成像装置、成像装置的控制方法、以及像素结构制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种在像素的光电检测器中具有光电晶体管的成像装置。该成像装置包括：配置为分隔像素的埋藏电极；布置在与埋藏电极相邻的位置的第一发射极；以及第二发射极，其布置为使得从埋藏电极至第二发射极的距离比从埋藏电极至第一发射极的距离长。

【技术实现步骤摘要】

本文的公开内容涉及一种成像装置、该成像装置的控制方法、以及一种像素结构。
技术介绍
业界中公开了一种已知的高灵敏度固态成像装置。这种固态成像装置采用光电晶体管，这种光电晶体管配置为对光电流进行放大，以输出放大的光电流，从而作为一种光电转换器。具有上述光电晶体管的固态成像装置在基极中残留有残余电荷。这种残余电荷是在输出放大光电流后的重置操作中获得的。因此，通过排放残留在基极中的残余电荷(在读取时在未完全放电的基极中积累的电荷)，能够提高固态成像装置的灵敏度。例如，日本公开专利文献2013-187527(以下称为“专利文献1”公开了一种尺寸更小、光利用效率更高的成像装置。在专利文献1中公开的成像装置包括埋藏电极，该埋藏电极被氧化膜绝缘，以分隔像素。因此，该成像装置通过向埋藏电极施加电压来增强光电流放大，从而减小尺寸并提尚光利用效率。但是，现有技术的固态成像装置在读取信号时通过向埋藏电极施加电压来进行光电流放大，在相对于读取时的光电流放大倍率进行重置时，这会增加排放残余电荷的时间。现有技术文献专利文献专利文献1日本公开专利文献2013-187527
技术实现思路
因此，本专利技术实施方式的总体目的是提供一种能够缩短重置时间的成像装置、该成像装置的控制方法、以及像素结构，从而基本上避免由现有技术的限制或缺点导致的一个或多个问题。根据本专利技术实施方式的一个方面，公开了一种在像素的光电检测器中具有光电晶体管的成像装置。该成像装置包括:配置为分隔像素的埋藏电极；布置在与埋藏电极相邻的位置的第一发射极；以及第二发射极，其布置为使得从埋藏电极至第二发射极的距离比从埋藏电极至第一发射极的距离长。通过结合附图阅读下面的详细描述，本领域技术人员能够更清楚地理解本专利技术的其它目的和特点。【附图说明】图1是本专利技术实施方式的成像装置的一个示例的示意图；图2A和2B是本专利技术实施方式的成像装置的一个示例的示意图；图3是一种现有技术的成像装置的示意图；图4是一种现有技术的成像装置的示意图。【具体实施方式】在下文中，将参照附图来说明本专利技术的实施方式。在附图中，为了避免重复，相同的部件以相同的标号示出。成像装置的构造图1以及图2A和2B示出了本专利技术实施方式的成像装置的示例。图1是沿图2A中的A-A线剖切的截面示意图。成像装置(固态成像装置)100包括布置为阵列的像素。每个像素具有光电检测器201和晶体管部202，光电检测器201具有光电晶体管。光电晶体管包括埋藏电极101 (101a和101b)、第一发射极102a (输出发射极)、第二发射极102b (放电发射极)、集电极103、以及基极104。成像装置100可利用光电晶体管的放大效应以高灵敏度拍摄影像。光电晶体管的放大效应是通过向埋藏电极101 (101a和101b)施加电压从而在电极表面中产生的。埋藏电极(沟槽)101形成为使得埋藏电极101包围像素并穿过第一发射极102a和基极104，以分隔像素。而且，埋藏电极101形成为使得埋藏电极101分别包围光电检测器201和晶体管部202，以分隔光电检测器201和晶体管部202 (参见图2A和2B)。集电极103形成在半导体层的深层区域中，基极104形成在半导体层的浅层区域中。集电极103和基极104形成为彼此接触。发射极102 (102a和102b)形成在基极104的浅层区域中，基极104和发射极102形成为彼此接触。第一发射极102a形成为与埋藏电极101相邻。第二发射极102b被第一发射极102a包围，并处于光电检测器201的中心(参见图2A)。应说明的是，第二发射极102b不一定必须被第一发射极102a包围。例如，第一发射极102a可形成为仅与包围光电检测器201的埋藏电极101的一侧相邻，而第二发射极102b位于光电检测器201的中心(参见图2B)。第二发射极102b可至少布置在距埋藏电极101的距离比第一发射极102a距埋藏电极101的距离远的位置。光电晶体管包括多发射极结构，其中，集电极103在所有像素之间共享，每个像素有两个发射极102。光电晶体管的详细说明在下文中给出。但是，光电晶体管配置为在读取时从第一发射极102a输出在埋藏电极101的表面处放大的光电流，并在重置时从第二发射极102b排放残留在基极104中的残余电荷。即，在读取时，成像装置100利用提供高电流放大倍率的第一发射极102a，在重置时，利用提供稳定(不变)的电流放大倍率的第二发射极102b。因此，尽管在读取时对光电流进行放大，但是成像装置100能缩短重置时的放电时间。应说明的是，光电晶体管的电流放大倍率由从集电极103与基极104之间的结电容至基极104与发射极102之间的结电容的距离(即，基极104的宽度)决定。随着基极104的宽度减小，光电晶体管的电流放大倍率会增大。而且，除了基极104的宽度外，光电晶体管的电流放大倍率还取决于发射极102的杂质浓度、集电极103的杂质浓度、基极104的杂质浓度、集电极103与发射极102之间的电压等。下面说明埋藏电极的放大效应。当向埋藏电极101施加电压(例如正电压)时，电子在埋藏电极101的表面中聚集(参见图1的向上粗箭头)，存在于埋藏电极101表面附近的电子与存在于基极104中的空穴重新结合。因此，在埋藏电极101的表面中形成电中性区，以缩短基极104的宽度。由于光电流择优在电极101表面附近流动，因此电极101表面附近的电流放大作用增强，这会进一步增强光电晶体管的电流放大。相比之下，当埋藏电极上不施加电压时，埋藏电极101表面中的电流放大不发生变化。因此，在光电晶体管的整个表面中，光电流从集电极103流至发射极102。S卩，向埋藏电极101施加电压可提高与埋藏电极101相邻的第一发射极102a的电流放大倍率，使其比第二发射极102b的电流放大倍率(例如hFE倍)高很多倍(例如数百XhFE倍)。相应地，通过向埋藏电极101施加电压，成像装置100能够以很高的灵敏度进行成像。输出发射极(第一发射极)和放电发射极(第二发射极)下面说明如何利用输出发射极(第一发射极)和放电发射极(第二发射极)通过向埋藏电极101施加电压来实现在读取时放当前第1页1 2 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在像素的光电检测器中具有光电晶体管的成像装置，包括：配置为分隔像素的埋藏电极；布置在与埋藏电极相邻的位置的第一发射极；和第二发射极，布置为使得从埋藏电极至第二发射极的距离比从埋藏电极至第一发射极的距离长。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：米田和洋，渡边博文，根来宝昭，爱须克彦，中谷宁一，樱野胜之，
申请(专利权)人：株式会社理光，
类型：发明
国别省市：日本;JP