CN104662893A - 固体摄像装置 - Google Patents

Abstract

固体摄像装置(1)具备多个像素(10)被配置成矩阵状的像素部(12)，像素(10)具备：光电转换部(21)、FD部(115)、放大晶体管(116)、复位晶体管(117)、以及选择晶体管(202)，像素部(12)按每个列具备：与放大晶体管(116)的漏极连接的电源线(25)、与选择晶体管(202)的源极连接的列信号线(23)、与复位晶体管(117)的漏极连接的第一反馈线(24)、负反馈电路(405)、以及正反馈电路(406)，负反馈电路(405)将被输出到列信号线(23)的信号负反馈到第一反馈线(24)，正反馈电路(406)将被输出到列信号线(23)的信号正反馈到电源线(25)。

Description

固体摄像装置

技术领域

本发明涉及固体摄像装置，尤其涉及层叠型的固体摄像装置。

背景技术

专利文献1示出了层叠型的固体摄像装置。在专利文献1所示的层叠型的固体摄像装置中，在对信号电荷进行复位时产生噪声。具体而言，当复位脉冲在断开时的脉冲形状陡峻的情况下，由于沟道上的电荷移动到复位晶体管的源极以及漏极的哪一方是随机的，因而出现kTC噪声。并且，因复位信号线与像素电极等之间的电容耦合也会产生kTC噪声。

并且，层叠型的固体摄像装置即使采用相关双采样，也不能完全消除kTC噪声。这是因为，在层叠型的固体摄像装置中，被设置在半导体衬底上方的光电转换部与半导体衬底是由金属等导电性高的材料来连接的，因而不能将电荷完全传送。在复位后残留有kTC噪声的状态下，由于加上了下一个信号电荷，因此，读出的是重叠了kTC噪声的信号电荷。因此，专利文献1所示的固体摄像装置具有kTC噪声增大的问题。

为了降低kTC噪声，提出了专利文献2的技术。

图6示出了专利文献2所公开的单位像素以及其周边电路。该图所示的单位像素531的复位是通过将选择晶体管543和复位晶体管535导通而开始的。具有来自放大晶体管547的输出电压与列共通负反馈电路533的参考电压VR的差的逆相位的信号，通过经由复位晶体管535，被反馈向FD部(电荷累积部)527，从而能够降低在复位晶体管535产生的kTC噪声。

(现有技术文献)

(专利文献)

专利文献1  日本  特开昭55-120182号公报

专利文献2  日本  米国专利第6777660号说明书

发明内容

发明要解决的问题

然而，在专利文献2公开的技术中，不论怎样增大列共通负反馈电路533的增益，也仍然残存与复位晶体管535的源极漏极间容量相对应的量的kTC噪声。

鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种能够减少残存的kTC噪声的固体摄像装置。

用于解决问题的手段

为了解决上述的问题，本发明所涉及的固体摄像装置具备：半导体衬底；以及像素部，在该像素部，多个像素以矩阵状配置在所述半导体衬底，所述多个像素的每一个具备：光电转换膜，将入射光光电转换为信号电荷；像素电极，被形成在所述光电转换膜的所述半导体衬底一侧的面上；透明电极，被形成在所述光电转换膜的与所述像素电极相反一侧的面上；电荷累积部，与所述像素电极电连接，且累积所述信号电荷；放大晶体管，输出与所述信号电荷的电荷量对应的像素信号；复位晶体管，对所述电荷累积部的电位进行复位；以及选择晶体管，决定所述放大晶体管输出所述像素信号的定时，所述像素部按照每个像素列具备：电源线，与配置在同一列的多个所述放大晶体管的源极以及漏极的一方连接；列信号线，与配置在同一列的多个所述选择晶体管的源极以及漏极的一方连接；第一反馈线，与配置在同一列的多个所述复位晶体管的源极以及漏极的一方连接；第一放大部，该第一放大部的输入端子与所述列信号线连接，输出端子与所述第一反馈线连接；以及第二放大部，该第二放大部的输入端子与所述列信号线连接，所述第一放大部将输出到所述列信号线的信号负反馈到所述第一反馈线，所述第二放大部将输出到所述列信号线的信号正反馈到所述电源线。

发明效果

通过本发明所涉及的固体摄像装置，能够减少kTC噪声。

附图说明

图1是示出实施方式所涉及的固体摄像装置的全体构成的方框图。

图2是实施方式所涉及的固体摄像装置中的3个像素的结构截面图。

图3是第一个实施方式所涉及的固体摄像装置的像素以及控制电路的电路图。

图4是示出第一个实施方式所涉及的固体摄像装置的驱动方法的时序图。

图5是第二个实施方式所涉及的固体摄像装置的像素以及控制电路的电路图。

图6示出了专利文献2所公开的单位像素及其周边电路。

具体实施方式

以下参照附图对实施方式所涉及的固体摄像装置进行说明。并且，对于本发明所涉及的固体摄像装置虽然采用实施方式以及附图进行说明，不过这些均为一个例子，本发明所涉及的固体摄像装置并非受这些例子所限。

(第一个实施方式)

对本发明的第一个实施方式所涉及的固体摄像装置的全体构成进行说明。

图1是示出实施方式所涉及的固体摄像装置的全体构成的方框图。该图所示的固体摄像装置1具备：多个像素10被配置成矩阵状的像素部12、行信号驱动电路13a和13b、由按每个列配置的放大电路构成的列放大电路14、由被配置在各个列的相关双采样(CDS)电路等构成的噪声消除电路15、水平驱动电路16、以及输出级放大器17。

图2示出了实施方式所涉及的固体摄像装置中的3个像素的结构截面图。并且，在实际的固体摄像装置中，在像素部12例如有1000万像素被配置成矩阵状。如图2所示，固体摄像装置1具备：微型透镜101、红色滤光片104、绿色滤光片103、蓝色滤光片102、保护膜105、平坦化膜106、上部电极107、光电转换膜108、电子阻挡层109、电极间绝缘膜110、下部电极111、布线间绝缘膜112、供电层113、布线层114、衬底118、阱119、STI(Shallow Trench Isolation：浅沟槽隔离)区域120、以及层间绝缘层121。

衬底118是半导体衬底，例如是硅衬底。并且，P型的阱119被形成在衬底118。并且，在阱119形成用于对元件间进行电分离的STI区域120。STI区域120可以由SiO₂构成，也可以由注入了高浓度的P型的杂质的分离区域构成。在阱119内，作为信号读出电路形成有：FD部(电荷累积部)115、放大晶体管116、复位晶体管117、以及图中没有示出的被形成在同一像素内的选择晶体管。并且，阱119的导电型虽然被设定为P型，也可以是N型。

微型透镜101为了高效地对入射光进行聚光，从而在固体摄像装置1的最表面按每个像素10来形成。

红色滤光片104、绿色滤光片103以及蓝色滤光片102为了拍摄彩色图像而被形成。并且，红色滤光片104、绿色滤光片103以及蓝色滤光片102被形成在各个微型透镜101的正下方、且在保护膜105内。为了形成在所有的1000万像素上不出现聚光以及色彩的不均一的微型透镜101以及彩色滤光片群，从而使这些光学元件形成在平坦化膜106上。平坦化膜106例如由SiN构成。

上部电极107被形成在整个像素部12的平坦化膜106的下面，即是被形成在光电转换膜108的与下部电极111相反一侧的面上。该上部电极107是使可见光透过的透明电极。例如，上部电极107由ITO(Indium Tin Oxide：氧化铟锡)构成。

光电转换膜108将光转换为信号电荷。具体而言，光电转换膜108被形成在上部电极107的下面，由具有高的光吸收率的有机分子构成。并且，光电转换膜108的厚度例如约为500nm。并且，光电转换膜108例如通过真空淀积法来形成。上述的有机分子在波长约为400nm至大约700nm的可见光的所有范围内具有高的光吸收率。

电子阻挡层109被形成在光电转换膜108的下面，对通过入射光的光电转换而发生的空穴进行传导，并且阻止来自下部电极111的电子注入。该电子阻挡层109被形成在具有高平坦度的电极间绝缘膜110以及下部电极111之上。电子阻挡层109例如由有机材料构成。

多个下部电极111被形成在衬底118的上方，是在光电转换膜108的衬底118一侧的面上被配置成矩阵状的像素电极。并且，多个下部电极111彼此以0.2μm的间隔而被电隔离。具体而言，下部电极111被形成在电极间绝缘膜110之间，对光电转换膜108发生的空穴进行收集。该下部电极111例如由TiN构成。并且，下部电极111被形成在被平坦化后的厚度约为100nm的布线间绝缘膜112上。

在电极间绝缘膜110的下方、并且是布线间绝缘膜112的下面设置有供电层113。该供电层113例如由Cu构成。具体而言，供电层113被形成在相邻的下部电极111之间、且是下部电极111与衬底118之间。并且，能够对供电层113提供与下部电极111无关的电位。具体而言，光电转换膜108在进行光电转换的曝光工作时、以及信号读出电路进行生成与信号电荷量对应的像素信号的读出工作时，向供电层113提供用于排斥信号电荷的电位。例如，在信号电荷为空穴的情况下，施加正电压。通过此构成，在各个像素能够防止相邻的像素的空穴混入。并且，对于向供电层113进行电压印加的控制，例如由固体摄像装置1所具备的控制部(未图示)来执行。

在供电层113连接有布线层114。并且，布线层114与信号读出电路的FD部115以及放大晶体管116的栅极端子连接。FD部115与下部电极111电连接，是对来自光电转换膜108的信号电荷进行累积的电荷累积部，而且兼用作复位晶体管117的源极以及漏极的一方。被形成在阱119的信号读出电路通过对多个下部电极111的每一个所发生的电流或电压的变化进行检测，从而生成与信号电荷量对应的像素信号。具体而言，放大晶体管116通过对在下部电极111发生的电流或电压的变化进行放大，从而生成与信号电荷量对应的像素信号。

并且，复位晶体管117的栅极端子与复位晶体管控制线连接，通过复位晶体管控制线的电位来控制复位晶体管117的导通与断开。例如，当复位晶体管控制线的电位为高电平时，复位晶体管117被导通。并且，当复位晶体管控制线的电位为低电平时，复位晶体管117被断开。

并且，选择晶体管的栅极端子与选择晶体管控制线连接，通过选择晶体管控制线的电位来控制选择晶体管的导通与断开。例如，当选择晶体管控制线的电位为高电平时，选择晶体管被导通。并且，选择晶体管控制线的电位为低电平时，选择晶体管被断开。

图3是第一个实施方式所涉及的固体摄像装置的像素以及控制电路的电路图。具体而言，示出了在本实施方式中的属于像素部12的m(m为自然数)行n(n为自然数)列的像素10的电路以及其控制电路的一个例子。像素10具有光电转换部21、复位晶体管117、放大晶体管116、选择晶体管202、FD部115、以及按照像素部12的每个列设置的列信号线23。

并且，被设置在像素部12的每个列的列共有电路具备：负反馈电路405、正反馈电路406、第一电流源晶体管407、第二电流源晶体管417、开关SW1、作为负反馈电路405的输出线的第一反馈线24、以及通过正反馈电路406的输出而电位被控制的电源线25。

负反馈电路405是输入端子与列信号线连接，输出端子与第一反馈线24连接的第一放大部，将输出到列信号线23的信号负反馈到第一反馈线24。

在开关SW1的控制信号S1为高电平时，正反馈电路406的输出经由开关SW1，与第二电流源晶体管417的栅极连接。在控制信号S1为低电平时，开关SW1与固定电压Vg连接。被配置到相同列的像素10与相同列的列共有电路连接。而且，通过仅使被配置在某一行的像素10内的选择晶体管202导通，从而一个列共有电路则仅与一个像素10连接。

正反馈电路406、开关SW1以及供给固定电压Vg的恒压源，构成输入端子与列信号线23连接的第二放大部，该第二放大部将输出到列信号线23的信号正反馈到电源线25。

正反馈电路406是输入端子与列信号线23连接、且具有负的增益的放大电路，第二电流源晶体管417是MOS晶体管，其栅极经由开关SW1，能够与正反馈电路406的输出端子连接，源极以及漏极的一方与电源线25连接，源极以及漏极的另一方与电源电压VDD连接。

并且，在图3中，像素10内的复位晶体管117、放大晶体管116、以及选择晶体管202由P沟道型MOS晶体管构成。并且，列共有电路内的第一电流源晶体管407以及第二电流源晶体管417由N沟道型MOS晶体管构成。各个晶体管的沟道型也可以分别相反。

接着，对第一个实施方式所涉及的固体摄像装置的基本的驱动方法进行说明。由于控制信号S1为低电平，即开关SW1与固定电压Vg连接，因此，在电源线25被供给有电源电压VDD。首先，与由光电转换部21生成的信号电荷量相对应的像素信号Vsig，经由放大晶体管116和选择晶体管202，被输出到列信号线23。此时，复位晶体管117为断开，读出行的选择晶体管202为导通。

之后，通过使复位晶体管117导通，来对FD部115的电位进行复位。在此之后，在使复位晶体管117断开时，发生kTC噪声。此时，采用负反馈电路405，将与向列信号线23的输出信号为逆相位的信号，经由第一反馈线24输出到FD部115。在此过程中，通过逐渐使复位晶体管117断开，从而能够降低在复位晶体管117发生的kTC噪声。

在复位完成的瞬间，关于残留在FD部115的kTC噪声的电荷量，在忽略复位晶体管117的源极漏极间电容Cfb时，导出负反馈系统的传递函数并进行解析，则能够由式1来表示。

[数式1]

$\sqrt{\frac{\mathrm{kTCp}}{(A+1)}}$     (式1)

在式1中，k为玻耳兹曼常数、T为绝对温度、Cp为FD部115的容量、A(设为正)为负反馈电路405的电压增益。

但是，实际上复位晶体管117的源极漏极间电容Cfb是不能忽视的。即，除了式1表示的kTC噪声的电荷量以外，在FD部115还被重叠了与复位晶体管117的漏极源极间电容Cfb相对应的噪声。这是因为，从复位完成后到读出复位电压为止的期间中，负反馈电路405的第一反馈线24的电压Vo发生变化，电压Vo的变化经由电容Cfb而被重叠到FD部115的缘故。具体而言，即使在复位完成后，若复位晶体管117的控制信号不断下降，则因复位晶体管117的栅极与放大晶体管116的栅极的寄生电容，而放大晶体管116的栅极电压发生大的变化。此时，由于来自放大晶体管116的输出电压超出负反馈电路405的输入动态范围，因此第一反馈线24的电压Vo不与放大晶体管116的栅极电压相关，而成为一个固定值。这种现象能够通过取大的负反馈电路405的输入动态范围来解决。

然而，在复位信号读出后进行曝光，当再次读出像素信号Vsig时，其他行的像素10的工作会插进来，因此，第一反馈线24的电压Vo再次发生变化。为了防止在FD部115进一步被重叠与复位晶体管117的漏极源极间电容Cfb相对应的噪声，则需要使读出像素信号Vsig时的第一反馈线24的电压Vo，与前一个帧在复位时的第一反馈线24的电压Vo相等。但是，为了存储每个像素在复位时的第一反馈线24的电压Vo，则需要配置相对应的行数的存储器，这在成本上是不现实的。因此考虑到的方法是，例如通过将负反馈电路405的电压增益A设为0，从而使像素信号Vsig在读出时的第一反馈线24的电压Vo固定。

不论是像素信号读出期间还是复位信号读出期间的情况，都能够与式1相对应，通过将第一反馈线24的电压Vo设定为固定电压，从而能够消去被重叠到第一反馈线24的噪声。因此，此时的第一反馈线24的电压Vo的变化量的标准偏差，与原本重叠到第一反馈线24的噪声相对应，从而以式2来表示。

[数式2]

$A\sqrt{\frac{\mathrm{kT}}{(A+1)\mathrm{Cp}}}$     (式2)

该电压变化经由电容Cfb，而被重叠到FD部115。被重畳的电压由式3来表示。

[数式3]

$A\sqrt{\frac{\mathrm{kT}}{(A+1)\mathrm{Cp}}}\frac{\mathrm{Cp}}{\mathrm{Cp}+\mathrm{Cfb}}$     (式3)

式3所表示的电压的极性与式1表示的噪声所产生的电压的极性一致。因此，重叠到FD部115的kTC噪声的电荷量由式4来表示。另外，在作为式4的基础式的式1进行导出时，由于计算中没有包括电容Cfb，因此式4的值为近似值。

[数式4]

$(1+A\frac{\mathrm{Cfb}}{\mathrm{Cp}+\mathrm{Cfb}})\sqrt{\frac{\mathrm{kTCp}}{(A+1)}}$     (式4)

从式4可知，在电容Cfb对于Cp而言为不能忽略的值的情况下，噪声増大。

图4是示出第一个实施方式所涉及的固体摄像装置的驱动方法的时序图。具体而言，是示出包括图3所示的像素10的第m行的像素以及其控制电路的驱动方法的时序图。通过该驱动方法，能够抑制上述的FD部115的kTC噪声。

在时刻t1，由于选择晶体管202的控制信号Vadd导通，复位晶体管117的控制信号Vres断开，因此，与信号电荷量对应的像素信号Vsig被读出到列信号线23。此时，例如通过将负反馈电路405的电压增益A设为0，从而第一电压被供给到第一反馈线24。并且，此时的正反馈电路406的电压增益B为0。通过将S1设为低电平，从而开关SW1与固定电压Vg连接，因此，电源电压VDD被供给到电源线25。

在时刻t2，由于控制信号Vres被导通，因此，像素10的复位开始。此时，将负反馈电路405的电压增益A设为负，将正反馈电路406的电压增益B设为正。并且，通过将S1设为高电平，因此，开关SW1与正反馈电路406的输出连接。

在时刻t3，因控制信号Vres的降低，从而复位晶体管117成为非导通状态。并且，列信号线23的电压Vsig开始降低。这是因为，在时刻t3以后控制信号Vres也持续降低，因此通过复位晶体管117的栅极与放大晶体管116的栅极的寄生电容，放大晶体管116的输出电压也降低。并且，由于电源电压VDD由正反馈电路406来控制，因此，向电源线25的输出电压Vd发生变化。并且，向电源线25的输出电压Vd的变化，经由放大晶体管116的栅极漏极间电容Cgd而被传递到FD部115。此时，在B的绝对值比A的绝对值小的情况下，上述的传递几乎可以被忽略。

在时刻t4，由于列信号线23的电压Vsig超过了负反馈电路405的输入动态范围，因此，第一反馈线24的电压Vo成为一固定电压。

在时刻t5，由于列信号线23的电压Vsig超过了正反馈电路406的输入动态范围，因此电源线25的电压Vd成为一固定电压。

在时刻t6，控制信号Vres成为低电平。在此之后，与残留在FD部115的kTC噪声对应的电压Vsig，立即经由列信号线23被重叠到第一反馈线24和电源线25。第一反馈线24的电压Vo的极性与电源线25的电压Vd的极性相反。

在时刻t7，与时刻t1同样，例如通过将负反馈电路405的电压增益A设为0，从而第一电压被供给到第一反馈线24。并且，此时通过将S1设为低电平，从而开关SW1与固定电压Vg连接，这样，电源线25被再次供给电源电压VDD。此时的电源线25的电压变化的标准偏差可以考虑为与式2相同，由式5来表示。

[数式5]

$-B\sqrt{\frac{\mathrm{kT}}{(A+1)\mathrm{Cp}}}$     (式5)

符号为负是为了相对于式2，此时变化了的电源线25的电压Vd与变化前的电压Vd的符号相反而采取的应对。该变化了的电压经由Cgd，而被重叠到FD部115。即，kTC噪声的总电荷量由式6来表示。

[数式6]

$(1+A\frac{\mathrm{Cfb}}{\mathrm{Cp}+\mathrm{Cfb}}-B\frac{\mathrm{Cgd}}{\mathrm{Cp}+\mathrm{Cgd}})\sqrt{\frac{\mathrm{kTCp}}{(A+1)}}$     (式6)

只要将A以及B设定为能够使式6成为零，从原理上来讲，能够使kTC噪声为0。实际上，由于制造上的原因而不能成为零，但是能够明显地降低kTC噪声。

如以上所述，本实施方式所涉及的固体摄像装置具备半导体的衬底118、以及多个像素10以矩阵状配置在衬底118的像素部12。

多个像素10的每一个具备：对入射光进行光电转换而转换为信号电荷的光电转换膜108；被形成在光电转换膜108的衬底118一侧的面上的下部电极111；被形成在光电转换膜108的与下部电极111相反一侧的面上的上部电极107；与下部电极111电连接且累积信号电荷的FD部115；输出与信号电荷的电荷量对应的像素信号的放大晶体管116；对FD部115的电位进行复位的复位晶体管117；以及决定放大晶体管116输出像素信号的定时的选择晶体管202。

像素部12按照每个像素列具备：与配置在同一列的多个放大晶体管116的源极以及漏极的一方连接的电源线25；与配置在同一列的多个选择晶体管202的源极以及漏极的一方连接的列信号线23；与配置在同一列的多个复位晶体管117的源极以及漏极的一方连接的第一反馈线24；输入端子与列信号线23连接、输出端子与第一反馈线24连接的负反馈电路405；以及输入端子与列信号线23连接的正反馈电路406，负反馈电路405将被输出到列信号线23的信号负反馈到第一反馈线24，正反馈电路406将被输出到列信号线23的信号正反馈到电源线25。

在此，在复位完成的瞬间，残留在FD部115的kTC噪声的电荷量由电源线25的电压变化的标准偏差与第一反馈线24的电压变化的标准偏差的和来规定。通过上述的构成，由于电源线25的电压变化的标准偏差与第一反馈线24的电压变化的标准偏差相抵消，因此能够降低kTC噪声。

并且，正反馈电路406与第二电流源晶体管417构成第二放大部，该第二放大部将被输出到列信号线23的信号正反馈到电源线25，所述第二电流源晶体管417的栅极能够通过开关SW1来与正反馈电路406的输出端子连接，所述第二电流源晶体管417的源极以及漏极的一方与电源线25连接，源极以及漏极的另一方与电源电压VDD连接。据此，在信号读出时(时刻t1～时刻t2)以及复位读出时(时刻t7～)，由于能够使开关SW1与固定电压Vg连接，因此在电源线25被供给有电源电压VDD。因此，能够使读出时的放大晶体管116的源极以及漏极的一方的电位稳定并固定。

并且，固体摄像装置所具有的驱动电路，在将像素信号读出到列信号线23的第一期间(时刻t1～时刻t2)，将第一电压供给到第一反馈线24，在将由复位晶体管117复位了的FD部115的电位读出到列信号线23的第二期间(时刻t7～)，将上述的第一电压供给到第一反馈线24。据此，能够不依存于像素信号，稳定地降低kTC噪声。并且，上述的驱动电路构成驱动部，该驱动部除了包括对施加到复位晶体管117的栅极的控制信号进行输出的行信号驱动电路13a以及13b之外，还包括对施加到选择晶体管202的栅极的控制信号以及开关SW1的控制信号S1进行输出的驱动电路。

(第二个实施方式)

对第二个实施方式所涉及的固体摄像装置进行说明。并且，对于与第一个实施方式实质上相同的构成赋予相同的符号，并有省略说明的情况。由于第二个实施方式所涉及的固体摄像装置的全体构成以及断面图与第一个实施方式所涉及的固体摄像装置实质上相同，因此省略说明。

图5是第二个实施方式所涉及的固体摄像装置的像素以及控制电路的电路图。具体而言，示出了本实施方式中的属于像素部12的m(m为自然数)行n(n为自然数)列的像素10的电路以及其控制电路的一个例子。对与第一个实施方式中的像素10的电路以及其控制电路不同之处为中心进行说明。

第二个实施方式所涉及的列共有电路与第一个实施方式所涉及的列共有电路相比，进一步设置了反馈电容器412。正反馈电路406的输出被连接于反馈电容器412的一方的端子。反馈电容器412的另一方的端子连接有与放大晶体管116的栅极连接的第二反馈线26。在将反馈电容器412的容量设为C1时，kTC噪声的总电荷量由将式6的Cgd替换为C1的式7来表示。

[数式7]

$(1+A\frac{\mathrm{Cfb}}{\mathrm{Cp}+\mathrm{Cfb}}-B\frac{C1}{\mathrm{Cp}+C1})\sqrt{\frac{\mathrm{kTCp}}{(A+1)}}$     (式7)

只要将A和B设定成能够使式7成为零，从原理上讲，就能够使kTC噪声成为0。但是实际上，虽然制造上的原因不能成为零，但是也能够显著地降低kTC噪声。

在第一个实施方式中，电源线25担当向放大晶体管116供给电源电压的作用以及正反馈的作用。对此，在第二个实施方式中，第二反馈线26担当正反馈的作用。并且，在第一个实施方式中，Cgd为寄生电容，而在第二个实施方式中是作为反馈电容器412特意地形成了电容器C1，因此能够期待稳定的工作。

第二个实施方式所涉及的固体摄像装置的驱动方法与第一个实施方式所涉及的固体摄像装置的驱动方法相同。在第二个实施方式的情况中，正反馈电路406的输出的变化经由反馈电容器412而被重叠到FD部115。

如以上所述，本实施方式所涉及的固体摄像装置具备半导体的衬底118、以及多个像素10以矩阵状配置在衬底118的像素部12。

多个像素10的每一个具备：将入射光光电转换为信号电荷的光电转换膜108；被形成在光电转换膜108的衬底118一侧的面上的下部电极111；被形成在光电转换膜108的与下部电极111相反一侧的面上的上部电极107；与下部电极111电连接、且累积信号电荷的FD部115；输出与信号电荷的电荷量对应的像素信号的放大晶体管116；对FD部115的电位进行复位的复位晶体管117；以及决定放大晶体管116输出像素信号的定时的选择晶体管202。

像素部12按每个像素列具备：电源线25，与配置在同一列的多个放大晶体管116的源极以及漏极的一方连接；列信号线23，与配置在同一列的多个选择晶体管202的源极以及漏极的一方连接；第一反馈线24，与配置在同一列的多个复位晶体管117的源极以及漏极的一方连接；负反馈电路405，其输入端子与列信号线23连接，输出端子与第一反馈线24连接；正反馈电路406，其输入端子与列信号线23连接；反馈电容器412，其一方的端子能够通过开关SW1与正反馈电路406的输出端子连接；以及第二反馈线26，一端与反馈电容器412的另一方的端子连接，另一端与多个放大晶体管116的栅极连接，负反馈电路405将输出到列信号线23的信号负反馈到第一反馈线24；正反馈电路406将输出到列信号线23的信号正反馈到第二反馈线26。

在此，在复位完成的瞬间，残留在FD部115的kTC噪声的电荷量由第二反馈线26的电压变化的标准偏差与第一反馈线24的电压变化的标准偏差的和来规定。通过上述的构成，由于第二反馈线26的电压变化的标准偏差与第一反馈线24的电压变化的标准偏差相抵消，因此能够降低kTC噪声。

并且，固体摄像装置所具有的驱动电路在将像素信号读出到列信号线23的第一期间(时刻t1～时刻t2)，将第一电压供给到第一反馈线24，在将由复位晶体管117复位的FD部115的电位读出到列信号线23的第二期间(时刻t7～)，将上述的第一电压供给到第一反馈线24。据此，能够不依存像素信号来稳定地降低kTC噪声。并且，上述的驱动电路构成驱动部，该驱动部除了包括对施加到复位晶体管117的栅极的控制信号进行输出的行信号驱动电路13a以及13b以外，还包括对施加到选择晶体管202的栅极的控制信号以及开关SW1的控制信号S1进行输出的驱动电路。

并且，在第一期间(时刻t1～时刻t2)以及第二期间(时刻t7～)，反馈电容器412的一方的端子与恒压源Vg连接。因此，能够使读出时的第二反馈线26的电位稳定且固定。

以上基于第一以及第二个实施方式对本发明所涉及的固体摄像装置进行了说明，不过，本发明并非受上述的实施方式所限。在不脱离本发明的主旨的范围，实施本领域技术人员所能够想到的各种变形的方式也包含在本发明的范围内。并且，在不脱离发明的趣旨的范围内，也可以对多个实施方式中的各个构成要素进行任意地组合。

并且，上述实施方式所涉及的固体摄像装置典型地能够作为集成电路的LSI来实现。这些可以分别制成一个芯片，也可以将其中的一部分或全部制成一个芯片。

并且，集成电路化的方法不仅限于LSI，也可以以专用电路或通用处理器来实现。在LSI制造后，也可以利用可编程的FPGA(Field ProgrammableGate Array：现场可编程门阵列)或利用能够将LSI内部的电路单元的连接以及设定重新构建的可重装处理器。

并且，在上述的截面图等中，虽然以直线标记了各个构成要素的角部以及边，不过由于制造上的原因，具有圆弧状的角部以及边也包含在本发明内。

并且，也可以对上述的实施方式所涉及的固体摄像装置的功能的至少一部分进行组合。

并且，以上所使用的数字均为对本发明进行具体说明的一个例子，本发明并非受这些数字所限。

并且，在上述的说明中虽然采用了MOS晶体管，也可以采用其他的晶体管。

进一步，在不脱离本发明的主旨的范围内，针对本实施方式实施本领域技术人员所能够想到的范围内的变更的各种变形例也包含在本发明内。

工业实用性

本发明所涉及的固体摄像装置能够应用于数字静态相机、医疗用摄像机、监视用摄像机、数码单镜头反光相机、无反光镜可换镜头式相机等。

符号说明

1    固体摄像装置

10   像素

12   像素部

13a、13b  行信号驱动电路

14   列放大电路

15   噪声消除电路

16   水平驱动电路

17   输出级放大器

21   光电转换部

23   列信号线

24   第一反馈线

25   电源线

26   第二反馈线

101  微型透镜

102  蓝色滤光片

103  绿色滤光片

104  红色滤光片

105  保护膜

106  平坦化膜

107  上部电极

108  光电转换膜

109  电子阻挡层

110  电极间绝缘膜

111   下部电极

112   布线间绝缘膜

113   供电层

114   布线层

115、527   FD部(电荷累积部)

116、547   放大晶体管

117、535   复位晶体管

118   衬底

119   阱

120   STI区域

121   层间绝缘层

202、543   选择晶体管

405   负反馈电路

406   正反馈电路

407   第一电流源晶体管

412   反馈电容器

417   第二电流源晶体管

533   列共通负反馈电路

Claims (7)

1.一种固体摄像装置，

该固体摄像装置具备：

半导体衬底；以及

像素部，在该像素部，多个像素以矩阵状配置在所述半导体衬底，

所述多个像素的每一个具备：

光电转换膜，将入射光光电转换为信号电荷；

像素电极，被形成在所述光电转换膜的所述半导体衬底一侧的面上；

透明电极，被形成在所述光电转换膜的与所述像素电极相反一侧的面上；

电荷累积部，与所述像素电极电连接，且累积所述信号电荷；

放大晶体管，输出与所述信号电荷的电荷量对应的像素信号；

复位晶体管，对所述电荷累积部的电位进行复位；以及

选择晶体管，决定所述放大晶体管输出所述像素信号的定时，

所述像素部按照每个像素列具备：

电源线，与配置在同一列的多个所述放大晶体管的源极以及漏极的一方连接；

列信号线，与配置在同一列的多个所述选择晶体管的源极以及漏极的一方连接；

第一反馈线，与配置在同一列的多个所述复位晶体管的源极以及漏极的一方连接；

第一放大部，该第一放大部的输入端子与所述列信号线连接，输出端子与所述第一反馈线连接；以及

第二放大部，该第二放大部的输入端子与所述列信号线连接，

所述第一放大部将输出到所述列信号线的信号负反馈到所述第一反馈线，

所述第二放大部将输出到所述列信号线的信号正反馈到所述电源线。

2.如权利要求1所述的固体摄像装置，

所述第二放大部具备：

放大电路，该放大电路的输入端子与所述列信号线连接，具有负的增益；以及

MOS晶体管，该MOS晶体管的栅极能够通过开关与所述放大电路的输出端子连接，源极以及漏极的一方与所述电源线连接，源极以及漏极的另一方与电源连接。

3.如权利要求1或2所述的固体摄像装置，

该固体摄像装置还具备驱动部，

该驱动部在将所述像素信号读出到所述列信号线的第一期间，将第一电压供给到所述第一反馈线，

该驱动部在将由所述复位晶体管复位的所述电荷累积部的电位读出到所述列信号线的第二期间，将所述第一电压供给到所述第一反馈线。

4.如权利要求3所述的固体摄像装置，

在所述第一期间以及所述第二期间，所述MOS晶体管的源极与漏极间为导通状态。

5.一种固体摄像装置，

该固体摄像装置具备：

半导体衬底；以及

像素部，在该像素部，多个像素以矩阵状配置在所述半导体衬底，

所述多个像素的每一个具备：

光电转换膜，将入射光光电转换为信号电荷；

像素电极，被形成在所述光电转换膜的所述半导体衬底一侧的面上；

透明电极，被形成在所述光电转换膜的与所述像素电极相反一侧的面上；

电荷累积部，与所述像素电极电连接，且累积所述信号电荷；

放大晶体管，输出与所述信号电荷的电荷量对应的像素信号；

复位晶体管，对所述电荷累积部的电位进行复位；以及

选择晶体管，决定所述放大晶体管输出所述像素信号的定时，

所述像素部按照每个像素列具备：

电源线，与配置在同一列的多个所述放大晶体管的源极以及漏极的一方连接；

列信号线，与配置在同一列的多个所述选择晶体管的源极以及漏极的一方连接；

第一反馈线，与配置在同一列的多个所述复位晶体管的源极以及漏极的一方连接；

第一放大部，该第一放大部的输入端子与所述列信号线连接，输出端子与所述第一反馈线连接；

第二放大部，该第二放大部的输入端子与所述列信号线连接；

反馈电容器，该反馈电容器的一方的端子能够通过开关与所述第二放大部的输出端子连接；以及

第二反馈线，该第二反馈线的一端与所述反馈电容器的另一方的端子连接，另一端与所述多个放大晶体管的栅极连接，

所述第一放大部将被输出到所述列信号线的信号负反馈到所述第一反馈线，

所述第二放大部将被输出到所述列信号线的信号正反馈到所述第二反馈线。

6.如权利要求5所述的固体摄像装置，

该固体摄像装置还具备驱动部，

该驱动部在将所述像素信号读出到所述列信号线的第一期间，将第一电压供给到所述第一反馈线，

该驱动部在将由所述复位晶体管复位的所述电荷累积部的电位读出到所述列信号线的第二期间，将所述第一电压供给到所述第一反馈线。

7.如权利要求6所述的固体摄像装置，

在所述第一期间以及所述第二期间，所述反馈电容器的所述一方的端子与恒压源连接。