JP2014204364A - 固体撮像素子および駆動方法、並びに電子機器 - Google Patents

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Abstract

【課題】読み出し期間以外の期間において基板上に電界の強い箇所が発生することを抑制することができるようにする。
【解決手段】光電変換素子は、入射光の光量に応じた電荷を発生して内部に蓄積する。転送トランジスタ(TRG)は、光電変換素子によって蓄積された電荷を転送する。第1の電荷電圧変換部は、転送トランジスタ(TRG)により転送された電荷を電圧に変換する。MOSキャパシタの基板電極(ゲート電極に対向する第2の電荷電圧変換部の領域)は、第1の電荷電圧変換部と接続トランジスタ(FDG)を介して接続する。第1の電荷電圧変換部により変換された電圧の信号等の読み出し期間と、読み出し期間以外の期間で異なる電圧が、MOSキャパシタのゲート電極に印加される。本開示は、例えば、CMOSイメージセンサ等に適用することができる。
【選択図】図5

Description

本開示は、固体撮像素子および駆動方法、並びに電子機器に関し、特に、読み出し期間以外の期間において基板上に電界の強い箇所が発生することを抑制することができるようにした固体撮像素子および駆動方法、並びに電子機器に関する。
固体撮像素子は、例えば、デジタルスチルカメラやビデオカメラ等の撮像装置や、撮像機能を有する携帯端末装置などの電子機器に用いられている。固体撮像素子としては、光電変換素子であるフォトダイオードに蓄積された電荷を、MOS(Metal Oxide Semiconductor)トランジスタを介して読み出すCMOS(complementary MOS)イメージセンサがある。
CMOSイメージセンサは、一般的に、各画素のフォトダイオードに蓄積された電荷を転送トランジスタを介して電荷電圧変換部に転送し、電圧の信号に変換して読み出す。
このようなCMOSイメージセンサにおいて、トランジスタを介して電荷電圧変換部に容量を付加し、電荷電圧変換部の容量を可変とすることが考案されている。具体的には、電荷電圧変換部を2分割し、一方にキャパシタを付加することが考案されている(例えば、特許文献1乃至3参照)。
これにより、特許文献1の技術では、電荷電圧変換のゲインの切り替え、および、フィルファクタの改善を実現することができる。また、特許文献2および3の技術では、露光期間中に光電変換素子で発生した電荷を、電荷電圧変換部に付加したキャパシタに蓄積することができ、これにより、ダイナミックレンジを高照度側へ拡大することができる。
特表2009−505498号公報 特開2005−328493号公報 特開2006−262387号公報
ところで、特許文献1の技術では、キャパシタにおける電荷電圧変換部の対向電極は、リセットトランジスタおよび増幅トランジスタのドレインと接続され、この対向電極には電源電圧が印可されている。
しかしながら、キャパシタの電極間に電源電圧が常に印加されていると、基板上に電界の強い箇所が発生し、信頼性の観点から懸念が生じる。
本開示は、このような状況に鑑みてなされたものであり、読み出し期間以外の期間において基板上に電界の強い箇所が発生することができるようにするものである。
本開示の第1の側面の固体撮像素子は、入射光の光量に応じた電荷を発生して内部に蓄積する光電変換素子と、前記光電変換素子によって蓄積された前記電荷を転送する電荷転送部と、前記電荷転送部により転送された前記電荷を電圧に変換する電荷電圧変換部と、前記電荷電圧変換部とトランジスタを介して基板電極が接続するMOSキャパシタとを備え、前記電荷電圧変換部により変換された前記電圧の信号の読み出し期間と、前記読み出し期間以外の期間で異なる電圧が、前記MOSキャパシタのゲート電極に印加される固体撮像素子である。
本開示の第1の側面の駆動方法および電子機器は、本開示の第1の側面の固体撮像素子に対応する。
本開示の第1の側面においては、光電変換素子が、入射光の光量に応じた電荷を発生して内部に蓄積し、電荷転送部が、前記光電変換素子によって蓄積された前記電荷を転送し、電荷電圧変換部が、前記電荷転送部により転送された前記電荷を電圧に変換し、MOSキャパシタの基板電極が、前記電荷電圧変換部とトランジスタを介して接続し、前記電荷電圧変換部により変換された前記電圧の信号の読み出し期間と、前記読み出し期間以外の期間で異なる電圧が、前記MOSキャパシタのゲート電極に印加される。
本開示の第2の側面の固体撮像素子は、入射光の光量に応じた電荷を発生して内部に蓄積する光電変換素子と、前記光電変換素子によって蓄積された前記電荷を転送する電荷転送部と、前記電荷転送部により転送された前記電荷を電圧に変換する電荷電圧変換部と、前記電荷電圧変換部とトランジスタを介して基板電極が接続するMOSキャパシタとを備え、前記電荷電圧変換部により変換された前記電圧の信号の読み出し期間と、前記読み出し期間以外の期間で異なる電圧が、前記MOSキャパシタの基板電極に印加される固体撮像素子である。
本開示の第2の側面の駆動方法および電子機器は、本開示の第2の側面の固体撮像素子に対応する。
本開示の第2の側面においては、光電変換素子が、入射光の光量に応じた電荷を発生して内部に蓄積し、電荷転送部が、前記光電変換素子によって蓄積された前記電荷を転送し、電荷電圧変換部が、前記電荷転送部により転送された前記電荷を電圧に変換し、MOSキャパシタの基板電極が、前記電荷電圧変換部とトランジスタを介して接続し、前記電荷電圧変換部により変換された前記電圧の信号の読み出し期間と、前記読み出し期間以外の期間で異なる電圧が、前記MOSキャパシタの基板電極に印加される。
本開示によれば、読み出し期間以外の期間において基板上に電界の強い箇所が発生することを抑制することができる。
画素の第1の構成の例を示す断面図である。 画素の第2の構成の例を示す断面図である。 本開示を適用した固体撮像素子としてのCMOSイメージセンサの第1実施の形態の構成例を示すブロック図である。 図3の画素アレイ部の画素の構成例を示す平面図である。 図3の画素アレイ部の画素の構成例を示す断面図である。 図4および図5の画素の動作の例を示すタイミングチャートである。 図6の動作時の所定の時刻の基板のポテンシャル状態を示す図である。 画素の他の構成例を示す画素アレイ部の平面図である。 図8の画素の動作を示すタイミングチャートである。 本開示を適用した固体撮像素子としてのCMOSイメージセンサの第2実施の形態の画素の構成例を示す平面図である。 本開示を適用した固体撮像素子としてのCMOSイメージセンサの第2実施の形態の画素の構成例を示す断面図である。 画素の動作の例を示すタイミングチャートである 画素の他の構成例を示す平面図である。 本開示を適用した電子機器としての撮像装置の構成例を示すブロック図である。
<本開示の前提>
電荷電圧変換部を2分割し、一方にMOSキャパシタを付加するCMOSイメージセンサの画素の構成としては、主に2つの構成がある。
第1の構成は、MOSキャパシタにおける電荷電圧変換部の対向電極として基板が用いられる構成であり、第2の構成は、MOSキャパシタにおける電荷電圧変換部の対向電極としてゲート電極が用いられる構成である。
図1は、画素の第1の構成の例を示す断面図である。
図1に示すように、光電変換素子(HAD)11とn型層(n+)からなる第1の電荷電圧変換部(FD1)12が、p-well層が形成された基板10内に設けられる。光電変換素子11は、基板表面側からp型層(p+)とn型層(n-)が順に配置されることにより形成され、入射光の光量に応じた電荷量の電荷を発生して内部に蓄積する。第1の電荷電圧変換部12は、光電変換素子11から転送されてくる電荷を電圧に変換する。
また、基板10内には、n型層(n+)からなる第2の電荷電圧変換部(FD2)13と、電源電圧(Vdd)が印加されるMOSキャパシタにおける第2の電荷電圧変換部13の対向電極としてのn型層(n+)14が設けられる。第2の電荷電圧変換部12は、光電変換素子11から転送されてくる電荷を第1の電荷電圧変換部12とともに電圧に変換する。
さらに、光電変換素子11と第1の電荷電圧変換部12の間の基板10の上部には、図示せぬゲート絶縁膜を介して、ゲート電極15が設けられる。光電変換素子11、第1の電荷電圧変換部12、およびゲート電極15は、光電変換素子11から第1の電荷電圧変換部12に電荷を転送する転送トランジスタ(TRG)として機能する。
第1の電荷電圧変換部12と第2の電荷電圧変換部13の基板10の上部には、図示せぬゲート絶縁膜を介してゲート電極16が設けられる。第1の電荷電圧変換部12、第2の電荷電圧変換部13、およびゲート電極16は、第1の電荷電圧変換部12と第2の電荷電圧変換部13を電気的に接続する接続トランジスタ(FDG)として機能する。
また、第2の電荷電圧変換部13とn型層14の間の基板10の上部には、図示せぬゲート絶縁膜を介して、ゲート電極17が設けられる。第2の電荷電圧変換部13、n型層14、およびゲート電極17は、n型層14の電荷により第2の電荷電圧変換部13や第1の電荷電圧変換部12の電荷をリセットするリセットトランジスタ(RST)として機能する。
また、n型層14の上部には、図示せぬゲート絶縁膜を介して、MOSキャパシタにおける第2の電荷電圧変換部13の電極としてのゲート電極18が設けられ、ゲート電極18は、第2の電荷電圧変換部13と接続する。ゲート電極18とn型層14は、MOSキャパシタとして機能する。
ゲートに第1の電荷電圧変換部12が接続されることにより、第1の電荷電圧変換部12により変換された電圧を増幅する増幅トランジスタ(AMP)19のソースと、画素信号の読み出しを制御する読み出しトランジスタ(SEL)20のドレインが接続される。増幅トランジスタ19のドレインには電源電圧が印加される。読み出しトランジスタ20のソースは読み出し線21に接続され、増幅トランジスタ19により増幅された電圧の信号が、画素信号として読み出しトランジスタ20を介して読み出し線21に出力される。読み出しトランジスタ20は、画素信号の読み出しを制御する。
以上のような構成により、図1の画素1では、ゲート電極18とn型層14の間には、読み出し期間および大光量が照射されている場合以外電源電圧は印可されない。しかしながら、ゲート電極18と第2の電荷電圧変換部13を接続するために、第2の電荷電圧変換部13にコンタクト領域を設ける必要がある。そのため第2の電荷電圧変換部13の面積が大きくなり、面積効率が低い。
図2は、画素の第2の構成の例を示す断面図である。
図2に示す構成のうち、図1の構成と同じ構成には同じ符号を付してある。重複する説明については適宜省略する。
図2の画素30の構成は、n型層14とゲート電極18の代わりに、n型層31とゲート電極32が設けられる点が図1の画素1の構成と異なる。図2の画素30では、MOSキャパシタにおける第2の電荷電圧変換部13の対向電極としてゲート電極32が用いられる。
具体的には、電源電圧が印加されるn型層31が基板10内に設けられる。また、第2の電荷電圧変換部13とn型層31の間の基板10の上部に、第2の電荷電圧変換部13と隣接するように、MOSキャパシタにおける第2の電荷電圧変換部13の対向電極としてゲート電極32が設けられる。従って、MOSキャパシタにおける第2の電荷電圧変換部13の電極は、ゲート電極32と対向する基板10である。ゲート電極32には、n型層31が接続され、電源電圧が印加される。
以上のような構成により、図2の画素30では、n型層31をゲート電極18と対向させる必要がないため、n型層31を図1のn型層14に比べて小さくすることができる。従って、画素30は、画素1に比べて面積効率が高い。よって、特許文献1の技術のようにフィルファクタの改善を目的としている場合、図2の画素30の方が望ましい。
しかしながら、画素30では、ゲート電極32と基板10の間に常に電源電圧が印可されている状態となる。そのため、読み出し期間および大光量が照射されている場合以外であっても常に電界の強い場所が基板10内に発生し、信頼性の観点から懸念が生じる。具体的には、白点や暗電流といった暗時の撮像特性に悪影響が発生する。
そこで、本開示では、画素30のようにMOSキャパシタにおける第2の電荷電圧変換部の対向電極としてゲート電極を用いる画素において、MOSキャパシタのゲート電極または基板電極に印加される電圧が、読み出し期間と読み出し期間以外の期間で変更される。これにより、読み出し期間以外の期間において基板上に電界の強い箇所が発生することを抑制することができる。その結果、面積効率を維持しつつ、信頼性を向上させることができる。
<第1実施の形態>
(固体撮像素子の第1実施の形態の構成例)
図3は、本開示を適用した固体撮像素子としてのCMOSイメージセンサの第1実施の形態の構成例を示すブロック図である。
CMOSイメージセンサ100は、画素アレイ部111、垂直駆動部112、カラム処理部113、水平駆動部114、システム制御部115、画素駆動線116、垂直信号線117、信号処理部118、およびデータ格納部119により構成される。
画素アレイ部111、垂直駆動部112、カラム処理部113、水平駆動部114、システム制御部115、画素駆動線116、垂直信号線117、信号処理部118、およびデータ格納部119は、図示せぬ基板(チップ)に形成されている。
なお、CMOSイメージセンサ100は、信号処理部118とデータ格納部119を含まず、信号処理部118とデータ格納部119は、例えば、CMOSイメージセンサ100とは別の基板にDSP(Digital Signal Processor)等の外部信号処理部として設けられるようにしてもよい。
CMOSイメージセンサ100は、被写体の画像を撮像し、その画像の各画素の画素信号を出力する。
具体的には、画素アレイ部111には、入射光の光量に応じた電荷量の電荷を発生して内部に蓄積する光電変換素子を有する画素が行列状に2次元配置される。
また、画素アレイ部111には、行列状の画素に対して行ごとに画素駆動線116が図の左右方向(行方向)に形成され、列ごとに垂直信号線117が図の上下方向(列方向)に形成される。画素駆動線116の一端は、垂直駆動部112の各行に対応した図示せぬ出力端に接続されている。
垂直駆動部112は、シフトレジスタやアドレスデコーダなどによって構成され、画素アレイ部111の各画素を行単位等で駆動する画素駆動部である。この垂直駆動部112の具体的な構成について図示は省略するが、垂直駆動部112は、読み出し走査系および掃き出し走査系の2つの走査系を有する構成となっている。
読み出し走査系は、各画素からの画素信号を行単位で順に読み出すように、各行を順に選択し、選択行の画素駆動線116と接続する出力端から選択パルス等を出力する。
掃き出し走査系は、光電変換素子から不要な電荷を掃き出す(リセットする)ために、読み出し系の走査よりもシャッタスピードの時間分だけ先行して、各行の画素駆動線116と接続する出力端から制御パルスを出力する。この掃き出し走査系による走査により、いわゆる電子シャッタ動作が行ごとに順に行われる。ここで、電子シャッタ動作とは、光電変換素子の電荷を捨てて、新たに露光を開始する(電荷の蓄積を開始する)動作のことをいう。
垂直駆動部112の読み出し走査系によって選択された行の各画素から出力される画素信号は、垂直信号線117の各々を通してカラム処理部113に供給される。
カラム処理部113は、画素アレイ部111の列ごとに信号処理回路を有する。カラム処理部113の各信号処理回路は、選択行の各画素から垂直信号線117を通して出力される画素信号に対して、CDS(Correlated Double Sampling)(相関二重サンプリング)処理等のノイズ除去処理、A/D変換処理等の信号処理を行う。CDS処理により、リセットノイズや増幅トランジスタの閾値ばらつき等の画素固有の固定パターンノイズが除去される。カラム処理部113は、信号処理後の画素信号を一時的に保持する。
水平駆動部114は、シフトレジスタやアドレスデコーダなどによって構成され、カラム処理部113の信号処理回路を順番に選択する。この水平駆動部114による選択走査により、カラム処理部113の各信号処理回路で信号処理された画素信号が順番に信号処理部118に出力される。
システム制御部115は、各種のタイミング信号を生成するタイミングジェネレータ等によって構成され、タイミングジェネレータで生成された各種のタイミング信号を基に垂直駆動部112、カラム処理部113、および水平駆動部114を制御する。
信号処理部118は、少なくとも加算処理機能を有する。信号処理部118は、カラム処理部113から出力される画素信号に対して加算処理等の種々の信号処理を行う。このとき、信号処理部118は、必要に応じて、信号処理の途中結果などをデータ格納部119に格納し、必要なタイミングで参照する。信号処理部118は、信号処理後の画素信号を出力する。
(画素の構成例)
図4および図5は、それぞれ、図3の画素アレイ部111の画素の構成例を示す平面図、断面図である。
なお、図4では、説明の便宜上、画素アレイ部111に配置される2×2個の画素のみを図示している。このことは、後述する図8においても同様である。
図4と図5に示す構成のうち、図2の構成と同じ構成には同じ符号を付してある。重複する説明については適宜省略する。
図4および図5の画素120の構成は、第2の電荷電圧変換部13、n型層31、ゲート電極32の代わりに、第2の電荷電圧変換部121、n型層122、ゲート電極123が設けられる点が図2の画素30の構成と異なる。画素120では、MOSキャパシタにおける第2の電荷電圧変換部121の対向電極として、読み出しトランジスタ20のゲートと接続するゲート電極123が用いられる。
具体的には、図4と図5に示すように、画素120では、基板10の内部に、第1の電荷電圧変換部12と隣接するように、n型層(n-)からなる第2の電荷電圧変換部(FC)121が設けられる。また、基板10の内部に、第1の電荷電圧変換部12とともに第2の電荷電圧変換部121を挟むように、電源電圧が印加されるn型層(n+)122が設けられる。
また、第2の電荷電圧変換部121の基板10の上部には、図示せぬゲート絶縁膜を介して、第1の電荷電圧変換部12側から順に、ゲート電極16、ゲート電極123、ゲート電極17がそれぞれに対向する領域を完全に覆うように設けられる。
第1の電荷電圧変換部12、ゲート電極16、および第2の電荷電圧変換部121は、第1の電荷電圧変換部12と第2の電荷電圧変換部121を電気的に接続する接続トランジスタ(FDG)として機能する。
また、ゲート電極123と、ゲート電極123に対向する第2の電荷電圧変換部121の領域は、MOSキャパシタとして機能する。即ち、ゲート電極123は、MOSキャパシタのゲート電極であり、ゲート電極123に対向する第2の電荷電圧変換部121の領域は、MOSキャパシタの基板電極である。ゲート電極123は、読み出しトランジスタ20のゲートに接続され、MOSキャパシタの基板電極は、接続トランジスタ(FDG)を介して第1の電荷電圧変換部12と接続する。
さらに、第2の電荷電圧変換部121、n型層122、およびゲート電極17は、n型層122の電荷により第2の電荷電圧変換部121や第1の電荷電圧変換部12の電荷をリセットするリセットトランジスタ(RST)として機能する。
なお、以下では、ゲート電極15と対向する基板10内の領域を領域124という。
以上のように構成されることにより、画素120では、第2の電荷電圧変換部121のゲート電極123と対向する領域はいずれのゲート電極とも接続せず、コンタクト領域を設ける必要がないため、画素120は、図1の画素1に比べて面積効率が高い。よって、フィルファクタを改善することができる。
(画素の動作の第1の例)
図6は、図4および図5の画素120の動作の例を示すタイミングチャートであり、図7は、その動作時の所定の時刻の基板10のポテンシャル状態を示す図である。
なお、図6において、横軸は時刻を表し、縦軸は電圧を表す。また、図7において、横軸は、基板10の水平方向の位置を表し、縦軸は、その位置のポテンシャルを表す。なお、本明細書においてポテンシャルとは電子の静電ポテンシャルを指す。
図6に示すように、まず、時刻t1から時刻t3までの期間、垂直駆動部112から読み出しトランジスタ(SEL)20のゲートとゲート電極123に選択パルスが印加される。即ち、読み出しトランジスタ20のゲートとゲート電極123がオンにされる。
また、垂直駆動部112から接続トランジスタ(FDG)のゲート電極16に転送パルスが印加されて転送トランジスタ(FDC)がオンにされ、リセットトランジスタ(RST)のゲート電極17にリセットパルスが印加されてリセットトランジスタがオンにされる。また、時刻t1から時刻t2(t1<t2<t3)までの期間、垂直駆動部112から転送トランジスタ(TRG)のゲート電極15に転送パルスが印加され、転送トランジスタ(TRG)がオンにされる。
これにより、時刻t1から時刻t2までの期間内の任意の時刻(a)では、図7に示すように、ゲート電極15と対向する領域124のポテンシャルは低くなる。また、ゲート電極16、ゲート電極123、およびゲート電極17と対向する第2の電荷電圧変換部121のポテンシャルは低くなる。その結果、光電変換素子11、第1の電荷電圧変換部12、および第2の電荷電圧変換部121に蓄積されている電荷が排出(リセット)される。
次に、図6に示すように、時刻t3から時刻t4(t3<t4)までの期間、垂直駆動部112から全てのパルスが印加されない。従って、時刻t3から時刻t4までの任意の時刻(b)では、図7に示すように、第1の電荷電圧変換部12とn型層122のポテンシャルは低いままであるが、領域124と第2の電荷電圧変換部121のポテンシャルは高くなる。その結果、光電変換素子11には、光電変換によって発生した電荷が蓄積される。即ち、露光が行われる。
そして、図6に示すように、時刻t4から時刻t11(t4<t11)までの期間、読み出しトランジスタ20とゲート電極123に選択パルスが印加される。また、時刻t4から時刻t6(t4<t6<t11)までの期間、ゲート電極16に転送パルスが印加される。また、時刻t4から時刻t5(t4<t5<t6)までの期間、ゲート電極123にリセットパルスが印加される。
これにより、時刻t4から時刻t5までの期間の任意の時刻(c)では、図7に示すように、領域124のポテンシャルは高いままであるが、第1の電荷電圧変換部12と第2の電荷電圧変換部121のポテンシャルが低くなる。
このとき、読み出しトランジスタ20のゲートには選択パルスが印加されている。そのため、接続トランジスタ(FDG)、MOSキャパシタ、およびリセットトランジスタ(RST)のリセット時の電荷に対応する電圧は、増幅トランジスタ19により増幅され、画素信号として、読み出しトランジスタ20を介して垂直信号線117に出力される。
以上のようにして、時刻(c)では、接続トランジスタ(FDG)、MOSキャパシタ、およびリセットトランジスタ(RST)のリセット時の画素信号が垂直信号線117に出力される。この画素信号は、CDS処理等に用いられる。
また、時刻t5から時刻t6までの期間の任意の時刻(d)では、図7に示すように、第2の電荷電圧変換部121において、ゲート電極17に対向する領域のポテンシャルのみ高くなる。また、このとき、読み出しトランジスタ20のゲートには選択パルスが印加されている。
このため、接続トランジスタ(FDG)とMOSキャパシタのリセット時の電荷に対応する電圧が増幅トランジスタ19により増幅され、画素信号として、読み出しトランジスタ20により垂直信号線117に出力される。以上のようにして、時刻(d)では、接続トランジスタ(FDG)とMOSキャパシタのリセット時の画素信号が垂直信号線117に出力される。この画素信号は、CDS処理等に用いられる。
さらに、時刻t6からゲート電極15に転送パルスが印加される時刻t7(t6<t7<t11)までの期間の任意の時刻(e)では、図7に示すようにゲート電極17だけでなくゲート電極16に対向する第2の電荷電圧変換部121のポテンシャルも高くなる。また、このとき、読み出しトランジスタ20のゲートには選択パルスが印加されている。
このため、第1の電荷電圧変換部12のリセット時の電荷に対応する電圧が増幅トランジスタ19により増幅され、画素信号として、読み出しトランジスタ20により垂直信号線117に出力される。以上のようにして、時刻(e)では、第1の電荷電圧変換部12のリセット時の画素信号が垂直信号線117に出力される。この画素信号は、CDS処理等に用いられる。
次に、図6に示すように、時刻t7から時刻t8(t7<t8<t11)までの期間、転送トランジスタ(TRG)に転送パルスが印加される。これにより、時刻t7から時刻t8までの期間の任意の時刻(f)では、図7に示すように、領域124のポテンシャルが低くなる。従って、光電変換素子11に蓄積された電荷が第1の電荷電圧変換部12に転送される。但し、第1の電荷電圧変換部12の容量は十分に大きくないため、光電変換素子11に蓄積された電荷量が多い場合、一部の電荷は光電変換素子11内に留まる。
そして、図6に示すように、時刻t8から、次に転送トランジスタ(TRG)に転送パルスが印加される時刻t9(t8<t9<t11)までの期間、転送トランジスタ(TRG)には転送パルスが印加されない。そのため、時刻t8から時刻t9までの期間の任意の時刻(g)では、図7に示すように、領域124のポテンシャルが高くなる。また、このとき、読み出しトランジスタ20のゲートには選択パルスが印加されている。
従って、第1の電荷電圧変換部12に転送された電荷に対応する電圧が増幅トランジスタ19により増幅され、画素信号として、読み出しトランジスタ20を介して垂直信号線117に出力される。これにより、高ゲインの画素信号が読み出される。
次に、図6に示すように、時刻t9から時刻t11までの期間、ゲート電極16に転送パルスが印加される。また、時刻t9から時刻t10(t9<t10<t11)までの期間、転送トランジスタ(TRG)には転送パルスが再度印加される。
これにより、時刻t9から時刻t10までの期間の任意の時刻(h)では、図7に示すように、領域124のポテンシャルが再度低くなるとともに、第2の電荷電圧変換部121のゲート電極16に対向する領域のポテンシャルも低くなる。従って、光電変換素子11に留まった電荷が、第1の電荷電圧変換部12と第2の電荷電圧変換部121に転送される。
そして、図6に示すように、時刻t10からt11までの期間、転送トランジスタ(TRG)には転送パルスは印加されない。そのため、時刻t10から時刻t11までの期間の任意の時刻(i)では、図7に示すように、領域124のポテンシャルが高くなる。また、このとき、選択パルスと接続トランジスタ(FDG)には転送パルスが印加されたままである。
従って、第1の電荷電圧変換部12と第2の電荷電圧変換部121に転送された電荷に対応する電圧が増幅トランジスタ19により増幅され、画素信号として、読み出しトランジスタ20を介して垂直信号線117に出力される。これにより、低ゲインの画素信号が読み出される。
以上のように、画素120では、読み出しトランジスタ20のゲートに印加される選択パルスが、リセット時の画素信号と実際の画素信号を読み出す時刻t4から時刻t11までの読み出し期間のみ印加される。そして、ゲート電極123は、読み出しトランジスタ20のゲートに接続されている。
従って、ゲート電極123に印加される電圧は、読み出し期間では転送パルスの印加時の電圧(例えば電源電圧)になり、読み出し期間以外の時刻t3から時刻t4までの期間では転送パルスの非印加時の電圧(例えばグランドレベルの電圧)になる。即ち、ゲート電極123に印加される電圧は、読み出し期間と読み出し期間以外の時刻t3から時刻t4までの期間で異なる。よって、読み出し期間以外の期間において基板10上に電界の強い箇所が発生することを抑制し、信頼性を向上させることができる。露光期間等の読み出し期間以外の期間は、読み出し期間に比べて長いため、抑制による効果は大きい。
(画素の他の構成例)
図8は、画素120の他の構成例を示す画素アレイ部111の平面図である。
図8の画素120は、ゲート電極123が、ゲート電極123と対向する第2の電荷電圧変換部121の領域の一部を覆う点が図4の画素120の構成と異なる。
具体的には、第2の電荷電圧変換部121とゲート電極123が、ゲート電極16とゲート電極17の並ぶ方向と垂直の方向に並んでいる。
(画素の動作の他の例)
図9は、図8の画素120の動作を示すタイミングチャートである。
なお、図9において、横軸は時刻を表し、縦軸は電圧を表す。
図9に示すように、図8の画素120の動作は、時刻t1から時刻t3において読み出しトランジスタ20のゲートおよびゲート電極123に選択パルスが印加されない点を除いて、図6の動作と同様である。
従って、ゲート電極123に印加される電圧は、読み出し期間では転送パルスの印加時の電圧(例えば電源電圧)になり、読み出し期間以外の期間では転送パルスの非印加時の電圧(例えばグランドレベルの電圧)になる。即ち、ゲート電極123に印加される電圧は、読み出し期間と読み出し期間以外の期間で異なる。よって、読み出し期間以外の期間において基板10上に電界の強い箇所が発生することを抑制し、信頼性を向上させることができる。
<第2実施の形態>
(固体撮像素子の第2実施の形態の構成例)
本開示を適用した固体撮像素子としてのCMOSイメージセンサの第2実施の形態の構成は、画素アレイ部111の画素を除いて、図3のCMOSイメージセンサ100の構成と同様である。従って、画素についてのみ説明する。
図10および図11は、本開示を適用した固体撮像素子としてのCMOSイメージセンサの第2実施の形態の画素の構成例を示す平面図、断面図である。
図10および図11に示す構成のうち、図4および図5の構成と同じ構成には同じ符号を付してある。重複する説明については適宜省略する。
図10および図11の画素140の構成は、n型層122、ゲート電極123の代わりに、n型層141、ゲート電極142が設けられる点が図4および図5の画素120の構成と異なる。画素140では、MOSキャパシタにおける第2の電荷電圧変換部13の電極の電圧が可変にされる。
具体的には、画素140のn型層(n+)141は、基板10の内部に第2の電荷電圧変換部121と隣接するように設けられる。第2の電荷電圧変換部121、n型層141、およびゲート電極17は、リセットトランジスタ(RST)として機能する。即ち、n型層141は、リセットトランジスタのドレインとして機能し、ゲート電極はゲートとして機能し、第2の電荷電圧変換部121はソースとして機能する。n型層141には、可変な電圧(DRN)が印加される。
また、ゲート電極142は、基板10内の第2の電荷電圧変換部121の上部のゲート電極16とゲート電極17の間に、第2の電荷電圧変換部121を完全に覆うようにして設けられ、ゲート電極142には電源電圧(Vdd)が印加される。
ゲート電極142と、ゲート電極142に対向する第2の電荷電圧変換部121の領域は、MOSキャパシタとして機能する。即ち、ゲート電極142は、MOSキャパシタのゲート電極であり、ゲート電極142に対向する第2の電荷電圧変換部121の領域は、MOSキャパシタの基板電極である。従って、MOSキャパシタの基板電極は、リセットトランジスタのソースと接続している。
以上のように構成されることにより、画素140では、画素120と同様に、第2の電荷電圧変換部121のゲート電極142と対向する領域はいずれのゲート電極とも接続せず、コンタクト領域を設ける必要がないため、画素140は画素1に比べて面積効率が高い。よって、フィルファクタを改善することができる。
(画素の動作の例)
図12は、画素140の動作の例を示すタイミングチャートである。
なお、図12において、横軸は時刻を表し、縦軸は電圧を表す。
図12に示すように、まず、時刻t21から時刻t23(t21<t23)までの期間、接続トランジスタ(FDG)のゲート電極16に転送パルスが印加される。また、時刻t21から時刻t25(t23<t25)までの期間、リセットトランジスタ(RST)のゲート電極17にリセットパルスが印加される。また、時刻t21から時刻t22(t21<t22<t23)までの期間、転送トランジスタ(TRG)のゲート電極15に転送パルスが印加される。
これにより、時刻t21から時刻t22までの期間では、図7の時刻(a)の場合と同様に、領域124と第2の電荷電圧変換部121のポテンシャルは低くなる。その結果、光電変換素子11、第1の電荷電圧変換部12、および第2の電荷電圧変換部121に蓄積されている電荷が排出(リセット)される。
そして、時刻t22において、転送トランジスタ(TRG)に転送パルスが印加されなくなるため、領域124のポテンシャルは高くなり、光電変換素子11による電荷の蓄積が開始する。即ち、露光が開始する。
次に、図12に示すように、時刻t24(t23<t24<t25)から時刻t26(t25<t26)までの期間、n型層141にその他のパルスとは逆相のパルス(以下、逆相パルスという)が印加される。即ち、時刻t24から時刻t26までの期間、n型層141に印加される電圧は低電圧となる。また、このとき、リセットパルスは、時刻t25まで印加されている。
これにより、時刻t24から時刻t25までの期間、ゲート電極142に対向する第2の電荷電圧変換部121の領域、即ちMOSキャパシタの基板電極の空乏層が埋め戻され、基板10内に電界の強い箇所が発生することが抑制される。
時刻t27から時刻t34までの期間の動作は、図6の時刻t4から時刻t11までの動作と同様であるので、説明は省略する。
時刻t34の後、時刻t35(t34<t35)から時刻t37(t35<t37)までの期間、リセットパルスが印加される。また、時刻t36(t35<t36<t37)から時刻t38(t37<t38)までの期間、n型層141に逆相パルスが印加される。これにより、時刻t36から時刻t37までの期間、MOSキャパシタの基板電極の空乏層が再度埋め戻され、基板10内に電界の強い箇所が発生することが抑制される。
以上のように、画素140では、読み出し期間以外の時刻t24から時刻t26までの期間および時刻t36から時刻t38までの期間、リセットトランジスタを介してMOSキャパシタの基板電極に逆相パルスが印加される。また、それらの期間以外の読み出し期間を含む期間、逆相パルスが印加されない。
従って、MOSキャパシタの基板電極にリセットトランジスタを介して印加される電圧は、この読み出し期間以外の期間では低電圧になり、その期間以外の読み出し期間を含む期間では高電圧(例えば電源電圧)になる。即ち、MOSキャパシタの基板電極にリセットトランジスタを介して印加される電圧は、この読み出し期間以外の期間と、その期間以外の読み出し期間を含む期間で異なる。よって、読み出し期間以外の期間において基板10上に電界の強い箇所が発生することを抑制し、信頼性を向上させることができる。
(画素の他の構成例)
図13は、画素140の他の構成例を示す平面図である。
図13の画素140は、ゲート電極142が第2の電荷電圧変換部121の一部を覆う点が図10の画素140の構成と異なる。
具体的には、第2の電荷電圧変換部121とゲート電極142が、ゲート電極16とゲート電極17の並ぶ方向と垂直の方向に並んでいる。
図13の画素140の動作は、図10の画素140の動作と同様であるので、説明は省略する。
<第3実施の形態の構成例>
(電子機器の一実施の形態の構成例)
図14は、本開示を適用した電子機器としての撮像装置の構成例を示すブロック図である。
図14の撮像装置500は、ビデオカメラやデジタルスチルカメラ等である。撮像装置500は、光学部501、固体撮像素子502、DSP回路503、フレームメモリ504、表示部505、記録部506、操作部507、および電源部508からなる。DSP回路503、フレームメモリ504、表示部505、記録部506、操作部507、および電源部508は、バスライン509を介して相互に接続されている。
光学部501は、レンズ群などからなり、被写体からの入射光(像光)を取り込んで固体撮像素子502の撮像面上に結像する。固体撮像素子502は、上述した第1および第2実施の形態のCMOSイメージセンサからなる。固体撮像素子502は、光学部501によって撮像面上に結像された入射光の光量を画素単位で電気信号に変換して画素信号としてDSP回路503に供給する。
DSP回路503は、固体撮像素子502から供給される画素信号に対して所定の画像処理を行い、画像処理後の画像信号をフレーム単位でフレームメモリ504に供給し、一時的に記憶させる。
表示部505は、例えば、液晶パネルや有機EL(Electro Luminescence)パネル等のパネル型表示装置からなり、フレームメモリ504に一時的に記憶されたフレーム単位の画素信号に基づいて、画像を表示する。
記録部506は、DVD(Digital Versatile Disk)、フラッシュメモリ等からなり、フレームメモリ504に一時的に記憶されたフレーム単位の画素信号を読み出し、記録する。
操作部507は、ユーザによる操作の下に、撮像装置500が持つ様々な機能について操作指令を発する。電源部508は、電源を、DSP回路503、フレームメモリ504、表示部505、記録部506、および操作部507に対して適宜供給する。
本技術を適用する電子機器は、画像取込部(光電変換部)に固体撮像素子を用いる電子機器であればよく、撮像装置500のほか、撮像機能を有する携帯端末装置、画像読取部に固体撮像素子を用いる複写機などがある。
なお、CMOSイメージセンサはワンチップとして形成された形態であってもよいし、光学部等を含めてパッケージングされた撮像機能を有するモジュール状の形態であってもよい。
また、本開示の実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。
例えば、第1および第2実施の形態では、p-well層にn型トランジスタを形成したが、n-well層にp型トランジスタを形成するようにしてもよい。この場合、電圧やポテンシャルの上下関係は、第1および第2実施の形態の場合と逆になる。
なお、本開示は、以下のような構成もとることができる。
(1)
入射光の光量に応じた電荷を発生して内部に蓄積する光電変換素子と、
前記光電変換素子によって蓄積された前記電荷を転送する電荷転送部と、
前記電荷転送部により転送された前記電荷を電圧に変換する電荷電圧変換部と、
前記電荷電圧変換部とトランジスタを介して基板電極が接続するMOSキャパシタと
を備え、
前記電荷電圧変換部により変換された前記電圧の信号の読み出し期間と、前記読み出し期間以外の期間で異なる電圧が、前記MOSキャパシタのゲート電極に印加される
固体撮像素子。
(2)
前記電荷電圧変換部により変換された前記電圧の信号の読み出しを制御する読み出しトランジスタ
をさらに備え、
前記読み出しトランジスタのゲート電極と前記MOSキャパシタのゲート電極とが接続される
前記(1)に記載の固体撮像素子。
(3)
前記MOSキャパシタのゲート電極は、前記MOSキャパシタの基板電極を完全に覆うように形成される
前記(2)に記載の固体撮像素子。
(4)
前記電荷電圧変換部の電荷をリセットするリセットトランジスタ
を備え、
前記電荷電圧変換部の電荷のリセット時、前記MOSキャパシタのゲート電極はオンする
前記(3)に記載の固体撮像素子。
(5)
前記MOSキャパシタのゲート電極は、前記MOSキャパシタの基板電極の一部を覆うように形成される
前記(2)に記載の固体撮像素子。
(6)
前記電荷電圧変換部の電荷をリセットするリセットトランジスタ
を備え、
前記電荷電圧変換部の電荷のリセット時、前記MOSキャパシタのゲート電極はオフする
前記(5)に記載の固体撮像素子。
(7)
入射光の光量に応じた電荷を発生して内部に蓄積する光電変換素子と、前記光電変換素子によって蓄積された前記電荷を転送する電荷転送部と、前記電荷転送部により転送された前記電荷を電圧に変換する電荷電圧変換部と、前記電荷電圧変換部とトランジスタを介して基板電極が接続するMOSキャパシタとを備える固体撮像素子が、
前記電荷電圧変換部により変換された前記電圧の信号の読み出し期間と、前記読み出し期間以外の期間で異なる電圧を、前記MOSキャパシタのゲート電極に印加する
駆動方法。
(8)
入射光の光量に応じた電荷を発生して内部に蓄積する光電変換素子と、
前記光電変換素子によって蓄積された前記電荷を転送する電荷転送部と、
前記電荷転送部により転送された前記電荷を電圧に変換する電荷電圧変換部と、
前記電荷電圧変換部とトランジスタを介して基板電極が接続するMOSキャパシタと
を備え、
前記電荷電圧変換部により変換された前記電圧の信号の読み出し期間と、前記読み出し期間以外の期間で異なる電圧が、前記MOSキャパシタのゲート電極に印加される
電子機器。
(9)
入射光の光量に応じた電荷を発生して内部に蓄積する光電変換素子と、
前記光電変換素子によって蓄積された前記電荷を転送する電荷転送部と、
前記電荷転送部により転送された前記電荷を電圧に変換する電荷電圧変換部と、
前記電荷電圧変換部とトランジスタを介して基板電極が接続するMOSキャパシタと
を備え、
前記電荷電圧変換部により変換された前記電圧の信号の読み出し期間と、前記読み出し期間以外の期間で異なる電圧が、前記MOSキャパシタの基板電極に印加される
固体撮像素子。
(10)
前記電荷電圧変換部の電荷をリセットするリセットトランジスタ
を備え、
前記リセットトランジスタのソース電極と前記MOSキャパシタの基板電極が接続される
前記(9)に記載の固体撮像素子。
(11)
前記読み出し期間以外の期間の前記リセットトランジスタのゲート電極にパルスが印加されるときに、前記リセットトランジスタのドレイン電極に第1の電圧が印加され、前記読み出し期間に、前記リセットトランジスタのドレイン電極に第2の電圧が印加される
前記(10)に記載の固体撮像素子。
(12)
入射光の光量に応じた電荷を発生して内部に蓄積する光電変換素子と、
前記光電変換素子によって蓄積された前記電荷を転送する電荷転送部と、
前記電荷転送部により転送された前記電荷を電圧に変換する電荷電圧変換部と、
前記電荷電圧変換部とトランジスタを介して基板電極が接続するMOSキャパシタと
を備える固体撮像素子が、
前記電荷電圧変換部により変換された前記電圧の信号の読み出し期間と、前記読み出し期間以外の期間で異なる電圧を、前記MOSキャパシタの基板電極に印加する
駆動方法。
(13)
入射光の光量に応じた電荷を発生して内部に蓄積する光電変換素子と、
前記光電変換素子によって蓄積された前記電荷を転送する電荷転送部と、
前記電荷転送部により転送された前記電荷を電圧に変換する電荷電圧変換部と、
前記電荷電圧変換部とトランジスタを介して基板電極が接続するMOSキャパシタと
を備え、
前記電荷電圧変換部により変換された前記電圧の信号の読み出し期間と、前記読み出し期間以外の期間で異なる電圧が、前記MOSキャパシタの基板電極に印加される
電子機器。
11 光電変換素子, 12 第1の電荷電圧変換部, 16 ゲート電極, 20 読み出しトランジスタ, 100 CMOSイメージセンサ, 121 第2の電荷電圧変換部, 122 n型層, 123 ゲート電極, 124 領域, 141 n型層, 142 ゲート電極

Claims (13)

  1. 入射光の光量に応じた電荷を発生して内部に蓄積する光電変換素子と、
    前記光電変換素子によって蓄積された前記電荷を転送する電荷転送部と、
    前記電荷転送部により転送された前記電荷を電圧に変換する電荷電圧変換部と、
    前記電荷電圧変換部とトランジスタを介して基板電極が接続するMOSキャパシタと
    を備え、
    前記電荷電圧変換部により変換された前記電圧の信号の読み出し期間と、前記読み出し期間以外の期間で異なる電圧が、前記MOSキャパシタのゲート電極に印加される
    固体撮像素子。
  2. 前記電荷電圧変換部により変換された前記電圧の信号の読み出しを制御する読み出しトランジスタ
    をさらに備え、
    前記読み出しトランジスタのゲート電極と前記MOSキャパシタのゲート電極とが接続される
    請求項1に記載の固体撮像素子。
  3. 前記MOSキャパシタのゲート電極は、前記MOSキャパシタの基板電極を完全に覆うように形成される
    請求項2に記載の固体撮像素子。
  4. 前記電荷電圧変換部の電荷をリセットするリセットトランジスタ
    を備え、
    前記電荷電圧変換部の電荷のリセット時、前記MOSキャパシタのゲート電極はオンする
    請求項3に記載の固体撮像素子。
  5. 前記MOSキャパシタのゲート電極は、前記MOSキャパシタの基板電極の一部を覆うように形成される
    請求項2に記載の固体撮像素子。
  6. 前記電荷電圧変換部の電荷をリセットするリセットトランジスタ
    を備え、
    前記電荷電圧変換部の電荷のリセット時、前記MOSキャパシタのゲート電極はオフする
    請求項5に記載の固体撮像素子。
  7. 入射光の光量に応じた電荷を発生して内部に蓄積する光電変換素子と、前記光電変換素子によって蓄積された前記電荷を転送する電荷転送部と、前記電荷転送部により転送された前記電荷を電圧に変換する電荷電圧変換部と、前記電荷電圧変換部とトランジスタを介して基板電極が接続するMOSキャパシタとを備える固体撮像素子が、
    前記電荷電圧変換部により変換された前記電圧の信号の読み出し期間と、前記読み出し期間以外の期間で異なる電圧を、前記MOSキャパシタのゲート電極に印加する
    駆動方法。
  8. 入射光の光量に応じた電荷を発生して内部に蓄積する光電変換素子と、
    前記光電変換素子によって蓄積された前記電荷を転送する電荷転送部と、
    前記電荷転送部により転送された前記電荷を電圧に変換する電荷電圧変換部と、
    前記電荷電圧変換部とトランジスタを介して基板電極が接続するMOSキャパシタと
    を備え、
    前記電荷電圧変換部により変換された前記電圧の信号の読み出し期間と、前記読み出し期間以外の期間で異なる電圧が、前記MOSキャパシタのゲート電極に印加される
    電子機器。
  9. 入射光の光量に応じた電荷を発生して内部に蓄積する光電変換素子と、
    前記光電変換素子によって蓄積された前記電荷を転送する電荷転送部と、
    前記電荷転送部により転送された前記電荷を電圧に変換する電荷電圧変換部と、
    前記電荷電圧変換部とトランジスタを介して基板電極が接続するMOSキャパシタと
    を備え、
    前記電荷電圧変換部により変換された前記電圧の信号の読み出し期間と、前記読み出し期間以外の期間で異なる電圧が、前記MOSキャパシタの基板電極に印加される
    固体撮像素子。
  10. 前記電荷電圧変換部の電荷をリセットするリセットトランジスタ
    を備え、
    前記リセットトランジスタのソース電極と前記MOSキャパシタの基板電極が接続される
    請求項9に記載の固体撮像素子。
  11. 前記読み出し期間以外の期間の前記リセットトランジスタのゲート電極にパルスが印加されるときに、前記リセットトランジスタのドレイン電極に第1の電圧が印加され、前記読み出し期間に、前記リセットトランジスタのドレイン電極に第2の電圧が印加される
    請求項10に記載の固体撮像素子。
  12. 入射光の光量に応じた電荷を発生して内部に蓄積する光電変換素子と、
    前記光電変換素子によって蓄積された前記電荷を転送する電荷転送部と、
    前記電荷転送部により転送された前記電荷を電圧に変換する電荷電圧変換部と、
    前記電荷電圧変換部とトランジスタを介して基板電極が接続するMOSキャパシタと
    を備える固体撮像素子が、
    前記電荷電圧変換部により変換された前記電圧の信号の読み出し期間と、前記読み出し期間以外の期間で異なる電圧を、前記MOSキャパシタの基板電極に印加する
    駆動方法。
  13. 入射光の光量に応じた電荷を発生して内部に蓄積する光電変換素子と、
    前記光電変換素子によって蓄積された前記電荷を転送する電荷転送部と、
    前記電荷転送部により転送された前記電荷を電圧に変換する電荷電圧変換部と、
    前記電荷電圧変換部とトランジスタを介して基板電極が接続するMOSキャパシタと
    を備え、
    前記電荷電圧変換部により変換された前記電圧の信号の読み出し期間と、前記読み出し期間以外の期間で異なる電圧が、前記MOSキャパシタの基板電極に印加される
    電子機器。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016092137A (ja) * 2014-10-31 2016-05-23 キヤノン株式会社 撮像装置
JP2017534212A (ja) * 2014-11-10 2017-11-16 レイセオン カンパニー ピクセル感度及びダイナミックレンジを高める方法及び装置
JP2019061963A (ja) * 2013-10-03 2019-04-18 ハミルトン・サンドストランド・コーポレイションHamilton Sundstrand Corporation 燃料電池アッセンブリおよび燃料電池アッセンブリを調整する方法
JP2021158313A (ja) * 2020-03-30 2021-10-07 ブリルニクス シンガポール プライベート リミテッド 固体撮像装置、固体撮像装置の製造方法、および電子機器

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI566390B (zh) * 2014-10-31 2017-01-11 力晶科技股份有限公司 能改善像素動態範圍的cmos影像感應器
MY195498A (en) 2015-06-10 2023-01-26 Ptt Global Chemical Public Co Ltd Novel method to produce acrylic acid with acetaldehyde as the main by-product
US11039095B2 (en) * 2016-05-30 2021-06-15 Sony Corporation Image pickup apparatus, solid-state image pickup device, and control method for image pickup apparatus
US10687003B2 (en) 2016-08-04 2020-06-16 Omnivision Technologies, Inc. Linear-logarithmic image sensor
KR20210050896A (ko) * 2019-10-29 2021-05-10 에스케이하이닉스 주식회사 이미지 센싱 장치

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5841126A (en) * 1994-01-28 1998-11-24 California Institute Of Technology CMOS active pixel sensor type imaging system on a chip
JP4317115B2 (ja) 2004-04-12 2009-08-19 国立大学法人東北大学 固体撮像装置、光センサおよび固体撮像装置の動作方法
JP5066704B2 (ja) * 2005-02-04 2012-11-07 国立大学法人東北大学 固体撮像装置、および固体撮像装置の動作方法
JP2006262387A (ja) 2005-03-18 2006-09-28 Canon Inc 固体撮像装置及びカメラ
US20070035649A1 (en) 2005-08-10 2007-02-15 Micron Technology, Inc. Image pixel reset through dual conversion gain gate
KR100660905B1 (ko) * 2005-12-28 2006-12-26 삼성전자주식회사 Cmos 이미지 센서
KR100790586B1 (ko) * 2006-05-25 2008-01-02 (주) 픽셀플러스 Cmos 이미지 센서 액티브 픽셀 및 그 신호 감지 방법
JP2008192648A (ja) * 2007-01-31 2008-08-21 Sanyo Electric Co Ltd 撮像装置
JP4618342B2 (ja) * 2008-05-20 2011-01-26 日本テキサス・インスツルメンツ株式会社 固体撮像装置
US8558293B2 (en) * 2009-10-09 2013-10-15 National University Corporation Shizuoka University Semiconductor element and solid-state imaging device
JP5521682B2 (ja) * 2010-02-26 2014-06-18 ソニー株式会社 固体撮像装置、固体撮像装置の駆動方法、及び、電子機器
JP2011222708A (ja) * 2010-04-08 2011-11-04 Sony Corp 固体撮像装置、固体撮像装置の製造方法、および電子機器
JP2013016676A (ja) * 2011-07-05 2013-01-24 Sony Corp 固体撮像装置及びその製造方法、電子機器
JP6188679B2 (ja) * 2012-02-29 2017-08-30 江藤 剛治 固体撮像装置

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2019061963A (ja) * 2013-10-03 2019-04-18 ハミルトン・サンドストランド・コーポレイションHamilton Sundstrand Corporation 燃料電池アッセンブリおよび燃料電池アッセンブリを調整する方法
JP2016092137A (ja) * 2014-10-31 2016-05-23 キヤノン株式会社 撮像装置
JP2017534212A (ja) * 2014-11-10 2017-11-16 レイセオン カンパニー ピクセル感度及びダイナミックレンジを高める方法及び装置
JP2021158313A (ja) * 2020-03-30 2021-10-07 ブリルニクス シンガポール プライベート リミテッド 固体撮像装置、固体撮像装置の製造方法、および電子機器
WO2021201000A1 (ja) * 2020-03-30 2021-10-07 ブリルニクス シンガポール プライベート リミテッド 固体撮像装置、固体撮像装置の製造方法、および電子機器
TWI790584B (zh) * 2020-03-30 2023-01-21 新加坡商普里露尼庫斯新加坡私人有限公司 固態攝像裝置、固態攝像裝置的製造方法、以及電子機器

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Publication number Publication date
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