CN113924649A - 摄像装置及电子设备 - Google Patents

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Abstract

提供一种能够进行图像处理的摄像装置。可以将通过摄像工作取得的模拟数据(图像数据)保持在像素中，在该像素中可以取出将该模拟数据乘以任意权系数而得的数据。通过将该数据导入到神经网络等中，可以进行图像识别等处理。可以将庞大的图像数据以模拟数据状态保持在像素中，因此可以高效地进行处理。

Description

摄像装置及电子设备
技术领域
本发明的一个方式涉及一种摄像装置。
注意，本发明的一个方式不局限于上述技术领域。本说明书等所公开的发明的一个方式的技术领域涉及一种物体、方法或制造方法。另外，本发明的一个方式涉及一种工序(process)、机器(machine)、产品(manufacture)或者组合物(composition of matter)。由此，更具体而言，作为本说明书所公开的本发明的一个方式的技术领域的一个例子可以举出半导体装置、显示装置、液晶显示装置、发光装置、照明装置、蓄电装置、存储装置、摄像装置、这些装置的驱动方法或者这些装置的制造方法。
注意，在本说明书等中，半导体装置是指能够通过利用半导体特性而工作的所有装置。晶体管、半导体电路为半导体装置的一个方式。另外，存储装置、显示装置、摄像装置、电子设备有时包含半导体装置。
背景技术
使用形成在衬底上的氧化物半导体薄膜构成晶体管的技术受到关注。例如，专利文献1公开了具有将包括氧化物半导体的关态电流非常小的晶体管用于像素电路的结构的摄像装置。
另外，专利文献2公开了对摄像装置赋予运算功能的技术。
[先行技术文献]
[专利文献]
[专利文献1]日本专利申请公开第2011-119711号公报
[专利文献2]日本专利申请公开第2016-123087号公报
发明内容
发明所要解决的技术问题
随着技术的发展，在包括CMOS图像传感器等固态摄像元件的摄像装置中，能够容易拍摄高质量的图像。在下一代摄像装置中被要求安装更高智能的功能。
在现有的图像数据的压缩、图像识别等中，将图像数据(模拟数据)转换为数字数据，将该数据取出到外部然后进行处理。在能够在摄像装置内进行该处理时，可以以更高速与外部设备联动，使用者的方便性提高。另外，也可以减少外围装置等的负载及功耗。另外，如果能够以模拟数据的状态进行复杂的数据处理，就可以缩短数据转换所需要的时间。
因此，本发明的一个方式的目的之一是提供一种能够进行图像处理的摄像装置。另外，本发明的一个方式的目的之一是提供一种低功耗的摄像装置。另外，本发明的一个方式的目的之一是提供一种可靠性高的摄像装置。另外，本发明的一个方式的目的之一是提供一种新颖的摄像装置等。另外，本发明的一个方式的目的之一是提供一种上述摄像装置的驱动方法。另外，本发明的一个方式的目的之一是提供一种新颖的半导体装置等。
注意，这些目的的记载不妨碍其他目的的存在。注意，本发明的一个方式并不需要实现所有上述目的。除上述目的外的目的从说明书、附图、权利要求书等的描述中是显而易见的，并且可以从所述描述中抽出。
解决技术问题的手段
本发明的一个方式涉及一种能够在像素内保持数据的同时对该数据进行运算处理的摄像装置。
本发明的一个方式是一种摄像装置，该摄像装置包括像素、第一电路及第二电路，第一电路具有将第一电位或第二电位提供给像素的功能，第二电位是将第一电位与权重相加而得的电位，像素具有生成第一数据的功能，当第一电位从第一电路提供给像素时，像素具有根据第一数据及第一电位将第二数据输出到第二电路的功能，当第二电位从第一电路提供给像素时，像素具有根据第一数据及第二电位将第三数据输出到第二电路的功能，第二电路具有生成相当于第二数据和第三数据之差分的第四数据的功能。
另外，本发明的另一个方式是一种摄像装置，该摄像装置包括像素、第一电路、第二电路及第三电路，第一电路具有将第一电位或第二电位提供给像素的功能，第二电位是将第一电位与权重相加而得的电位，像素具有生成第一数据或第二数据的功能，当第一电位从第一电路提供给像素时，像素具有根据第一数据及第一电位将第三数据输出到第二电路的功能，像素具有根据第二数据及第一电位将第四数据输出到第二电路的功能，当第二电位从第一电路提供给像素时，像素具有根据第一数据及第二电位将第五数据输出到第二电路的功能，像素具有根据第二数据及第二电位将第六数据输出到第二电路的功能，第二电路具有生成相当于第三数据和第四数据之差分的第七数据并将其输出到第三电路的功能，第二电路具有生成相当于第五数据和第六数据之差分的第八数据并将其输出到第三电路的功能，第三电路生成相当于第七数据和第八数据之差分的第九数据。
像素可以包括光电转换器件、第一晶体管、第二晶体管、第三晶体管、第四晶体管及第一电容器，光电转换器件的一个电极可以与第一晶体管的源极和漏极中的一个电连接，第一晶体管的源极和漏极中的另一个可以与第二晶体管的源极和漏极中的一个电连接，第二晶体管的源极和漏极中的一个可以与第三晶体管的栅极电连接，第三晶体管的栅极可以与第一电容器的一个电极电连接，第一电容器的另一个电极可以与第四晶体管的源极和漏极中的一个电连接，第四晶体管的源极和漏极中的另一个可以与第一电路电连接，第三晶体管的源极和漏极中的一个可以与第二电路电连接。
另外，像素可以包括光电转换器件、第一晶体管、第二晶体管、第三晶体管、第四晶体管及第一电容器，光电转换器件的一个电极可以与第一晶体管的源极和漏极中的一个电连接，第一晶体管的源极和漏极中的另一个可以与第二晶体管的源极和漏极中的一个电连接，第二晶体管的源极和漏极中的一个可以与第三晶体管的第一栅极电连接，第三晶体管的第一栅极可以与第一电容器的一个电极电连接，第一电容器的另一个电极可以与第一电路电连接，第三晶体管的第二栅极可以与第四晶体管的源极和漏极中的一个连接，第三晶体管的源极和漏极中的一个可以与第二电路电连接。
第一电路可以将第一电位和第二电位中的一个提供给第一电容器的另一个电极且将第一电位和第二电位中的另一个提供给第四晶体管的源极和漏极中的另一个。
在第一电容器的另一个电极被提供第一电位以上的电位时第三晶体管可以处于导通状态。
第二电路可以包括第五晶体管、第六晶体管、第七晶体管、第八晶体管、第二电容器及电阻器，第二电容器的一个电极可以与像素电连接，第二电容器的一个电极可以与电阻器电连接，第二电容器的另一个电极可以与第五晶体管的源极和漏极中的一个电连接，第五晶体管的源极和漏极中的一个可以与第六晶体管的栅极电连接，第六晶体管的源极和漏极中的一个可以与第七晶体管的源极和漏极中的一个电连接，第七晶体管的源极和漏极中的一个可以与第八晶体管的源极和漏极中的一个电连接。
像素所包括的晶体管可以在沟道形成区域中包含金属氧化物，金属氧化物可以包含In、Zn及M(M为Al、Ti、Ga、Ge、Sn、Y、Zr、La、Ce、Nd或Hf)。
发明效果
通过采用本发明的一个方式可以提供一种能够进行图像处理的摄像装置。另外，可以提供一种低功耗的摄像装置。另外，可以提供一种可靠性高的摄像装置。另外，可以提供一种新颖的摄像装置等。另外，可以提供一种上述摄像装置的驱动方法。另外，可以提供一种新颖的半导体装置等。
附图说明
图1是说明摄像装置的方框图。
图2是说明像素区块200及电路201的图。
图3A及图3B是说明像素100的图。
图4是说明像素100及电路201的工作的时序图。
图5是说明像素100及电路201的工作的时序图。
图6是说明像素100的工作的时序图。
图7A及图7B是说明选择任意像素区块200而进行读出的工作的图。
图8A是说明像素100的图。图8B是说明像素100和电路201的连接关系的图。
图9A和图9B是说明电路301及电路302的图。
图10是说明存储单元的图。
图11A及图11B是示出神经网络的结构例子的图。
图12A至图12E是说明摄像装置的像素的结构的图。
图13A及图13B是说明摄像装置的像素的结构的图。
图14A至图14C是说明摄像装置的像素的结构的图。
图15A及图15B是说明摄像装置的像素的结构的图。
图16A至图16D是说明摄像装置的像素的结构的图。
图17是说明摄像装置的像素的结构的图。
图18A及图18B是说明摄像装置的像素的结构的图。
图19A至图19C是说明摄像装置的像素的结构的立体图。
图20A1至图20A3及图20B1至图20B3是收纳摄像装置的封装、模块的立体图。
图21A至图21F是说明电子设备的图。
具体实施方式
参照附图对实施方式进行详细说明。注意，本发明不局限于下面说明，所属技术领域的普通技术人员可以很容易地理解一个事实就是其方式及详细内容在不脱离本发明的宗旨及其范围的情况下可以被变换为各种各样的形式。因此，本发明不应该被解释为仅限定在以下所示的实施方式所记载的内容中。另外，在下面所说明的发明的结构中，在不同的附图中共同使用相同的附图标记来表示相同的部分或具有相同功能的部分，而省略其重复说明。另外，有时在不同的附图中适当地省略或改变相同构成要素的阴影。
另外，即使在电路图上为一个要素，如果在功能上没有问题，该要素也可以使用多个要素构成。例如，有时被用作开关的多个晶体管可以串联或并联连接。此外，有时对电容器进行分割并将其配置在多个位置上。
此外，有时一个导电体具有布线、电极及端子等多个功能，在本说明书中，有时对同一要素使用多个名称。另外，即使在电路图上示出要素之间直接连接的情况，有时实际上该要素之间通过一个或多个导电体连接，本说明书中这种结构也包括在直接连接的范畴内。
(实施方式1)
在本实施方式中，参照附图说明本发明的一个方式的摄像装置。
本发明的一个方式是一种具备图像识别等附加功能的摄像装置。该摄像装置可以将在摄像工作中获取的模拟数据(图像数据)保持在像素中而取出该模拟数据乘以任意权系数的数据。
通过将该数据导入神经网络等，可以进行图像识别等处理。由于可以将庞大的图像数据以模拟数据的状态储存在像素中，所以可以高效地进行处理。
另外，一般通过控制设置在像素中的选择晶体管的导通来进行像素的选择，但是该选择晶体管的通态电阻成为寄生电阻而引起噪声。在本发明的一个方式中，可以进行选择工作而不设置选择晶体管。因此，像素可以输出噪声成分少的图像数据。另外，可以以高精度进行积和运算。
图1是说明本发明的一个方式的摄像装置的方框图。摄像装置包括像素阵列300、电路201、电路301、电路302、电路303及电路304。注意，电路201及电路301至电路304不局限于由单个电路构成，有时由多个电路构成。或者，也可以统合上述任意多个电路。
像素阵列300具有摄像功能及运算功能。电路201、301具有运算功能。电路302具有运算功能或数据转换功能。电路303具有选择功能。电路304具有向像素提供运算用电位的功能及选择功能。具有选择功能的电路可以使用移位寄存器或译码器等。
像素阵列300包括多个像素区块200。像素区块200如图2所示包括配置为矩阵状的多个像素100，各像素100与电路201电连接。注意，电路201也可以设置在像素区块200内。
在像素100中，可以取得图像数据并且可以生成将图像数据和权系数相加而得的数据。注意，图2中作为一个例子像素数为2×2，但是不局限于此。例如，也可以为3×3、4×4等。或者，水平方向与垂直方向的像素数也可以不同。
可以使像素区块200及电路201作为积和运算电路工作。另外，电路201还具有相关双采样电路(CDS电路)的功能。
像素100如图3A所示可以包括光电转换器件101、晶体管102、晶体管103、电容器104、晶体管105及晶体管106。
光电转换器件101的一个电极与晶体管102的源极和漏极中的一个电连接。晶体管102的源极和漏极中的另一个与晶体管103的源极和漏极中的一个电连接。晶体管103的源极和漏极中的一个与电容器104的一个电极电连接。电容器104的一个电极与晶体管105的栅极电连接。电容器104的另一个电极与晶体管106的源极和漏极中的一个电连接。
光电转换器件101的另一个电极与布线114电连接。晶体管102的栅极与布线116电连接。晶体管103的源极和漏极中的另一个与布线115电连接。晶体管103的栅极与布线117电连接。晶体管105的源极和漏极中的一个与布线119电连接。晶体管105的源极和漏极中的另一个与布线113电连接。晶体管106的源极和漏极中的另一个与布线111电连接。晶体管106的栅极与布线112电连接。
在此，将晶体管102的源极和漏极中的另一个、晶体管103的源极和漏极中的一个、电容器104的一个电极和晶体管105的栅极电连接的部分记作节点N。
布线114、115可以用作电源线。例如，布线114可以用作高电位电源线，布线115可以用作低电位电源线。布线112、116、117可以用作控制各晶体管的导通的信号线。布线111可以用作向像素100提供相当于权系数的电位或控制晶体管105的导通的电位的布线。布线113可以用作使像素100与电路201电连接的布线。
另外，布线113也可以与放大电路、增益可调电路电连接。
作为光电转换器件101可以使用光电二极管。当想要提高低照度下的光检测灵敏度时，优选使用雪崩光电二极管。
晶体管102可以具有控制节点N的电位的功能。晶体管103可以具有使节点N的电位初始化的功能。晶体管105可以具有根据节点N的电位控制流过电路201的电流的功能。晶体管106可以具有对节点N提供相当于权系数的电位的功能。
在图3A所示的结构中，使晶体管106导通而从布线111提供规定的电位(Wbase)，来通过电容器104的电容耦合使节点N的电位发生变化，使晶体管105导通，由此进行像素100的选择工作。
因此，在将节点N的电位初始化为布线115的电位的期间(复位期间)以及通过光电转换器件101的工作使节点N的电位发生变化(+X)的期间(积蓄期间)，设置不使晶体管105处于导通状态的条件。具体而言，将布线114的电位(VP)、布线115的电位(VRS)、布线119的电位(VPI)设定为不使晶体管105处于导通状态的值。
在复位期间节点N的电位为VRS，在积蓄期间节点N的电位变为VRS+X。X的最大值不超过VP的值，因此可以将积蓄期间中的节点N的电位的最大值视为VP。因此，当晶体管105的阈值电压为Vth时，以使VP-VPI<Vth成立的方式设定布线114的电位(VP)、布线115的电位(VRS)、布线119的电位(VPI)即可。
在像素100的选择期间(读出期间)，向布线111提供使节点N的电位和布线119的电位(VPI)之差为晶体管105的阈值电压(Vth)以上的电位。换言之，作为布线111的电位(Wbase)，使用使具有Wbase-VPI≥Vth成立的值的电压即可。布线111可以以加上电位(W)的方式提供电位(Wbase)。电位(W)相当于积和运算的权重，将在后面进行详细的说明。
另外，像素100也可以具有图3B所示的结构。图3B所示的结构的与图3A的结构不同之处在于：没有设置晶体管106；以及设置有晶体管108。在图3B所示的结构中，电容器104的另一个电极与布线111电连接。另外，晶体管108的源极和漏极中的一个与晶体管105的背栅极电连接。晶体管108的源极和漏极中的另一个与布线120电连接。
在该结构中，通过从布线111和布线120中的一个提供电位(Wbase)可以控制晶体管105的导通。另外，可以从布线111和布线120中的另一个提供电位(W)。
在作为光电转换器件101使用雪崩光电二极管时有时施加高电压，作为与光电转换器件101连接的晶体管优选使用高耐压的晶体管。作为该高耐压的晶体管，例如可以使用在沟道形成区域中使用金属氧化物的晶体管(以下，OS晶体管)等。具体而言，作为晶体管102，优选使用OS晶体管。
另外，OS晶体管还具有关态电流极小的特性。通过作为晶体管102、103、106使用OS晶体管，可以使节点N能够保持电荷的期间极长。因此，可以采用在所有的像素中同时进行电荷储存工作的全局快门方式而无需采用复杂的电路结构或工作方式。另外，也可以在将图像数据保持在节点N的同时进行用该图像数据的多次运算。
另一方面，优选晶体管105的放大特性良好。由此，作为晶体管105优选使用将硅用于沟道形成区域的晶体管(以下，Si晶体管)。另外，频繁地切换开启/关闭的晶体管优选为迁移率高且能够高速工作的晶体管。因此，作为晶体管106也可以使用Si晶体管。
注意，不局限于上述，也可以任意组合OS晶体管及Si晶体管而使用。另外，也可以作为所有晶体管都使用OS晶体管。或者，也可以作为所有晶体管都使用Si晶体管。作为Si晶体管，可以举出含有非晶硅的晶体管、含有结晶硅(微晶硅、低温多晶硅、单晶硅)的晶体管等。
像素100中的节点N的电位是如下两个电位被电容耦合而得的值：从布线115提供的电位(VRS：复位电位)和由光电转换器件101的光电转换生成的电位(X：图像数据)相加而得的电位；以及从布线111提供的电位(Wbase)或包括相当于权系数的电位的电位(Wbase+W)。就是说，在晶体管105中可以流过对应于将任意权系数(W)施加到图像数据(X)而得到的数据的电流。
如图2所示，各像素100通过布线113彼此电连接。电路201可以利用各像素100的晶体管105中流过的电流之和进行运算。
电路201包括电容器202、晶体管203、晶体管204、晶体管205、晶体管206和电阻器207。
电容器202的一个电极与晶体管203的源极和漏极中的一个电连接。晶体管203的源极和漏极中的一个与晶体管204的栅极电连接。晶体管204的源极和漏极中的一个与晶体管205的源极和漏极中的一个电连接。晶体管205的源极和漏极中的一个与晶体管206的源极和漏极中的一个电连接。电阻器207的一个电极与电容器202的另一个电极电连接。
电容器202的另一个电极与布线113电连接。晶体管203的源极和漏极中的另一个与布线218电连接。晶体管204的源极和漏极中的另一个与布线219电连接。晶体管205的源极和漏极中的另一个与GND布线等基准电源线电连接。晶体管206的源极和漏极中的另一个与布线212电连接。电阻器207的另一个电极与布线217电连接。
布线217、218、219可以用作电源线。例如，布线218可以用作提供读出用专用电位的布线。布线217、219可以用作高电位电源线。布线213、215、216可以用作控制各晶体管的导通的信号线。布线212为输出线，例如，可以与图1所示的电路301电连接。
晶体管203可以具有将布线211的电位复位到布线218的电位的功能。晶体管204、205可以用作源极跟随电路。晶体管206可以具有控制读出的功能。电阻器207可以用作I-V转换电路。
在本发明的一个方式中，去除图像数据(X)与权系数(W)的积以外的偏置成分抽出想要的WX。WX可以利用进行了拍摄的数据、没有进行拍摄的数据以及分别对其加权的数据来算出。
进行了拍摄时流过像素100的电流(Ip)总和为kΣ(X+VRS+Wbase-VPI-Vth)2，加权后流过像素100的电流(Ip)总和为kΣ(W+X+VRS+Wbase-VPI-Vth)2。另外，没有进行拍摄时流过像素100的电流(Iref)总和为kΣ(0+VRS+Wbase-VPI-Vth)2，加权后流过像素100的电流(Iref)总和为kΣ(W+VRS+Wbase-VPI-Vth)2。在此，k为常数，Vth为晶体管105的阈值电压。
首先，算出进行了拍摄的数据与对该数据进行了加权的数据之差分(数据A)。kΣ((X+VRS+Wbase-VPI-Vth)2-(W+X+VRS+Wbase-VPI-Vth)2)＝kΣ(-W2-2W·(X+VRS+Wbase-VPI)+2W·Vth)成立。
接着，算出没有进行拍摄的数据与对该数据进行了加权的数据之差分(数据B)。kΣ((0+VRS+Wbase-VPI-Vth)2-(W+VRS+Wbase-VPI-Vth)2)＝kΣ(-W2-2W·(VRS+Wbase-VPI)+2W·Vth)成立。
然后，获取数据A与数据B之差分。kΣ(-W2-2W·(X+VRS+Wbase-VPI)+2W·Vth-(-W2-2W·(VRS+Wbase-VPI)+2W·Vth))＝kΣ(-2W·X)成立。也就是说，可以去除图像数据(X)与权系数(W)的积以外的偏置成分。
电路201可以读出数据A及数据B。数据A与数据B的差分运算可以利用电路301进行。
图4是说明在像素区块200及电路201中计算进行了拍摄的数据和对该数据加权而得的数据之差分(数据A)的工作的时序图。注意，为了方便起见，使转换各信号的时机一致而图示，但是实际上优选考虑电路内部的延迟使转换各信号的时机不一致。此外，像素区块200包括多个像素100，这里对一个像素100的工作进行说明。
首先，在期间T1使布线117的电位处于“H”且使布线116的电位处于“H”，来使像素100的节点N及光电转换器件101的阳极具有复位电位(VRS)。另外，使布线111的电位处于“L”且使布线112的电位处于“H”，对电容器104的另一个电极写入“L”(相当于权系数0)。
在期间T2使布线117的电位处于“L”且使布线116的电位处于“L”，在节点N中保持复位电位(VRS)。
通过在期间T3使布线116的电位处于“H”且使布线117的电位处于”L”，由光电转换器件101的光电转换对节点N写入电位X(图像数据)。
在期间T4使布线112的电位处于“L”，在电容器104的另一个电极中保持“L”(相当于权系数0)。另外，在节点N中保持“VRS+X”。
在期间T5，向布线111提供“Wbase+W“。“Wbase+W“是将用来使晶体管105导通的“Wbase”与相当于任意权系数的电位“W”相加而得的电位。另外，通过使布线112的电位处于”H“，晶体管106导通，电容器104的另一个电极的电位变为“Wbase+W“。另外，节点N的电位通过电容器104的电容耦合而变为“VRS+X+Wbase+W“。
此时，对应于节点N的电位“VRS+X+Wbase+W“的电流流过晶体管105。另外，在电路201中，通过使布线216处于“H”，向布线211写入布线218的电位Vr。期间T5的工作相当于对进行了拍摄的数据加权的数据的生成，该数据被表示为布线211的电位Vr。
在期间T6将布线111的电位变为“Wbase“且使布线112的电位处于“H”，由此电容器104的另一个电极的电位变为“Wbase“。另外，节点N的电位通过电容器104的电容耦合而变为“VRS+X+Wbase“。期间T6的工作相当于进行了拍摄的数据的生成。
此时，晶体管105中流过对应于节点N的电位“VRS+X+Wbase“的电流。在此，电路201中的电容器202的另一个电极的电位根据流过布线113的电流变化，其变化量Y通过电容耦合被加到布线211的电位Vr。因此，布线211的电位变为“Vr+Y”。在此，当Vr＝0时，Y即是差分，数据A被计算出来。
另外，通过使布线213和布线215处于“H”，电路201通过源跟随工作可以输出对应像素100的数据A的信号电位。
图5是说明在像素100及电路201中计算没有进行拍摄的数据和对该数据加权而得的数据之差分(数据B)的工作的时序图。
首先，在期间T1，使布线117的电位处于“H”且使布线116的电位处于“H”，使像素100的节点N及光电转换器件101的阳极为复位电位(VRS)。使布线111的电位处于“L”且使布线112的电位处于“H”，对电容器104的另一个电极写入“L”(相当于权系数0)。
在期间T2使布线117的电位处于“L”且使布线116的电位处于“L”，在节点N中保持复位电位(VRS)。
在期间T3使布线116的电位处于“H”且使布线117的电位处于”H”。在该期间，无论光电转换器件101的工作如何节点N的电位都为复位电位(VRS)。
在期间T4使布线112的电位处于“L”，在电容器104的另一个电极中保持“L”(相当于权系数0)。另外，在节点N中保持“VRS”。
在期间T5，向布线111提供“Wbase+W“。“Wbase+W“是将用来使晶体管105导通的“Wbase”与相当于任意权系数的电位“W”相加而得的电位。另外，通过使布线112的电位处于”H“，晶体管106导通，电容器104的另一个电极的电位变为“Wbase+W“。另外，节点N的电位通过电容器104的电容耦合而变为“VRS+Wbase+W“。
此时，对应于节点N的电位“VRS+Wbase+W“的电流流过晶体管105。另外，在电路201中，通过使布线216处于“H”，向布线211写入布线218的电位Vr。期间T5的工作相当于对没有进行拍摄的数据加权的数据的生成，该数据被表示为布线211的电位Vr。
在期间T6将布线111的电位变为“Wbase“且使布线112的电位处于“H”，由此电容器104的另一个电极的电位变为“Wbase“。另外，节点N的电位通过电容器104的电容耦合而变为“VRS+Wbase“。期间T6的工作相当于没有进行拍摄的数据的生成。
此时，晶体管105中流过对应于节点N的电位“VRS+Wbase“的电流。在此，电路201中的电容器202的另一个电极的电位根据流过布线113的电流变化，其变化量Y通过电容耦合被加到布线211的电位Vr。因此，布线211的电位变为“Vr+Y”。在此，当Vr＝0时，Y即是差分，数据B被计算出来。
另外，通过使布线213、布线215处于“H”，电路201通过源跟随工作可以输出对应像素100的数据B的信号电位。
通过上述工作，从电路201输出的数据A及数据B被输入到电路301。在电路301中，进行获取数据A与数据B之差分的运算可以去除图像数据(电位X)与权系数(电位W)的积以外的不需要的偏置成分。作为电路301，除了可以采用电路201那样的包括运算电路的结构之外，还可以采用利用存储电路及软件处理计算差分的结构。
在上述工作中，可以以任意像素100为对象。如图6的时序图所示，使布线111所提供的电位处于“L”而不将用来使晶体管105导通的电位提供给不是读出对象的像素100，即可。
此外，即使在不是读出对象的像素100中，也与在读出对象的像素100中同样地进行积蓄工作。因此，在所有像素100中进行摄像工作，通过从布线111提供“Wbase“使晶体管105导通，可以从所有像素100读出摄像数据。就是说，在本发明的一个方式的摄像装置中还可以进行通常摄像工作。
另外，在本发明的一个方式的摄像装置中，利用提供给布线112的行选择信号以及从布线111提供的“Wbase“进行像素100的选择。因此，可以从所有像素区块200中选择任意像素区块200而进行读出。在所选像素区块200以外的像素区块200所包括的像素100中晶体管105处于非导通状态，因此可以抑制不必要的功耗。
例如，如图7A所示，可以选择性地读出位于像素阵列300的一个区域的多个像素区块200(图示为像素区块200s)。或者，如图7B所示，可以选择性地读出位于像素阵列300的不同两个区域的多个像素区块200(图示为像素区块200s)。此外，可以选择性地读出的区域也可以更多。例如，在想要把飞在晴朗天空中的鸟或飞机等取得图像的一部分为对象的情况等下很有效。
此外，相邻的像素区块200也可以共同使用像素100。例如，如图8A所示，在像素100中设置能够进行与晶体管105同样的输出的晶体管107。晶体管107的栅极与晶体管105的栅极电连接，源极和漏极中的一个与布线118电连接。
布线118用来与连接于相邻的像素区块的电路201电连接。图8B是示出相邻的像素区块200(像素区块200a、200b)中的像素100(像素100a、100b、100c、100d、100e、100f、100g、100h)与连接于该像素区块200的电路201(电路201a、201b)的连接形式的图。
在像素区块200a中，像素100a、100b、100c、100d通过布线113与电路201a电连接。另外，像素100e及100g通过布线118与电路201a电连接。
在像素区块200b中，像素100e、100f、100g、100h通过布线113与电路201b电连接。另外，像素100b及100d通过布线118与电路201b电连接。
换言之，可以说像素区块200a及像素区块200b共同使用像素100b、100d、100e、100g。通过采用这样的方式，可以使像素区块200间的网络致密，从而可以提高图像分析等的精度。
权系数可以从图1所示的电路304对布线111输出，优选在帧期间内改写权系数一次以上。作为电路304，可以使用解码器或移位寄存器。另外，电路304也可以具有D/A转换器或SRAM。
另外，可以从电路303向选择输入权系数的像素100的布线112输出信号。作为电路303可以使用解码器或移位寄存器。
图9A是说明与电路201连接的电路301及电路302的图。从电路201输出的积和运算结果的数据依次被输入到电路301。电路301除了具有上述的数据A与数据B之差分的运算功能之外还可以具有各种各样的运算功能。例如，电路301可以采用与电路201相同的结构。或者，软件处理也可以替代电路301的功能。
此外，电路301也可以包括进行激活函数运算的电路。该电路例如可以使用比较器电路。比较器电路将被输入的数据与设定的阈值的对比结果以二值数据的形式输出。也就是说，像素区块200及电路301可以用作神经网络的部分要素。
另外，像素区块200所输出的数据相当于多个位的图像数据，但是在电路301被二值化时，可以说使图像数据压缩。
电路301输出的数据依次被输入到电路302。电路302例如可以具有包括锁存电路及移位寄存器等的结构。通过采用该结构，可以进行并串转换，并可以将并行被输入的数据作为串行数据输出到布线311。布线311的连接对象没有限制。例如，可以与神经网络、存储装置、通信装置等连接。
另外，如图9B所示，电路302也可以包括神经网络。该神经网络包括配置为矩阵状的存储单元，各存储单元保持有权系数。从电路301输出的数据分别被输入到存储单元320，而可以进行积和运算。注意，图9B所示的存储单元的数量是一个例子而没有限制。
图9B所示的神经网络包括配置为矩阵状的存储单元320及参照存储单元325、电路330、电路350、电路360及电路370。
图10示出存储单元320及参照存储单元325的一个例子。参照存储单元325设置在任意一个列上。存储单元320及参照存储单元325具有同样的结构，都包括晶体管161、晶体管162及电容器163。
晶体管161的源极和漏极中的一个与晶体管162的栅极电连接。晶体管162的栅极与电容器163的一个电极电连接。在此，将晶体管161的源极和漏极中的一个、晶体管162的栅极与电容器163的一个电极连接的点记为节点NM。
晶体管161的栅极与布线WL电连接。电容器163的另一个电极与布线RW电连接。晶体管162的源极和漏极中的一个与GND布线等基准电位布线电连接。
在存储单元320中，晶体管161的源极和漏极中的另一个与布线WD电连接。晶体管162的源极和漏极中的另一个与布线BL电连接。
在参照存储单元325中，晶体管161的源极和漏极中的另一个与布线WDref电连接。晶体管162的源极和漏极中的另一个与布线BLref电连接。
布线WL与电路330电连接。作为电路330可以使用解码器或移位寄存器等。
布线RW与电路301电连接。各存储单元被写入从电路301输出的二值数据。此外，电路301与各存储单元间也可以具有移位寄存器等时序电路。
布线WD及布线WDref与电路350电连接。作为电路350可以使用解码器或移位寄存器等。另外，电路350也可以包括D/A转换器或SRAM。电路350可以输出写入到节点NM的权系数。
布线BL及布线BLref与电路360电连接。电路360可以具有与电路201相同的结构。由电路360可以得到从积和运算结果去除偏置成分的信号。
电路360与电路370电连接。另外，也可以将电路370称为激活函数电路。激活函数电路具有进行运算以根据预定义的激活函数转换从电路360输入的信号的功能。作为激活函数，例如可以使用sigmoid函数、tanh函数、softmax函数、ReLU函数及阈值函数等。由激活函数电路转换的信号作为输出数据输出到外部。
如图11A所示，神经网络NN可以由输入层IL、输出层OL及中间层(隐藏层)HL构成。输入层IL、输出层OL及中间层HL都包括一个或多个神经元(单元)。注意，中间层HL可以为一层或两层以上。包括具有两层以上的中间层HL的神经网络可以称为DNN(深度神经网络)。另外，利用深度神经网络的学习可以称为深度学习。
对输入层IL的各神经元输入输入数据。对中间层HL的各神经元输入前一层或后一层的神经元的输出信号。对输出层OL的各神经元输入前一层的神经元的输出信号。注意，各神经元既可以与前一层和后一层的所有神经元连结(全连结)，又可以与部分神经元连结。
图11B示出利用神经元的运算的例子。在此，示出神经元N及向神经元N输出信号的前一层的两个神经元。神经元N被输入前一层的神经元的输出x1及前一层的神经元的输出x2。在神经元N中，算出输出x1与权重w1的乘法结果(x1w1)和输出x2与权重w2的乘法结果(x2w2)之总和x1w1+x2w2，然后根据需要对其加偏压b，从而得到值a＝x1w1+x2w2+b。值a被激活函数h变换，从神经元N输出信号y＝ah。
如此，利用神经元的运算包括对前一层的神经元的输出与权重之积进行加法的运算，即积和运算(上述x1w1+x2w2)。该积和运算既可以使用程序以软件进行，又可以以硬件进行。
在本发明的一个方式中，作为硬件使用模拟电路进行积和运算。在作为积和运算电路使用模拟电路时，可以缩小积和运算电路的电路规模或因向存储器访问的次数的减少而实现处理速度的提高及功耗的降低。
积和运算电路优选采用包括OS晶体管的结构。因为OS晶体管具有极小的关态电流，所以作为构成积和运算电路的模拟存储器的晶体管很适合。另外，也可以使用Si晶体管和OS晶体管构成积和运算电路。
本实施方式可以与其他实施方式的记载适当地组合。
(实施方式2)
在本实施方式中对本发明的一个方式的摄像装置的结构例子等进行说明。
图12A和图12B例示出摄像装置所具有的像素的结构。图12A示出像素具有层561及层562的叠层结构的例子。
层561包括光电转换器件101。如图12C所示，光电转换器件101可以为层565a、层565b与层565c的叠层。
图12C所示的光电转换器件101是pn结型光电二极管，例如，作为层565a可以使用p+型半导体，作为层565b可以使用n型半导体，作为层565c可以使用n+型半导体。或者，作为层565a也可以使用n+型半导体，作为层565b也可以使用p型半导体，作为层565c也可以使用p+型半导体。或者，光电转换器件101也可以是作为层565b使用i型半导体的pin结型光电二极管。
上述pn结型光电二极管或pin结型光电二极管可以使用单晶硅而形成。另外，pin结型光电二极管可以使用非晶硅、微晶硅、多晶硅等的薄膜而形成。
另外，层561中的光电转换器件101可以如图12D所示地采用层566a、层566b、层566c和层566d的叠层。图12D所示的光电转换器件101是雪崩光电二极管的一个例子，层566a、层566d相当于电极，层566b、层566c相当于光电转换部。
层566a优选为低电阻金属层等。例如，可以使用铝、钛、钨、钽、银或其叠层。
层566d优选使用对可见光(光)具有高透光性的导电层。例如，可以使用铟氧化物、锡氧化物、锌氧化物、铟锡氧化物、镓锌氧化物、铟镓锌氧化物或石墨烯等。另外，可以省略层566d。
光电转换部的层566b、566c例如可以具有以硒类材料为光电转换层的pn结型光电二极管的结构。优选的是，作为层566b使用p型半导体的硒类材料，作为层566c使用n型半导体的镓氧化物等。
使用硒类材料的光电转换器件对可见光具有高外部量子效率。该光电转换器件可以利用雪崩倍增而增加相对于入射光的量的电子放大量。另外，硒类材料具有高光吸收系数，所以在生产上具有优点，诸如可以以薄膜制造光电转换层等。硒类材料的薄膜可以通过真空蒸镀法或溅射法等形成。
作为硒类材料可以使用单晶硒或多晶硒等结晶性硒、非晶硒、铜、铟、硒的化合物(CIS)或者铜、铟、镓、硒的化合物(CIGS)等。
n型半导体优选由带隙宽且对可见光具有透光性的材料形成。例如，可以使用锌氧化物、镓氧化物、铟氧化物、锡氧化物或者上述物质混在一起的氧化物等。另外，这些材料也具有空穴注入阻挡层的功能，可以减少暗电流。
另外，层561中的光电转换器件101可以如图12E所示地采用层567a、层567b、层567c、层567d和层567e的叠层。图12E所示的光电转换器件101是有机光导电膜的一个例子，层567a及层567e相当于电极，层567b、层567c、层567d相当于光电转换部。
光电转换部的层567b和层567d中的任一个可以为空穴传输层，另一个可以为电子传输层。另外，层567c可以为光电转换层。
作为空穴传输层，例如可以使用氧化钼等。作为电子传输层，例如可以使用C60、C70等富勒烯或其衍生物等。
作为光电转换层，可以使用n型有机半导体和p型有机半导体的混合层(本体异质结结构)。
图12A所示的层562例如可以使用硅衬底。该硅衬底包括Si晶体管等。通过使用该Si晶体管除了像素电路之外还可以设置驱动该像素电路的电路、图像信号的读出电路、图像处理电路、存储电路等。具体而言，可以将实施方式1所说明的像素电路及外围电路(像素100、电路201、301、302、303、304等)所包括的晶体管的一部分或全部设置在层562中。
另外，像素也可以如图12B所示地采用层561、层563及层562的叠层结构。
层563可以包括OS晶体管。此时，层562也可以包括Si晶体管。另外，也可以将实施方式1所说明的外围电路所包括的一部分晶体管设置在层563中。
通过采用该结构，可以使构成像素电路的构成要素及外围电路分散到多个层，将该构成要素彼此重叠或者该构成要素与该外围电路重叠而设置，所以可以减小摄像装置的面积。另外，在图12B的结构中，也可以将层562作为支撑衬底且在层561及层563设置像素100及外围电路。
作为用于OS晶体管的半导体材料，可以使用能隙为2eV以上，优选为2.5eV以上，更优选为3eV以上的金属氧化物。典型的有含有铟的氧化物半导体等，例如，可以使用后面提到的CAAC-OS(C-Axis Aligned Crystalline Oxide Semiconductor)或CAC-OS等。CAAC-OS中构成晶体的原子稳定，适用于重视可靠性的晶体管等。CAC-OS呈现高迁移率特性，适用于进行高速驱动的晶体管等。
由于OS晶体管的半导体层具有大能隙，所以呈现关态电流极小的特性，仅为几yA/μm(每沟道宽度1μm的电流值)。与Si晶体管不同，OS晶体管不会发生碰撞电离、雪崩击穿、短沟道效应等，因此能够形成具有高耐压性和高可靠性的电路。此外，Si晶体管中产生的起因于结晶性不均匀的电特性不均匀不容易产生在OS晶体管中。
作为OS晶体管中的半导体层，例如可以采用包含铟、锌及M(铝、钛、镓、锗、钇、锆、镧、铈、锡、钕或铪等金属)的以“In-M-Zn类氧化物”表示的膜。典型的是，In-M-Zn类氧化物可以通过溅射法形成。或者，也可以通过ALD(Atomic layer deposition：原子层沉积)法形成。
当利用溅射法形成In-M-Zn类氧化物时，所使用的溅射靶材的金属元素的原子数比优选满足In≥M及Zn≥M。这种溅射靶材的金属元素的原子数比优选为In:M:Zn＝1:1:1、In:M:Zn＝1:1:1.2、In:M:Zn＝3:1:2、In:M:Zn＝4:2:3、In:M:Zn＝4:2:4.1、In:M:Zn＝5:1:6、In:M:Zn＝5:1:7、In:M:Zn＝5:1:8等。注意，所形成的半导体层的原子数比分别有可能在上述溅射靶材中的金属元素的原子数比的±40％的范围内变动。
作为半导体层，使用载流子密度低的氧化物半导体。例如，作为半导体层可以使用载流子密度为1×1017/cm3以下，优选为1×1015/cm3以下，更优选为1×1013/cm3以下，进一步优选为1×1011/cm3以下，更进一步优选为小于1×1010/cm3，1×10-9/cm3以上的氧化物半导体。将这样的氧化物半导体称为高纯度本征或实质上高纯度本征的氧化物半导体。该氧化物半导体的缺陷态密度低，因此可以说是具有稳定的特性的氧化物半导体。
注意，本发明不局限于上述记载，可以根据所需的晶体管的半导体特性及电特性(场效应迁移率、阈值电压等)来使用具有适当的组成的材料。另外，优选适当地设定半导体层的载流子密度、杂质浓度、缺陷密度、金属元素与氧的原子数比、原子间距离、密度等，以得到所需的晶体管的半导体特性。
当构成半导体层的氧化物半导体包含第14族元素之一的硅或碳时，氧空位增加，会使该半导体层变为n型。因此，将半导体层中的硅或碳的浓度(通过二次离子质谱分析法测得的浓度)设定为2×1018atoms/cm3以下，优选为2×1017atoms/cm3以下。
另外，有时当碱金属及碱土金属与氧化物半导体键合时生成载流子，而使晶体管的关态电流增大。因此，将半导体层的碱金属或碱土金属的浓度(通过二次离子质谱分析法测得的浓度)设定为1×1018atoms/cm3以下，优选为2×1016atoms/cm3以下。
另外，当构成半导体层的氧化物半导体含有氮时生成作为载流子的电子，载流子密度增加而容易n型化。其结果是，使用含有氮的氧化物半导体的晶体管容易具有常开启特性。因此，半导体层的氮浓度(通过二次离子质谱分析法测得的浓度)优选为5×1018atoms/cm3以下。
另外，当构成半导体层的氧化物半导体包含氢时，氢与键合于金属原子的氧起反应生成水，因此有时在氧化物半导体中形成氧空位。在氧化物半导体中的沟道形成区域包含氧空位的情况下，晶体管有可能具有常开启特性。再者，有时氢进入氧空位中而成的缺陷被用作供体而生成作为载流子的电子。此外，有时氢的一部分键合到与金属原子键合的氧而生成作为载流子的电子。因此，使用包含较多的氢的氧化物半导体的晶体管容易具有常开启特性。
氢进入氧空位中而成的缺陷会被用作氧化物半导体的供体。然而，定量地评价该缺陷是困难的。于是，在氧化物半导体中，有时不是根据供体浓度而是根据载流子浓度进行评价。由此，在本说明书等中，有时作为氧化物半导体的参数，不采用供体浓度而采用假定为不被施加电场的状态的载流子浓度。也就是说，本说明书等所记载的“载流子浓度”有时可以称为“供体浓度”。
由此，优选尽可能减少氧化物半导体中的氢。具体而言，在氧化物半导体中，利用二次离子质谱(SIMS：Secondary Ion Mass Spectrometry)测得的氢浓度低于1×1020atoms/cm3，优选低于1×1019atoms/cm3，更优选低于5×1018atoms/cm3，进一步优选低于1×1018atoms/cm3。通过将氢等杂质被充分减少的氧化物半导体用于晶体管的沟道形成区域，可以赋予稳定的电特性。
另外，半导体层例如也可以具有非单晶结构。非单晶结构例如包括具有c轴取向的结晶的CAAC-OS、多晶结构、微晶结构或非晶结构。在非单晶结构中，非晶结构的缺陷态密度最高，而CAAC-OS的缺陷态密度最低。
非晶结构的氧化物半导体膜例如具有无秩序的原子排列且不具有结晶成分。或者，非晶结构的氧化物半导体膜例如是完全的非晶结构且不具有结晶部。
此外，半导体层也可以为具有非晶结构的区域、微晶结构的区域、多晶结构的区域、CAAC-OS的区域和单晶结构的区域中的两种以上的混合膜。混合膜有时例如具有包括上述区域中的两种以上的区域的单层结构或叠层结构。
下面，对非单晶半导体层的一个方式的CAC(Cloud-Aligned Composite)-OS的构成进行说明。
CAC-OS例如是指包含在氧化物半导体中的元素不均匀地分布的构成，其中包含不均匀地分布的元素的材料的尺寸为0.5nm以上且10nm以下，优选为1nm以上且2nm以下或近似的尺寸。注意，在下面也将在氧化物半导体中一个或多个金属元素不均匀地分布且包含该金属元素的区域以0.5nm以上且10nm以下，优选为1nm以上且2nm以下或近似的尺寸混合的状态称为马赛克(mosaic)状或补丁(patch)状。
氧化物半导体优选至少包含铟。尤其优选包含铟及锌。除此之外，也可以还包含选自铝、镓、钇、铜、钒、铍、硼、硅、钛、铁、镍、锗、锆、钼、镧、铈、钕、铪、钽、钨和镁等中的一种或多种。
例如，In-Ga-Zn氧化物中的CAC-OS(在CAC-OS中，尤其可以将In-Ga-Zn氧化物称为CAC-IGZO)是指材料分成铟氧化物(以下，称为InOX1(X1为大于0的实数))或铟锌氧化物(以下，称为InX2ZnY2OZ2(X2、Y2及Z2为大于0的实数))以及镓氧化物(以下，称为GaOX3(X3为大于0的实数))或镓锌氧化物(以下，称为GaX4ZnY4OZ4(X4、Y4及Z4为大于0的实数))等而成为马赛克状，且马赛克状的InOX1或InX2ZnY2OZ2均匀地分布在膜中的构成(以下，也称为云状)。
换言之，CAC-OS是具有以GaOX3为主要成分的区域和以InX2ZnY2OZ2或InOX1为主要成分的区域混在一起的构成的复合氧化物半导体。在本说明书中，例如，当第一区域的In与元素M的原子数比大于第二区域的In与元素M的原子数比时，第一区域的In浓度高于第二区域。
注意，IGZO是通称，有时是指包含In、Ga、Zn及O的化合物。作为典型例子，可以举出以InGaO3(ZnO)m1(m1为自然数)或In(1+x0)Ga(1-x0)O3(ZnO)m0(-1≤x0≤1，m0为任意数)表示的结晶性化合物。
上述结晶性化合物具有单晶结构、多晶结构或CAAC结构。CAAC结构是多个IGZO的纳米晶具有c轴取向性且在a-b面上以不取向的方式连接的结晶结构。
另一方面，CAC-OS与氧化物半导体的材料构成有关。CAC-OS是指如下构成：在包含In、Ga、Zn及O的材料构成中，一部分中观察到以Ga为主要成分的纳米粒子状区域，一部分中观察到以In为主要成分的纳米粒子状区域，并且，这些区域以马赛克状无规律地分散。因此，在CAC-OS中，结晶结构是次要因素。
CAC-OS不包含组成不同的两种以上的膜的叠层结构。例如，不包含由以In为主要成分的膜与以Ga为主要成分的膜的两层构成的结构。
注意，有时观察不到以GaOX3为主要成分的区域与以InX2ZnY2OZ2或InOX1为主要成分的区域之间的明确的边界。
在CAC-OS中包含选自铝、钇、铜、钒、铍、硼、硅、钛、铁、镍、锗、锆、钼、镧、铈、钕、铪、钽、钨和镁等中的一种或多种以代替镓的情况下，CAC-OS是指如下构成：一部分中观察到以该金属元素为主要成分的纳米粒子状区域以及一部分中观察到以In为主要成分的纳米粒子状区域以马赛克状无规律地分散。
CAC-OS例如可以通过在对衬底不进行意图性的加热的条件下利用溅射法来形成。在利用溅射法形成CAC-OS的情况下，作为沉积气体，可以使用选自惰性气体(典型的是氩)、氧气体和氮气体中的一种或多种。另外，成膜时的沉积气体的总流量中的氧气体的流量比越低越好，例如，将氧气体的流量比设定为0％以上且低于30％，优选为0％以上且10％以下。
CAC-OS具有如下特征：通过根据X射线衍射(XRD：X-ray diffraction)测定法之一的Out-of-plane法利用θ/2θ扫描进行测定时，观察不到明确的峰值。也就是说，根据X射线衍射测定，可知在测定区域中没有a-b面方向及c轴方向上的取向。
另外，在通过照射束径为1nm的电子束(也称为纳米束)而取得的CAC-OS的电子衍射图案中，观察到环状的亮度高的区域(环状区域)以及在该环状区域内的多个亮点。由此，根据电子衍射图案，可知CAC-OS的结晶结构具有在平面方向及截面方向上没有取向的nc(nano-crystal)结构。
另外，例如在In-Ga-Zn氧化物的CAC-OS中，根据通过能量分散型X射线分析法(EDX：Energy Dispersive X-ray spectroscopy)取得的EDX面分析(EDX-mapping)图像，可确认到：具有以GaOX3为主要成分的区域及以InX2ZnY2OZ2或InOX1为主要成分的区域不均匀地分布而混合的构成。
CAC-OS的结构与金属元素均匀地分布的IGZO化合物不同，具有与IGZO化合物不同的性质。换言之，CAC-OS具有以GaOX3等为主要成分的区域及以InX2ZnY2OZ2或InOX1为主要成分的区域互相分离且以各元素为主要成分的区域为马赛克状的构成。
在此，以InX2ZnY2OZ2或InOX1为主要成分的区域的导电性高于以GaOX3等为主要成分的区域。换言之，当载流子流过以InX2ZnY2OZ2或InOX1为主要成分的区域时，呈现氧化物半导体的导电性。因此，当以InX2ZnY2OZ2或InOX1为主要成分的区域在氧化物半导体中以云状分布时，可以实现高场效应迁移率(μ)。
另一方面，以GaOX3等为主要成分的区域的绝缘性高于以InX2ZnY2OZ2或InOX1为主要成分的区域。换言之，当以GaOX3等为主要成分的区域在氧化物半导体中分布时，可以抑制泄漏电流而实现良好的开关工作。
因此，当将CAC-OS用于半导体元件时，通过起因于GaOX3等的绝缘性及起因于InX2ZnY2OZ2或InOX1的导电性的互补作用可以实现大通态电流(Ion)及高场效应迁移率(μ)。
另外，使用CAC-OS的半导体元件具有高可靠性。因此，CAC-OS适用于各种半导体装置的构成材料。
注意，层563也可以具有包括Si晶体管的结构。例如，层563中可以设置构成像素电路的构成要素。另外，层562中可以设置驱动该像素电路的电路、图像信号的读出电路、图像处理电路、存储电路等。
此时，层562及层563具有包括Si晶体管的层的叠层结构。另外，当在层561中使用以硅为光电转换层的pn结型光电二极管时，可以由Si器件形成所有层。
图13A是说明图12A所示的像素的截面的一个例子的图。作为光电转换器件101，层561包括以硅为光电转换层的pn结型光电二极管。层562包括Si晶体管，图13A例示出构成像素电路的晶体管102、105。
在光电转换器件101中，可以将层565a为p+型区域、将层565b为n型区域且将层565c为n+型区域。另外，层565b设置有使电源线与层565c连接的区域536。例如，区域536可以为p+型区域。
图13A所示的Si晶体管是在硅衬底540中具有沟道形成区域的鳍型晶体管，图14A示出沟道宽度方向的截面。Si晶体管也可以是图14B所示的平面型晶体管。
或者，如图14C所示Si晶体管也可以是包括硅薄膜的半导体层545的晶体管。例如，半导体层545可以使用在硅衬底540上的绝缘层546上形成的单晶硅(SOI(Silicon onInsulator：绝缘体上硅))。
图13A示出通过贴合技术使层561的构成要素与层562的构成要素电连接的例子。
层561上设置有绝缘层542、导电层533及导电层534。导电层533及导电层534具有埋入绝缘层542中的区域。导电层533与层565a电连接。导电层534与区域536电连接。另外，以其高度都一致的方式绝缘层542、导电层533以及导电层534的表面被平坦化。
层562上设置有绝缘层541、导电层531及导电层532。导电层531及导电层532具有埋入绝缘层541中的区域。导电层532与电源线电连接。导电层531与晶体管102的源极或漏极电连接。另外，以其高度都一致的方式绝缘层541、导电层531以及导电层532的表面被平坦化。
在此，导电层531及导电层533的主要成分优选为相同的金属元素。导电层532及导电层534的主要成分优选为相同的金属元素。另外，绝缘层541及绝缘层542优选由相同的成分构成。
例如，作为导电层531、532、533、534可以使用Cu、Al、Sn、Zn、W、Ag、Pt或Au等。从接合的容易性的观点来看，优选使用Cu、Al、W或Au。另外，绝缘层541、542可以使用氧化硅、氧氮化硅、氮氧化硅、氮化硅、氮化钛等。
换言之，优选的是，作为导电层531和导电层533的组合以及导电层532和导电层534的组合都使用与上述金属材料相同的金属材料。另外，优选的是，作为绝缘层541及绝缘层542都使用与上述绝缘材料相同的绝缘材料。通过采用上述结构，可以进行以层561和层562的边界为贴合位置的贴合。
通过上述贴合工序，可以获得导电层531与导电层533的组合及导电层532与导电层534的组合的各电连接。另外，可以获得绝缘层541与绝缘层542的有机械强度的连接。
当接合金属层时，可以利用表面活化接合法。在该方法中，通过溅射处理等去除表面的氧化膜及杂质吸附层等并使清洁化且活化了的表面接触而接合。或者，可以利用并用温度及压力使表面接合的扩散接合法等。上述方法都可以发生原子级的结合，因此可以获得电气上和机械上都优异的接合。
另外，当接合绝缘层时，可以利用亲水性接合法等，在该方法中，在通过抛光等获得高平坦性之后，使利用氧等离子体等进行过亲水性处理的表面接触而暂时接合，利用热处理进行脱水，由此进行正式接合。亲水性接合法也发生原子级的结合，因此可以获得机械上优异的接合。
在贴合层561与层562的情况下，由于在各接合面绝缘层与金属层是混在一起合的，所以，例如组合表面活化接合法及亲水性接合法即可。
例如，可以采用在进行抛光之后使表面清洁化，对金属层的表面进行防氧化处理，然后进行亲水性处理来进行接合的方法等。另外，也可以作为金属层的表面使用Au等难氧化性金属，进行亲水性处理。另外，也可以使用上述方法以外的接合方法。
图13B是作为图12A所示的像素的层561使用以硒类材料为光电转换层的pn结型光电二极管时的截面图。作为一个电极包括层566a，作为光电转换层包括层566b、566c，作为另一个电极包括层566d。
在此情况下，层561可以直接设置在层562上。层566a与晶体管102的源极或漏极电连接。层566d通过导电层539与电源线电连接。在将有机光导电膜用于层561的情况下，与晶体管的连接方式同于上述方式。
图15A是说明图12B所示的像素的截面的一个例子的图。层561包括作为光电转换器件101的以硅为光电转换层的pn结型光电二极管。层562包括Si晶体管，图15A例示出构成像素电路的晶体管105。层563包括OS晶体管，图15A例示出构成像素电路的晶体管102、103。示出层561与层563通过贴合工序得到电连接的结构例子。
图16A示出详细的OS晶体管。图16A所示的OS晶体管具有通过在氧化物半导体层及导电层的叠层上设置绝缘层而设置到达该半导体层的槽来形成源电极705及漏电极706的自对准型结构。
除了形成在氧化物半导体层的沟道形成区域、源区域703及漏区域704以外，OS晶体管还可以包括栅电极701、栅极绝缘膜702。在该槽中至少设置栅极绝缘膜702及栅电极701。在该槽中也可以还设置氧化物半导体层707。
如图16B所示，OS晶体管也可以采用使用栅电极701作为掩模在半导体层形成源区域及漏区域的自对准型结构。
或者，如图16C所示，可以采用具有源电极705或漏电极706与栅电极701重叠的区域的非自对准型的顶栅极型晶体管。
晶体管102、103包括背栅极535，但也可以不包括背栅极。如图16D所示的晶体管的沟道宽度方向的截面图那样，背栅极535也可以与相对的晶体管的前栅极电连接。注意，在图16D中以图16A的晶体管为例进行图示，其他结构的晶体管也是同样的。另外，也可以采用能够对背栅极535提供与前栅极不同的固定电位的结构。
在形成OS晶体管的区域和形成Si晶体管的区域之间设置具有防止氢的扩散的功能的绝缘层543。设置在晶体管105的沟道形成区域附近的绝缘层中的氢使硅的悬空键终结。另一方面，设置在晶体管102、103的晶体管的沟道形成区域附近的绝缘层中的氢有可能成为在氧化物半导体层中生成载流子的原因之一。
通过由绝缘层543将氢封闭在一个层中，可以提高晶体管105的可靠性。同时，由于抑制氢从一个层扩散到另一个层，所以可以提高晶体管102、103的可靠性。
绝缘层543例如可以使用氧化铝、氧氮化铝、氧化镓、氧氮化镓、氧化钇、氧氮化钇、氧化铪、氧氮化铪、氧化钇稳定氧化锆(YSZ)等。
图15B是说明作为图12B所示的像素的层561使用以硒类材料为光电转换层的pn结型光电二极管的情况的截面图。层561可以直接设置在层563上。层561、562、563的详细内容可以参照上述说明。注意，在将有机光导电膜用于层561的情况下，与晶体管的连接方式同于上述方式。
图17是说明图12B所示的像素的与图15A不同的例子的图。在图17所示的结构中，层561、层563及层562中都设置有Si器件，这些层通过贴合来接合。
层561作为光电转换器件101包括以硅为光电转换层的pn结型光电二极管。
层563包括设置在硅衬底540上的Si晶体管。图17所例示的晶体管102、105是像素电路的构成要素的一部分。
层562包括设置在硅衬底550上的Si晶体管。图17所例示的晶体管141、142是与像素电路电连接的电路的构成要素的一部分。
层563中的绝缘层541埋设有导电层531b、导电层532b及导电层554。导电层531b、导电层532b及导电层554以其高度与绝缘层541一致的方式被平坦化。
导电层531b与导电层531a电连接。导电层531a及导电层531b具有与图13A的结构中的导电层531相同的功能。另外，导电层531a及导电层531b可以使用与导电层531相同的材料形成。导电层531b通过贴合与层561所包括的导电层533电连接。
导电层532b与导电层532a电连接。导电层532a及导电层532b具有与图13A的结构中的导电层532相同的功能。另外，导电层532a及导电层532b可以使用与导电层532相同的材料形成。导电层532b通过贴合与层561所包括的导电层534电连接。
导电层554与导电层551及导电层552电连接。导电层552电连接于与层563所包括的像素电路连接的布线。导电层551与层562所包括的电路电连接。导电层554、导电层551及导电层552可以使用与导电层531相同的材料形成。
导电层551具有埋设在硅衬底540及绝缘层548中的区域，以其高度与绝缘层548一致的方式被平坦化。另外，导电层551为与硅衬底540绝缘而具有被绝缘层560覆盖的区域。
导电层553具有埋设在设置于层562的绝缘层547中的区域，以其高度与绝缘层547一致的方式被平坦化。导电层553与层562所包括的电路电连接。导电层553可以使用与导电层531相同的材料形成。
在贴合层563所包括的绝缘层548与层562所包括的绝缘层547时，层563与层562以具有机械强度的方式被接合。另外，在贴合层563所包括的导电层551与层562所包括的导电层553时，层563与层562电连接。
注意，在图17中，虽然说明导电层554与导电层553通过贯通硅衬底540的导电层551连接的结构，但是不局限于此。例如，也可以具有不设置贯通硅衬底540的导电层551而在硅衬底540的外侧连接导电层554与导电层553的结构。
在层562中，例如除了像素电路的驱动电路之外还可以设置有DRAM(DynamicRandom Access Memory：动态随机存取存储器)等存储电路、神经网络及通信电路等。通过将这些电路与像素电路重叠配置可以减少延迟，由此可以高速进行摄像、图像识别等。
另外，如图18A所示，本发明的一个方式的像素也可以具有层561、层563、层562及层564的叠层结构。图18B是示出该叠层结构的一个例子的截面图。
层561作为光电转换器件101包括以硅为光电转换层的pn结型光电二极管。层563及层562包括OS晶体管。层564包括设置在硅衬底590上的Si晶体管143、144。
层563所包括的OS晶体管可以形成在层561上。设置在层563中的绝缘层572埋设有与晶体管102及晶体管103连接的导电层538。导电层538以其高度与绝缘层572一致的方式被平坦化。
层562所包括的OS晶体管可以形成在层564上。设置在层562中的绝缘层571埋设有与晶体管105连接的导电层537。导电层537以其高度与绝缘层571一致的方式被平坦化。
导电层537及导电层538可以使用与导电层531相同的材料形成。绝缘层571及绝缘层572可以使用与绝缘层541相同的材料形成。
在贴合层563所包括的绝缘层572与层562所包括的绝缘层571时，层563与层562以具有机械强度的方式被接合。另外，在贴合层563所包括的导电层538与层562所包括的导电层537时，层563与层562电连接。
图18A及图18B所示的结构具有4层(Si光电二极管\OS晶体管\OS晶体管\Si晶体管)结构，但是可以通过一次贴合工序形成。由于OS晶体管可以层叠形成在形成有器件的硅衬底上，所以可以减少贴合工序。
注意，虽然图18B示出层562和层563的双方设置有像素电路所包括的晶体管，但是不局限于此，其中一个也可以设置有像素电路，其中另一个也可以设置有存储电路等。另外，在层564中，例如除了像素电路的驱动电路之外还可以设置有DRAM(动态随机存取存储器)等存储电路、神经网络、通信电路及CPU等。
并且，也可以由层562中的OS晶体管构成层564所包括的电路的一部分。因为OS晶体管的关态电流极小，所以通过将该OS晶体管用作与数据保持部连接的晶体管，可以提高电路的数据保持功能。由此，可以减少存储电路的刷新工作的频率而降低功耗。
另外，可以使用OS晶体管实现常关闭CPU(也称为“Noff-CPU”)。Noff-CPU是指包括即使栅极电压为0V也处于非导通状态(也称为关闭状态)的常关闭型晶体管的集成电路。
在Noff-CPU中，可以停止向Noff-CPU中的不需要工作的电路的供电，使该电路处于待机状态。在供电停止而处于待机状态的电路中，没有电力消耗。因此，Noff-CPU可以将用电量抑制到最小限度。另外，即使供电停止，Noff-CPU也可以长时间保持设定条件等工作所需要的信息。当从待机状态恢复时，只要再次开始向该电路的供电即可，而不需要设定条件等的再次写入。就是说，可以高速从待机状态恢复。如此，Noff-CPU可以降低功耗，而无需大幅度降低工作速度。
图19A是示出在本发明的一个方式的摄像装置的像素上附加滤色片等的例子的立体图。该立体图还示出多个像素的截面。在形成光电转换器件101的层561上形成绝缘层580。绝缘层580可以使用对可见光具有高透光性的氧化硅膜等。此外，也可以作为钝化膜层叠氮化硅膜。另外，也可以作为抗反射膜层叠氧化铪等的介电膜。
在绝缘层580上也可以形成有遮光层581。遮光层581具有防止透过上部的滤色片的光的混合的功能。作为遮光层581，可以使用铝、钨等的金属层。另外，也可以层叠该金属层与具有抗反射膜的功能的介电膜。
在绝缘层580及遮光层581上也可以设置被用作平坦化膜的有机树脂层582。另外，在每个像素中形成滤色片583(滤色片583a、583b、583c)。例如，使滤色片583a、583b及583c具有R(红色)、G(绿色)、B(蓝色)、Y(黄色)、C(青色)和M(品红色)等颜色，由此可以获得彩色图像。
在滤色片583上也可以设置对可见光具有透光性的绝缘层586等。
此外，如图19B所示，也可以使用光学转换层585代替滤色片583。通过采用这种结构，可以形成能够获得各种各样的波长区域内的图像的摄像装置。
例如，当作为光学转换层585使用阻挡可见光线的波长以下的光的滤光片时，可以获得红外线摄像装置。当作为光学转换层585使用阻挡近红外线的波长以下的光的滤色片时，可以获得远红外线摄像装置。另外，当作为光学转换层585使用阻挡可见光线的波长以上的光的滤光片，可以获得紫外线摄像装置。
另外，通过将闪烁体用于光学转换层585，可以实现用于X射线摄像装置等的获得使辐射强度可视化的图像的摄像装置。当透过拍摄对象的X射线等辐射线入射到闪烁体时，由于光致发光现象而转换为可见光线或紫外光线等的光(荧光)。通过由光电转换器件101检测该光来获得图像数据。此外，也可以将该结构的摄像装置用于辐射探测器等。
闪烁体含有：当闪烁体被照射X射线或伽马射线等辐射线时吸收该辐射线的能量而发射可见光或紫外线的物质。例如，可以使用将Gd2O2S：Tb、Gd2O2S：Pr、Gd2O2S：Eu、BaFCl：Eu、NaI、CsI、CaF2、BaF2、CeF3、LiF、LiI、ZnO等分散到树脂或陶瓷中的材料。
另外，在使用硒类材料的光电转换器件101中，由于可以将X射线等辐射线直接转换为电荷，因此可以不使用闪烁体。
另外，如图19C所示，在滤色片583上也可以设置微透镜阵列584。透过微透镜阵列584所具有的各透镜的光经由设置在其下的滤色片583而照射到光电转换器件101。此外，也可以在图19B所示的光学转换层585上设置微透镜阵列584。
以下，说明收纳图像传感器芯片的封装及相机模块的一个例子。作为该图像传感器芯片可以使用上述摄像装置的结构。
图20A1是收纳图像传感器芯片的封装的顶面一侧的外观立体图。该封装包括使图像传感器芯片450(参照图20A3)固定的封装衬底410、玻璃盖板420及贴合它们的粘合剂430等。
图20A2是该封装的底面一侧的外观立体图。在封装的底面包括以焊球为凸块440的BGA(Ball grid array；球栅阵列)。注意，不局限于BGA，也可以包括LGA(Land gridarray：地栅阵列)、PGA(Pin Grid Array：针栅阵列)等。
图20A3是省略玻璃盖板420及粘合剂430的一部分而图示的封装的立体图。在封装衬底410上形成电极焊盘460，电极焊盘460通过通孔与凸块440电连接。电极焊盘460通过引线470与图像传感器芯片450电连接。
另外，图20B1是将图像传感器芯片收纳在透镜一体型封装的相机模块的顶面一侧的外观立体图。该相机模块包括使图像传感器芯片451固定的封装衬底411、透镜盖421及透镜435等。另外，在封装衬底411与图像传感器芯片451(参照图20B3)之间设置有具有摄像装置的驱动电路及信号转换电路等的功能的IC芯片490(参照图20B3)，具有作为SiP(Systemin package：系统封装)的结构。
图20B2是该相机模块的底面一侧的外观立体图。封装衬底411的底面及侧面具有设置有安装用连接盘441的QFN(Quad flat no-lead package：四侧无引脚扁平封装)的结构。注意，该结构是一个例子，也可以设置QFP(Quad flat package：四侧引脚扁平封装)或上述BGA。
图20B3是省略透镜盖421及透镜435的一部分而图示的模块的立体图。连接盘441与电极焊盘461电连接，电极焊盘461通过引线471与图像传感器芯片451或IC芯片490电连接。
通过将图像传感器芯片收纳在上述那样的方式的封装，容易安装在印刷电路板等，由此可以将图像传感器芯片组装在各种半导体装置、电子设备。
本实施方式可以与其他实施方式的记载适当地组合。
(实施方式3)
作为可以使用根据本发明的一个方式的摄像装置的电子设备，可以举出显示装置、个人计算机、具备记录媒体的图像存储装置或图像再现装置、移动电话机、包括便携式的游戏机、便携式数据终端、电子书阅读器、拍摄装置诸如视频摄像机或数码照相机等、护目镜型显示器(头戴式显示器)、导航系统、音频再现装置(汽车音响系统、数字音频播放器等)、复印机、传真机、打印机、多功能打印机、自动柜员机(ATM)以及自动售货机等。图21A至图21F示出这些电子设备的具体例子。
图21A是移动电话机的一个例子，该移动电话机包括外壳981、显示部982、操作按钮983、外部连接接口984、扬声器985、麦克风986、摄像头987等。该移动电话机在显示部982具有触摸传感器。通过用手指或触屏笔等触摸显示部982可以进行打电话或输入文字等各种操作。本发明的一个方式的摄像装置及其工作方法可以适用于在该移动电话机中用来获取图像的要素。
图21B是便携式数据终端，该便携式数据终端包括外壳911、显示部912、扬声器913、摄像头919等。通过显示部912所具有的触摸面板功能可以输入且输出信息。另外，可以从由摄像头919获取的图像中识别出文字等，并可以使用扬声器913以语音输出该文字。本发明的一个方式的摄像装置及其工作方法可以适用于在该便携式数据终端中用来获取图像的要素。
图21C是监控摄像机，该监控摄像机包括支架951、摄像单元952及保护罩953等。在摄像单元952中设置旋转机构等，通过设置在天花板可以拍摄周围。本发明的一个方式的摄像装置及其工作方法可以适用于在该摄像单元中用来获取图像的要素。注意，“监控摄像机”是一般名称，不局限于其用途。例如，具有作为监控摄像机的功能的装置被称为摄影机或视频摄像机。
图21D是视频摄像机，该视频摄像机包括第一外壳971、第二外壳972、显示部973、操作键974、透镜975、连接部976、扬声器977、麦克风978等。操作键974及透镜975设置在第一外壳971中，显示部973设置在第二外壳972中。本发明的一个方式的摄像装置及其工作方法可以适用于在该视频摄像机中用来获取图像的要素。
图21E是数码照相机，该数码照相机包括外壳961、快门按钮962、麦克风963、发光部967以及透镜965等。本发明的一个方式的摄像装置及其工作方法可以适用于在该数码照相机中用来获取图像的要素。
图21F是手表型信息终端，该手表型信息终端包括显示部932、外壳兼腕带933以及摄像头939等。显示部932也可以包括用来进行信息终端的操作的触摸面板。显示部932及外壳兼腕带933具有柔性，并且适合佩戴于身体。本发明的一个方式的摄像装置及其工作方法可以适用于在该信息终端中用来获取图像的要素。
本实施方式可以与其他实施方式的记载适当地组合。
[符号说明]
100：像素、100a：像素、100b：像素、100c：像素、100d：像素、100e：像素、100f：像素、100g：像素、100h：像素、101：光电转换器件、102：晶体管、103：晶体管、104：电容器、105：晶体管、106：晶体管、107：晶体管、108：晶体管、111：布线、112：布线、113：布线、114：布线、115：布线、116：布线、117：布线、118：布线、119：布线、120：布线、141：晶体管、142：晶体管、161：晶体管、162：晶体管、163：电容器、200：像素区块、200a：像素区块、200b：像素区块、200s：像素区块、201：电路、201a：电路、201b：电路、202：电容器、203：晶体管、204：晶体管、205：晶体管、206：晶体管、207：电阻器、211：布线、212：布线、213：布线、215：布线、216：布线、217：布线、218：布线、219：布线、300：像素阵列、301：电路、302：电路、303：电路、304：电路、311：布线、320：存储单元、325：参照存储单元、330：电路、350：电路、360：电路、370：电路、410：封装衬底、411：封装衬底、420：玻璃盖板、421：透镜盖、430：粘合剂、435：透镜、440：凸块、441：连接盘、450：图像传感器芯片、451：图像传感器芯片、460：电极焊盘、461：电极焊盘、470：引线、471：引线、490：IC芯片、531：导电层、531a：导电层、531b：导电层、532：导电层、532a：导电层、532b：导电层、533：导电层、534：导电层、535：背栅极、536：区域、537：导电层、538：导电层、539：导电层、540：硅衬底、541：绝缘层、542：绝缘层、543：绝缘层、545：半导体层、546：绝缘层、547：绝缘层、548：绝缘层、550：硅衬底、551：导电层、552：导电层、553：导电层、554：导电层、560：绝缘层、561：层、562：层、563：层、564：层、565a：层、565b：层、565c：层、566a：层、566b：层、566c：层、566d：层、567a：层、567b：层、567c：层、567d：层、567e：层、571：绝缘层、572：绝缘层、580：绝缘层、581：遮光层、582：有机树脂层、583：滤色片、583a：滤色片、583b：滤色片、583c：滤色片、584：微透镜阵列、585：光学转换层、586：绝缘层、590：硅衬底、701：栅电极、702：栅极绝缘膜、703：源区域、704：漏区域、705：源电极、706：漏电极、707：氧化物半导体层、911：外壳、912：显示部、913：扬声器、919：摄像头、932：显示部、933：外壳兼腕带、939：摄像头、951：支架、952：摄像单元、953：保护罩、961：外壳、962：快门按钮、963：麦克风、965：透镜、967：发光部、971：外壳、972：外壳、973：显示部、974：操作键、975：透镜、976：连接部、977：扬声器、978：麦克风、981：外壳、982：显示部、983：操作按钮、984：外部连接端口、985：扬声器、986：麦克风、987：摄像头

Claims (9)

1.一种摄像装置，包括：
像素；
第一电路；以及
第二电路，
其中，所述第一电路具有将第一电位或第二电位提供给所述像素的功能，
所述第二电位是将所述第一电位与权重相加而得的电位，
所述像素具有生成第一数据的功能，
当所述第一电位从所述第一电路提供给所述像素时，所述像素具有根据所述第一数据及所述第一电位将第二数据输出到所述第二电路的功能，
当所述第二电位从所述第一电路提供给所述像素时，所述像素具有根据所述第一数据及所述第二电位将第三数据输出到所述第二电路的功能，
并且，所述第二电路具有生成相当于所述第二数据和所述第三数据之差分的第四数据的功能。
2.一种摄像装置，包括：
像素；
第一电路；
第二电路；以及
第三电路，
其中，所述第一电路具有将第一电位或第二电位提供给所述像素的功能，
所述第二电位是将所述第一电位与权重相加而得的电位，
所述像素具有生成第一数据或第二数据的功能，
当所述第一电位从所述第一电路提供给所述像素时，所述像素具有根据所述第一数据及所述第一电位将第三数据输出到所述第二电路的功能，并且所述像素具有根据所述第二数据及所述第一电位将第四数据输出到所述第二电路的功能，
当所述第二电位从所述第一电路提供给所述像素时，所述像素具有根据所述第一数据及所述第二电位将第五数据输出到所述第二电路的功能，并且所述像素具有根据所述第二数据及所述第二电位将第六数据输出到所述第二电路的功能，
所述第二电路具有生成相当于所述第三数据和所述第四数据之差分的第七数据并将其输出到所述第三电路的功能，
所述第二电路具有生成相当于所述第五数据和所述第六数据之差分的第八数据并将其输出到所述第三电路的功能，
并且，所述第三电路生成相当于所述第七数据和所述第八数据之差分的第九数据。
3.根据权利要求1或2所述的摄像装置，
其中所述像素包括光电转换器件、第一晶体管、第二晶体管、第三晶体管、第四晶体管及第一电容器，
所述光电转换器件的一个电极与所述第一晶体管的源极和漏极中的一个电连接，
所述第一晶体管的源极和漏极中的另一个与所述第二晶体管的源极和漏极中的一个电连接，
所述第二晶体管的源极和漏极中的一个与所述第三晶体管的栅极电连接，
所述第三晶体管的栅极与所述第一电容器的一个电极电连接，
所述第一电容器的另一个电极与所述第四晶体管的源极和漏极中的一个电连接，
所述第四晶体管的源极和漏极中的另一个与所述第一电路电连接，
并且所述第三晶体管的源极和漏极中的一个与所述第二电路电连接。
4.根据权利要求1或2所述的摄像装置，
其中所述像素包括光电转换器件、第一晶体管、第二晶体管、第三晶体管、第四晶体管及第一电容器，
所述光电转换器件的一个电极与所述第一晶体管的源极和漏极中的一个电连接，
所述第一晶体管的源极和漏极中的另一个与所述第二晶体管的源极和漏极中的一个电连接，
所述第二晶体管的源极和漏极中的一个与所述第三晶体管的第一栅极电连接，
所述第三晶体管的第一栅极与所述第一电容器的一个电极电连接，
所述第一电容器的另一个电极与所述第一电路电连接，
所述第三晶体管的第二栅极与第四晶体管的源极和漏极中的一个连接，
并且所述第三晶体管的源极和漏极中的一个与所述第二电路电连接。
5.根据权利要求4所述的摄像装置，
其中所述第一电路将所述第一电位和所述第二电位中的一个提供给所述第一电容器的另一个电极且将所述第一电位和所述第二电位中的另一个提供给所述第四晶体管的源极和漏极中的另一个。
6.根据权利要求3至5中任一项所述的摄像装置，
其中在所述第一电容器的另一个电极被提供所述第一电位以上的电位时所述第三晶体管处于导通状态。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的摄像装置，
其中所述第二电路包括第五晶体管、第六晶体管、第七晶体管、第八晶体管、第二电容器及电阻器，
所述第二电容器的一个电极与所述像素电连接，
所述第二电容器的一个电极与所述电阻器电连接，
所述第二电容器的另一个电极与所述第五晶体管的源极和漏极中的一个电连接，
所述第五晶体管的源极和漏极中的一个与所述第六晶体管的栅极电连接，
所述第六晶体管的源极和漏极中的一个与所述第七晶体管的源极和漏极中的一个电连接，
并且所述第七晶体管的源极和漏极中的一个与所述第八晶体管的源极和漏极中的一个电连接。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的摄像装置，
其中所述像素所包括的晶体管在沟道形成区域中包含金属氧化物，
并且所述金属氧化物包含In、Zn及M(M为Al、Ti、Ga、Ge、Sn、Y、Zr、La、Ce、Nd或Hf)。
9.一种电子设备，包括：
权利要求1至8中任一项所述的摄像装置；以及
显示装置，
其中，使用所述显示装置显示所述摄像装置所拍摄的图像。
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