CN101272448A - 固体摄像装置及其驱动方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种固体摄像装置及其驱动方法，该固体摄像装置的特征在于包括：将多个单位像素配置为二维形状的像素阵列部件；对上述像素阵列部件的多行顺序地进行选择扫描的垂直扫描电路，上述多个单位像素分别包括：光电变换元件；将上述光电变换元件的信号电荷转送到检测部分的转送晶体管；将上述检测部分的电压设定为电源端子的电压的复位晶体管；对上述检测部分的信号电荷量进行放大并读出的放大晶体管，其中上述检测部分在上述光电变换元件的电荷积蓄期间内，被施加比电源电压低的第一电压。
Description
技术领域
本发明涉及固体摄像装置(solid-state imaging device)及其驱动方法，例如涉及与低电压驱动/动画对应的CMOS(ComplementaryMetal Oxide Semiconductor)传感器照相机等所使用的MOS型固体摄像装置及其驱动方法。
背景技术
近年来，作为固体摄像装置的一个，使用了CMOS传感器的MOS型固体摄像装置正在被实用化。该固体摄像装置用MOS晶体管对在每个单元中用光电二极管检测出的信号进行放大，具有高灵敏度的特征。
固体摄像装置的单元(像素)的结构由用于光电变换的光电二极管、用于信号读出的读出晶体管、用于信号放大的放大晶体管、对信号电荷进行复位的复位晶体管等构成。另外，放大晶体管的源极与垂直信号线连接，输出到垂直信号线的信号经由水平选择晶体管被输出到水平信号线。
这样的固体摄像装置根据多像素化、光学大小缩小的需求，像素大小正在逐年缩小。例如，近年来数字照相机等所使用的CMOS传感器的像素大小是2μm～3μm左右。在这样的微小像素中，能够受光的光子数减少，因此如果降低该量的噪声，则无法维持S/N。如果无法维持S/N，则重放画面的画质变差，重放图像的质量降低。在电荷积蓄中流入到光电二极管的暗电流(dark current)噪声是主要的噪声之一，为了维持微小像素的S/N，必须降低暗电流噪声。
但是，在从光电二极管读出信号的动作中，为了抑制由于在后续的帧中读出在之前的帧中积蓄的电荷而产生的残像现象，必须读出全部电荷使得在光电二极管中不剩余电荷。因此，无法增大转送晶体管的阈值，转送晶体管的沟道掺杂层的掺杂浓度低，通常其浓度是1.0E15cm-2～1.0E17cm-2左右。
如果沟道掺杂层的掺杂浓度是该程度，则在光电二极管的信号积蓄期间中，即在读出栅极为Off状态时，转送晶体管正下方的半导体衬底界面耗尽。因此，生成少数载流子即电子而成为暗电流，它流入到光电二极管。该流入的暗电流值对于每个像素其大小不同，因此它在重放画面上成为固定图案噪声，重放画面的S/N恶化。
针对这样的问题，在专利文献(特开2002-217397号公报)中，采取以下这样的方案。即，通过在电荷积蓄期间中向转送晶体管的栅极施加负电压，而在转送晶体管的沟道掺杂层积蓄充分数量的作为多数载流子的空穴。这样，半导体衬底界面的电子的生成速度显著低下，因此流入到光电二极管的暗电流降低，由此固定图案噪声降低。
但是，该专利文献具有以下这样的问题。即，如果在电荷积蓄期间中向转送晶体管的栅极例如施加-2V的负电压，则在电荷积蓄期间中例如在2.5V偏压的杂散扩散层(检测部分)与转送晶体管的栅极之间产生5.5V左右的电位差。该电位差的大部分被施加到转送晶体管的栅极绝缘膜中的检测部分侧的端部。但是，如果施加到栅极绝缘膜上的电场通常为5E6V/cm以上，则栅极绝缘膜的耐压可靠性恶化，在元件动作中，栅极绝缘膜的绝缘性显著降低。由此，转送晶体管的栅极与杂散扩散层短路，不能进行像素信号的读出动作。
栅极绝缘膜的厚度在近年来的通常的CMOS元件制造工序中大致为左右，因此如果向栅极绝缘膜施加上述电位差，则施加到栅极绝缘膜上的电场最大也为9E6V/cm左右。因此，在上述专利文献的元件驱动方法中，栅极绝缘膜的可靠性降低，有元件不能动作的危险。
发明内容
本发明的一个实施例的固体摄像装置具备：将多个单位像素配置为二维形状的像素阵列部件；对上述像素阵列部件的多行顺序地进行选择扫描的垂直扫描电路，上述多个单位像素分别包括：光电变换元件(photoelectric conversion element)；将上述光电变换元件的信号电荷转送到检测部分的转送晶体管；对上述检测部分的信号电荷量进行放大并读出的放大晶体管，其中上述检测部分在上述光电变换元件的电荷积蓄期间内，被施加比电源电压低的第一电压。
本发明的另一个实施例是具备将多个单位像素配置为二维形状的像素阵列部件的固体摄像装置的驱动方法，上述多个单位像素分别包括：光电变换元件；将上述光电变换元件的信号电荷转送到检测部分的转送晶体管；将上述检测部分的电压设定为电源端子的电压的复位晶体管；对上述检测部分的信号电荷量进行放大并读出的晶体管，其中上述驱动方法包括：在上述光电变换元件的电荷积蓄期间内，向上述检测部分施加比电源电压低的第一电压的步骤。
附图说明
图1是表示本发明的实施例1的固体摄像装置的电路模块图。
图2是用于说明图1所示的单位像素11的结构的截面图。
图3是表示实施例1的固体摄像装置的动作的时序图。
图4是表示本发明的实施例2的固体摄像装置的动作的时序图。
图5是表示本发明的实施例3的固体摄像装置的动作的时序图。
图6是表示本发明的实施例4的固体摄像装置的电路模块图。
具体实施方式
以下，参考附图说明本发明的实施例。另外，在以下的说明中，对于具有同一功能和结构的要素附加同一符号，并只在必要的情况下进行重复说明。
(实施例1)
图1是表示本发明的实施例1的固体摄像装置的电路模块图。固体摄像装置具备：将多个单位像素(pixel(picture element))11配置为二维形状的像素阵列部件10；对该像素阵列部件10进行扫描的寄存器等外围电路。另外，在图1中，作为一个例子表示了2×2的单位像素(11-1～11-4)，但实际上配置比这多的单位像素(pixel)。
在像素阵列部件10中，对每个单位像素列布线垂直信号线21。另外，在像素阵列部件10中，对每个单位像素行分别布线电荷转送线23、复位线24、以及驱动线25。
各电位像素11由光电变换元件(photoelectric conversionelement)(例如光电二极管)12、转送晶体管13、放大晶体管14、复位晶体管15、杂散扩散层(检测部分)16、以及电源端子17构成。作为这些晶体管13～15，例如使用N沟道MOS晶体管。
光电二极管12对入射光进行光电变换而变换为与其光量对应的电荷量的信号电荷(例如电子)并积蓄。光电二极管12的阳极接地。在光电二极管12的阴极和杂散扩散层16之间，连接有转送晶体管13。转送晶体管13的栅极与电荷转送线23连接。转送晶体管13被电荷转送线23的电压控制ON/OFF，将积蓄在光电二极管12中的信号电荷转送到杂散扩散层16。
复位晶体管15其漏极与电源端子17连接，其源极与杂散扩散层16连接，其栅极与复位线24连接。复位晶体管15被复位线24的电压控制ON/OFF，在ON状态下将杂散扩散层16设定为电源端子17的电压。
放大晶体管14其漏极与电源端子17连接，其源极与垂直信号线21连接，其栅极与杂散扩散层16连接。放大晶体管14将由复位晶体管15复位后的杂散扩散层16的电压作为复位电平输出，进而将从光电二极管12经由转送晶体管13转送信号电荷后的杂散扩散层16的电压作为信号电平输出。
固体摄像装置具备垂直扫描电路31、偏压生成电路33、水平扫描电路35、CDS(Correlated Double Sampling：相关二重采样)噪声除去电路38、以及电源驱动电路39。
垂直扫描电路31经由缓冲器32-1、32-2与电荷转送线23-1、23-2连接。另外，垂直扫描电路31经由缓冲器34-1、34-2与复位线24-1、24-2连接。垂直扫描电路31由移位寄存器、或解码器等构成，顺序地输出用于以行单位顺序选择驱动像素阵列部件10的各像素11的垂直扫描脉冲。
各缓冲器32与偏压生成电路33连接。偏压生成电路33生成在电荷转送线23的电压设定时使用的电压。具体地说，偏压生成电路33生成用于使转送晶体管13成为ON的高电平电压、以及用于使转送晶体管13成为OFF的负电压。缓冲器32使用这些电压，设定电荷转送线23的电压。
各单位像素11的电源端子17与电源驱动电路39连接。电源驱动电路39向各单位像素11的电源端子17供给与动作定时对应的各种电源电压。将在后面说明电源驱动电路39的动作。
垂直信号线21-1、21-2的一端分别与由N沟道MOS晶体管构成的负载晶体管40-1、40-2连接。具体地说，各负载晶体管40其漏极与垂直信号线21连接，其源极接地。负载晶体管40其栅极与负载线41连接，起到恒定电流源的作用。
垂直信号线21-1、21-2的另一端分别与CDS噪声除去电路38-1、38-2连接。各CDS噪声除去电路38是对垂直信号线21的电压进行采样保持，进行相关二重采样的电路。相关二重采样是指对按照时序输入的2个电压信号进行采样而输出其差分的处理。
CDS噪声除去电路38-1、38-2分别经由由N沟道MOS晶体管构成的水平选择晶体管37-1、37-2与水平信号线22连接。各水平选择晶体管37的栅极与水平扫描电路35连接。水平扫描电路35由移位寄存器或解码器等构成，顺序地输出用于顺序地对水平选择晶体管37进行选择扫描的水平扫描脉冲。通过与该水平扫描脉冲响应地顺序地使水平选择晶体管37成为ON状态，将由CDS噪声除去电路38进行了信号处理后的像素信号顺序地输出到水平信号线22，并经由输出端子36输出到外部。
图2是用于说明图1所示的单位像素11的结构的截面图。在n型半导体衬底51的表面区域中，为了对多个单位像素11的各个进行电绝缘而形成有元件分离绝缘层52。元件分离绝缘层52例如由STI(Shallow Trench Isolation)构成。作为半导体衬底51，例如使用硅，作为STI52，例如使用氧化硅。
在n型半导体衬底51内，形成有构成光电二极管12的电荷积蓄部件12A。电荷积蓄部件12A由向半导体衬底51内导入高浓度的n+型杂质而形成的n+型扩散层构成。在电荷积蓄部件12A上形成有由p型扩散层构成的表面保护层12B。
另外，在半导体衬底51内，形成有放大晶体管14、以及形成了复位晶体管15的p型阱53。在p型阱53内，形成有分别导入高浓度的n+型杂质而形成，作为晶体管的源极/漏极发挥作用的n+型扩散层(杂散扩散层16、n+型扩散层15B、以及n+型扩散层14B)。n+型扩散层15B与电源端子17连接。n+型扩散层14B与垂直信号线21连接。
在杂散扩散层16与n+型扩散层15B之间，在半导体衬底51上，隔着栅极绝缘膜形成有复位晶体管15的栅电极15A。在n+型扩散层14B与n+型扩散层15B之间，在半导体衬底51上，隔着栅极绝缘膜形成有放大晶体管14的栅电极14A。栅电极14A和杂散扩散层16通过布线层54连接。
在电荷积蓄部件12A与杂散扩散层16之间，在半导体衬底51内，形成有由p型扩散层构成的、转送晶体管13的沟道掺杂区域13C。在沟道掺杂区域13C上，隔着栅极绝缘膜13B形成有转送晶体管13的栅电极13A。这样，构成1个单位像素11。
接着，说明固体摄像装置的动作。图3是表示固体摄像装置的动作的时序图。另外，以驱动固体摄像装置中的1个单位像素(例如单位像素1-1)的动作作为一个例子进行说明。在图3中，Vtra是转送晶体管13的栅极电压(电荷转送线23的电压)，Vres是复位晶体管15的栅极电压(复位线24的电压)，Vpt是电源端子17的电压(由电源驱动电路39生成的电压)，Vfd是杂散扩散层(检测部分)16的电压。
另外，图3所示的电荷积蓄期间是光电二极管12积蓄电荷的期间。具体地说，是从向转送晶体管13一度供给驱动脉冲(转送晶体管13成为OFF)开始到再次供给驱动脉冲(转送晶体管13成为ON)为止的期间。
电源驱动电路39生成高电平电压，例如2.8V，将该高电平电压供给到单位像素的电源端子17。首先，垂直扫描电路31和偏压生成电路33将转送晶体管13的栅极电压Vtra从高电平设定为负电压(-2V左右)，使转送晶体管13成为OFF状态。从该时刻开始，开始在光电二极管12中积蓄电荷。
接着，电源驱动电路39在光电二极管12的电荷积蓄期间的初期(例如电荷积蓄期间的开始后马上)，使电压Vpt降低到低电平(0.5V左右)。接着，垂直扫描电路31在电荷积蓄期间的初期，将高电平的栅极电压Vres供给复位晶体管15，使复位晶体管15成为ON状态。由此，将电源端子17、以及杂散扩散层16的电压Vfd设定为0.5V。
接着，垂直扫描电路31将低电平的栅极电压Vres供给复位晶体管15，使复位晶体管15成为OFF状态。接着，电源驱动电路39使电压Vpt上升到2.8V。在这样的动作之后，杂散扩散层16的电压Vfd成为0.3V～0.5V左右。
另外，如果杂散扩散层16的电压Vfd是0.5V左右，则在由负载晶体管40和放大晶体管14构成的源极跟随电路中流过的贯通电流充分小，源极跟随电路变得非激活。因此，该行成为非选择状态。
另外，为了降低在转送晶体管13正下方的半导体衬底51界面处产生的暗电流，垂直扫描电路31和偏压生成电路33在电荷积蓄期间中，将转送晶体管13的栅极电压Vtra设定为-2V左右。如果这样在电荷积蓄期间中将转送晶体管的栅极电压设定为负电压，则转送晶体管正下方的Si、SiO2界面被偏压为负，因此积蓄在Si衬底内的p型扩散层区域中的空穴(hole)流入到转送晶体管正下方的Si、SiO2界面并积蓄，因此转送晶体管正下方的Si、SiO2界面不耗尽。因此，在作为大的暗电流源的转送晶体管正下方的Si、SiO2界面产生的暗电流降低，因此重放画面上的固定图案噪声降低，S/N提高。由此，在电荷积蓄期间中，在转送晶体管13的栅电极13A和杂散扩散层16之间的栅极绝缘膜13B(图2中的用圆圈围住的部分)中，产生2.5V左右的电位差。这时，施加在栅极绝缘膜13B上的电场最大是5E6V/cm。因此，能够防止转送晶体管13的栅极绝缘膜13B的可靠性恶化的情况。
接着，垂直扫描电路31在电荷积蓄期间的末期(例如电荷积蓄期间的结束之前)向复位晶体管15供给高电平的栅极电压Vres，使复位晶体管15成为ON状态。由此，杂散扩散层16的电压Vfd被设定为电源端子17的电压Vpt(2.8V)。接着，垂直扫描电路31向复位晶体管15供给低电平的栅极电压Vres，使复位晶体管15成为ON状态。这时，杂散扩散层16的电压Vfd是2.5V左右。
这时，杂散扩散层16被施加了充分高的电压，因此流过由负载晶体管40和放大晶体管14构成的源极跟随电路的贯通电流变得充分大，源极跟随电路被激活。在此，转送晶体管13和杂散扩散层16之间的栅极绝缘膜13B被暂时施加高电场，但由于施加该高电场的期间充分短，所以栅极绝缘膜13B的可靠性不恶化。
在复位晶体管15成为OFF后，由源极跟随电路将杂散扩散层16的电压作为输出信号(暗时电平)读出到垂直信号线21。由CDS噪声除去电路38取得该暗时电平并箝位。
接着，垂直扫描电路31和偏压生成电路33将转送晶体管13的栅极电压Vtra设定为高电平电压(2.8V左右)，使转送晶体管13成为ON状态。由此，积蓄在光电二极管12中的信号电荷被转送到杂散扩散层16。
接着，由源极跟随电路将根据该信号电荷调制了的杂散扩散层16的电压作为输出信号(信号电平)读出到垂直信号线21，该信号电平被供给到CDS噪声除去电路38。CDS噪声除去电路38对信号电平与上述箝位了的暗时电平的差分进行采样保持。然后，在CDS噪声除去电路38中保持了的信号从输出端子36被输出。
如以上详细说明的那样，根据本实施例，通过在电荷积蓄期间的至少一定期间中向转送晶体管13的栅极施加负电压，由此能够降低在转送晶体管13正下方的半导体衬底51界面处产生的暗电流。进而，在向转送晶体管13的栅极施加负电压的期间的至少一定期间中，向杂散扩散层16施加充分低的电压，使得不向转送晶体管13的栅电极13A与杂散扩散层16之间的栅极绝缘膜13B(图2中的用圆圈围住的部分)施加高电场。由此，能够防止栅极绝缘膜13B的可靠性降低，因此能够在重放画面中得到充分的S/N。
(实施例2)
实施例2将从电源驱动电路39供给各单位像素11的电源端子17的电压设定为3值以上的多个电平。
施加到电源端子17的电源电压电平例如如果与被摄体的照度对应地变化，则对提高重放画面的S/N是有效的。例如在用固体摄像装置摄像被摄体的照度低的场景的情况下，能够用像素捕捉到的信号电荷量变少。因此，为了得到清晰的重放图像，必须充分地提高S/N，另外必须充分地降低噪声电平。
在电荷积蓄期间中向晶体管13的栅极施加负电压的情况下，转送杂散扩散层16相对于转送晶体管13的栅电极13A的电位差向正方向增大。因此，施加到转送晶体管13的沟道掺杂区域13C与杂散扩散层16的PN结部分的电场变高，从半导体衬底51向杂散扩散层16流入成为频带间隧道电流的噪声电子。
为了降低该噪声电子，必须充分减小转送晶体管13的栅极与杂散扩散层16的电压差。因此，在被摄体的照度低，因此需要充分降低噪声电平的情况下，预先降低从电源驱动电路39向各单位像素11的电源端子17供给的电压，降低该噪声电子数。
另一方面，在被摄体的照度高，因此不需要降低噪声电平的情况下，如在实施例1中说明了的那样，使从电源驱动电路39供给各单位像素11的电源端子17的电压上升到高电平(2.8V左右)。这样，在信号读出之前使复位晶体管15成为ON状态之后的杂散扩散层16的电压变得充分高，能够积蓄在杂散扩散层16中的电子数充分增加，因此能够扩大单位像素11的动态范围(dynamic range)。
图4是表示本发明的实施例2的固体摄像装置的动作的时序图。在本实施例中，说明将3值电平的电压供给各单位像素11的电源端子17的情况。固体摄像装置的结构与图1一样。
电源驱动电路39在电荷积蓄期间的末期(例如电荷积蓄期间的结束之前)，将电压Vpt设定为高电平电压(2.8V左右)和低电平电压(0.5V左右)的中间电平。接着，垂直扫描电路31将高电平的栅极电压Vres供给复位晶体管15，使复位晶体管15成为ON状态。由此，杂散扩散层16的电压Vfd被设定为电源端子17的电压Vpt(中间电平)。接着，垂直扫描电路31将低电平的栅极电压Vres供给复位晶体管15，使复位晶体管15成为OFF状态。
这时，由于向杂散扩散层16施加中间电平电压，所以流过由负载晶体管40和放大晶体管14构成的源极跟随电路的贯通电流变大，源极跟随电路被激活。在此，转送晶体管13的栅极与杂散扩散层16的电压差与实施例1相比减少。由此，能够降低从半导体衬底51向杂散扩散层16流入的噪声电子数。进而，由于转送晶体管13的栅极与杂散扩散层16的电压差减小，所以施加到转送晶体管13的栅极绝缘膜13B的电场也减小。由此，能够防止转送晶体管13的栅极绝缘膜13B的可靠性恶化。
在复位晶体管15成为OFF后，由源极跟随电路将杂散扩散层16的中间电平电压作为输出信号(暗时电平)读出到垂直信号线21。该暗时电平被CDS噪声除去电路38取得并箝位。
接着，垂直扫描电路31将转送晶体管13的栅极电压Vtra设定为高电平电压(2.8V左右)，使转送晶体管13成为ON状态。由此，积蓄在光电二极管12的信号电荷被转送到杂散扩散层16。
如以上详细说明的那样，在本实施例中，在被摄体的照度低，因此需要充分降低噪声电平的情况下，使从电源驱动电路39供给各单位像素11的电源端子17的电压降低到高电平与低电平的中间电平。由此，能够降低流入到杂散扩散层16的噪声电子数，因此即使在用像素能够捕捉到的信号电荷量少的情况下，也能够得到清晰的重放图像。其他效果与实施例1一样。
(实施例3)
实施例3通过与实施例1相比缩短向转送晶体管13的栅极施加负电压的期间，来进一步防止栅极绝缘膜13B的可靠性的恶化。
图5是表示本发明的实施例3的固体摄像装置的动作的时序图。固体摄像装置的结构与图1一样。
电源驱动电路39生成高电平电压例如2.8V，将该高电平电压供给单位像素的电源端子17。首先，垂直扫描电路31和偏压生成电路33使转送晶体管13的栅极电压Vtra从高电平转移到接地电压(0V)，使转送晶体管13成为OFF状态。从该时刻开始，在光电二极管12中开始进行电荷积蓄。
接着，电源驱动电路39在光电二极管12的电荷积蓄期间的初期(例如电荷积蓄期间的开始之后马上)，使电压Vpt降低到低电平(0.5V左右)。接着，垂直扫描电路31在电荷积蓄期间的初期，将高电平的栅极电Vres供给到复位晶体管15，使复位晶体管15成为ON状态。由此，将电源端子17、杂散扩散层16的电压Vfd设定为0.5V。
接着，垂直扫描电路31将低电平的栅极电压Vres供给复位晶体管15，使复位晶体管15成为OFF状态。接着，电源驱动电路39使电压Vpt上升到2.8V。在这样的动作之后，杂散扩散层16的电压Vfd成为0.3V～0.5V左右。
接着，为了降低在转送晶体管13正下方的半导体衬底51界面产生的暗电流，垂直扫描电路31和偏压生成电路33将转送晶体管13的栅极电压Vtra设定为-2V。由此，在电荷积蓄期间中，在转送晶体管13的栅电极13A与杂散扩散层16之间的栅极绝缘膜13B(图2中的圆圈包围的部分)上产生2.5V左右的电位差。这时，施加在栅极绝缘膜13B上的电场最大为5E6V/cm。
接着，垂直扫描电路31和偏压生成电路33在电荷积蓄期间的末期(例如电荷积蓄期间的结束之前)将转送晶体管13的栅极电压Vtra设定为0V。接着，垂直扫描电路31将高电平的栅极电压Vres供给复位晶体管15，使复位晶体管15成为ON状态。由此，杂散扩散层16的电压Vfd被设定为电源端子17的电压Vpt(2.8V)。接着，垂直扫描电路31将低电平的栅极电压Vres供给复位晶体管15，使复位晶体管15成为OFF状态。这时，杂散扩散层16的电压Vfd是2.5V左右。
这时，由于向杂散扩散层16施加充分高的电压，所以流过由负载晶体管40和放大晶体管14构成的源极跟随电路的贯通电流变得充分大，源极跟随电路被激活。在此，转送晶体管13和杂散扩散层16之间的栅极绝缘膜13B与实施例1相比被施加低电场，所以栅极绝缘膜13B的可靠性不恶化。
在复位晶体管15成为OFF后，由源极跟随电路将杂散扩散层16的电压作为输出信号(暗时电平)读出到垂直信号线21。由CDS噪声除去电路38取得该暗时电平并箝位。
接着，垂直扫描电路31和偏压生成电路33将转送晶体管13的栅极电压Vtra设定为高电平电压(2.8V左右)，使转送晶体管13成为ON状态。由此，积蓄在光电二极管12中的信号电荷被转送到杂散扩散层16。
接着，由源极跟随电路将根据该信号电荷调制了的杂散扩散层16的电压作为输出信号(信号电平)读出到垂直信号线21，该信号电平被供给到CDS噪声除去电路38。CDS噪声除去电路38对信号电平与上述箝位了的暗时电平的差分进行采样保持。然后，在CDS噪声除去电路38中保持了的信号从输出端子36被输出。
如以上详细说明的那样，根据本实施例，向转送晶体管13的栅极绝缘膜13B施加5E6V/cm以上的电场的期间比实施例1还短。具体地说，在复位晶体管15成为ON，杂散扩散层16的电压Vfd被设定为2.5V左右的期间中，也能够防止向栅极绝缘膜13B施加5E6V/cm以上的电场。因此，更进一步地不使栅极绝缘膜13B的可靠性恶化，能够降低流入到光电二极管12的暗电流噪声。
(实施例4)
实施例4表示了单位像素11的其他结构例子。图6是表示本发明的实施例4的固体摄像装置的电路模块图。
在像素阵列部件10中，对每个单位像素列布线垂直选择线42(42-1、42-2)。垂直扫描电路31经由缓冲器43-1、43-2与垂直选择线42-1、42-2连接。
各单位像素11具备例如由N沟道MOS晶体管构成的垂直选择晶体管18。垂直选择晶体管18其漏极与电源端子17连接，其源极与放大晶体管14的漏极连接，其栅极与垂直选择线42连接。
垂直扫描电路31通过控制垂直选择晶体管18的ON/OFF，来进行像素阵列部件10的行选择。由此，进行由负载晶体管40和放大晶体管14构成的源极跟随电路的激活/非激活。
在这样构成的固体摄像装置中适用了图3～图5的驱动方法的情况下，也能够得到与实施例1～3所示的效果一样的效果。
本发明并不只限于以上的具体说明和实施例。在不脱离本发明的宗旨的范围内可以进行各种变形和组合，而这些变形和组合也包含在本发明中。
Claims (20)
1. 一种固体摄像装置，其特征在于包括：
将多个单位像素配置为二维形状的像素阵列部件；
对上述像素阵列部件的多行顺序地进行选择扫描的垂直扫描电路，
上述多个单位像素分别包括：
光电变换元件；
将上述光电变换元件的信号电荷转送到检测部分的转送晶体管；
将上述检测部分的电压设定为电源端子的电压的复位晶体管；
对上述检测部分的信号电荷量进行放大并读出的放大晶体管，其中
上述检测部分在上述光电变换元件的电荷积蓄期间内，被施加比电源电压低的第一电压。
2. 根据权利要求1所述的固体摄像装置，其特征在于：
在上述电荷积蓄期间内，上述转送晶体管的栅极被施加负电压。
3. 根据权利要求2所述的固体摄像装置，其特征在于还包括：
向上述电源端子供给上述第一电压的电源驱动电路。
4. 根据权利要求3所述的固体摄像装置，其特征在于：
上述垂直扫描电路通过使上述复位晶体管ON，而在上述电荷积蓄期间的初期和末期分别将上述检测部分的电压设定为上述电源端子的电压，
上述电源驱动电路在上述电荷积蓄期间的初期向上述电源端子供给上述第一电压，在上述电荷积蓄期间的末期向上述电源端子供给电源电压。
5. 根据权利要求2所述的固体摄像装置，其特征在于还包括：
向上述转送晶体管的栅极供给负电压的偏压生成电路。
6. 根据权利要求1所述的固体摄像装置，其特征在于：
在上述电荷积蓄期间的末期，上述检测部分被施加电源电压与上述第一电压的中间电压即第二电压。
7. 根据权利要求6所述的固体摄像装置，其特征在于还包括：
向上述电源端子供给上述第一电压和上述第二电压的电源驱动电路。
8. 根据权利要求7所述的固体摄像装置，其特征在于：
上述垂直扫描电路通过使上述复位晶体管ON，而在上述电荷积蓄期间的初期和末期分别将上述检测部分的电压设定为上述电源端子的电压，
上述电源驱动电路在上述电荷积蓄期间的初期向上述电源端子供给上述第一电压，在上述电荷积蓄期间的末期向上述电源端子供给上述第二电压。
9. 根据权利要求1所述的固体摄像装置，其特征在于：
上述转送晶体管的栅极在上述电荷积蓄期间内被施加负电压，并且在上述电荷积蓄期间的末期被施加接地电压。
10. 根据权利要求9所述的固体摄像装置，其特征在于还包括：
向上述转送晶体管的栅极供给负电压和接地电压的偏压生成电路。
11. 根据权利要求1所述的固体摄像装置，其特征在于：
上述单位像素包括：被连接在上述电源端子和上述放大晶体管的漏极之间，并且在上述像素阵列部件的行选择时使用的选择晶体管。
12. 根据权利要求1所述的固体摄像装置，其特征在于还包括：
对上述像素阵列部件的多个列顺序地进行选择扫描的水平扫描电路。
13. 根据权利要求12所述的固体摄像装置，其特征在于还包括：
输出通过包含在由上述水平扫描电路选择出的单位像素中的放大晶体管放大了的信号的输出端子。
14. 一种固体摄像装置的驱动方法，该固体摄像装置具备将多个单位像素配置为二维形状的像素阵列部件，该驱动方法的特征在于：
上述多个单位像素分别包括：
光电变换元件；
将上述光电变换元件的信号电荷转送到检测部分的转送晶体管；
将上述检测部分的电压设定为电源端子的电压的复位晶体管；
对上述检测部分的信号电荷量进行放大并读出的放大晶体管，其中
上述驱动方法包括：在上述光电变换元件的电荷积蓄期间内，向上述检测部分施加比电源电压低的第一电压的步骤。
15. 根据权利要求14所述的驱动方法，其特征在于包括：
上述施加第一电压的步骤包括：
向上述电源端子施加上述第一电压的步骤；
使上述复位晶体管ON的步骤。
16. 根据权利要求14所述的驱动方法，其特征在于包括：
在上述电荷积蓄期间内，向上述转送晶体管的栅极施加负电压的步骤。
17. 根据权利要求14所述的驱动方法，其特征在于包括：
在上述电荷积蓄期间的末期向上述检测部分施加电源电压的步骤。
18. 根据权利要求14所述的驱动方法，其特征在于包括：
在上述电荷积蓄期间的末期，向上述检测部分施加电源电压与上述第一电压的中间电压即第二电压的步骤。
19. 根据权利要求14所述的驱动方法，其特征在于包括：
在上述电荷积蓄期间内，向上述转送晶体管的栅极施加负电压的步骤；
在上述电荷积蓄期间的末期，向上述转送晶体管的栅极施加接地电压的步骤。
20. 根据权利要求14所述的驱动方法，其特征在于包括：
上述单位像素包括：被连接在上述电源端子和上述放大晶体管的漏极之间，并且在上述像素阵列部件的行选择时使用的选择晶体管。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C12 | Rejection of a patent application after its publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20080924 |