CN102110701B - 固态成像装置和成像系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及固态成像装置和成像系统。根据本发明的固态成像装置的特征在于,向复位MOS晶体管的栅极施加的复位栅极电压VresH比与放大MOS晶体管和复位MOS晶体管的漏极连接的电源的电源电压SVDD低。

Description

固态成像装置和成像系统
技术领域
本发明涉及固态成像装置和成像系统。
背景技术
在APS(有源像素传感器)类型的固态成像装置中,在每个像素中设置诸如源极跟随器放大器等的放大单元。这里,在用于放大单元的MOS(金属氧化物半导体)晶体管中出现的1/f噪声或RTS(随机电报信号)噪声导致放大单元中的噪声。这里,在日本专利申请公开No.2005-286168中公开了,埋入(buried)类型的MOS晶体管构成源极跟随器放大器在降低这种噪声方面是有效的。
顺便说一下,日本专利申请公开No.2000-244818公开了源极跟随器放大器由耗尽型的放大MOS晶体管构成,并且进一步公开了其一端与光电转换单元连接的复位MOS晶体管的漏极电压被设定为比放大MOS晶体管的漏极电压低。据说建立这种电压关系的原因是具有用作信号线的恒定电流负载的MOS晶体管并且使此晶体管工作在饱和区中。
为了降低1/f噪声或RTS噪声,在距离半导体的表面较深的位置处形成构成源极跟随器放大器的放大MOS晶体管的沟道是有效的。但是,如果在较深的位置处形成沟道,则阈值电压降低(在N沟道MOS晶体管的情况下)。结果,存在构成源极跟随器放大器的放大MOS晶体管工作在除饱和区之外的区域中的情况。可替换地,存在放大MOS晶体管工作在饱和区和线性区之间的过渡区中的情况。这里,如果MOS晶体管工作在线性区中,则来自源极跟随器放大器的输出信号的线性度(linearity)恶化。特别是,在为每个像素或为多个像素布置放大MOS晶体管的情况下,由于这些器件的变化,有可能同时存在工作在饱和区中的放大MOS晶体管和工作在线性区中的MOS晶体管。
考虑如上所述的这种问题,本发明旨在提供可以确保优秀且令人满意的线性度并且还可以降低噪声的固态成像装置。
发明内容
根据本发明的固态成像装置的特征在于具有多个像素的装置,每个像素包括:光电转换单元,被配置为执行入射光的光电转换;放大MOS晶体管,被配置为基于由该光电转换单元产生的电荷来输出信号;和复位MOS晶体管,被配置为使该放大MOS晶体管的栅极电势复位,其中该放大MOS晶体管是N型埋沟(buried-channel)MOS晶体管,并且用于将该复位MOS晶体管设定在导通状态的向该复位MOS晶体管的栅极施加的电压比向该复位MOS晶体管的漏极施加的电压低。
根据本发明,可以提供线性度优秀且令人满意的并且噪声被降低的固态成像装置。
通过下面参考附图对示例性实施例的详细描述,本发明的进一步的特征和方面将变得清晰。
附图说明
图1是示出根据本发明的一个实施例的布置在固态成像装置中的像素的电路图。
图2是示出根据本发明的一个实施例的固态成像装置的框图。
图3是示出布置有根据本发明的固态成像装置的成像系统的框图。
具体实施方式
在下文中,将参考附图描述本发明的示例性实施例。在下面的描述中,将说明像素由N沟道MOS晶体管构成的示例。但是,应当注意,本发明也适用于像素由P沟道MOS晶体管构成的情况。在此情况下,只需要使电压的极性全都反转。
(第一实施例)
图1是示出根据本发明的第一实施例的布置在固态成像装置中的像素的电路图。在本实施例中,像素100包括光电二极管101、转移MOS晶体管102、FD(浮置扩散区)103、放大MOS晶体管104、复位MOS晶体管105和选择晶体管106。
这里,光电二极管101是光电转换单元的一个示例。光电转换单元只需要对入射光执行光电变换。转移MOS晶体管102将通过光电转换产生的信号电荷转移到FD 103。FD 103与放大MOS晶体管104的栅极电连接。构成源极跟随器放大器的一部分的放大MOS晶体管104根据转移到FD 103的信号电荷的量而输出信号。这里,放大MOS晶体管104的栅极是源极跟随器放大器的输入端。复位MOS晶体管105用来将FD 103的电压复位为电源电压SVDD。即,在本实施例中,放大MOS晶体管104和复位MOS晶体管105的漏极电压等于共用的电源电压SVDD。选择晶体管106选择应该输出信号电荷的行。
源极跟随器放大器的输出端与垂直读出线107连接,并且恒定电流源108与垂直读出线107连接。因而,放大MOS晶体管104和恒定电流源108一起构成源极跟随器放大器。
转移MOS晶体管驱动线109与转移MOS晶体管102的栅极连接,复位MOS晶体管驱动线110与复位MOS晶体管105的栅极连接,并且选择晶体管驱动线111与选择晶体管106的栅极连接。
顺便说一下,放大MOS晶体管104是埋沟MOS晶体管。这里,将描述形成埋沟MOS晶体管的方法的一个示例。即,如有必要,将P型杂质注入到栅极绝缘层的界面附近的半导体区域中。作为P型杂质,可以使用硼等。接着,将N型杂质注入到已经注入了P型杂质的半导体区域下方的半导体区域中。这里,作为N型杂质,可以使用砷等。在任何情况下,由于与衬底和栅极绝缘层之间的界面相比,N型半导体区域被布置在衬底的较深的位置处,因此可以建立埋沟MOS晶体管。
在本实施例中,复位MOS晶体管105和选择晶体管106可以分别是埋沟MOS晶体管。特别是,在复位MOS晶体管105和选择晶体管106的阈值电压特性与放大MOS晶体管104的阈值电压特性相匹配的情况下,则可以简化工艺程序。更具体而言,在执行用于各个晶体管的沟道部分的离子注入的情况下,可以通过使用单个掩模来实现有关的离子注入,由此可以降低制造成本。
在本实施例中,在像素中包括将通过光电转换产生的信号电荷转移到FD 103的转移MOS晶体管102。因而,向转移MOS晶体管102的栅极施加预定的电压以使转移MOS晶体管102处于导通状态,由此将光电二极管101中的信号电荷转移到FD。更期望地,对光电二极管101中的电荷执行完全耗尽转移。也就是说,通过设置转移MOS晶体管102来实现用于对光电二极管101中的电荷执行完全耗尽转移的构造,由此可以减少光电二极管101中的漏电流的发生。
随后,将描述驱动块112的细节。驱动块112向像素供应成像操作所需的信号。更具体而言,从垂直移位寄存器转移的脉冲被输入到端子113,并且驱动脉冲分别被输入到端子114、115和116。然后,对来自垂直移位寄存器的脉冲和驱动脉冲的逻辑操作由包含于驱动块112中的每个逻辑操作电路来执行。随后,来自逻辑操作电路的输出被分别输入到驱动电路117、118和119。这里,驱动电路117向复位MOS晶体管105的栅极供应信号,驱动电路118向转移MOS晶体管102的栅极供应信号,并且驱动电路119向选择晶体管106的栅极供应信号。
顺便说一下,在复位MOS晶体管处于导通状态的情况下,向复位MOS晶体管105的栅极施加电压VresH,并且在复位MOS晶体管处于不导通状态的情况下,向复位MOS晶体管105的栅极施加地电势VSS。此外,在转移MOS晶体管102和选择晶体管106中出现导通的情况下,向这些晶体管的栅极施加电源电压VDD,并且在转移MOS晶体管102和选择晶体管106中没有出现导通的情况下,向这些晶体管的栅极施加地电势VSS。为了抑制光电二极管中的暗电流,在转移MOS晶体管102中没有出现导通的情况下,可以向转移MOS晶体管102的栅极施加比地电势低的负电压。在下面的描述中,除非另有说明,向栅极施加的电压指的是向晶体管的栅极施加以使得晶体管处于导通状态的电压。
应当注意,源极跟随器放大器的电源电压SVDD与向每个晶体管的栅极供应电压的驱动电路的电源电压VDD不同。一般说来,电源电压VDD比电源电压SVDD高。但是,电源电压VDD可以与电源电压SVDD相同或比其小。
本实施例的特征在于,向复位MOS晶体管的栅极施加的电压VresH比电源的电源电压SVDD低。放大MOS晶体管的漏极和复位MOS晶体管的漏极与电源连接。此外,期望将电压VresH设定为比电源电压VDD低。
图2是示出其中使用图1所示的像素电路的固态成像装置的框图。在图2中,像素100a、100b、100c、100d、100e、100f、100g和100i中的每一个相当于图1示出的像素100。尽管图2示出了布置有3行×3列的像素的布置,但是本发明不限于此。即,可以在固态成像装置中线状地或以矩阵方式布置多个像素。
在该图中,垂直读出线107a、107b和107c用来输出分别从像素100a~100i获得的像素信号,并且水平驱动线201a、201b和201c中的每一个用来针对每一行选择要被读取的像素。这里,应当注意,水平驱动线201a、201b和201c中的每一个相当于在图1中分别示出的转移MOS晶体管驱动线109、复位MOS晶体管驱动线110和选择晶体管驱动线111。此外,VSR(垂直移位寄存器)202与驱动块112连接。这里,在图1中示出了驱动块112的详细构造。
列信号读出单元203a、203b和203c用来处理从像素输出的信号。HSR(水平移位寄存器)204产生用来依次读出由列信号读出单元203a、203b和203c中的每一个保持的像素信号的控制信号。通过选择开关205a、205b和205c来将像素信号依次转移到放大单元206。然后,由放大单元206放大像素信号,并且从输出端子207输出放大的信号。
在本实施例中,在复位MOS晶体管105中出现导通的情况下,向复位MOS晶体管105的栅极施加电压VresH。更具体而言,向复位MOS晶体管105的栅极供应电压的驱动电路117由反相器电路构成,并且相关反相器电路的电源电压被给定为VresH。这里,应当注意,电源电压VresH比向复位MOS晶体管105的漏极供应的电源电压SVDD低。
如果向复位MOS晶体管105的栅极施加的电压被给定为VresH,则在放大MOS晶体管104的栅极处的电压VGS由以下表达式(1)给出。这里,假定复位MOS晶体管105的阈值电压被给定为Vth_res。
VGS=VresH-Vth_res  ...(1)
如表达式(1)所指出的,在向复位MOS晶体管105的栅极施加的电压减小的情况下,放大MOS晶体管104的栅极电压VGS减小。
向放大MOS晶体管104的漏极施加电源电压SVDD。因而,为了满足放大MOS晶体管104工作在饱和区中的条件,只需要满足以下表达式(2)。这里,假定放大MOS晶体管的阈值电压被给定为Vth_sf。
SVDD≥VGS-Vth_sf  ...(2)
因此,如果放大MOS晶体管104的栅极电压VGS减小,则表达式(2)的右边部分的值减小,由此放大MOS晶体管104的操作接近于在饱和区中的操作。
更期望地,向复位MOS晶体管的栅极施加的电压VresH可以满足从表达式(1)和(2)获得的以下表达式(3)。
VresH≤SVDD+Vth_sf+Vth_res  ...(3)
也就是说,期望的是电压VresH比放大MOS晶体管的漏极电压SVDD、放大MOS晶体管的阈值电压Vth_sf与复位MOS晶体管的阈值电压Vth_res的和低。
此外,为了满足在复位MOS晶体管105中出现导通的条件,必须满足以下表达式(4)。
VresH≥Vth_res  ...(4)
如刚刚所述的,由于电压VresH比电源电压VDD低,因此放大MOS晶体管104可以容易地工作在饱和区中。此外,由于设置了供应使得导通时的电压满足由表达式(3)和(4)给出的条件的信号的驱动电路,因此可以获得其线性度更优秀且令人满意的固态成像装置。
在本实施例中,与复位MOS晶体管105的漏极连接的电源的电源电压SVDD是4.8V,在转移MOS晶体管102和选择晶体管106中的每一个中出现导通的情况下向这些晶体管的栅极中的每一个施加的电压VDD是5.0V,放大MOS晶体管104的阈值电压Vth_sf和复位MOS晶体管105的阈值电压Vth_res中的每一个是-0.2V,并且在复位MOS晶体管105中出现导通的情况下向此晶体管的栅极施加的电压VresH是3.8V。
在将埋沟MOS晶体管用于源极跟随器放大器以降低1/f噪声或RTS噪声的情况下,放大MOS晶体管的阈值电压Vth_sf具有接近于0V的值或变为负电压。此外,在还将埋沟MOS晶体管用于复位晶体管的情况下,复位MOS晶体管的阈值电压Vth_res同样具有接近于0V的值或变为负电压。此外,如果在较深的位置处形成埋沟以改善降噪效果,则阈值电压向负的方向移动。据此,期望的是电压VresH较低。
在本实施例中,即使在通过将埋沟MOS晶体管应用于放大MOS晶体管104等来降低噪声的情况下,也可以通过降低电压VresH来确保优秀且令人满意的线性度。
此外,在本实施例中,复位MOS晶体管105的漏极电压和放大MOS晶体管104的漏极电压是彼此共用的。即,可以通过将各个漏极与共用的电源布线连接来减少布线的数目。
在半导体衬底的像素区域上形成包含于一个像素中的光电二极管101、转移MOS晶体管102、FD 103、放大MOS晶体管104、复位MOS晶体管105和选择晶体管106。此外,在半导体衬底上线状地或以矩阵方式布置像素区域。顺便说一下,可以在像素区域之间布置器件分隔部分。
放大MOS晶体管104的漏极和复位MOS晶体管105的漏极与通过绝缘膜布置在像素区域上的单个布线连接。因而,可以提高光电转换单元的实际的开口率。
顺便说一下,在本实施例中,可以与放大MOS晶体管104的漏极电压独立地供应复位MOS晶体管105的漏极电压。
随后,将作为比较示例来描述当在复位MOS晶体管中出现导通时栅极电势高于或等于漏极电势的构造。在这种情况下,向构成源极跟随器放大器的放大MOS晶体管的栅极供应基本上与复位MOS晶体管的漏极电压相同的电压。如果向复位MOS晶体管的漏极和放大MOS晶体管的漏极供应共用的电源电压SVDD,则在表达式(2)中得到SVDD≈VGS。为此,为了满足放大MOS晶体管工作在饱和区中的条件,或者为了满足表达式(2),阈值电压Vth必须为正电压。为此,其阈值电压Vth为负的埋沟MOS晶体管不工作在饱和区中。此外,即使多个像素的阈值电压Vth的平均值为正,由于制造工艺等引起的器件的变化,部分像素的放大MOS晶体管的阈值电压Vth也有可能为负。为此,通过该比较示例的构造不能改善线性度。
如刚刚所述的,在本实施例中,向复位MOS晶体管的栅极施加的电压比电源电压VDD低。为此,用于源极跟随器放大器的埋沟MOS晶体管容易地工作在饱和区中。因而,根据像这样的构造,可以在改善线性度时降低噪声。
(第二实施例)
随后,将描述根据本发明的第二实施例的固态成像装置。在本实施例中,不减小向复位MOS晶体管105的栅极施加的电压。作为替代,增大复位MOS晶体管105的阈值电压Vth。更具体而言,设定驱动电路117的电源以具有电源电压VDD,使得将向复位MOS晶体管105的栅极施加的电压设定为电源电压VDD。
为了减小放大MOS晶体管104的栅极电压VGS,复位MOS晶体管105的阈值电压Vth被设定为满足以下表达式(5),表达式(5)是通过用电源电压VDD替换表达式(3)中的电压VresH而获得的。
Vth_res≥VDD-SVDD-Vth_sf  ...(5)
这里,如果假定电源电压VDD是5.0V,电源电压SVDD是4.8V,并且放大MOS晶体管104的阈值电压Vth_sf是0V,则复位MOS晶体管105的阈值电压Vth_res等于或高于0.2V。但是,考虑到MOS晶体管的特性的变化等,期望的是将阈值电压Vth_res设定为等于或高于0.4V,并且进一步期望将阈值电压Vth_res设定为等于或高于0.6V。
在本实施例中,复位MOS晶体管105的阈值是满足表达式(5)的值。通过这种构造,用于源极跟随器放大器的埋沟MOS晶体管容易地工作在饱和区中。因而,可以在改善线性度时降低噪声。
(第三实施例)
在下文中,将详细描述根据本发明的固态成像装置被应用于照相机系统的本发明的第三实施例。这里,应当注意,作为成像系统,可以使用数字静态照相机或数字便携式摄像机等。图3是示出作为成像系统的示例的数字静态照相机的框图。
在图3中,挡板1用来保护透镜2,并且透镜2在固态成像装置4上提供被摄体的光学图像。光阑3改变经过透镜2的光的量,并且已经在上述实施例中描述的固态成像装置4将由透镜2提供的光学图像转换为图像数据。这里,在固态成像装置4的衬底上设置A/D(模拟到数字)转换器。信号处理单元7对从固态成像装置4输出的图像数据执行各种处理,诸如校正处理和压缩处理等,定时发生单元8产生给固态成像装置4和信号处理单元7的定时信号,总体控制/计算单元9执行各种计算并控制整个数字静态照相机,存储单元10用来暂时存储图像数据,记录介质控制I/F(接口)单元11用来对记录介质12执行记录或读取,诸如可拆卸地提供的半导体存储器等的记录介质12用来记录和/或读出图像数据,并且外部I/F单元13用来执行与外部计算机等的通信。这里,可以从成像系统外输入定时信号等,并且成像系统只需要至少设置固态成像装置4和用于处理从固态成像装置4输出的图像信号的信号处理单元7。
在本实施例中,在相同的衬底上设置固态成像装置4和A/D转换器。但是,可以在不同的衬底上分别设置固态成像装置4和A/D转换器。此外,可以在相同的衬底上设置固态成像装置4和信号处理单元7。
如上所述,根据本发明的固态成像装置可以被应用于照相机系统。也就是说,如果根据本发明的固态成像装置被应用于照相机系统,则可以拍摄线性度优秀且令人满意的并且噪声被降低的图像。
在上面的描述中,像素示例性地由N沟道MOS晶体管构成。但是,本发明也适用于像素由P沟道MOS晶体管构成的情况。在这种情况下,由于放大MOS晶体管由P沟道MOS晶体管构成,因此与使用N沟道MOS晶体管的情况相比,降低了1/f噪声。
在任何情况下,在像素由P沟道MOS晶体管构成的情况下,只需要使电压的极性全部反转。也就是说,向复位MOS晶体管的漏极和放大MOS晶体管的漏极施加地电势SVSS。
此外,可以采用另一种构造。在此构造中,与复位MOS晶体管的漏极和放大MOS晶体管的漏极连接的电源的电源电压SVSS是比地电势低的负电压。此时,在每个晶体管中出现导通的情况下向相关晶体管的栅极施加的电压VSS是比地电势低的负电压。
在像素由P沟道MOS晶体管构成的情况下,向复位MOS晶体管的栅极施加比向放大MOS晶体管的漏极施加的电压高的电压。此外,在上述表达式(1)~(5)中的每一个中,电源电压SVDD被漏极电压SVSS取代,并且将不等号的方向反转。在放大MOS晶体管是P型埋沟MOS晶体管的情况下,阈值电压从负电压移动到正电压。
作为P沟道MOS晶体管被应用于像素的具体的构造,收集空穴作为信号电荷的构造是能够想得到的。在这种情况下,像素中的所有晶体管可以由P沟道MOS晶体管构成。结果,由于像素的所有MOS晶体管可以在N型阱中形成,因此可以容易地使像素微细。此外,可以通过使用电子作为信号电荷而在N型阱中布置由P沟道MOS晶体管构成的放大MOS晶体管。在这种情况下,由于转移MOS晶体管在P型阱中形成,因此在使像素微细的情况下,想得到例如如下的背面照明的构造,其中在与光电转换单元不同的衬底上形成在浮置扩散区之后的级处布置的电路。
虽然已经参考示例性实施例描述了本发明,但是应当理解,本发明不限于公开的示例性实施例。以下权利要求的范围将被赋予最宽的解释以便包含所有这种修改和等同结构与功能。

Claims (16)

1.一种具有多个像素的固态成像装置,每个像素包括:
光电转换单元,被配置为执行入射光的光电转换;
放大MOS晶体管,被配置为基于由所述光电转换单元产生的电荷来输出信号;和
复位MOS晶体管,被配置为使所述放大MOS晶体管的栅极电势复位,
其中所述放大MOS晶体管是N型埋沟MOS晶体管,
所述复位MOS晶体管被配置为使所述放大MOS晶体管的栅极电势复位到如下的电压,即所述电压是通过从用于将所述复位MOS晶体管设定在导通状态的向所述复位MOS晶体管的栅极施加的电压中减去所述复位MOS晶体管的阈值电压而获得的差值,以及
用于将所述复位MOS晶体管设定在导通状态的向所述复位MOS晶体管的栅极施加的电压比向所述复位MOS晶体管的漏极施加的电压低。
2.根据权利要求1所述的固态成像装置,其中用于将所述复位MOS晶体管设定在导通状态的向所述复位MOS晶体管的栅极施加的电压VresH、所述放大MOS晶体管的漏极电压SVDD、所述放大MOS晶体管的阈值电压Vth_sf、以及所述复位MOS晶体管的阈值电压Vth_res满足以下两个表达式:
VresH≤SVDD+Vth_sf+Vth_res
VresH≥Vth_res。
3.根据权利要求1所述的固态成像装置,其中
所述复位MOS晶体管是埋沟MOS晶体管,以及
所述复位MOS晶体管的阈值电压是负电压。
4.根据权利要求1所述的固态成像装置,其中所述放大MOS晶体管的阈值电压是负电压。
5.根据权利要求1所述的固态成像装置,其中
所述像素还包括转移MOS晶体管和浮置扩散区,以及
所述转移MOS晶体管将由所述光电转换单元产生的电荷转移到所述浮置扩散区。
6.根据权利要求1所述的固态成像装置,其中所述放大MOS晶体管的漏极和所述复位MOS晶体管的漏极与在像素区域内布置的单个电源布线连接。
7.一种具有多个像素的固态成像装置,每个像素包括:
光电转换单元,被配置为执行入射光的光电转换;
放大MOS晶体管,被配置为基于由所述光电转换单元产生的电荷来输出信号;和
复位MOS晶体管,被配置为使所述放大MOS晶体管的栅极电势复位,
其中所述放大MOS晶体管是P型埋沟MOS晶体管,
所述复位MOS晶体管被配置为使所述放大MOS晶体管的栅极电势复位到如下的电压,即所述电压是通过从用于将所述复位MOS晶体管设定在导通状态的向所述复位MOS晶体管的栅极施加的电压中减去所述复位MOS晶体管的阈值电压而获得的差值,以及
用于将所述复位MOS晶体管设定在导通状态的向所述复位MOS晶体管的栅极施加的电压比向所述复位MOS晶体管的漏极施加的电压高。
8.根据权利要求7所述的固态成像装置,其中用于将所述复位MOS晶体管设定在导通状态的向所述复位MOS晶体管的栅极施加的电压VresH、所述放大MOS晶体管的漏极电压SVSS、所述放大MOS晶体管的阈值电压Vth_sf、以及所述复位MOS晶体管的阈值电压Vth_res满足以下两个表达式:
VresH≥SVSS+Vth_sf+Vth_res
VresH≤Vth_res。
9.根据权利要求7所述的固态成像装置,其中
所述复位MOS晶体管是埋沟MOS晶体管,以及
所述复位MOS晶体管的阈值电压是正电压。
10.根据权利要求7所述的固态成像装置,其中所述放大MOS晶体管的阈值电压是正电压。
11.根据权利要求7所述的固态成像装置,其中
所述像素还包括转移MOS晶体管和浮置扩散区,以及
所述转移MOS晶体管将由所述光电转换单元产生的电荷转移到所述浮置扩散区。
12.根据权利要求7所述的固态成像装置,其中所述放大MOS晶体管的漏极和所述复位MOS晶体管的漏极与在像素区域内布置的单个电源布线连接。
13.一种具有多个像素的固态成像装置,每个像素包括:
光电转换单元,被配置为执行入射光的光电转换;
放大MOS晶体管,被配置为基于由所述光电转换单元产生的电荷来输出信号;和
复位MOS晶体管,被配置为使所述放大MOS晶体管的栅极电势复位,
其中所述放大MOS晶体管是N型埋沟MOS晶体管,
所述复位MOS晶体管被配置为使所述放大MOS晶体管的栅极电势复位到如下的电压,即所述电压是通过从用于将所述复位MOS晶体管设定在导通状态的向所述复位MOS晶体管的栅极施加的电压中减去所述复位MOS晶体管的阈值电压而获得的差值,以及
所述复位MOS晶体管的阈值电压Vth_res、用于将所述复位MOS晶体管设定在导通状态的向所述复位MOS晶体管的栅极施加的电压VDD、向所述放大MOS晶体管的漏极施加的电压SVDD、以及所述放大MOS晶体管的阈值电压Vth_sf满足以下表达式:
Vth_res≥VDD-SVDD-Vth_sf。
14.一种具有多个像素的固态成像装置,每个像素包括:
光电转换单元,被配置为执行入射光的光电转换;
放大MOS晶体管,被配置为基于由所述光电转换单元产生的电荷来输出信号;和
复位MOS晶体管,被配置为使所述放大MOS晶体管的栅极电势复位,
其中所述放大MOS晶体管是P型埋沟MOS晶体管,
所述复位MOS晶体管被配置为使所述放大MOS晶体管的栅极电势复位到如下的电压,即所述电压是通过从用于将所述复位MOS晶体管设定在导通状态的向所述复位MOS晶体管的栅极施加的电压中减去所述复位MOS晶体管的阈值电压而获得的差值,以及
所述复位MOS晶体管的阈值电压Vth_res、用于将所述复位MOS晶体管设定在导通状态的向所述复位MOS晶体管的栅极施加的电压VSS、向所述放大MOS晶体管的漏极施加的电压SVSS、以及所述放大MOS晶体管的阈值电压Vth_sf满足以下表达式:
Vth_res≤VSS-SVSS-Vth_sf。
15.一种成像系统,包括:
根据权利要求1所述的固态成像装置;和
信号处理单元,被配置为处理从所述固态成像装置输出的成像信号。
16.一种成像系统,包括:
根据权利要求7所述的固态成像装置;和
信号处理单元,被配置为处理从所述固态成像装置输出的成像信号。
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Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9891102B2 (en) 2010-04-22 2018-02-13 Samsung Electronics Co., Ltd. Simplified light sensing circuit, light sensing apparatus including the light sensing circuit, method of driving the light sensing apparatus, and image acquisition apparatus and optical touch screen apparatus including the light sensing apparatus
KR102056905B1 (ko) * 2011-07-25 2019-12-18 삼성전자주식회사 광센싱 장치 및 그 구동 방법, 광센싱 장치를 포함하는 광터치 스크린 장치
US8445828B2 (en) 2010-07-01 2013-05-21 Silicon Optronics, Inc. High dynamic range image sensor with in pixel memory
WO2013027524A1 (ja) * 2011-08-24 2013-02-28 シャープ株式会社 固体撮像素子
JP5864990B2 (ja) 2011-10-03 2016-02-17 キヤノン株式会社 固体撮像装置およびカメラ
JP5967915B2 (ja) 2011-12-09 2016-08-10 キヤノン株式会社 固体撮像装置の駆動方法
JP5967944B2 (ja) 2012-01-18 2016-08-10 キヤノン株式会社 固体撮像装置およびカメラ
JP6023437B2 (ja) 2012-02-29 2016-11-09 キヤノン株式会社 固体撮像装置及びカメラ
JP6174901B2 (ja) 2013-05-10 2017-08-02 キヤノン株式会社 固体撮像装置及びカメラ
US9654714B2 (en) 2013-11-01 2017-05-16 Silicon Optronics, Inc. Shared pixel with fixed conversion gain
CN103716559B (zh) * 2014-01-13 2017-02-15 中国科学院上海高等研究院 像素单元读出装置及方法、像素阵列读出装置及方法
JP6109125B2 (ja) 2014-08-20 2017-04-05 キヤノン株式会社 半導体装置、固体撮像装置、および撮像システム
JP6700656B2 (ja) * 2014-10-31 2020-05-27 キヤノン株式会社 撮像装置
JP6738200B2 (ja) 2016-05-26 2020-08-12 キヤノン株式会社 撮像装置
US10319765B2 (en) 2016-07-01 2019-06-11 Canon Kabushiki Kaisha Imaging device having an effective pixel region, an optical black region and a dummy region each with pixels including a photoelectric converter

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6242728B1 (en) * 1998-08-20 2001-06-05 Foveon, Inc. CMOS active pixel sensor using native transistors

Family Cites Families (34)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6674470B1 (en) 1996-09-19 2004-01-06 Kabushiki Kaisha Toshiba MOS-type solid state imaging device with high sensitivity
JP3461265B2 (ja) 1996-09-19 2003-10-27 株式会社東芝 固体撮像装置および固体撮像装置応用システム
JP3487575B2 (ja) * 1997-12-26 2004-01-19 キヤノン株式会社 光電変換装置
JP3428875B2 (ja) * 1997-09-29 2003-07-22 キヤノン株式会社 光電変換装置
JP3466886B2 (ja) * 1997-10-06 2003-11-17 キヤノン株式会社 固体撮像装置
JP3621844B2 (ja) 1999-02-24 2005-02-16 シャープ株式会社 増幅型固体撮像装置
JP3725007B2 (ja) 2000-06-06 2005-12-07 シャープ株式会社 対数変換型画素構造およびそれを用いた固体撮像装置
JP3861244B2 (ja) * 2000-12-26 2006-12-20 本田技研工業株式会社 画像処理装置
US20050103975A1 (en) 2002-01-24 2005-05-19 Koninklijke Philips Electronics N.V. Imager
JP3921093B2 (ja) * 2002-01-29 2007-05-30 シャープ株式会社 増幅型固体撮像装置
JP4164733B2 (ja) * 2002-02-05 2008-10-15 ソニー株式会社 固体撮像装置及びその駆動方法
JP4132850B2 (ja) * 2002-02-06 2008-08-13 富士通株式会社 Cmosイメージセンサおよびその制御方法
JP4242258B2 (ja) * 2003-11-21 2009-03-25 シャープ株式会社 固体撮像素子
JP4067054B2 (ja) 2004-02-13 2008-03-26 キヤノン株式会社 固体撮像装置および撮像システム
JP5224633B2 (ja) 2004-03-30 2013-07-03 キヤノン株式会社 半導体装置の製造方法
JP4916101B2 (ja) 2004-09-01 2012-04-11 キヤノン株式会社 光電変換装置、固体撮像装置及び固体撮像システム
JP2006073736A (ja) 2004-09-01 2006-03-16 Canon Inc 光電変換装置、固体撮像装置及び固体撮像システム
JP4513497B2 (ja) * 2004-10-19 2010-07-28 ソニー株式会社 固体撮像装置
JP4459064B2 (ja) 2005-01-14 2010-04-28 キヤノン株式会社 固体撮像装置、その制御方法及びカメラ
JP2006197392A (ja) 2005-01-14 2006-07-27 Canon Inc 固体撮像装置、カメラ、及び固体撮像装置の駆動方法
JP4416668B2 (ja) 2005-01-14 2010-02-17 キヤノン株式会社 固体撮像装置、その制御方法及びカメラ
JP4459098B2 (ja) 2005-03-18 2010-04-28 キヤノン株式会社 固体撮像装置及びカメラ
JP4459099B2 (ja) 2005-03-18 2010-04-28 キヤノン株式会社 固体撮像装置及びカメラ
JP4677258B2 (ja) 2005-03-18 2011-04-27 キヤノン株式会社 固体撮像装置及びカメラ
JP4110193B1 (ja) 2007-05-02 2008-07-02 キヤノン株式会社 固体撮像装置および撮像システム
JP4991436B2 (ja) 2007-08-02 2012-08-01 キヤノン株式会社 撮像装置及び撮像システム
JP2009117613A (ja) * 2007-11-06 2009-05-28 Toshiba Corp 半導体装置
JP5167799B2 (ja) * 2007-12-18 2013-03-21 ソニー株式会社 固体撮像装置およびカメラ
JP5156434B2 (ja) 2008-02-29 2013-03-06 キヤノン株式会社 撮像装置および撮像システム
JP5568880B2 (ja) * 2008-04-03 2014-08-13 ソニー株式会社 固体撮像装置、固体撮像装置の駆動方法および電子機器
JP5089514B2 (ja) 2008-07-11 2012-12-05 キヤノン株式会社 撮像装置、及び撮像システム
JP4617372B2 (ja) 2008-08-29 2011-01-26 キヤノン株式会社 撮像装置及び撮像システム
US8913166B2 (en) 2009-01-21 2014-12-16 Canon Kabushiki Kaisha Solid-state imaging apparatus
JP2011091474A (ja) * 2009-10-20 2011-05-06 Sony Corp 固体撮像装置及び撮像機器

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6242728B1 (en) * 1998-08-20 2001-06-05 Foveon, Inc. CMOS active pixel sensor using native transistors

Also Published As

Publication number Publication date
EP2339629A3 (en) 2012-05-23
EP2339629A2 (en) 2011-06-29
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CN102110701A (zh) 2011-06-29
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JP5538876B2 (ja) 2014-07-02

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