JP2013138327A - 固体撮像素子 - Google Patents
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Abstract
従来、増幅トランジスタの微細化が求められ、RTSノイズは悪化する傾向にあった。
【解決手段】
本発明では、光を電荷に変換する光電変換部と、前記電荷を浮遊拡散領域に転送する転送トランジスタと、前記浮遊拡散領域に転送された前記電荷に応じた画素信号を出力する増幅トランジスタと、前記画素信号を選択的に信号線に読み出す選択トランジスタとを有する複数の画素と、複数の前記画素の前記浮遊拡散領域同士を連結する連結スイッチと、前記連結スイッチにより連結された前記浮遊拡散領域の前記電荷に応じた前記画素信号を複数の前記選択トランジスタを介して前記信号線に読み出す読出し制御部と、を備えることを特徴とする。
【選択図】図3
Description
[固体撮像素子101の構成]
図1は、本発明に係る固体撮像素子101の構成を示すブロック図である。
[画素部102の構成]
図1において、画素部102は、入射光量に応じた電荷を蓄積する画素p1,p2と、蓄積された電荷量に応じた電気信号を読み出す読出回路aと、電荷を蓄積する浮遊拡散領域FD1,FD2を画素間で連結するか否かを切り替えるための連結スイッチFDSWとを有する。
[回路例]
次に、画素p1および画素p2、読出回路a、連結スイッチFDSWの具体的な回路例について図3を用いて説明する。尚、図3は、図1に示した1列目の(n−1),(n),(n+1)の3組に対応する6行分の画素p1(n−1,1)および画素p2(nー1,1)から画素p1(n+1,1)および画素p2(n+1,1)までの6個の画素と、読出回路a(n−1,1)から読出回路a(n+1,1)までの3つの読出回路aと、連結スイッチFDSW(n−1,1)から連結スイッチFDSW(n+1,1)までの3つの連結スイッチFDSWの回路例を示している。
RST ∝ 1/√(L・W・Cox) ・・・ (式1)
つまり、ゲート酸化膜容量Cox、ゲート長L、ゲート幅Wのいずれかを大きくすれば、RTSノイズは低減できるが、ゲート酸化膜容量Cox、ゲート長L、ゲート幅Wのいずれも大きくすると増幅トランジスタAMTrの半導体構造自体が大きくなってしまう。これは、近年の固体撮像素子の高解像度化や小型化に伴う半導体の微細化に適していない。そこで、本実施形態に係る固体撮像素子101では、複数の読出回路aの増幅トランジスタAMTrを並列にして動作させることにより、見かけ上のゲート幅Wを大きくしてRSTノイズを低減することができる。
[FD連結のタイミングチャート]
先ず、図3に示した回路において、FD連結による読み出しを行う場合のタイミングチャートについて図6を用いて説明する。尚、図6の各タイミング信号は、図1および図3のタイミング信号と同じものである。また、図6において、各タイミング信号は”Highレベル”でトランジスタがオン、”Lowレベル”でトランジスタがオフするものとする。さらに、図6において、1Hは1行毎に読み出す期間を示し、この期間で他の列の各画素からも同様に信号が読み出される。
[画素混合のタイミングチャート]
次に、図3に示した回路において、画素混合による読み出しを行う場合のタイミングチャートについて図7を用いて説明する。尚、図7の各タイミング信号は、図1の垂直走査回路103および図3に示したタイミング信号と同じものである。また、図6と同様に、各タイミング信号は”Highレベル”でトランジスタがオン、”Lowレベル”でトランジスタがオフするものとする。さらに、図7において、1Hは1行毎に読み出す期間を示し、この期間に同じ行の各画素からも同様に信号が読み出される。
102・・・画素部
103・・・垂直走査回路
104・・・カラム回路
105・・・水平出力回路
a・・・読出回路
p1,p2・・・画素
VLINE・・・垂直信号線
PD1,PD2・・・フォトダイオード
TXTr1,TXTr2・・・転送トランジスタ
FD1,FD2・・・浮遊拡散領域
FDSW・・・連結スイッチ
AMTr・・・増幅トランジスタ
SELTr・・・選択トランジスタ
RSTTr・・・リセットトランジスタ
VTX1,VTX2,VFDSW,VRST,VSEL・・・タイミング信号
Claims (9)
- 光を電荷に変換する光電変換部と、前記電荷を浮遊拡散領域に転送する転送トランジスタと、前記浮遊拡散領域に転送された前記電荷に応じた画素信号を出力する増幅トランジスタと、前記画素信号を選択的に信号線に読み出す選択トランジスタとを有する複数の画素と、
複数の前記画素の前記浮遊拡散領域同士を連結する連結スイッチと、
前記連結スイッチにより連結された前記浮遊拡散領域の前記電荷に応じた前記画素信号を複数の前記選択トランジスタを介して前記信号線に読み出す読出し制御部と、
を備えることを特徴とする固体撮像素子。 - 請求項1に記載の固体撮像素子において、
前記読出し制御部は、(N−1)個(Nは2以上の整数)の前記連結スイッチにより連結された前記浮遊拡散領域の前記電荷に応じた前記画素信号を2個以上N個以下の前記選択トランジスタを介して前記信号線に読み出す
ことを特徴とする固体撮像素子。 - 請求項1または2に記載の固体撮像素子において、
前記浮遊拡散領域に接続され、前記浮遊拡散領域の前記電荷をリセットするリセットトランジスタをさらに備えることを特徴とする固体撮像素子。 - 請求項1から3のいずれか一項に記載の固体撮像素子において、
前記増幅トランジスタは電界効果トランジスタであることを特徴とする固体撮像素子。 - 光を電荷に変換する光電変換部と、前記電荷を浮遊拡散領域に転送する転送トランジスタとを有する複数の受光部と、
前記浮遊拡散領域に転送された前記電荷に応じた画素信号を出力する増幅トランジスタと、
前記画素信号を選択的に信号線に読み出す選択トランジスタと、
複数の前記浮遊拡散領域同士を連結する連結スイッチと、
前記連結スイッチにより連結された前記浮遊拡散領域の前記電荷に応じた前記画素信号を複数の前記選択トランジスタを介して前記信号線に読み出す読出し制御部と、
を備えることを特徴とする固体撮像素子。 - 請求項5に記載の固体撮像素子において、
前記読出し制御部は、(N−1)個(Nは2以上の整数)の前記連結スイッチにより連結された前記浮遊拡散領域の前記電荷に応じた前記画素信号を2個以上N個以下の前記選択トランジスタを介して前記信号線に読み出す
ことを特徴とする固体撮像素子。 - 請求項5または6に記載の固体撮像素子において、
前記浮遊拡散領域は、複数の前記受光部の光電変換部からの電荷が転送されることを特徴とする固体撮像素子。 - 請求項5から7のいずれか一項に記載の固体撮像素子において、
前記浮遊拡散領域の電荷をリセットするリセットトランジスタをさらに備えることを特徴とする固体撮像素子。 - 請求項5から8のいずれか一項に記載の固体撮像素子において、
前記増幅トランジスタは電界効果トランジスタであることを特徴とする固体撮像素子。
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JP2015106722A (ja) * | 2013-11-28 | 2015-06-08 | 株式会社ニコン | 撮像素子および撮像装置 |
JP2017163475A (ja) * | 2016-03-11 | 2017-09-14 | 富士通株式会社 | 画素駆動回路,イメージセンサおよび画素駆動回路のノイズ低減方法 |
WO2018012316A1 (ja) | 2016-07-15 | 2018-01-18 | ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 | 固体撮像素子および固体撮像素子の動作方法、撮像装置、並びに電子機器 |
JP2018160934A (ja) * | 2018-07-11 | 2018-10-11 | 株式会社ニコン | 撮像素子および撮像装置 |
JP2018160933A (ja) * | 2018-07-11 | 2018-10-11 | 株式会社ニコン | 撮像素子および撮像装置 |
US10154214B2 (en) | 2015-05-20 | 2018-12-11 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Image sensor having improved signal-to-noise ratio and reduced random noise and image processing system |
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Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008546313A (ja) * | 2005-06-01 | 2008-12-18 | イーストマン コダック カンパニー | 選択的ビニング機構を備えたcmosイメージセンサの画素 |
JP2009033316A (ja) * | 2007-07-25 | 2009-02-12 | Nikon Corp | 固体撮像装置及びこれを用いた電子カメラ |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008546313A (ja) * | 2005-06-01 | 2008-12-18 | イーストマン コダック カンパニー | 選択的ビニング機構を備えたcmosイメージセンサの画素 |
JP2009033316A (ja) * | 2007-07-25 | 2009-02-12 | Nikon Corp | 固体撮像装置及びこれを用いた電子カメラ |
Cited By (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2015106722A (ja) * | 2013-11-28 | 2015-06-08 | 株式会社ニコン | 撮像素子および撮像装置 |
CN103929600A (zh) * | 2014-04-30 | 2014-07-16 | 北京思比科微电子技术股份有限公司 | 高灵敏度cmos图像传感器共享型像素结构 |
US10154214B2 (en) | 2015-05-20 | 2018-12-11 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Image sensor having improved signal-to-noise ratio and reduced random noise and image processing system |
JP2017163475A (ja) * | 2016-03-11 | 2017-09-14 | 富士通株式会社 | 画素駆動回路,イメージセンサおよび画素駆動回路のノイズ低減方法 |
JP2020171060A (ja) * | 2016-03-31 | 2020-10-15 | キヤノン株式会社 | 撮像素子 |
WO2018012316A1 (ja) | 2016-07-15 | 2018-01-18 | ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 | 固体撮像素子および固体撮像素子の動作方法、撮像装置、並びに電子機器 |
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