JP2913876B2 - 固体撮像装置 - Google Patents
固体撮像装置Info
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/146—Imager structures
- H01L27/148—Charge coupled imagers
- H01L27/14831—Area CCD imagers
- H01L27/14843—Interline transfer
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
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- H01L27/14812—Special geometry or disposition of pixel-elements, address lines or gate-electrodes
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- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03K—PULSE TECHNIQUE
- H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
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-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
- H04N25/70—SSIS architectures; Circuits associated therewith
- H04N25/71—Charge-coupled device [CCD] sensors; Charge-transfer registers specially adapted for CCD sensors
- H04N25/75—Circuitry for providing, modifying or processing image signals from the pixel array
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- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
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- H04N25/76—Addressed sensors, e.g. MOS or CMOS sensors
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、固体撮像装置に関し、
特に各画素毎に増幅素子を有する増幅型固体撮像装置に
関する。
特に各画素毎に増幅素子を有する増幅型固体撮像装置に
関する。
【０００２】
【従来の技術】固体撮像装置のうち、ＣＣＤ(Charge Co
upled Device) 型固体撮像装置では、各画素の光電変換
部に入射光に応じて蓄積された信号電荷を、ＣＣＤを用
いて電荷のまま出力部に転送する構成となっているが、
ＣＣＤによる電荷転送中に雑音成分が混入することによ
り、Ｓ／Ｎが劣化し易いという不具合があった。
upled Device) 型固体撮像装置では、各画素の光電変換
部に入射光に応じて蓄積された信号電荷を、ＣＣＤを用
いて電荷のまま出力部に転送する構成となっているが、
ＣＣＤによる電荷転送中に雑音成分が混入することによ
り、Ｓ／Ｎが劣化し易いという不具合があった。
【０００３】かかる不具合を解消すべくなされた固体撮
像装置として、入射光に応じて信号電荷を蓄積する光電
変換部と、この光電変換部に蓄積された信号電荷を増幅
して垂直信号線に出力する増幅用ＭＯＳトランジスタ
と、この増幅用ＭＯＳトランジスタの入力をリセットす
るリセット手段とを有するフォトセンサ部を、２次元配
列された複数画素の各画素毎に設けた構成の増幅型固体
撮像装置が知られている（例えば、特開平１−１５４６
７８号公報参照）。この増幅型固体撮像装置において
は、通常、各画素毎に増幅用ＭＯＳトランジスタを持つ
他、各垂直信号線に１個の負荷用ＭＯＳトランジスタが
接続された構成となっている。
像装置として、入射光に応じて信号電荷を蓄積する光電
変換部と、この光電変換部に蓄積された信号電荷を増幅
して垂直信号線に出力する増幅用ＭＯＳトランジスタ
と、この増幅用ＭＯＳトランジスタの入力をリセットす
るリセット手段とを有するフォトセンサ部を、２次元配
列された複数画素の各画素毎に設けた構成の増幅型固体
撮像装置が知られている（例えば、特開平１−１５４６
７８号公報参照）。この増幅型固体撮像装置において
は、通常、各画素毎に増幅用ＭＯＳトランジスタを持つ
他、各垂直信号線に１個の負荷用ＭＯＳトランジスタが
接続された構成となっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、垂直信号線
は、アルミニウム線等によってパターン配線されること
になるが、開口率を高めるためにはできるだけ細い方が
良い。しかし、垂直信号線があまり細すぎると、垂直信
号線に電流が流れたとき、垂直信号線内で電圧降下が起
き、負荷用ＭＯＳトランジスタに近い画素と遠い画素
で、同じ出力電圧でも電圧差が生じることになる。
は、アルミニウム線等によってパターン配線されること
になるが、開口率を高めるためにはできるだけ細い方が
良い。しかし、垂直信号線があまり細すぎると、垂直信
号線に電流が流れたとき、垂直信号線内で電圧降下が起
き、負荷用ＭＯＳトランジスタに近い画素と遠い画素
で、同じ出力電圧でも電圧差が生じることになる。
【０００５】例えば、幅が０．８μｍ、厚さが０．４μ
ｍ、画素領域の全長が４ｍｍのアルミニウム線の両端で
は、線抵抗Ｒが４５０Ω程度になる。このとき、負荷用
ＭＯＳトランジスタの定電流特性が良いと、画素にかか
る電圧は負荷用ＭＯＳトランジスタの定電流源でコント
ロールされるから、垂直信号線の抵抗値の大小にかかわ
らず常に同じ電圧が画素にかかることになるため、画素
間でゲイン変化は生じなくなる。
ｍ、画素領域の全長が４ｍｍのアルミニウム線の両端で
は、線抵抗Ｒが４５０Ω程度になる。このとき、負荷用
ＭＯＳトランジスタの定電流特性が良いと、画素にかか
る電圧は負荷用ＭＯＳトランジスタの定電流源でコント
ロールされるから、垂直信号線の抵抗値の大小にかかわ
らず常に同じ電圧が画素にかかることになるため、画素
間でゲイン変化は生じなくなる。
【０００６】負荷用ＭＯＳトランジスタの定電流特性を
良くするには、負荷用ＭＯＳトランジスタのチャネル長
Ｌを長くし、ゲート電圧をＶg 、スレッショルド電圧
（閾値電圧）をＶthとした場合、Ｖg −Ｖthを小さくす
れば良い。このとき、電流ＩLは、電子の移動度を
μn 、酸化膜の単位面積当りの容量をＣox、ソース電圧
をＶs とすると、 ＩL ＝ 1/2 μn Ｃox（Ｖg −Ｖth−Ｖs ）2 で表される。そして、この電流Ｉ L は、Ｖs ＝０で（Ｖ
g −Ｖth）が小さいと、スレッショルド電圧Ｖthのバラ
ツキ（以下、Ｖthムラと称する）が２乗されることによ
って大きくなるという問題がある。
良くするには、負荷用ＭＯＳトランジスタのチャネル長
Ｌを長くし、ゲート電圧をＶg 、スレッショルド電圧
（閾値電圧）をＶthとした場合、Ｖg −Ｖthを小さくす
れば良い。このとき、電流ＩLは、電子の移動度を
μn 、酸化膜の単位面積当りの容量をＣox、ソース電圧
をＶs とすると、 ＩL ＝ 1/2 μn Ｃox（Ｖg −Ｖth−Ｖs ）2 で表される。そして、この電流Ｉ L は、Ｖs ＝０で（Ｖ
g −Ｖth）が小さいと、スレッショルド電圧Ｖthのバラ
ツキ（以下、Ｖthムラと称する）が２乗されることによ
って大きくなるという問題がある。
【０００７】そこで、本発明は、垂直信号線に接続され
る負荷用ＭＯＳトランジスタのＶthムラを低減し、垂直
信号線の細線化に伴う開口率の向上を可能とした固体撮
像装置を提供することを目的とする。
る負荷用ＭＯＳトランジスタのＶthムラを低減し、垂直
信号線の細線化に伴う開口率の向上を可能とした固体撮
像装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明は、２次元配列された複数画素の各画素毎
に、光電変換された信号電荷を増幅して垂直信号線に出
力する増幅用トランジスタを有し、各垂直信号線には負
荷用トランジスタが接続された構成の固体撮像装置にお
いて、定電流特性の良好な領域で動作する第１のＦＥＴ
と、リニア領域で動作する第２のＦＥＴとを有し、これ
ら第１，第２のＦＥＴが互いに直列接続された構成とな
っている。
めに、本発明は、２次元配列された複数画素の各画素毎
に、光電変換された信号電荷を増幅して垂直信号線に出
力する増幅用トランジスタを有し、各垂直信号線には負
荷用トランジスタが接続された構成の固体撮像装置にお
いて、定電流特性の良好な領域で動作する第１のＦＥＴ
と、リニア領域で動作する第２のＦＥＴとを有し、これ
ら第１，第２のＦＥＴが互いに直列接続された構成とな
っている。
【０００９】
【作用】本発明による固体撮像装置において、第１のＦ
ＥＴは定電流特性の良好な領域で動作することから、定
電流源として機能し、負荷用トランジスタに対して定電
流特性を持たせる。一方、第２のＦＥＴはリニア領域で
動作することから、定電流源として機能する第１のＦＥ
Ｔと直列に接続されることで、負帰還による抵抗作用を
なす。これにより、第１のＦＥＴにＶthムラがあったと
しても、第２のＦＥＴの負帰還による抵抗作用によって
どの垂直信号線にも一定の電流Ｉ L を流すことができ
る。
ＥＴは定電流特性の良好な領域で動作することから、定
電流源として機能し、負荷用トランジスタに対して定電
流特性を持たせる。一方、第２のＦＥＴはリニア領域で
動作することから、定電流源として機能する第１のＦＥ
Ｔと直列に接続されることで、負帰還による抵抗作用を
なす。これにより、第１のＦＥＴにＶthムラがあったと
しても、第２のＦＥＴの負帰還による抵抗作用によって
どの垂直信号線にも一定の電流Ｉ L を流すことができ
る。
【００１０】このように、負荷用トランジスタとして定
電流特性に優れ、かつＶthムラに強いものを用いること
で、垂直信号線の抵抗値の大小にかかわらず常に同じ電
圧が画素にかかることになるため、画素間でゲイン変化
は生じない。その結果、垂直信号線をより細線化でき、
これに伴って開口率をより向上できる。
電流特性に優れ、かつＶthムラに強いものを用いること
で、垂直信号線の抵抗値の大小にかかわらず常に同じ電
圧が画素にかかることになるため、画素間でゲイン変化
は生じない。その結果、垂直信号線をより細線化でき、
これに伴って開口率をより向上できる。
【００１１】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細
に説明する。図１は、本発明による固体撮像装置の一実
施例の要部を示す回路図である。この図では、説明の都
合上、水平及び垂直方向においてマトリクス状に２次元
配列された複数画素のうち、隣り合うｎ番目及びｎ＋１
番目の２ラインの各１画素のみの回路構成を示している
が、残りの画素も全て同じ回路構成となっているものと
する。
に説明する。図１は、本発明による固体撮像装置の一実
施例の要部を示す回路図である。この図では、説明の都
合上、水平及び垂直方向においてマトリクス状に２次元
配列された複数画素のうち、隣り合うｎ番目及びｎ＋１
番目の２ラインの各１画素のみの回路構成を示している
が、残りの画素も全て同じ回路構成となっているものと
する。
【００１２】図１において、各画素に光が入射すると、
その入射光に応じた信号電荷がストレージ（ＳＴ）１に
蓄えられる。このストレージ１及びその出力ゲート（Ｏ
Ｇ）スイッチ２により１ビットのＣＣＤが構成されてい
る。また、このＣＣＤと同一チップ上にリセット用ＭＯ
Ｓ‐ＦＥＴ３とソースホロワの増幅用ＭＯＳ‐ＦＥＴ４
が作られ、増幅用ＭＯＳ‐ＦＥＴ４のゲートがＦＤ(Flo
ating Diffusion)に接続されてフローティング・ディフ
ュージョン・アンプ（ＦＤＡ）５を構成している。
その入射光に応じた信号電荷がストレージ（ＳＴ）１に
蓄えられる。このストレージ１及びその出力ゲート（Ｏ
Ｇ）スイッチ２により１ビットのＣＣＤが構成されてい
る。また、このＣＣＤと同一チップ上にリセット用ＭＯ
Ｓ‐ＦＥＴ３とソースホロワの増幅用ＭＯＳ‐ＦＥＴ４
が作られ、増幅用ＭＯＳ‐ＦＥＴ４のゲートがＦＤ(Flo
ating Diffusion)に接続されてフローティング・ディフ
ュージョン・アンプ（ＦＤＡ）５を構成している。
【００１３】このフローティング・ディフュージョン・
アンプ５において、出力ゲートスイッチ２のゲート電極
が出力ゲート（ＯＧ）信号線６に接続され、またリセッ
ト用ＭＯＳ‐ＦＥＴ３のゲート電極がリセットゲート
（ＲＧ）信号線７ａに、リセット電極がリセットドレイ
ン（ＲＤ）信号線７ｂにそれぞれ接続されている。そし
て、垂直走査回路８から、出力ゲートスイッチ２のゲー
ト電極に出力ゲートパルスφOGが、またリセット用ＭＯ
Ｓ‐ＦＥＴ３のゲート電極にリセットゲートパルスφRG
が、ドレイン電極にリセットドレインパルスφRDがそれ
ぞれ印加されることによって水平ラインの選択を行うよ
うに構成されている。
アンプ５において、出力ゲートスイッチ２のゲート電極
が出力ゲート（ＯＧ）信号線６に接続され、またリセッ
ト用ＭＯＳ‐ＦＥＴ３のゲート電極がリセットゲート
（ＲＧ）信号線７ａに、リセット電極がリセットドレイ
ン（ＲＤ）信号線７ｂにそれぞれ接続されている。そし
て、垂直走査回路８から、出力ゲートスイッチ２のゲー
ト電極に出力ゲートパルスφOGが、またリセット用ＭＯ
Ｓ‐ＦＥＴ３のゲート電極にリセットゲートパルスφRG
が、ドレイン電極にリセットドレインパルスφRDがそれ
ぞれ印加されることによって水平ラインの選択を行うよ
うに構成されている。
【００１４】また、増幅用ＭＯＳ‐ＦＥＴ４のドレイン
電極には電源電圧ＶDDが印加され、そのソース電極が出
力端Ｖout として垂直信号線９に接続されている。そし
て、１の水平ラインが選択されると、その選択された水
平ラインの全画素の信号電荷が増幅用ＭＯＳ‐ＦＥＴ４
によって増幅されて垂直信号線９に出力される。
電極には電源電圧ＶDDが印加され、そのソース電極が出
力端Ｖout として垂直信号線９に接続されている。そし
て、１の水平ラインが選択されると、その選択された水
平ラインの全画素の信号電荷が増幅用ＭＯＳ‐ＦＥＴ４
によって増幅されて垂直信号線９に出力される。
【００１５】垂直信号線９には、負荷用ＭＯＳトランジ
スタ１０及びＰ型ＭＯＳ‐ＦＥＴからなる転送ゲートス
イッチ１１が接続されており、この垂直信号線９に出力
された各画素の増幅出力はノイズ除去用コンデンサＣ0
に蓄えられる。このコンデンサＣ0 の出力端にはクラン
プスイッチ１２が接続されており、クランプスイッチ１
２がそのゲート電極にクランプパルスφCLP が印加され
ることによってオン状態となることにより、コンデンサ
Ｃ0 の出力端の電位がクランプレベルＶCLP にクランプ
される。このノイズ除去用コンデンサＣ0 及びクランプ
スイッチ１２により、増幅用ＭＯＳ‐ＦＥＴ４のソース
出力に含まれるリセット雑音等の雑音を低減するための
ＣＤＳ（相関二重サンプリング）回路１５が構成されて
いる。
スタ１０及びＰ型ＭＯＳ‐ＦＥＴからなる転送ゲートス
イッチ１１が接続されており、この垂直信号線９に出力
された各画素の増幅出力はノイズ除去用コンデンサＣ0
に蓄えられる。このコンデンサＣ0 の出力端にはクラン
プスイッチ１２が接続されており、クランプスイッチ１
２がそのゲート電極にクランプパルスφCLP が印加され
ることによってオン状態となることにより、コンデンサ
Ｃ0 の出力端の電位がクランプレベルＶCLP にクランプ
される。このノイズ除去用コンデンサＣ0 及びクランプ
スイッチ１２により、増幅用ＭＯＳ‐ＦＥＴ４のソース
出力に含まれるリセット雑音等の雑音を低減するための
ＣＤＳ（相関二重サンプリング）回路１５が構成されて
いる。
【００１６】負荷用ＭＯＳトランジスタ１０は、垂直信
号線９と接地間に互いに直列接続されたＭＯＳ‐ＦＥＴ
１０ａ及びＭＯＳ‐ＦＥＴ１０ｂによって構成されてい
る。ところで、画素の増幅用ＭＯＳ‐ＦＥＴ４を正常に
動作させるためには、一定の電流（従来と同じ電流）を
流すことが前提となる。この前提のもとに、ＭＯＳ‐Ｆ
ＥＴ１０ａについては、チャネル幅Ｗとチャネル長Ｌと
の比Ｗ／Ｌを大きく設定する。例えば、チャネル幅Ｗを
大きく設定することで、ＭＯＳ‐ＦＥＴ１０ａには電流
が多く流れやすくなり、低いゲート電圧Ｖg でも多くの
電流が流れることになる。このとき、（Ｖg −Ｖth）を
小さく設定することで、ＭＯＳ‐ＦＥＴ１０ａは、図２
に実線Ａで示すように、定電流特性の良好な領域で動作
することになる。
号線９と接地間に互いに直列接続されたＭＯＳ‐ＦＥＴ
１０ａ及びＭＯＳ‐ＦＥＴ１０ｂによって構成されてい
る。ところで、画素の増幅用ＭＯＳ‐ＦＥＴ４を正常に
動作させるためには、一定の電流（従来と同じ電流）を
流すことが前提となる。この前提のもとに、ＭＯＳ‐Ｆ
ＥＴ１０ａについては、チャネル幅Ｗとチャネル長Ｌと
の比Ｗ／Ｌを大きく設定する。例えば、チャネル幅Ｗを
大きく設定することで、ＭＯＳ‐ＦＥＴ１０ａには電流
が多く流れやすくなり、低いゲート電圧Ｖg でも多くの
電流が流れることになる。このとき、（Ｖg −Ｖth）を
小さく設定することで、ＭＯＳ‐ＦＥＴ１０ａは、図２
に実線Ａで示すように、定電流特性の良好な領域で動作
することになる。
【００１７】一方、ＭＯＳ‐ＦＥＴ１０ｂについては、
Ｗ／Ｌを小さく設定する。例えば、チャネル幅Ｗを小さ
く設定することで、ＭＯＳ‐ＦＥＴ１０ｂには電流が流
れにくくなる。この状態では、ゲート電圧Ｖg を非常に
高くして使用することになり、（Ｖg −Ｖth）を大きく
設定することで、ＭＯＳ‐ＦＥＴ１０ｂは、図２に一点
鎖線Ｂで示すように、リニア領域で動作することにな
る。
Ｗ／Ｌを小さく設定する。例えば、チャネル幅Ｗを小さ
く設定することで、ＭＯＳ‐ＦＥＴ１０ｂには電流が流
れにくくなる。この状態では、ゲート電圧Ｖg を非常に
高くして使用することになり、（Ｖg −Ｖth）を大きく
設定することで、ＭＯＳ‐ＦＥＴ１０ｂは、図２に一点
鎖線Ｂで示すように、リニア領域で動作することにな
る。
【００１８】このＭＯＳ‐ＦＥＴ１０ｂにおいて、ドレ
イン電圧をＶD とすると、その電流Ｉは、 Ｉ＝μn Ｃox（Ｗ／Ｌ)(Ｖg −Ｖth）ＶD で決まることになり、ＭＯＳ‐ＦＥＴ１０ｂは負帰還に
よる抵抗作用をなすことになる。このＭＯＳ‐ＦＥＴ１
０ｂで主として電流が決まるようにパラメータを設定す
る。ここで、Ｖg ≫Ｖthとすると、Ｖthムラに対して強
いものとなる。
イン電圧をＶD とすると、その電流Ｉは、 Ｉ＝μn Ｃox（Ｗ／Ｌ)(Ｖg −Ｖth）ＶD で決まることになり、ＭＯＳ‐ＦＥＴ１０ｂは負帰還に
よる抵抗作用をなすことになる。このＭＯＳ‐ＦＥＴ１
０ｂで主として電流が決まるようにパラメータを設定す
る。ここで、Ｖg ≫Ｖthとすると、Ｖthムラに対して強
いものとなる。
【００１９】ノイズ除去用コンデンサＣ0 の出力は、バ
ッファアンプ１３を経た後切替えスイッチ１４によって
サンプル／ホールド用コンデンサＣ1 ，Ｃ2 に択一的に
供給され、これらコンデンサＣ1 ，Ｃ2 によってサンプ
ル／ホールドされる。切替えスイッチ１４の切替え制御
は、水平ブランキング期間において発生されるサンプル
／ホールドパルスφSHによって１ライン毎に行われる。
ッファアンプ１３を経た後切替えスイッチ１４によって
サンプル／ホールド用コンデンサＣ1 ，Ｃ2 に択一的に
供給され、これらコンデンサＣ1 ，Ｃ2 によってサンプ
ル／ホールドされる。切替えスイッチ１４の切替え制御
は、水平ブランキング期間において発生されるサンプル
／ホールドパルスφSHによって１ライン毎に行われる。
【００２０】これにより、例えば、偶数ラインの画素出
力がコンデンサＣ1 に、奇数ラインの画素出力がコンデ
ンサＣ2 にそれぞれホールドされることになる。コンデ
ンサＣ1 ，Ｃ2 のホールド出力は、バッファアンプ１６
-1，１６-2を経た後、水平ゲートスイッチ１７-1，１７
-2によるスイッチングによって水平信号線１８-1，１８
-2に導出される。水平ゲートスイッチ１６-1，１６-2の
スイッチング制御は、水平走査回路１９から出力される
水平シフトパルスφH によって行われる。
力がコンデンサＣ1 に、奇数ラインの画素出力がコンデ
ンサＣ2 にそれぞれホールドされることになる。コンデ
ンサＣ1 ，Ｃ2 のホールド出力は、バッファアンプ１６
-1，１６-2を経た後、水平ゲートスイッチ１７-1，１７
-2によるスイッチングによって水平信号線１８-1，１８
-2に導出される。水平ゲートスイッチ１６-1，１６-2の
スイッチング制御は、水平走査回路１９から出力される
水平シフトパルスφH によって行われる。
【００２１】上述したように、各垂直信号線９に接続さ
れる負荷用ＭＯＳトランジスタ１０を、定電流特性の良
好な領域で動作するＭＯＳ‐ＦＥＴ１０ａと、リニア領
域で動作するＭＯＳ‐ＦＥＴ１０ｂとを直列接続して構
成したことにより、負荷用ＭＯＳトランジスタ１０に対
して定電流特性を持たせることができ、ＭＯＳ‐ＦＥＴ
１０ａにＶthムラがあったとしても、ＭＯＳ‐ＦＥＴ１
０ｂの負帰還による抵抗作用によってどの垂直信号線９
にも一定の電流を流すように動作する。
れる負荷用ＭＯＳトランジスタ１０を、定電流特性の良
好な領域で動作するＭＯＳ‐ＦＥＴ１０ａと、リニア領
域で動作するＭＯＳ‐ＦＥＴ１０ｂとを直列接続して構
成したことにより、負荷用ＭＯＳトランジスタ１０に対
して定電流特性を持たせることができ、ＭＯＳ‐ＦＥＴ
１０ａにＶthムラがあったとしても、ＭＯＳ‐ＦＥＴ１
０ｂの負帰還による抵抗作用によってどの垂直信号線９
にも一定の電流を流すように動作する。
【００２２】このように、負荷用ＭＯＳトランジスタ１
０の定電流特性を良くし、かつＶthムラに対して強いも
のとすることにより、垂直信号線９の抵抗値の大小にか
かわらず常に同じ電圧が画素にかかることになるため、
画素間でゲイン変化は生じない。その結果、垂直信号線
９のより細線化が可能となり、これに伴い開口率をより
向上できることになる。
０の定電流特性を良くし、かつＶthムラに対して強いも
のとすることにより、垂直信号線９の抵抗値の大小にか
かわらず常に同じ電圧が画素にかかることになるため、
画素間でゲイン変化は生じない。その結果、垂直信号線
９のより細線化が可能となり、これに伴い開口率をより
向上できることになる。
【００２３】なお、本発明は、上記実施例の回路構成へ
の適用に限定されるものではなく、各垂直信号線９に接
続された負荷用ＭＯＳトランジスタ１０を有する増幅型
固体撮像装置全般に適用し得るものである。
の適用に限定されるものではなく、各垂直信号線９に接
続された負荷用ＭＯＳトランジスタ１０を有する増幅型
固体撮像装置全般に適用し得るものである。
【００２４】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
増幅型固体撮像装置において、各垂直信号線に接続され
る負荷用トランジスタを、定電流特性の良好な領域で動
作する第１のＦＥＴと、リニア領域で動作する第２のＦ
ＥＴとを直列接続した構成としたことにより、負荷用ト
ランジスタとして定電流特性に優れ、かつＶthムラに対
して強いものを使用することができる。これにより、垂
直信号線の抵抗値の大小にかかわらず常に同じ電圧が画
素にかかることになり、画素間でゲイン変化は生じない
ため、垂直信号線をより細線化でき、これに伴い開口率
をより向上できる効果がある。
増幅型固体撮像装置において、各垂直信号線に接続され
る負荷用トランジスタを、定電流特性の良好な領域で動
作する第１のＦＥＴと、リニア領域で動作する第２のＦ
ＥＴとを直列接続した構成としたことにより、負荷用ト
ランジスタとして定電流特性に優れ、かつＶthムラに対
して強いものを使用することができる。これにより、垂
直信号線の抵抗値の大小にかかわらず常に同じ電圧が画
素にかかることになり、画素間でゲイン変化は生じない
ため、垂直信号線をより細線化でき、これに伴い開口率
をより向上できる効果がある。
【図１】本発明による固体撮像装置の一実施例の要部を
示す回路図である。
示す回路図である。
【図２】ＭＯＳトランジスタの定電流特性図である。
３…リセット用ＭＯＳ‐ＦＥＴ、４…増幅用ＭＯＳ‐Ｆ
ＥＴ、５…ＦＤＡ（フローティング・ディフュージョン
・アンプ）、１０…負荷用ＭＯＳトランジスタ、１０ａ
…定電流特性を有するＭＯＳ‐ＦＥＴ、１０ｂ…負帰還
による抵抗作用をなすＭＯＳ‐ＦＥＴ、１２…クランプ
スイッチ、１５…ＣＤＳ（相関二重サンプルホールド）
回路
ＥＴ、５…ＦＤＡ（フローティング・ディフュージョン
・アンプ）、１０…負荷用ＭＯＳトランジスタ、１０ａ
…定電流特性を有するＭＯＳ‐ＦＥＴ、１０ｂ…負帰還
による抵抗作用をなすＭＯＳ‐ＦＥＴ、１２…クランプ
スイッチ、１５…ＣＤＳ（相関二重サンプルホールド）
回路
Claims (1)
- 【請求項１】 ２次元配列された複数画素の各画素毎
に、光電変換された信号電荷を増幅して垂直信号線に出
力する増幅用トランジスタを有し、各垂直信号線には負
荷用トランジスタが接続された構成の固体撮像装置にお
いて、 前記負荷用トランジスタは、定電流特性の良好な領域で
動作する第１のＦＥＴと、リニア領域で動作する第２の
ＦＥＴとを有し、前記第１のＦＥＴと前記第２のＦＥＴ
とが互いに直列接続されてなることを特徴とする固体撮
像装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3069341A JP2913876B2 (ja) | 1991-03-08 | 1991-03-08 | 固体撮像装置 |
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| US07/848,129 US5335008A (en) | 1991-03-08 | 1992-03-09 | Imager which has a load transistor connected to each vertical signal line and wherein each load transistor comprises two field transistors connected in series |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3069341A JP2913876B2 (ja) | 1991-03-08 | 1991-03-08 | 固体撮像装置 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04281683A JPH04281683A (ja) | 1992-10-07 |
| JP2913876B2 true JP2913876B2 (ja) | 1999-06-28 |
Family
ID=13399752
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3069341A Expired - Lifetime JP2913876B2 (ja) | 1991-03-08 | 1991-03-08 | 固体撮像装置 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5335008A (ja) |
| JP (1) | JP2913876B2 (ja) |
| KR (1) | KR920019169A (ja) |
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|---|---|---|---|---|
| US5488415A (en) * | 1993-07-09 | 1996-01-30 | Olympus Optical Co., Ltd. | Solid-state image pickup device having a photoelectric conversion detection cell with high sensitivity |
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| JP3385760B2 (ja) * | 1994-02-21 | 2003-03-10 | ソニー株式会社 | 固体撮像装置及びその駆動方法 |
| US5933188A (en) * | 1994-10-19 | 1999-08-03 | Canon Kabushiki Kaisha | Photoelectric conversion apparatus and method with reset |
| EP0725535B1 (en) * | 1995-02-01 | 2003-04-23 | Canon Kabushiki Kaisha | Solid-state image pickup device and method of operating the same |
| US6873362B1 (en) * | 1995-03-22 | 2005-03-29 | Sony Corporation | Scanning switch transistor for solid-state imaging device |
| JP3284816B2 (ja) * | 1995-03-22 | 2002-05-20 | ソニー株式会社 | 固体撮像装置 |
| US5933190A (en) * | 1995-04-18 | 1999-08-03 | Imec Vzw | Pixel structure, image sensor using such pixel structure and corresponding peripheral circuitry |
| JPH0946597A (ja) * | 1995-07-31 | 1997-02-14 | Sony Corp | 固体撮像装置およびその駆動方法 |
| WO1997007630A1 (fr) * | 1995-08-11 | 1997-02-27 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Dispositif mos de prise d'image |
| JP4035194B2 (ja) | 1996-03-13 | 2008-01-16 | キヤノン株式会社 | Ｘ線検出装置及びｘ線検出システム |
| US5844265A (en) * | 1996-07-11 | 1998-12-01 | Synaptics, Incorporated | Sense amplifier for high-density imaging array |
| US5838176A (en) * | 1996-07-11 | 1998-11-17 | Foveonics, Inc. | Correlated double sampling circuit |
| US6815791B1 (en) * | 1997-02-10 | 2004-11-09 | Fillfactory | Buried, fully depletable, high fill factor photodiodes |
| EP0883187A1 (en) | 1997-06-04 | 1998-12-09 | Interuniversitair Micro-Elektronica Centrum Vzw | A detector for electromagnetic radiation, pixel structure with high sensitivity using such detector and method of manufacturing such detector |
| US6011251A (en) * | 1997-06-04 | 2000-01-04 | Imec | Method for obtaining a high dynamic range read-out signal of a CMOS-based pixel structure and such CMOS-based pixel structure |
| US20010045508A1 (en) * | 1998-09-21 | 2001-11-29 | Bart Dierickx | Pixel structure for imaging devices |
| US7199410B2 (en) * | 1999-12-14 | 2007-04-03 | Cypress Semiconductor Corporation (Belgium) Bvba | Pixel structure with improved charge transfer |
| JPH10257392A (ja) * | 1997-03-14 | 1998-09-25 | Matsushita Electron Corp | 物理量分布検知半導体装置およびその駆動方法ならびにその製造方法 |
| DE69841597D1 (de) * | 1997-09-22 | 2010-05-20 | Cypress Semiconductor Corp Bel | Verfahren und vorrichtungen zur verbesserung der bildqualität in einem bildsensor |
| TW421962B (en) * | 1997-09-29 | 2001-02-11 | Canon Kk | Image sensing device using mos type image sensing elements |
| US8063963B2 (en) * | 1998-02-09 | 2011-11-22 | On Semiconductor Image Sensor | Imaging device having a pixel structure with high dynamic range read-out signal |
| US7106373B1 (en) | 1998-02-09 | 2006-09-12 | Cypress Semiconductor Corporation (Belgium) Bvba | Method for increasing dynamic range of a pixel by multiple incomplete reset |
| US6734907B1 (en) | 1998-04-30 | 2004-05-11 | Minolta Co., Ltd. | Solid-state image pickup device with integration and amplification |
| US6836291B1 (en) * | 1998-04-30 | 2004-12-28 | Minolta Co., Ltd. | Image pickup device with integral amplification |
| JP4200545B2 (ja) | 1998-06-08 | 2008-12-24 | ソニー株式会社 | 固体撮像素子およびその駆動方法、並びにカメラシステム |
| JP2000078473A (ja) * | 1998-08-31 | 2000-03-14 | Canon Inc | 光電変換装置 |
| US6734906B1 (en) | 1998-09-02 | 2004-05-11 | Canon Kabushiki Kaisha | Image pickup apparatus with photoelectric conversion portions arranged two dimensionally |
| JP3512152B2 (ja) * | 1998-10-14 | 2004-03-29 | 松下電器産業株式会社 | 増幅型固体撮像装置およびその駆動方法 |
| US6542190B1 (en) * | 1999-01-12 | 2003-04-01 | Silicon Tough Technology Inc. | Image sensor with function of electronic shutter |
| US6704050B1 (en) * | 1999-04-23 | 2004-03-09 | Polaroid Corporation | Active-pixel image sensing device with linear mode voltage to current conversion |
| US6781627B1 (en) * | 1999-06-24 | 2004-08-24 | Olympus Optical Co., Ltd. | Solid state imaging device and electric charge detecting apparatus used for the same |
| US7012644B1 (en) * | 2000-09-06 | 2006-03-14 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Multiple output node charge coupled device |
| WO2002027763A2 (en) | 2000-09-25 | 2002-04-04 | Foveon, Inc. | Active pixel sensor with noise cancellation |
| US7782377B2 (en) * | 2003-02-26 | 2010-08-24 | Canon Kabushiki Kaisha | Image sensing apparatus, control method therefor, storage medium, and program to create correction data |
| JP4135594B2 (ja) * | 2003-08-19 | 2008-08-20 | ソニー株式会社 | 固体撮像装置 |
| US7750958B1 (en) | 2005-03-28 | 2010-07-06 | Cypress Semiconductor Corporation | Pixel structure |
| US7808022B1 (en) | 2005-03-28 | 2010-10-05 | Cypress Semiconductor Corporation | Cross talk reduction |
| US8094223B1 (en) | 2007-05-30 | 2012-01-10 | On Semiconductor Trading Ltd. | Bus driving in an image sensor |
| KR100863972B1 (ko) * | 2007-09-13 | 2008-10-16 | 삼성에스디아이 주식회사 | 음극선관 |
| US8476567B2 (en) | 2008-09-22 | 2013-07-02 | Semiconductor Components Industries, Llc | Active pixel with precharging circuit |
| US7974805B2 (en) * | 2008-10-14 | 2011-07-05 | ON Semiconductor Trading, Ltd | Image sensor and method |
| JP5482137B2 (ja) * | 2009-11-19 | 2014-04-23 | ソニー株式会社 | 固体撮像装置、負荷電流源回路 |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4068148A (en) * | 1975-10-14 | 1978-01-10 | Hitachi, Ltd. | Constant current driving circuit |
| JPS5578680A (en) * | 1978-12-08 | 1980-06-13 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Solid state pickup device |
| JPS55105480A (en) * | 1979-02-07 | 1980-08-13 | Hitachi Ltd | Solid state pickup device |
| JPS58169965A (ja) * | 1982-03-31 | 1983-10-06 | Hitachi Ltd | 固体撮像装置 |
| FR2571572B1 (fr) * | 1984-10-09 | 1987-01-02 | Thomson Csf | Dispositif photosensible a transfert de ligne muni d'amplificateurs de contre-reaction |
| US4831451A (en) * | 1987-04-02 | 1989-05-16 | Texas Instruments Incorporated | Horizontal scanner for image sensor arrays |
| US4959723A (en) * | 1987-11-06 | 1990-09-25 | Canon Kabushiki Kaisha | Solid state image pickup apparatus having multi-phase scanning pulse to read out accumulated signal |
| US5086344A (en) * | 1990-05-11 | 1992-02-04 | Eastman Kodak Company | Digital correlated double sampling circuit for sampling the output of an image sensor |
-
1991
- 1991-03-08 JP JP3069341A patent/JP2913876B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1992
- 1992-03-03 KR KR1019920003446A patent/KR920019169A/ko not_active Application Discontinuation
- 1992-03-09 US US07/848,129 patent/US5335008A/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
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