CN101715071B - 固态图像摄取装置、半导体装置和相机系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种固态图像摄取装置、半导体装置和相机系统。固态图像摄取装置包括：像素阵列，其中多个像素以矩阵形式排列，每个像素具有光电转换元件和检测光电转换元件获得的电信号的检测单元；信号线，信号线针对各个垂直列而设置并且经由开关元件连接到检测单元；选择线，选择线针对各个水平行而设置并且被提供以使得开关元件导通的选择脉冲；复位单元，复位单元被设置在构成像素阵列的每一个像素中并且对像素的检测单元施加预定电位；以及输出控制单元，输出控制单元被设置在构成像素阵列的每一个像素中并且根据被提供给另一选择线的选择脉冲使得像素的开关元件导通，另一选择线连接到属于与像素的行不同行的另一像素的另一开关元件。

Description

固态图像摄取装置、半导体装置和相机系统

技术领域

本发明涉及固态图像摄取装置、半导体装置和相机系统。更具体而言，本发明涉及包含规则排列的元件(例如，光电转换元件)的固态图像摄取装置、半导体装置和相机系统。

背景技术

近年来，诸如互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器之类的固态图像摄取元件已经被广泛用作诸如移动电话之类的各种移动终端中所包含的图像捕获设备和诸如数字静止相机或数字视频相机之类的图像捕获设备的图像输入装置(例如，参见日本未实审专利申请公布No.10-126697)。

图4是示出CMOS图像传感器的示意图。CMOS图像传感器包括像素阵列202和垂直扫描电路203，在像素阵列202中，许多像素201(每个像素都包括光电转换元件)以矩阵形式排列，垂直扫描电路203用于逐行地选择像素阵列202中的各个像素并且控制对像素的快门操作和读取操作。CMOS图像传感器还包括列信号处理单元204，列信号处理单元204用于从像素阵列202读出信号并且逐列地执行预定处理(例如，相关双采样(CDS)处理、自动增益控制(AGC)处理和模/数转换处理)。此外，CMOS图像传感器包括水平扫描电路206和数字信号处理单元207，水平扫描电路206用于逐个地选择信号处理单元204的信号并且将所选择的信号提供给水平信号线205，数字信号处理单元207用于将从水平信号线205馈送的信号转换成想要的输出数据格式。CMOS图像传感器还包括定时发生器208，定时发生器208基于参考时钟生成各个单元的操作中所使用的各种脉冲信号。在这里，CDS处理是指用于消除从像素晶体管的阈值中的方差产生的固定模式噪声的处理。AGC处理是指自动增益控制处理。

如图5中所示，像素阵列202中所包括的每个像素201具有光电转换元件(例如，光电二极管)101、转移晶体管102、复位晶体管103、放大晶体管104和选择晶体管105。图5示出使用N-沟道MOS(NMOS)晶体管作为晶体管102-105的示例电路。

转移晶体管102连接在光电二极管101的阴极和浮动扩散(FD)部分106之间。转移晶体管102的栅极连接到被提供以转移栅极脉冲TG的转移控制线111。复位晶体管103的漏极连接到电源Vdd，而其源极和栅极分别连接到FD部分106和被提供以复位脉冲RS的复位控制线112。

放大晶体管104的栅极连接到FD部分106，而其漏极和源极分别连接到电源Vdd和选择晶体管105的漏极。选择晶体管105的栅极连接到被提供以选择脉冲SEL的选择控制线113，而选择晶体管105的源极连接到垂直信号线216。垂直信号线216连接到用于向其供应恒定电流的恒定电流源217，并且还连接到列信号处理单元204。

图6是示出像素中不包括放大晶体管104和选择晶体管105的一部分的示意图。

在P-型衬底131的表面上形成N-型扩散区132、133和134。此外，在P-型衬底131的表面上的N-型扩散区132和133之间的上方区域处形成栅极135。此外，在N-型扩散区133和134之间的上方区域处形成栅极136。通过未示出的栅极氧化膜(SiO₂)在衬底上形成栅极135和136。

根据图5和图6之间的对应关系，通过P-型衬底131与N-型扩散区132之间的PN结形成光电二极管101。通过N-型扩散区132、N-型扩散区133和设置在两者之间的栅极135形成转移晶体管102。通过N-型扩散区133、N-型扩散区134和设置在两者之间的栅极136形成复位晶体管103。

N-型扩散区133用作FD部分106，并且电连接到放大晶体管104的栅极。用作复位晶体管103的漏极的N-型扩散区134被提供以电源电位Vdd。P-型衬底131的上表面(不包括光电二极管101)被覆盖以遮光层137。

现在，将参考图6中所示的截面图和图7中所示的波形图描述像素201的电路的操作。

如图6中所示，响应于利用光照射光电二极管101，根据光的强度诱导了电子(-)与空穴(+)对(光电转换)。参考图7，在时间T1，选择脉冲SEL被施加于选择晶体管105的栅极。同时，复位脉冲RS被施加于复位晶体管103的栅极。结果，复位晶体管103导通，这在时间T2将FD部分106复位至电源电位Vdd。

响应于FD部分106的复位，FD部分106的电位经由放大晶体管104被输出到垂直信号线216，作为复位电平Vn。该复位电平Vn对应于对像素201唯一的噪声分量。复位脉冲RS在预定时间段期间(在时间T1和时间T3之间)变成活动的(“高(H)电平”)。即使在复位脉冲RS从活动状态转变成非活动状态(即，“低(L)电平”)之后，FD部分106也保持在复位状态。FD部分106处于复位状态的时间段对应于复位时间段。

在时间T4，在选择信号SEL活动的同时转移栅极脉冲TG被施加于转移晶体管102的栅极，响应于此，转移晶体管102导通。之后，光电二极管101执行光电转换。累积的信号电荷被转移到FD部分106。结果，FD部分106的电位根据信号电荷的量而改变(在时间T4和时间T5之间)。此时，FD部分106的电位通过放大晶体管104被输出到垂直信号线216，作为信号电平Vs(在信号读取时间段期间)。信号电平Vs与复位电平Vn之间的差RSI1对应于无噪声分量像素信号电平。

与捕获较暗对象的图像时相比，当捕获较亮对象的图像时，复位时间段期间在光电二极管101中一般累积更多的电荷，所以垂直信号线216上的差RSI1变得更大。

由于诸如CMOS图像传感器之类的固态图像摄取元件使用毫微安(nA)量级的光激发电流作为信号，所以，由于半导体晶体的缺陷引起的漏电流影响很大。因此，采用了用于减小漏电流的制造工艺，例如，在比一般集成电路更高度洁净的环境下制造元件的工艺和用于采用各种退火处理来减少晶体缺陷的工艺。然而，仍然存在小数目的具有大漏电流或者具有低感光度的像素。可能很难消除这些像素。具有这样的像素的固态图像摄取元件是具有所谓的有缺陷像素(defective pixel)的固态图像摄取元件。

即使存在具有有缺陷像素的固态图像摄取元件，通过基于由与有缺陷像素相邻的像素获得的输出信号来校正包括来自有缺陷像素的信号的图像，也可以获得基本上无缺陷的图像。

因此，一般而言，CMOS图像传感器输出包括有缺陷像素的信号的图像数据，并且对输出图像数据执行信号处理以校正包括从有缺陷像素输出的信号的图像。日本未实审专利申请公布No.4-160883公开了这样一种技术：将存储有缺陷像素的位置信息的非易失性存储器连接到定时发生器，并且在图像摄取元件的有缺陷像素的位置处，用基于与该有缺陷像素相邻的像素的值确定的预定值来替换从该有缺陷像素输出的值。

发明内容

然而，以上所述的有缺陷像素校正方法使用用来存储有缺陷像素的位置信息的存储单元并且对输出图像数据执行信号处理。此外，要被校正的有缺陷像素的数目受用来存储有缺陷像素信息的存储单元的容量的限制。

因此，需要提供一种能够校正来自有缺陷像素或有缺陷元件的数据而不添加新的存储单元或信号处理的固态图像摄取装置、半导体装置和相机系统。

根据本发明一个实施例的固态图像摄取装置包括：像素阵列，在像素阵列中，多个像素以矩阵形式排列，每个像素都具有光电转换元件和检测通过光电转换元件获得的电信号的检测单元；信号线，该信号线针对像素阵列的各个垂直列而设置并且经由开关元件连接到检测单元；选择线，该选择线针对像素阵列的各个水平行而设置并且被提供以使得开关元件导通的选择脉冲；复位单元，该复位单元被设置在构成像素阵列的每一个像素中并且对像素的检测单元施加预定电位；以及输出控制单元，该输出控制单元被设置在构成像素阵列的每一个像素中并且根据被提供给另一选择线的选择脉冲使得像素的开关元件导通，该另一选择线连接到属于与该像素的行不同行的另一像素的另一开关元件。

根据本发明另一个实施例的相机系统包括：像素阵列，在像素阵列中，多个像素以矩阵形式排列，每个像素都具有光电转换元件和检测通过光电转换元件获得的电信号的检测单元；信号线，该信号线针对像素阵列的各个垂直列而设置并且经由开关元件连接到检测单元；选择线，该选择线针对像素阵列的各个水平行而设置并且被提供以使得开关元件导通的选择脉冲；复位单元，该复位单元被设置在构成像素阵列的每一个像素中并且对像素的检测单元施加预定电位；输出控制单元，该输出控制单元被设置在构成像素阵列的每一个像素中并且根据被提供给另一选择线的选择脉冲使得像素的开关元件导通，该另一选择线连接到属于与该像素的行不同行的另一像素的另一开关元件；以及光学系统，该光学系统将入射光导到像素阵列。

复位单元对像素的检测单元施加预定电位，从而，预定电位被施加到像素的检测单元，而不论通过光电转换元件获得的电信号的量是多少。因此，由于具有起作用的复位单元的像素的检测单元保持在复位状态并且通过像素的光电转换元件获得的电信号未被输出，所以，该像素被去激活。这里，“预定电位”是指用于对检测单元进行复位的电位。

此外，输出控制单元根据被提供给另一选择线(该另一选择线连接到属于与所述像素的行不同行的另一像素的另一开关元件)的选择脉冲使得所述像素的开关元件导通，从而能够使得像素的开关元件响应于选择脉冲的施加而导通，该选择脉冲用于使得属于与所述像素的行不同行的另一像素的另一开关元件导通。因此，关于具有起作用的输出控制单元的像素，像素的数据在属于与像素的行不同行的另一像素的读出定时被读出。像素的数据也在像素原来的读出定时被读出。

如果属于与该像素的行不同行的特定像素的数据被读出而输出控制单元正在起作用，则所读出的像素信号可以重叠。更具体而言，从具有起作用的输出控制单元的像素读出的像素信号和从属于与该像素的行不同行输出的特定像素读出的像素信号叠加。因此，当像素的输出控制单元起作用时，属于与该像素的行不同行的特定像素的复位单元发生作用。

通过使像素的输出控制单元起作用和使属于与像素的行不同行的特定像素的复位单元起作用，可以基于从该像素读出的像素信号来校正属于与像素的行不同行的特定像素的数据。

根据本发明另一个实施例的半导体装置包括：元件阵列，在元件阵列中，多个元件被规则排列，每个元件响应于选择信号的施加而执行预定操作；去激活单元，该去激活单元被设置在构成元件阵列的每一个元件中并且使元件的预定操作去激活；以及激活单元，该激活单元被设置在构成元件阵列的每一个元件中，并且使得元件响应于对排列在元件附近的预定元件施加选择信号而执行预定操作。

去激活单元使得像素的预定操作去激活，从而具有起作用的去激活单元的像素的功能被去激活。例如，关于元件是光电转换元件的示例情况，通过具有起作用的去激活单元的光电转换元件获得的电信号被复位，从而光电转换元件的功能被去激活。

这里，“元件”是指规则排列的光电转换元件、液晶驱动元件等等，并且它们的物理位置信息是重要的。因此，这里使用的“元件”不包括无关物理位置信息的、仅用于存储信息的元件(例如，存储元件)。

激活单元使得元件响应于对布置在元件附近的预定元件施加选择信号而执行预定操作，从而该元件在预定元件执行预定操作的定时执行预定操作。该元件还在元件原来的执行预定操作的定时执行预定操作。

如果排列在该元件附近的预定元件执行预定操作，同时激活单元在起作用，则用于执行预定操作的元件重叠。更具体而言，具有起作用的激活单元的预定操作和排列在元件附近的预定元件的预定操作重叠。因此，当像素的激活单元起作用时，排列在元件附近的预定元件的去激活单元发生作用。

在预定元件有缺陷时，通过使该元件的激活单元起作用并且使得预定像素的去激活单元起作用，可以基于该像素的预定操作执行校正。

根据本发明实施例的固态图像摄取装置、半导体装置和相机系统可以校正有缺陷像素或有缺陷元件的数据，而不添加新的存储器单元和信号处理。

附图说明

图1是用于示出根据本发明一个实施例的CMOS图像传感器的示意图；

图2A是用于示出像素阵列的示意图；

图2B是用于示出根据本发明一个实施例的CMOS图像传感器的有缺陷像素校正方法的示意图；

图3A是用于示出根据本发明一个实施例的CMOS图像传感器的驱动方法的示意图；

图3B是用于示出根据本发明另一个实施例的CMOS图像传感器的驱动方法的示意图；

图4是用于示出CMOS图像传感器的示意图；

图5是用于示出像素的示意图；

图6是用于示出像素的横截面结构的示意图；以及

图7是用于示出像素的电路的操作的波形图。

具体实施方式

为了理解本发明，以下将参考附图描述本发明实施例。

图1是用于示出作为根据本发明实施例的固态图像摄取装置的示例的CMOS图像传感器的示意图。该图中所示出的CMOS图像传感器包括像素阵列2和垂直扫描电路3，在像素阵列2中，许多像素1(每个像素1都具有光电转换元件)以矩阵形式排列，并且垂直扫描电路3用于逐行地选择像素阵列2中的各个像素以控制对像素的快门操作和读取操作。该CMOS图像传感器还包括列信号处理单元4，列信号处理单元4用于从像素阵列2读出信号并且逐列地执行预定处理(例如，CDS处理、AGC处理和模/数转换处理)。此外，CMOS图像传感器包括水平扫描电路6和数字信号处理单元7，水平扫描电路6用于逐个地选择信号处理单元4的信号并且将所选择的信号提供给水平信号线5，数字信号处理单元7用于将从水平信号线5馈送的信号转换成具有想要的输出格式的数据。此外，CMOS图像传感器还包括定时发生器8，定时发生器8基于参考时钟生成各个单元的操作中所使用的各种脉冲信号。

如图2A中所示，像素阵列2中的像素1(1a-1h)中的每一个像素具有光电转换元件(例如，光电二极管)(11a-11h)、第一转移晶体管12(12a-12h)、第一复位晶体管13(13a-13h)、放大晶体管14(14a-14h)和第一选择晶体管15(15a-15h)。在该实施例中，示出使用N-沟道MOS(NMOS)晶体管作为晶体管12-15的示例电路。

在该实施例中，假定像素1a和1c，像素1b、1d、1e和1g，像素1f分别用于检测红色、绿色和蓝色。

每个像素1还包括第二转移晶体管32(32a-32h)、第二复位晶体管33(33a-33h)、第三复位晶体管34(34a-34h)和第二选择晶体管35(35a-35h)。此外，每个像素1包括第一辅助晶体管36(36a-36h)、第二辅助晶体管37(37a-37h)和第三辅助晶体管38(38a-38h)。在该实施例中，示出使用P-沟道MOS(PMOS)晶体管作为第二转移晶体管32、第二复位晶体管33、第三复位晶体管34和第二选择晶体管35的示例电路，并且示出使用N-沟道MOS(NMOS)晶体管作为第一辅助晶体管36、第二辅助晶体管37和第三辅助晶体管38的示例电路。第一选择晶体管15和第二选择晶体管35用作开关元件的示例。

第一转移晶体管12连接在光电二极管11的阴极与浮动扩散(FD)部分16(16a-16h)之间。第一转移晶体管12的栅极连接到被提供以转移栅极脉冲TG(TGa-TGd)的转移控制线21(21a-21d)。第二转移晶体管32连接在光电二极管11的阴极与FD部分16之间。第二转移晶体管32的栅极连接到第三辅助晶体管38的一端。

第三辅助晶体管38的另一端经由第三保险丝42(42a-42h)连接到电源Vdd，而第三辅助晶体管38的栅极连接到位于两行之上的转移控制线21。更具体而言，第三辅助晶体管38c和38g的栅极连接到转移控制线21a。第三辅助晶体管38d和38h的栅极连接到转移控制线21b。第三保险丝42连接到下拉电阻器(未示出)。当第三保险丝42断开连接时，信号电平变为低(L)。

第一复位晶体管13的漏极连接到电源Vdd，而第一复位晶体管13的源极和栅极分别连接到FD部分16和被提供以复位脉冲RS(RSa-RSd)的复位控制线22(22a-22d)。FD部分16是检测单元的示例。

第二复位晶体管33的漏极连接到电源Vdd，而第二复位晶体管33的源极和栅极分别连接到FD部分16和经由第一保险丝40连接到电源Vdd。第一保险丝40连接到下拉电阻器(未示出)。当第一保险丝40断开连接时，信号电平变为低(L)。

第三复位晶体管34的漏极连接到电源Vdd，而第三复位晶体管34的源极连接到FD部分16。第二辅助晶体管37的一端连接到第三复位晶体管34的栅极，而第二辅助晶体管37的另一端经由第四保险丝43连接到电源Vdd。第二辅助晶体管37的栅极连接到位于两行之上的复位控制线22。更具体而言，第二辅助晶体管37c和37g的栅极连接到复位控制线22a。第二辅助晶体管37d和37h的栅极连接到复位控制线22b。第四保险丝43连接到下拉电阻器(未示出)。当第四保险丝43断开连接时，信号电平变成低(L)。

放大晶体管14的栅极连接到FD部分16，放大晶体管14的漏极和源极分别连接到电源Vdd和第一选择晶体管15。第一选择晶体管15的栅极连接到被提供以选择脉冲SEL(SELa-SELd)的选择控制线23(23a-23d)，而第一选择晶体管15的源极连接到垂直信号线26。垂直信号线26连接到列信号处理单元4和用于向垂直信号线26供应恒定电流的恒定电流源27。

第二选择晶体管35的漏极连接到放大晶体管14的源极，而第二选择晶体管35的源极连接到垂直信号线26。第一辅助晶体管36的一端连接到第二选择晶体管35的栅极，而另一端经由第二保险丝41连接到电源Vdd。第一辅助晶体管36的栅极连接到位于两行之上的选择控制线23。更具体而言，第一辅助晶体管36c和36g连接到选择控制线23a。第一辅助晶体管36d和36h连接到选择控制线23b。第二保险丝41连接到下拉电阻器(未示出)。当第二保险丝41断开连接时，信号电平变成低(L)。

在该实施例中，像素1c、1d、1g和1h分别用作像素1a、1b、1e和1f的校正像素。更具体而言，尽管示出了利用具有相同色彩的像素来校正有缺陷像素的示例配置，但是有缺陷像素不是必须利用具有相同色彩的像素(具有相同谱灵敏度的像素)来校正，而是可以利用不同色彩的像素来校正。

尽管在该实施例中描述了利用具有相同色彩的像素来校正有缺陷像素的示例，但是，优选地有缺陷像素和校正像素位置尽可能靠近并且优选地校正像素是相邻像素，这是因为校正像素检测信号电平而不是有缺陷像素。然而，由于CMOS图像传感器一般从同一行中的像素整体地读出信号，所以，优选地有缺陷像素和校正像素位于不同的行。

此外，尽管在该实施例中描述了利用连接到同一垂直信号线的像素来校正有缺陷像素的示例配置，但是有缺陷像素不是必须利用连接到同一垂直信号线的像素来校正，而是可以利用连接到不同垂直水平线的像素来校正。然而，当有缺陷像素是利用连接到相同垂直信号线的像素来校正的时，校正像素的信号电平是从与输出有缺陷像素的信号电平的垂直信号线相同的垂直信号线输出的。因此，并不执行特定的信号处理。

以下，将描述具有以上配置的CMOS图像传感器的有缺陷像素校正方法。以下将针对像素1a和1f有缺陷的情况给出描述。

在CMOS图像传感器的有缺陷像素校正方法中，执行[1]像素1a的去激活(inactivation)和[2]用于校正像素1a的数据的像素1c的校正功能的激活，以校正有缺陷像素1a的数据。

[1.像素1a的去激活]

为了使像素1a去激活，第一保险丝40a被断开连接(参见图2B)。作为用于断开第一保险丝40a的连接的方法，可以使用利用激光烧坏第一保险丝40的方法或用于对给定的地方施加过流的方法。

响应于断开第一保险丝40a的连接，L电平信号被施加于第二复位晶体管33a的栅极。当L电平信号被施加于第二复位晶体管33a的栅极时，第二复位晶体管33a导通。因此，FD部分16被复位。当FD部分16被复位时，像素1a不起作用。因此，可以通过断开第一保险丝40a的连接而使得像素1a去激活。

[2.用于校正像素1a的数据的像素1c的校正功能的激活]

为了激活用于校正像素1a的数据的像素1c的校正功能，分别断开第二、第三和第四保险丝41c、42c和43c的连接(参见图2B)。作为用于断开第二、第三和第四保险丝41c、42c和43c的连接的方法，可以使用用于利用激光烧坏保险丝的方法和对给定的地方施加过流的方法。

响应于断开第二保险丝41c的连接，第二选择晶体管35c根据选择脉冲SELa进行操作。更具体而言，当选择脉冲SELa为高(H)时，第二选择晶体管35c导通。当选择脉冲SELa为低(L)时，第二选择晶体管35c不导通(绝缘状态)。

响应于断开第三保险丝42c的连接，第二转移晶体管32c根据转移栅极脉冲TGa进行操作。更具体而言，当转移栅极脉冲TGa为高(H)时，第二转移晶体管32c导通。当转移栅极脉冲TGa为低(L)时，第二转移晶体管32c不导通(绝缘状态)。

此外，响应于断开第四保险丝43c的连接，第三复位晶体管34c根据复位脉冲RSa进行操作。更具体而言，当复位脉冲RSa为高(H)时，第三复位晶体管34c导通。当复位脉冲RSa为低(L)时，第三复位晶体管34c不导通(绝缘状态)。

因此，通过分别断开第二、第三和第四保险丝41c、42c和43c的连接可以激活用于校正像素1a的数据的像素1c的校正功能。

为了校正有缺陷像素1f，之后，执行[1]像素1f的去激活和[2]用于校正像素1f的数据的像素1h的校正功能的激活。

[1.像素1f的去激活]

为了使像素1f去激活，第一保险丝40f被断开连接(参见图2B)。

响应于断开第一保险丝40f的连接，L-电平信号被施加于第二复位晶体管33f的栅极。当L-电平信号被施加于第二复位晶体管33f的栅极时，第二复位晶体管33f导通。因此，FD部分16被复位。当FD部分16被复位时，像素1f不起作用。因此，通过断开第一保险丝40f的连接可以使像素1f去激活。

[2.用于校正像素1f的数据的像素1h的校正功能的激活]

为了激活用于校正像素1f的数据的像素1h的校正功能，分别断开第二、第三和第四保险丝41h、42h和43h的连接(参见图2B)。

响应于断开第二保险丝41h的连接，第二选择晶体管35h根据选择脉冲SELb进行操作。更具体而言，当选择脉冲SELb为高(H)时，第二选择晶体管35h导通。当选择脉冲SELb为低(L)时，第二选择晶体管35h不导通(绝缘状态)。

响应于断开第三保险丝42h的连接，第二转移晶体管32h根据转移栅脉冲TGb进行操作。更具体而言，当转移栅脉冲TGb为高(H)时，第二转移晶体管32h导通。当转移栅脉冲TGb为低(L)时，第二转移晶体管32h不导通(绝缘状态)。

此外，响应于断开第四保险丝43h的连接，第三复位晶体管34h根据复位脉冲RSb进行操作。更具体而言，当复位脉冲RSb为高(H)时，第三复位晶体管34h导通。当复位脉冲RSb为低(L)时，第三复位晶体管34h不导通(绝缘状态)。

因此，通过分别断开第二、第三和第四保险丝41h、42h和43h的连接，可以激活用于校正像素1f的数据的像素1h的校正功能。

以下，将参考图3A和图3B中示出的各个脉冲定时流程图，来描述具有以上配置的CMOS图像传感器的驱动方法。图3A和图3B中的“信号线电位1”指示连接到像素1a-1d的垂直信号线26的电位，而“信号线电位2”指示连接到像素1e-1h的垂直信号线26的电位。

首先，将给出对CMOS图像传感器的有缺陷像素的数据未被校正的情况的描述(参见图3A)。更具体而言，将给出对第一保险丝(40a和40f)、第二保险丝(41c和41h)、第三保险丝(42c和42h)以及第四保险丝(43c和43h)未被断开连接的情况的描述。

当CMOS图像传感器的有缺陷像素的数据未被校正时，选择脉冲SELa和复位脉冲RSa在时间t1被同时设置为高(H)。响应于该变化，第一复位晶体管13a和13e导通。FD部分16a和16e在时间t2被复位为电源电位Vdd。

响应于FD部分16a和16e的复位，复位的FD部分16a和16e的电位分别经由放大晶体管14a和14e被输出到垂直信号线26，作为复位电平Vn。该复位电平Vn对应于对像素唯一的噪声分量。此时，复位脉冲RSa在预定时间段期间(在时间t1和时间t3之间)为高(H)。即使在复位脉冲RSa从H-电平转变为L-电平之后，FD部分16a和16e仍保持为复位状态。FD部分16a和16e保持为复位状态的时间段对应于复位时间段。

通过在时间t4将转移栅极脉冲TGa设置为高(H)同时保持选择信号SELa为高(H)，第一转移晶体管12a和12e导通。以这种方式，光电二极管11a和11e执行光电转换，并且所累积的信号电荷被分别转移到FD部分16a和16e。因此，FD部分16a和16e的电位根据信号电荷的量而改变(在时间t4和时间t5之间)。此时，FD部分16a和16e的电位分别经由放大晶体管14a和14e被输出给垂直信号线26，作为信号电平Vs(在信号读取时间段期间)。信号电平Vs与复位电平Vn之间的差对应于无噪声分量像素信号电平。

以上述方式，检测到像素1a和1e的信号电平。然后，检测像素1b和1f的信号电平。

更具体而言，选择脉冲SELa、选择脉冲SELb和复位脉冲RSb在时间t6被同时分别设置为低(L)、高(H)和高(H)。响应于该变化，第一复位晶体管13b和13f导通。FD部分16b和16f在时间t7被复位为电源电位Vdd。

响应于FD部分16b和16f的复位，FD部分16b和16f的电位分别经由放大晶体管14b和14f被输出到垂直信号线26作为复位电平Vn。复位脉冲RSb在预定时间段期间(在时间t6和时间t8之间)为高(H)。即使在复位脉冲RSb从H-电平转变为L-电平之后，FD部分16b和16f仍保持为复位状态。

通过在时间t9将转移栅极脉冲TGb设置为高(H)同时保持选择信号SELb为高(H)，第一转移晶体管12b和12f导通。以这种方式，光电二极管11b和11f执行光电转换，并且所累积的信号电荷被分别转移到FD部分16b和16f。结果，FD部分16b和16f的电位根据信号电荷的量而改变(在时间t9和时间t10之间)。此时，FD部分16b和16f的电位分别经由放大晶体管14b和14f被输出给垂直信号线26，作为信号电平Vs。

以上述方式，检测到像素1b和1f的信号电平。然后，检测像素1c和1g的信号电平。

更具体而言，选择脉冲SELb、选择脉冲SELc和复位脉冲RSc在时间t11被同时分别设置为低(L)、高(H)和高(H)。响应于该变化，第一复位晶体管13c和13g导通。FD部分16c和16g在时间t12被复位为电源电位Vdd。

响应于FD部分16c和16g的复位，FD部分16c和16g的电位分别经由放大晶体管14c和14g被输出到垂直信号线26，作为复位电平Vn。复位脉冲RSc在预定时间段期间(在时间t11和时间t13之间)为高(H)。即使在复位脉冲RSc从H-电平转变为L-电平之后，FD部分16c和16g仍保持为复位状态。

通过在时间t14将转移栅极脉冲TGc设置为高(H)同时保持选择信号SELc为高(H)，第一转移晶体管12c和12g导通。以这种方式，光电二极管11c和11g执行光电转换，并且所累积的信号电荷被分别转移到FD部分16c和16g。结果，FD部分16c和16g的电位根据信号电荷的量而改变(在时间t14和时间t15之间)。此时，FD部分16c和16g的电位分别经由放大晶体管14c和14g被输出给垂直信号线26，作为信号电平Vs。

以上述方式，检测到像素1c和1g的信号电平。然后，检测像素1d和1h的信号电平。

更具体而言，选择脉冲SELc、选择脉冲SELd和复位脉冲RSd在时间t16被同时分别设置为低(L)、高(H)和高(H)。响应于该变化，第一复位晶体管13d和13h导通。FD部分16d和16h在时间t17被复位为电源电位Vdd。

响应于FD部分16d和16h的复位，FD部分16d和16h的电位分别经由放大晶体管14d和14h被输出到垂直信号线26，作为复位电平Vn。复位脉冲RSd在预定时间段期间(在时间t16和时间t18之间)为高(H)。即使在复位脉冲RSd从H-电平转变为L-电平之后，FD部分16d和16h仍保持为复位状态。

通过在时间t19将转移栅极脉冲TGd设置为高(H)同时保持选择信号SELd为高(H)，第一转移晶体管12d和12h导通。以这种方式，光电二极管11d和11h执行光电转换，并且所累积的信号电荷被分别转移到FD部分16d和16h。结果，FD部分16d和16h的电位根据信号电荷的量而改变(在时间t19和时间t20之间)。此时，FD部分16d和16h的电位分别经由放大晶体管14d和14h被输出给垂直信号线26，作为信号电平Vs。

以上述方式，检测到像素1d和1h的信号电平。

当CMOS图像传感器的有缺陷像素未被校正时，通过上述过程检测像素1(1a-1h)的信号电平。

现在，将给出对CMOS图像传感器的有缺陷像素被校正的情况的描述(参见图3B)。更具体而言，将给出对第一保险丝(40a和40f)、第二保险丝(41c和41h)、第三保险丝(42c和42h)以及第四保险丝(43c和43h)被断开连接的情况的描述。

当CMOS图像传感器的有缺陷像素的数据被校正时，选择脉冲SELa和复位脉冲RSa在时间t1被同时设置为高(H)。响应于该变化，第三复位晶体管34c和第一复位晶体管13e导通。FD部分16c和16e在时间t2被复位为电源电位Vdd。

响应于FD部分16c和16e的复位，复位的FD部分16c和16e的电位分别经由放大晶体管14c和14e被输出到垂直信号线26，作为复位电平Vn。该复位电平Vn对应于对像素唯一的噪声分量。复位脉冲RSa在预定时间段期间(在时间t1和时间t3之间)为高(H)。即使在复位脉冲RSa从H-电平转变为L-电平之后，FD部分16c和16e仍保持为复位状态。FD部分保持为复位状态的时间段对应于复位时间段。

通过在时间t4将转移栅极脉冲TGa设置为高(H)同时保持选择信号SELa为高(H)，第二转移晶体管32c和第一转移晶体管12e导通。以这种方式，光电二极管11c和11e执行光电转换，并且所累积的信号电荷被分别转移到FD部分16c和16e。结果，FD部分16c和16e的电位根据信号电荷的量而改变(在时间t4和时间t5之间)。此时，FD部分16c和16e的电位分别经由放大晶体管14c和14e被输出给垂直信号线26，作为信号电平Vs(在信号读取时间段期间)。

以上述方式，检测到用作像素1a的校正像素的像素1c的信号电平和像素1e的信号电平。然后，检测像素1b和用作像素1f的校正像素的像素1h的信号电平。

更具体而言，选择脉冲SELa、选择脉冲SELb和复位脉冲RSb在时间t6被同时分别设置为低(L)、高(H)和高(H)。响应于该变化，第一复位晶体管13b和第三复位晶体管34h导通。FD部分16b和16h在时间t7被复位为电源电位Vdd。

响应于FD部分16b和16h的复位，FD部分16b和16h的电位分别经由放大晶体管14b和14h被输出到垂直信号线26，作为复位电平Vn。复位脉冲RSb在预定时间段期间(在时间t6和时间t8之间)为高(H)。即使在复位脉冲RSb从H-电平转变为L-电平之后，FD部分16b和16h仍保持为复位状态。

通过在时间t9将转移栅极脉冲TGb设置为高(H)同时保持选择信号SELb为高(H)，第一转移晶体管12b和第二转移晶体管32h导通。以这种方式，光电二极管11b和11h执行光电转换，并且所累积的信号电荷被分别转移到FD部分16b和16h。结果，FD部分16b和16h的电位根据信号电荷的量而改变(在时间t9和时间t10之间)。此时，FD部分16b和16h的电位分别经由放大晶体管14b和14h被输出给垂直信号线26，作为信号电平Vs。

以上述方式，检测到像素1b和用作像素1f的校正像素的像素1h的信号电平。然后，检测像素1c和1g的信号电平。

更具体而言，选择脉冲SELb、选择脉冲SELc和复位脉冲RSc在时间t11被同时分别设置为低(L)、高(H)和高(H)。响应于该变化，第一复位晶体管13c和13g导通。FD部分16c和16g在时间t12被复位为电源电位Vdd。

响应于FD部分16c和16g的复位，FD部分16c和16g的电位分别经由放大晶体管14c和14g被输出到垂直信号线26，作为复位电平Vn。复位脉冲RSc在预定时间段期间(在时间t11和时间t13之间)为高(H)。即使在复位脉冲RSc从H-电平转变为L-电平之后，FD部分16c和16g仍保持为复位状态。

通过在时间t14将转移栅极脉冲TGc设置为高(H)同时保持选择信号SELc为高(H)，第一转移晶体管12c和12g导通。以这种方式，光电二极管11c和11g执行光电转换，并且所累积的信号电荷被分别转移到FD部分16c和16g。结果，FD部分16c和16g的电位根据信号电荷的量而改变(在时间t14和时间t15之间)。此时，FD部分16c和16g的电位分别经由放大晶体管14c和14g被输出给垂直信号线26，作为信号电平Vs。

以上述方式，检测到像素1c和1g的信号电平。然后，检测像素1d和1h的信号电平。

更具体而言，选择脉冲SELc、选择脉冲SELd和复位脉冲RSd在时间t16被同时分别设置为低(L)、高(H)和高(H)。响应于该变化，第一复位晶体管13d和13h导通。FD部分16d和16h在时间t17被复位为电源电位Vdd。

响应于FD部分16d和16h的复位，FD部分16d和16h的电位分别经由放大晶体管14d和14h被输出到垂直信号线26，作为复位电平Vn。复位脉冲RSd在预定时间段期间(在时间t16和时间t18之间)为高(H)。即使在复位脉冲RSd从H-电平转变为L-电平之后，FD部分16d和16h仍保持为复位状态。

通过在时间t19将转移栅极脉冲TGd设置为高(H)同时保持选择信号SELd为高(H)，第一转移晶体管12d和12h导通。以这种方式，光电二极管11d和11h执行光电转换，并且所累积的信号电荷被分别转移到FD部分16d和16h。结果，FD部分16d和16h的电位根据信号电荷的量而改变(在时间t19和时间t20之间)。此时，FD部分16d和16h的电位分别经由放大晶体管14d和14h被输出给垂直信号线26，作为信号电平Vs。

以上述方式，检测到像素1d和1h的信号电平。

根据本发明上述实施例的CMOS图像传感器分别断开第一、第二、第三和第四保险丝40a、41c、42c和43c的连接来利用像素1c的数据校正有缺陷像素1a的数据。因此，可以利用像素1c的数据来校正有缺陷像素1a的数据，而不增加新的存储单元或随后的信号处理。类似地，CMOS图像传感器分别断开第一、第二、第三和第四保险丝40f、41h、42h和43h的连接来利用像素1h的数据校正有缺陷像素1f的数据。因此，可以利用像素1h的数据来校正有缺陷像素1f的数据，而不增加新的存储单元或随后的信号处理。

尽管已经给出对CMOS图像传感器的描述作为该实施例中的示例，但是，可以使用能够采用利用相邻像素的数据来校正有缺陷像素的数据的的配置的半导体装置，并且本发明的应用范围不限于CMOS图像传感器。

本申请包含与2008年9月30日向日本专利局递交的日本在先专利申请JP 2008-252262中所公开的主题相关的主题，其全部内容通过引用被结合于此。

本领域技术人员应当理解，可以根据设计需要和其他因素进行各种修改、组合、子组合和变更，只要它们在本发明权利要求及其等价物的范围以内即可。

Claims (6)

1.一种固态图像摄取装置，包括：

像素阵列，在所述像素阵列中，多个像素以矩阵形式排列，每个像素具有光电转换元件和检测通过所述光电转换元件获得的电信号的检测单元；

信号线，所述信号线针对所述像素阵列的各个垂直列而设置并且经由开关元件连接到所述检测单元；

选择线，所述选择线针对所述像素阵列的各个水平行而设置并且被提供以使得所述开关元件导通的选择脉冲；

复位单元，所述复位单元被设置在构成所述像素阵列的每一个像素中并且对所述像素的检测单元施加预定电位；以及

输出控制单元，所述输出控制单元被设置在构成所述像素阵列的每一个像素中并且根据被提供给另一选择线的选择脉冲使得所述像素的开关元件导通，所述另一选择线连接到属于与所述像素的行不同行的另一像素的另一开关元件。

2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述像素和所述属于与所述像素的行不同行的另一像素连接到相同的信号线。

3.据权利要求1所述的装置，其中，所述像素和所述属于与所述像素的行不同行的另一像素具有相同的谱灵敏度。

4.据权利要求1所述的装置，其中，所述像素和所述属于与所述像素的行不同行的另一像素是相邻的像素。

5.一种半导体装置，包括：

像素阵列，在所述像素阵列中，多个像素以矩阵形式排列，每个像素具有光电转换元件和检测通过所述光电转换元件获得的电信号的检测单元；

信号线，所述信号线针对所述像素阵列的各个垂直列而设置并且经由开关元件连接到所述检测单元；

选择线，所述选择线针对所述像素阵列的各个水平行而设置并且被提供以使得所述开关元件导通的选择脉冲；

复位单元，所述复位单元被设置在构成所述像素阵列的每一个像素中并且对所述像素的检测单元施加预定电位；以及

输出控制单元，所述输出控制单元被设置在构成所述像素阵列的每一个像素中并且根据被提供给另一选择线的选择脉冲使得所述像素的开关元件导通，所述另一选择线连接到属于与所述像素的行不同行的另一像素的另一开关元件。

6.一种相机系统，包括：

像素阵列，在所述像素阵列中，多个像素以矩阵形式排列，每个像素具有光电转换元件和检测通过所述光电转换元件获得的电信号的检测单元；

信号线，所述信号线针对所述像素阵列的各个垂直列而设置并且经由开关元件连接到所述检测单元；

选择线，所述选择线针对所述像素阵列的各个水平行而设置并且被提供以使得所述开关元件导通的选择脉冲；

复位单元，所述复位单元被设置在构成所述像素阵列的每一个像素中并且对所述像素的检测单元施加预定电位；

输出控制单元，所述输出控制单元被设置在构成所述像素阵列的每一个像素中并且根据被提供给另一选择线的选择脉冲使得所述像素的开关元件导通，所述另一选择线连接到属于与所述像素的行不同行的另一像素的另一开关元件；以及

光学系统，所述光学系统将入射光导到所述像素阵列。

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