JP2002151672A - 固体撮像装置及び固体撮像システム - Google Patents
固体撮像装置及び固体撮像システムInfo
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- JP2002151672A JP2002151672A JP2000348544A JP2000348544A JP2002151672A JP 2002151672 A JP2002151672 A JP 2002151672A JP 2000348544 A JP2000348544 A JP 2000348544A JP 2000348544 A JP2000348544 A JP 2000348544A JP 2002151672 A JP2002151672 A JP 2002151672A
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】 複数の保持容量のレイアウトを工夫して、画
質の低下を防止する。 【解決手段】 各画素３００から読み出される第１信号
及び第２信号をそれぞれ保持する第１保持容量Ｃｓ及び
第２保持容量Ｃｎを備えた固体撮像装置において、第１
保持容量Ｃｓ及び第２保持容量Ｃｎの短手方向の長さ
（ゲート長Ｌ）を、画素ピッチよりも長くする。
質の低下を防止する。 【解決手段】 各画素３００から読み出される第１信号
及び第２信号をそれぞれ保持する第１保持容量Ｃｓ及び
第２保持容量Ｃｎを備えた固体撮像装置において、第１
保持容量Ｃｓ及び第２保持容量Ｃｎの短手方向の長さ
（ゲート長Ｌ）を、画素ピッチよりも長くする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、固体撮像装置及び
固体撮像システムに関し、特に、デジタルカメラなどに
用いられる固体撮像装置及び固体撮像システムに関す
る。
固体撮像システムに関し、特に、デジタルカメラなどに
用いられる固体撮像装置及び固体撮像システムに関す
る。
【０００２】
【従来の技術】従来、平面上に、複数の撮像レンズを備
え、各撮像レンズにより撮像対象からの光を、光電変換
素子を有する二次元センサなどに集光して、二次元セン
サなどからの出力信号を、画像処理部において処理し
て、画像を形成する固体撮像装置がある。
え、各撮像レンズにより撮像対象からの光を、光電変換
素子を有する二次元センサなどに集光して、二次元セン
サなどからの出力信号を、画像処理部において処理し
て、画像を形成する固体撮像装置がある。
【０００３】図１は、従来のＭＯＳ型撮像素子を備えた
固体撮像装置の構成を示す模式図である。図１におい
て、３００はたとえばＧ，Ｂ，Ｒのカラーフィルタのい
ずれかを備えた画素、３０１は入射光を電荷に変換する
フォトダイオード、３０７は変換された電荷が転送され
る浮遊拡散領域、３０２はフォトダイオード３０１の電
荷を浮遊拡散領域３０７へ転送する転送スイッチ、３０
３は電荷に基づく増幅信号を得るためのＭＯＳトランジ
スタ、３０５はＭＯＳトランジスタ３０３に電源ＶＤか
らの電圧をかけるための選択スイッチ、３０６は増幅信
号が読み出される垂直信号線、３１３は垂直信号線に増
幅信号を読み出すための定電流源、３０４は増幅信号を
読み出した後の浮遊拡散領域３０７及びフォトダイオー
ド３０１の電位をリセットするために電源ＶＲをかける
ためのリセットスイッチである。なお、ここでは転送ス
イッチ３０２、リセットスイッチ３０４及び選択スイッ
チ３０５をＭＯＳトランジスタで構成している。
固体撮像装置の構成を示す模式図である。図１におい
て、３００はたとえばＧ，Ｂ，Ｒのカラーフィルタのい
ずれかを備えた画素、３０１は入射光を電荷に変換する
フォトダイオード、３０７は変換された電荷が転送され
る浮遊拡散領域、３０２はフォトダイオード３０１の電
荷を浮遊拡散領域３０７へ転送する転送スイッチ、３０
３は電荷に基づく増幅信号を得るためのＭＯＳトランジ
スタ、３０５はＭＯＳトランジスタ３０３に電源ＶＤか
らの電圧をかけるための選択スイッチ、３０６は増幅信
号が読み出される垂直信号線、３１３は垂直信号線に増
幅信号を読み出すための定電流源、３０４は増幅信号を
読み出した後の浮遊拡散領域３０７及びフォトダイオー
ド３０１の電位をリセットするために電源ＶＲをかける
ためのリセットスイッチである。なお、ここでは転送ス
イッチ３０２、リセットスイッチ３０４及び選択スイッ
チ３０５をＭＯＳトランジスタで構成している。
【０００４】また、図１において、３１２，３１４，３
１５はそれぞれ転送スイッチ３０２，リセットスイッチ
３０４及び選択スイッチ３０５のオン／オフをそれぞれ
制御する転送パルス，リセットパルス及び選択パルスを
伝送する転送パルス伝送線，リセットパルス伝送線及び
選択パルス伝送線、９３１〜９３３は転送パルス伝送線
３１２，リセットパルス伝送線３１４及び選択パルス伝
送線３１５を伝送する転送パルス，リセットパルス及び
選択パルスをそれぞれ生成する生成信号を入力する転送
パルス生成信号入力端子，リセットパルス生成信号入力
端子及び選択パルス生成信号入力端子、３３０は転送パ
ルス生成信号入力端子９３１，リセットパルス生成信号
入力端子９３２及び選択パルス生成信号入力端子９３３
から入力される各生成信号とクロック信号ＰＶに基づい
て垂直シフトレジスタ９０６から出力される制御信号と
を加算するＡＮＤゲートである。
１５はそれぞれ転送スイッチ３０２，リセットスイッチ
３０４及び選択スイッチ３０５のオン／オフをそれぞれ
制御する転送パルス，リセットパルス及び選択パルスを
伝送する転送パルス伝送線，リセットパルス伝送線及び
選択パルス伝送線、９３１〜９３３は転送パルス伝送線
３１２，リセットパルス伝送線３１４及び選択パルス伝
送線３１５を伝送する転送パルス，リセットパルス及び
選択パルスをそれぞれ生成する生成信号を入力する転送
パルス生成信号入力端子，リセットパルス生成信号入力
端子及び選択パルス生成信号入力端子、３３０は転送パ
ルス生成信号入力端子９３１，リセットパルス生成信号
入力端子９３２及び選択パルス生成信号入力端子９３３
から入力される各生成信号とクロック信号ＰＶに基づい
て垂直シフトレジスタ９０６から出力される制御信号と
を加算するＡＮＤゲートである。
【０００５】さらに、図１において、３２０ａ，３２０
ｂは転送スイッチ３０２，リセットスイッチ３０４及び
選択スイッチ３０５のスイッチング動作や転送スイッチ
３０２等の製造ばらつきによって生じる固定パターンな
どのノイズ信号をキャンセルするノイズキャンセル回
路、３２３ａ，３２３ｂはノイズ信号を含む増幅信号を
蓄積する増幅信号保持容量、スイッチ、３２４ａ，３２
４ｂはノイズ信号を蓄積するノイズ信号保持容量、３２
１ａ，３２１ｂは増幅信号を制御信号Ｐｔｎに従って増
幅信号保持容量３２３ａ，３２３ｂへ送るスイッチ、３
２２ａ，３２２ｂはノイズ信号を制御信号Ｐｔｓに従っ
てノイズ信号保持容量３２４ａ，３２４ｂへ送るスイッ
チ、３２５ａ，３２５ｂは増幅信号保持容量３２３ａ，
３２３ｂに保持されている増幅信号をクロック信号ＰＨ
１，ＰＨ２に基づいて水平シフトレジスタ９１１ａ，９
１１ｂから出力される制御信号に従って外部へ出力する
スイッチ、３２６ａ，３２６ｂはノイズ信号保持容量３
２４ａ，３２４ｂに保持されているノイズ信号をクロッ
ク信号ＰＨ１，ＰＨ２に基づいて水平シフトレジスタ９
１１ａ，９１１ｂから出力される制御信号に従って外部
へ出力するスイッチ、３２７ａ，３２７ｂはノイズキャ
ンセル回路３２０ａ，３２０ｂから出力された各信号を
増幅する差動増幅器である。
ｂは転送スイッチ３０２，リセットスイッチ３０４及び
選択スイッチ３０５のスイッチング動作や転送スイッチ
３０２等の製造ばらつきによって生じる固定パターンな
どのノイズ信号をキャンセルするノイズキャンセル回
路、３２３ａ，３２３ｂはノイズ信号を含む増幅信号を
蓄積する増幅信号保持容量、スイッチ、３２４ａ，３２
４ｂはノイズ信号を蓄積するノイズ信号保持容量、３２
１ａ，３２１ｂは増幅信号を制御信号Ｐｔｎに従って増
幅信号保持容量３２３ａ，３２３ｂへ送るスイッチ、３
２２ａ，３２２ｂはノイズ信号を制御信号Ｐｔｓに従っ
てノイズ信号保持容量３２４ａ，３２４ｂへ送るスイッ
チ、３２５ａ，３２５ｂは増幅信号保持容量３２３ａ，
３２３ｂに保持されている増幅信号をクロック信号ＰＨ
１，ＰＨ２に基づいて水平シフトレジスタ９１１ａ，９
１１ｂから出力される制御信号に従って外部へ出力する
スイッチ、３２６ａ，３２６ｂはノイズ信号保持容量３
２４ａ，３２４ｂに保持されているノイズ信号をクロッ
ク信号ＰＨ１，ＰＨ２に基づいて水平シフトレジスタ９
１１ａ，９１１ｂから出力される制御信号に従って外部
へ出力するスイッチ、３２７ａ，３２７ｂはノイズキャ
ンセル回路３２０ａ，３２０ｂから出力された各信号を
増幅する差動増幅器である。
【０００６】なお、図１では、たとえば奇数列に配列さ
れている画素３００から読み出された信号は、水平シフ
トレジスタ９１１ａ側のノイズキャンセル回路３２０ａ
へ送り、偶数列に配列されている画素３００から読み出
された信号は、水平シフトレジスタ９１１ｂ側のノイズ
キャンセル回路３２０ｂへ送るようにしている。
れている画素３００から読み出された信号は、水平シフ
トレジスタ９１１ａ側のノイズキャンセル回路３２０ａ
へ送り、偶数列に配列されている画素３００から読み出
された信号は、水平シフトレジスタ９１１ｂ側のノイズ
キャンセル回路３２０ｂへ送るようにしている。
【０００７】また、図１には簡単のため画素３００を４
つ示したが、実際には、必要とする解像度や、撮像領域
の面積に応じた数の画素が配列されている。さらに、画
素列の数に応じた数のノイズキャンセル回路３２０ａ，
３２０ｂが設けられている。なお、次に説明するよう
に、ノイズキャンセル回路３２０ａ，３２０ｂは、実際
には、２画素ピッチで配置されている。
つ示したが、実際には、必要とする解像度や、撮像領域
の面積に応じた数の画素が配列されている。さらに、画
素列の数に応じた数のノイズキャンセル回路３２０ａ，
３２０ｂが設けられている。なお、次に説明するよう
に、ノイズキャンセル回路３２０ａ，３２０ｂは、実際
には、２画素ピッチで配置されている。
【０００８】図７（ｂ）は、図１のノイズキャンセル回
路３２０ａ，３２０ｂの上面のレイアウト図である。図
７（ａ）は、図７（ｂ）のＡ−Ａ’間の断面図である。
図７において、６００はｎ型半導体基板、６０３はｎ型
半導体基板６００内に設けられたｐ型チャネルＭＯＳト
ランジスタのソース−ドレインを形成する高濃度ｐ型拡
散領域、６０１はｎ型半導体基板６００上に形成された
シリコン酸化膜（ＳｉＯ2）、６０２はｎ型半導体基板
１００の電位をとるための高濃度ｎ型拡散領域、６０４
はp型チャネルＭＯＳトランジスタのゲートを形成する
ポリシリコンなどからなる多結晶シリコン層(Ｐｏｌｙ
−Ｓｉ層)、６０６はアルミニウムなどからなる配線層
(Ａｌ層)、６０５は配線層６０６と多結晶シリコン層１
０２，高濃度ｎ型拡散領域６０２又は高濃度ｐ型拡散領
域をそれぞれ電気的に接続するコンタクトホールであ
る。
路３２０ａ，３２０ｂの上面のレイアウト図である。図
７（ａ）は、図７（ｂ）のＡ−Ａ’間の断面図である。
図７において、６００はｎ型半導体基板、６０３はｎ型
半導体基板６００内に設けられたｐ型チャネルＭＯＳト
ランジスタのソース−ドレインを形成する高濃度ｐ型拡
散領域、６０１はｎ型半導体基板６００上に形成された
シリコン酸化膜（ＳｉＯ2）、６０２はｎ型半導体基板
１００の電位をとるための高濃度ｎ型拡散領域、６０４
はp型チャネルＭＯＳトランジスタのゲートを形成する
ポリシリコンなどからなる多結晶シリコン層(Ｐｏｌｙ
−Ｓｉ層)、６０６はアルミニウムなどからなる配線層
(Ａｌ層)、６０５は配線層６０６と多結晶シリコン層１
０２，高濃度ｎ型拡散領域６０２又は高濃度ｐ型拡散領
域をそれぞれ電気的に接続するコンタクトホールであ
る。
【０００９】なお、図１に示すノイズ信号保持容量３２
４ａ，３２４ｂはＣｎで示し、増幅信号保持容量３２３
ａ，３２３ｂはＣｓでそれぞれ示している。図面中のＣ
ｓ内の配線層６０６は、スイッチ３２１ａ，３２１ｂと
スイッチ３２５ａ，３２５ｂとをそれぞれ接続してお
り、Ｃｎ内の配線層６０６は、スイッチ３２２ａ，３２
２ｂとスイッチ３２６ａ，３２６ｂとをそれぞれ接続し
ている。
４ａ，３２４ｂはＣｎで示し、増幅信号保持容量３２３
ａ，３２３ｂはＣｓでそれぞれ示している。図面中のＣ
ｓ内の配線層６０６は、スイッチ３２１ａ，３２１ｂと
スイッチ３２５ａ，３２５ｂとをそれぞれ接続してお
り、Ｃｎ内の配線層６０６は、スイッチ３２２ａ，３２
２ｂとスイッチ３２６ａ，３２６ｂとをそれぞれ接続し
ている。
【００１０】図７に示すように、ノイズキャンセル回路
３２０ａ，３２０ｂは、増幅信号保持容量Ｃｓとノイズ
信号保持容量Ｃｎとの各短手方向が、それぞれ１画素ピ
ッチ内に納まるように配列している。増幅信号保持容量
Ｃｓとノイズ信号保持容量Ｃｎとのゲート長はたとえば
３．５μｍ、ゲート幅はたとえば１１００μｍとしてい
る。
３２０ａ，３２０ｂは、増幅信号保持容量Ｃｓとノイズ
信号保持容量Ｃｎとの各短手方向が、それぞれ１画素ピ
ッチ内に納まるように配列している。増幅信号保持容量
Ｃｓとノイズ信号保持容量Ｃｎとのゲート長はたとえば
３．５μｍ、ゲート幅はたとえば１１００μｍとしてい
る。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】しかし、固体撮像装置
は、近年、チップサイズの縮小、画素数の増加の傾向に
伴って、画素サイズが縮小されつつある。画素サイズの
縮小に伴い画素ピッチが短くなると、増幅信号保持容量
Ｃｓとノイズ信号保持容量Ｃｎとの各ゲート長が短くな
る。
は、近年、チップサイズの縮小、画素数の増加の傾向に
伴って、画素サイズが縮小されつつある。画素サイズの
縮小に伴い画素ピッチが短くなると、増幅信号保持容量
Ｃｓとノイズ信号保持容量Ｃｎとの各ゲート長が短くな
る。
【００１２】ここで、ゲートを作成する際の加工精度の
ばらつきによって、ゲート長ばらつきΔＬが生じるが、
このゲート長ばらつきは各ゲート長が短くなるにつれて
大きくなり、増幅信号保持容量Ｃｓとノイズ信号保持容
量Ｃｎとの容量値のばらつきが増大する。その結果、固
体撮像装置の性能としては、列ごとの固定パターンノイ
ズが増加してくることによって、画質が低下するという
問題があった。
ばらつきによって、ゲート長ばらつきΔＬが生じるが、
このゲート長ばらつきは各ゲート長が短くなるにつれて
大きくなり、増幅信号保持容量Ｃｓとノイズ信号保持容
量Ｃｎとの容量値のばらつきが増大する。その結果、固
体撮像装置の性能としては、列ごとの固定パターンノイ
ズが増加してくることによって、画質が低下するという
問題があった。
【００１３】そこで、本発明は、複数の保持容量のレイ
アウトを工夫して、画質の低下を防止することを課題と
する。
アウトを工夫して、画質の低下を防止することを課題と
する。
【００１４】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、一方向に配列された複数の画素と、前記
複数の画素からの信号が順次読み出される共通出力線
と、前記複数の画素からの信号をそれぞれ前記共通出力
線に読み出すための複数の読み出し手段と、前記画素と
前記読み出し手段の間に設けられた複数の保持容量とを
有し、前記複数の保持容量は、前記一方向に対して垂直
な方向に配置したことを特徴とする。
に、本発明は、一方向に配列された複数の画素と、前記
複数の画素からの信号が順次読み出される共通出力線
と、前記複数の画素からの信号をそれぞれ前記共通出力
線に読み出すための複数の読み出し手段と、前記画素と
前記読み出し手段の間に設けられた複数の保持容量とを
有し、前記複数の保持容量は、前記一方向に対して垂直
な方向に配置したことを特徴とする。
【００１５】また、本発明は、水平方向及び垂直方向に
複数配列された複数の画素と、前記垂直方向の複数の画
素毎に共通に接続される複数の垂直出力線と、１つの垂
直出力線毎に複数設けられた保持容量とを有し、１つの
垂直出力線毎の複数の保持容量を垂直方向に配置したこ
とを特徴とする。
複数配列された複数の画素と、前記垂直方向の複数の画
素毎に共通に接続される複数の垂直出力線と、１つの垂
直出力線毎に複数設けられた保持容量とを有し、１つの
垂直出力線毎の複数の保持容量を垂直方向に配置したこ
とを特徴とする。
【００１６】さらに、本発明は、各画素から読み出され
る信号を保持する保持容量を備えた固体撮像装置におい
て、前記保持容量の短手方向の長さを、画素ピッチより
も長くすることを特徴とする。
る信号を保持する保持容量を備えた固体撮像装置におい
て、前記保持容量の短手方向の長さを、画素ピッチより
も長くすることを特徴とする。
【００１７】また、本発明は、各画素から読み出される
第１信号及び第２信号をそれぞれ保持する第１保持容量
及び第２保持容量を備えた固体撮像装置において、前記
第１保持容量及び前記第２保持容量の短手方向の長さ
を、画素ピッチよりも長くすることを特徴とする。
第１信号及び第２信号をそれぞれ保持する第１保持容量
及び第２保持容量を備えた固体撮像装置において、前記
第１保持容量及び前記第２保持容量の短手方向の長さ
を、画素ピッチよりも長くすることを特徴とする。
【００１８】さらに、本発明の固体撮像システムは、上
記固体撮像装置と、前記固体撮像装置へ光を結像する光
学系と、前記固体撮像装置からの出力信号を処理する信
号処理回路とを有することを特徴とする。
記固体撮像装置と、前記固体撮像装置へ光を結像する光
学系と、前記固体撮像装置からの出力信号を処理する信
号処理回路とを有することを特徴とする。
【００１９】
【発明の実施の形態】（実施形態１） ［構成の説明］図１は、本発明の実施形態１のＭＯＳ型
撮像素子を備えた固体撮像装置の構成を示す模式図であ
る。図１において、３００はたとえばＧ，Ｂ，Ｒのカラ
ーフィルタのいずれかを備えた画素であり水平方向及び
垂直方向に複数配列されている。３０１は入射光を電荷
に変換するフォトダイオード、３０７は変換された電荷
が転送される浮遊拡散領域、３０２はフォトダイオード
３０１の電荷を浮遊拡散領域３０７へ転送する転送スイ
ッチ、３０３は第１信号である電荷に基づく増幅信号を
得るためのＭＯＳトランジスタ、３０５はＭＯＳトラン
ジスタ３０３に電源ＶＤからの電圧をかけるための選択
スイッチ、３０６は増幅信号が読み出される垂直信号
線、３１３は垂直信号線に増幅信号を読み出すための定
電流源、３０４は増幅信号を読み出した後の浮遊拡散領
域３０７及びフォトダイオード３０１の電位をリセット
するために電源ＶＲをかけるためのリセットスイッチで
ある。なお、ここでは転送スイッチ３０２、リセットス
イッチ３０４及び選択スイッチ３０５をＭＯＳトランジ
スタで構成している。
撮像素子を備えた固体撮像装置の構成を示す模式図であ
る。図１において、３００はたとえばＧ，Ｂ，Ｒのカラ
ーフィルタのいずれかを備えた画素であり水平方向及び
垂直方向に複数配列されている。３０１は入射光を電荷
に変換するフォトダイオード、３０７は変換された電荷
が転送される浮遊拡散領域、３０２はフォトダイオード
３０１の電荷を浮遊拡散領域３０７へ転送する転送スイ
ッチ、３０３は第１信号である電荷に基づく増幅信号を
得るためのＭＯＳトランジスタ、３０５はＭＯＳトラン
ジスタ３０３に電源ＶＤからの電圧をかけるための選択
スイッチ、３０６は増幅信号が読み出される垂直信号
線、３１３は垂直信号線に増幅信号を読み出すための定
電流源、３０４は増幅信号を読み出した後の浮遊拡散領
域３０７及びフォトダイオード３０１の電位をリセット
するために電源ＶＲをかけるためのリセットスイッチで
ある。なお、ここでは転送スイッチ３０２、リセットス
イッチ３０４及び選択スイッチ３０５をＭＯＳトランジ
スタで構成している。
【００２０】また、図１において、３１２，３１４，３
１５はそれぞれ転送スイッチ３０２，リセットスイッチ
３０４及び選択スイッチ３０５のオン／オフをそれぞれ
制御する転送パルス，リセットパルス及び選択パルスを
伝送する転送パルス伝送線，リセットパルス伝送線及び
選択パルス伝送線、９３１〜９３３は転送パルス伝送線
３１２，リセットパルス伝送線３１４及び選択パルス伝
送線３１５を伝送する転送パルス，リセットパルス及び
選択パルスをそれぞれ生成する生成信号を入力する転送
パルス生成信号入力端子，リセットパルス生成信号入力
端子及び選択パルス生成信号入力端子、３３０は転送パ
ルス生成信号入力端子９３１，リセットパルス生成信号
入力端子９３２及び選択パルス生成信号入力端子９３３
から入力される各生成信号とクロック信号ＰＶに基づい
て垂直シフトレジスタ９０６から出力される制御信号と
を加算するＡＮＤゲートである。
１５はそれぞれ転送スイッチ３０２，リセットスイッチ
３０４及び選択スイッチ３０５のオン／オフをそれぞれ
制御する転送パルス，リセットパルス及び選択パルスを
伝送する転送パルス伝送線，リセットパルス伝送線及び
選択パルス伝送線、９３１〜９３３は転送パルス伝送線
３１２，リセットパルス伝送線３１４及び選択パルス伝
送線３１５を伝送する転送パルス，リセットパルス及び
選択パルスをそれぞれ生成する生成信号を入力する転送
パルス生成信号入力端子，リセットパルス生成信号入力
端子及び選択パルス生成信号入力端子、３３０は転送パ
ルス生成信号入力端子９３１，リセットパルス生成信号
入力端子９３２及び選択パルス生成信号入力端子９３３
から入力される各生成信号とクロック信号ＰＶに基づい
て垂直シフトレジスタ９０６から出力される制御信号と
を加算するＡＮＤゲートである。
【００２１】さらに、図１において、３２０ａ，３２０
ｂは転送スイッチ３０２、リセットスイッチ３０４及び
選択スイッチ３０５のスイッチング動作や転送スイッチ
３０２等の製造ばらつきによって生じる固定パターンな
どの第２信号であるノイズ信号をキャンセルするノイズ
キャンセル回路、３２３ａ，３２３ｂはノイズ信号を含
む増幅信号を蓄積する第１保持容量である増幅信号保持
容量、スイッチ、３２４ａ，３２４ｂはノイズ信号を蓄
積する第２保持容量であるノイズ信号保持容量、３２１
ａ，３２１ｂは増幅信号を制御信号Ｐｔｎに従って増幅
信号保持容量３２３ａ，３２３ｂへ送るスイッチ、３２
２ａ，３２２ｂはノイズ信号を制御信号Ｐｔｓに従って
ノイズ信号保持容量３２４ａ，３２４ｂへ送るスイッ
チ、３２５ａ，３２５ｂは増幅信号保持容量３２３ａ，
３２３ｂに保持されている増幅信号をクロック信号ＰＨ
１，ＰＨ２に基づいて水平シフトレジスタ９１１ａ，９
１１ｂから出力される制御信号に従って外部へ出力する
スイッチ、３２６ａ，３２６ｂはノイズ信号保持容量３
２４ａ，３２４ｂに保持されているノイズ信号をクロッ
ク信号ＰＨ１，ＰＨ２に基づいて水平シフトレジスタ９
１１ａ，９１１ｂから出力される制御信号に従って外部
へ出力するスイッチ、３２７ａ，３２７ｂはノイズキャ
ンセル回路３２０ａ，３２０ｂから出力された各信号を
増幅する差動増幅器である。
ｂは転送スイッチ３０２、リセットスイッチ３０４及び
選択スイッチ３０５のスイッチング動作や転送スイッチ
３０２等の製造ばらつきによって生じる固定パターンな
どの第２信号であるノイズ信号をキャンセルするノイズ
キャンセル回路、３２３ａ，３２３ｂはノイズ信号を含
む増幅信号を蓄積する第１保持容量である増幅信号保持
容量、スイッチ、３２４ａ，３２４ｂはノイズ信号を蓄
積する第２保持容量であるノイズ信号保持容量、３２１
ａ，３２１ｂは増幅信号を制御信号Ｐｔｎに従って増幅
信号保持容量３２３ａ，３２３ｂへ送るスイッチ、３２
２ａ，３２２ｂはノイズ信号を制御信号Ｐｔｓに従って
ノイズ信号保持容量３２４ａ，３２４ｂへ送るスイッ
チ、３２５ａ，３２５ｂは増幅信号保持容量３２３ａ，
３２３ｂに保持されている増幅信号をクロック信号ＰＨ
１，ＰＨ２に基づいて水平シフトレジスタ９１１ａ，９
１１ｂから出力される制御信号に従って外部へ出力する
スイッチ、３２６ａ，３２６ｂはノイズ信号保持容量３
２４ａ，３２４ｂに保持されているノイズ信号をクロッ
ク信号ＰＨ１，ＰＨ２に基づいて水平シフトレジスタ９
１１ａ，９１１ｂから出力される制御信号に従って外部
へ出力するスイッチ、３２７ａ，３２７ｂはノイズキャ
ンセル回路３２０ａ，３２０ｂから出力された各信号を
増幅する差動増幅器である。
【００２２】なお、図１では、たとえば奇数列に配列さ
れている画素３００から読み出された信号は、水平シフ
トレジスタ９１１ａ側のノイズキャンセル回路３２０ａ
へ送り、偶数列に配列されている画素３００から読み出
された信号は、水平シフトレジスタ９１１ｂ側のノイズ
キャンセル回路３２０ｂへ送るようにしている。
れている画素３００から読み出された信号は、水平シフ
トレジスタ９１１ａ側のノイズキャンセル回路３２０ａ
へ送り、偶数列に配列されている画素３００から読み出
された信号は、水平シフトレジスタ９１１ｂ側のノイズ
キャンセル回路３２０ｂへ送るようにしている。
【００２３】また、図１には簡単のため画素３００を４
つ示したが、実際には、必要とする解像度や、撮像領域
の面積に応じた数の画素が配列されている。また、画素
列の数に応じた数のノイズキャンセル回路３２０ａ，３
２０ｂが設けられている。
つ示したが、実際には、必要とする解像度や、撮像領域
の面積に応じた数の画素が配列されている。また、画素
列の数に応じた数のノイズキャンセル回路３２０ａ，３
２０ｂが設けられている。
【００２４】図２は、図１のノイズキャンセル回路３２
０ａ，３２０ｂの一形態の回路図である。図３（ｂ）
は、図２のノイズキャンセル回路３２０ａ，３２０ｂの
上面のレイアウト図である。図３（ａ）は、図３（ｂ）
のＡ−Ａ’間の断面図である。本実施形態では、いわゆ
るｐ型チャネルＭＯＳトランジスタを用いている。
０ａ，３２０ｂの一形態の回路図である。図３（ｂ）
は、図２のノイズキャンセル回路３２０ａ，３２０ｂの
上面のレイアウト図である。図３（ａ）は、図３（ｂ）
のＡ−Ａ’間の断面図である。本実施形態では、いわゆ
るｐ型チャネルＭＯＳトランジスタを用いている。
【００２５】図２において、３２３'，３２４'は、それ
ぞれｐ型チャネルＭＯＳトランジスタである。なお、図
２において図１に示した部分同様の部分には同一符号を
付している。
ぞれｐ型チャネルＭＯＳトランジスタである。なお、図
２において図１に示した部分同様の部分には同一符号を
付している。
【００２６】図３において、１００はｎ型半導体基板、
１１０はｎ型半導体基板６００内に設けられたｐ型チャ
ネルＭＯＳトランジスタのソース−ドレインを形成する
高濃度ｐ型拡散領域、１１１はｎ型半導体基板１００上
に形成されたシリコン酸化膜（ＳｉＯ2）、１０２はp型
チャネルＭＯＳトランジスタのゲートを形成するポリシ
リコンなどからなる多結晶シリコン層(Ｐｏｌｙ−Ｓｉ
層)、１０３，１０４，１０７はアルミニウムなどから
なる配線層(Ａｌ層)、１０５，１０６，１０８は配線層
１０３と多結晶シリコン層１０１と，配線層１０４と多
結晶シリコン層１０２と，配線層１０７と高濃度ｐ型拡
散領域１１０とをそれぞれ接続するコンタクトホール、
１０９は配線層１０３，１０４のクロストークを防止す
る電源線である。なお、図示していないが、ｎ型半導体
基板１００の電位をとるための高濃度ｎ型拡散領域をｎ
型半導体基板１００内に形成している。
１１０はｎ型半導体基板６００内に設けられたｐ型チャ
ネルＭＯＳトランジスタのソース−ドレインを形成する
高濃度ｐ型拡散領域、１１１はｎ型半導体基板１００上
に形成されたシリコン酸化膜（ＳｉＯ2）、１０２はp型
チャネルＭＯＳトランジスタのゲートを形成するポリシ
リコンなどからなる多結晶シリコン層(Ｐｏｌｙ−Ｓｉ
層)、１０３，１０４，１０７はアルミニウムなどから
なる配線層(Ａｌ層)、１０５，１０６，１０８は配線層
１０３と多結晶シリコン層１０１と，配線層１０４と多
結晶シリコン層１０２と，配線層１０７と高濃度ｐ型拡
散領域１１０とをそれぞれ接続するコンタクトホール、
１０９は配線層１０３，１０４のクロストークを防止す
る電源線である。なお、図示していないが、ｎ型半導体
基板１００の電位をとるための高濃度ｎ型拡散領域をｎ
型半導体基板１００内に形成している。
【００２７】また、配線層１０３は、スイッチ３２１
ａ，３２１ｂとスイッチ３２５ａ，３２５ｂとをそれぞ
れ接続しており、配線層１０４は、スイッチ３２２ａ，
３２２ｂとスイッチ３２６ａ，３２６ｂとをそれぞれ接
続している。
ａ，３２１ｂとスイッチ３２５ａ，３２５ｂとをそれぞ
れ接続しており、配線層１０４は、スイッチ３２２ａ，
３２２ｂとスイッチ３２６ａ，３２６ｂとをそれぞれ接
続している。
【００２８】図３に示すように、本実施形態では、増幅
信号保持容量Ｃｓ及びノイズ信号保持容量Ｃｎのゲート
長（短手方向）Ｌが、それぞれ１画素ピッチ以上で２画
素ピッチ内に納まるように配列している。また、増幅信
号保持容量Ｃｓ及びノイズ信号保持容量Ｃｎを、水平方
向の複数の画素に対して垂直な方向である垂直方向に配
列している。なお、増幅信号保持容量Ｃｓ及びノイズ信
号保持容量Ｃｎの各ゲート長はたとえば８μｍ、各ゲー
ト幅（長手方向）はたとえば５００μｍとしている。
信号保持容量Ｃｓ及びノイズ信号保持容量Ｃｎのゲート
長（短手方向）Ｌが、それぞれ１画素ピッチ以上で２画
素ピッチ内に納まるように配列している。また、増幅信
号保持容量Ｃｓ及びノイズ信号保持容量Ｃｎを、水平方
向の複数の画素に対して垂直な方向である垂直方向に配
列している。なお、増幅信号保持容量Ｃｓ及びノイズ信
号保持容量Ｃｎの各ゲート長はたとえば８μｍ、各ゲー
ト幅（長手方向）はたとえば５００μｍとしている。
【００２９】ところで、ゲート長ばらつきΔＬが大きく
なっても容量値のばらつきが増大しにくいように、増幅
信号保持容量Ｃｓ及びノイズ信号保持容量Ｃｎの各ゲー
ト長と各ゲート幅とが、理想的には同じになるようにレ
イアウトすることが望ましい。
なっても容量値のばらつきが増大しにくいように、増幅
信号保持容量Ｃｓ及びノイズ信号保持容量Ｃｎの各ゲー
ト長と各ゲート幅とが、理想的には同じになるようにレ
イアウトすることが望ましい。
【００３０】しかし、たとえば［各ゲート長／各ゲート
幅］が０．０５、０．０１、０．１、１、１０の場合に
は容量ばらつきがそれぞれ０．１％、０．０５％、０．
０１８％、０．０１％、０．０１８％であり、［各ゲー
ト長／各ゲート幅］と容量ばらつきとが指数対数的な関
係にあるので、これを考慮すると、［各ゲート長／各ゲ
ート幅］は０．１程度までであれば好ましいと考える。
幅］が０．０５、０．０１、０．１、１、１０の場合に
は容量ばらつきがそれぞれ０．１％、０．０５％、０．
０１８％、０．０１％、０．０１８％であり、［各ゲー
ト長／各ゲート幅］と容量ばらつきとが指数対数的な関
係にあるので、これを考慮すると、［各ゲート長／各ゲ
ート幅］は０．１程度までであれば好ましいと考える。
【００３１】このように、増幅信号保持容量Ｃｓ及びノ
イズ信号保持容量Ｃｎの各ゲート長と各ゲート幅とを調
整するには、ゲート長及びゲート幅が６５μｍ程度とな
るように、たとえば５〜８画素ピッチのゲート長とし
て、各ゲート長に合わせてゲート幅方向に増幅信号保持
容量Ｃｓ及びノイズ信号保持容量Ｃｎを配列すればよ
い。
イズ信号保持容量Ｃｎの各ゲート長と各ゲート幅とを調
整するには、ゲート長及びゲート幅が６５μｍ程度とな
るように、たとえば５〜８画素ピッチのゲート長とし
て、各ゲート長に合わせてゲート幅方向に増幅信号保持
容量Ｃｓ及びノイズ信号保持容量Ｃｎを配列すればよ
い。
【００３２】だが、実際には、ゲート長を５画素とする
と、配線層１０７等のレイアウトが面倒になるので、図
３に示すように、２画素ピッチ程度に納まるようにゲー
ト長を確保すればよい。
と、配線層１０７等のレイアウトが面倒になるので、図
３に示すように、２画素ピッチ程度に納まるようにゲー
ト長を確保すればよい。
【００３３】なお、図３では、増幅信号保持容量Ｃｓを
画素から遠い側に配置しているが、ノイズ信号保持容量
Ｃｎを画素から遠い側に配置してもよい。
画素から遠い側に配置しているが、ノイズ信号保持容量
Ｃｎを画素から遠い側に配置してもよい。
【００３４】また、増幅信号保持容量Ｃｓ及びノイズ信
号保持容量Ｃｎはn型チャネルＭＯＳトランジスタであ
ってもよいが、いずれにしてもＭＯＳトランジスタを用
いると、たとえば各画素３００をＭＯＳ型撮像素子によ
って構成している場合に、同様の層構成なるので製造が
容易となる。
号保持容量Ｃｎはn型チャネルＭＯＳトランジスタであ
ってもよいが、いずれにしてもＭＯＳトランジスタを用
いると、たとえば各画素３００をＭＯＳ型撮像素子によ
って構成している場合に、同様の層構成なるので製造が
容易となる。
【００３５】［動作の説明］図４は、図１の固体撮像装
置で用いるパルス信号のパターン図である。図４に示す
ように、（１）垂直シフトレジスタ９０６に入力される
クロック信号ＰＶがハイレベルになると、垂直シフトレ
ジスタ９０６の１段目の出力がハイレベルになる。こう
して、１行目の画素内の転送スイッチ３０２、リセット
スイッチ３０４、選択スイッチ３０５にそれぞれローレ
ベルの転送パルスＰｔｘ，ハイレベルのリセットパルス
Ｐｒｅｓ及びローレベルの選択パルスＰｓｅｌがそれぞ
れ印加される。
置で用いるパルス信号のパターン図である。図４に示す
ように、（１）垂直シフトレジスタ９０６に入力される
クロック信号ＰＶがハイレベルになると、垂直シフトレ
ジスタ９０６の１段目の出力がハイレベルになる。こう
して、１行目の画素内の転送スイッチ３０２、リセット
スイッチ３０４、選択スイッチ３０５にそれぞれローレ
ベルの転送パルスＰｔｘ，ハイレベルのリセットパルス
Ｐｒｅｓ及びローレベルの選択パルスＰｓｅｌがそれぞ
れ印加される。
【００３６】このため、リセットスイッチ３０４だけが
オンし、浮遊拡散領域３０７の電位がリセット電圧ＶＲ
となる。次に、（２）リセットパルスＰｒｅｓをローレ
ベルにすると、リセットノイズが発生して、浮遊拡散領
域３０７の電位が変化する。
オンし、浮遊拡散領域３０７の電位がリセット電圧ＶＲ
となる。次に、（２）リセットパルスＰｒｅｓをローレ
ベルにすると、リセットノイズが発生して、浮遊拡散領
域３０７の電位が変化する。
【００３７】また同時に選択パルスＰｓｅｌをハイレベ
ルにすることでリセットノイズと、ＭＯＳトランジスタ
のしきい値ばらつきによる固定パターンノイズを含んだ
ノイズ信号とが垂直信号線３０６へ出力される。次に、
（３）制御信号Ｐｔｎをハイレベルにすることで、ノイ
ズ信号がノイズ信号保持容量３２３ａ，３２３ｂに保持
される。
ルにすることでリセットノイズと、ＭＯＳトランジスタ
のしきい値ばらつきによる固定パターンノイズを含んだ
ノイズ信号とが垂直信号線３０６へ出力される。次に、
（３）制御信号Ｐｔｎをハイレベルにすることで、ノイ
ズ信号がノイズ信号保持容量３２３ａ，３２３ｂに保持
される。
【００３８】次に、（４）転送パルスＰｔｘをハイレベ
ルにすることで、フォトダイオード３０１で蓄積されて
いる電荷が浮遊拡散領域３０７に転送され、ＭＯＳトラ
ンジスタ３０３のソースから、電荷とリセットによるノ
イズ信号とに基づく増幅信号が垂直信号線３０６に出力
される。次に、（５）制御信号Ｐｔｓをハイレベルにす
ることで、出力された増幅信号が増幅信号保持容量３２
４ａ，３２４ｂに保持される。以上の（１）〜（５）ま
での動作により、１行目の全画素の信号がそれぞれの列
に対応する増幅信号保持容量３２４ａ，３２４ｂ及びノ
イズ信号保持容量３２３ａ，３２３ｂに保持される。
ルにすることで、フォトダイオード３０１で蓄積されて
いる電荷が浮遊拡散領域３０７に転送され、ＭＯＳトラ
ンジスタ３０３のソースから、電荷とリセットによるノ
イズ信号とに基づく増幅信号が垂直信号線３０６に出力
される。次に、（５）制御信号Ｐｔｓをハイレベルにす
ることで、出力された増幅信号が増幅信号保持容量３２
４ａ，３２４ｂに保持される。以上の（１）〜（５）ま
での動作により、１行目の全画素の信号がそれぞれの列
に対応する増幅信号保持容量３２４ａ，３２４ｂ及びノ
イズ信号保持容量３２３ａ，３２３ｂに保持される。
【００３９】次に、（６）クロック信号ＰＨ１をハイレ
ベルにして、水平シフトレジスタ９１１ａに、スイッチ
３２５ａとスイッチ３２６ａとを同時にオンさせること
によって、１列目の画素に係る増幅信号保持容量３２４
ａに保持されている増幅信号から１列目の画素に係るノ
イズ信号保持容量３２３ａに保持されているノイズ信号
をそれぞれ読み出して、差動増幅器３２７ａへ入力し、
増幅信号からノイズ信号を差分することで、ノイズ信号
成分を除去して、電荷に基づく増幅信号のみを差動増幅
器３２７ａから出力する。
ベルにして、水平シフトレジスタ９１１ａに、スイッチ
３２５ａとスイッチ３２６ａとを同時にオンさせること
によって、１列目の画素に係る増幅信号保持容量３２４
ａに保持されている増幅信号から１列目の画素に係るノ
イズ信号保持容量３２３ａに保持されているノイズ信号
をそれぞれ読み出して、差動増幅器３２７ａへ入力し、
増幅信号からノイズ信号を差分することで、ノイズ信号
成分を除去して、電荷に基づく増幅信号のみを差動増幅
器３２７ａから出力する。
【００４０】それから、クロック信号ＰＨ１をローレベ
ルにした後に、クロック信号ＰＨ２をハイレベルにし
て、水平シフトレジスタ９１１ｂに、スイッチ３２５ｂ
とスイッチ３２６ｂとを同時にオンさせることによっ
て、２列目の画素に係る増幅信号保持容量３２４ｂに保
持されている増幅信号から２列目の画素に係るノイズ信
号保持容量３２３ｂに保持されているノイズ信号をそれ
ぞれ読み出して、差動増幅器３２７ｂへ入力し、増幅信
号からノイズ信号を差分することで、ノイズ信号成分を
除去して、電荷に基づく増幅信号のみを差動増幅器３２
７ｂから出力する。
ルにした後に、クロック信号ＰＨ２をハイレベルにし
て、水平シフトレジスタ９１１ｂに、スイッチ３２５ｂ
とスイッチ３２６ｂとを同時にオンさせることによっ
て、２列目の画素に係る増幅信号保持容量３２４ｂに保
持されている増幅信号から２列目の画素に係るノイズ信
号保持容量３２３ｂに保持されているノイズ信号をそれ
ぞれ読み出して、差動増幅器３２７ｂへ入力し、増幅信
号からノイズ信号を差分することで、ノイズ信号成分を
除去して、電荷に基づく増幅信号のみを差動増幅器３２
７ｂから出力する。
【００４１】同様の手順によって、クロックパルスＰＨ
１，ＰＨ２を交互にハイレベル、ローレベルとすること
で、水平シフトレジスタ９１１ａ、９１１ｂを順次走査
して、１行１列目から最終列までの画素からの電荷に基
づく増幅信号が順次、差動増幅器３２７ａ，３２７ｂか
ら交互に出力される。
１，ＰＨ２を交互にハイレベル、ローレベルとすること
で、水平シフトレジスタ９１１ａ、９１１ｂを順次走査
して、１行１列目から最終列までの画素からの電荷に基
づく増幅信号が順次、差動増幅器３２７ａ，３２７ｂか
ら交互に出力される。
【００４２】次に、（７）クロックパルスＰＶをハイレ
ベルにすることで、垂直シフトレジスタ９０６が１段走
査され、垂直シフトレジスタ９０６の２段目の出力がハ
イレベルになることで、２行目の画素が選択され、
（１）〜（６）を繰り返すことで、２行全列の画素から
の電荷に基づく増幅信号が順次、差動増幅器３２７ａ，
３２７ｂから交互に出力される。このようにして、全行
全列の画素からの電荷に基づく増幅信号を外部に出力す
ることで、１フレーム分の増幅信号が得られる。
ベルにすることで、垂直シフトレジスタ９０６が１段走
査され、垂直シフトレジスタ９０６の２段目の出力がハ
イレベルになることで、２行目の画素が選択され、
（１）〜（６）を繰り返すことで、２行全列の画素から
の電荷に基づく増幅信号が順次、差動増幅器３２７ａ，
３２７ｂから交互に出力される。このようにして、全行
全列の画素からの電荷に基づく増幅信号を外部に出力す
ることで、１フレーム分の増幅信号が得られる。
【００４３】（実施形態２）図５（ｂ）は、本実施形態
に係るノイズキャンセル回路３２０ａ，３２０ｂの上面
のレイアウト図であり、図３（ｂ）に相当するものであ
る。図５（ａ）は、図５（ｂ）のＡ−Ａ’間の断面図で
あり、図３（ａ）に相当するものである。図５に示すよ
うに、本実施形態では、多孔質シリコン層２０３，２０
９によって空間的に増幅信号保持容量Ｃｓを形成し、多
孔質シリコン層２０４，２０９によって空間的にノイズ
信号保持容量Ｃｎを形成している。
に係るノイズキャンセル回路３２０ａ，３２０ｂの上面
のレイアウト図であり、図３（ｂ）に相当するものであ
る。図５（ａ）は、図５（ｂ）のＡ−Ａ’間の断面図で
あり、図３（ａ）に相当するものである。図５に示すよ
うに、本実施形態では、多孔質シリコン層２０３，２０
９によって空間的に増幅信号保持容量Ｃｓを形成し、多
孔質シリコン層２０４，２０９によって空間的にノイズ
信号保持容量Ｃｎを形成している。
【００４４】図５において、２００はｎ型半導体基板、
２１０はｎ型半導体基板２００内に形成されたｐ型ウエ
ル、２０２は素子分離のための選択膜、２０３，２０
４，２０９は多孔質シリコン層、２０７，２０８，２１
１はアルミニウムなどからなる配線層、２０５，２０
６，２１２は配線層２０７と多孔質シリコン層２０３
と，配線層２０８と多孔質シリコン層２０４と，配線層
２１１と多孔質シリコン層２０９とをそれぞれ電気的に
接続するコンタクトホール、２１０はシリコン酸化膜、
２１３は配線層２０７，２０８のクロストークを防止す
る電源線である。なお、図示していないが、ｎ型半導体
基板２００の電位をとるための高濃度ｎ型拡散領域をｎ
型半導体基板２００内に形成している。
２１０はｎ型半導体基板２００内に形成されたｐ型ウエ
ル、２０２は素子分離のための選択膜、２０３，２０
４，２０９は多孔質シリコン層、２０７，２０８，２１
１はアルミニウムなどからなる配線層、２０５，２０
６，２１２は配線層２０７と多孔質シリコン層２０３
と，配線層２０８と多孔質シリコン層２０４と，配線層
２１１と多孔質シリコン層２０９とをそれぞれ電気的に
接続するコンタクトホール、２１０はシリコン酸化膜、
２１３は配線層２０７，２０８のクロストークを防止す
る電源線である。なお、図示していないが、ｎ型半導体
基板２００の電位をとるための高濃度ｎ型拡散領域をｎ
型半導体基板２００内に形成している。
【００４５】また、配線層２０７は、スイッチ３２１
ａ，３２１ｂとスイッチ３２５ａ，３２５ｂとをそれぞ
れ接続しており、配線層２０８は、スイッチ３２２ａ，
３２２ｂとスイッチ３２６ａ，３２６ｂとをそれぞれ接
続している。
ａ，３２１ｂとスイッチ３２５ａ，３２５ｂとをそれぞ
れ接続しており、配線層２０８は、スイッチ３２２ａ，
３２２ｂとスイッチ３２６ａ，３２６ｂとをそれぞれ接
続している。
【００４６】本実施形態では、ＭＯＳトランジスタで形
成した各容量に代えて、多孔質シリコン層による並行平
板を電極として各容量を形成している。このようにレイ
アウトすると、２画素ピッチで多孔質シリコン層の並行
平板を配列することができ、短手方向の長さをたとえば
１０μｍとすることができる。また、図３（ｂ）に示す
ように長手方向に２つの容量をそれぞれ配列しなくても
よくなるので、長手方向側の長さを短くすることができ
る。
成した各容量に代えて、多孔質シリコン層による並行平
板を電極として各容量を形成している。このようにレイ
アウトすると、２画素ピッチで多孔質シリコン層の並行
平板を配列することができ、短手方向の長さをたとえば
１０μｍとすることができる。また、図３（ｂ）に示す
ように長手方向に２つの容量をそれぞれ配列しなくても
よくなるので、長手方向側の長さを短くすることができ
る。
【００４７】なお、実施形態１と同様に、短手方向を、
２画素ピッチ以外の複数画素ピッチとしてもよい。さら
に、複数の画素をいくつかの領域に分けて、各領域上に
同じ色のフィルタを形成するいわゆる複眼の固体撮像装
置であっても、同様に各容量のレイアウトを行うことも
できる。
２画素ピッチ以外の複数画素ピッチとしてもよい。さら
に、複数の画素をいくつかの領域に分けて、各領域上に
同じ色のフィルタを形成するいわゆる複眼の固体撮像装
置であっても、同様に各容量のレイアウトを行うことも
できる。
【００４８】また、実施形態１，２では、増幅信号保持
容量Ｃｓ及びノイズ信号保持容量Ｃｎを備える固体撮像
装置を例に説明したが、ノイズをキャンセルするタイプ
の固体撮像装置においても、増幅信号等を保持する保持
容量の短手方向を、たとえば２画素ピッチとしてもよ
い。
容量Ｃｓ及びノイズ信号保持容量Ｃｎを備える固体撮像
装置を例に説明したが、ノイズをキャンセルするタイプ
の固体撮像装置においても、増幅信号等を保持する保持
容量の短手方向を、たとえば２画素ピッチとしてもよ
い。
【００４９】また、実施形態１，２では、増幅信号保持
容量Ｃｓ及びノイズ信号保持容量Ｃｎを備える固体撮像
装置を例に説明したが、垂直方向の２つの画素からの信
号を保持できるように、１つの垂直出力線毎に複数の増
幅信号保持容量Ｃｓを設けるようにした構成であっても
よい。
容量Ｃｓ及びノイズ信号保持容量Ｃｎを備える固体撮像
装置を例に説明したが、垂直方向の２つの画素からの信
号を保持できるように、１つの垂直出力線毎に複数の増
幅信号保持容量Ｃｓを設けるようにした構成であっても
よい。
【００５０】また、実施形態１，２では、垂直方向の一
列の画素毎に上下の差動増幅器に信号を読み出す構成の
ものを説明したが、水平方向及び垂直方向に配列された
複数の画素からの信号を１つの差動増幅器から出力する
構成であってもよい。この場合では、増幅信号保持容量
Ｃｓ及びノイズ信号保持容量Ｃｎは、１画素ピッチで配
列される。
列の画素毎に上下の差動増幅器に信号を読み出す構成の
ものを説明したが、水平方向及び垂直方向に配列された
複数の画素からの信号を１つの差動増幅器から出力する
構成であってもよい。この場合では、増幅信号保持容量
Ｃｓ及びノイズ信号保持容量Ｃｎは、１画素ピッチで配
列される。
【００５１】（実施形態３）図６は、実施形態１，２に
おいて説明した固体撮像装置を用いた固体撮像システム
の構成図である。図６において、１はレンズのプロテク
トとメインスイッチを兼ねるバリア、２は被写体の光学
像を実施形態１，２において説明した固体撮像装置であ
る固体撮像素子４に結像させるレンズ、３はレンズを通
った光量を可変するための絞り、４はレンズ２で結像さ
れた被写体を画像信号として取り込むための固体撮像素
子、５は固体撮像素子４から出力される画像信号に各種
の補正、クランプ等の処理を行う撮像信号処理回路、６
は固体撮像素子４より出力される画像信号のアナログ−
ディジタル変換を行うＡ／Ｄ変換器、７はＡ／Ｄ変換器
６より出力された画像データに各種の補正を行ったりデ
ータを圧縮する信号処理部、８は固体撮像素子４，撮像
信号処理回路５，Ａ／Ｄ変換器６，信号処理部７に各種
タイミング信号を出力するタイミング発生部、９は各種
演算とスチルビデオカメラ全体を制御する全体制御・演
算部、１０は画像データを一時的に記憶するためのメモ
リ部、１１は記録媒体に記録又は読み出しを行うための
記録媒体制御インターフェース部、１２は画像データの
記録又は読み出しを行うための半導体メモリ等の着脱可
能な記録媒体、１３は外部コンピュータ等と通信するた
めの外部インターフェース（Ｉ／Ｆ）部である。
おいて説明した固体撮像装置を用いた固体撮像システム
の構成図である。図６において、１はレンズのプロテク
トとメインスイッチを兼ねるバリア、２は被写体の光学
像を実施形態１，２において説明した固体撮像装置であ
る固体撮像素子４に結像させるレンズ、３はレンズを通
った光量を可変するための絞り、４はレンズ２で結像さ
れた被写体を画像信号として取り込むための固体撮像素
子、５は固体撮像素子４から出力される画像信号に各種
の補正、クランプ等の処理を行う撮像信号処理回路、６
は固体撮像素子４より出力される画像信号のアナログ−
ディジタル変換を行うＡ／Ｄ変換器、７はＡ／Ｄ変換器
６より出力された画像データに各種の補正を行ったりデ
ータを圧縮する信号処理部、８は固体撮像素子４，撮像
信号処理回路５，Ａ／Ｄ変換器６，信号処理部７に各種
タイミング信号を出力するタイミング発生部、９は各種
演算とスチルビデオカメラ全体を制御する全体制御・演
算部、１０は画像データを一時的に記憶するためのメモ
リ部、１１は記録媒体に記録又は読み出しを行うための
記録媒体制御インターフェース部、１２は画像データの
記録又は読み出しを行うための半導体メモリ等の着脱可
能な記録媒体、１３は外部コンピュータ等と通信するた
めの外部インターフェース（Ｉ／Ｆ）部である。
【００５２】次に、図６の動作について説明する。バリ
ア１がオープンされるとメイン電源がオンされ、次にコ
ントロール系の電源がオンし、さらに、Ａ／Ｄ変換器６
などの撮像系回路の電源がオンされる。それから、露光
量を制御するために、全体制御・演算部９は絞り３を開
放にし、固体撮像素子４から出力された信号は、撮像信
号処理回路５をスルーしてＡ／Ｄ変換器６へ出力され
る。Ａ／Ｄ変換器６は、その信号をＡ／Ｄ変換して、信
号処理部７に出力する。信号処理部７は、そのデータを
基に露出の演算を全体制御・演算部９で行う。
ア１がオープンされるとメイン電源がオンされ、次にコ
ントロール系の電源がオンし、さらに、Ａ／Ｄ変換器６
などの撮像系回路の電源がオンされる。それから、露光
量を制御するために、全体制御・演算部９は絞り３を開
放にし、固体撮像素子４から出力された信号は、撮像信
号処理回路５をスルーしてＡ／Ｄ変換器６へ出力され
る。Ａ／Ｄ変換器６は、その信号をＡ／Ｄ変換して、信
号処理部７に出力する。信号処理部７は、そのデータを
基に露出の演算を全体制御・演算部９で行う。
【００５３】この測光を行った結果により明るさを判断
し、その結果に応じて全体制御・演算部９は絞りを制御
する。次に、固体撮像素子４から出力された信号をもと
に、高周波成分を取り出し被写体までの距離の演算を全
体制御・演算部９で行う。その後、レンズを駆動して合
焦か否かを判断し、合焦していないと判断したときは、
再びレンズを駆動し測距を行う。
し、その結果に応じて全体制御・演算部９は絞りを制御
する。次に、固体撮像素子４から出力された信号をもと
に、高周波成分を取り出し被写体までの距離の演算を全
体制御・演算部９で行う。その後、レンズを駆動して合
焦か否かを判断し、合焦していないと判断したときは、
再びレンズを駆動し測距を行う。
【００５４】そして、合焦が確認された後に本露光が始
まる。露光が終了すると、固体撮像素子４から出力され
た画像信号は、撮像信号処理回路５において補正等がさ
れ、さらにＡ／Ｄ変換器６でＡ／Ｄ変換され、信号処理
部７を通り全体制御・演算９によりメモリ部１０に蓄積
される。その後、メモリ部１０に蓄積されたデータは、
全体制御・演算部９の制御により記録媒体制御Ｉ／Ｆ部
を通り半導体メモリ等の着脱可能な記録媒体１２に記録
される。また外部Ｉ／Ｆ部１３を通り直接コンピュータ
等に入力して画像の加工を行ってもよい。
まる。露光が終了すると、固体撮像素子４から出力され
た画像信号は、撮像信号処理回路５において補正等がさ
れ、さらにＡ／Ｄ変換器６でＡ／Ｄ変換され、信号処理
部７を通り全体制御・演算９によりメモリ部１０に蓄積
される。その後、メモリ部１０に蓄積されたデータは、
全体制御・演算部９の制御により記録媒体制御Ｉ／Ｆ部
を通り半導体メモリ等の着脱可能な記録媒体１２に記録
される。また外部Ｉ／Ｆ部１３を通り直接コンピュータ
等に入力して画像の加工を行ってもよい。
【００５５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明は、固定パ
ターンノイズの増加を抑制しているので、画質の低下を
防止することができる。
ターンノイズの増加を抑制しているので、画質の低下を
防止することができる。
【図１】本発明の実施形態１のＭＯＳ型撮像素子を備え
た固体撮像装置の構成を示す模式図である。
た固体撮像装置の構成を示す模式図である。
【図２】図１のノイズキャンセル回路の一形態の回路図
である。
である。
【図３】図２のノイズキャンセル回路の上面のレイアウ
ト図及び断面図である。
ト図及び断面図である。
【図４】図１の固体撮像装置で用いるパルス信号のパタ
ーン図である。
ーン図である。
【図５】本発明の実施形態２に係るノイズキャンセル回
路の上面のレイアウト図及び断面図である。
路の上面のレイアウト図及び断面図である。
【図６】本発明の実施形態３の固体撮像システムの構成
図である。
図である。
【図７】従来の固体撮像装置のノイズキャンセル回路の
上面のレイアウト図及び断面図である。
上面のレイアウト図及び断面図である。
１ バリア ２ レンズ ３ 絞り ４ 固体撮像素子 ５ 撮像信号処理回路 ６ Ａ／Ｄ変換器 ７ 信号処理部 ８ タイミング発生部 ９ 全体制御・演算部 １０ メモリ部 １１ 記録媒体制御インターフェース（Ｉ／Ｆ）部 １２ 記録媒体 １３ 外部インターフェース（Ｉ／Ｆ）部 １０１，１０２，２０３，２０４，２０９，６０４ 多
結晶シリコン層 １０３，１０４，１０７，１０９，２０７，２０８，２
１１，６０６ 配線層 １０５，１０６，１０８，２０５，２０６，２１２，６
０５ コンタクトホール １０９，２１３ 電源線 １１０，６０３ 高濃度ｐ型拡散領域 １１１，２１０，６０１ シリコン酸化膜 ２００，６００ ｎ型半導体基板 ２０１ p型ウエル ２０２ 選択膜 ３００ 画素 ３０１ フォトダイオード ３０２ 転送スイッチ ３０３ ＭＯＳトランジスタ ３０４ リセットスイッチ ３０５ 選択スイッチ ３０６ 垂直信号線 ３０７ 浮遊拡散領域 ３１２ 転送パルス伝送線 ３１３ 定電流源 ３１４ リセットパルス伝送線 ３１５ 選択パルス伝送線 ３２１ａ，３２１ｂ，３２２ａ，３２２ｂ，３２５ａ，
３２５ｂ，３２６ａ，３２６ｂ スイッチ ３２３ａ，３２３ｂ 増幅信号保持容量 ３２４ａ，３２４ｂ リセット信号保持容量 ３２７ａ，３２７ｂ 差動増幅器 ３３０ ＡＮＤゲート ３２３',３２４' ｐ型チャネルＭＯＳトランジスタ ６０２ 高濃度n型拡散領域
結晶シリコン層 １０３，１０４，１０７，１０９，２０７，２０８，２
１１，６０６ 配線層 １０５，１０６，１０８，２０５，２０６，２１２，６
０５ コンタクトホール １０９，２１３ 電源線 １１０，６０３ 高濃度ｐ型拡散領域 １１１，２１０，６０１ シリコン酸化膜 ２００，６００ ｎ型半導体基板 ２０１ p型ウエル ２０２ 選択膜 ３００ 画素 ３０１ フォトダイオード ３０２ 転送スイッチ ３０３ ＭＯＳトランジスタ ３０４ リセットスイッチ ３０５ 選択スイッチ ３０６ 垂直信号線 ３０７ 浮遊拡散領域 ３１２ 転送パルス伝送線 ３１３ 定電流源 ３１４ リセットパルス伝送線 ３１５ 選択パルス伝送線 ３２１ａ，３２１ｂ，３２２ａ，３２２ｂ，３２５ａ，
３２５ｂ，３２６ａ，３２６ｂ スイッチ ３２３ａ，３２３ｂ 増幅信号保持容量 ３２４ａ，３２４ｂ リセット信号保持容量 ３２７ａ，３２７ｂ 差動増幅器 ３３０ ＡＮＤゲート ３２３',３２４' ｐ型チャネルＭＯＳトランジスタ ６０２ 高濃度n型拡散領域
Claims (11)
- 【請求項１】 一方向に配列された複数の画素と、 前記複数の画素からの信号が順次読み出される共通出力
線と、 前記複数の画素からの信号をそれぞれ前記共通出力線に
読み出すための複数の読み出し手段と、 前記画素と前記読み出し手段の間に設けられた複数の保
持容量とを有し、 前記複数の保持容量は、前記一方向に対して垂直な方向
に配置したことを特徴とする固体撮像装置。 - 【請求項２】 水平方向及び垂直方向に複数配列された
複数の画素と、 前記垂直方向の複数の画素毎に共通に接続される複数の
垂直出力線と、 １つの垂直出力線毎に複数設けられた保持容量とを有
し、 １つの垂直出力線毎の複数の保持容量を垂直方向に配置
したことを特徴とする固体撮像装置。 - 【請求項３】 前記複数の保持容量は、前記画素をリセ
ットすることによって生じるノイズ信号を保持する第１
の保持容量と、前記画素内における光電変換によって生
じる信号を保持する第２の保持容量を含むことを特徴と
する請求項１又は２記載の固体撮像装置。 - 【請求項４】 各画素から読み出される信号を保持する
保持容量を備えた固体撮像装置において、 前記保持容量の短手方向の長さを、画素ピッチよりも長
くすることを特徴とする固体撮像装置。 - 【請求項５】 各画素から読み出される第１信号及び第
２信号をそれぞれ保持する第１保持容量及び第２保持容
量を備えた固体撮像装置において、 前記第１保持容量及び前記第２保持容量の短手方向の長
さを、画素ピッチよりも長くすることを特徴とする固体
撮像装置。 - 【請求項６】 前記保持容量又は、前記第１保持容量及
び前記第２保持容量の短手方向の長さは、前記保持容量
本体又は、前記第１保持容量本体及び前記第２保持容量
本体の前記短手方向の長さのばらつき量に応じて決定す
ることを特徴とする請求項４又は５記載の固体撮像装
置。 - 【請求項７】 さらに、少なくとも前記第１保持容量と
前記第２保持容量とを接続する配線の長さやレイアウト
に基づいて前記第１保持容量及び前記第２保持容量の短
手方向の長さを決定することを特徴とする請求項６記載
の固体撮像装置。 - 【請求項８】 前記保持容量又は、前記第１保持容量及
び前記第２保持容量は、それぞれＭＯＳトランジスタ又
は平行板容量を用いて形成することを特徴とする請求項
４から７のいずれか１項記載の固体撮像装置。 - 【請求項９】 前記各画素は、色分解フィルタが設けら
れていることを特徴とする請求項１から８のいずれか１
項記載の固体撮像装置。 - 【請求項１０】 前記各画素は、Ｒ，Ｇ，Ｂ色分解フィ
ルタのいずれかが設けられ、前記各分解フィルタは、Ｒ
フィルタとＢフィルタとが対角に配置され、２つのＧフ
ィルタが対角に配置されることを特徴とする請求項１か
ら９のいずれか１項記載の固体撮像装置。 - 【請求項１１】 請求項１から１０のいずれか１項記載
の固体撮像装置と、前記固体撮像装置へ光を結像する光
学系と、 前記固体撮像装置からの出力信号を処理する信号処理回
路とを有することを特徴とする固体撮像システム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000348544A JP4612769B2 (ja) | 2000-11-15 | 2000-11-15 | 固体撮像装置及び固体撮像システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000348544A JP4612769B2 (ja) | 2000-11-15 | 2000-11-15 | 固体撮像装置及び固体撮像システム |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2010178009A Division JP4968971B2 (ja) | 2010-08-06 | 2010-08-06 | 固体撮像装置及び固体撮像システム |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002151672A true JP2002151672A (ja) | 2002-05-24 |
| JP2002151672A5 JP2002151672A5 (ja) | 2007-12-27 |
| JP4612769B2 JP4612769B2 (ja) | 2011-01-12 |
Family
ID=18822111
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000348544A Expired - Fee Related JP4612769B2 (ja) | 2000-11-15 | 2000-11-15 | 固体撮像装置及び固体撮像システム |
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Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7157690B2 (en) | 2004-03-31 | 2007-01-02 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Imaging device with triangular photodetector array for use in imaging |
| JP2009044627A (ja) * | 2007-08-10 | 2009-02-26 | Canon Inc | カラー固体撮像装置の駆動装置及びカラー固体撮像装置 |
| WO2009054097A1 (ja) * | 2007-10-26 | 2009-04-30 | Nikon Corporation | 固体撮像素子 |
| US7538804B2 (en) | 2004-02-02 | 2009-05-26 | Canon Kabushiki Kaisha | Solid state image pick-up device and image pick-up system |
| JP2009224524A (ja) * | 2008-03-14 | 2009-10-01 | Canon Inc | 撮像装置及び撮像システム |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000165755A (ja) * | 1998-11-27 | 2000-06-16 | Canon Inc | 固体撮像装置 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3862298B2 (ja) * | 1994-12-22 | 2006-12-27 | キヤノン株式会社 | 光電変換装置 |
| JPH08250695A (ja) * | 1995-03-10 | 1996-09-27 | Nikon Corp | 固体撮像装置 |
-
2000
- 2000-11-15 JP JP2000348544A patent/JP4612769B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000165755A (ja) * | 1998-11-27 | 2000-06-16 | Canon Inc | 固体撮像装置 |
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| JP2009110999A (ja) * | 2007-10-26 | 2009-05-21 | Nikon Corp | 固体撮像素子 |
| US8174088B2 (en) | 2007-10-26 | 2012-05-08 | Nikon Corporation | Solid state imaging device |
| JP2009224524A (ja) * | 2008-03-14 | 2009-10-01 | Canon Inc | 撮像装置及び撮像システム |
| US8368785B2 (en) | 2008-03-14 | 2013-02-05 | Canon Kabushiki Kaisha | Image sensing device and imaging system |
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| Publication number | Publication date |
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