CN1706182A - 固态成像装置驱动方法 - Google Patents

固态成像装置驱动方法 Download PDF

Info

Publication number
CN1706182A
CN1706182A CNA2004800012785A CN200480001278A CN1706182A CN 1706182 A CN1706182 A CN 1706182A CN A2004800012785 A CNA2004800012785 A CN A2004800012785A CN 200480001278 A CN200480001278 A CN 200480001278A CN 1706182 A CN1706182 A CN 1706182A
Authority
CN
China
Prior art keywords
transistor
horizontal
potential
signal
driving method
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CNA2004800012785A
Other languages
English (en)
Other versions
CN100349460C (zh
Inventor
稻垣诚
松长诚之
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Craib Innovations Ltd
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Publication of CN1706182A publication Critical patent/CN1706182A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN100349460C publication Critical patent/CN100349460C/zh
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/70—SSIS architectures; Circuits associated therewith
    • H04N25/71—Charge-coupled device [CCD] sensors; Charge-transfer registers specially adapted for CCD sensors
    • H04N25/75—Circuitry for providing, modifying or processing image signals from the pixel array
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14601—Structural or functional details thereof
    • H01L27/14609—Pixel-elements with integrated switching, control, storage or amplification elements
    • H01L27/14612—Pixel-elements with integrated switching, control, storage or amplification elements involving a transistor
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/60—Noise processing, e.g. detecting, correcting, reducing or removing noise
    • H04N25/617—Noise processing, e.g. detecting, correcting, reducing or removing noise for reducing electromagnetic interference, e.g. clocking noise
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/70—SSIS architectures; Circuits associated therewith
    • H04N25/76—Addressed sensors, e.g. MOS or CMOS sensors
    • H04N25/78—Readout circuits for addressed sensors, e.g. output amplifiers or A/D converters
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/70—SSIS architectures; Circuits associated therewith
    • H04N25/76—Addressed sensors, e.g. MOS or CMOS sensors

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
  • Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)

Abstract

光敏单元各包括光电二极管(1)、传输门(2)、浮置扩散层部分(3)、放大晶体管(4)、和复位晶体管(5)。光敏单元的放大晶体管(4)的漏极连接到电源线(10)，并且脉冲电源电压(VddC)施加于电源线(10)。这里，电源电压的低电平电位(VddC_L)具有高于零电位的预定电位。具体地说，通过使低电平电位(VddC_L)高于在给复位晶体管(5)施加低电平时获得的沟道电位，或者在给传输门(2)施加低电平时获得的沟道电位，或者光电二极管(1)的沟道电位，可以读取具有低噪声的重显图像。

Description

固态成像装置驱动方法
技术领域
本发明涉及用在诸如家用摄像机、数字静物照相机和移动电话照相机等各种设备中的MOS型固态成像装置的驱动方法。
背景技术
参照图5和6说明常规传感器及其驱动方法。图5是常规传感器的电路图。图5所示的传感器具有设置成2×2矩阵形式的光敏单元(被虚线包围的部分)。每个光敏单元包括光电二极管51、传输门52、浮置扩散层部分53、放大晶体管54，复位晶体管55、以及地址晶体管56，并对应于构成图像的像素之一。应注意到，尽管为了简明起见，下面的说明将假设光敏单元设置成2×2矩阵形式，但是实际上，在每个行和列方向上都设置几十到几千个光敏单元。
图5所示的驱动传感器的方法如下。为了从第一行中的光敏单元提取信号，首先，通过垂直移位寄存器61控制包含在第一行光敏单元中的地址晶体管56a和56b为导通状态。然后，同样通过垂直移位寄存器61控制复位晶体管55a和55b为导通状态。这使浮置扩散层部分53a和53b复位。在这个阶段，放大晶体管54b和负载晶体管63p形成源极跟随器电路，并且来自源极跟随器电路的输出出现在垂直信号线62p上。同样，放大晶体管54b和负载晶体管63q形成源极跟随器电路，并且来自源极跟随器电路的输出也出现在垂直信号线62q上。在这个阶段出现在垂直信号线62p和62q上的电压是与积累在光电二极管51a和51b中的信号电荷无关的噪声电压。随后，通过垂直移位寄存器61控制传输门52a和52b为导通状态。借此，将积累在光电二极管51a和51b中的信号电荷传输到浮置扩散层部分53a和53b，并且对应于积累在光电二极管51a和51b中的信号电荷的信号电压出现在垂直信号线62p和62q上。
箝位电容器64p和64q、箝位晶体管65p和65q、采样/保持晶体管66p和66q以及采样/保持电容器67p和67q形成噪声抑制电路。这个噪声抑制电路确定当在浮置扩散层部分53中有信号电荷时获得的像素输出(即，信号输出)与当没有信号电荷时获得的像素输出(即，噪声输出)之间的差异。在图5所示的传感器中，主要是产生由放大晶体管54的阈值电压的变化产生的噪声以及作为复位晶体管55的热噪声的kTC噪声。当噪声输出出现在垂直信号线62p和62q上时，通过控制端74和75控制箝位晶体管65p和65q和采样/保持晶体管66p和66q为导通状态，并且将无噪声箝位电压从箝位电压输送端73施加于采样/保持电容器67p和67q。在经过预定时间之后，通过控制端74控制箝位晶体管65p和65q为截止状态。
随后，等于无噪声信号电压和噪声电压之和的电压出现在每一个垂直信号线62p和62q上。垂直信号线62p和62q每一个都从噪声电压变为信号电压和噪声电压之和；变化量等于无噪声信号电压。因此，采样/保持侧上的每个箝位电容器64p和64q的电压也改变了等于无噪声信号电压的量。实际上，每个采样/保持电容器67p和67q两端上的电压从无噪声箝位电压变化的量等于通过用相应的箝位电容器和相应的采样/保持电容器对相应的垂直信号线62p和62q上的信号电压变化的量进行分压所获得的量。因此，每个采样/保持电容器67p和67q两端上的电压是无噪声箝位电压和被除的信号电压，并除去噪声部分。在控制采样/保持晶体管66p和66q为截止状态之后，通过水平移位寄存器69将水平晶体管68p和68q依次地和选择地控制为导通状态。借此，从输出端70依次输出对应于积累在光电二极管51a和51b中的信号电荷的信号。
接着，为了从第二行中的光敏单元提取信号，在第二行中的光敏单元上进行与第一行相同的操作。借此，从输出端70依次输出对应于积累在光电二极管51c和51d中的信号电荷的信号。
图6中示出了显示上述操作的时序图。在图6中，从输出端70最终输出积累在一行光电二极管51中的信号的周期被称为水平有效周期，并且从光电二极管51向垂直信号线62输出信号并抑制输出信号的噪声的周期被称为水平空白周期。水平空白周期和水平有效周期一起被称为一个水平周期。一个水平周期是读取一行信号实际所需的时间。从整个传感器读取信号所需的时间被称为一帧周期。如图6所示，积累在光电二极管51中的信号电荷的量由将要施加于传输门52的传输脉冲的时间间隔确定。在一帧周期期间传输脉冲的时间间隔是恒定的。因此，光电二极管51具有均匀灵敏度。
在图5所示的传感器中，每个光敏单元由四个晶体管(传输门52、放大晶体管54、复位晶体管55和地址晶体管56)构成。另一方面，近年来，为了减小传感器的尺寸，已经研制了一种具有每一个都由三个晶体管构成的光敏单元的传感器。这种新研制的传感器具有如下结构：其中从图5所示的传感器中除去了地址晶体管56并在光敏单元之间共享电源。为了从这个传感器读取信号，必须给每个光敏单元提供脉冲电源电压。
例如，在日本特许公开专利公报No.9-247537中说明了图5所示的传感器的驱动方法。此外，日本特许公开专利公报No.2001-45375说明了一种在一个水平周期中平均地输出来自一行光电二极管的信号的驱动方法。
然而，在其中每个光敏单元由三个晶体管构成的传感器中，由于电源由脉冲驱动，因此可能出现如下所述的问题。首先，由于电源连接到所有光敏单元，并且不仅驱动所选择的光敏单元而且驱动整个传感器，因此对整个传感器的工作产生不良影响。其次，尽管高电平的电源电压对传感器的工作不产生不良影响，但是低电平的电源电压对未选择的光敏单元的工作产生不良影响。第三，电源的脉冲驱动本身对整个传感器就产生各种有害影响。
特别是，鉴于上述第二个问题，如果电源的低电平电位变得太低，则这个低电平电位可能等于或低于未选择的光敏单元的复位晶体管的低电平电位并且甚至达到放大晶体管的栅区。这里，大量放大晶体管同时进行操作并驱动整个传感器。相应地，在水平空白周期期间添加大的噪声，由此难以进行信号处理。
如果电源的低电平电位变得等于或低于未选择的光敏单元的传输门的低电平电位，则电荷注入到光电二极管中，产生注入到光敏单元中的电荷量的变化。相应地，在将要从光电二极管读取的信号电荷中也发生这些变化，由此在重显图像中出现很大的噪声。
因此，本发明的目的是提供一种固态成像装置的驱动方法，通过该方法从具有每个都由三个晶体管构成的光敏单元的传感器读取具有低噪声的重显图像。
发明内容
为了实现上述目的，本发明具有以下方案。
本发明的第一方案关注一种固态成像装置的驱动方法，该方法包括：具有在半导体衬底上在行和列方向上两维设置的光敏单元的光敏区，每个光敏单元包括用于积累信号电荷的光电二极管，所述信号电荷是通过将入射光转换成电流而获得的；用于传输积累在光电二极管中的信号电荷的传输晶体管；用于暂时积累传输的信号电荷的浮置扩散层部分；用于放大被积累在浮置扩散层部分中的信号电荷的放大晶体管；和用于使积累在浮置扩散层部分中的信号电荷复位的复位晶体管；共同连接到放大晶体管的漏极的电源线；用于独立地驱动设置在相同行中的传输晶体管以及设置在相同行中的复位晶体管的垂直驱动电路；多个垂直信号线，每个垂直信号线具有共同连接到它们上的设置在相同列中的相应放大晶体管；分别连接到垂直信号线的多个负载晶体管；用于抑制输出到垂直信号线的信号噪声的噪声抑制电路；多个水平晶体管，它们设置在行方向上，并且将来自噪声抑制电路的输出输入到所述多个水平晶体管；以及水平驱动电路，用于允许水平晶体管依次和选择地工作，由此依次输出来自噪声抑制电路的输出，该方法包括如下步骤：在每个水平周期基础上脉冲驱动电源线；使用水平驱动电路在每个水平周期基础上依次选择不同行，并且当驱动电源线时允许包含于设置在选择行中的相应光敏单元中的相应的复位晶体管和相应的传输晶体管依次地工作，之后当不驱动电源线时允许相应的复位晶体管工作；以及使用水平驱动电路在每个水平周期基础上，依次输出来自噪声抑制电路的输出，其中电源线的低电平电位具有高于零电位的预定电位。
根据固态成像装置的驱动方法，通过使电源线的低电平电位高于零电位，可以防止驱动整个传感器和使每个像素的电位稳定。相应地，可以读取具有低噪声的重显图像。
在固态成像装置的驱动方法中，预定电位可以高于在给复位晶体管施加低电平时获得的沟道电位。通过这样做，防止放大晶体管在它们各自的栅极区附近工作，这样可以防止如下情形：大量放大晶体管同时进行工作，结果是，驱动整个传感器。相应地，可以解决在水平空白周期期间添加大噪声，由此使信号处理难以进行的问题。
或者，预定电位可以高于在给传输晶体管施加低电平时获得的沟道电位。通过这样做，可以防止由于注入到光电二极管中的电荷，而在光敏单元中发生注入的电荷量变化的情况。相应地，可以在使大噪声不再出现在重显图像中的情况下读取具有低噪声的美丽重显图像。
或者，预定电位可以高于光电二极管的沟道电位。通过这样做，可以防止驱动整个传感器和使每个像素的电位稳定。相应地，可以读取具有低噪声的重显图像。
在固态成像装置的驱动方法中，光敏区可以形成在p型衬底上。通过这样做，可以从具有形成在p型衬底上的光敏区的固态成像装置读取具有低噪声的重显图像。
或者，光敏区可以形成在n型衬底上的p型阱中。通过这样做，可以从具有形成在n型衬底上的p型阱中的光敏区的固态成像装置读取具有低噪声的重显图像。
附图说明
图1是根据本发明实施例的传感器的电路图；
图2A和2B是示出根据本发明实施例的传感器的噪声抑制电路细节的图；
图3是示出根据本发明实施例的传感器的驱动方法的时序图；
图4A和4B是根据本发明实施例的传感器的光敏单元的剖面图和电位图；
图5是常规传感器的电路图；
图6是示出常规传感器的驱动方法的时序图。
实施发明的最佳方式
图1是根据本发明实施例的传感器的电路图。图1所示的传感器具有设置成m×n矩阵形式的光敏单元(由虚线包围的部分)；电源线10；垂直移位寄存器11；n个垂直信号线12-1到12-n；n个负载晶体管13-1到13-n；噪声抑制电路14；n个水平晶体管；和水平移位寄存器16。每个光敏单元包括光电二极管1、传输门2、浮置扩散层部分3、放大晶体管4、和复位晶体管5。所述光敏单元的特征在于它包括三个晶体管(传输门2、放大晶体管4和复位晶体管5)，并且不包括地址晶体管。实际传感器中的m和n的值为几十到几千的数量级。
m×n光敏单元形成在半导体衬底上。更具体地说，光敏单元形成在p型衬底上或n型衬底上的p阱中。在每个光敏单元中，光电二极管1将入射光转换成电流并在其中积累获得信号电荷。传输门2设置在光电二极管1和浮置扩散层部分3之间，并将积累在光电二极管1中的信号电荷传输到浮置扩散层部分3。浮置扩散层部分3在其中暂时积累从光电二极管1传输来的信号电荷。放大晶体管4将积累在浮置扩散层部分3中的信号电荷放大。复位晶体管5使积累在浮置扩散层部分3中的信号电荷复位。
在其中设置光敏单元的光敏区中，除了电源线10和垂直信号线12-1到12-n之外，还布线成对的m个信号线17-1到17-m和18-1到18-m。电源线10共同连接到放大晶体管4的漏极上。本实施例假设电源线10共同连接到包含于所有光敏单元中的放大晶体管4和复位晶体管5的漏极上，并且脉冲电源电压VddC从电源端子20施加到所有光敏单元，其中所述电源端子20位于电源线10的另一端。应该注意到，在图1中，尽管所有光敏单元连接到一个电源线10，但是可以使用两个或更多个电源线给光敏单元提供共用电源。
给相应列的光敏单元提供每个垂直信号线12-1到12-n。垂直信号线12-1到12-n连接在设置在同一列中的包含于光敏单元中的相应放大晶体管4和相应的负载晶体管13-1到13-n之间，并且与噪声抑制电路14连接。信号线17-1到17-m和18-1和18-m是垂直移位寄存器11的输出信号线，并且每一个提供给相应行的光敏单元。信号线17-1到17-m连接在包含于设置在相同行中的光敏单元中的相应传输门2的栅极之间。信号线18-1到18-m连接在包含于设置在相同行中的光敏单元中的相应复位晶体管5的栅极之间。
垂直移位寄存器11作为垂直驱动电路操作如下。当电源线VddC处于高电平时，垂直移位寄存器11同时驱动包含于设置在相同行中的光敏单元中的相应传输门2。此外，当电源线VddC处于高电平时，在不同于传输门2的驱动时间的时间，垂直移位寄存器11同时驱动包含于设置在相同行中的光敏单元中的相应复位晶体管5。负载晶体管13-1到13-n分别连接到垂直信号线12-1到12-n，并设置在行方向上。噪声抑制电路14连接到垂直信号线12-1到12-n，并捕获从放大晶体管4输出的信号，然后除去捕获的信号中的噪声分量。水平晶体管15-1到15-n设置在行方向。分别向水平晶体管15-1到15-n输入从噪声抑制电路14输出的n个信号。水平移位寄存器16作为水平驱动电路工作。具体地说，水平移位寄存器16允许水平晶体管15-1到15-n依次地和选择地工作。通过这样做，从输出端21依次输出从噪声抑制电路14输出的n个信号。
图2A和2B是用于说明噪声抑制电路14细节的图。如图2A所示，噪声抑制电路14包括n个采样/保持晶体管31-1到31-n；n个箝位电容器32-1到32-n；n个箝位晶体管33-1到33-n；以及n个采样/保持电容器34-1到34-n。噪声抑制电路14不同于图5所示的噪声抑制电路的地方在于采样/保持晶体管31-1到31-n的位置，但是以与图5所示的噪声抑制电路相同的方式依次地进行工作。从控制端22输入的采样/保持控制信号施加于采样/保持晶体管31-1到31-n的栅极。同样，从控制端23输入的箝位控制信号施加于箝位晶体管33-1到33-n的栅极。这两个控制信号如图2B所示那样变化。这两个控制信号都处于高电平的周期用做噪声输出周期，并且采样/保持控制信号处于高电平和箝位控制信号处于低电平的周期用做信号输出周期。
参考图3所示的时序图，在适当的地方，下面将说明图1所示的传感器的驱动方法。为了驱动该传感器，进行如下步骤：在每个水平周期基础上脉冲驱动电源线10；使用垂直移位寄存器11从m×n个光电二极管1读取一行的信号；以及使用水平移位寄存器16依次输出一行的读取信号。
如图3所示，在初始状态下，电源电压VddC处于低电平。就是说，在初始状态下，还没有驱动电源线10。为了从第一行中的光敏单元提取信号，首先，控制电源电压VddC处于高电平。由此，在所有光敏单元中，使传输门2和复位晶体管5的漏极都处于高电平。然后，当驱动电源线10时，垂直移位寄存器11使信号线18-1在预定时间周期内处于高电平。由此，使复位晶体管5a和5b以及包含于第一行中的光敏单元中的所有其他复位晶体管5的栅极电位都处于高电平，并且使这些复位晶体管5都处于导通状态。在这个阶段，使放大晶体管4a和4b和包含于第一行中的光敏单元中的所有其它放大晶体管4都处于工作状态。同时，噪声输出出现在垂直信号线12-1到12-n上，所述噪声输出是在积累在浮置扩散层部分3a和3b以及包含于第一行中的光敏单元中的所有其他浮置扩散层部分3中的信号电荷复位时产生的。
随后，当驱动电源线10时，垂直移位寄存器11使信号线17-1在预定时间周期内处于高电平。由此，使复位传输门2a和2b以及包含于第一行中的光敏单元中的所有其他传输门2的栅极电位都处于高电平，并且使这些传输门2都处于导通状态。在这个阶段，将在光电二极管1a和1b以及包含于第一行中的光敏单元中的所有其它光电二极管1中积累的信号电荷读取到包含于光敏单元中的相应浮置扩散层部分3中，然后对应于读取信号电荷的信号输出出现在垂直信号线12-1到12-n上。
通过这种方式，在每个垂直信号线12-1到12-n上，在噪声电压出现之后，信号电压和噪声电压的总和出现。噪声抑制电路14按照与常规噪声抑制电路相同的方式进行操作，并抑制输出到垂直信号线12-1到12-n的信号噪声。从噪声抑制电路14输出的n个信号分别输入到水平晶体管15-1到15-n。
在噪声抑制电路14进行工作之后，电源电压VddC变为低电平。然后，在不驱动电源线10时，垂直移位寄存器11使信号线18-1在预定时间周期内处于高电平。由此，使积累在浮置扩散层部分3a和3b以及包含于第一行中的光敏单元中的所有其它浮置扩散层部分3中的信号电荷复位。放大晶体管4a和4b以及包含于第一行中的光敏单元中的所有其它放大晶体管4保持在非工作状态，直到它们被再次选择为止。
水平移位寄存器16输出连接到水平晶体管15-1到15-n的栅极的n个输出信号。水平移位寄存器16选择地使n个输出信号处于高电平，并由此依次和选择地控制水平晶体管15-1到15-n处于导通状态。由此，从输出端21依次输出与积累在光电二极管1a和1b以及包含于第一行中的所有其它光电二极管1中的信号电荷相对应的信号。
然后，为了从第二行中的光敏单元提取信号，在第二行中的光敏单元上进行与第一行相同的操作。由此，从输出端21依次输出与积累在光电二极管1c和1d以及包含于第二行中的所有其它光敏单元中的光电二极管1中的信号电荷相对应的信号。之后，在从第三到第m行的光敏单元上进行相同操作。注意到，图3所示的水平空白周期、水平有效周期、一个水平周期和一个帧周期的定义以及光电二极管1具有均匀灵敏度的事实都与常规传感器的相同。
在驱动传感器的方法中，如上所述，本实施例考虑了一种驱动方法：其特征在于电源电压VddC的低电平电位是比零电位高的预定电位。具体地说，考虑了其中电源电压VddC的低电平电位高于在给复位晶体管5施加低电平时获得的沟道电位的驱动方法，以及其中电源电压VddC的低电平电位高于在给传输门2施加低电平时获得的沟道电位的驱动方法。根据具有这种特性的驱动方法，可以获得具有比通过常规驱动方法获得的噪声低的噪声的重显图像。原因将在下面参照图4A和4B进行说明。
图4A和4B分别是包含于图1所示传感器中的光敏单元的剖面图和电位图。在图4A中，光敏单元形成在p型衬底上。该p型衬底、形成在p型衬底上的n型光电二极管层41以及形成在p型衬底的表面上的p型表面层42构成光电二极管1。除了光电二极管1之外，浮置扩散层部分3和n型表面层45形成在p型衬底上。由此，通过提供电极43，形成了传输门2，并通过提供电极44，形成复位晶体管5。
如上所述，电源电压VddC以脉冲形式变化。这里，电源电压VddC的高电平电位和低电平电位分别表示为VddC_H和VddC_L(见图4B)。例如，VddC_H的实际值为2.8V。在从0V到2.8V范围内变化的电压施加于复位晶体管5的栅极；在低电平电位(0V)施加于复位晶体管5的栅极时获得的沟道电位表示为TRchL。在从0V到2.8V范围内变化的电压施加于传输门2的栅极；在低电平电位(0V)施加于传输门2的栅极时获得的沟道电位表示为TRchL。利用这种表示，在本实施例中，控制电源电压的低电平电位VddC_L，从而满足以下关系式：
RSchL＜VddC_L……(1)和/或
TRchL＜VddC_L……(2)。
使用保持上述关系式(1)的低电平电位VddC_L防止放大晶体管4在它们各自的栅极区附近工作。这样，不会发生大量放大晶体管4同时进行工作并作为结果导致驱动整个传感器的现象。相应地，可以解决在水平空白周期期间添加大噪声由此使信号处理难以进行的问题。
使用保持上述关系式(2)的低电平电位VddC_L防止其中由于注入到光电二极管1中的电荷而在光敏单元中发生注入的电荷量变化的现象的发生。相应地，可以在不使大噪声出现在重显图像的情况下读取美丽的重显图像。
如上所述，通过使用保持上述关系式(1)和/或(2)的电源电压的低电平电位VddC_L，不驱动整个传感器，并且使每个像素的电位稳定，并且因此可以读取具有低噪声的美丽重显图像。
注意到，实际上，代替上述关系式(1)和(2)，或者除了上述关系式(1)和/或(2)之外，作为电源电压的低电平电位VddC_L，可以使用高于光电二极管的沟道电位的电位。在使用这种电位的情况下，也可以从图1所示的传感器读取具有低噪声的重显图像。
对于一种传感器，根据本实施例的驱动方法适用于所述传感器，可以采用如图4A所示的形成在p型衬底上的传感器，或者可以采用形成在n型衬底上的p阱中的传感器。根据本实施例的驱动方法可适用于通过这两种的任何一种方法形成的传感器。
工业实用性
如上所述，根据本发明的固态成像装置的驱动方法具有如下特性：可以读取低噪声的重显图像，这样可以用作通过其从各种固态成像装置读取重显图像的驱动方法。

Claims (6)

1、一种固态成像装置的驱动方法，包括：
具有在半导体衬底上在行和列方向上二维设置的光敏单元的光敏区，每个光敏单元包括用于积累信号电荷的光电二极管，所述信号电荷是通过将入射光转换成电流而获得的；用于传输积累在所述光电二极管中的信号电荷的传输晶体管；用于暂时积累传输的信号电荷的浮置扩散层部分；用于放大积累在所述浮置扩散层部分中的信号电荷的放大晶体管；以及用于使积累在所述浮置扩散层部分中的信号电荷复位的复位晶体管；
共同连接到所述放大晶体管的漏极的电源线；
用于独立地驱动设置在相同行中的传输晶体管以及设置在所述相同行中的复位晶体管的垂直驱动电路；
多个垂直信号线，每个垂直信号线具有共同连接到它之上的设置在相同列中的相应放大晶体管；
分别连接到所述垂直信号线的多个负载晶体管；
用于抑制输出到所述垂直信号线的信号噪声的噪声抑制电路；
多个水平晶体管，所述多个水平晶体管设置在行方向上，并且将来自所述噪声抑制电路的输出输入到所述多个水平晶体管；以及
用于允许所述水平晶体管依次和选择地工作的水平驱动电路，由此依次输出来自所述噪声抑制电路的输出，该方法包括如下步骤：
在每个水平周期基础上脉冲驱动所述电源线；
使用所述水平驱动电路在每个水平周期基础上依次选择不同的行，并且当驱动电源线时允许包含于设置在选择行中的相应光敏单元中的相应复位晶体管和相应传输晶体管依次地工作，之后当不驱动电源线时允许相应的复位晶体管工作；以及
使用所述水平驱动电路在每个水平周期基础上，依次输出来自所述噪声抑制电路的输出，其中
所述电源线的低电平电位具有高于零电位的预定电位。
2、根据权利要求1所述的固态成像装置的驱动方法，其中所述预定电位高于在给所述复位晶体管施加低电平时获得的沟道电位。
3、根据权利要求1所述的固态成像装置的驱动方法，其中所述预定电位高于在给所述传输晶体管施加低电平时获得的沟道电位。
4、根据权利要求1所述的固态成像装置的驱动方法，其中所述预定电位高于所述光电二极管的沟道电位。
5、根据权利要求1所述的固态成像装置的驱动方法，其中所述光敏区形成在p型衬底上。
6、根据权利要求1所述的固态成像装置的驱动方法，其中所述光敏区形成在n型衬底上的p型阱中。
CNB2004800012785A 2003-02-28 2004-02-26 固态成像装置驱动方法 Expired - Fee Related CN100349460C (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003054589A JP4355148B2 (ja) 2003-02-28 2003-02-28 固体撮像装置の駆動方法
JP054589/2003 2003-02-28

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN1706182A true CN1706182A (zh) 2005-12-07
CN100349460C CN100349460C (zh) 2007-11-14

Family

ID=32923467

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CNB2004800012785A Expired - Fee Related CN100349460C (zh) 2003-02-28 2004-02-26 固态成像装置驱动方法

Country Status (7)

Country Link
US (5) US7352399B2 (zh)
EP (1) EP1599039A4 (zh)
JP (1) JP4355148B2 (zh)
KR (1) KR100990608B1 (zh)
CN (1) CN100349460C (zh)
TW (1) TWI330888B (zh)
WO (1) WO2004077822A1 (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101438576A (zh) * 2006-05-02 2009-05-20 伊斯曼柯达公司 使用光电二极管的cmos图像传感器像素
CN101237532B (zh) * 2007-01-30 2011-06-15 索尼株式会社 固态成像器件和固态成像装置
US8031250B2 (en) 2007-02-08 2011-10-04 Kabushiki Kaisha Toshiba Solid-state imaging device and method of driving the same
CN101123672B (zh) * 2006-08-08 2011-10-19 佳能株式会社 光电变换设备和图像捕获设备

Families Citing this family (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4355148B2 (ja) * 2003-02-28 2009-10-28 パナソニック株式会社 固体撮像装置の駆動方法
US7355228B2 (en) 2004-10-15 2008-04-08 Omnivision Technologies, Inc. Image sensor pixel having photodiode with multi-dopant implantation
JP2008005155A (ja) * 2006-06-21 2008-01-10 Sharp Corp 増幅型固体撮像装置およびその駆動方法、電子情報機器
JP4979375B2 (ja) 2006-12-28 2012-07-18 キヤノン株式会社 固体撮像装置及び撮像システム
JP4058459B1 (ja) * 2007-03-02 2008-03-12 キヤノン株式会社 撮像装置及び撮像システム
JP2010200025A (ja) * 2009-02-25 2010-09-09 Panasonic Corp 固体撮像装置
JP5238673B2 (ja) * 2009-11-09 2013-07-17 株式会社東芝 固体撮像装置
CN102725637B (zh) 2010-01-25 2015-02-25 松下健康医疗控股株式会社 在自组装单层上固定a蛋白的方法
CN102918064B (zh) 2010-08-30 2015-03-11 松下健康医疗控股株式会社 在自组装单层上固定链霉亲和素的方法
US20120049041A1 (en) * 2010-09-01 2012-03-01 International Business Machines Corporation Switched rail circuitry and modified cell structure and method of manufacture and use
CN103124786A (zh) 2010-10-19 2013-05-29 松下电器产业株式会社 将葡萄糖氧化酶固定在自组装膜上的方法
JP6021360B2 (ja) * 2012-03-07 2016-11-09 キヤノン株式会社 撮像装置、撮像システム、および撮像装置の駆動方法。
WO2014002365A1 (ja) * 2012-06-26 2014-01-03 パナソニック株式会社 固体撮像装置及びその製造方法
KR102083776B1 (ko) * 2013-09-03 2020-04-16 삼성전자 주식회사 조도 변화에 따라 다른 전압을 픽셀들로 공급할 수 있는 이미지 센서, 이의 동작 방법, 및 상기 이미지 센서를 포함하는 장치
CN105637857B (zh) * 2014-07-02 2019-06-07 奥林巴斯株式会社 摄像元件、摄像装置、内窥镜以及内窥镜系统
CN104698773B (zh) * 2015-03-31 2017-06-16 上海华力微电子有限公司 光刻对准标记结构及其制造方法
JP6809542B2 (ja) * 2017-01-31 2021-01-06 株式会社ニコン 撮像素子および撮像装置

Family Cites Families (34)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07255013A (ja) * 1994-01-31 1995-10-03 Sony Corp 固体撮像装置
JP3385760B2 (ja) * 1994-02-21 2003-03-10 ソニー株式会社 固体撮像装置及びその駆動方法
JP3695827B2 (ja) 1996-03-13 2005-09-14 株式会社東芝 固体撮像装置
JP3579194B2 (ja) 1996-09-17 2004-10-20 株式会社東芝 固体撮像装置の駆動方法
US6037577A (en) * 1997-03-11 2000-03-14 Kabushiki Kaisha Toshiba Amplifying solid-state image pickup device and operating method of the same
JPH10257392A (ja) 1997-03-14 1998-09-25 Matsushita Electron Corp 物理量分布検知半導体装置およびその駆動方法ならびにその製造方法
US5969758A (en) * 1997-06-02 1999-10-19 Sarnoff Corporation DC offset and gain correction for CMOS image sensor
US6115066A (en) * 1997-06-12 2000-09-05 International Business Machines Corporation Image sensor with direct digital correlated sampling
US6344877B1 (en) * 1997-06-12 2002-02-05 International Business Machines Corporation Image sensor with dummy pixel or dummy pixel array
JP3466886B2 (ja) 1997-10-06 2003-11-17 キヤノン株式会社 固体撮像装置
JPH11261046A (ja) * 1998-03-12 1999-09-24 Canon Inc 固体撮像装置
JP4200545B2 (ja) * 1998-06-08 2008-12-24 ソニー株式会社 固体撮像素子およびその駆動方法、並びにカメラシステム
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
JP2001045375A (ja) 1999-08-03 2001-02-16 Canon Inc 撮像装置とその読み出し方法
JP3667186B2 (ja) * 2000-02-29 2005-07-06 キヤノン株式会社 信号転送装置及びそれを用いた固体撮像装置
US6958776B2 (en) * 2000-07-12 2005-10-25 Vanguard International Semiconductor Corp. Method and apparatus of controlling a pixel reset level for reducing an image lag in a CMOS sensor
JP3750502B2 (ja) * 2000-08-03 2006-03-01 ソニー株式会社 固体撮像装置およびカメラシステム
JP3628970B2 (ja) * 2001-02-08 2005-03-16 松下電器産業株式会社 固体撮像装置及びその駆動方法
JP4681767B2 (ja) * 2001-07-17 2011-05-11 キヤノン株式会社 撮像装置およびカメラ
KR20040069183A (ko) * 2001-12-21 2004-08-04 코닌클리즈케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이. 화상 픽업 장치 및 카메라 시스템
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
TWI240410B (en) * 2002-02-12 2005-09-21 Sony Corp Solid state imager and camera system
JP2003264745A (ja) * 2002-03-08 2003-09-19 Sanyo Electric Co Ltd 電荷転送装置
JP3969190B2 (ja) * 2002-05-30 2007-09-05 ソニー株式会社 撮像信号処理方法、撮像信号処理装置、撮像装置
JP2004172679A (ja) * 2002-11-15 2004-06-17 Matsushita Electric Ind Co Ltd 撮像装置
JP3988189B2 (ja) * 2002-11-20 2007-10-10 ソニー株式会社 固体撮像装置
JP4355148B2 (ja) * 2003-02-28 2009-10-28 パナソニック株式会社 固体撮像装置の駆動方法
JP4297416B2 (ja) * 2003-06-10 2009-07-15 シャープ株式会社 固体撮像素子、その駆動方法およびカメラ
JP2005347793A (ja) * 2004-05-31 2005-12-15 Matsushita Electric Ind Co Ltd 撮像装置
JP2006019343A (ja) * 2004-06-30 2006-01-19 Pentax Corp 固体撮像素子
JP4979195B2 (ja) * 2005-02-21 2012-07-18 ソニー株式会社 固体撮像素子、固体撮像素子の駆動方法および撮像装置
JP2007180654A (ja) * 2005-12-27 2007-07-12 Matsushita Electric Ind Co Ltd 撮像装置

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101438576A (zh) * 2006-05-02 2009-05-20 伊斯曼柯达公司 使用光电二极管的cmos图像传感器像素
CN101438576B (zh) * 2006-05-02 2012-11-14 全视技术有限公司 图像传感器和用于操作图像传感器的方法
TWI489620B (zh) * 2006-05-02 2015-06-21 Omnivision Tech Inc 利用一光電二極體之互補金氧半導體影像感測器像素
CN101123672B (zh) * 2006-08-08 2011-10-19 佳能株式会社 光电变换设备和图像捕获设备
CN101237532B (zh) * 2007-01-30 2011-06-15 索尼株式会社 固态成像器件和固态成像装置
US8031250B2 (en) 2007-02-08 2011-10-04 Kabushiki Kaisha Toshiba Solid-state imaging device and method of driving the same

Also Published As

Publication number Publication date
WO2004077822A1 (ja) 2004-09-10
US8253833B2 (en) 2012-08-28
EP1599039A4 (en) 2006-05-03
US20060050161A1 (en) 2006-03-09
US7714920B2 (en) 2010-05-11
KR20050109456A (ko) 2005-11-21
EP1599039A1 (en) 2005-11-23
US20130021509A1 (en) 2013-01-24
TWI330888B (en) 2010-09-21
US20080143861A1 (en) 2008-06-19
US7352399B2 (en) 2008-04-01
CN100349460C (zh) 2007-11-14
KR100990608B1 (ko) 2010-10-29
JP2004266565A (ja) 2004-09-24
US20090322924A1 (en) 2009-12-31
US8274590B2 (en) 2012-09-25
JP4355148B2 (ja) 2009-10-28
TW200501404A (en) 2005-01-01
US20090295961A1 (en) 2009-12-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN1706182A (zh) 固态成像装置驱动方法
KR101531657B1 (ko) 고체 촬상 장치, 고체 촬상 장치의 구동 방법 및 전자 기기
KR100797506B1 (ko) 증폭형 고체 촬상 장치
US8085330B2 (en) Image pickup apparatus
CN101369595B (zh) 固态成像装置
CN1126114C (zh) 像素传感器列放大器、成像系统和产生差分图像信号的方法
US8289425B2 (en) Solid-state image pickup device with an improved output amplifier circuitry
US8120682B2 (en) Solid-state image pickup device and method of resetting the same
KR100262287B1 (ko) 증폭형고체촬상장치
EP2362640B1 (en) Compact low noise signal readout circuit and method for operating thereof
JPH04290081A (ja) 固体撮像装置
CN1652345A (zh) 像素间采用共享晶体管的cmos图像传感器
US8223240B2 (en) Image pickup device and image pickup apparatus
KR20030007139A (ko) 촬상장치
US4366503A (en) Solid state image pick-up device and its charge transfer method
US7030915B2 (en) Signal processing apparatus
JP4156424B2 (ja) 固体撮像装置の駆動方法
JPH06311433A (ja) 固体撮像装置の駆動方法
JP2009273075A (ja) 固体撮像装置及び固体撮像素子の駆動方法、並びにカメラ

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
ASS Succession or assignment of patent right

Owner name: KELAIBO INNOVATION CO., LTD.

Free format text: FORMER OWNER: MATSUSHITA ELECTRIC INDUSTRIAL CO, LTD.

Effective date: 20141121

C41 Transfer of patent application or patent right or utility model
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20141121

Address after: American California

Patentee after: Craib Innovations Ltd

Address before: Osaka Japan

Patentee before: Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20071114

Termination date: 20170226