JP2006049746A - 固体撮像装置及びその駆動方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明の固体撮像装置は、2次元マトリックスの一方向において隣り合う1組の光電変換領域毎に1つずつ設けられ、フローティングディフュージョン領域に保持された光発生電荷に応じた画素信号を出力する複数の変調トランジスタTmを有する。さらに隣り合う1組の光電変換領域毎に1組設けられ、1組の光電変換領域のそれぞれの蓄積ウェルと、対応するフローティングディフュージョン領域との間の光発生電荷転送経路の電位障壁を変化させ、光発生電荷の転送を制御する複数の転送制御素子Trとを有する。複数の転送制御素子Trのそれぞれは、基板表面に絶縁膜を介して設けられた転送ゲート22と、基板内であって転送ゲートの下に光発生電荷を保持する電荷保持領域24を有する。
【選択図】図1
Description
このような構成によれば、確実に不要な電荷を排出できる。
まず、本発明の実施の形態に係わる固体撮像素子装置の構成について説明する。図1は、本実施の形態に係わる固体撮像装置の平面形状を示す平面図である。図2は、図1のA−A'線に沿った断面図である。
また、リングゲート5の周囲の基板表面にはN+拡散層が形成されてドレイン領域(以下、単にドレインともいう)13を構成する。チャネルを構成するN+拡散層11はソース領域12とドレイン領域13とに接続される。
さらに、図1に示すように、転送ゲート22の所定位置には、基板1表面近傍にN+層のゲートコンタクト領域22aが形成される。
次に、図1を参照しながら、より詳細に、複数のセンサセルの配置について説明する。
上述したように、転送トランジスタ形成領域TTは、フォトダイオード形成領域PDと対応する変調トランジスタ形成領域TMの間に設けられている。転送トランジスタ形成領域TTの転送トランジスタTrの転送ゲート22は、フォトダイオード形成領域PDの一辺に沿った部分と、リングゲート5の外周形状(図1では8角形)に沿って切り取られた部分とを有する略矩形形状を有する。そして、転送ゲート22は、基板1の表面にゲート絶縁膜21を介して設けられている。
図6は、本実施の形態の固体撮像装置の駆動シーケンスを示すタイミングチャートである。図6に示すように、1フレーム期間Fは、リセット期間(R1)、蓄積期間(A)、一括転送期間(T)及び画素信号読み出し期間(S)の4つの期間を含む。
一括転送期間(T)においては、各転送ゲート22は、1.5Vから0Vになり、ゲート5は1.0Vで、ドレイン13は1.0Vから3.3Vになり、ソース12は1.0Vである。
このようにして、第1行目の画素信号の読み出しが行われる。
このようにして、第n行目の画素信号の読み出しが行われる。
Claims (5)
- 入射した光に応じて光電変換領域において発生した光発生電荷を蓄積する蓄積ウェルを基板内に複数有し、前記複数の光電変換領域が前記基板上に2次元マトリックスに配列された固体撮像装置であって、
前記2次元マトリックスの一方向において隣り合う1組の光電変換領域毎に1つずつ設けられ、フローティングディフュージョン領域に保持された前記光発生電荷に応じた画素信号を出力する複数の増幅手段と、
前記1組の光電変換領域毎に1組設けられ、前記1組の光電変換領域のそれぞれの前記蓄積ウェルと、対応する前記フローティングディフュージョン領域との間の光発生電荷転送経路の電位障壁を変化させ、前記光発生電荷の転送を制御する複数の転送制御素子とを有し、
前記複数の転送制御素子のそれぞれは、基板表面に絶縁膜を介して設けられた転送ゲートと、前記基板内であって前記転送ゲートの下に前記光発生電荷を保持する電荷保持領域を有し、
前記複数の増幅手段は、それぞれトランジスタであり、該トランジスタのゲートの形状は、それぞれ略リング形状であり、前記ゲートのそれぞれは、前記2次元マトリックスの一方向において隣り合う1組の前記ゲート毎に一部が切り取られて無くなっている部分に、少なくとも一部を挟まれるように設けられていることを特徴とする固体撮像装置。 - 前記増幅手段は、前記フローティングディフュージョン領域に保持された前記電荷によってチャネルの閾値電圧が制御され、前記電荷に応じた前記画素信号を出力する変調トランジスタであることを特徴とする請求項1に記載の固体撮像装置。
- 前記フローティングディフュージョン領域と前記電荷保持領域との間の転送経路となる拡散層は、前記基板の他の拡散層の下に設けられていることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の固体撮像装置。
- さらに、前記蓄積ウェルにおいて過剰となった前記電荷を排出する排出手段を有することを特徴とする請求項1から請求項3のいずれかに記載の固体撮像装置。
- 入射した光に応じて光電変換領域において発生した光発生電荷を蓄積する、画素毎に設けられた蓄積ウェルを基板内に複数有し、前記複数の光電変換領域が前記基板上に2次元マトリックスに配列された固体撮像装置であって、前記2次元マトリックスの一方向において隣り合う1組の光電変換領域毎に1つずつ設けられ、フローティングディフュージョン領域に保持された前記光発生電荷に応じた画素信号を出力する複数の増幅手段と、前記1組の光電変換領域毎に1組設けられ、前記1組の光電変換領域のそれぞれの前記蓄積ウェルと、対応する前記フローティングディフュージョン領域との間の光発生電荷転送経路の電位障壁を変化させ、前記光発生電荷の転送を制御する複数の転送制御素子とを有し、前記複数の転送制御素子のそれぞれは、基板表面に絶縁膜を介して設けられた転送ゲートと、前記基板内であって前記転送ゲートの下に前記光発生電荷を保持する電荷保持領域を有し、前記複数の増幅手段は、それぞれトランジスタであり、該トランジスタのゲートの形状は、それぞれ略リング形状であり、前記ゲートのそれぞれは、前記2次元マトリックスの一方向において隣り合う1組の前記ゲート毎に一部が切り取られて無くなっている部分に、少なくとも一部を挟まれるように設けられている固体撮像装置の駆動方法であって、
前記全画素について同時に、前記転送制御素子によって前記転送経路の電位障壁を制御して、前記光発生電荷を少なくとも前記転送経路を介して前記電荷保持領域には流さないようにしながら前記蓄積ウェルに蓄積させる蓄積手順と、
前記全画素について同時に、前記転送制御素子によって前記転送経路の電位障壁を制御して、前記蓄積ウェルに蓄積された前記光発生電荷を前記電荷保持領域に転送させる第1の転送手順と、
前記マトリックスの一方向において、前記1組の光電変換領域に対応して設けられた2つの前記ゲートの電圧を制御して、前記トランジスタからノイズ成分の読み出しを行う第1の読み出し手順と、
前記マトリックスの一方向において、前記1組の光電変換領域に対応する2つの前記転送制御素子の2つの前記電荷保持領域の一方から前記フローティングディフュージョン領域へ前記光発生電荷を転送させる第2の転送手順と、
前記マトリックスの一方向において、前記1組の光電変換領域に対応して設けられた前記ゲートの電圧を制御して、転送された前記光発生電荷に基づいて前記トランジスタから信号成分の読み出しを行う第2の読み出し手順と、
を含む固体撮像装置の駆動方法。
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