源極。在這種情況下，形成了由作為FD部的一部分的η型雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)和半導(dǎo)體襯底的P阱區(qū)、或半導(dǎo)體襯底表面的P+區(qū)域形成的pn結(jié)區(qū)露出于半導(dǎo)體襯底表面的構(gòu)造。利用該露出的pn結(jié)區(qū)的晶帶彎曲所產(chǎn)生的電場(chǎng)，使從半導(dǎo)體襯底與硅氧化膜之間的界面的懸空鍵產(chǎn)生的電子形成暗電流從而容易被引入FD部。因此，根據(jù)第一相關(guān)技術(shù)的方法，光電轉(zhuǎn)換出的電荷所產(chǎn)生的信號(hào)分量容易混入因暗電流而產(chǎn)生的噪聲。與此相反，在上述實(shí)施方式中，從形成電位障壁部的雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)222來看，在半導(dǎo)體襯底201的第一面?zhèn)葘?duì)P型雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)224進(jìn)行覆蓋而形成，因此，因懸空鍵而產(chǎn)生的暗電流受到抑制。
[0079]在第二相關(guān)技術(shù)中，鄰接與從層疊的光電轉(zhuǎn)換部的下部電極延伸的插頭電極的半導(dǎo)體襯底相接觸的接觸區(qū)(n+區(qū)域)來設(shè)置0FB，溢出OFB的電子被埋入并蓄積在H)部的η區(qū)域。如此，根據(jù)第二相關(guān)技術(shù)的方式，由于需要經(jīng)常使電子在插頭電極的接觸區(qū)處溢出，因此，從光電轉(zhuǎn)換部讀取的光電荷限定于電子。例如，如果存在使用有機(jī)膜作為光電轉(zhuǎn)換膜而又不能在有機(jī)膜上涂覆形成電子輸送層的情況(例如，在不能制備電子輸送層的涂覆劑時(shí))，對(duì)于從光電轉(zhuǎn)換部的讀取，優(yōu)選為通過空穴來進(jìn)行讀取。因此，如果在有機(jī)膜上不能涂覆形成電子輸送層，則第二相關(guān)技術(shù)的方式難以適用于將有機(jī)膜用作為光電轉(zhuǎn)換膜的層疊圖像傳感器。
[0080]根據(jù)以上所述的至少一個(gè)實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置，能夠防止kTC噪聲的產(chǎn)生。
[0081]以上就本發(fā)明的幾個(gè)實(shí)施方式作了說明，但這些實(shí)施方式只是以舉例方式呈示，無意對(duì)本發(fā)明的范圍加以限定。這些實(shí)施方式可以通過其他的各種方式來進(jìn)行實(shí)施，并且在不脫離發(fā)明要點(diǎn)的范圍內(nèi)可以作出各種省略、置換和變更。這些實(shí)施方式及其變形被包括在本發(fā)明的范圍和要點(diǎn)中，同樣被包括在本發(fā)明的權(quán)利要求書中闡述的本發(fā)明及其等同的范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種半導(dǎo)體裝置，其特征在于， 所述半導(dǎo)體裝置包括多個(gè)像素， 所述多個(gè)像素分別包括: 光電轉(zhuǎn)換部； 第一雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)，該第一雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)對(duì)由所述光電轉(zhuǎn)換部所光電轉(zhuǎn)換出的電荷進(jìn)行保持； 電壓供給線； 第二雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)，該第二雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)與所述電壓供給線相連接； 電位障壁部，該電位障壁部在所述第一雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)與所述第二雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)之間形成恒定的電位障壁，限制電荷在所述第一雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)與所述第二雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)之間移動(dòng)；以及檢測(cè)部，該檢測(cè)部對(duì)所述第一雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)中所保持的電荷進(jìn)行檢測(cè)。2.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于， 所述半導(dǎo)體裝置還包括驅(qū)動(dòng)部，該驅(qū)動(dòng)部通過所述電壓供給線向所述第二雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)施加電壓， 所述驅(qū)動(dòng)部使所述第二雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)的電壓在第一電壓與第二電壓之間轉(zhuǎn)變，從而將所述第一雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)的電壓進(jìn)行復(fù)位，其中，所述第一電壓賦予低于所述電位障壁的勢(shì)能，所述第二電壓賦予高于所述電位障壁的勢(shì)能。3.如權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于， 所述檢測(cè)部包括: 放大用晶體管，該放大用晶體管的漏極被施加規(guī)定電源電壓，并且其柵極與所述第一雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)相連接；以及 選擇用晶體管，該選擇用晶體管的漏極與所述放大用晶體管的源極相連接，并且其柵極被提供有選擇信號(hào)， 當(dāng)所述電壓供給線的電壓為所述第二電壓時(shí)，所述放大用晶體管截止，當(dāng)所述電壓供給線的電壓為第三電壓以上時(shí)，所述放大用晶體管導(dǎo)通，其中，所述第三電壓賦予與所述電位障壁相當(dāng)?shù)膭?shì)能。4.如權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于， 所述光電轉(zhuǎn)換部具有由有機(jī)膜構(gòu)成的光電轉(zhuǎn)換膜。5.如權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于， 所述光電轉(zhuǎn)換部通過光電轉(zhuǎn)換來生成空穴-電子對(duì)，并將所述空穴提供給所述第一雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)。6.如權(quán)利要求5所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于， 所述電壓供給線設(shè)置在所述多個(gè)像素的每一行上， 所述驅(qū)動(dòng)部通過所述電壓供給線將所述多個(gè)像素各自所包括的所述第一雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)的電壓逐行進(jìn)行復(fù)位。7.如權(quán)利要求3至6的任一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于， 所述多個(gè)像素的各個(gè)像素在所述第一雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)與所述放大用晶體管的柵極之間還包括行選擇晶體管， 所述檢測(cè)部經(jīng)由所述選擇晶體管而被多行像素所共有。8.如權(quán)利要求1至6的任一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于， 所述多個(gè)像素分別還包括半導(dǎo)體襯底， 所述第一雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)、所述第二雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)和所述電位障壁部配置在所述半導(dǎo)體襯底內(nèi)。9.如權(quán)利要求8所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于， 所述第一雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)、所述第二雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)和所述電位障壁部具有第一導(dǎo)電型。10.如權(quán)利要求9所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于， 所述第一導(dǎo)電型為η型， 所述電位障壁部的雜質(zhì)濃度設(shè)定得比所述第一雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)和所述第二雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)各自的雜質(zhì)濃度要低。11.如權(quán)利要求9所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于， 所述多個(gè)像素的各個(gè)像素在所述半導(dǎo)體襯底的第一面與所述電位障壁部之間還包括覆蓋所述電位障壁部的第二導(dǎo)電型的第三雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)。12.如權(quán)利要求8所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于， 所述多個(gè)像素分別還包括: 絕緣層，該絕緣層設(shè)置在所述半導(dǎo)體襯底與所述光電轉(zhuǎn)換部之間；以及 電極，該電極貫穿所述絕緣層， 所述電極將所述光電轉(zhuǎn)換部與所述第一雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)進(jìn)行電連接。13.如權(quán)利要求1至6的任一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于， 所述多個(gè)像素分別還包括第一光電二極管和第二光電二極管， 所述光電轉(zhuǎn)換部對(duì)第一色光的波長區(qū)具有感光性， 所述第一光電二極管對(duì)第二色光的波長區(qū)具有感光性， 所述第二光電二極管對(duì)第三色光的波長區(qū)具有感光性。14.如權(quán)利要求8所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于， 所述半導(dǎo)體襯底包括第一面和與所述第一面相對(duì)的第二面， 所述第一雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)、所述電位障壁部和所述第二雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)層疊配置在所述第一面與所述第二面之間。15.如權(quán)利要求14所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于， 所述第一導(dǎo)電型為η型， 所述電位障壁部的雜質(zhì)濃度設(shè)定得比所述第一雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)和所述第二雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)各自的雜質(zhì)濃度要低。
【專利摘要】本發(fā)明實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置具有多個(gè)像素。所述多個(gè)像素分別包括光電轉(zhuǎn)換部、第一雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)、電壓供給線、第二雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)、電位障壁部和檢測(cè)部。第一雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)對(duì)由所述光電轉(zhuǎn)換部光電轉(zhuǎn)換出的電荷進(jìn)行保持。第二雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)與所述電壓供給線相連接。電位障壁部在所述第一雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)與所述第二雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)之間形成恒定的電位障壁，限制電荷在所述第一雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)與所述第二雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)之間移動(dòng)。檢測(cè)部檢測(cè)所述第一雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)所保持的電荷。
【IPC分類】H01L27/146
【公開號(hào)】CN105448941
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510530580
【發(fā)明人】宮崎崇, 藤原郁夫, 飯?zhí)锪x典, 木村俊介, 舟木英之
【申請(qǐng)人】株式會(huì)社東芝
【公開日】2016年3月30日
【申請(qǐng)日】2015年8月26日