DE69634712T2

DE69634712T2 - Schalttransistor für eine Festkörperbildaufnahmevorrichtung

Info

Publication number: DE69634712T2
Application number: DE69634712T
Authority: DE
Inventors: Kazuya Shinagawa-ku Yonemoto
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1995-03-22
Filing date: 1996-03-18
Publication date: 2006-01-19
Anticipated expiration: 2016-03-19
Also published as: EP0734069A2; EP0734069B1; EP1469520A3; JPH08264743A; EP0734069A3; US5825056A; EP1469520A2; KR100230469B1; KR960036107A; JP3284816B2; DE69634712D1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die Erfindung bezieht sich auf eine Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung und insbesondere auf eine Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung mit Verstärkung oder eine Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung wie etwa eine MOS-Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung (Metalloxidhalbleiter-Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung).
Da eine Anforderung, dass eine Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung hochaulösend ist, gestiegen ist, ist bisher eine Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung mit integrierter Verstärkung entwickelt worden, wobei auch andere MOS-Festkörper-Bildaufnahmevorrichtungen bislang bekannt geworden sind.
Als Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung mit integrierter Verstärkung sind hauptsächlich ein statischer Induktionstransistor (SIT), ein MOS-Bilderzeuger mit Verstärkung (AMI), eine Ladungsmodulationsvorrichtung (CMD) und verschiedene Bildaufnahme-Vorrichtungsstrukturen wie etwa eine BASIS-Struktur (Base Stored Image Sensor-Struktur) unter Verwendung von Bipolartransistoren als Pixel bekannt.
Die folgende Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung mit Verstärkung ist als eine von solchen Festkörper-Bildaufnahmevorrichtungen mit integrierter Verstärkung bekannt. Diese Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung mit Verstärkung akkumuliert photoelektrisch umgewandelte Löcher (Signalladungen) in einer p-Potentialwanne in einem n-Kanal-MOS-Transistor (Pixel-MOS-Transistor) und gibt die auf einer Potentialschwankung in der p-Potentialwanne (d. h. einer Potentialänderung im Substrat) beruhende Änderung des Kanalstroms als ein Pixelsignal aus.
Andererseits hat der Anmelder der vorliegenden Anmeldung früher eine Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung mit Verstärkung und einem Kapazitätslastbetrieb-System vorgeschlagen, bei dem eine Empfindlichkeit gleichmäßig hergestellt werden kann, eine hohe Auflösung erzeugt werden kann sowie ein niedri ger Leistungsverbrauch realisiert werden kann.
1 der beigefügten Zeichnung zeigt ein Beispiel einer Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung mit Verstärkung und einem Kapazitätslastbetrieb-System. Bei dieser Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung mit Verstärkung umfassen, wie in 1 gezeigt ist, lichtempfangende Elemente mehrere Einzelpixel (Zellen), z. B. Pixel-Transistoren, wobei in diesem Beispiel Pixel-MOS-Transistoren 2 matrixartig angeordnet sind. Die Gates der Pixel-MOS-Transistoren 2 sind in allen Zeilen mit Vertikalabtastleitungen 4 verbunden, die durch eine aus einem Schieberegister gebildete Vertikalabtastschaltung 3 ausgewählt werden, wobei ihre Drains mit einer Leistungsversorgungsquelle V_DD verbunden sind. Ihre Sourcen sind in allen Spalten mit vertikalen Signalleitungen 5 verbunden.
Ein Lastkapazitätselement 8 zum Halten einer Signalspannung (elektrische Ladung) ist über einen Operations-MOS-Schalter 7 mit der vertikalen Signalleitung 5 verbunden. Ein Arbeitsimpuls _OP ist an das Gate des Operations-MOS-Schalters 7 angelegt. Das Lastkapazitätselement 8 ist mit dem Drain eines horizontalen MOS-Schalters 9 verbunden und die Source dieses horizontalen MOS-Schalters 9 ist mit einer horizontalen Signalleitung 10 verbunden.
In 1 bezeichnet das Bezugszeichen 11 eine Horizontalabtastschaltung, die ein Schieberegister oder dergleichen umfasst. Die Horizontalabtastschaltung 11 legt aufeinander folgend Horizontalabtastimpulse H [H₁, ..., H_i, H_i+1, ...] an die Gates der mit der horizontalen Signalleitung 10 verbundenen horizontalen MOS-Schalter 9 an.
Ein Signalerfassungsmittel, in diesem Beispiel eine Ladungserfassungsschaltung 16, die einen Operationsverstärker 13, der einen invertierenden Verstärker, z. B. einen Differenzverstärker, verwendet, ein Erfassungskapazitätselement 14 und einen Rücksetzschalter 15 umfasst, ist mit dem Ausgangsanschluss der horizontalen Signalleitung 10 verbunden.
Genauer ist die horizontale Signalleitung 10 mit einem invertierenden Eingangsanschluss des Operationsverstärkers 13 der Ladungserfassungsschaltung 16 verbunden, wobei eine vorgegebene Vorspannung V_B an einen nicht invertierenden Eingangsanschluss des Operationsverstärkers 13 gelegt ist. Diese Vorspannung V_B wird verwendet, um das Potential der horizontalen Signallei tung 10 zu bestimmen. Das Erfassungskapazitätselement 14 ist parallel zu dem Operationsverstärker 13 geschaltet, d. h., das Erfassungskapazitätselement 14 ist zwischen den invertierenden Eingangsanschluss des Operationsverstärkers 13 und einen Ausgangsanschluss t₁ geschaltet, während der Rücksetzschalter 15 zum Zurücksetzen der horizontalen Signalleitung 10 und des Erfassungskapazitätselements 14, z. B. ein MOS-Transistor, parallel zu dem Erfassungskapazitätselement 14 geschaltet ist.
Bei dieser Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung mit Verstärkung werden während der Horizontalaustastzeit, in der die Leseoperation ausgeführt wird, Vertikalabtastsignale (d. h. Vertikalauswahlimpulse) V [V₁, ..., V_n, V_n+1, ...] von der Vertikalabtastschaltung 3 aufeinander folgend an die Abtastleitungen 4 jeder Zeile angelegt, so dass die Pixel-MOS-Transistoren 7 jeder Spalte aufeinander folgend ausgewählt werden. Ferner werden, wenn der Operations-MOS-Schalter 7 durch den Arbeitsimpuls _OP eingeschaltet wird, der Pixel-MOS-Transistor 2 und das Lastkapazitätselement 8 eingeschaltet, so dass von dem Moment an, in dem der Operations-MOS-Schalter 7 eingeschaltet ist, das Laden einer Signalladung in das Lastkapazitätselement 8 beginnt. Wenn der Operations-MOS-Schalter 7 ausgeschaltet wird, nachdem die Signalspannung hinreichend stabilisiert ist, wird in dem Lastkapazitätselement 8 eine Signalspannung gehalten, die einem Kanalpotential entspricht, das der Menge der in dem Pixel-MOS-Transistor 2 akkumulierten Signalladungen (Löchermenge) entspricht.
Die in dem Lastkapazitätselement 8 gehaltene Signalspannung fließt als elektrische Ladung zur horizontalen Signalleitung 10 ab, wenn die horizontalen MOS-Schalter 9 durch die Horizontalabtastsignale (d. h. die Horizontalabtastimpulse) H [H₁, ..., H_i, H_i+1, ...], die während der Horizontalabtastzeit von der Horizontalabtastschaltung 11 an ihnen angelegt werden, aufeinander folgend eingeschaltet sind.
Die zur horizontalen Signalleitung 10 abgeflossene Signalladung wird unter Verwendung des Operationsverstärkers 13 für das Erfassungskapazitätselement 14 der Ladungserfassungsschaltung 16 als eine Signalspannung demoduliert und daraufhin als ein Bildsignal an den Ausgangsanschluss t₁ ausgegeben.
Das Erfassungskapazitätselement 14 der Ladungserfassungsschaltung 16 schaltet den Rücksetzschalter 15 durch einen Rücksetzimpuls R ein und setzt in zurück, bevor der dem nächsten Pixel-MOS-Transistor entsprechende horizontale MOS-Schalter 9 eingeschaltet wird.
Gemäß dieser Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung mit Verstärkung fließt im Wesentlichen kein Strom zu der vertikalen Signalleitung 5, wenn die Signalspannung in dem Lastkapazitätselement 7 gehalten wird, so dass eine gleich bleibende Empfindlichkeit erzielt werden kann, ohne von einem Widerstand der vertikalen Signalleitung 5 sehr stark beeinflusst zu werden.
Ferner können, da die Last das Kapazitätselement 8 ist, die Signalladungen im Gegensatz zum Last-MOS-Transistor nicht weniger schwanken, wobei daher ein vertikales streifenförmiges Festmusterrauschen (FPN) schwer zu erzeugen ist.
Weiterhin kann, da das Kanalpotential des Pixel-MOS-Transistors 2 ein Potential wird, das in dem Lastkapazitätselement 8 gehalten wird, wie es ist, im Vergleich zu dem Fall, dass der Pixel-MOS-Transistor von dem Last-MOS-Transistor im stationären Zustand betrieben wird, d. h. unter der Bedingung, dass ein konstanter Strom in den Kanal fließt, eine Empfindlichkeit vergrößert werden.
Abgesehen davon fließt kein stationärer Strom zu dem Pixel-MOS-Transistor 2, wobei ein Leistungsverbrauch verringert werden kann.
Als horizontaler MOS-Schalter 9 dieser Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung mit Verstärker wird ein MOS-Transistor verwendet, dessen Struktur in 2 veranschaulicht ist.
In dem MOS-Transistor 9 sind ein Source-Gebiet 22S und ein Drain-Gebiet 22D auf Halbleitergebieten ausgebildet, die durch eine Feldisolationsschicht (eine so genannte LOCOS-Oxidschicht) 21, die durch wahlweise Oxidation geschaffen ist, getrennt sind, wobei eine aus polykristallinem Silicium hergestellte Gate-Elektrode 23 beispielsweise zwischen dem Source-Gebiet 22S und dem Drain-Gebiet 22D durch eine Gate-Isolationsschicht ausgebildet ist.
Die Gate-Elektrode 23 ist mit der horizontalen Abtastschaltung 11 verbunden. Eine Source-Elektrode 24 und eine Drain-Elektrode 24D sind jeweils z. B. aus A1 hergestellt, wobei die Drain-Elektrode 24D über den Operations-MOS-Schalter mit der vertikalen Signalleitung 5 verbunden ist. Die Source-Elektrode 24S ist mit der horizontalen Signalleitung 10 verbunden. In 2 bezeichnet das Bezugszeichen 26 einen Kontaktabschnitt und 27 eine A1-Verbindung.
Mit der oben erwähnten Anordnung wird, da die Source-Gebiete 22S vieler horizontaler Schalter 9 mit der horizontalen Signalleitung 10 verbunden sind, eine parasitäre Kapazität der horizontalen Signalleitung 10 vergrößert, was folglich eine Erfassungsempfindlichkeit der Ladungserfassungsschaltung 16 verringert.
Außerdem offenbart das Dokument US-A-5 016 108 eine Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung mit mehreren lichtempfangenden Elementen, die in einem Halbleitersubstrat ausgebildet sind. Elektrische Signalladungen, die durch Licht, das auf die lichtempfangenden Elemente auftrifft, erzeugt und in den einzelnen lichtempfangenden Elementen gespeichert werden, werden über Signalleitungen durch das Abtasten mehrerer Schalter aufeinander folgend ausgelesen. Jeder der Schalter enthält eine Reihenverbindung eines ersten MOS-Transistorschaltelements, das in dem Halbleitersubstrat ausgebildet ist, und eines zweiten MOS-Transistors, der in einem Halbleiter, der über dem Halbleitersubstrat durch einen Isolator geschaffen ist, ausgebildet ist. Das erste Schaltelement ist auf Seiten des lichtempfangenden Elements angeordnet und das zweite Schaltelement ist auf Seiten des Signalausgangsanschlusses angeordnet.
Außerdem beziehen sich die Patent Abstracts of Japan, Bd. 011, Nr. 309 (E-547) und JP 62 104074 auf eine Verbesserung der Empfindlichkeit in einem Festkörper-Bildaufnahmeelement mit horizontaler Übertragung durch die Verwendung eines FET mit einer Doppel-Gate-Struktur als ein Schaltelement für das Auslesen einer Signalladung aus einer optischen Diode.
Überdies offenbart das Dokument US-A-5 288 988 eine Lichtumwandlungsvorrichtung, die mehrere Zellen umfasst, von denen jede ein bipolares Sensorelement besitzt, dessen Basis mit einem Rücksetzschalt-FET verbunden und ferner kapazitiv an eine Steuerelektrode gekoppelt ist.
Das Dokument EP-A-0 480 611 bezieht sich schließlich auf eine FET-Signal schaltvorrichtung, die einen ersten und einen zweiten Ausgang, ein Gate, einen Drain sowie Steuerelektroden zum wahlweisen Schalten eines Eingangssignals von einer Eingangsleitung, um eine von zwei Ausgangsleitungen auszuwählen, enthält.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Im Hinblick auf die oben genannten Aspekte ist es eine Aufgabe der Erfindung, eine Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung zu schaffen, bei der eine Erfassungsempfindlichkeit durch Vergrößern einer parasitären Kapazität einer horizontalen Signalleitung verbessert werden kann.
Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe durch eine Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung, wie sie in Anspruch 1 definiert ist, gelöst.
Vorteilhafte Weiterentwicklungen der Erfindung sind Gegenstand der beigefügten abhängigen Ansprüche.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
1 ist ein Schaltbild, das eine Anordnung einer Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung mit Verstärkung gemäß einem Vergleichsbeispiel zeigt;
2 ist eine fragmentarische Draufsicht, die einen in 1 gezeigten horizontalen MOS-Schalter veranschaulicht;
3 ist ein Schaltbild, das eine Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung mit Verstärkung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung zeigt;
4 ist eine fragmentarische Draufsicht, die einen in 3 gezeigten horizontalen MOS-Schalter veranschaulicht;
5 ist eine Querschnittsansicht, die eine Halbleiterstruktur eines Pixel-MOS-Transistors zeigt;
6 ist ein Ansteuerablaufplan der in 3 gezeigten Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung mit Verstärkung;
7 ist ein Ersatzstromlaufplan, der zur Erläuterung der Erfindung verwendet wird;
8 ist ein schematisches Schaltbild, das zur Erläuterung eines Source-Kondensators verwendet wird;
9 ist eine fragmentarische Draufsicht, die ein Entwurfsmuster eines horizontalen MOS-Schalters gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung zeigt;
10 ist eine fragmentarische Draufsicht, die ein Entwurfsmuster eines horizontalen MOS-Schalters gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung zeigt;
11 ist eine fragmentarische Draufsicht, die ein Entwurfsmuster eines horizontalen MOS-Schalters gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung zeigt;
12 ist eine fragmentarische Draufsicht, die ein Entwurfsmuster eines horizontalen MOS-Schalters gemäß einer fünften Ausführungsform der Erfindung zeigt;
13 ist eine fragmentarische Draufsicht, die ein Entwurfsmuster eines horizontalen MOS-Schalters gemäß einer sechsten Ausführungsform der Erfindung zeigt; und
14 ist eine fragmentarische Draufsicht, die ein Entwurfsmuster eines horizontalen MOS-Schalters gemäß einer siebenden Ausführungsform der Erfindung zeigt.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Vor der Beschreibung der Erfindung sind unten die Prinzipien der Erfindung zusammengefasst.
Eine Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung gemäß der Erfindung ist eine Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung, bei der mehrere Pixel matrixartig angeordnet sind, die Signale der Pixel als Signalladungen über horizontale Schalter horizontalen Signalleitungen zugeführt werden und Signalerfassungsmittel, die mit dem Ende der horizontalen Signalleitungen verbunden sind, ein Signal ausgeben. Ein Feldeffekttransistor mit isolierendem Gate, der den horizontalen Schalter umfasst, ist so angeordnet, dass ein Kanal zwischen einer ersten und einer zweiten Hauptelektrode, die mit der horizontalen Signalleitung hiervon verbunden sind, in wenigsten zwei Richtungen ausgebildet ist.
In einer Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung gemäß der Erfindung können horizontale Schalter, die in den horizontalen Richtungen benachbarten Pixeln entsprechen, in der oberen und der unteren Richtung über die horizontale Signalleitung hinweg angeordnet sein.
In einer Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung gemäß der Erfindung enthält die Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung mehrere horizontale Signalleitungen, wobei horizontale Schalter, die Pixeln in den horizontalen Leitungen entsprechend, auf jeweiligen horizontalen Signalleitungen verteilt sein können.
In einer Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung gemäß der Erfindung enthält die Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung mehrere Signalleitungen, wobei die horizontalen Schalter, die Pixeln in den horizontalen Leitungen entsprechen, auf jeweiligen horizontalen Signalleitungen verteilt und ferner in der oberen und der unteren Richtung über jede horizontale Signalleitung hinweg angeordnet sein können.
Nachstehend ist eine Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung gemäß der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben.
Die 3 und 4 zeigen eine Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung, die in einer Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung des verstärkenden Typs mit einem Lastkapazitäts-Arbeitssystem eingesetzt ist.
Die in 3 gezeigte Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung besitzt eine Ersatzschaltungsanordnung ähnlich derjenigen, die in 1 gezeigt ist. In 3 be zeichnet das Bezugszeichen 31 allgemein eine Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung mit Verstärkung. Das Bezugszeichen 32 bezeichnet ein lichtempfangendes Element, das ein Einzelpixel (Zelle), z. B. einen Pixeltransistor, d. h. in dieser Ausführungsform einen Pixel-MOS-Transistor, umfasst. Mehrere Pixel-MOS-Transistoren 32 sind matrixartig angeordnet. Das Bezugszeichen 34 bezeichnet Vertikalabtastleitungen, die mit den Gates der in jeder Zeile vorgesehenen Pixel-MOS-Transistoren 32 verbunden sind. Die Vertikalabtastleitungen 34 sind mit einer Vertikalabtastschaltung 33 verbunden und werden von der Vertikalabtastschaltung 33 aufeinander folgend mit Vertikalabtastsignalen, d. h. Vertikalabtastimpulsen V [V₁, ..., V_n, V_n+1, ...], gespeist. Die Source des Pixel-MOS-Transistors 32 ist mit einer vertikalen Signalleitung 35 in jeder Spalte verbunden, wobei ihr Drain mit der Spannungsversorgungsquelle V_DD verbunden ist.
Ein Lastkapazitätselement 38 zum Halten einer Signalspannung (elektrische Ladung) ist über einen Operations-MOS-Schalter 37 mit jeweils einer vertikalen Signalleitung 35 verbunden. Genauer ist das Lastkapazitätselement 38 zwischen die vertikale Signalleitung 35 und ein erstes Potential, z. B. ein Massepotential in dieser Ausführungsform, geschaltet, wobei der Arbeitsimpuls _OP an das Gate des Operations-MOS-Schalters 37 gelegt ist. Das Lastkapazitätselement 38 ist mit dem Drain eines horizontalen Schalters 39, d. h. eines Feldeffekttransistors mit isolierendem Gate (der im Folgenden als ein "horizontaler MOS-Schalter" bezeichnet ist), verbunden, wobei die Source des horizontalen MOS-Schalters 39 mit einer horizontalen Signalleitung 40 verbunden ist.
Das Bezugszeichen 41 bezeichnet eine Horizontalabtastschaltung, die geeignete Mittel wie etwa ein Schieberegister umfasst. Die Horizontalabtastleitung 41 liefert aufeinander folgend die Horizontalabtastimpulse H [H₁, ..., H_i, H_i+1, ...] an die Gates der horizontalen MOS-Schalter 39, die mit der horizontalen Signalleitung 40 verbunden sind.
Mit dem Ausgangsende der horizontalen Signalleitung 40 ist ein Signalerfassungsmittel verbunden, z. B. eine Ladungserfassungsschaltung 46, die einen Operationsverstärker 43 unter Verwendung eines invertierenden Verstärkers, z. B. eines Differenzverstärkers, ein Erfassungskondensatorelement 44 und einen Rücksetzschalter 45 umfasst.
Genauer ist die horizontale Signalleitung 40 mit einem invertierenden Eingangsanschluss des Operationsverstärkers 43 in der Ladungserfassungsschaltung 46 verbunden, wobei eine vorgegebene Vorspannung V_B an den nicht invertierenden Eingangsanschluss des Operationsverstärkers 43 angelegt ist. Die Vorspannung V_B wird verwendet, um ein Potential der horizontalen Signalleitung 40 zu bestimmen. Das Erfassungskondensatorelement 44 ist parallel zu dem Operationsverstärker 43 geschaltet, d. h. zwischen den invertierenden Eingangsanschluss des Operationsverstärkers 43 und einen Ausgangsanschluss t₂, wobei der Rücksetzschalter 45, der die horizontale Signalleitung 40 und das Erfassungskondensatorelement 44 zurücksetzt, parallel zu dem Erfassungskondensatorelement 44 geschaltet ist.
Der Rücksetzschalter 45 ist z. B. aus einem MOS-Transistor aufgebaut, wobei an das Gate des Rücksetzschalters 45 ein Rücksetzimpuls R angelegt ist.
Der Operationsverstärker 43 ist vorzugsweise aus einem MOS-Transistor aufgebaut, weil kein Eingangsstrom zu dem MOS-Transistor fließt oder eine Eingangsimpedanz des MOS-Transistors groß ist.
5 ist eine Querschnittsansicht, die eine Halbleiterstruktur des Einzelpixels (d. h. des Pixel-MOS-Transistors) 32 veranschaulicht.
In 5 bezeichnet das Bezugszeichen 51 einen ersten Leitfähigkeitstyp, z. B. ein p-Siliciumsubstrat, 52 einen zweiten Leitfähigkeitstyp, z. B. ein n-Wannengebiet, und 53 ein p-Wannengebiet, in dem photoelektrisch umgewandelte Löcher (Signalladungen) 54 akkumuliert werden, wenn von dieser Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung Licht empfangen wird.
Ein n-Source-Gebiet 55 und ein Drain-Gebiet 56 sind auf dem p-Wannengebiet 53 ausgebildet, wobei eine aus einem polykristallinen Siliciumdünnfilm hergestellte Gate-Elektrode 58G zwischen den zwei Gebieten 55 und 56 durch eine Gate-Isolationsschicht 57 ausgebildet ist. Die Löcher 54, die in dem p-Wannengebiet 53, das sich unter der Gate-Elektrode 58G befindet, durch photoelektrische Umwandlung akkumuliert werden, werden verwendet, um einen Kanalstrom (Drain-Strom) bei einer Leseoperation zu steuern, wobei der geänderte Betrag des Kanalstroms zu einer Signalausgabe wird.
Die Gate-Elektrode 58G ist mit der Vertikalabtastleitung 34 verbunden, eine Drain-Elektrode 58D ist mit der Spannungsversorgungsquelle V_DD verbunden und eine Source-Elektrode 58S ist mit der vertikalen Signalleitung 35 verbunden.
6 zeigt einen Ansteuerablaufplan dieser Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung mit Verstärkung 31.
In der Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung mit Verstärkung 31 wird, wenn der Operations-MOS-Schalter 37 mit einem Drain, der mit der vertikalen Signalleitung 35 verbunden ist, durch das Anlegen des Arbeitsimpulses _OP an seinem Gate eingeschaltet wird, in der ersten Hälfte der Horizontalaustastzeit HBK eine Signalspannung von dem Pixel-MOS-Schalttransistor 32 in das Lastkapazitätselement 38 ausgelesen. Das Lastkapazitätselement 38 wird auf einem Potential gehalten, d. h. einer Spannung, die einem Kanalpotential entspricht, das einer in jedem Pixel-MOS-Transistor 32 akkumulierten Menge von Signalladungen entspricht. Die in das Lastkapazitätselement 38 ausgelesene Signalspannung schaltet die horizontalen MOS-Schalter 39 ein, die während einer Horizontalbildzeit von der Horizontalabtastschaltung 41 aufeinander folgend abgetastet und an die horizontale Signalleitung 40 ausgegeben werden.
Genauer werden die Vertikalabtastimpulse V [V₁, ..., V_n, V_n+1, ...] von der Vertikalabtastschaltung 33 aufeinander folgend an die Abtastleitungen 34 der jeweiligen Zeilen angelegt, wobei die Pixel-MOS-Transistoren 32 der jeweiligen Zeilen aufeinander folgend abgetastet werden. Wenn das Potential des beispielsweise an die Abtastleitung 34 der n-ten Zeile angelegten Vertikalabtastimpulses V_n zu einem hohen Pegel übergeht, wird der Pixel-MOS-Transistor 32 der n-ten Zeile in den Auswahlzustand gesetzt. Das Potential der Abtastleitung 34, die der Nichtauswahl entspricht, geht in einen niedrigen Pegel über, wobei daher ein anderer Pixel-MOS-Schalter 32, der mit dieser Abtastleitung 34 verbunden ist, in den Nichtauswahlzustand gesetzt wird.
Wenn der Operations-MOS-Schalter 37 durch den Arbeitsimpuls _OP eingeschaltet ist, wird der Pixel-MOS-Transistor 32 der n-ten Zeile mit Strom versorgt, wobei in Reaktion auf eine Menge von Signalladungen (Löcher), die in Bezug auf die Lichtmenge, die auf dem Pixel-MOS-Transistor 32 auftrifft, akkumuliert werden, ein Signal am Anschluss des Lastkapazitätselements 38 gebildet wird. Hierauf wird, wenn der Operations-MOS-Schalter 37 in der Horizontalaustastzeit HBK ausgeschaltet ist, eine Signalspannung, die dem Kanalpotential des Pixel-MOS-Schalters 32 entspricht, in dem Lastkapazitätselement 38 gehalten. Dieser Vorgang wird als "Kapazitätslastbetrieb" bezeichnet und wird im Allgemeinen in der Horizontalaustastzeit HBK ausgeführt.
Wenn der Kapazitätslastbetrieb in der Horizontalaustastzeit HBK ausgeführt wird, fließt die von dem Pixel-MOS-Transistor 32 in dem Lastkapazitätselement 38 gehaltene Signalladung (elektrische Ladung) aufeinander folgend als Signalladungen zu der horizontalen Signalleitung 40 ab, weil die horizontalen MOS-Schalter 39 durch die Horizontalabtastimpulse H [H₁, ..., H_i, H_i+1, ...] (gezeigt in 6) von der Horizontalabtastschaltung 41 aufeinander folgend eingeschaltet werden.
Die zu der horizontalen Signalleitung 40 abgeflossene Signalladung wird unter Verwendung des Operationsverstärkers 43 als eine Signalspannung für das Erfassungskondensatorelement 44 der Ladungserfassungsschaltung 46 demoduliert und daraufhin an den Ausgangsanschluss t₂ als ein Bildsignal ausgegeben.
Das Erfassungskondensatorelement 44 in der Ladungserfassungsschaltung 46 schaltet den Rücksetzschalter 45 durch den Rücksetzimpuls R ein und setzt ihn zurück, bevor der horizontale MOS-Schalter 39, der dem nächsten Pixel-MOS-Schalter 32 entspricht, eingeschaltet wird. Durch diesen Rücksetzvorgang werden die horizontale Signalleitung 40 und eine Spannung über dem Erfassungskondensatorelement 44 auf die Vorspannung V_B zurückgesetzt. Genauer wird, nachdem z. B. der horizontale MOS-Schalter 39 ausgeschaltet worden ist und die Signalausgabe des Pixel-MOS-Transistors 32 am Ausgangsanschluss t₂ gebildet worden ist, wenn der Rücksetzschalter 45 eingeschaltet wird, die erfasste Kapazität der Ladungserfassungsschaltung 46 zurückgesetzt, wobei sie die Erfassungskapazität initialisiert und zur Erfassung der Signalausgabe des nächsten Pixel-MOS-Transistors 32 bereit wird.
Gemäß dieser Ausführungsform und wie insbesondere in 4 gezeigt ist, umfasst der Feldeffekttransistor mit isolierendem Gate den horizontalen Schalter, d. h. der horizontale MOS-Schalter 39 besitzt einen Kanal, der in zwei Richtungen. zwischen einer ersten und einer zweiten Hauptelektrode, die mit der horizontalen Signalleitung 40 verbunden sind, angeordnet ist. 4 ist eine Draufsicht, die ein Beispiel eines Entwurfs des horizontalen MOS-Schalters 39 veranschaulicht.
In dem in 4 gezeigten horizontalen MOS-Schalter 39 ist ein Source-Gebiet 62S in der Mitte eines Halbleitergebiets, das durch eine durch wahlweise Oxidation ausgebildete Feldisolationsschicht (eine so genannte LOCOS-Oxidschicht) 61 getrennt ist, angeordnet, wobei gegenüberliegende Drain-Gebiete 62D₁ , 62D₂ auf beiden Seiten des Source-Gebiets 62S angeordnet sind. Die beispielsweise aus polykristallinem Silicium hergestellten Gate-Elektroden 63G₁ und 63G₂ , die durch Gate-Isolationsschichten mit der Horizontalabtastschaltung 41 verbunden sind, sind zwischen dem Source-Gebiet 62S und dem Drain-Gebiet 62D₁ bzw. zwischen dem Sourcegebiet 62S und dem Drain-Gebiet 62D₂ ausgebildet.
Eine mit dem Source-Gebiet 62S verbundene Source-Elektrode 635, die beispielsweise aus A1 hergestellt ist, ist mit der horizontalen Signalleitung 40 verbunden und mit den Drain-Gebieten 62D₁ , 62D₂ verbundene Drain-Elektroden 63D₁ , 63D₂ , die beispielsweise aus A1 hergestellt sind, sind mit der gemeinsamen vertikalen Signalleitung 35 verbunden. Das Bezugszeichen 64 in 4 bezeichnet einen Kontaktabschnitt.
Bei diesem horizontalen MOS-Schalter 39 sind die Drain-Gebiete 62D₁ , 62D₂ in einer einander gegenüberliegenden Beziehung quer über das Source-Gebiet 62S hinweg angeordnet, wobei der Kanal zwischen der Source und dem Drain in zwei Richtungen ausgebildet ist. Mit anderen Worten, der Bereich des Source-Gebiets 62S ist auf etwa die Hälfte von dem reduziert, der in dem in 1 gezeigten Vergleichsbeispiel erhalten wird.
Die Menge von Signalladungen, die am Ausgangsanschluss t₂ der Ladungserfassungsschaltung 46 entsteht, hängt stark von einer parasitären Kapazität C_B der horizontalen Signalleitung 40 ab.
Genauer nimmt in der in 7 gezeigten Ersatzschaltung C_L eine Kapazität eines Lastkapazitätselements 38 an, C_B nimmt die parasitäre Kapazität der horizontalen Signalleitung 40 an, C_n nimmt eine Kapazität des Erfassungskapazitätselements 44 der Ladungserfassungsschaltung 46 an, –G nimmt eine Verstärkung des Operationsverstärkers 43 an, V_sig nimmt eine in dem Lastkapazitätselement 38 gehaltene Signalspannung an und V_out nimmt ein Ausgangssignal von der Ladungserfassungsschaltung 46 an. Hierauf wird eine Erfassungsempfindlichkeit (d. h. die Verstärkung der Ladungserfassungsschaltung 46) G_ain des Ausgangssignals V_out in Bezug auf die Signalspannung V_sig durch die folgende Gleichung (1) ausgedrückt:
Da die parasitäre Kapazität C_B der horizontalen Signalleitung 40 den größten Teil der Source-Kapazität des horizontalen MOS-Schalters 39 einnimmt, kann hierauf in der oben genannten Gleichung (1) eine Empfindlichkeit der Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung verbessert werden, falls die parasitäre Kapazität C_B verringert wird.
Entsprechend der Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung 31 gemäß dieser in den 3 und 4 gezeigten Ausführungsform ist der Bereich des Source-Gebiets 62S des horizontalen MOS-Schalters 39, der mit der horizontalen Signalleitung 40 verbunden ist, im Vergleich mit dem Bereich des Source-Gebiets des horizontalen MOS-Schalters 9 in dem in 2 gezeigten Vergleichsbeispiel auf etwa die Hälfte verringert. Abgesehen davon ist ein Teilstück des mit der Feldisolationsschicht 61 in Kontakt befindlichen Source-Gebiets 62S deutlich verkleinert, wobei daher eine Source-Sperrschichtkapazität deutlich verringert sein kann.
Um eine Source-Kapazität C_source der in 4 gezeigten Ausführungsform mit der von 2 zu vergleichen, ist in der Tabelle 1 unten ein Vergleichsergebnis veranschaulicht.
TABELLE 1
Wie allerdings in 8 gezeigt ist, repräsentiert entsprechend C_j die eindimensionale Sperrschichtkapazität des Source-Gebiets 62S (22S), C_jsw die Querrichtungs-Sperrschichtkapazität der Feldisolationsschicht 61 (21) des Source-Gebiets 62S (22S) und C_gso die Kapazität zwischen der Source und dem Gate. L_D ist die Source-Breite und W ist die Kanalbreite (siehe 2).
Bei der Berechnung eines speziellen Beispiels sind C_j = 5·10^–4 F/m², C_jsw = 3·10^–10 F/m, C_gso = 1·10^–10 F/m, W = 10 μm und L_D = 2 μm.
Wird nun angenommen, dass 80% der parasitären Kapazität der horizontalen Signalleitung durch die Source-Kapazität des horizontalen MOS-Schalters eingenommen wird, dann wird die parasitäre Kapazität C_B der horizontalen Signalleitung 40 um etwa 40% unter die Bedingungen in der obigen Tabelle 1 verringert, wenn der horizontale MOS-Schalter 39 der in 4 gezeigten Ausführungsform verwendet wird.
Wenn beispielhaft die Kapazität C_L des Lastkapazitätselements 38 (8) 1 pF ist, die Kapazität C_n des Erfassungskapazitätselements 44 (14) 1 pF ist, die parasitäre Kapazität C_B von 7 10 pF ist und die Verstärkung –G des Differenzverstärkers 43 (13) 20 ist, ergibt gemäß der Gleichung (1) ein errechnetes Ergebnis des in 2 gezeigten Vergleichsbeispiels 0,62, wobei ein errechnetes Ergebnis des erfindungsgemäßen Beispiels von 4 0,714 ergibt. Folglich kann die Empfindlichkeit um 14% erhöht werden.
Wenn in der tatsächlichen Praxis die parasitäre Kapazität C_B der horizontalen Signalleitung 40 verringert wird, kann gleichzeitig damit die Kanalbreite des horizontalen MOS-Schalters 39 verringert werden. Deshalb wird die Source-Kapazität des horizontalen MOS-Schalters 39 verringert, wobei daher die Empfindlichkeit viel mehr verbessert werden kann.
Da der horizontale MOS-Schalter 39 gemäß dieser Ausführungsform zwei Drains und zwei Gates für eine Source enthält, ist die Breite des horizontalen MOS-Schalters 39 in der horizontalen Richtung vergrößert. Im Ergebnis wird häufig beobachtet, dass ein horizontaler MOS-Schalter nicht in den horizontalen Abstand des Pixel-MOS-Transistors 32 eingefügt werden kann.
9 zeigt eine zweite Ausführungsform, die den oben genannten Nachteil der ersten Ausführungsform verbessern kann.
In der zweiten Ausführungsform sind horizontale MOS-Schalter 39, die in der horizontalen Richtung benachbarten Pixel-MOS-Transistoren 32 entsprechen, über eine horizontale Signalleitung 40 hinweg in der oberen und der unteren Richtung angeordnet. Genauer ist jeder horizontale MOS-Schalter, der jedem zweiten Pixel-MOS-Transistor 32 in der horizontalen Richtung entspricht, über der horizontalen Signalleitung 40 angeordnet und mit der horizontalen Signalleitung 40 verbunden, wobei jeder horizontale MOS-Schalter 39, der jedem anderen zweiten Pixel-MOS-Transistor 32 entspricht, unter der horizontalen Signalleitung 40 angeordnet und mit der horizontalen Signalleitung 40 verbunden ist.
Eine Struktur des horizontalen MOS-Schalters 39 ist die gleiche, wie diejenige, die in 4 gezeigt ist. Das Entwurfsmuster des horizontalen MOS-Schalters gemäß der in 9 gezeigten zweiten Ausführungsform wird vorteilhaft, wenn der horizontale Abstand des Pixel-MOS-Schalters 32 eng ist.
10 zeigt einen Entwurf eines horizontalen MOS-Schalters gemäß einer dritten Ausführungsform, der erhalten wird, wenn der horizontale Abstand des Pixel-MOS-Transistors 32 enger als die Breite des horizontalen MOS-Schalters 39 ist. Gemäß dieser Ausführungsform sind mehrere, d. h. zwei, horizontale Signalleitungen 40A und 40B bereitgestellt, wobei die horizontalen MOS-Schalter 32, die den in der horizontalen Richtung benachbarten Pixel-MOS-Transistoren 32 entsprechen, getrennt mit der ersten und der zweiten horizontalen Signalleitung 40A und 40B verbunden sind.
Genauer sind die horizontalen MOS-Schalter 39, die allen zweiten Pixel-MOS-Transistoren 32 in der horizontalen Richtung entsprechen, und die horizontalen MOS-Schalter 39, die allen anderen zweiten Pixel-MOS-Transistoren 32 entsprechen, in zwei Stufen angeordnet. Die horizontalen MOS-Schalter 39 in der ersten Stufe sind mit der ersten horizontalen Signalleitung 40A verbunden und die horizontalen MOS-Schalter 39 in der zweiten Stufe sind mit der zweiten horizontalen Signalleitung 40B verbunden.
Eine Transistorstruktur des horizontalen MOS-Schalters ist ähnlich der von 4.
Die Enden der beiden horizontalen Signalleitungen 40A, 40B können elektrisch verbunden sein, wobei sie an eine Ladungserfassungsschaltung 46 angeschlossen sein können, oder es kann jede Ladungserfassungsschaltung 46 mit den Signalleitungen 40A, 40B (ein so genannter Zweileitungsausgang) verbunden sein. In dieser Ausführungsform sind die Ladungserfassungsschaltungen 46A und 46B mit den horizontalen Signalleitungen 40A bzw. 40B verbunden.
Gemäß dieser Ausführungsform können, selbst wenn der horizontale Abstand des Pixel-MOS-Transistors 32 schmaler als die Breite der horizontalen MOS-Schalter 39 ist, die horizontalen MOS-Schalter angeordnet werden, wobei die Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung gemäß der Erfindung für eine Packung hoher Dichte geeignet sein kann. Falls die Ladungserfassungsschaltung 46 für jede der horizontalen Signalleitungen 40 [40A und 40B] bereitgestellt ist, kann eine Taktfrequenz der Horizontalabtastschaltung 41 auf die Hälfte verringert werden, wobei daher die Frequenzkenngröße der Ladungserfassungsschaltung 40 gesenkt werden kann, wodurch es möglich wird, einen S/N-Abstand (Signal-Rausch-Abstand) zu verbessern.
11 zeigt ein Entwurfsmuster des horizontalen MOS-Schalters 39 gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung.
Das Entwurfsmuster gemäß dieser Ausführungsform ist eine Kombination der Entwurfsmuster der 9 und 10. Wie in 11 gezeigt ist, sind mehrere, in dieser Ausführungsform zwei, horizontale Signalleitungen 40A und 40B bereitgestellt. Ferner sind horizontale MOS-Schalter 39, die den ersten jeweils drei Pixel-MOS-Transistoren in der horizontalen Richtung entsprechen, in der oberen Richtung über die erste horizontale Signalleitung 40A hinweg angeordnet, horizontale MOS-Schalter 39, die deb zweiten jeweils drei Pixel-MOS-Transistoren entsprechen, sind in der oberen Richtung über die zweite horizontale Signalleitung 40B hinweg angeordnet, horizontale MOS-Schalter 39, die den dritten jeweils drei Pixel-MOS-Transistoren entsprechen, sind in der unteren Richtung über die erste horizontale Signalleitung 40A hinweg angeordnet und horizontale MOS-Schalter 39, die den vierten jeweils drei Pixel-MOS-Transistoren entsprechen, sind in der unteren Richtung über die zweite Signalleitung 40B hinweg angeordnet.
Die in der oberen und der unteren Richtung der ersten horizontalen Signalleitung 40A angeordneten horizontalen MOS-Schalter 39 sind mit der ersten horizontalen Signalleitung 40A verbunden, während die in der oberen und der unteren Richtung der zweiten horizontalen Signalleitung 40B angeordneten horizontalen MOS-Schalter 39 mit der zweiten horizontalen Signalleitung 40B verbunden sind. Die Gates der über der ersten und der zweiten Signalleitung 40A und 40B angeordneten horizontalen MOS-Schalter 39 sind gemeinsam verbunden, wobei sie ferner mit der Horizontalabtastschaltung 41 verbunden sind. Die Gates der unter der ersten und der zweiten Signalleitung 40A und 40B angeordneten horizontalen MOS-Schalter 39 sind gemeinsam verbunden, wobei sie ferner mit der Horizontalabtastschaltung 41 verbunden sind. Die Struktur des horizontalen MOS-Schalters 39 ist die gleiche wie die von 4.
Die Enden der beiden horizontalen Signalleitungen 40A und 40B können elektrisch verbunden und an eine Ladungserfassungsschaltung 46 angeschlossen sein. Alternativ kann jede Ladungserfassungsschaltung 46 mit zwei horizontalen Signalleitungen 40A und 40B verbunden sein. In dieser Ausführungsform sind die Ladungserfassungsschaltungen 46A und 46B mit den zwei horizontalen Signalleitungen 40A bzw. 40B verbunden.
Gemäß dem Entwurfsmuster dieser Ausführungsform kann die Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung für den Fall eingesetzt werden, dass der horizontale Abstand der Pixel-MOS-Transistoren weiter verengt wird.
Gemäß der oben erwähnten Ausführungsform kann die Erfassungsempfindlichkeit vergrößert werden, da die Source-Kapazität des mit der horizontalen Signalleitung 40 verbundenen horizontalen MOS-Schalters 39 deutlich verringert ist. Mit anderen Worten die Verstärkung der Ladungserfassungsschaltung 46 kann vergrößert werden, wobei daher der S/N-Abstand verbessert werden kann.
Während der horizontale MOS-Schalter 39 eine solche Transistorstruktur besitzt, dass die Drain-Gebiete 62D₁ , 62D₂ auf beiden Seiten des mittleren Source-Gebiets 62S angeordnet sind, so dass Kanäle in den beiden Richtungen geschaffen sind, wie oben beschrieben ist, kann das Prinzip der Erfindung außerdem auf andere Transistorstrukturen, die in den 12, 13 und 14 gezeigt sind, angewendet werden.
Bei einem in 12 gezeigten horizontalen MOS-Schalter 39 ist ein umgekehrt U-förmiges Drain-Gebiet 62D₃ in einer den beiden Seiten und der oberen Seite des mittleren Source-Gebiets 62S gegenüberliegenden Beziehung lückenlos ausgebildet, wobei eine Gate-Elektrode 63G₃ zwischen den beiden Gebieten 62S und 62D₃ durch eine Gate-Isolationsschicht ausgebildet ist, wodurch ein Kanal in den drei Richtungen ausgebildet ist. In 12 bezeichnet das Bezugszeichen 63S eine Source-Elektrode und 63D₃ dementsprechend eine Drain-Elektrode.
Bei einem in 13 gezeigten horizontalen MOS-Schalter 39 ist ein umgekehrt L-förmiges Drain-Gebiet 62D₄ in einer einem Seitenabschnitt und einem oberen Seitenabschnitt des Source-Gebiets 62S gegenüberliegenden Beziehung ausgebildet, wobei eine Gate-Elektrode 63G₄ zwischen den beiden Gebieten 62S und 62D₄ durch die Gate-Isolationsschicht ausgebildet ist, wodurch Kanäle in den zwei Richtungen ausgebildet sind. In 13 bezeichnet das Bezugszeichen 63S eine Source-Elektrode und 63D₄ bezeichnet dementsprechend eine Drain-Elektrode.
Bei einem in 14 gezeigten horizontalen MOS-Schalter 39 ist ein Drain-Gebiet 62D₅ so ausgebildet, dass es das Source-Gebiet 62S umgibt, wobei eine Gate-Elektrode 63G₅ zwischen den beiden Gebieten 62S und 62D₅ durch eine Gate-Isolationsschicht ausgebildet ist, wodurch ein Kanal in der 360°-Ausrichtungen ausgebildet ist. In 14 bezeichnet das Bezugszeichen 63S eine Source-Elektrode, wobei 63D₅ dementsprechend eine Drain-Elektrode bezeichnet.
Im Fall, dass die horizontalen MOS-Schalter 39 die in den 12 bis 14 gezeigten Transistorstrukturen aufweisen, kann die Source-Kapazität im Vergleich zu dem oben erwähnten Vergleichsbeispiel verringert werden, wobei die parasitäre Kapazität C_B der horizontalen Signalleitung 40 herabgesetzt werden kann, wodurch es möglich wird, die Erfassungsempfindlichkeit zu verbessern.
Während die Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung mit Verstärkung gemäß der Erfindung die Ladungserfassungsschaltung 46 als das Signalerfassungsmittel verwendet, das mit der horizontalen Signalleitung verbunden ist, ist die Erfindung nicht darauf eingeschränkt, wobei eine Signalladung durch einen Ver stärker mit einer auf Masse gelegten Basis oder einem Lastwiderstand in eine Spannung zurückgewandelt werden kann.
Während die Erfindung auf die Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung mit Verstärkung und einem Kapazitätslastbetrieb-System angewendet ist, kann das Prinzip der Erfindung ferner auch auf andere Festkörper-Bildaufnahmevorrichtungen mit Verstärkung und MOS-Festkörper-Bildaufnahmevorrichtungen usw. angewendet werden.
Gemäß der Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung der Erfindung kann die Source-Kapazität des mit der horizontalen Signalleitung verbundenen horizontalen Schalters deutlich verringert werden, wobei daher die Erfassungsempfindlichkeit, d. h. die Verstärkung des Signalerfassungsmittels, vergrößert werden kann, wodurch der S/N-Abstand verbessert wird.
Gemäß der Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung der Erfindung kann der horizontale Abstand der Pixel verengt werden, wenn die horizontalen Schalter, die den in der horizontalen Richtung benachbarten Pixeln entsprechen, in der oberen und der unteren Richtung über die horizontale Signalleitung hinweg angeordnet werden.
Ferner können gemäß der Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung der Erfindung die horizontalen Schalter angeordnet werden, selbst wenn der horizontale Abstand der Pixel schmaler als die Breite eines horizontalen Schalters ist, da die horizontalen Schalter, die mehrere horizontale Signalleitungen aufweisen und die horizontalen Pixeln entsprechen, auf jeweilige horizontale Signalleitungen verteilt und mit ihnen verbunden werden.
Abgesehen davon können gemäß der Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung der Erfindung die horizontalen Schalter angeordnet werden, auch wenn der horizontale Abstand der Pixel weiter verengt wird, wenn die horizontalen Schalter, die mehrere horizontale Signalleitungen aufweisen und die den Pixeln einer horizontalen Leitung entsprechen, auf mehrere horizontale Signalleitungen verteilt und mit ihnen verbunden werden sowie in der oberen und der unteren Richtung über jede horizontale Signalleitung hinweg angeordnet werden.
Während die bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung anhand der bei gefügten Zeichnung beschrieben sind, ist die Erfindung selbstverständlich nicht auf diese genauen Ausführungsformen beschränkt, wobei durch den Fachmann auf dem Gebiet Änderungen und Abwandlungen daran ausgeführt werden können, ohne von dem Umfang der Erfindung, wie er in den beigefügten Ansprüchen definiert ist, abzuweichen.

Claims

Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung, mit: mehreren Pixeln (32), wovon jedes ein Signal erzeugt, das einer Menge auftreffenden Lichts entspricht; einem Signaldetektor (46), der ein von dem Pixel erhaltenes Signal erfasst; und einem Schalter (39), der aus einem Feldeffekttransistor mit isolierendem Gate aufgebaut ist, der einen Kanal besitzt, der zwischen einer ersten (63S) und einer zweiten (63D₁ , 63D₂ ) Hauptelektrode, die eine Source-Elektrode (63S) bzw. eine Drain-Elektrode (63D₁ , 63D₂ ) sind, ausgebildet ist, wobei die erste Hauptelektrode mit dem Pixel verbunden ist und die zweite Hauptelektrode mit dem Signaldetektor verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Schalter so angeordnet ist, dass der Bereich der ersten Hauptelektrode, der mit dem Kanal in Kontakt ist, größer ist als der Bereich der zweiten Hauptelektrode, der mit dem Kanal in Kontakt ist, und die erste Hauptelektrode beiderseits der zweiten Hauptelektrode über den Kanal hinweg angeordnet ist.
Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung nach Anspruch 1, bei der die zweite Hauptelektrode auf ihrem ebenen Muster wenigstens vier Seiten besitzt und die erste Hauptelektrode so angeordnet ist, dass sie wenigstens zwei Seiten der zweiten Hauptelektrode über den Kanal hinweg umgibt.
Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung nach Anspruch 1, bei der die erste Hauptelektrode so angeordnet ist, dass sie den größten Teil der zweiten Hauptelektrode umgibt.
Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung nach Anspruch 1, bei der die erste Hauptelektrode so angeordnet ist, dass sie die zweite Hauptelektrode vollständig umgibt.
Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung nach Anspruch 1, bei der der Signaldetektor (46) einen Operationsverstärker (43) besitzt, eine horizontale Signalleitung (40) mit einem ersten Eingangsanschluss des Operationsverstärkers verbunden ist, an einen zweiten Eingangsanschluss des Operationsverstärkers eine vorgegebene Vorspannung (V_B) angelegt wird und ein Erfassungskapazitätselement (44) zu dem Operationsverstärker parallelgeschaltet ist.
Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei der: das durch jedes Pixel (32) erzeugte Signal ein elektrisches Signal ist; eine Kapazität (38) mit dem Pixel verbunden ist, um Signalladungen in einer Menge zu akkumulieren, die dem elektrischen Signal entspricht; der Signaldetektor ein Signalladungsdetektor (46) ist, um Signalladungen zu erfassen, die in der Kapazität akkumuliert werden; und in dem Schalter die erste Hauptelektrode mit der Kapazität verbunden ist und die zweite Hauptelektrode mit dem Signalladungsdetektor verbunden ist.
Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei der: mehrere vertikale Signalleitungen (35) mit den mehreren Pixeln verbunden sind; der Schalter mehrere horizontale Schalter (39) enthält, die an jeder vertikalen Signalleitung angeordnet sind, wobei jeder der horizontalen Schalter aus einem FET (Feldeffekttransistor) mit isolierendem Gate aufgebaut ist, der eine erste und eine zweite Hauptelektrode besitzt, wobei die ersten Hauptelektroden mit den vertikalen Signalleitungen verbunden sind; eine horizontale Signalleitung (40) mit der Hauptelektrode des horizontalen Schalters verbunden ist; und der Signaldetektor (46) mit der horizontalen Signalleitung (40) verbunden ist, um ein Signal zu erfassen, das von den Pixeln erhalten wird, wobei der horizontale Schalter Kanäle besitzt, die in wenigstens zwei Richtungen zwischen der ersten und der zweiten Hauptelektrode gebildet sind.
Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung nach Anspruch 7, bei der an die horizontale Signalleitung ein Signal in Form einer Signalladung geliefert wird.
Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung nach Anspruch 7, bei der das Pixel aus einem MOSFET (Metalloxid-Feldeffekttransistor) gebildet ist.
Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung nach Anspruch 7, die ferner eine Lastkapazität (38) aufweist, wovon ein Ende mit einem festen Potential ver bunden ist und das andere Ende mit der vertikalen Signalleitung (35) verbunden ist.
Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung nach Anspruch 7, bei der horizontale Schalter (39) auf beiden Seiten der horizontalen Signalleitung (40) angeordnet sind, so dass ein Schalter auf der Seite des Pixels in Bezug auf die horizontale Signalleitung vorgesehen ist und der andere Schalter auf der dem Pixel gegenüberliegenden Seite in Bezug auf die horizontale Signalleitung vorgesehen ist.
Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung nach Anspruch 7, bei der die horizontale Signalleitung in zwei horizontale Signalleitungen (40A, 40B) unterteilt ist und der horizontale Schalter eine erste Schaltergruppe, die mit einer der unterteilten horizontalen Signalleitungen verbunden ist, und eine zweite Schaltergruppe, die mit der anderen der unterteilten horizontalen Signalleitungen verbunden ist, enthält.
Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung nach Anspruch 12, bei der die erste Schaltergruppe auf Seiten des Pixels über einer der unterteilten horizontalen Signalleitungen angeordnet ist und die zweite Schaltergruppe zwischen den zwei unterteilten horizontalen Signalleitungen angeordnet ist.