JP2006179848A - 固体撮像素子 - Google Patents
固体撮像素子 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2006179848A JP2006179848A JP2005116490A JP2005116490A JP2006179848A JP 2006179848 A JP2006179848 A JP 2006179848A JP 2005116490 A JP2005116490 A JP 2005116490A JP 2005116490 A JP2005116490 A JP 2005116490A JP 2006179848 A JP2006179848 A JP 2006179848A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- transistor
- pixel
- solid
- amplification
- transistors
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Landscapes
- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
- Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
Abstract
【解決手段】 固体撮像素子の1つの画素内に、光電変換部(フォトダイオード)と、この光電変換部で生成した信号電荷をFD部に転送する転送トランジスタと、FD部に対して並列分割された複数の増幅トランジスタと、FD部(増幅トランジスタのゲート)をリセットするリセットトランジスタと、増幅トランジスタの出力を選択する複数の選択トランジスタとを設けた。複数の増幅トランジスタを並列分割で設けたことで、光電変換部の生成電荷量に対して各トランジスタの面積を縮小でき、画素内でのレイアウトの自由度を向上できる。
【選択図】図1
Description
また、画素内の回路構成としては、画素回路に用いるMOSトランジスタを数等に種々の方式が提案されている。
図中、光電変換部としてのフォトダイオード10の出力は転送トランジスタ12に接続され、転送パルスによるタイミングでフォトダイオード10の信号電荷がFD(フローティングデフュージョン)部に転送される。このFD部は、増幅トランジスタ14のゲートに接続されている。
増幅トランジスタ14は、このFD部の電位変動に対応する電圧信号または電流信号を出力信号線16に出力する。
また、FD部と電源線18との間には、リセットトランジスタ20が設けられ、FD部の電位をリセットパルスのタイミングで電源電位にリセットする。
また、増幅トランジスタ14と電源線18との間には、選択トランジスタ22が設けられ、選択パルスのタイミングで増幅トランジスタ14の出力が出力信号線16に出力される。
図示のように、複数の画素30が2次元アレイ状に設けられており、各画素30内に図8に示すフォトダイオード10を形成するための受光部10Aが配置され、その側部に画素トランジスタ回路32が設けられている。この画素トランジスタ回路32内に、上述した転送トランジスタ12、増幅トランジスタ14、リセットトランジスタ20、選択トランジスタ22等が含まれている。
この固体撮像素子は、図10中の破線aで示すように、隣接する2つの画素30A,30Bで共通の画素トランジスタ回路32Aを利用するものである。
また、この固体撮像素子は、図11に示すように、各画素30A,30Bの受光部10A,10Bに対応した別々の転送トランジスタ12A,12Bを備え、これらを共通のFD部に接続し、それ以降の増幅トランジスタ14、リセットトランジスタ20、選択トランジスタ22等を共用するような構造となっている(例えば特許文献1参照)。
この固体撮像素子は、図13中の破線bで示すように、隣接する4つの画素30A,30B,30C,30Dで共通の画素トランジスタ回路32を利用するものである。また、この固体撮像素子は、図12に示すように、各画素30A,30B,30C,30Dの受光部10A,10B,10C,10Dに対応した別々の転送トランジスタ12を備え、これらは共通のFD部に接続され、それ以降の増幅トランジスタ14、リセットトランジスタ20等を共用するような構造となっている。
しかし、1画素内で大きい面積の画素トランジスタを配置する場合、レイアウト上、無駄な領域が生じることになり、画素内のスペース効率が悪くなる。特に、図10に示した2画素共用構造や図13に示した4画素共用構造においては、無駄な空領域35が発生し、画素内のスペース効率を更に悪くする傾向にある。
この結果、1画素の面積に対して相対的にフォトダイオードの受光面積が小さくなり、集光効率(感度)が悪くなるという問題がある。
したがって、上述のように並列分割された複数の増幅トランジスタによって光電変換部の信号電荷を有効に変換出力でき、かつ、小面積のトランジスタを画素内にコンパクトに配置して画素内のスペース効率を改善し、その分、画素内の受光面積の占有率を上げて、受光効率の向上を図ることができる効果がある。
また、複数の増幅トランジスタの出力を独立して選択する複数の選択トランジスタを設けることにより、増幅トランジスタの選択によって出力信号の切り替えを行うことが可能となり、例えば出力モードの多様化等、固体撮像素子の機能向上に寄与できる。
さらに、複数の増幅トランジスタを複数の画素に共用できるように配置し、複数の画素の光電変換部で生成された信号電荷が上記増幅トランジスタを通して選択的に出力されるように構成することにより、従来はロススペースが大きかった共用構造の固体撮像素子において、画素内のスペース効率を大幅に改善でき、受光効率の向上を図ることができる効果がある。
このような固体撮像素子では、複数の増幅トランジスタを上述の並列分割された構成にしたことから、光電変換部の生成電荷量に対して各トランジスタの面積を縮小することが可能となり、また、画素内でのレイアウトの自由度を向上することができるので、画素内のスペース効率を改善し、かつ、画素内の受光面積の占有率を上げて受光効率の向上を図る。
図1は本発明の第1の実施の形態の固体撮像素子における画素内の等価回路例を示す回路図である。
図1に示すように、この固体撮像素子は、1つの画素内に、1つのフォトダイオード(光電変換部)110、1つの転送トランジスタ112、2つの増幅トランジスタ114A,114B、2つの選択トランジスタ116A,116B、2つのリセットトランジスタ118A,118Bを設けたものであり、これらトランジスタのうち、増幅トランジスタ114Aと選択トランジスタ116Aとリセットトランジスタ118Aは図1中の破線Aで囲まれた領域に配置され、また、増幅トランジスタ114Bと選択トランジスタ116Bとリセットトランジスタ118Bは図1中の破線Bで囲まれた領域に配置されている。
また、リセットトランジスタ118Aと118BはFD部と電源線122との間に並列に接続され、増幅トランジスタ114Aと114Bは信号線120と電源線122との間に並列に接続されされているとともに、そのゲートはFD部に接続され、リセットトランジスタ118Aは増幅トランジスタ114Aのソースと電源線122との間に接続され、さらに、リセットトランジスタ118Bは増幅トランジスタ114Bのソースと電源線122との間に接続されている。
転送トランジスタ112は、フォトダイオード110で生成した信号電荷を転送パルスに基づいてFD部に転送するものである。
増幅トランジスタ114A,114Bは、このFD部の電位変動に対応する電圧信号または電流信号を生成し、共通の出力信号線120に出力する。
リセットトランジスタ118A,118Bは、共通のリセットパルスによってFD部の電位を電源線122にリセットするものであり、各増幅トランジスタ114A,114B毎に設けることで、効率よくリセットを行えるようになっている。
図2に示すように、複数の画素130が2次元アレイ状に設けられており、各画素130内に図1に示すフォトダイオード110を形成するための受光部110Aが配置され、その側部に互いに離された1対の画素トランジスタ回路132A、132Bが設けられている。そして、一方の画素トランジスタ回路132A内に、上述した転送トランジスタ112、増幅トランジスタ114A、選択トランジスタ116A、リセットトランジスタ118Aが含まれている。また、他方の画素トランジスタ回路132B内に、上述した増幅トランジスタ114B、選択トランジスタ116B、リセットトランジスタ118Bが含まれている。
また、図2に示すように、画素トランジスタ回路132Aと132Bに面積的な寸法差をつけることにより、出力信号のレベルに差をつけることが可能であるとともに、出力信号の調整可能範囲を拡大することができる。
図4は2つの画素で画素トランジスタ回路を共用する場合の本発明の第2の実施の形態における画素内の等価回路例を示す回路図であり、図5は図4に示す固体撮像素子の画素内の素子配置パターンを示す平面図である。
この固体撮像素子は、図5中の破線cで示すように、縦方向に隣接する2つの画素140A,140B内に、互いに離された画素トランジスタ回路142A及び142Bの一方が設けられ、この画素トランジスタ回路142Aと142Bは2つの画素140A,140Bで共用されるものである。
すなわち、図5に示す画素トランジスタ回路142Aは、図4の破線Aで囲まれた領域に設けられる増幅トランジスタ114Aと選択トランジスタ116Aとリセットトランジスタ118Aとから構成されている。また、図5に示す画素トランジスタ回路142Bは、図4の破線Bで囲まれた領域に設けられる増幅トランジスタ114Bと選択トランジスタ116Bとリセットトランジスタ118Bとから構成されている。
また、リセットトランジスタ118Aと118BはFD部と電源線122との間に並列に接続され、増幅トランジスタ114Aと114Bは信号線120と電源線122との間に並列に接続されされているとともに、そのゲートはFD部に接続されている。選択トランジスタ116Aは増幅トランジスタ114Aのドレインと電源線122との間に接続され、さらに、選択トランジスタ116Bは増幅トランジスタ114Bのドレインと電源線122との間に接続されている。
このような固体撮像素子においても、転送パルスの制御によって各画素のフォトダイオード110A,110Bを選択し、増幅トランジスタ114A,114Bから画素信号を出力する。
また、この本発明は、このような共用構造の画素において、より顕著な効果が得られるものである。
図6は4つの画素で画素トランジスタ回路を共用する場合の本発明の第3の実施の形態にける画素内の等価回路例を示す回路図であり、図7は図6示す固体撮像素子の画素内の素子配置パターンを示す平面図である。
この固体撮像素子は、図7中の破線dで示すように、縦方向に隣接する4つの画素140A,140B,140C,140Dのうち、隣接する2つの画素140Aと140Bとの間、及び隣接する2つの画素140Cと140Dとの間のそれぞれにまたがって、互いに離された画素トランジスタ回路142A及び142Bの一方が設けられ、この画素トランジスタ回路142Aと142Bが4つの画素140A,140B,140C,140Dで共用されるものである。
すなわち、図7に示す画素トランジスタ回路142Aは、図6の破線Aで囲まれた領域に設けられる増幅トランジスタ114Aとリセットトランジスタ118Aとから構成されている。また、図7に示す画素トランジスタ回路142Bは、図6の破線Bで囲まれた領域に設けられる増幅トランジスタ114Bとリセットトランジスタ118Bとから構成されている。
また、リセットトランジスタ118Aと118BはFD部と電源線122との間に並列に接続され、増幅トランジスタ114Aと114Bは信号線120と電源線122との間に並列に接続されされているとともに、そのゲートはFD部に接続されている。
このような固体撮像素子においても、転送パルスの制御によって各画素のフォトダイオード110を選択し、増幅トランジスタ114A,114Bから画素信号を出力する。
また、第2の実施の形態では縦2画素共用の場合の例を、第3の実施の形態では縦4画素共用の場合の例を説明したが、4画素以上共用の構造においても本発明を適用して、スペース効率の向上を図ることが可能である。
Claims (8)
- 入射光量に応じて信号電荷を生成する光電変換部と、前記光電変換部で生成した信号電荷を画素信号に変換して出力する増幅トランジスタとを含む複数の画素と、
前記増幅トランジスタに電力を供給する電源線及び前記増幅トランジスタからの出力信号を取り出す信号線を備え、
前記増幅トランジスタは、前記複数の画素のうちの少なくとも1つの画素に対して複数設けられ、
前記複数の増幅トランジスタは互いに離された箇所に設けられ、かつ前記複数の増幅トランジスタは前記電源線と前記信号線とに並列に接続されている、
ことを特徴とする固体撮像素子。 - 前記光電変換部で生成した信号電荷を前記複数の増幅トランジスタのゲートに転送する転送トランジスタを有することを特徴とする請求項1記載の固体撮像素子。
- 前記複数の増幅トランジスタの出力信号を独立して選択する複数の選択トランジスタを有することを特徴とする請求項1記載の固体撮像素子。
- 前記複数の増幅トランジスタは互いに異なる寸法を有することを特徴とする請求項1記載の固体撮像素子。
- 前記複数の増幅トランジスタのゲート電位をリセットするリセットトランジスタを有することを特徴とする請求項1記載の固体撮像素子。
- 前記複数の増幅トランジスタは、前記複数の画素に共用できるように設けられ、かつ前記複数の画素の光電変換部で生成した信号電荷が前記増幅トランジスタを通して選択的に出力されるように構成されていることを特徴とする請求項1記載の固体撮像素子。
- 前記複数の画素に共用できる前記複数の増幅トランジスタは、単一の画素内の箇所、異なる画素内のそれぞれの箇所、互いに隣接する画素との間にまたがった箇所のいずれかの箇所に互いに離して設けられていることを特徴とする請求項6記載の固体撮像素子。
- 前記複数の増幅トランジスタは、前記複数の画素に共用できるように設けられ、かつ前記複数の画素の光電変換部で生成した信号電荷が前記増幅トランジスタを通して選択的に出力されるように構成され、さらに前記複数の増幅トランジスタは同一の寸法を有することを特徴とする請求項1記載の固体撮像素子。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005116490A JP4770246B2 (ja) | 2004-11-26 | 2005-04-14 | 固体撮像素子 |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004341471 | 2004-11-26 | ||
JP2004341471 | 2004-11-26 | ||
JP2005116490A JP4770246B2 (ja) | 2004-11-26 | 2005-04-14 | 固体撮像素子 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2006179848A true JP2006179848A (ja) | 2006-07-06 |
JP4770246B2 JP4770246B2 (ja) | 2011-09-14 |
Family
ID=36733628
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2005116490A Expired - Fee Related JP4770246B2 (ja) | 2004-11-26 | 2005-04-14 | 固体撮像素子 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4770246B2 (ja) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2011105043A1 (ja) * | 2010-02-26 | 2011-09-01 | パナソニック株式会社 | 固体撮像装置およびカメラ |
JP2013131900A (ja) * | 2011-12-21 | 2013-07-04 | Canon Inc | 撮像装置及び放射線撮像システム、並びに撮像装置の駆動方法 |
US8772696B2 (en) | 2011-03-08 | 2014-07-08 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Solid-state imaging device having an amplification transistor shared by pixels of a cell and a plurality of reset transistors for resetting read out signals from the pixels |
FR3017019A1 (ja) * | 2014-01-24 | 2015-07-31 | St Microelectronics Grenoble 2 | |
WO2021251009A1 (ja) * | 2020-06-09 | 2021-12-16 | ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 | 固体撮像装置 |
WO2023153108A1 (ja) * | 2022-02-14 | 2023-08-17 | ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 | 固体撮像装置 |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001298177A (ja) * | 2000-04-14 | 2001-10-26 | Canon Inc | 固体撮像装置および撮像システム |
JP2003134396A (ja) * | 2001-10-29 | 2003-05-09 | Canon Inc | 撮像素子、撮像素子の駆動方法、その撮像素子を用いた放射線撮像装置及びそれを用いた放射線撮像システム |
JP2004172950A (ja) * | 2002-11-20 | 2004-06-17 | Sony Corp | 固体撮像装置 |
JP2006073732A (ja) * | 2004-09-01 | 2006-03-16 | Canon Inc | 固体撮像装置及び固体撮像システム |
-
2005
- 2005-04-14 JP JP2005116490A patent/JP4770246B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001298177A (ja) * | 2000-04-14 | 2001-10-26 | Canon Inc | 固体撮像装置および撮像システム |
JP2003134396A (ja) * | 2001-10-29 | 2003-05-09 | Canon Inc | 撮像素子、撮像素子の駆動方法、その撮像素子を用いた放射線撮像装置及びそれを用いた放射線撮像システム |
JP2004172950A (ja) * | 2002-11-20 | 2004-06-17 | Sony Corp | 固体撮像装置 |
JP2006073732A (ja) * | 2004-09-01 | 2006-03-16 | Canon Inc | 固体撮像装置及び固体撮像システム |
Cited By (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2011105043A1 (ja) * | 2010-02-26 | 2011-09-01 | パナソニック株式会社 | 固体撮像装置およびカメラ |
JP2011181595A (ja) * | 2010-02-26 | 2011-09-15 | Panasonic Corp | 固体撮像装置およびカメラ |
CN102792445A (zh) * | 2010-02-26 | 2012-11-21 | 松下电器产业株式会社 | 固体摄像装置以及照相机 |
US20120314109A1 (en) * | 2010-02-26 | 2012-12-13 | Panasonic Corporation | Solid-state imaging device and camera |
US8772696B2 (en) | 2011-03-08 | 2014-07-08 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Solid-state imaging device having an amplification transistor shared by pixels of a cell and a plurality of reset transistors for resetting read out signals from the pixels |
JP2013131900A (ja) * | 2011-12-21 | 2013-07-04 | Canon Inc | 撮像装置及び放射線撮像システム、並びに撮像装置の駆動方法 |
FR3017019A1 (ja) * | 2014-01-24 | 2015-07-31 | St Microelectronics Grenoble 2 | |
US9706147B2 (en) | 2014-01-24 | 2017-07-11 | Stmicroelectronics (Grenoble 2) Sas | Pixel circuit with fast read out |
WO2021251009A1 (ja) * | 2020-06-09 | 2021-12-16 | ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 | 固体撮像装置 |
WO2023153108A1 (ja) * | 2022-02-14 | 2023-08-17 | ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 | 固体撮像装置 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP4770246B2 (ja) | 2011-09-14 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
ES2218571T3 (es) | Captador de imagenes en estado solido. | |
KR101691660B1 (ko) | 촬상 장치 | |
US20190158767A1 (en) | Image sensor and method for operating an image sensor | |
KR100805412B1 (ko) | 화상 센서 | |
EP1215888A2 (en) | An image sensor with a shared output signal line | |
US11043518B2 (en) | Image sensor including a pixel block having 8-shared pixel structure | |
JPH11195776A (ja) | 固体撮像装置 | |
US20080088724A1 (en) | Solid-state imaging device, imaging apparatus and camera | |
US20160071893A1 (en) | Imaging device and imaging system | |
JP2007095917A (ja) | 固体撮像装置 | |
JP2007189696A (ja) | 共有ピクセル型イメージセンサ | |
JP4770246B2 (ja) | 固体撮像素子 | |
US8471941B2 (en) | Missing pixel array | |
KR20060060690A (ko) | 고체촬상장치 | |
JP2008218648A (ja) | 撮像装置およびカメラ | |
JP2010135464A (ja) | 固体撮像素子及び撮像装置 | |
JP5440056B2 (ja) | 固体撮像素子 | |
JP5313550B2 (ja) | 固体撮像装置 | |
JP2008017155A (ja) | 固体撮像装置および撮像装置 | |
TWI385793B (zh) | 具對稱場效電晶體配置之像素 | |
KR101580754B1 (ko) | 고체 촬상 장치 | |
KR101580753B1 (ko) | 고체 촬상 장치 | |
JP2004215048A (ja) | 固体撮像装置 | |
JP2007123765A (ja) | 増幅型固体撮像装置 | |
JP4720402B2 (ja) | 固体撮像装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20080313 |
|
RD02 | Notification of acceptance of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422 Effective date: 20090817 |
|
RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20091014 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20101104 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20101109 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20110106 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20110125 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20110413 |
|
A911 | Transfer to examiner for re-examination before appeal (zenchi) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911 Effective date: 20110420 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20110524 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20110606 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140701 Year of fee payment: 3 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140701 Year of fee payment: 3 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |