JP2001197367A - 固体撮像素子およびその駆動方法 - Google Patents

固体撮像素子およびその駆動方法

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JP2001197367A
JP2001197367A JP2000001025A JP2000001025A JP2001197367A JP 2001197367 A JP2001197367 A JP 2001197367A JP 2000001025 A JP2000001025 A JP 2000001025A JP 2000001025 A JP2000001025 A JP 2000001025A JP 2001197367 A JP2001197367 A JP 2001197367A
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pulse
reset
transistor
photodiode
potential
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JP2000001025A
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English (en)
Inventor
Yasuhiro Fukunaga
康弘 福永
Junichi Nakamura
淳一 中村
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Olympus Corp
Original Assignee
Olympus Optical Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明は、汎用CMOSプロセスで電荷−電圧
変換効率を向上させることができるようにしたCMOS
イメージ一ジセンサの画素として適用可能な固体撮像素
子およびその駆動方法を提供する。 【解決手段】本発明の一態様によると、画素を複数有す
る固体撮像素子であり、上記画素は、p−n接合のフォ
トダイオードと、上記フォトダイオードで発生した電荷
を検出容量に転送する転送トランジスタと、上記検出容
量をリセットするリセットトランジスタを具備し、上記
転送トランジスタは、ハイレベルの電圧が上記リセット
トランジスタを駆動するパルスのハイレベルの電圧より
低いパルスで駆動されることを特徴とする固体撮像素子
が提供される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は固体撮像素子および
その駆動方法に係り、特に、汎用CMOSプロセスを用
いて形成した画素における電荷−電圧変換効率を向上す
るCMOSイメージセンサとして適用可能な固体撮像素
子およびその駆動方法に関する。
【0002】
【従来の技術】この種の固体撮像素子に関する従来の技
術として、次の文献(1)、(2)、(3)が知られて
いる。
【0003】文献(1) P.Noble,“Self
−scanned siliconimage det
ector arrays,”IEEE Trans.
ED,vol.ED−15,no.4,pp.202−
209,April,1968. 文献(2)特開平4−61573号公報 文献(3)特開平9−252434号公報 まず、文献(1)には、画素にソースフォロアバッファ
を備え、フォトダイオード(PD)の蓄積電位を読み出
す方式が開示されている。
【0004】ここで、電荷−電圧変換効率は略PDの容
量に比例しているために、PD形成時の開口率を上げる
とPDの容量が増加してしまう結果として、電荷−電圧
変換効率が向上しない。
【0005】また、PDをリセットする際、リセットノ
イズが発生する。
【0006】次に、文献(2)には、電荷転送電極を付
加し、フォトダイオードと検出容量を分離することによ
って電荷−電圧変換効率を向上させる方式について開示
されている。
【0007】また、この文献(2)には、まず、検出ノ
一ドのリセット電位を読み出し、次に検出ノ一ドに電荷
転送をした後の信号電位を読み出し、これらの差分を取
ることによって、検出ノ一ドをリセットした際に発生す
るリセットノイズを抑圧することができる点についても
開示されている。
【0008】ただし、文献(2)の開示例は、PDを埋
め込みPDとして形成しており、完全電荷転送を図って
いる。
【0009】このため、文献(2)の開示例は、汎用C
MOSプロセスに比べて、プロセスが複雑になる。
【0010】図6は、汎用CMOSプロセスでフォトダ
イオード(PD)を形成した場合の画素の回路図を示し
ている。
【0011】図7は、汎用CMOSプロセスでフォトダ
イオード(PD)を形成した場合の画素のパルスタイミ
ング図を示している。
【0012】図8は、汎用CMOSプロセスでフォトダ
イオード(PD)を形成した場合の画素のポテンシャル
図を示している。
【0013】すなわち、汎用CMOSプロセスでフォト
ダイオード(PD)を形成した場合の画素の回路構成
は、図6に示すように、まず、フォトダイオード(P
D)1とMOSでなるリセットトランジスタ(MRS
3、MOSでなる後述する転送トランジスタ(MT )4
の拡散層およびMOSでなる増幅トランジスタ(MD
5のゲート容量とで形成された検出容量(CFD)2との
間に転送トランジスタ(MT)4が形成されている。
【0014】前記検出容量(CFD)2の一端でもある検
出ノ一ド2′には、前記リセットトランジスタ(MRS
3のソースおよび前記増幅トランジスタ(MD )5のゲ
ートが接続されている。
【0015】前記リセットトランジスタ(MRS)3のド
レインには、リセット電圧(VRS)8が印加されるよう
になっている。
【0016】また、前記増幅トランジスタ(MD )5の
ドレインには、電源電圧(VDD)7が印加されるように
なっている。
【0017】この増幅トランジスタ(MD )5のソース
は、読み出しトランジスタ(MRD)6のドレインに接続
されている。
【0018】この読み出しトランジスタ(MRD)6のソ
ースは、垂直信号線12に接続されている。
【0019】前記リセットトランジスタ(MRS)3、転
送トランジスタ(MT )4、および読み出しトランジス
タ(MRD)6の各ゲートには、それぞれリセットパルス
(φ RS)9、転送パルス(φT )10、読み出しパルス
(φRD)11が印加されるようになっている。
【0020】また、前記垂直信号線12には、MOSで
なる負荷トランジスタ(ML )13のドレインが接続さ
れている。
【0021】この負荷トランジスタ(ML )13のゲー
トには、バイアス電圧(VLN)14が印加されるように
なっている。
【0022】また、この負荷トランジスタ(ML )13
のソースは、グラウンド(GND)に接続されている。
【0023】そして、この負荷トランジスタ(ML )1
3と、画素内の増幅トランジスタ(MD )5とでソース
フォロアが形成されることにより、検出ノ一ド2′の電
位をバッファして読み出す構成となっている。
【0024】垂直信号線12には、各画素の読み出しト
ランジスタ(MRD)6のソース拡散層からなる容量(C
V )15が寄生している。
【0025】次に、以上のような回路構成をとる画素の
パルスタイミング図およびポテンシャル図について説明
する。
【0026】すなわち、図7、図8に示すパルスタイミ
ング図およびポテンシャル図において、まず、リセット
(RESET)期間中(t=t1)では、パルスのハイ
レベルが電源電圧VDDであるリセットパルスφRSおよび
転送パルスφT が印加されることにより、フォトダイオ
ード(PD)1、検出ノ一ド2′が初期電位VRSにリセ
ットされる。
【0027】これにより、リセットトランジスタ
(MRS)3および転送トランジスタ(MT)4ともに、
線形領域で動作するようにリセット電圧VRSの値が設定
される。
【0028】次に、t=t2の信号電荷蓄積(INTE
GRATION)期間中に、光電変換された信号電荷
(電子)がフォトダイオード(PD)1に蓄積される。
【0029】そして、読み出し動作(CDS READ
S)に入る直前のt=t3で、検出ノ一ド2′を再度リ
セットする。
【0030】この動作により、蓄積期間中、不要な電荷
が検出ノ一ド2′に混入したとしても、これをリセット
ドレインとして機能するリセット電圧(VRS)8端に排
出することができる。
【0031】次に、t=t4で、読み出しパルスφRD
読み出しトランジスタ(MRD)6に印加されることによ
り、検出ノ一ド2′のリセット電位が読み出され、図示
しない列毎に設けられている相関二重サンプリング回路
(CDS)に、その値が保持される。
【0032】次に、t=t5において、読み出しパルス
φRDがオフされた後、転送パルスφ T が印加されること
により、フォトダイオード(PD)1に蓄積された信号
電荷が検出ノ一ド2′に導かれる。
【0033】図8のポテンシャル図からわかるように、
信号電荷は、最終的に、フォトダイオード(PD)1と
検出容量2とに分配されてしまうことになる。
【0034】従って、電荷−電圧変換効率は、CPD>>
FDとして、転送トランジスタ(M T )4がない場合と
ほとんど変わらない。
【0035】ただし、再度、読み出しパルスφRDがオン
されることにより、この信号電荷が読み出され、図示し
ない列毎に設けられている相関二重サンプリング回路に
て前記検出ノ一ド2′のリセット電位との差分を取るこ
とにより、固定パターンノイズ、検出ノ一ド2′をリセ
ットする際に発生するリセットノイズ、増幅トランジス
タ(MD )5の1/fノイズを抑圧することができると
いう効果がある。
【0036】図9は、図6に示した画素を用いたイメー
ジセンサの構成を示している。
【0037】すなわち、図9に示すように、イメージセ
ンサ20内には、複数の画素Pijが2次元に配列さ
れ、垂直走査回路16からリセットパルス(φRS)9、
転送パルス(φT )10、読み出しパルス(φRD)11
が各画素に加えられる。
【0038】そして、各画素の垂直信号線12i-1 、1
2i 、12i+1 は、負荷トランジスタおよび固定パター
ンノイズを抑圧する相関二重サンプリング(CDS)回
路17に接続されている。
【0039】この相関二重サンプリング(CDS)回路
17の出力は、水平走査回路18によって順次選択され
て読み出される。
【0040】また、文献(3)には、PDリセットを電
荷の注入と排出とで行うことによってリセットノイズを
低減する方式が開示されている。
【0041】この文献(3)では、PDは、埋め込みP
Dにより形成されている。
【0042】
【発明が解決しようとする課題】上述したように、従来
技術では、フォトダイオード(PD)を埋め込み型フォ
トダイオードとし、フォトダイオード(PD)と増幅ト
ランジスタとの間に転送用トランジスタを付加して検出
ノ一ドの容量を小さくすることにより、電荷一電圧変換
効率を向上させるようにしている。
【0043】すなわち、従来技術では、フォトダイオー
ド(PD)を埋め込み型フォトダイオードとすることに
より、信号読み出し時にフォトダイオード(PD)を完
全空乏化させ、電荷が完全に検出ノ一ドに転送されるよ
うにし、その結果として、リセットノイズの発生を抑え
ている。
【0044】しかしなから、上述したような従来技術で
は、埋め込みフォトダイオードを形成するための製造ス
テップを付加しなければならないので、製造コストの上
昇を招いてしまうという問題があった。
【0045】また、上述したような従来技術では、汎用
CMOSプロセスで形成したフォトダイオードであって
も従前と同様なパルスタイミングで駆動した場合には、
電荷−電圧変換効率を向上させることができないという
問題があった。
【0046】本発明は、上記の事情に鑑みてなされたも
ので、汎用CMOSプロセスで電荷−電圧変換効率を向
上させることができるようにしたCMOSイメージ一ジ
センサの画素として適用可能な固体撮像素子およびその
駆動方法を提供することを目的とする。
【0047】
【課題を解決するための手段】本発明によると、上記課
題を解決するために、(1) 画素を複数有する固体撮
像素子であり、上記画素は、p−n接合のフォトダイオ
ードと、上記フォトダイオードで発生した電荷を検出容
量に転送する転送トランジスタと、上記検出容量をリセ
ットするリセットトランジスタを具備し、上記転送トラ
ンジスタは、ハイレベルの電圧が上記リセットトランジ
スタを駆動するパルスのハイレベルの電圧より低いパル
スで駆動されることを特徴とする固体撮像素子が提供さ
れる。
【0048】また、本発明によると、上記課題を解決す
るために、(2) 上記転送トランジスタを駆動するパ
ルスのハイレベルの電圧は、上記転送トランジスタを飽
和領域で動作させるものであることを特徴とする(1)
記載の固体撮像素子が提供される。
【0049】また、本発明によると、上記課題を解決す
るために、(3) p−n接合のフォトダイオードと、
上記フォトダイオードで発生した電荷を検出容量に転送
する転送トランジスタと、上記検出容量をリセットする
リセットトランジスタを具備する画素を複数有してなる
固体撮像素子を駆動する方法であり、上記リセットトラ
ンジスタのゲートにパルスを印加するとともに、上記転
送トランジスタのゲートにパルスを印加して、上記フォ
トダイオードと上記検出容量をリセットする第1の工程
と、上記リセットトランジスタおよび上記転送トランジ
スタにパルスを印加せず、上記フォトダイオードで発生
した電荷を蓄積する第2の工程と、上記転送トランジス
タのゲートにパルスを印加せずに上記リセットトランジ
スタのゲートにパルスを印加して上記検出容量をリセッ
トし、上記リセットした検出容量の電位を検出する第3
の工程と、上記リセットトランジスタのゲートにパルス
を印加せずに上記転送トランジスタのゲートにパルスを
印加して、上記フォトダイオードで発生した電荷を上記
検出容量に転送し、上記検出容量の電位を検出する第4
の工程とを有し、上記転送トランジスタのゲートに印加
されるパルスの電圧は、上記リセットトランジスタのゲ
ートに印加されるパルスの電圧より低いことを特徴とす
る固体撮像素子の駆動方法が提供される。
【0050】
【発明の実施の形態】以下図面を参照して本発明の実施
の形態について説明する。
【0051】(第1実施形態)図1および図2は、本発
明の第1実施形態による固体撮像素子の駆動方法を説明
するためのタイミング図およびポテンシャル図をそれぞ
れ示している。
【0052】この第1実施形態による固体撮像素子とし
ての画素の回路構成は図6に示した場合と同じであるの
で、以下では、図1または図2と図6の両図を参照して
動作を説明するものとする。
【0053】(リセット動作:RESET)まず、リセ
ットトランジスタ(MRS)3、転送トランジスタ
(MT )4にそれぞれリセットパルス(φRS)9、転送
パルス(φT )10を印加して、フォトダイオード(P
D)1および検出ノ一ド2′を初期電位にリセットす
る。
【0054】このとき、リセットパルス(φRS)9の電
位はVDD、転送パルス(φT )10の電位をVDDより低
いVφTとする。
【0055】また、リセット電位線8は、正電位VRS
バイアスされている。
【0056】図2に示されるポテンシャル図のように、
t=t1では、リセットトランジスタ(MRS)3は線形
領域で動作するが、転送トランジスタ(MT )4は飽和
領域で動作する。
【0057】これによって、転送トランジスタ(MT
4のソース(PD1)に注入された電荷の一部はそのド
レイン(検出ノード2′)側に排出されることにより、
そのソース電位(フォトダイオード(PD)1の電位)
は、ほぼVφT−VTとなる。
【0058】ここで、VT は、転送トランジスタ
(MT )4の閾値電圧である。
【0059】逆に言うと、VφT、VRSは、転送トラン
ジスタ(MT )4が飽和動作をするように設定される。
【0060】(信号電荷蓄積動作:INTEGRATI
ON)t=t2の信号電荷蓄積期間中に、光電変換され
た信号電荷(電子)がフォトダイオード(PD)1に蓄
積される。
【0061】(読み出し動作:CDS RESET)こ
こでは、検出ノ一ド2′のリセット電位、信号電位を読
み出すことによって、増幅トランジスタ(MD )5の閾
値電圧の画素間バラツキ(固定パターンノイズ)を抑圧
する動作を前提として説明する。
【0062】読み出し動作に入る直前のt=t3におい
て、検出ノ一ド2′を再度リセットする。
【0063】この動作により、蓄積期間中、不要な電荷
が検出ノ一ド2′に混入したとしても、これをリセット
ドレインとして機能するリセット電圧(VRS)8端にに
排出することができる。
【0064】次に、t=t4で、読み出しバルスφRD
読み出しトランジスタ(MRD)6に印加されることによ
り、検出ノ一ド2′のリセット電位が読み出される。
【0065】次に、t=t5において、読み出しパルス
φRDがオフされた後、転送パルスφ T が印加されること
により、フォトダイオード(PD)1に蓄積された信号
電荷が検出ノ一ド2′に転送される。
【0066】図2のポテンシャル図からわかるように、
図8に示した従来技術のポテンシャル図で問題であった
電荷の分配は生じず、ほぼ完全に電荷を検出ノ一ド2′
に転送することができる。
【0067】従って、本発明では、検出ノード2′の小
さい電荷容量で電荷−電圧変換することになり、高感度
化を達成することができる。
【0068】すなわち、図2で示されるポテンシャル図
では、下にゆくほど電位が高くなっており、図8に示し
た従来技術のポテンシャル図では、下にゆくほど電位が
高くなっていない点に留意する必要がある。
【0069】そして、転送トランジスタ(MT )4のゲ
ートに印加する電圧に関しては、上述したように、電源
電圧のパルスを与えると転送トランジスタ(MT )4は
線形領域で動作するが、電源電圧よりある程度低い電圧
のパルスを与えると、転送トランジスタ(MT )4は飽
和領域で動作する。
【0070】この結果、転送トランジスタ(MT )4が
パルスで駆動されたときに、図2に示されているよう
に、そのゲート電位で作られるポテンシャル障壁の高さ
が中程度になる。
【0071】一方、リセットトランジスタ(MRS)3が
線形領域で動作する場合には、図2に示されているよう
に、ポテンシャル障壁の高さが中程度とは異なる。
【0072】この障壁の高さの差により、フォトダイオ
ード(PD)1の初期電位を検出ノ一ド2′の初期電位
より低くすることができるので、フォトダイオード(P
D)1で発生した電荷をほぼ完全に検出ノ一ド2′側に
転送することができる。
【0073】これにより、検出ノード2′側において、
少ない電荷量で大きな電位の変化が起こせるようになる
ので、高感度の固体撮像素子を実現することができる。
【0074】また、リセットトランジスタ(MRS)3が
飽和領域で動作する場合において、障壁の電位がVφT
−VT であることを用いれば、転送トランジスタ
(MT )4の駆動パルス(のハイレベルの)電圧が、リ
セットトランジスタ(MRS)3の駆動パルス(のハイレ
ベルの)電圧より低いことが要件となる。
【0075】(第2実施形態)上述した第1実施形態に
よるリセット方法では、転送トランジスタ(MT )4か
ら検出ノ一ド2′への電荷転送の最終段階で転送トラン
ジスタ(MT )4がサブスレッシュホールド領域で動作
し、リセットパルス印加期間に落ち着くように動作する
フォトダイオード(PD)1の電位は、リセット前の電
位に依存するため、残像の発生が懸念される。
【0076】そこで、第2実施形態では、残像の発生を
抑えるため、リセット動作を2段階に分けて行うように
している。
【0077】図3および図4は、本発明の第2実施形態
による固体撮像素子の駆動方法を説明するためのタイミ
ング図およびポテンシャル図をそれぞれ示している。
【0078】この第2実施形態による固体撮像素子とし
ての画素の回路構成は図6に示した場合と同じであるの
で、以下では、図3または図4と図6の両図を参照して
動作を説明するものとする。
【0079】まず、リセットトランジスタ(MRS)3、
転送トランジスタ(MT )4にそれぞれリセットパルス
(φRS)9、転送パルス(φT )10を印加して、フォ
トダイオード(PD)1および検出ノ一ド2′を初期電
位にリセットする。
【0080】このとき、リセットパルス(φRS)9の電
位はVDD、転送パルス(φT )10の電位をVDDより低
いVφTとする。
【0081】さらに、リセット電位線(VRS)8をt=
t0ではグラウンド(GND)に、t=t1では正電位
RSにバイアスする。
【0082】図4のポテンシヤル図に示したように、t
=t0ではフォトダイオード(PD)1、検出ノ一ド
2′とも電荷が注入された状態になる。
【0083】また、転送トランジスタ(MT )4下のポ
テンシャル、リセットトランジスタ(MRS)3下のポテ
ンシャルは図示のようになる。
【0084】ここで、リセットトランジスタ(MRS)3
および転送トランジスタ(MT )4とも線形領域で動作
し、それぞれのソース電位、ドレイン電位は等しくな
る。
【0085】この動作により、前フレームでの蓄積電位
にかかわらずフォトダイオード(PD)1の電位はGN
Dに固定される。
【0086】そして、リセットバイアスがVRSに変化し
た後、t=t1では、リセットトランジスタ(MRS)3
は線形領域で動作するが、転送トランジスタ(MT )4
は飽和領域で動作する。
【0087】これによって、転送トランジスタ(MT
4のソース(PD1)に注入された電荷の一部はそのド
レイン(検出ノ一ド2′)側に排出され、そのソース電
位(フォトダイオード(PD)1の電位)は、ほぼ VφT−VT となる。
【0088】ここで、VT は転送トランジスタ(MT
4の閾値電圧である。
【0089】逆に言うと、VφT、VRSを転送トランジ
スタ(MT )4が飽和動作をするように設定する。
【0090】転送トランジスタ(MT )4から検出ノ一
ド2′への電荷転送の最終段階で転送トランジスタ(M
T )4が、サブスレッシュホールド領域で動作すること
に変わりはないが、一度、GNDに電位が設定されてい
るため、パルス印加タイミングが一定であれば、リセッ
ト電位は一定値になり、前のフレームの蓄積電位の影響
ななく、残像の発生が抑えられる。
【0091】これ以降の動作は、前述した第1実施形態
の場合と同じである。
【0092】このリセット方法は、上述した文献(3)
である特開平9−252434号公報で開示されている
方法と同じである。
【0093】図5は、本発明の第2実施形態による光電
変換特性を示している。
【0094】この図5から検出ノ一ド容量が電荷検出容
量として働いている高感度な特性を得られることがわか
る。
【0095】図5において、中間の光量域で変換特性が
折れているのは、フォトダイオード1の蓄積電荷数が大
きくなり、フォトダイオード1の電位が低くなると転送
トランジスタ(MT )4が線形領域に入り、その結果と
して、フォトダイオード1と検出ノ一ド2′の和が電荷
検出容量として働くようになるためである。
【0096】このようなニ一(knee)特性により、
広いダイナミックレンジが得られるものである。
【0097】そして、上述したような実施の形態で示し
た本明細書には、特許請求の範囲に示した請求項1乃至
3以外にも、以下に付記1乃至付記3として示すような
発明が含まれている。
【0098】(付記1) 上記第1の工程において、上
記リセットトランジスタのドレインの電位をグランドに
した後に、所定の正電位にすることを特徴とする請求項
3記載の固体撮像素子の駆動方法。
【0099】(付記2) 上記転送トランジスタのゲー
トに印加されるパルスの電圧は、上記転送トランジスタ
を飽和領域で動作させるものであることを特徴とする請
求項3または付記1記載の固体撮像素子の駆動方法。
【0100】(付記3) p−n接合からなるフォトダ
イオードと、増幅トランジスタのゲート容量およびリセ
ットトランジスタと転送トランジスタのソース接合容量
とからなる検出容量と、ソース電極が上記フォトダイオ
ードと、ドレイン電極が上記検出容量と接続された転送
トランジスタと、上記検出容量にソース電極が、リセッ
ト電圧端にドレイン電極が接続された上記リセットトラ
ンジスタと、ドレイン電極が電源電圧に接続された上記
増幅トランジスタに直列に接続され、ソース電極が垂直
信号線に接続された読み出しトランジスタとからなる画
素において、上記転送トランジスタに印加するパルスの
ハイレベルか電源電圧より低いことを特徴とする固体撮
像素子の駆動方法。
【0101】(作用効果)転送トランジスタを飽和領域
で動作させるようにするため、転送パルスのハイレベル
を電源電圧よりも低くし、フォトダイオードの初期電位
を検出ノ一ドの初期電位よりも低く設定する。
【0102】読み出し時に、再び、同じハイレベルを持
つ転送パルスを印加することにより、フォトダイオード
に蓄積されていた信号電荷をほぼ完全にフォトダイオー
ドから検出ノ一ドに転送することができ、小さい容量を
持つ検出ノ一ドで電荷−電圧変換率が向上し、高感度化
を実現することができる。
【0103】また、このような駆動方法をとることによ
り、フォトダイオード(PD)を埋め込みPDではなく
汎用CMOSプロセスで形成したPDであっても電荷−
電圧変換率を向上することができ、埋め込みフォトダイ
オードを形成するための製造ステップを省き、製造コス
トを削減することが可能になる。
【0104】
【発明の効果】従って、以上説明したように、請求項1
および2記載の本発明によれば、汎用CMOSプロセス
で電荷−電圧変換効率を向上させることができるように
したCMOSイメージ一ジセンサの画素として適用可能
な固体撮像素子を提供することができる。
【0105】また、請求項3記載の本発明によれば、汎
用CMOSプロセスで電荷−電圧変換効率を向上させる
ことができるようにしたCMOSイメージ一ジセンサの
画素として適用可能な固体撮像素子の駆動方法を提供す
ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、本発明の第1実施形態による固体撮像
素子の駆動方法を説明するために示すタイミング図であ
る。
【図2】図2は、本発明の第1実施形態による固体撮像
素子の駆動方法を説明するために示すポテンシャル図で
ある。
【図3】図3は、本発明の第2実施形態による固体撮像
素子の駆動方法を説明するために示すタイミング図であ
る。
【図4】図4は、本発明の第2実施形態による固体撮像
素子の駆動方法を説明するために示すポテンシャル図で
ある。
【図5】図5は、本発明の第2実施形態による固体撮像
素子の駆動方法による効果を説明するために示す光電変
換特性図である。
【図6】図6は、従来技術および本発明で採用する汎用
CMOSプロセスでフォトダイオードPDを形成した場
合の画素を示す回路図である。
【図7】図7は、図6により汎用CMOSプロセスでフ
ォトダイオードPDを形成した場合の画素の従来技術に
よる駆動方法を説明するために示すパルスタイミング図
である。
【図8】図8は、図6により汎用CMOSプロセスでフ
ォトダイオードPDを形成した場合の画素の従来技術に
よる駆動方法を説明するために示すポテンシャル図であ
る。
【図9】図9は、図6に示した画素を用いたイメージセ
ンサの構成を示す図である。
【符号の説明】
1…フォトダイオード、 2…検出容量(CFD)、 2′…検出ノ一ド、 3…リセットトランジスタ(MRS)、 4…転送トランジスタ(MT )、 5…増幅トランジスタ(MD )、 6…読み出しトランジスタ(MRD)、 7…電源電圧(VDD)、 8…リセット電圧(VRS)、 9…リセットパルス(φRS)、 10…転送パルス(φT )、 11…読み出しパルス(φRD)、 12…垂直信号線、 13…負荷トランジスタ(ML )、 14…バイアス電圧(VLN)、 15…容量(CV )、 GND…グラウンド。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 画素を複数有する固体撮像素子であり、 上記画素は、p−n接合のフォトダイオードと、上記フ
    ォトダイオードで発生した電荷を検出容量に転送する転
    送トランジスタと、上記検出容量をリセットするリセッ
    トトランジスタを具備し、 上記転送トランジスタは、ハイレベルの電圧が上記リセ
    ットトランジスタを駆動するパルスのハイレベルの電圧
    より低いパルスで駆動されることを特徴とする固体撮像
    素子。
  2. 【請求項2】 上記転送トランジスタを駆動するパルス
    のハイレベルの電圧は、上記転送トランジスタを飽和領
    域で動作させるものであることを特徴とする請求項1記
    載の固体撮像素子。
  3. 【請求項3】 p−n接合のフォトダイオードと、上記
    フォトダイオードで発生した電荷を検出容量に転送する
    転送トランジスタと、上記検出容量をリセットするリセ
    ットトランジスタを具備する画素を複数有してなる固体
    撮像素子を駆動する方法であり、 上記リセットトランジスタのゲートにパルスを印加する
    とともに、上記転送トランジスタのゲートにパルスを印
    加して、上記フォトダイオードと上記検出容量をリセッ
    トする第1の工程と、 上記リセットトランジスタおよび上記転送トランジスタ
    にパルスを印加せず、上記フォトダイオードで発生した
    電荷を蓄積する第2の工程と、 上記転送トランジスタのゲートにパルスを印加せずに上
    記リセットトランジスタのゲートにパルスを印加して上
    記検出容量をリセットし、上記リセットした検出容量の
    電位を検出する第3の工程と、 上記リセットトランジスタのゲートにパルスを印加せず
    に上記転送トランジスタのゲートにパルスを印加して、
    上記フォトダイオードで発生した電荷を上記検出容量に
    転送し、上記検出容量の電位を検出する第4の工程とを
    有し、 上記転送トランジスタのゲートに印加されるパルスの電
    圧は、上記リセットトランジスタのゲートに印加される
    パルスの電圧より低いことを特徴とする固体撮像素子の
    駆動方法。
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