CN102655573A - 固体拍摄装置 - Google Patents

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Abstract

根据实施方式，固体拍摄装置具备：设置有K(K为2以上的整数)个像素的单元；放大晶体管，其由前述K个像素共用，且对从前述像素读取的信号进行放大；复位晶体管，其由前述K个像素共用，且对从前述像素读取的信号进行复位；以及行扫描电路，其将复位晶体管的漏电源与放大晶体管的漏电源设为单独电源，并且在不同的行间单独驱动前述复位晶体管的漏。

Description

固体拍摄装置
相关申请的参照
本申请享有于2011年3月3日提交的日本专利申请2011-46478的优先权的利益，并将该日本专利申请的全部内容引用于本申请中。
技术领域
本实施方式一般涉及固体拍摄装置。
背景技术
有如下方法：在采用多个像素共用构造而实现像素的微细化的CMOS图像传感器中，将CMOS图像传感器的复位晶体管以及放大晶体管的各漏电源作为单独电源而使像素的驱动负荷降低。
在该方法中，与将复位晶体管的漏电源与放大晶体管的漏电源设为相同驱动的情况相比，垂直信号线的电容负荷变小，能够进行高速工作。但是，在该方法中，因为脉冲进入所有像素的复位晶体管、所有像素的复位晶体管同时被驱动，所以复位晶体管的漏电源的负荷变大了。
发明内容
本发明所要解决的问题在于提供通过将复位晶体管的漏电源与放大晶体管的漏电源设为单独电源并且在不同的行间单独驱动前述复位晶体管的漏来降低复位晶体管的漏电源的负荷、进而与以往相比能够削减布局面积的固体拍摄装置。
根据实施方式的固体拍摄装置，其特征在于，具备：设置有K(K为2以上的整数)个像素的单元；放大晶体管，其在前述单元中由前述K个像素共用，且对从前述像素读取的信号进行放大；复位晶体管，其在前述单元中由前述K个像素共用，且对从前述像素读取的信号进行复位；以及行扫描电路，其将复位晶体管的漏电源与放大晶体管的漏电源设为单独电源，并且在不同的行间单独驱动前述复位晶体管的漏。
根据上述结构的固体拍摄装置，通过将复位晶体管的漏电源与放大晶体管的漏电源设为单独电源，并且在不同的行间单独驱动上述复位晶体管的漏，来降低复位晶体管的漏电源的负荷，进而与以往相比能够削减布局面积。
附图说明
图1是表示第1实施方式所涉及的固体拍摄装置的概略结构的框图。
图2是表示图1的固体拍摄装置的读取工作的时序图。
图3是表示图1的固体拍摄装置的像素阵列部的布局结构的俯视图。
图4是表示第2实施方式所涉及的固体拍摄装置的概略结构的框图。
图5是表示图4的固体拍摄装置的读取工作的时序图。
图6是表示图4的固体拍摄装置的像素阵列部的布局结构的俯视图。
图7是表示第3实施方式所涉及的固体拍摄装置的概略结构的框图。
图8是表示图7的固体拍摄装置的读取工作的时序图。
图9是表示图7的固体拍摄装置的像素阵列部的布局结构的俯视图。
图10是表示第4实施方式所涉及的固体拍摄装置的概略结构的框图。
图11是表示图10的固体拍摄装置的读取工作的时序图。
图12是表示图10的固体拍摄装置的像素阵列部的布局结构的俯视图。
具体实施方式
根据实施方式的固体拍摄装置，设置有单元、放大晶体管、复位晶体管和行扫描电路。单元设置有K(K为2以上的整数)个像素。放大晶体管在前述单元中由前述K个像素共用，并对从前述像素读取的信号进行放大。复位晶体管在前述单元中由前述K个像素共用，并对从前述像素读取的信号进行复位。行扫描电路在不同的行间单独驱动前述复位晶体管的漏。
下面，关于实施方式所涉及的固体拍摄装置，参照附图进行说明。此外，并不通过这些实施方式来限定本发明。
(第1实施方式)
图1是表示第1实施方式所涉及的固体拍摄装置的概略结构的框图。
在图1中，在该固体拍摄装置中，单元UC1在行方向以及列方向以矩阵状配置。这里，在各单元UC1，设置有2个光电二极管PD1和PD2、2个读取晶体管Td1和Td2、1个复位晶体管Tc、1个浮置扩散部(FloatingDiffusion)FD以及1个放大晶体管Tb。
这里，各光电二极管PD1、PD2能够将来自拍摄对象的光以像素为单位变换为电信号。读取晶体管Td1、Td2能够分别读取通过光电二极管PD1、PD2进行了光电变换的信号。复位晶体管Tc能够由光电二极管PD1、PD2共用，并对从光电二极管PD1、PD2读取的信号进行复位。浮置扩散部FD能够由光电二极管PD1、PD2共用，并检测从光电二极管PD1、PD2读取的信号。放大晶体管Tb能够由光电二极管PD1、PD2共用，并对从光电二极管PD1、PD2读取的信号进行放大。
而且，光电二极管PD1、PD2在纵向并排配置，光电二极管PD1能够配置于第M(M为正整数)行，光电二极管PD2能够配置于第M+1行。另外，浮置扩散部FD与读取晶体管Td1、Td2的漏共用。另外，读取晶体管Td1、Td2的源分别连接于光电二极管PD1、PD2。复位晶体管Tc的源连接于浮置扩散部FD。
另外，单元UC1配置为在纵向的相邻单元间成为镜像关系。而且，单元UC1的复位晶体管Tc的漏以及放大晶体管Tb的漏在纵向的不同的相邻单元间共用。例如，能够使复位晶体管Tc的漏与单元UC1的上侧的相邻单元共用，能够使放大晶体管Tb的漏与单元UC1的下侧的相邻单元共用。
另外，在该固体拍摄装置中，设置有按每行对像素进行扫描的行扫描电路1，并且设置有按每列传送从各像素读取的信号的垂直信号线VL。而且，在行扫描电路1上连接有漏电源线HD、复位控制线HS、读取控制线HR1、HR2。这里，读取控制线HR1、HR2按每行而设置，分别连接于读取晶体管Td1、Td2的栅。复位控制线HS以2行对1根的比例设置，连接于复位晶体管Tc的栅。此外，复位控制线HS能够按纵向的每4像素量各相邻地配置2根。漏电源线HD以4行对1根的比例设置，连接于复位晶体管Tc的栅。此外，漏电源线HD能够配置于相邻地配置的2根复位控制线HS之间。这里，行扫描电路1能够在不同的行间单独驱动复位晶体管Tc的漏。另外，行扫描电路1能够单独驱动复位晶体管Tc的漏和放大晶体管Tb的漏。例如，行扫描电路1能够按各行而驱动复位晶体管Tc的漏。但是，在复位晶体管Tc的漏在纵向的2个相邻像素间共用的情况下，能够每2行地驱动复位晶体管Tc的漏。另外，在复位晶体管Tc的漏在纵向的4个相邻像素间共用的情况下，能够每4行地驱动复位晶体管Tc的漏。
放大晶体管Tb的栅连接于浮置扩散部FD，放大晶体管Tb的源连接于垂直信号线VL，放大晶体管Tb的漏连接于漏电源AVDD。
此外，漏电源AVDD能够共同地连接于该固体拍摄装置的全部单元UC1的放大晶体管Tb的漏。另外，漏电源AVDD的电压能够设定为固定值。
图2是表示图1的固体拍摄装置的读取工作的时序图。
在图2中，如果设为例如从第M行的像素读取信号，则通过对复位控制线HS施加复位信号RESET2，复位晶体管Tc导通，浮置扩散部FD的电荷被复位。接着，与浮置扩散部FD的复位电平相应的电压施加于放大晶体管Tb的栅，第N(N为正整数)列的垂直信号线VL的电压跟随被施加于放大晶体管Tb的栅的电压，由此复位电平的像素信号VSig1被输出到第N列的垂直信号线VL。此外，放大晶体管Tb能够构成连接于垂直信号线VL的负荷晶体管和源跟随器。
接下来，通过对读取控制线HR1施加读取信号READ3，读取晶体管Td1导通，由光电二极管PD1检测到的电荷被向浮置扩散部FD传送。接着，与浮置扩散部FD的信号电平相应的电压施加于放大晶体管Tb的栅，第N列的垂直信号线VL的电压跟随被施加于放大晶体管Tb的栅的电压，由此信号电平的像素信号VSig1被输出到第N列的垂直信号线VL。
接下来，通过对复位控制线HS施加复位信号RESET2，复位晶体管Tc导通。此时，通过对第M行的漏电源线HD施加漏脉冲DRAIN1，浮置扩散部FD的电位被设定为L电平。
这里，如果浮置扩散部FD的电位被设定为L电平，则放大晶体管Tb截止，各像素从垂直信号线VL断开。因此，通过在从各像素读取信号之后，将单元UC1的浮置扩散部FD的电位设定为电源电位，能够防止基于来自作为读取对象的像素以外的像素的信号而驱动垂直信号线VL的现象。
这里，通过在不同的行间单独驱动漏电源线HD，能够降低复位晶体管Tc的漏电源的负荷。
另外，通过将漏电源线HD与漏电源AVDD分离，能够减小垂直信号线VL的电容负荷，能够实现高速工作化，并且能够固定放大晶体管Tb的漏电位，能够减小垂直信号线VL的电位的摆动而使噪音降低。
另外，单元UC1的复位晶体管Tc的漏以及放大晶体管Tb的漏，在纵向的不同的相邻单元间共用，由此能够在横向以及纵向上分别等间隔地配置像素，并且能够削减布局面积。
另外，通过使单元UC1的复位晶体管Tc的漏在纵向的相邻单元间共用，能够使漏电源线HD在纵向的相邻单元间共用，能够使漏电源线HD的根数减半。
图3是表示图1的固体拍摄装置的像素阵列部的布局结构的俯视图。
在图3中，在半导体基板，2个光电二极管PD1、PD2以单元UC1为单位在纵向并排配置。而且，浮置扩散部FD以与光电二极管PD1、PD2相邻的方式配置。
而且，在光电二极管PD1与浮置扩散部FD之间配置有栅电极G1，在光电二极管PD2与浮置扩散部FD之间配置有栅电极G2。此外，栅电极G1、G2能够分别构成读取晶体管Td1、Td2。
另外，在与上侧相邻的单元的边界配置有杂质扩散层F1，在浮置扩散部FD与杂质扩散层F1之间配置有栅电极G0。此外，栅电极G0能够构成复位晶体管Tc。
另外，杂质扩散层F2以与浮置扩散部FD在纵向相邻的方式配置，杂质扩散层F3以与杂质扩散层F2在纵向相邻的方式配置。而且，在杂质扩散层F2、F3间配置有栅电极G3。此外，栅电极G3能够构成放大晶体管Tb。
另外，单元UC1的复位晶体管Tc以及放大晶体管Tb配置在第N列的光电二极管PD1、PD2与第N+1列的光电二极管PD1、PD2之间。
而且，浮置扩散部FD经由布线H1连接于栅电极G3。杂质扩散层F2经由布线H2连接于垂直信号线VL。漏电源线HD连接于杂质扩散层F1。
复位控制线HS连接于栅电极G0。读取控制线HR1、HR2分别连接于栅电极G1、G2。电源线VD连接于杂质扩散层F3。该电源线VD能够供给漏电源AVDD。
此外，读取晶体管Td1、Td2、复位晶体管Tc、浮置扩散部FD以及放大晶体管Tb能够配置于半导体基板的表面侧，光电二极管PD1、PD2能够配置于半导体基板的背面侧。在这样的背面照射型的情况下，能够将复位控制线HS、读取控制线HR1、HR2以及电源线VD等布线配置为与光电二极管PD1、PD2重叠，能够使布线的布局的自由度提高。
此外，也可以与读取晶体管Td1、Td2、复位晶体管Tc、浮置扩散部FD以及放大晶体管Tb一并将光电二极管PD1、PD2也配置于半导体基板的表面侧。在这样的表面照射型的情况下，为了不妨碍向光电二极管PD1、PD2的光的入射，能够以避开光电二极管PD1、PD2的方式配置复位控制线HS、读取控制线HR1、HR2以及电源线VD等布线。
这里，通过使单元UC1的复位晶体管Tc的漏扩散层与上侧的相邻单元的复位晶体管Tc的漏扩散层共用，并使单元UC1的放大晶体管Tb的漏扩散层与下侧的相邻单元的放大晶体管Tb的漏扩散层共用，能够在横向以及纵向上分别等间隔地配置像素，并且削减布局面积。
(第2实施方式)
图4是表示第2实施方式所涉及的固体拍摄装置的概略结构的框图。
在图4中，在该固体拍摄装置中，单元UC1在行方向以及列方向以矩阵状配置。此外，图4的单元UC1的结构与图1的单元UC1的结构相同。但是，图4的第N+1列的单元UC1′相对于第N列的单元UC1向纵向上侧按1像素量偏离地配置，图4的第N+1列的单元UC1″相对于第N列的单元UC1向纵向下侧按1像素量偏离地配置。
另外，在第N+1列的单元UC1′，与第N列的单元UC1的漏电源线HD以及复位控制线HS独立地设置有漏电源线HD′以及复位控制线HS′。另外，在第N+1列的单元UC1″，与第N列的单元UC1的漏电源线HD1以及复位控制线HS1独立地设置有漏电源线HD′以及复位控制线HS″。此外，漏电源线HD′在单元UC1′、UC1″间共用。
这里，复位控制线HS′连接于第N+1列的单元UC1′的复位晶体管Tc的栅。复位控制线HS″连接于第N+1列的单元UC1″的复位晶体管Tc的栅。漏电源线HD′连接于第N+1列的单元UC1′、UC1″的复位晶体管Tc的漏。
另外，在第N+1列的单元UC1′中，读取控制线HR1连接于读取晶体管Td2的栅，读取控制线HR2连接于晶体管Td1的栅。
另外，在该固体拍摄装置中，取代图1的行扫描电路1而设置有行扫描电路2。在该行扫描电路2上，连接有漏电源线HD、HD′、复位控制线HS、HS′、HS″、读取控制线HR1、HR2。这里，行扫描电路2能够与放大晶体管Tb的漏独立地按每行驱动复位晶体管Tc的漏。此时，在从第M行的像素读取信号时，能够将漏电源线HD、HD′作为组进行驱动。
图5是表示图4的固体拍摄装置的读取工作的时序图。
在图5中，如果设为例如从第N列且第M行的像素读取信号，则通过对复位控制线HS施加复位信号RESET2，单元UC1的复位晶体管Tc导通，单元UC1的浮置扩散部FD的电荷被复位。接着，与单元UC1的浮置扩散部FD的复位电平相应的电压施加于单元UC1的放大晶体管Tb的栅，第N列的垂直信号线VL的电压跟随被施加于单元UC1的放大晶体管Tb的栅的电压，由此复位电平的像素信号VSig1被输出到第N列的垂直信号线VL。
此时，通过对复位控制线HS′施加复位信号RESET3，单元UC1′的复位晶体管Tc导通，单元UC1′的浮置扩散部FD的电荷被复位。接着，与单元UC1′的浮置扩散部FD的复位电平相应的电压施加于单元UC1′的放大晶体管Tb的栅，第N+1列的垂直信号线VL的电压跟随被施加于单元UC1′的放大晶体管Tb的栅的电压，由此复位电平的像素信号VSig2被输出到第N+1列的垂直信号线VL。
接下来，通过对读取控制线HR1施加读取信号READ3，单元UC1的读取晶体管Td1导通，由单元UC1的光电二极管PD1检测到的电荷被向单元UC1的浮置扩散部FD传送。接着，与单元UC1的浮置扩散部FD的信号电平相应的电压施加于单元UC1的放大晶体管Tb的栅，第N列的垂直信号线VL的电压跟随被施加于单元UC1的放大晶体管Tb的栅的电压，由此信号电平的像素信号VSig1被输出到第N列的垂直信号线VL。
另外，如果对读取控制线HR1施加读取信号READ3，则单元UC1′的读取晶体管Td2导通，由单元UC1′的光电二极管PD2检测到的电荷被向单元UC1′的浮置扩散部FD传送。接着，与单元UC1′的浮置扩散部FD的信号电平相应的电压施加于单元UC1′的放大晶体管Tb的栅，第N+1列的垂直信号线VL的电压跟随被施加于单元UC1′的放大晶体管Tb的栅，由此信号电平的像素信号VSig2被输出到第N+1列的垂直信号线VL。
接下来，通过对复位控制线HS施加复位信号RESET2，单元UC1的复位晶体管Tc导通。此时，通过对漏电源线HD施加漏脉冲DRAIN1，单元UC1的浮置扩散部FD的电位被设定为L电平。
另外，通过对复位控制线HS′施加复位信号RESET3，单元UC1′的复位晶体管Tc导通。此时，通过对漏电源线HD′施加漏脉冲DRAIN2，单元UC1′的浮置扩散部FD的电位被设定为L电平。
接下来，如果设为从第N列且第M+1行的像素读取信号，则通过对复位控制线HS施加复位信号RESET2，单元UC1的复位晶体管Tc导通，单元UC1的浮置扩散部FD的电荷被复位。接着，与单元UC1的浮置扩散部FD的复位电平相应的电压施加于单元UC1的放大晶体管Tb的栅，第N列的垂直信号线VL的电压跟随被施加于单元UC1的放大晶体管Tb的栅的电压，由此复位电平的像素信号VSig1被输出到第N列的垂直信号线VL。
此时，通过对复位控制线HS″施加复位信号RESET4，单元UC1″的复位晶体管Tc导通，单元UC1″的浮置扩散部FD的电荷被复位。接着，与单元UC1″的浮置扩散部FD的复位电平相应的电压施加于单元UC1″的放大晶体管Tb的栅，第N+1列的垂直信号线VL的电压跟随被施加于单元UC1″的放大晶体管Tb的栅的电压，由此复位电平的像素信号VSig2被输出到第N+1列的垂直信号线VL。
接下来，通过对读取控制线HR2施加读取信号READ4，单元UC1的读取晶体管Td2导通，由单元UC1的光电二极管PD2检测到的电荷被向单元UC1的浮置扩散部FD传送。接着，与单元UC1的浮置扩散部FD的信号电平相应的电压施加于单元UC1的放大晶体管Tb的栅，第N列的垂直信号线VL的电压跟随被施加于单元UC1的放大晶体管Tb的栅的电压，由此信号电平的像素信号VSig1被输出到第N列的垂直信号线VL。
另外，如果对读取控制线HR2施加读取信号READ4，则单元UC1″的读取晶体管Td1导通，由单元UC1″的光电二极管PD1检测到的电荷被向单元UC1″的浮置扩散部FD传送。接着，与单元UC1″的浮置扩散部FD的信号电平相应的电压施加于单元UC1″的放大晶体管Tb的栅，第N+1列的垂直信号线VL的电压跟随被施加于单元UC1″的放大晶体管Tb的栅的电压，由此信号电平的像素信号VSig2被输出到第N+1列的垂直信号线VL。
接下来，通过对复位控制线HS施加复位信号RESET2，单元UC1的复位晶体管Tc导通。此时，通过对漏电源线HD施加漏脉冲DRAIN1，单元UC1的浮置扩散部FD的电位被设定为L电平。
另外，通过对复位控制线HS″施加复位信号RESET4，单元UC1″的复位晶体管Tc导通。此时，通过对漏电源线HD′施加漏脉冲DRAIN2，单元UC1″的浮置扩散部FD的电位被设定为L电平。
以下，关于从下一行读取信号的情况，也同样地工作。
这里，通过在第N列和第N+1列在纵向偏离地配置单元，能够将绿像素(G像素)彼此、即Gr像素与Gb像素的布局对称化，能够使颜色的不均降低。
图6是表示图4的固体拍摄装置的像素阵列部的布局结构的俯视图。
在图6中，固体拍摄装置的单元UC1的布局结构与图3的布局结构相同。但是，第N+1列的单元UC1的复位晶体管Tc、浮置扩散部FD以及放大晶体管Tb相对于第N列的单元UC1的复位晶体管Tc、浮置扩散部FD以及放大晶体管Tb按2像素量在纵向偏离地配置。
由此，即使在将单元UC1交错配置的情况下，也能够使单元UC1的复位晶体管Tc的漏扩散层与上侧的相邻单元的复位晶体管Tc的漏扩散层共用，使单元UC1的放大晶体管Tb的漏扩散层与下侧的相邻单元的放大晶体管Tb的漏扩散层共用，能够在横向以及纵向上分别等间隔地配置像素，并且可以削减布局面积。
此外，在图6的例子中，举出了背面照射型CMOS传感器的布线布局为例，但是也可以应用于表面照射型CMOS传感器。
(第3实施方式)
图7是表示第3实施方式所涉及的固体拍摄装置的概略结构的框图。
在图7中，在该固体拍摄装置中，单元UC2在行方向以及列方向以矩阵状配置。这里，在各单元UC2，设置有4个光电二极管PD1～PD4、4个读取晶体管Td1～Td4、1个复位晶体管Tc、1个浮置扩散部FD以及1个放大晶体管Tb。
这里，各光电二极管PD1～PD4能够将来自拍摄对象的光以像素为单位变换成电信号。读取晶体管Td1～Td4能够分别读取通过光电二极管PD1～PD4进行了光电变换的信号。复位晶体管Tc，能够由光电二极管PD1～PD4共用，并对从光电二极管PD1～PD4读取的信号进行复位。浮置扩散部FD能够由光电二极管PD1～PD4共用，并检测从光电二极管PD1～PD4读取的信号。放大晶体管Tb能够由光电二极管PD1～PD4共用，并对从光电二极管PD1～PD4读取的信号进行放大。
而且，光电二极管PD1～PD4在纵向并排配置，光电二极管PD1能够配置于第M行，光电二极管PD2能够配置于第M+1行，光电二极管PD3能够配置于第M+2行，光电二极管PD4能够配置于第M+3行。另外，浮置扩散部FD与读取晶体管Td1、Td2的漏共用。另外，读取晶体管Td1～Td4的源分别连接于光电二极管PD1～PD4。复位晶体管Tc的源连接于浮置扩散部FD。
另外，第N列的单元UC2配置为相对于第N+1列的单元UC2′成为点对称。而且，第N列的单元UC2的复位晶体管Tc的漏与第N+1列的单元UC2′的复位晶体管Tc的漏共用。另外，第N列的单元UC2的放大晶体管Tb的漏与下述单元的放大晶体管Tb的漏共用，所述单元与第N+1列的单元UC2′在纵向上相邻。
另外，在该固体拍摄装置中，设置有按每行对像素进行扫描的行扫描电路3，并且设置有按每列传送从各像素读取的信号的垂直信号线VL。而且，在行扫描电路3上连接有漏电源线HD、复位控制线HS1、HS2、读取控制线HR1～HR4。这里，读取控制线HR1～HR4按每行而设置，分别连接于读取晶体管Td1～Td4的栅。复位控制线HS1、HS2按4行对1根的比例设置，复位控制线HS1连接于第N列的单元UC2的复位晶体管Tc的栅，复位控制线HS2连接于第N+1列的单元UC2′的复位晶体管Tc的栅。漏电源线HD以4行对1根的比例设置，连接于复位晶体管Tc的栅。这里，行扫描电路3能够在不同的行间单独驱动复位晶体管Tc的漏。另外，行扫描电路3能够单独驱动复位晶体管Tc的漏和放大晶体管Tb的漏。例如，在复位晶体管Tc的漏在纵向的4个相邻像素间共用的情况下，能够每4行地驱动复位晶体管Tc的漏。另外，行扫描电路3能够将第N列的单元UC2的复位控制线HS1与第N+1列的单元UC2′的复位控制线HS2作为组来驱动。
放大晶体管Tb的栅连接于浮置扩散部FD，放大晶体管Tb的源连接于垂直信号线VL，放大晶体管Tb的漏连接于漏电源AVDD。
此外，漏电源AVDD能够共同地连接于该固体拍摄装置的全部单元UC2的放大晶体管Tb的漏。另外，漏电源AVDD的电压能够设定为固定值。
图8是表示图7的固体拍摄装置的读取工作的时序图。
在图8中，如果设为例如从第M+2行的像素读取信号，则通过对复位控制线HS1、HS2分别施加复位信号RESET1、RESET2，单元UC2、UC2′的复位晶体管Tc分别导通，单元UC2、UC2′的浮置扩散部FD的电荷分别被复位。接着，与单元UC2的浮置扩散部FD的复位电平相应的电压施加于单元UC2的放大晶体管Tb的栅，第N列的垂直信号线VL的电压跟随被施加于单元UC2的放大晶体管Tb的栅的电压，由此复位电平的像素信号VSig1被输出到第N列的垂直信号线VL。
接下来，通过对读取控制线HR3施加读取信号READ3，读取晶体管Td3导通，由光电二极管PD3检测到的电荷被向浮置扩散部FD传送。接着，与浮置扩散部FD的信号电平相应的电压施加于放大晶体管Tb的栅，第N列的垂直信号线VL的电压跟随被施加于放大晶体管Tb的栅的电压，由此信号电平的像素信号VSig1被输出到第N列的垂直信号线VL。
接下来，通过对复位控制线HS1、HS2分别施加复位信号RESET1、RESET2，单元UC2、UC2′的复位晶体管Tc分别导通。此时，通过对漏电源线HD施加漏脉冲DRAIN1，浮置扩散部FD的电位被设定为L电平。
以下，关于从下一行读取信号的情况，也同样地工作。
这里，通过在不同的行间单独驱动漏电源线HD，即使在4像素共用构造中也能够降低复位晶体管Tc的漏电源的负荷。
另外，第N列的单元UC2，通过配置为相对于第N+1列的单元UC2′成为点对称，能够确保纵向以及横向上的浮置扩散部FD的配置的对称性，并且使单元UC1的复位晶体管Tc的漏以及放大晶体管Tb的漏在不同的相邻单元间共用。因此，能够进行布局设定，使得浮置扩散部FD间的寄生电容变得相互相等，能够防止在单元UC2间产生阶梯状的噪音。
图9是表示图7的固体拍摄装置的像素阵列部的布局结构的俯视图。
在图9中，在半导体基板，4个光电二极管PD1～PD4以单元UC2为单位在纵向上并排配置。而且，杂质扩散层F3以与光电二极管PD1、PD2相邻的方式配置，浮置扩散部FD以与光电二极管PD3、PD4相邻的方式配置。
而且，在光电二极管PD1与杂质扩散层F3之间配置有栅电极G11，在光电二极管PD2与杂质扩散层F3之间配置有栅电极G12，在光电二极管PD3与浮置扩散部FD之间配置有栅电极G13，在光电二极管PD4与浮置扩散部FD之间配置有栅电极G14。此外，栅电极G11～G14能够分别构成读取晶体管Td1～Td4。
另外，在与横向相邻的单元UC2′的边界配置有杂质扩散层F1，在浮置扩散部FD与杂质扩散层F1之间配置有栅电极G10。此外，栅电极G10能够构成复位晶体管Tc。
杂质扩散层F2以与浮置扩散部FD在纵向相邻的方式配置，在单元UC2′与纵向相邻的单元UC2″的边界配置有杂质扩散层F4。而且，在杂质扩散层F2、F4间配置有栅电极G15。此外，栅电极G15能够构成放大晶体管Tb。这里，单元UC2的浮置扩散部FD与单元UC2′的浮置扩散部FD配置为，相对于杂质扩散层F1相互成为点对称。另外，单元UC2的浮置扩散部FD与单元UC2″的浮置扩散部FD配置为，相对于杂质扩散层F4相互成为点对称。
另外，单元UC2、UC2′、UC2″的复位晶体管Tc以及放大晶体管Tb配置于第N列的光电二极管PD1～PD4与第N+1列的光电二极管PD1～PD4之间。
而且，浮置扩散部FD经由布线H11连接于杂质扩散层F3。另外，浮置扩散部FD经由布线H12连接于栅电极G15。杂质扩散层F2经由布线H13连接于垂直信号线VL。漏电源线HD连接于杂质扩散层F1。
复位控制线HS1连接于单元UC2的栅电极G10，复位控制线HS2连接于单元UC2′的栅电极G10。读取控制线HR1～HR4分别连接于栅电极G11～G14。电源线VD连接于杂质扩散层F4。该电源线VD能够供给漏电源AVDD。
此外，读取晶体管Td1～Td4、复位晶体管Tc、浮置扩散部FD以及放大晶体管Tb能够配置于半导体基板的表面侧，光电二极管PD1～PD4能够配置于半导体基板的背面侧。在这样的背面照射型的情况下，能够将复位控制线HS1、HS2、读取控制线HR1～HR4以及电源线VD等布线配置为与光电二极管PD1～PD4重叠，能够使布线的布局的自由度提高。
此外，也可以与读取晶体管Td1～Td4、复位晶体管Tc、浮置扩散部FD以及放大晶体管Tb一并将光电二极管PD1～PD4也配置于半导体基板的表面侧。在这样的表面照射型的情况下，为了不妨碍向光电二极管PD1～PD4的光的入射，能够以避开光电二极管PD1～PD4的方式配置复位控制线HS1、HS2、读取控制线HR1～HR4以及电源线VD等布线。
这里，通过在横向相邻的单元UC2、UC2′间分出复位控制线HS1、HS2，即使在使单元UC1的复位晶体管Tc的漏扩散层以及放大晶体管Tb的漏扩散层在不同的相邻单元间共用了的情况下，也能够进行布局设定，使得浮置扩散部FD间的寄生电容变得相互相等。
(第4实施方式)
图10是表示第4实施方式所涉及的固体拍摄装置的概略结构的框图。
在图10中，在该固体拍摄装置中，单元UC2在行方向以及列方向以矩阵状配置。此外，图10的单元UC2的结构与图7的单元UC2的结构相同。但是，图10的第N+1列的单元UC2′相对于第N列的单元UC2向纵向上侧按2像素量偏离地配置，图10的第N+1列的单元UC2″相对于第N列的单元UC2向纵向下侧按2像素量偏离地配置。
在图7的固体拍摄装置中，复位晶体管Tc与放大晶体管Tb的纵向配置关系在第N列的单元UC2和第N+1列的单元UC2′相互相反，相对于此，在图10的固体拍摄装置中，复位晶体管Tc与放大晶体管Tb的纵向配置关系在第N列的单元UC2和第N+1列的单元UC2′相互相等。
另外，在该固体拍摄装置中，取代图7的行扫描电路3而设置有行扫描电路4。在该行扫描电路4上，连接有漏电源线HD1、HD2、复位控制线HS1、HS2和读取控制线HR1～HR4。这里，行扫描电路4能够在不同的行间单独驱动复位晶体管Tc的漏。另外，行扫描电路3能够单独驱动复位晶体管Tc的漏和放大晶体管Tb的漏。例如，在复位晶体管Tc的漏在纵向的4个相邻像素间共用的情况下，能够按每4行驱动复位晶体管Tc的漏。另外，行扫描电路4能够将第N列的单元UC2的复位控制线HS1与第N+1列的单元UC2″的复位控制线HS2作为组来驱动。
图11是表示图10的固体拍摄装置的读取工作的时序图。
在图11中，如果设为例如从第N列且第M+2行的像素读取信号，则通过对复位控制线HS1施加复位信号RESET2，单元UC2的复位晶体管Tc导通，单元UC2的浮置扩散部FD的电荷被复位。接着，与单元UC2的浮置扩散部FD的复位电平相应的电压施加于单元UC2的放大晶体管Tb的栅，第N列的垂直信号线VL的电压跟随被施加于单元UC2的放大晶体管Tb的栅的电压，由此复位电平的像素信号VSig1被输出到第N列的垂直信号线VL。
此时，通过对复位控制线HS2施加复位信号RESET3，单元UC2″的复位晶体管Tc导通，单元UC2″的浮置扩散部FD的电荷被复位。接着，与单元UC2″的浮置扩散部FD的复位电平相应的电压施加于单元UC2″的放大晶体管Tb的栅，第N+1列的垂直信号线VL的电压跟随被施加于单元UC2″的放大晶体管Tb的栅的电压，由此复位电平的像素信号VSig2被输出到第N+1列的垂直信号线VL。
接下来，通过对读取控制线HR3施加读取信号READ3，单元UC2的读取晶体管Td3导通，由单元UC2的光电二极管PD3检测到的电荷被向单元UC2的浮置扩散部FD传送。接着，与单元UC2的浮置扩散部FD的信号电平相应的电压施加于单元UC2的放大晶体管Tb的栅，第N列的垂直信号线VL的电压跟随被施加于单元UC2的放大晶体管Tb的栅的电压，由此信号电平的像素信号VSig1被输出到第N列的垂直信号线VL。
另外，如果对读取控制线HR3施加读取信号READ3，则单元UC2″的读取晶体管Td1导通，由单元UC2″的光电二极管PD1检测到的电荷被向单元UC2″的浮置扩散部FD传送。接着，与单元UC2″的浮置扩散部FD的信号电平相应的电压施加于单元UC2″的放大晶体管Tb的栅，第N+1列的垂直信号线VL的电压跟随被施加于单元UC2″的放大晶体管Tb的栅的电压，由此信号电平的像素信号VSig2被输出到第N+1列的垂直信号线VL。
接下来，通过对复位控制线HS1施加复位信号RESET2，单元UC2的复位晶体管Tc导通。此时，通过对漏电源线HD1施加漏脉冲DRAIN1，单元UC2的浮置扩散部FD的电位被设定为L电平。
另外，通过对复位控制线HS2施加复位信号RESET3，单元UC2″的复位晶体管Tc导通。此时，通过对漏电源线HD2施加漏脉冲DRAIN2，单元UC2″的浮置扩散部FD的电位被设定为L电平。
以下，关于从下一行读取信号的情况，也同样地工作。
图12是表示图10的固体拍摄装置的像素阵列部的布局结构的俯视图。
在图12中，固体拍摄装置的单元UC2的布局结构与图9的布局结构相同。但是，将第N列的单元UC2的杂质扩散层F3与浮置扩散部FD相连接的布线H11，在第N+1列按2行量在纵向偏离，由此单元UC2、UC2′、UC2″被交错配置。
由此，即使在将单元UC2、UC2′、UC2″交错状配置的情况下，也能够确保纵向以及横向上的浮置扩散部FD的配置的对称性，并且使单元UC2的复位晶体管Tc的漏扩散层以及放大晶体管Tb的漏扩散层在不同的相邻单元间共用。
此外，在图12的例子中，举出了背面照射型CMOS传感器的布线布局为例，但也可以应用于表面照射型CMOS传感器。
虽然说明了本发明的几个实施方式，但是这些实施方式是作为例子而提出的，而并非要限定发明的范围。这些新的实施方式能够以其他的各种方式来实施，能够在不脱离发明的主旨的范围内进行各种省略、置换、改变。这些实施方式和/或其变形，包含于发明的范围和/或主旨，并且包含于权利要求所记载的发明和其均等的范围。

Claims (20)

1.一种固体拍摄装置，其特征在于，具备：
设置有K(K为2以上的整数)个像素的单元；
放大晶体管，其在前述单元中由前述K个像素共用，且对从前述像素读取的信号进行放大；
复位晶体管，其在前述单元中由前述K个像素共用，且对从前述像素读取的信号进行复位；以及
行扫描电路，其将复位晶体管的漏电源与放大晶体管的漏电源设为单独电源，并且在不同的行间单独驱动前述复位晶体管的漏。
2.根据权利要求1所述的固体拍摄装置，其特征在于，
前述复位晶体管的漏扩散层以及前述放大晶体管的漏扩散层在纵向的不同的相邻单元间共用。
3.根据权利要求1所述的固体拍摄装置，其特征在于，
在前述单元中设置有纵向排列的2个像素，前述单元配置为在纵向的相邻单元间成为镜像关系。
4.根据权利要求3所述的固体拍摄装置，其特征在于，
奇数列的单元相对于偶数列的单元，前述放大晶体管以及前述复位晶体管按2像素量偏离。
5.根据权利要求1所述的固体拍摄装置，其特征在于，
在前述单元中设置有纵向排列的4个像素，奇数列的单元配置为相对于偶数列的单元成为点对称。
6.根据权利要求5所述的固体拍摄装置，其特征在于，
在前述单元中设置有纵向排列的4个像素，奇数列的第1单元的复位晶体管的漏扩散层与横向相邻的偶数列的第2单元的复位晶体管的漏扩散层共用，前述第1单元的放大晶体管的漏扩散层与偶数列的第3单元的放大晶体管的漏扩散层共用，所述偶数列的第3单元与前述第2单元纵向相邻。
7.根据权利要求3所述的固体拍摄装置，其特征在于，
前述第1单元相对于前述第2单元在纵向按2像素量偏离。
8.根据权利要求1所述的固体拍摄装置，其特征在于，具备：
与前述复位晶体管对应地设置的浮置扩散部。
9.根据权利要求8所述的固体拍摄装置，其特征在于，具备：
光电二极管，其对来自拍摄对象的光以像素为单位进行光电变换；以及
读取晶体管，其以像素为单位读取通过前述光电二极管进行了光电变换的信号。
10.根据权利要求9所述的固体拍摄装置，其特征在于，
前述光电二极管在前述单元内在列方向上相邻地并排配置。
11.根据权利要求1所述的固体拍摄装置，其特征在于，
第1单元、第2单元以及第3单元相邻地依次配置于同一列，前述第2单元的放大晶体管与前述第1单元的放大晶体管相邻地配置，前述第2单元的复位晶体管与前述第3单元的复位晶体管相邻地配置。
12.根据权利要求1所述的固体拍摄装置，其特征在于，
第N(N为正整数)列的第1单元的放大晶体管与第N+1列的第2单元的放大晶体管配置于第M(M为正整数)行，第N列的前述第1单元的复位晶体管与第N+1列的前述第2单元的复位晶体管配置于第M+1行。
13.根据权利要求1所述的固体拍摄装置，其特征在于，
第N(N为正整数)列的第1单元的放大晶体管与第N+1列的第2单元的复位晶体管配置于第M(M为正整数)行，第N列的前述第1单元的复位晶体管与第N+1列的前述第2单元的放大晶体管配置于第M+1行。
14.根据权利要求1所述的固体拍摄装置，其特征在于，
第2单元与第1单元相邻地配置于同一行，第3单元与前述第2单元相邻地配置于同一列，前述第1单元的复位晶体管与前述第2单元的复位晶体管相邻地配置，前述第1单元的放大晶体管与前述第3单元的放大晶体管相邻地配置。
15.根据权利要求1所述的固体拍摄装置，其特征在于，
第N(N为正整数)列的第1单元的放大晶体管配置于第M(M为正整数)+3行，第N列的前述第1单元的复位晶体管配置于第M+2行，第N+1列的第2单元的放大晶体管配置于第M行，第N+1列的前述第2单元的复位晶体管配置于第M+1行。
16.根据权利要求1所述的固体拍摄装置，其特征在于，
前述单元设置有分别配置于第M(M为正整数)行以及第M+1行的2个像素，第N(N为正整数)列的单元的复位晶体管以及第N+1列的单元的复位晶体管设置于前述第M行，第N列的单元的放大晶体管以及第N+1列的单元的放大晶体管设置于前述第M+1行。
17.根据权利要求1所述的固体拍摄装置，其特征在于，
前述单元设置有分别配置于第M(M为正整数)行以及第M+1行的2个像素，第N(N为正整数)列的单元的复位晶体管以及第N+1列的单元的放大晶体管设置于前述第M行，第N列的单元的放大晶体管以及第N+1列的单元的复位晶体管设置于前述第M+1行。
18.根据权利要求1所述的固体拍摄装置，其特征在于，
前述单元设置有分别配置于第M(M为正整数)行、第M+1行、第M+2行以及第M+3行的4个像素，第N(N为正整数)列的第1单元的复位晶体管设置于前述第M+2行，前述第N列的前述第1单元的放大晶体管设置于前述第M+3行，前述第N+1列的第2单元的复位晶体管设置于前述第M+1行，前述第N+1列的前述第2单元的放大晶体管设置于前述第M行。
19.根据权利要求18所述的固体拍摄装置，其特征在于，
前述第1单元的复位晶体管配置于前述第1单元的第M+2行的像素与前述第2单元的第M+2行的像素之间，前述第1单元的放大晶体管配置于前述第1单元的第M+3行的像素与前述第2单元的第M+3行的像素之间，前述第2单元的复位晶体管配置于前述第1单元的第M+1行的像素与前述第2单元的第M+1行的像素之间，前述第2单元的放大晶体管配置于前述第1单元的第M行的像素与前述第2单元的第M行的像素之间。
20.根据权利要求18所述的固体拍摄装置，其特征在于，
设置有与前述第2单元相邻地配置于前述第N+1列的第3单元，前述第1单元的复位晶体管配置于前述第1单元的第M+2行的像素与前述第3单元的第M+2行的像素之间，前述第1单元的放大晶体管配置于前述第1单元的第M+3行的像素与前述第3单元的第M+3行的像素之间，前述第2单元的复位晶体管配置于前述第1单元的第M+1行的像素与前述第2单元的第M+1行的像素之间，前述第2单元的放大晶体管配置于前述第1单元的第M行的像素与前述第2单元的第M行的像素之间。
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