KR100826739B1

KR100826739B1 - 고체 촬상 장치 및 그 구동 방법

Info

Publication number: KR100826739B1
Application number: KR1020060105733A
Authority: KR
Inventors: 나가따까 다나까
Original assignee: 가부시끼가이샤 도시바
Priority date: 2005-10-28
Filing date: 2006-10-30
Publication date: 2008-04-30
Also published as: CN1972386A; JP4713997B2; US20070103574A1; JP4828914B2; US8085326B2; KR20070046017A; JP2007123604A; JP2007124344A; CN100521746C

Abstract

고체 촬상 장치는, 수직 신호선과, 입사광을 광전 변환하여 축적하는 포토다이오드와, 상기 포토다이오드로부터의 입력 신호를 증폭하여 상기 수직 신호선에 출력하는 증폭 트랜지스터와, 상기 증폭 트랜지스터의 제어 전극의 전위를 리셋하는 리셋 트랜지스터를 구비하는 단위 화소와, 상기 리셋 트랜지스터가 구동되는 동안, 상기 수직 신호선의 전위 상태를 유지하도록 구성된 제어 회로를 구비한다.

CMOS 이미지 센서, 증폭 트랜지스터, 제어 전극, 포토 다이오드, 단위 화소

Description

고체 촬상 장치 및 그 구동 방법{SOLID IMAGING DEVICE AND DRIVING METHOD THEREOF}

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 고체 촬상 장치를 도시한 평면도.

도 2는 도 1 중의 일 단위 화소를 도시한 회로도.

도 3은 도 2에 도시한 일 단위 화소의 구동 동작을 나타내는 타이밍차트도.

도 4는 도 2에 도시한 일 단위 화소의 포텐셜도로서, 도 4의 (a)는 시각 t3일 때의 포텐셜도, 도 4의 (b)는 시각 t4일 때의 포텐셜도, 도 4의 (c)는 시각 t5일 때의 포텐셜도, 도 4의 (d)는 시각 t6일 때의 포텐셜도.

도 5는 제2 실시예에 따른 일 화소 영역을 도시한 회로도.

도 6은 도 5 중의 증폭 트랜지스터의 디바이스 구조를 도시한 단면도.

도 7은 도 5 중의 일 단위 화소의 구동 동작을 나타내는 타이밍차트도.

도 8은 제3 실시예에 따른 일 단위 화소의 구동 동작을 나타내는 타이밍차트도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

11 : 반도체 칩

12 : 화소 영역

13 : 수직 쉬프트 레지스터

15 : AD 변환 회로

21 : 단위 화소

[비특허 문헌 1] "CMOS Image Sensor Using a Floating Diffusion Driving Buried Photodiode", ISSCC Digest of Technical Papers, Feb. 2004

<관련 출원>

본 출원은 선출원인 일본 특허 출원 2005-314712호(2005년 10월 28일 출원) 및 2005-314713호(2005년 10월 28일 출원)의 우선권의 이익을 주장하는 것으로, 이들 출원의 전체 내용이 참조로서 여기에 개시된다.

본 발명은, 고체 촬상 장치 및 그 구동 방법에 관한 것으로, 예를 들면 CMOS 이미지 센서 등에 적용되는 것이다.

종래부터, 고체 촬상 장치의 일례로서, 예를 들면, CMOS 이미지 센서 등이 있다. 예를 들면, 2004년의 ISSCC에서 마부치 등에 의해 발표된 비특허 문헌 1이 있다.

그러나, 상기 비특허 문헌 1에 개시된 고체 촬상 장치에서는, 승전 동작 시에, 증폭 트랜지스터가 5극관 영역에서 동작하고 있기 때문에, 증폭 트랜지스터의 게이트 용량 중에서, “2/3”만 승압 동작에 기여할 수 있다.

또한, 상기 비특허 문헌 1에 개시된 고체 촬상 장치의 구동 동작에 있어서는, 소망하는 단위 화소를 선택하기 위하여, 드레인 전원(DRN)을 낮은 전압으로 낮추는 기간(Low 상태의 기간)이 필요하다. 여기에서, 단위 화소 중의 드레인 전원(DRN)은 잉여 신호 전하를 흡수하는 역할도 수행하고 있다. 이로 인해, 드레인 전원(DRN)에 높은 전압이 인가되지 않는 기간(Low 상태의 기간)이 있는 경우에, 고휘도의 피사체를 촬상하면, 포토다이오드로부터 넘친 잉여 전하를 드레인 전원(DRN)에 흡수할 수 없어, 블루밍이 발생한다.

본 발명의 일 양태에 따른 고체 촬상 장치는, 수직 신호선, 입사광을 광전 변환하여 축적하는 포토다이오드와, 상기 포토다이오드로부터의 입력 신호를 증폭하여 상기 수직 신호선에 출력하는 증폭 트랜지스터와, 상기 증폭 트랜지스터의 제어 전극의 전위를 리셋하는 리셋 트랜지스터를 구비하는 단위 화소, 및 상기 리셋 트랜지스터가 구동되는 동안, 상기 수직 신호선의 전위 상태를 유지하도록 구성된 제어 회로를 포함한다.

본 발명의 일 양태에 따른 고체 촬상 장치는, 수직 신호선, 입사광을 광전 변환하여 축적하는 포토다이오드와, 제어 전극과 상기 수직 신호선이 용량 결합되고 상기 포토다이오드로부터의 입력 신호를 증폭하여 상기 수직 신호선에 출력하는 증폭 트랜지스터와, 상기 증폭 트랜지스터의 제어 전극의 전위를 리셋하는 리셋 트랜지스터를 구비하는 단위 화소, 및 상기 증폭 트랜지스터 및 상기 리셋 트랜지스 터의 전류 경로의 일단에 접속되고, 그 전압값이 고정된 드레인 전원을 포함한다.

본 발명의 일 양태에 따른 고체 촬상 장치의 구동 방법은, 수직 신호선과, 입사광을 광전 변환하여 축적하는 포토다이오드와, 상기 포토다이오드로부터의 신호를 증폭하고 상기 수직 신호선에 출력하는 증폭 트랜지스터와, 상기 증폭 트랜지스터의 제어 전극의 전위를 리셋하는 리셋 트랜지스터를 구비한 단위 화소와, 상기 증폭 트랜지스터 및 상기 리셋 트랜지스터의 전류 경로의 일단에 접속되고 그 전압값이 고정된 드레인 전원과, 상기 수직 신호선의 전위 상태를 제어하도록 구성된 제어 회로를 구비한 고체 촬상 장치로서, 상기 제어 회로에 의해, 상기 수직 신호선의 전위 상태를 변화시켜, 상기 증폭 트랜지스터의 게이트 용량을 이용함으로써, 상기 증폭 트랜지스터를 온시키고, 상기 단위 화소를 선택한다.

[제1 실시예]

이하, 본 발명의 제1 실시예에 따른 고체 촬상 장치 및 그 구동 방법에 대하여, 도 1 내지 도 4를 참조하여 설명한다. 또한, 이 설명에 있어서는, 전체 도면에 걸쳐서 공통 부분에는 공통된 참조 부호를 붙인다. 도 1은 본 실시예에 따른 고체 촬상 장치의 일례를 모식적으로 도시한 평면도이다.

도시한 바와 같이, 반도체 칩(11) 중에 화소 영역(12), 수직 쉬프트 레지스터(13), AD 변환 회로(15)가 배치되어 있다.

화소 영역(12)에는, 입사광을 광전 변환하여 축적하는 포토다이오드를 포함하는 단위 화소(21)가 어레이 형상으로 배치되어 있으며, 촬상부로서 기능한다.

수직 쉬프트 레지스터(13)는, 신호(LS1∼SLk)를 화소 영역(12)에 출력하고, 단위 화소(21)를 리셋 신호선마다 선택하는 선택부로서 기능한다. 선택된 리셋 신호선 만큼의 단위 화소(21)로부터는 각각, 입사된 광의 양에 부합한 아날로그 신호(Vsig)가 수직 신호선(VSL)을 통해 출력된다.

AD 변환 회로(15)는 수직 신호선(VSL)을 통해 입력된 아날로그 신호(Vsig)를 디지털 신호로 변환하도록 기능한다.

다음으로, 화소 영역(12) 내의 단위 화소(PIXEL)에 대하여, 도 2를 이용하여 설명한다. 여기에서는, 신호(LS1)가 입력되는 일 선택 단위 화소를 예로 들어 설명한다.

도시하는 바와 같이, 단위 화소(21)가 형성되어 있다. 이 단위 화소(21)는, 포토다이오드(22), 증폭 트랜지스터(Tr1), 읽어내기 트랜지스터(Tr2), 리셋 트랜지스터(Tr3), 어드레스 트랜지스터(Tr4)를 구비하고 있다.

포토다이오드(22)의 캐소드는 접지되어 있다. 증폭 트랜지스터(Tr1)는 플로팅 디퓨젼(FD)으로부터의 신호를 증폭하여 출력하도록 구성되어 있다. 증폭 트랜지스터(Tr1)의 게이트는 플로팅 디퓨젼(FD)에 접속되고, 소스는 수직 신호선(VSL)에 접속되고, 드레인은 어드레스 트랜지스터(Tr4)의 소스에 접속되어 있다.

읽어내기 트랜지스터(Tr2)는, 포토다이오드(22)의 축적을 제어하도록 구성되어 있다. 읽어내기 트랜지스터(Tr2)의 게이트는 읽어내기 신호선(TRF)에 접속되고, 소스는 포토다이오드(22)의 애노드에 접속되고, 드레인은 플로팅 디퓨젼(FD)에 접속되어 있다.

리셋 트랜지스터(Tr3)는, 증폭 트랜지스터(Tr1)의 게이트 전위를 리셋하도록 구성되어 있다. 리셋 트랜지스터(Tr3)의 게이트는 리셋 신호선(RST)에 접속되고, 소스는 플로팅 디퓨젼(FD)에 접속되고, 드레인은 드레인 전원(DRN)에 접속되어 있다.

어드레스 트랜지스터(Tr4)의 게이트는, 어드레스 신호선(ADR)에 접속되고, 드레인은 전원(DRN)에 접속되어 있다.

또한, 플로팅 디퓨젼(FD)의 대접지 용량(C1)의 용량값을 Cfd로 나타내고, 플로팅 디퓨젼(FD)과 수직 신호선(VSL) 사이의 게이트 용량(C2)의 용량값을 Camp로 나타내고 있다.

또한, 상기 수직 신호선(VSL)의 전압을 제어하도록 구성된 VSL 제어 회로(31)가 형성되어 있다. 이 VSL 제어 회로(31)는, 제어 신호선(DC), 바이어스용 트랜지스터(Tr5), 선택 신호선(SF), 부하 트랜지스터(Tr6), 전류원(32)을 구비하고 있다.

바이어스용 트랜지스터(Tr5)는, 수직 신호선(VSL)의 전위를 BIAS 레벨로 고정하도록 구성되어 있다. 바이어스용 트랜지스터(Tr5)의 게이트는 제어 신호선(DC)에 접속되고, 소스는 전원(BIAS)에 접속되고, 드레인은 수직 신호선(VSL)에 접속되어 있다.

선택 신호선(SF)은, 부하 트랜지스터(Tr6)의 게이트에 접속되어 있다. 부하 트랜지스터(Tr6)의 소스는 트랜지스터(Tr5)의 드레인에 접속되고, 드레인은 전류원(32)의 일단에 접속되어 있다. 전류원(32)의 타단은 접지되어 있다.

〈구동 방법〉

다음으로, 본 실시예에 따른 고체 촬상 장치의 구동 방법에 대하여, 도 3 및 도 4를 이용하여 설명한다. 도 3은 본 실시예에 따른 고체 촬상 장치의 동작을 나타내는 타이밍차트도이다. 도 4는 본 실시예에 따른 고체 촬상 장치의 한 동작에 있어서의 포텐셜도이다.

먼저, 시각 t0에 있어서의 초기 상태에서는, 제어 신호선(DC)을 선택하여 High 상태로 하여, 바이어스용 트랜지스터(Tr5)를 온으로 하고 있다. 이로 인해, 수직 신호선(VSL)에는 전원(BIAS)으로부터의 비교적 낮은 전압이 인가되고 있다. 또한, 이 시각에서는, 리셋 트랜지스터(Tr3) 및 어드레스 트랜지스터(Tr4)는 오프되어 있다.

계속하여, 시각 t1에 있어서, 리셋 신호선(RST1)을 선택하고, 리셋 트랜지스터(Tr3)를 온으로 한다. 그리고, 전원(DRN)과 플로팅 디퓨젼(FD)을 도통시키고, 플로팅 디퓨젼(FD)의 전위를 드레인 전압에 거의 가까운 전위로 리셋한다. 증폭 트랜지스터(Tr1)의 게이트 전압은, 플로팅 디퓨젼(FD)의 전압과 동등하므로, 증폭 트랜지스터(Tr1)는 온되고, 증폭 트랜지스터(Tr1)의 소스, 드레인 단자의 전위 모두, 전원(BIAS)의 전압 값과 동등하게 된다.

계속하여, 시각 t2에 있어서, 리셋 신호선(RST)를 Low 상태로 하여, 리셋 트랜지스터(Tr3)을 오프로 한다. 그리고, 플로팅 디퓨젼(FD)의 전위 상태를 플로팅 상태로 한다.

계속하여, 시각 t3에 있어서, 제어 신호선(DC)을 Low 상태로 하여, 바이어스용 트랜지스터(Tr5)를 오프로 한다(도 4의 (a) 참조).

계속하여, 시각 t4에 있어서, 선택 신호선(SF)에 트랜지스터의 임계값보다, 예를 들면, 0.3V 정도 높은 전압을 인가하고, 부하 트랜지스터(Tr6)를 정전류 회로로 하고, 거의 동시각에 어드레스 신호선(ADR)을 선택함으로써, 어드레스 트랜지스터(Tr4)를 온으로 한다. 이 때, 수직 신호선(VSL)의 전위를 증폭 트랜지스터(Tr1) 및 부하 트랜지스터(Tr6)로 구성되는 소스 폴로워로 결정되는 전압(Vsig)은, 상기 전원(BIAS)보다도 높은 전압으로 설정한다. 그러면 시각 t4에서는, 증폭 트랜지스터(Tr1)의 소스/드레인 단자의 전압은 전원(BIAS)의 전압값과 거의 동등하고, 정상 상태인 Vsig보다 낮은 전압이므로, Vsig를 향하여 전압이 상승해 간다. 여기에서, 증폭 트랜지스터(Tr1)는, 도 4의 (b)에 도시한 바와 같이, 삼극관 영역에서 동작하고 있다(드레인의 전압이 채널 전위보다도 낮다).

그러면, 시각 t5에 있어서, 플로팅 디퓨젼(FD)은, 증폭 트랜지스터(Tr1)의 채널과, 용량 Camp에서 용량 결합되어 있으므로, 도 4의 (c)에 도시한 바와 같이, 리셋 신호선(RS1)에 있어서의 선택 화소(21)의 플로팅 디퓨젼(FD)은 용량 결합에 의해, 이하에 표현된 전위 ΔVfd만큼, 높은 전위로 된다. 즉, 이하와 같이 표현된다.

상기와 같이, 상기 식 중의 파라미터를 적절히 설정함으로써, 드레인 전압보다도 높은 전압으로 승압할 수 있다.

게다가, 상기 식에서는 Camp의 앞에 “2/3”의 계수가 더해져 있지 않다. 이것은, 리셋 시간(시각 t1∼시각 t2)의 동안, 수직 신호선(VSL)의 전위가 전압(Vsig)보다도 낮은 전원(BIAS)의 전압으로 유지되어 있다. 그리고, 시각 t4로부터 시각 t5의 동안에, 증폭 트랜지스터(Tr1)의 드레인의 전위가 채널 전위보다도 낮아지도록 구동되고 있다. 이로 인해, 증폭 트랜지스터(Tr1)를, 삼극관 영역(선형 영역)(D1)에서 동작시킬 수 있다. 따라서, 효율적으로, 즉, 파선 35로 나타낸 종래의 증가 전위 ΔVfd’에 비하여 1.5배 정도로 플로팅 디퓨젼(FD)의 전위를 승압할 수 있다. 이것은, 파선 35로 나타낸 증폭 트랜지스터(Tr1)가, 5극관 영역(포화 영역)(D2)에 의해 동작하고 있었기 때문이다.

그 후, 시각 t5와 시각 t6 동안은, 증폭 트랜지스터(Tr1)가 5극관 영역에서 동작하므로, 플로팅 디퓨젼(FD)의 전압 변화는 비교적 작고, 또한 수직 신호선(VSL)의 전위는, 거의 시각 t4일 때의 상태에서 변화는 작다. 그리고, 선택 라인의 플로팅 디퓨젼(FD)의 전위에 따라 결정되는 전압(Vsig)이 수직 신호선(VSL)에 출력된다.

계속하여, 시각 t7일 때에, 수직 신호선(VSL)의 출력이 화소(21)의 리셋 레벨(Reset Level)로 되면, 읽어내기 신호선(TRF)을 high 상태로 하여, 읽어내기 트랜지스터(Tr2)를 온으로 한다. 그리고, 포토다이오드(22)의 신호가 출력된 상태의 수직 신호선(VSL)의 출력이, 단위 화소(21)의 출력 신호 레벨로 되어, 출력 신호(signal)를 송신한다(Signal Level).

계속하여, 제어 신호선(DC)을 High 상태로 하여, 바이어스용 트랜지스 터(Tr5)를 온하여, 초기 상태로 돌아간다.

또한, 본 실시예에서는 플로팅 디퓨젼(FD)의 전위 변화는, 이하의 수식으로 결정된다.

이를 위해, Camp를 Cfd와 비교하여 크게 설정하고, 가능하면 Camp＞Cfd로 하고, 또한, (Vsig-BIAS)를 비교적 큰 값으로 설정하는 것이 바람직하다.

이상과 같이, 본 실시예에 따른 고체 촬상 장치 및 그 구동 방법에 따르면, 하기 (1) 내지 (3)에 나타내는 효과가 얻어진다.

(1) 플로팅 디퓨젼(FD)에 축전할 수 있는 전자의 양을 증대할 수 있다.

여기에서, CMOS 이미지 센서의 단위 화소(PIXEL)는, 그 화소 사이즈의 축소가 진행되고 있다. 특별히 시책을 하지 않고 이 화소 사이즈를 축소하면, 증폭 트랜지스터(Tr1)의 게이트 전극의 전유 면적도 축소되기 때문에, 화소의 플로팅 디퓨젼의 용량이 작아진다. 이 플로팅 디퓨젼에 축적 가능한 전하량 Q는, Q=CVfd로 표현되기 때문이다(C: 게이트 용량, Vfd: 플로팅 디퓨젼의 전위). 이로 인해, 전하량 Q는, 전압 Vfd가 일정하면, 용량 C에 비례하여, 취급 가능 전하량이 감소하게 된다.

상기 비특허 문헌 1의 예에서는, 플로팅 디퓨젼의 전압을, 드레인 전압보다도 높게 함(승압함)으로써, 취급 가능한 전하량을 늘리고 있다.

상기 문헌 중의 도 4의 (b)는, 리셋 트랜지스터(RST)의 게이트를 High로 하 여, 리셋 트랜지스터(RST)를 온시킨 직후의 포텐셜도이다. 리셋 트랜지스터(RST)가 온되어 있기 때문에, 플로팅 디퓨젼(FD)의 전위는 리셋 트랜지스터(RST)의 채널 포텐셜과 거의 동등한 전위로 되어 있다.

한편, 수직 신호선(SIG)의 전위는 플로팅 디퓨젼(FD)의 전위를 반영하여 상승하지만, 상승하는 시간은 수직 신호선의 대접지 용량과, 부하(Load) 트랜지스터의 전류 공급 능력으로 결정된다. 이로 인해, 정상 상태로 되기 위해서는 비교적 긴 시간이 필요하다. 이로 인해, 도 4의 (b)의 시점에서는, 정상 상태에는 도달하지 않고, 도 4의 (a)보다 전위가 조금 높은 상태에 있다.

계속하여, 도 4의 (c)는, 리셋 트랜지스터(RST)를 온시키고 잠시 후에, 수직 신호선(SIG)의 전위가 정상 상태에 도달했을 때의 포텐셜도이다. 도면 중의 플로팅 디퓨젼(FD)은, 전위가 리셋 트랜지스터(RST)의 채널 포텐셜과 거의 동등한 상태에 도달한 후에는, 플로팅 상태로 되어 있다. 이로 인해, 수직 신호선(SIG)의 전위가 변화되면, 증폭 트랜지스터(AMP)의 게이트 용량을 통하여, 더욱 높은 전위로 되고, 최종적으로는, 드레인 전압(DRN)보다도 높은 전압으로 승압된다.

여기에서, 상기 도 4의 (b)부터 도 4의 (c)에 도시한 포텐셜 상태로 변화될 때의 플로팅 디퓨젼(FD)의 전위 변화는, 이하의 수식으로 표현된다는 것이 알려져 있다.

여기에서, ΔVsig는, 상기 도 4의 (b)부터 도 4의 (c)에 도시한 포텐셜 상태로 변화했을 때의 수직 신호선(SIG)의 전위의 변화량이고, Camp는 증폭 트랜지스터(AMP)의 게이트 용량이다.

또한, 상기 식에서 Camp의 앞에 “2/3”의 계수가 더해져 있는 것은, 상기 도 4의 (b)일 때에, 증폭 트랜지스터(AMP)의 드레인(DRN)과 소스(SIG) 사이에 전위차가 생겨서, 증폭 트랜지스터(AMP)가 5극관 영역(포화 영역)에서 동작하고 있기 때문이다. 예를 들면, 상기 도 4의 (b) 상의 단면도에서, 증폭 트랜지스터(AMP)의 게이트 용량의 2/3가 용량에 기여하는 모습이 도시되어 있다.

상기한 바와 같이, 상기 비특허 문헌 1에 개시된 고체 촬상 장치에서는, 승전 동작일 때에, 증폭 트랜지스터가 5극관 영역에서 동작하고 있기 때문에, 증폭 트랜지스터(Tr1)의 게이트 용량 중에서, “2/3”만 승압 동작에 기여할 수 있다. 이로 인해, 플로팅 디퓨젼에 축전할 수 있는 전자의 양의 증대에 대하여 불리하다. 이것은 단위 화소의 미세화에 수반하여, 증폭 트랜지스터(Tr1)의 게이트 전극의 전유 면적이 저감된 경우에 더욱 현저해진다.

그러나, 본 실시예에 따른 고체 촬상 장치에서는, 리셋 시간(시각 t1∼시각 t2) 동안, 수직 신호선(VSL)의 전위가 전압 Vsig보다도 낮은 전원(BIAS)의 전압으로 유지되고 있다. 그리고, 시각 t4부터 시각 t5 동안에, 증폭 트랜지스터(Tr1)의 드레인의 전위가 채널 전위보다도 낮아지도록 구동되고 있다. 이로 인해, 증폭 트랜지스터(Tr1)를, 삼극관 영역(선형 영역)(D1)에서 동작시킬 수 있으며, 증폭 트랜지스터(Tr1)의 게이트 용량(대접지 용량)(C2)의 용량값 Camp 전체를 승전 동작에 기여시킬 수 있다. 이로 인해, Camp의 앞에 “2/3”의 계수가 더해져 있지 않은 용량 결합에 의해, 플로팅 디퓨젼(FD)의 전위를 전위 ΔVfd만큼 증가할 수 있다. 이 증가분의 전위 ΔVfd는, 하기와 같이 표현할 수 있다.

그 결과, 플로팅 디퓨젼(FD)에 축전할 수 있는 전자의 양을 증대할 수 있는 점에서 유리하다. 예를 들면, 본 실시예의 경우에는, 플로팅 디퓨젼(FD)에 축전할 수 있는 전자의 양은, 파선(35)으로 나타낸 한 종래예의 증가 전위 ΔVfd’에 비하여, 1.5배 정도로 할 수 있다.

(2) 승압 동작의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

또한, 상기 승압 동작은, 증폭 트랜지스터(Tr1)의 게이트 용량(대접지 용량)(C2)의 용량값 Camp를 이용한, 스태틱한 동작이다.

이로 인해, 단위 화소(21)를 승압 동작시킬 때의 주파수에 의존하지 않고 플로팅 디퓨젼(FD)의 승압을 할 수 있다. 따라서, 주파수에 의존하여 플로팅 디퓨젼(FD)의 승압이 변동되는 것을 방지할 수 있다. 그 결과, 승압 동작의 신뢰성을 향상할 수 있는 점에서 유리하다.

(3) 미세화에 대하여 유리하다.

상기한 바와 같이, 본 실시예에 따른 고체 촬상 장치의 구동 방법에 따르면, 증폭 트랜지스터(Tr1)의 게이트 용량(대접지 용량)(C2)의 용량값 Camp 전체를 승전 동작에 기여시킬 수 있다. 이로 인해, 게이트 용량을 증대하기 위하여, 증폭 트랜 지스터(Tr1)의 게이트 전극의 면적을 증대시킬 필요가 없어, 게이트 전극의 면적을 저감하는 것이 가능하다. 그 결과, 증폭 트랜지스터(Tr1)의 전유 면적을 저감할 수 있는 점에서, 미세화에 대하여 유리하다.

[제2 실시예]

먼저, 본 발명의 제2 실시예에 따른 고체 촬상 장치에 대하여, 도 5 내지 도 7을 이용하여 설명한다. 도 5는 본 실시예에 따른 고체 촬상 장치의 일례를 모식적으로 도시한 평면도이다. 이 설명에서, 상기 제1 실시예와 중복되는 부분의 상세한 설명을 생략한다.

먼저, 본 예에 따른 화소 영역(12) 중의 단위 화소(PIXEL)에 대하여, 도 5를 이용하여 설명한다. 여기에서는, 신호(LS1)가 입력되는 일 선택 단위 화소를 예로 들어 설명한다.

도시하는 바와 같이, 단위 화소(PIXEL)(21)는, 포토다이오드(22), 증폭 트랜지스터(Tr1), 읽어내기 트랜지스터(Tr2), 리셋 트랜지스터(Tr3)를 구비한, 3Tr형 CMOS 이미지 센서인 점에서 상기 제1 실시예와 상위하다.

포토다이오드(22)는, 입사광을 광전 변환하여 축적하도록 구성되어 있다. 증폭 트랜지스터(Tr1)는, 플로팅 디퓨젼(FD)으로부터의 신호를 증폭하여 출력하도록 구성되어 있다. 증폭 트랜지스터(Tr1)의 게이트는 플로팅 디퓨젼(FD)에 접속되고, 소스는 수직 신호선(VSL)에 접속되고, 드레인은 드레인 전원(DRN)에 접속되어 있다.

읽어내기 트랜지스터(Tr2)는, 포토다이오드(22)의 축적을 제어하도록 구성되 어 있다. 읽어내기 트랜지스터(Tr2)의 게이트는, 읽어내기 신호선(TRF)에 접속되고, 소스는 포토다이오드(22)의 애노드에 접속되고, 드레인은 플로팅 디퓨젼(FD)에 접속되어 있다.

리셋 트랜지스터(Tr3)는, 증폭 트랜지스터(Tr1)의 게이트 전위를 리셋하도록 구성되어 있다. 리셋 트랜지스터(Tr3)의 게이트는 리셋 신호선(RST1)에 접속되고, 소스는 플로팅 디퓨젼(FD)에 접속되고, 드레인은 전원(DRN)에 접속되어 있다.

바이어스용 트랜지스터(Tr5)는, 수직 신호선(VSL)의 전위를 고정하도록 구성되어 있다. 바이어스용 트랜지스터(Tr5)의 게이트는 제어 신호선(DC)에 접속되고, 소스는 전원(BIAS)에 접속되고, 드레인은 수직 신호선(VSL)에 접속되어 있다.

선택 신호선(SF)이 형성되고, 부하 트랜지스터(Tr6)의 게이트에 접속되어 있다. 부하 트랜지스터(Tr6)의 드레인은 전류원(32)의 일단에 접속되고, 소스는 수직 신호선(VSL)에 접속되어 있다. 전류원(32)의 타단은 접지되어 있다.

다음으로, 증폭 트랜지스터(Tr1)의 단면 디바이스 구조에 대하여, 도 6을 이 용하여 설명한다.

도시하는 바와 같이, 증폭 트랜지스터(Tr1)는 반도체 기판(51) 상에 형성된 게이트 전극(G1), 기판(51) 내에 게이트 전극(G1)을 삽입하도록 격리하여 형성된 소스(55) 및 드레인(57)을 구비한 MOS 트랜지스터 구조를 하고 있다. 드레인(57)은 전원(DRN)에 전기적으로 접속되고, 소스(55)는 수직 신호선(VSL)에 전기적으로 접속되어 있다.

여기에서, 소스(55)의 일부 영역(55G)이, 게이트 전극(G1)의 아래에 잠입하도록 형성되고, 게이트 전극(G1)과 오버랩되어 있다. 그리고, 이 오버랩되어 있는 영역(55G)의 용량을 상기 C2, 게이트 전극(G1) 전체 영역의 용량을 Coverlap으로 정의한다.

〈구동 방법〉

다음으로, 도 7을 이용하여 본 실시예에 따른 고체 촬상 장치의 구동 방법에 대하여 설명한다. 도 7은 본 실시예에 따른 고체 촬상 장치의 구동 동작을 나타내는 타이밍차트도이다. 이 설명에서는, 리셋 신호선(LS1)이 입력되어 선택된 리셋 신호선(RST1)에 접속된 일 선택 단위 화소(21)를 예로 들어 설명한다.

도시하는 바와 같이, 시각 t0일 때의 초기 상태에서는, 리셋 신호선(RST1)을 High 상태로 하여, 플로팅 디퓨젼(FD)과 드레인 전원(DRN)을 도통시켜, 플로팅 디퓨젼(FD)의 전위를 고정하고 있다. 또한, 제어 신호선(DC)을 High 상태로 하여, 바이어스용 트랜지스터(Tr5)를 온시켜, 수직 신호선(VSL)에 전원(BIAS)로부터의 비교적 낮은 전압을 인가하고 있다.

계속하여, 시각 t1일 때에, 수직 쉬프트 트랜지스터(13)로부터 선택 라인으로 되는 리셋 신호선(RST1)만 신호(LS1)를 입력하여, 리셋 신호선(RST1)을 Low 상태로 한다. 그리고, 리셋 트랜지스터(Tr3)를 오프하여, 플로팅 디퓨젼(FD)을 플로팅 상태로 한다.

계속하여, 시각 t2일 때에, 제어 신호선(DC)을 Low 상태로 하여, 바이어스용 트랜지스터(Tr5)를 오프로 한다.

계속하여, 시각 t3일 때에, 선택 신호선(SF)을 High 상태로 하여, 부하 트랜지스터(Tr6)를 온으로 한다. 그리고, 수직 신호선(VSL)의 전위를 증폭 트랜지스터(Tr1) 및 부하 트랜지스터(Tr6)으로 구성되는 소스 폴로워로 결정되는 전압(Vsig)으로 한다. 그러면, 리셋 신호선(RS1)에 있어서의 선택 화소(21)의 플로팅 디퓨젼(FD)은 용량 결합에 의해, 이하에 표현된 전위 ΔVfd만큼, 높은 전위로 된다. 즉, 이하와 같이 표현된다.

여기에서, Vamp는, 증폭 트랜지스터(Tr1)의 채널 전위이다.

한편, 비선택 라인(리셋 신호선(RST2)∼리셋 신호선(RSTk))에 있어서의 화소의 플로팅 디퓨젼(FD)은, 드레인 전원(DRN)과 도통되어 있으며, 플로팅 상태로 되어 있지 않으므로, 전위는 거의 일정한 그대로이다.

따라서, 선택 단위 화소(21)의 드레인 전원(DRN)의 전위를 낮출 필요없이, 선택 라인의 리셋 신호선(RST1)의 증폭 트랜지스터(Tr1)만을 온시킬 수 있다. 즉, 수직 신호선(VSL)의 전위를 Low 상태로부터 High 상태로 하는 것에 수반하는 상기 용량 결합을 이용하여, 플로팅 디퓨젼(FD)의 전위를 증가시켜, 증폭 트랜지스터(Tr1)을 온시키고, 단위 화소(21)를 선택할 수 있다.

그리고, 선택 라인의 플로팅 디퓨젼(FD)의 전위에 따라 결정되는 전압(Vsig)이 수직 신호선(VSL)에 출력된다.

계속하여, 시각 t4일 때에, 수직 신호선(VSL)의 출력이 화소(21)의 리셋 레벨(Reset Level)로 되면, 읽어내기 신호선(TRF)을 High 상태로 하여, 읽어내기 트랜지스터(Tr2)를 온으로 한다. 그리고, 포토다이오드(22)의 신호가 출력된 상태의 수직 신호선(VSL)의 출력이, 단위 화소(21)의 출력 신호 레벨로 되어, 출력 신호(signal)를 송신한다(Signal Level).

계속하여, 시각 t5일 때에, 리셋 신호선(RST1)을 High 상태로 하여, 리셋 트랜지스터(Tr3)를 온하여, 플로팅 디퓨젼(FD)과 드레인 전원(DRN)을 도통시켜, 출력 신호(signal)의 송신을 정지한다.

계속하여, 시각 t6일 때에, 제어 신호선(DC)을 High 상태로 하여, 바이어스 용 트랜지스터(Tr5)를 온하고, 초기 상태로 돌아간다.

이와 같이, 상기 시각 t0∼t6에서, 드레인 전원(DRN)의 전압값은, 화소 선택을 위하여 낮게 할 필요가 없다. 이로 인해, 드레인 전원(DRN)의 전압값은, 항상 높은 전압값 그대로 유지할 수 있으며, 낮은 전압값의 기간은 존재하지 않는다. 또한, 드레인 전원(DRN)은, 예를 들면, 내부 전원이나 수직 쉬프트 트랜지스터(13) 등에 의해, 소망하는 높은 전압으로 유지할 수 있다.

또한, 본 실시예에서는 플로팅 디퓨젼(FD)의 전위 변화가 이하에 의해 결정된다.

그 때문에, Camp를 Cfd와 비교하여 크게 설정하고, 가능하면 Camp＞Cfd로 하는 것이 바람직하다. 또한, 마찬가지의 취지에서, (Vsig-BIAS)를 비교적 큰 값으로 설정하는 것이 바람직하다.

상기한 바와 같이, 본 실시예에 따른 구성에 따르면, 하기 (4) 내지 (6)의 효과가 얻어진다.

(4) 블루밍의 발생을 방지할 수 있다.

여기에서, 비특허 문헌 1 중의 도 1a에는, 단위 화소(PIXEL)의 구성도가 개시되어 있다. 도 1b에는, 단위 화소의 구동 펄스가 개시되어 있다. 도시하는 바와 같이, 단위 화소를 선택하기 위해서는, 먼저 리셋 트랜지스터(RST)를 통하여 FD(플로팅 디퓨젼) 전위를 통상 Low 상태로 해 둔다. 그리고, 선택할 때에만, 리 셋 트랜지스터(RST)를 High 상태로 하여 리셋 펄스를 송신하고, 선택하는 단위 화소의 증폭 트랜지스터(AMP)만 온시킨다.

이 최초의 리셋 펄스에 의해, FD의 전위가 High 상태로 되고, 읽어낸 후에 드레인 전원(DRN)을 Low 상태로 한다. 또한, 2회째의 리셋 펄스에서 FD의 전위를 Low 상태로 하고, 초기 상태로 돌아간다.

그러나, 이러한 구동 동작에 있어서는, 소망하는 단위 화소를 선택하기 위하여, 드레인 전원(DRN)을 낮은 전압으로 낮추는 기간(Low 상태의 기간)이 필요하다. 여기에서, 단위 화소 중의 드레인 전원(DRN)은, 잉여 신호 전하를 흡수하는 역할도 수행하고 있다. 그리고, 드레인 전원(DRN)에 높은 전압이 인가되지 않는 기간(Low 상태의 기간)이 있는 경우에, 고휘도의 피사체를 촬상하면, 포토다이오드(22)로부터 넘친 잉여 전하를 드레인 전원(DRN)에 흡수할 수 없어, 블루밍이 발생한다.

그러나, 본 실시예에서는, 먼저, 선택하는 흡수 화소(21)의 플로팅 디퓨젼 (FD)을 플로팅 상태로 한다(시각 t1). 계속하여, 수직 신호선(VSL)의 전위를 Low 상태로부터 High 상태로 변화시킨다(시각 t3). 그리고, 이 때의 용량 결합을 이용함으로써 ΔVfd분 만큼, 플로팅 디퓨젼(FD)의 전위를 증가시켜, 증폭 트랜지스터(Tr1)를 온시키고(시각 t3), 단위 화소(21)를 선택할 수 있다.

이로 인해, 드레인 전원(DRN)의 전압값은, 단위 화소(21)를 선택하기 위하여 낮게 할 필요가 없다. 따라서, 드레인 전원(DRN)의 전압값은, 항상 높은 전압값 그대로 유지할 수 있으며, 낮은 전압값의 기간은 존재하지 않는다.

따라서, 고휘도의 피사체를 촬상했을 때라도, 포토다이오드(22)로부터 넘친 잉여 전하를 항상 드레인 전원(DRN)에 흡수할 수 있다. 그 결과, 블루밍의 발생을 방지할 수 있는 점에서 유리하다.

(5) 미세화에 대하여 유리하다.

상기한 바와 같이, 본 실시예에 따르면, 수직 신호선(VSL)의 전위를 Low 상태로부터 High 상태로 변화시키고, 이 때의 용량 결합을 이용하여 플로팅 디퓨전(FD)의 전위를 증가시켜, 증폭 트랜지스터(Tr1)을 온시켜, 단위 화소(21)를 선택할 수 있다.

이로 인해, 단위 화소(21)는 증폭 트랜지스터(Tr1), 읽어내기 트랜지스터(Tr2), 및 리셋 트랜지스터(Tr3)의 3개의 트랜지스터에 의해 구성할 수 있다(3Tr형). 그 결과, 어드레스 트랜지스터 등이 필요하지 않아, 4개의 트랜지스터로 구성된 단위 화소(4Tr형)에 비하여, 단위 화소(21)의 전유 면적을 저감할 수 있는 점에서, 미세화에 대하여 유리하다.

(6) 구동 동작의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

상기 VSL 제어 회로(31)에 있어서의 플로팅 디퓨젼(FD)의 승압 동작은, 증폭 트랜지스터(Tr1)의 게이트 용량(대접지 용량)(C1)의 용량값(Cfd)을 이용한, 스태틱한 동작이다.

이로 인해, 단위 화소(21)를 승압 동작시킬 때의 주파수에 의존하지 않고 플로팅 디퓨젼(FD)의 승압을 할 수 있다. 따라서, 주파수에 의존하여 플로팅 디퓨젼(FD)의 승압이 변동되는 것을 방지할 수 있다. 그 결과, 구동 동작의 신뢰성을 향상할 수 있는 점에서 유리하다.

[제3 실시예]

다음으로, 본 발명의 제3 실시예에 따른 고체 촬상 장치에 대하여, 도 8을 이용하여 설명한다. 도 8은, 본 실시예에 따른 고체 촬상 장치의 구동 동작을 나타내는 타이밍차트도이다. 본 실시예는, 상기 제2 실시예에서 설명한 구동 동작에 있어서, 선택 화소와 비선택 화소의 전위 관계를 반대로 한 구동 방법에 관한 것이다. 이 설명에 있어서, 상기 제2 실시예와 중복되는 부분의 설명을 생략한다.

본 실시예에 따른 회로 구성은 상기 제2 실시예와 동일하기 때문에, 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 이 구동 동작의 설명에 있어서는, 리셋 신호선(RS1)에 의해 선택되는 일 선택 단위 화소(21)를 예로 들어 설명한다.

〈구동 방법〉

도시하는 바와 같이, 시각 t0일 때의 초기 상태에서는, 선택/비선택의 리셋 신호선의 어느 것에도 신호(LS1∼LSk)는 송신되지 않기 때문에, 리셋 트랜지스터(Tr3)의 게이트 전극은 Low 상태이다. 이로 인해, 플로팅 디퓨젼(FD)의 전위는, 플로팅 상태로 되어 있으며, 초기 상태에 있어서의 전위 상태가 반대이다. 또한, 제어 신호선(DC)이 선택되고, 바이어스용 트랜지스터(Tr5)는 온되어 있으며, 수직 신호선(VSL)에는 전원(BIAS)에 의해 비교적 높은 전압이 인가되어 있는 점이 상기 제1 실시예와 상위하다.

계속하여, 시각 t1일 때에, 선택하는 화소(21)의 리셋 신호선(RST1)만 High 상태로 하여 리셋 트랜지스터(Tr3)를 온한다. 그리고, 플로팅 디퓨젼(FD)과 드레인 전원(DRN)을 도통시키고, 플로팅 디퓨젼(FD)의 전위를 고정한다.

계속하여, 시각 t2일 때에, 제어 신호선(DC)을 Low 상태로 하여, 바이어스용 트랜지스터(Tr5)를 오프시킨다.

계속하여, 시각 t3일 때에, 선택 신호선(SF)을 High 상태로 함으로써, 부하 트랜지스터(Tr6)를 온시킨다. 그리고, 수직 신호선(VSL)의 전위를 증폭 트랜지스터(Tr1)와 부하 트랜지스터(Tr6)로 구성되는 소스 폴로워로 결정되는 전압(Vsig)으로 한다. 이 때, 비선택 화소의 리셋 신호선에 있어서의 플로팅 디퓨젼(FD)의 전위는, 용량 결합에 의해 이하에 표현된 전위 ΔVfd만큼, 낮은 전위로 된다. 즉, 전위 ΔVfd는, 이하와 같이 표현된다.

여기에서, Vamp는, 증폭 트랜지스터(Tr1)의 채널 전위이다.

한편, 선택 화소(21)의 플로팅 디퓨젼(FD)은, 플로팅 상태로 되어 있지 않아, 드레인 전원(DRN)과 도통되고, 전위는 거의 일정한 그대로이라는 점이 상기 제1 실시예와 상위하다. 이로 인해, 선택 화소(21)의 증폭 트랜지스터(Tr1)만 온하여, 선택하는 플로팅 디퓨젼(FD)의 전위에 의해 결정되는 전압이 수직 신호선(VSL) 에 출력된다.

계속하여, 시각 t4일 때에, 수직 신호선(VSL)의 출력이 화소(21)의 리셋 레벨(Reset Level)로 되면, 읽어내기 신호선(TRF)을 High 상태로 하여, 읽어내기 트랜지스터(Tr2)를 온한다. 그리고, 포토다이오드(22)의 신호가 출력된 상태의 수직 신호선(VSL)의 출력이, 단위 화소(21)의 출력 신호 레벨로 되어, 출력 신호(signal)를 송신한다(Signal Level).

계속하여, 시각 t5일 때에, 제어 신호선(DC)을 High 상태로 하여, 바이어스용 트랜지스터(Tr5)를 온하고, 초기 상태로 돌아간다.

본 실시예에 따른 고체 촬상 장치 및 그 구동 방법에 따르면, 상기 (4) 내지 (6)과 동일한 효과가 얻어진다.

또한, 이 구동 동작에 있어서는, 시각 t3일 때에, 비선택 화소의 플로팅 디퓨젼(FD)의 전위는, 용량 결합에 의해, ΔVfd만큼 낮은 전위로 된다. 한편, 선택 화소(21)의 플로팅 디퓨젼(FD)은, 플로팅 상태로는 되어 있지 않아, 드레인 전원(DRN)과 도통되고, 전위는 거의 일정한 전위 그대로 유지되어 있기 때문에, 선택 화소(21)의 증폭 트랜지스터만 온할 수 있다.

이로 인해, 드레인 전원(DRN)의 전압값은, 단위 화소(21)를 선택하기 위하여 낮게 할 필요가 없다. 따라서, 드레인 전원(DRN)의 전압값은, 항상 높은 전압값 그대로 유지할 수 있고, 소망하는 화소(21)를 선택할 수 있으며, 블루밍의 발생을 방지할 수 있는 점에서 유리하다.

이와 같이, 필요에 따라서, 선택 화소(21)와 비선택 화소의 전위 관계를 상 기 제2 실시예를 반대로 하여, 화소 선택을 행하는 것도 가능하다.

또한, 상기 제2, 제3 실시예에 따른 고체 촬상 장치는, 포토다이오드(22)를 형성하는 불순물 확산층의 도전형과, 반도체 기판의 도전형이 동일한 경우에 더욱 유효하다.

이하에, 구체적으로 설명한다. 예를 들면, 포토다이오드(22)를 n형 불순물 확산층으로 형성하고, n형의 반도체 기판을 이용하여 단위 화소(21)(CMOS 센서)를 제조한 경우에는, 잉여 전하는, 드레인 전원(DRN) 외에 n형의 반도체 기판에서 흡수하는 것도 가능하다. 이로 인해, 더욱 블루밍의 발생을 방지할 수 있는 점에서 유리하다.

한편, 포토다이오드(22)를 n형 불순물 확산층으로 형성하고, p형의 반도체 기판을 이용하여 단위 화소(21)(CMOS 센서)를 제조한 경우에는, 잉여 전하는, 드레인 전원(DRN)에서만 흡수하고, p형의 반도체 기판에는 흡수할 수 없다.

추가적인 이점 및 변경이 당업자에게 용이하게 생각날 것이다. 따라서, 보다 광범위한 양태에서의 본 발명은 여기에 설명 및 도시된 상세한 설명 및 대표적인 실시예들에 한정되지 않는다. 따라서, 첨부된 청구범위 및 그 등가물에 규정된 바와 같은 일반적인 발명적 개념의 사상 또는 범위를 벗어나지 않고 다양한 변경이 이루어질 수도 있다.

본 발명에 따르면, 플로팅 디퓨젼(FD)에 축전할 수 있는 전자의 양을 증대할 수 있어, 승압 동작의 신뢰성을 향상시킬 수 있으며, 미세화에 유리한 고체 촬상 장치를 제공할 수 있다.

Claims

수직 신호선과,

입사광을 광전 변환하여 축적하는 포토다이오드와, 상기 포토다이오드로부터의 입력 신호를 증폭하여 상기 수직 신호선에 출력하는 증폭 트랜지스터와, 상기 증폭 트랜지스터의 제어 전극의 전위를 리셋하는 리셋 트랜지스터를 구비하는 단위 화소, 및

상기 리셋 트랜지스터가 구동하는 동안, 상기 수직 신호선의 전위 상태를 유지하도록 구성된 제어 회로

를 포함하는 고체 촬상 장치.
제1항에 있어서,

상기 증폭 트랜지스터의 제어 전극과 접지 간에 용량값 Cfd를 갖는 용량을 더 구비하고, 상기 증폭 트랜지스터와 상기 수직 신호선 간에 용량값 Camp를 갖는 용량을 더 구비하고, 상기 용량값 Camp와 상기 용량값 Cfd가, Camp>Cfd인 고체 촬상 장치.
제1항에 있어서,

상기 증폭 트랜지스터는, 상기 리셋 트랜지스터가 구동되는 동안에, 드레인 전압이 채널 전위보다 낮은 고체 촬상 장치.
제1항에 있어서,

상기 제어 회로는, 제어 신호선과, 제어 전극이 상기 제어 신호선에 접속되고, 전류 경로의 일단이 상기 수직 신호선에 접속되고, 전류 경로의 타단에 고정 전위가 인가되는 바이어스용 트랜지스터를 구비하는 고체 촬상 장치.
제1항에 있어서,

상기 제어 회로는, 출력이 전원에 접속된 전류원을 더 구비하는 고체 촬상 장치.
제5항에 있어서,

상기 제어 회로는, 전류 경로의 일단이 바이어스용 트랜지스터의 전류 경로의 일단에 접속되고, 전류 경로의 타단이 상기 전류원의 입력에 접속된 부하 트랜지스터를 더 구비하는 고체 촬상 장치.
제1항에 있어서,

상기 증폭 트랜지스터 및 상기 리셋 트랜지스터의 전류 경로의 일단에 접속된 드레인 전원을 더 포함하는 고체 촬상 장치.
제1항에 있어서,

상기 단위 화소는, 상기 포토다이오드의 축적을 제어하도록 구성된 읽어내기 트랜지스터를 더 구비하는 고체 촬상 장치.
제1항에 있어서,

상기 단위 화소는, 전류 경로의 일단이 상기 증폭 트랜지스터의 전류 경로의 일단에 접속되고, 전류 경로의 타단이 드레인 전원에 접속된 어드레스 트랜지스터를 더 구비하는 고체 촬상 장치.
수직 신호선과,

입사광을 광전 변환하여 축적하는 포토다이오드와, 제어 전극과 상기 수직 신호선이 용량 결합되고 상기 포토다이오드로부터의 입력 신호를 증폭하여 상기 수직 신호선에 출력하는 증폭 트랜지스터와, 상기 증폭 트랜지스터의 제어 전극의 전위를 리셋하는 리셋 트랜지스터를 구비하는 단위 화소, 및

상기 증폭 트랜지스터 및 상기 리셋 트랜지스터의 전류 경로의 일단에 접속되고, 그 전압값이 고정된 드레인 전원

을 구비하는 고체 촬상 장치.
제10항에 있어서,

상기 증폭 트랜지스터는, 반도체 기판 상에 형성된 게이트 전극과, 상기 반도체 기판 내에 상기 게이트 전극을 삽입하도록 격리하여 형성된 소스 및 드레인과, 상기 게이트 전극의 아래에 잠입하도록 형성된 소스의 일부 영역을 구비하고,

상기 용량 결합은, 상기 소스의 일부 영역과 상기 게이트 전극 사이에 형성되는 고체 촬상 장치.
제10항에 있어서,

상기 증폭 트랜지스터의 제어 전극과 접지 간에 용량값 Cfd를 갖는 용량을 더 구비하고, 상기 증폭 트랜지스터와 상기 수직 신호선 간에 용량값 Camp를 갖는 용량을 더 구비하고, 상기 용량값 Camp와 상기 용량값 Cfd가, Camp>Cfd인 고체 촬상 장치.
제10항에 있어서,

제어 신호선과, 제어 전극이 상기 제어 신호선에 접속되고 전류 경로의 일단이 상기 수직 신호선에 접속되어 전류 경로의 타단에 고정 전위가 인가되는 바이어스용 트랜지스터를 포함하는 제어 회로를 더 구비하는 고체 촬상 장치.
제13항에 있어서,

상기 제어 회로는, 출력이 전원에 접속된 전류원을 더 구비하는 고체 촬상 장치.
제14항에 있어서,

상기 제어 회로는, 전류 경로의 일단이 상기 바이어스용 트랜지스터의 전류 경로의 일단에 접속되고, 전류 경로의 타단이 상기 전류원의 입력에 접속된 부하 트랜지스터를 더 구비하는 고체 촬상 장치.
제10항에 있어서,

상기 단위 화소는, 상기 포토다이오드의 축적을 제어하도록 구성된 읽어내기 트랜지스터를 더 구비하는 고체 촬상 장치.
수직 신호선과, 입사광을 광전 변환하여 축적하는 포토다이오드와, 상기 포토다이오드로부터의 신호를 증폭하여 상기 수직 신호선에 출력하는 증폭 트랜지스터와, 상기 증폭 트랜지스터의 제어 전극의 전위를 리셋하는 리셋 트랜지스터를 구비한 단위 화소와, 상기 증폭 트랜지스터 및 상기 리셋 트랜지스터의 전류 경로의 일단에 접속되고 그 전압값이 고정된 드레인 전원과, 상기 수직 신호선의 전위 상태를 제어하도록 구성된 제어 회로를 구비한 고체 촬상 장치의 구동 방법으로서,

제1 단계로서, 선택 라인의 상기 리셋 트랜지스터를 온하여 상기 증폭 트랜지스터의 제어 전극의 전위를 고정하고, 비선택 라인의 상기 리셋 트랜지스터를 오프하여 상기 증폭 트랜지스터의 제어 전극의 전위를 플로팅 상태로 하고,

제2 단계로서, 상기 제어 회로에 의해, 상기 수직 신호선의 전위 상태를 변화시키고, 상기 증폭 트랜지스터의 게이트 용량을 이용하는 것에 의해, 비선택 라인의 상기 증폭 트랜지스터의 제어 전압을 용량 결합에 의해 변화시키거나,

혹은,

제1 단계로서, 선택 라인의 상기 리셋 트랜지스터를 오프하여 상기 증폭 트랜지스터의 제어 전극의 전위를 플로팅 상태로 하고, 비선택 라인의 상기 리셋 트랜지스터를 온하여 상기 증폭 트랜지스터의 제어 전극의 전위를 고정하고,

제2 단계로서, 상기 제어 회로에 의해, 상기 수직 신호선의 전위 상태를 변화시키고, 상기 증폭 트랜지스터의 게이트 용량을 이용하는 것에 의해, 선택 라인의 상기 증폭 트랜지스터의 제어 전극을 용량 결합에 의해 변화시키고,

상기 단위 화소를 선택하는 고체 촬상 장치의 구동 방법.