JP2011160460A - パラメトリックリセットを用いる、低いリセットノイズを有し、低い暗電流を生成するcmosイメージセンサーのための3tピクセル - Google Patents
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Abstract
【解決手段】低いリセットノイズは、電荷検出ノードの電圧依存キャパシタンスをパラメーター的に変化させることによって達成され、その結果、リセットされる間、電荷検出ノードキャパシタンスは低くなり、その代わりに、感知及び集積サイクルの間、電荷検出ノードキャパシタンスは高くなる。したがって、このような特徴は、結果的に高いダイナミックレンジを招き、これは、非常に小さなピクセルを用いるセンサーにおいて重要である。低い暗電流の生成は、シリコン−二酸化シリコン(Si−SiO2)インターフェスの近くにp+インプラントを実行して、インターフェス状態を消去することによって達成される。
【選択図】図2
Description
Claims (19)
- 電荷検出ノードと、
前記電荷検出ノードに接続されたフォトダイオードと、
リセット信号に応じて前記電荷検出ノードをリセットレベルへリセットするように構成されたリセットトランジスタと、
前記電荷検出ノードに接続されたゲートを有するソースフォロワトランジスタと、
前記ソースフォロワトランジスタのソースに接続されたアドレッシングトランジスタと、
を含んで構成されるイメージセンサーピクセル回路であって、
固定された値のキャパシタと並列に設けられた電圧依存キャパシタを前記電荷検出ノードに有し、
前記電圧依存キャパシタは、前記電荷検出ノードのリセットレベルに応じてキャパシタンスが最小値へ減少するように構成される、
イメージセンサーピクセル回路。 - 前記ソースフォロワトランジスタは、最小電荷量だけが該トランジスタのチャネルに格納されるように構成される、請求項1記載のイメージセンサーピクセル回路。
- 電荷検出ノードと、
前記電荷検出ノードに接続されたフォトダイオードと、
リセット信号に応じて前記電荷検出ノードをリセットするように構成されたリセットトランジスタと、
前記電荷検出ノードに接続されたゲートを有するソースフォロワトランジスタと、
前記ソースフォロワトランジスタのソースに接続されたアドレッシングトランジスタと、
を含んで構成されるイメージセンサーピクセル回路であって、
前記フォトダイオードは、
第1導電型層の上部に形成された高濃度第1導電型接合領域と、
前記電荷検出ノードに接続されると共に前記高濃度第1導電型接合領域と接合する第1導電型ドープドポリシリコン層と、
前記第1導電型層の上部に形成され、前記第1導電型ドープドポリシリコン層の下に位置し且つ前記高濃度第1導電型接合領域に対し間隔をあけて隣接する低濃度第2導電型領域と、
前記第1導電型層の上部において前記第1導電型ドープドポリシリコン層によって覆われていない領域に形成された高濃度第2導電型領域と、
を含んで構成される、
イメージセンサーピクセル回路。 - 前記低濃度第2導電型領域のドーズ量は、前記低濃度第2導電型領域がリセットサイクルの間に完全に空乏化されるように決定される、請求項3記載のイメージセンサーピクセル回路。
- 電荷蓄積サイクルとリセットサイクルとをもつピクセル回路を駆動する方法であって、
前記リセットサイクルの間に電荷検出ノードのキャパシタンスを減少させ、
前記リセットサイクルの間に前記電荷検出ノードから電荷を除き、
前記電荷蓄積サイクルの間に前記電荷検出ノードのキャパシタンスを増加させ、
前記電荷蓄積サイクルの間に前記電荷検出ノード及び前記増加した電荷検出ノードのキャパシタンスに電荷を蓄積する、方法。 - 前記電荷検出ノードのキャパシタンスを減少させるときに、前記電荷検出ノードの領域が完全に空乏化するリセットレベルに前記電荷検出ノードをリセットする、請求項5記載の方法。
- 前記電荷検出ノード及び前記増加した電荷検出ノードのキャパシタンスに電荷を蓄積するときに、前記電荷検出ノードの領域が完全に空乏化することはない、請求項6記載の方法。
- アドレッシングパルスを発生し、
前記アドレッシングパルスに応じて出力線へ前記電荷検出ノードの第1レベルを提供し、
この第1レベルの提供の後に、前記リセットサイクルのリセットパルスを発生する、
請求項6記載の方法。 - 前記リセットパルスの間に前記出力線をハイとし、
前記出力線へ前記第1レベルを提供するために使用されるソースフォロワトランジスタのチャンネルから電荷を除く、
請求項8記載の方法。 - 電荷検出ノードと、
前記電荷検出ノードに接続されたフォトダイオードと、
リセット信号に応じて前記電荷検出ノードをリセットレベルへリセットするように構成されたリセットトランジスタと、
前記電荷検出ノードに接続されたゲートを有するソースフォロワトランジスタと、
前記ソースフォロワトランジスタのソースに接続されたアドレッシングトランジスタと、
を含んで構成されるイメージセンサーピクセル回路であって、
前記電荷検出ノードは、
前記リセット信号に応じるリセットサイクルの間に減少するキャパシタンスと、
前記フォトダイオードにより生じる電荷を前記電荷検出ノードが蓄積するために、電荷蓄積サイクルの間に増加するキャパシタンスと、
を含むように構成される、
イメージセンサーピクセル回路。 - 前記電荷検出ノードは、前記リセットサイクルの間に完全に空乏化し且つ前記電荷蓄積サイクルの間に完全に空乏化することのない領域を含んで構成される、請求項10記載のイメージセンサーピクセル回路。
- 前記減少するキャパシタンスが、前記リセットサイクルの間のkTCノイズを減少させる、請求項10記載のイメージセンサーピクセル回路。
- 前記増加するキャパシタンスが、前記電荷蓄積サイクルの間のダイナミックレンジを増加させる、請求項10記載のイメージセンサーピクセル回路。
- 衝突する光子を電子に変換し、感知時には高い検出ノードキャパシタンスを提供すると共にリセット時には低い検出ノードキャパシタンスを提供するように形成された電荷検出ノードを含むフォトダイオード領域と、
前記電荷検出ノードに接続されて蓄積電荷を感知するように構成されたソースフォロワートランジスタと、
前記電荷検出ノードに接続されて前記電荷検出ノードを選択的にリセットするように構成されたリセットトランジスタと、
を含んで構成され、
前記電荷検出ノードは、STI CMOS技術から具現され、p型インプラント層と、該p型インプラント層の上方に設けられ、前記p型インプラント層を有するシリコンへの直接的なポリシリコンコンタクトを形成したn型ドープドポリシリコン層と、前記電荷検出ノードのシリコン表面に沿って形成され、前記n型ドープドポリシリコン層によって覆われていないp+ドーピング層と、を含む、
ことを特徴とするイメージセンサーピクセル回路。 - 前記ソースフォロワートランジスタは、
最小電荷量だけが該トランジスタのチャネルに格納されることを可能にするため、リセットされる間バイアスされることを特徴とする請求項14に記載のイメージセンサーピクセル回路。 - 電荷検出ノードを有し、衝突する光子を電子に変換するように構成されたフォトダイオードと、
アドレッシング信号に応じて前記電荷検出ノードを選択的に出力へつなぐように構成されたアドレッシングトランジスタと、
前記電荷検出ノードを選択的にリセットするように構成されたリセットトランジスタと、
を含んで構成され、
前記フォトダイオード及び前記電荷検出ノードによって、固定された値のキャパシタ及び電圧依存キャパシタが提供され、
リセットサイクルの間、前記電荷検出ノードのキャパシタンスが低くなり、且つ、電荷感知及び集積サイクルの間、前記電荷検出ノードのキャパシタンスが高くなるように、リセットサイクルの間、前記電圧依存キャパシタのキャパシタンスをパラメーター的に変化させることによって、低いリセットノイズが達成され、
前記電荷検出ノードは、STI CMOS技術から具現され、p型インプラント層と、該p型インプラント層の上方に設けられ、前記p型インプラント層を有するシリコンへの直接的なポリシリコンコンタクトを形成したn型ドープドポリシリコン層と、前記電荷検出ノードのシリコン表面に沿って形成され、前記n型ドープドポリシリコン層によって覆われていないp+ドーピング層と、を含む、
ことを特徴とするイメージセンサーピクセル回路。 - 電荷検出ノードを有し、衝突する光子を電子に変換するように構成されたフォトダイオードと、
前記電荷検出ノードに接続されて蓄積電荷を感知するように構成されたソースフォロワートランジスタと、
アドレッシング信号に応じて前記電荷検出ノードを選択的に出力へつなぐように構成されたアドレッシングトランジスタと、
前記電荷検出ノードを選択的にリセットするように構成されたリセットトランジスタと、
を含んで構成され、
前記フォトダイオード及び前記電荷検出ノードによって、固定された値のキャパシタ及び電圧依存キャパシタが提供され、
リセットサイクルの間、前記電荷検出ノードのキャパシタンスが低くなり、且つ、電荷感知及び集積サイクルの間、前記電荷検出ノードのキャパシタンスが高くなるように、リセットサイクルの間、前記電圧依存キャパシタのキャパシタンスをパラメーター的に変化させることによって、低いリセットノイズが達成され、
前記ソースフォロワートランジスタは、最小電荷量だけが該トランジスタのチャネルに格納されることを可能にするため、リセットされる間バイアスされる、
ことを特徴とするイメージセンサーピクセル回路。 - イメージセンサーピクセル回路におけるフォトダイオードの電荷検出ノードを前記イメージセンサーピクセル回路の出力へつなぐためのアドレッシングパルスを発生し、
前記アドレッシングパルスに応じて前記電荷検出ノードの電荷感知を行い、
前記電荷検出ノードの電荷感知後、リセットパルスを発生し、
リセットノイズを低減するために、前記リセットパルスに従うリセットサイクルの間、前記フォトダイオードにおける電圧依存キャパシタのキャパシタンスを減少させ、
前記イメージセンサーピクセル回路の感度を増加させるために、前記リセットサイクルの後、前記電圧依存キャパシタのキャパシタンスを増加させる、ことを特徴とする方法。 - イメージセンサーピクセル回路におけるフォトダイオードの電荷検出ノードを前記イメージセンサーピクセル回路の出力へつなぐためのアドレッシングパルスを発生し、
前記アドレッシングパルスに応じ、ソースフォロワートランジスタを使用して前記電荷検出ノードの電荷感知を行い、
前記電荷検出ノードの電荷感知後、リセットパルスを発生し、
前記ソースフォロワートランジスタのチャネルから電荷を除くために、前記リセットパルスによるリセットサイクルの間、前記イメージセンサーピクセル回路の出力をハイにし、
リセットノイズを低減するために、前記リセットサイクルの間、前記フォトダイオードにおける電圧依存キャパシタのキャパシタンスを減少させ、
前記イメージセンサーピクセル回路の感度を増加させるために、前記リセットサイクルの後、前記電圧依存キャパシタのキャパシタンスを増加させる、ことを特徴とする方法。
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