TW200806013A - Solid-state image sensing device and image sensing device - Google Patents

Description

200806013 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明，涉及一種固態攝像裝置和、包括固態攝像裝置 之攝像裝置。 【先前技術】 近年來，作為取代CCD(Charge Coupled Device)型影像 感測器之影像感測器，M0S型影像感測器受到關注。這係 因為能夠使用與CPU(中央處理單元）或記憶體相同之 CMOS工藝進行製作，所以在能藉由現有設備實現穩定供 給的方面、在與CCD型影像感測器相比能夠以簡單之結構 構成驅動電路或信號處理電路的方面、在能夠降低耗電量 的方面等，MOS型影像感測器具有諸多的優點。 一般的MOS型影像感測器，包括像素陣列和行放大器 母行上設置的、僖輪名穑去由％ bu ^ α _ _

器等傳輸給輸出電路。 f ’且該像素陣列具有呈矩陣狀配置的複數個像素，和在 行放大器部的結構示例之電路圖 垂直仏號線1 〇 1上的一個放大器 器。 遇有，圖7(a)、圖7(b)係顯示在以往之固態攝像裝置中 。圖7(a)顯示連接到一條 圖7(b)顯示複數個放大 120247.doc 200806013 在以往的行放大器部設置有複數個放大器，且上述放大 器具有：源極接地、且閘極電極被輸入了電壓信號乂匕之 放大用電晶體Ml，和一端連接在電源電壓供給部Vdda、 另一 &連接在放大用電晶體Μ1的汲極之電流源m2。電流 源M2，係由例如在飽和區域驅動的ρ通道m〇s電晶體構 成。在此，圖7(a)、圖7(b)所示之ra顯示在電源電壓供給部 Vdda和電流源M2之間產生的寄生電阻，rg顯示在接地（圖 中的AGND)和放大用電晶體Ml之間產生的寄生電阻。 在這種結構的行放大器部中，經由垂直信號線1 〇〗輸入 之電壓信號Vin在放大用電晶體Ml中放大，放大了的電壓 信號Vout從放大周電晶體Ml的汲極一側被取击α在以往之 行放大器部，因為在每行上設置有放大器，所以通過使用 結構簡單的源極接地放大器從而使電路面積的增大得到抑 制。 此外，電壓信號Vin之電壓（在此，係與放大用電晶體之 閾值電壓Vt相等之電壓），係以電源電位和接地電位為基 準生成的電壓。由此’在讀出信號電平VpS(亦即v〇ut之電 壓）時，k號電壓Vin —旦過大，則流過電流源m2之電流的 值Ids變化，電源電位和接地電位亦變化，從而導致閾值 電壓vt亦變化。其結果係，放大器之輸aVout的電位亦變 化，在輸入尚壳度信號時和輸入暗信號時觀察到黑電平 (black level)發生了 變化。 再者，在列方向上僅設置的與行的數量相同之放大器， 因為共有電源以及接地之阻抗，所以從電源電壓供給部流 120247.doc 200806013 入任意一個放大器之電流的值Ids一旦變化，則所有的放 大裔皆受到它的影響。例如，高亮度的光一旦射入到像素 陣列的一部分時，則流入對來自光射入部分的像素之電壓 信號進行讀出的放大器之電流產生變化。於是，所有的放 大器受到電流變化影響之結果係，在輸出影像中，位於高 亮度部分的左右之黑電平相對於其上下部分之黑電平產生 變化。亦即，在高亮度部分的左右產生白帶或者黑帶。該 現象，一般被稱為條紋（streaking)<> 對此，在日本專利公開2005_252529號公報中，記載了 下記技術，即：在每行上設置的放大器之輸出部安裝限制 器，將放大器之輸出電壓¥〇加限制在可使流入放大器之電 流Ids保持一定的範圍内。 [專利文獻1]曰本專利公開2005_252529號公報 【發明内容】 -發明欲解決之課題一 然而，即使在日本專利公開2005-252529號公報所記栽 的以往之固態攝像裴置中，使流入放大器之電流Ids完全 保持一定亦係困難的。 本發明’係鑑於這些問題所研製開發的，其目的在於： 提供一種有效地抑制條紋產生之固態攝像裝置以及攝像裝 置。 、 -解決課題之方法、 本發明之m態攝像裝置為，包括··將光轉換為影像信號 之像素呈矩陣狀配置而成的像素陣列，在上述像素陣列上 120247.doc 200806013 沿行方向延伸、並將從上述像素中讀出的上述影像作號以 電壓信號之形式傳輸的在每行上設置的垂直信號線，具有 放大經由上述垂直信號線傳輸的上述影像信號且在每行上 設置的複數個放大器、錄供給電源電壓及接地電壓之行 放大器冑，和用以向上述複數個放大器供给電源電壓之電 * 源線，及用以向上述複數個放大器供給接地電壓之接地 線；在上述複數個放大器之各個放大器中，電源一側之阻 抗比接地一側之阻抗大。 根據該構成，因為從各放大器來看電源一側之阻抗比接 地-侧之阻抗大，所以即使在輸入到放大器之影像信號的 電壓變動、流入該放大器之電流變動的情況下，藉由增大 電源一側之IR壓降（drop)量，從而能夠抑制所輸出的影像 信號（Vcmt)之電位變動。因此，即使在高亮度之影像信號 輸入到放大器時，亦能夠防止與該放大器共有電源線以及 接地線之放大器的輸出受到高亮度之影像信號的影響。 Φ 特別係，在使用單端放大器時，從各放大器來看，較佳 者係電源一侧之阻抗比接地一侧之阻抗大，且從各放大器 來看，如果（電源一侧之阻抗）/(接地一侧之阻抗）的值等於 (各放大器之增益）/2則更為理想。並且，實際上寄生電阻 在母個像素上存在若干偏差，且發生起因於製作工序的誤 差等的各種問題，所以（電源一侧之電阻值）/(接地一側之 電阻值）的值在包含這些誤差的情況下大約等於（各放大器 之增盈）/2即可。再者，與電源一側電阻及接地一侧電阻相 比’藉由同時降低放大器之電源一側以及接地一側之電抗 120247.doc •9· 200806013 成份’從而能夠容易地調整放大器之輸出電壓，所以係理 想的。 遥有’猎由在放大用電晶體之電源一側和接地一侧改變 佈線材料或佈線寬度等的方法，可以使電源一侧之電阻值 大於接地一側之電阻值。還有，可以在放大器之電源一侧 或者接地一側另外設置電阻體（resistiVe element)來調節電 阻值之比。 還有，本發明之第一攝像裝置為，包括：電源電壓供給 部 '接地電壓供給部、固態攝像裝置以及在上述電源電壓 供給部和上述電源線之間的連接路徑上設置的第一電阻 體’且上述固態攝像裝置，具有將入射光轉換為影像信號 之像素陣列，在上述像素陣列上沿行方向延伸、並將從上 述像素中讀出的上述影像信號以電壓信號之形式傳輸的在 每行上設置的垂直信號線，具有放大經由上述垂直信號線 傳輸的上述影像信號且在每行上設置的複數個放大器、並 被供給電源電壓及接地電壓之行放大器部，和用以向上述 複數個放大器供給電源電壓之電源線，及用以向上述複數 個放大器供給接地電壓之接地線；在上述複數個放大器之 各個放大器中，上述電源電壓供給部和上述各放大器之間 的阻抗’比上述接地電壓供給部和上述各放大器之間的阻 抗大。 根據該構成，因為電源電壓供給部和各放大器之間的阻 抗’比接地電>1供給部和各放大器之間的阻抗大，所以即 使在咼亮度之影像信號輸入到放大器的情況下，亦能夠減 120247.doc -10- 200806013 小由放大器放大了的影像信號之電位變動。由此，能夠抑 制所謂的條紋產生。 特別係，藉由將第一電阻體設置在固態攝像裝置的外 部，從而與第一電阻體設置在固態攝像裝置内的情況相 比’對電阻值之調節能夠變得更加容易。 還有，還可以包括在上述接地電壓供給部和上述接地線 之間的連接路徑上設置的第二電阻體。

本發明之第二攝像裝置為，包括：電源電壓供給部、接 地電壓供給部、固態攝像裝置以及在上述接地電壓供給部 和上述接地線之間的連接路徑上設置的電阻體，且上述固 態攝像裝置，具有將入射光轉換為影像信號之像素陣列， 在上述像素陣列上沿行方向延伸、並將從上述像素中讀出 的上述影像彳s號以電壓信號之形式傳輸的在每行上設置的 垂直信號線，具有放大經由上述垂直信號線傳輸的上述影 像信號且在每行上設置的複數個放大器、並被供給電源電 壓及接地電壓之行放大器部，和用以向上述複數個放大器 供給電源電壓之電源線，及用以向上述複數個放大器供給 接地電壓之接地線；在上述複數個放大器之各個放大器 中’上述電源電壓供給部和上述各放大器之間的阻抗，比 上述接地電壓供給部和上述各放大器之間的阻抗大。 根據該構成，如上所述，在輸出影像中抑制條紋的產生 成為可能。特別係因為從放大器來看設置在接地一側之電 阻所產生的影響比設置在電源一側之電阻大，所以根據上 述構成’能夠更加有效地調節放大器之電源一侧的電阻值 120247.doc -11- 200806013 和接地一側的電阻值之比。 -發明之效果- 根據本發明之固態攝像裝置，在用以放大從像素中讀出 的影像信號的放大器中，因為使電源一側之電阻值大於接 地一側之電阻值，所以即使在向一個放大器輸入高亮度的 影像信號時，與其同行的放大器之輸出電位亦難以變動。 【實施方式】 為了解決上述課題，本申請的發明者們反復進行各種實 驗和探討，對原因進行調查之結果係，已弄清由於連接在 放大器之電源一側或者接地一側的佈線等引起的寄生電阻 給放大器的輸忠電位帶來的影響在預測之上。因此，本申 請的發明者們，考慮到有必要適當地調節放大器_電源電 壓供給部之間的電阻值和放大器-接地電壓供給部之間的 電阻值，從而想到了下面所述之發明。 下面’使用附圖對本發明之實施形態加以詳細說明。 (第一實施形態） -固態攝像裝置之構成_ 圖1係顯不包括本發明之第一實施形態所涉及的固態攝 像裝置的攝像裝置之方塊圖，圖2係顯示第一實施形態所 涉及的固癌、攝像裝置的像素陣列及其周圍電路之電路圖。 如圖1所示’本實施形態之攝像裝置包括：收集來自外 部的入射光的透鏡（光學部件）2，具有將入射光轉換為影像 信號的受光部（像素陣列）的固態攝像裝置4，向固態攝像裝 置4提供用以控制驅動時機的信號的定時信號發生器 120247.doc -12- 200806013 (TG)6 ’和在處理從固•態攝像裝置4輸出的影像信號的同 時、根據影像信號向定時信號發生器6輸出用以使驅動時 機發生變化的信號的信號處理電路卿❿㈣^㈣ 2〇CeSS〇r)18 ’以及接收從信號處理電路㈣出的已處理 完的影像信號、並向外部機器（Back_Enc^元：以下簡稱 為B/E單70)12輸出該影像信號之接口部。在此所 敎時信號發生器6輸出的"用以控制驅動時機的信號"， • &括例如時鐘信號、垂直同期信號、水平同期信號等。再 者，固態攝像裝置4、定時信號發生器6以及信號處理電路 18可以分別作為不同的半導體晶片搭載在攝像裝置上亦 可以相互設置在同一個半導體晶片上。 還有，如圖2所示，本實施形態之固態攝像裝置包括： 由呈矩陣狀配置的複數個像素〗構成的像素陣列5，配置在 像素1的母列上且在像素陣列5上沿列方向延伸的列選擇線 14，驅動列選擇線14的垂直掃描電路2〇，配置在像素1的 瞻 每行上且在像素陣列5上沿行方向延伸、並傳輸在像素1產 生的影像信號之垂直信號線3，具有放大由垂直信號線3傳 輸的影像信號的行放大器部7、並將放大了的該影像信號 向外部輸出的行讀出部11，和使保持在行讀出部U上的一 列影像信號順次讀出的水平掃描電路13，以及用以向外部 電路（例如DSP18)輸出保持在行讀出部11上的影像信號之 輸出電路9。本實施形態之固態攝像裝置，係藉由撾〇8電 晶體傳輸在像素（光電二極管）1中生成的影像信號的所謂 MOS感測器。 120247.doc -13· 200806013 下面，關於本實施形態之固態攝像裝置的特徵部分即行 放大器部7之結構進行說明。 圖3(a)、圖3(b)係顯示本實施形態之固態攝像裝置的行 放大器部的結構之電路圖。如圖3(a)、圖3(b)所示，本實 施形態之固態攝像裝置中的行放大器部7具有：放大並輸 出由垂直信號線3傳送的電壓信號（影像信號）之放大器8ι、 8-2、…、8-η、8·η ;分別連接到放大器8 ι、8.2、〜、8ιΐ、 8·η之各個放大器上、用以向各放大器8供給電源電壓之電 源墊21，和用以向各放大器8供給接地電壓之接地墊2 3 ; 以及例如設置在電源墊21和各放大器8之間、分別連接到 各放大器8上的第一電阻體3〇，和設置在接地墊23和各放 大器8之間、分別連接到各放大器8上的第二電阻體32。在 此’不特別對放大器8·〗、8_2、…、8-11- χ、8.η中的各個放 大器進行區分時，將各放大器統稱為”放大器8"。再者， 電源墊21連接在固態攝像裝置的外部的電源電壓供給部 AVDDJi，接地墊23連接在固態攝像裝置的外部的接地電 位供給部AGND上。還有，第一電阻體30以及第二電阻體 32有別於佈線，係另外設置的電阻體。 再有’各放大器8，如圖3(b)所示，具有例如由η通道電 晶體構成的電阻25、和放大由各垂直信號線傳送的影像信 號Vin並作為輸出vout輸出之放大用電晶體27。亦即，電 阻25設置在放大用電晶體27和第一電阻體3〇之間。在此， 不特別對圖3(b)所示之電阻25-α、25-2.....25+丄、25-n 中的各個電阻進行區分時，如上所述將各電阻統稱為，，電 120247.doc 200806013 阻25"。還有，不特別對放大用電晶體27 ι、27·2.....π"、 27·η中的各個放大用電晶體進行區分時，如上所述將各放 大用電晶體統稱為’’放大用電晶體27，，。 圖3(c)，係顯示在撾08電晶體中的閾值％和源汲極間 電壓Vps之間關係的圖。在本實施形態之放大器8中，電阻 25係在固態攝像裝置的動作期間一直在如圖3(幻所示的線 性區域動作的η通道電晶體。 放大用電晶體27，藉由第二電阻體32接地，構成所謂的 單端放大器。因此，與具有複雜結構的放大器相比，即使 在每行上配置該放大器亦能夠抑制面積的增加。 本實施形態之固態攝像裝置的特徵，在於放大器8的電 源一側之阻抗比接地一側之阻抗大。還有，如果放大器8 的電源一側阻抗與接地一側阻抗之比（（電源一側阻抗）/(接 地一侧阻抗））實質上等於（放大器8之增益）/2，則係極佳 的。在此，在放大器8之電源以及接地侧佈線中與佈線電 阻一起必然產生LC(電抗）成份。所以，從放大器8來看， 成為（電源一側阻抗）=(電源一侧電阻）+(起因於電阻以外的 電源一側之電抗Χν),且成為（接地一侧阻抗）气接地一側電 阻）+(起因於電阻以外的接地一侧之電抗Xg)。 再者’在本實施形態之放大器8中，為了容易地對輸出 Vout之電位進行調整，藉由在放大器8之電源一侧以及接 地一側增大佈線寬度、或者同時縮短第一電阻體3 〇和放大 器8之間的距離以及第二電阻體32和放大器8之間的距離 等，從而將電源一側之電抗Xv以及接地一侧之電抗％減 120247.doc -15- 200806013 小到犯夠忽略不計的程度。在此，所謂電源一侧電阻值， 係在放大器8和電源電壓供給部（AVDD)之間產生的電阻值 的〜和具體而a，指的係用（放大器8和電源電壓供給部 之間的寄生電阻的總和）+(第一電阻體3〇之電阻值以幻求得 的值。還t，所謂接地一側電阻值，係在放大器8和接地 (AGND)之間產生的冑阻值的總和，具體而言，指的係用 (放大器8和接地之間的寄生電阻的總和）+(第二電阻體^之 ，鲁 1阻值Rg)求得的值。還有，在寄生電阻中分別包含電源 線、接地線之佈線電阻等。在此，作為佈線材料最好使用 鋁（A1)，亦可以使用包含鋁的導電體或多晶矽、或者包含 銅（Cu)的導電體等。 在本實施形惣之固態攝像裝置中，如果能夠將放大器8·ι、 8'2 、心、8·η各自電源一侧的寄生電阻設計為大致相 同，且接地一側的寄生電阻亦同樣分別設計為大致相同的 話，則藉由適當地設定第一電阻體3〇以及第二電阻體以之 • 電阻值，在任意的行中皆能夠使放大器8之電源一侧電阻 值比接地側電阻值大，並且能夠將這兩者之比調整為最 適當的比率。 _ 根據以上之結構，因為使放大器8之電源一侧的阻抗大 於接地一侧的阻抗，所以在影像信號vin之電位變動時對 ⑽的影響減小。再者，籍由增大放大器8之電源一侧的 t HE值，從而在從行放大器部7向接地方向流動的放大器 電流Icol變動時，因為與以往之固態攝像裝置相比能夠增 大電源-侧的IR壓降量，所以能夠抵消在影像信號Μη的 120247.doc -16· 200806013 電位變動時對V〇Ut的影響。特別係，在放大器8之電源一 侧電阻值與接地一側電阻值之比和放大器8之增益實質 上相等時，能夠更加有效地抑制影像信號vin的電位給 帶來的影響。 還有，根據上述結構，因為即使在高亮度的影像信號 Vin輸入到放大器8時亦能夠抑制v〇m之電位變動，所以與 輸入了高亮度影像信號Vin的放大器8共用電源線以及接地 φ 線的其他放大器8沒有受到高亮度的影像信號Vin的影響。 因此’在輸出影像中，能夠抑制所謂的條紋產生。 另外，在圖7(a)、圖7(b)所示之以往的固態攝像裝置 丁 ’在放大周電晶體的汲極上連接有在飽和區域驅動、作 為電流源發揮作用的p通道電晶體M2，與此相對在本實施 形態之固態攝像裝置中，連接有在線性區域驅動、作為電 阻25發揮作用的n通道電晶體。當然，在飽和區域驅動電 晶體能夠減小與源極-汲極間電壓Vsd的變化相對的汲極電 鲁流Id的變化，但在本實施形態之固態攝像裝置中，藉由使 電源一側電阻值大於接地一侧電阻值，從而即使將電晶體 作為電阻使用時，亦能夠很好地抑制由於v〇ut之亮度產生 的影響。因此，在本實施形態之固態攝像裝置中，因為沒 有必要限制連接在放大用電晶體上的電晶體之動作區域， 所以與以往之固態攝像裝置相比能夠提高設計上的自由 度。再者，在本實施形態之固態攝像裝置中，連接在放大 用電aa體2 7上的電晶體在固態攝像裝置的動作中總是處於 導通狀態。 120247.doc -17- 200806013 還有，如圖3(a)所示，第一電阻體30以及第二電阻體32 可以與像素陣列以及行放大器部7形成在同一個半導體晶 片上，而第一電阻體30及第二電阻體32的其中之一或者這 兩個電阻體亦可以設置在搭載有行放大器部7的半導體晶 片的外部（且在攝像裝置的内部）。第一電阻體％以及第二 電阻體32與行放大器部7形成在同一個晶片上時，在各放 大器8和電源墊21之間產生的電阻值的總和能夠看作為電 源一側電阻值，在放大器8和接地墊23之間產生的電阻值 的總和能夠看作為接地一側電阻值。第一電阻體3〇以及第 二電阻體32與行放大器部7形成在同一個晶片上時，能夠 減小安裝有固態攝像裝置之攝像裝置的尺寸。另一方面， 將第一電阻體30以及第二電阻體32設置在固態攝像裝置的 外部時’與設置在固態攝像裝置内相比，能夠容易地對這 兩電阻體之電阻值進行控制。 再者，在本實施形態之固態攝像裝置中，從放大器8來 看，藉由調整第一電阻體30和第二電阻體32之電阻值，從 而能將電源一側電阻值和接地一侧電阻值之比設定為適當 的比值，而藉由改變佈線寬度或佈線材料，從而亦能夠將 電源一侧電阻值和接地一側電阻值之比設定為所希望的比 值。例如，藉由使接地一側之佈線寬度大於電源一側之佈 線寬度，從而能夠使電源一侧之寄生電阻小於接地一側之 寄生電阻，並能夠調整電阻值。還有，在沒設置第一電阻 體30以及第二電阻體32等電阻體的情況下，藉由與電源一 側相比在放大器8的接地一側增大佈線長度、或用比接地 120247.doc -18- 200806013 一侧佈線的電阻小的材料構成電源一側之佈線、或者使電 源一侧的佈線寬度大於接地一側的佈線寬度等，從而可以 使電源一侧之寄生電阻大於接地一侧之寄生電阻。 還有，在本實施形態中，對使用單端放大器作為構成行 放大器部7的放大器之示例進行了說明，而亦可以使用差 動放大器。此時，行放大器部7的面積比使用單端放大器 時增大’但亦能夠使其難於受到輸入了輸出v〇ut的影像信 號變化之影響。 還有’在上面關於具有行放大器部7之固態攝像裝置進 行了成明’而在行放大器部7的輸出一側，亦可以設置在 每條垂直信號線上設置的行AD轉換器。該行AD轉換器， 具有連接在電源電壓供給部以及接地上的比較器，且較佳 者係比較器之電源一側阻抗比接地一側阻抗大，如果（電 源一側阻抗）/(接地一侧阻抗）的值大約等於（比較器之增 益）/2的話更為理想。這樣一來，藉由在固態攝像裝置中加 入行AD轉換器，從而能夠使得行ad轉換器内的插銷 (latch)和計算器間的佈線長度在每行上保持一定且縮短， 所以不為要AD轉換時的等待時間’並能夠提高影像信號 的處理速度。 -電源一側的阻抗和接地一侧的阻抗之間的關係_ 下面，對從放大器8來看最好使電源一側的阻抗和接地 一側的阻抗之比、或者電源一侧電阻值和接地一侧電阻值 之比與放大用電晶體的增益的1/2—致之理由進行說明。 圖4(a)、圖4(b)係顯示本實施形態之固態攝像裝置的行 120247.doc •19- 200806013 放大器部7的結構之電路圖。圖4(a)係對於一個放大器8(符 號參照圖3(b))進行觀察時的電路圖，圖4(b)係對於複數個 放大器8進行觀察時的電路圖。 在圖4(a)、圖4(b)所示之放大器8中，當電阻2 5在線性區 域、放大用電晶體27在飽和區域動作的情況下，將流入具 有高亮度影像輸出的放大器的電阻25之電流設定為lb、將 流入放大用電晶體27之電流設定為la時，則Ia=Ib。此時， (p/2)(Vin-Vc-Vth)2=(Va-Voiit)/Rchp 由於 PxCVin-Vc-Vtlipgm，則 gmxCVin-Vc-VttOQiVa， Vout)/Rchp。不過，β=μ·€；οχ·λ^7[(μ係載子的移動性、Cox 係每單位面積之閘極容量、W係電晶體之閘極寬度、L係 電晶體之閘極長度）。還有，Vin係輸入到放大用電晶體27 之閘極電極的影像信號的電壓、V c係放大用電晶體2 7之源 極電壓、Vth係放大用電晶體27之閾值電壓、Va係電阻25 之汲極電壓、Vout係放大器之輸出電壓、Rchp係電阻25之 電阻值。 下面，從行放大器之復位電平（reset level)為Vin=Vout， 得出： gmxRchpx(Vout-Vc-Vth):=:2x(Va-Vout)

Vout={2Va+gmxRchpx(Vc+Vth)}/(gmxRchp+ 2) · · . (1) 在此，把Va=Vdd-leolxZa、Vc=IcolxZg代入到上述算式 (1)中，貝，J :

Vout={2(Vdd-Icol x Za)+gm xRchp x (Icol x Zg+Vth)}/(gm x Rchp+2)={2Vdd+gm x Rchp x Vth+Icol x (-2Za+gm x Rchp x 120247.doc -20- 200806013

Zg)}/(gmxRchp+2) · · · (2) 在此，Za係從放大器來看電源一側之阻抗，Zg係從放大 器來看接地一侧之電阻值以及接地一側之阻抗。在上述算 式（2)中，為了滿足不產生條紋的條件、亦即不出現由於從 放大器沿接地方向流動的電流leol而導致的Vout變化之條 件，則 -2xZa+gmxRchpxZg=0 (Za/Zg)-gmxRchp/2 由於 Acol=gmx(Rchp+Za)、且 Rchp>>Za的這一關係，設 定 Acol 与 gmxRchp，則成為（Za/Zg)与 Acol/2。在此，Acol 指的係放大器之增益。再者5可以看出在本實施形態之放 大器中，如果設計為電源一側之電抗成份、以及接地一側 之電抗成份與電源一側及接地一側之電阻值相比非常小的 話，則成為（電源一側之電阻值/接地一側之電阻值）与 Acol/2 〇 -第一實施形態之變形例- 圖3(d)係顯示在本發明之第一實施形態的變形例所涉及 的固態攝像裝置中，行放大器部7的電路結構之附圖。下 面，僅關於本變形例與第一實施形態之固態攝像裝置的不 同之處進行說明。 如圖3(d)所示，在本變形例所涉及的固態攝像裝置裡， 行放大器部7中，在放大用電晶體27-；l、27·2、〜、27^的 各個汲極上，連接有由p通道電晶體構成的電流源29-；l、 29-2、…、29·η來取代電阻。並且，從放大器來看，電源一 120247.doc -21- 200806013 側阻抗變得大於接地一側阻抗。還有，在放大器的電源一 側以及接地一側，均設計為使電抗成份儘可能地減少。並 且’電源一側電阻值比接地一側電阻值大。在此，所謂電 源一側電阻值，係放大器與電源電壓供給部之間的寄生電 阻、和第一電阻體30的電阻值的總和。所謂接地一侧電阻 值，係放大器與接地之間的寄生電阻、和第二電阻體32的 電阻值的總和。

在本變形例中，因為使P通道電晶體在飽和區域驅動， 所以即使在源極_汲極間電壓變動的情況下，汲極電流的 變動亦比較小H藉由使電源—側電阻值大於接地一 側電阻值，從而即使流入放大器之電流^〇1變化，％价的 變動亦很小。 再者，可以在各放大器的輸出一側各設置一個日本專利 公開2005-252529號公報中記载的限制器lm。限制器請， 係將放大器之輸出Vout限制在可使流經電流源巧的電流保 持-定的範圍内。這樣一來’在本變形例之固態攝像裝置 以往之固態攝像裝置相比能夠顯著地降低伴隨著影 像的變化而產生的v〇ut的變動。由此，在向放大 器輸入高亮度像素輸出時，亦可# 使有效地抑制横條的產生 或黑電平的變化成為可能。 (第二實施形態） 圖5(a)、圖5(b)係顯示本發明篦_ 固離摄俊梦番沾妨I 第—實轭形態所涉及的 固恶攝像裝置的放大器部的結構之 固綠摄德驻罢^ 冤路圖。本實施形態之 口〜攝像裝置，除了行放大器部 布ΐ源電壓供給部之 120247.doc -22· 200806013 間、以及行放大器部7和接地之間的結構以外均與第一實 施形態所涉及的固態攝像裝置相同，戶斤以下面僅關於其特 徵部分進行說明。 如圖5(a)、圖5(b)所示，本實施形態之固態攝像裝置的 行放大器部7的特徵在於··在放大器8的電源一侧、亦即放 大器8和電源電壓供給部AVDD或電源墊21之間沒有設置第 一電阻體。放大器8和電源電壓供給部AVDD*電源墊21之 φ 間，係用與固態攝像裝置的其他部分的佈線相同的普通佈 線連接的。該佈線，係由例如銘構成的。 另一方面，在放大器8和接地之間，為了在降低接地一 側之寄生電阻的同時、減少電抗成份，設置有下記所述之 佈線，即：使佈線寬度大於電源一側、或將佈線之材質變 更為電阻比電源一侧之佈線低的材質、或者使佈線長度小 於電源一側等。還有，在放大器8和接地或者接地墊23之 間，相對於複數個放大用電晶體27設置有一個第二電阻體 32 ° 並且，與第一實施形態之固態攝像裝置相同，從放大器 8來看，電源一侧阻抗變得比接地一侧阻抗大。較佳者 係，（電源一侧阻抗）/(接地一側阻抗）的值大約等於放大器 8的增益的1 /2。還有，從放大器8來看，電源一側電阻值 變得比接地一側電阻值大。更佳者係，（電源一侧電阻 值）/(接地一側電阻值）的值大约等於放大器8的增益的1/2。 根據以上結構，即使在影像信號Vin為高亮度信號時， 亦能夠減小Vout的變動。還有，即使高亮度光射入到一部 120247.doc -23- 200806013 分的像素中時，亦能夠使與輸入了高亮度的影像信號Vin 的放大器8共用電源線以及接地線之其他放大器，難於受 到南亮度之影像信號Vin的影響。因此，在輸出影像中， 能夠有效地抑制條紋的產生。還有，因為在放大器8的電 源一侧以及接地一側降低佈線等的電抗成份，所以能夠容 易地對輸出Vout之電位進行調整。 如上所述，在行放大器部7中，改變接地一侧之電阻值 時，與改變電源一側之電阻值相比，改變接地一側之電阻 值能夠有效地使Vout的電位變化趨向穩定化。 再者，在本實施形態之固態攝像裝置中第二電阻體32， 係為了將電源一側電阻值和接地一側電阻值之比調節為所 希望的比值而設定的電阻體，所以在只有寄生電阻的情況 下就可將電源一侧電阻值和接地一側電阻值之比調節為所 希望的比值時亦可以不加以設置。 再者，在本實施形態之固態攝像裝置中，第二電阻體32 可以設置在固態攝像裝置内，亦可以設置在固態攝像裝置 的外部。 (第三實施形態） 圖6(a)、圖6(b)係顯示本發明之第三實施形態所涉及的 固態攝像裝置的放大器部的結構之電路圖。本實施形態之 固態攝像裝置，除了行放大器部7和電源電壓供給部之 間、以及行放大器部7和接地之間的結構以外與第一實施 形恶所涉及的固態攝像裝置相同，所以下面僅關於其特徵 部分進行說明。 120247.doc -24- 200806013 如圖6(a)、圖6(b)所示，本實施形態之固態攝像裝置的 行放大器部7的特徵在於：在放大器8之接地一側、亦即放 大器8和接地或接地墊23之間沒有設置第二電阻體。並 且’放大器8和接地或接地墊23之間，係用與固態攝像裝 置的其他部分的佈線相同的普通佈線連接的。該佈線，係 由例如鋁構成的。 另一方面，在放大器8和電源電壓供給部或者電源墊21 之間’為了增大電源一側之寄生電阻，設置有下記所述之 佈線’即：使佈線寬度小於接地一侧、或將佈線之材質變 更為電阻比接地一側的佈線高的材質（例如多晶矽）、或者 使佈線長度大於接地一側等。還有，在電阻25和電源電壓 供給部或者電源墊21之間，相對於複數個放大用電晶體27 設置有一個第一電阻體30。 並且’與第一實施形態之固態攝像裝置相同，從放大器 8來看，電源一側阻抗變得比接地一側阻抗大。更佳者 係，（電源一侧阻抗）/(接地一侧阻抗）的值大約等於放大器 8的增益的1/2。再者，電抗成份設計為：與電阻相比在放 大器8之電源一側、接地一側皆變得非常小。還有，從放 大器8來看，電源一侧電阻值變得比接地一侧電阻值大。 更佳者係，（電源一侧電阻值）/(接地一侧電阻值）的值大約 等於放大器8的增益的1/2。 根據以上結構，即使在影像信號Vin為高亮度信號時， ::能夠減小Vout的㈣。還#，即使冑亮度光射入到一部 刀的像素中時，亦能夠使與輸入了高亮度的影像信號Vh 120247.doc -25- 200806013 的放大器8共用電源線以及接地線之其他放大器，難於受 到高亮度的影像信號Vin的影響。因此，在輸出影像中， 能夠有效地抑制條紋的產生。還有，因為電抗成份降低， 所以可容易地對放大器8的輸出Vout之電位進行調整。 特別係，在本實施形態之固態攝像裝置中，因為較佳者 係第一電阻體30的電阻值和寄生電阻之間的合計值比接地 一側的寄生電阻大，所以與其他部分相比在不改變電源一

側之佈線寬度等的情況下，藉由僅對第一電阻體3〇的電阻 值進行調整，能夠使Vout之電位趨向穩定化。還有，因為 電源一側電阻值的變動對Vout的影響比接地一侧電阻值的 變動對Vout的影響小，所以與第二實施形態相比即使在第 -電阻體30或寄生電阻阻值令存在少許誤差亦係允 許的。 再者’在本實施形態之固態攝像裝置中僅對電源一側之 寄生電阻進行調整就能夠將電源一側阻抗和接地一側阻抗 之比、以及電源-側電阻值和接地—側電阻值之比設定為 所希望的比值時’亦可以不設置第-電阻體30。 還有，在本實施形態之固態攝像裝置中，第二電阻體32 可以設置在固態攝傻罟由 ._ 爾像凌置内，亦可以設置在固態攝像裝置 的外部。不過，較佳者係第一 可货、弟一電阻體32配置在儘可能距放 大器8近的位置上。 被用於數位照相機或攝像機等 -產業上之利用可能性· 本發明之固態攝像裝置 各種攝像裝置。 120247.doc -26- 200806013 【圖式簡單說明】 圖1係顯示包括本發明之第一實施形態所涉及的固態攝 像裝置的攝像裝置之方塊圖。 圖2係顯示第一實施形態所涉及的固態攝像裝置的像素 陣列及其周圍電路之電路圖。 圖3(a)、圖3(b)係顯示第一實施形態所涉及的固態攝像 裝置的行放大器部的結構之電路圖，圖3(c)係顯示在M〇s 電晶體中的閾值Vt和源·汲極間電壓v ps之間關係的圖。 還有，圖3(d)係顯示在第一實施形態之變形例所涉及的固 態攝像裝置中’行放大器部7之電路結構的圖。 圖4(a)、圖4(1>)係顯示第一實施形態所涉及的固態攝像 裝置的行放大器部的結構之電路圖。 圖5(a)、圖5(b)係顯示本發明之第二實施形態所涉及的 固態攝像裝置的放大器部的結構之電路圖。 圖6(a)、圖6(b)係顯示本發明之第三實施形態所涉及的 固態攝像裝置的放大器部的結構之電路圖。 圖7(a)、圖7(b)係顯示在以往的固態攝像裝置中的行放 大器部的結構示例之電路圖。 【主要元件符號說明】 像素 垂直信號線 固態攝像裝置 像素陣列 定時信號發生器（timing generator) 1 3 4 5 6 I20247.doc -27- 200806013 7 行放大器部 8 放大器 9 輸出電路 11 行讀出部（column readout section) 13 水平掃描電路 14 18 20 21 23 25 列選擇線 信號處理電路 垂直掃描電路 電源墊（power supply pad) 接地墊(ground pad) 電阻 27 29 30 32 放大用電晶體 電流源 第一電阻體 第二電阻體 寄生電阻 120247.doc -28 -

Claims (1)

1. 200806013 十、申請專利範圍： 1· 一種固態攝像裝置，其中： 包括： 將光轉換為影像信號之像素呈矩陣狀配置而成的像 素陣列， 在上述像素陣列上沿行方向延伸、並將從上述像素 讀出的上述影像信號以電壓信號之形式傳輸的在每行上 設置的垂直信號線， 具有放大經由上述垂直信號線傳輸的上述影像信號 且在每行上設置的複數個放大器、並被供給電源電壓及 接地電壓之行放大器部， 用以向上述複數個放大器供給電源電壓之電源線， 以及 用以向上述複數個放大器供給接地電壓之接地線，· 在上述複數個放大器之各個放大器中，電源一側之 阻抗比接地一側之阻抗大。 2·如申請專利範圍第1項記载之固態攝像裝置，其中： 上述各放大器為，具有源極連接在上述接地線、且閘 極電極被輸入了上述影像信號的放大用電晶體，和設置 在上述放大用電晶體的汲極和上述電源線之間、總是在 導通狀態下驅動的電晶體；從上述放大用電晶體和上述 電BB體之間輸出放大了的上述影像信號。 3·如申請專利範圍第2項記载之固態攝像裝置，其中： 從上述各放大器來看’電源一側之阻抗/接地一侧之阻 120247.doc 200806013 抗的值等於上述各放大器之增益/2。 4·如申請專利範圍第2項記載之固態攝像裝置，其中： 從上述各放大器來看，起因於電源一側的電阻的阻 抗，比不係起因於上述電源一侧的電阻的電源一侧的阻 抗大， 從上述各放大器來看，起因於接地一侧的電阻的阻 抗，比不係起因於上述接地一侧的電阻的接地一侧的阻 • 抗大， 在上述各放大器中，電源一侧之電阻值比接地一侧之 電阻值大。 5·如申請專利範圍第2項記載之固態攝像裝置，其中： 上述電晶體，係在線性區域驅動的η通道電晶體。 6·如申請專利範圍第2項記載之固態攝像裝置，其中： 上述電晶體，係在飽和區域驅動的Ρ通道電晶體。 7，如申請專利範圍第1項記载之固態攝像裝置，其中·· # 還包括在上述電源線上相對於上述複數個放大器設置 的一個第一電阻體。 8·如申請專利範圍第1項記載之固態攝像裝置，其中： 還包括在上述接地線上相對於上述複數個放大器設置 的一個第二電阻體。 9·如申請專利範圍第1項記載之固態攝像裝置，其中： 使上述接地線之佈線電阻比上述電源線之佈線電阻 /J\ 〇 1〇·如申請專利範圍第9項記載之固態攝像裝置，其中： 120247.doc 200806013 使上述接地線之佈線寬度比上述電源線之佈線寬度 大.。 11.如申請專利範圍第9項記載之固態攝像裝置，其中： 上述電源線，係由電阻值比上述接地線的構成材料大 的材料構成的。 • 12·如中請專利範圍第u1G項中任—項記載之固態攝像 置，其中： Φ 上述電源線以及上述接地線係由含有鋁的導電體構成 的。 13. —種攝像褒置，其中·· 包括： 電源電壓供給部， 接地電壓供給部， 固態攝像裝置，該固態攝像裝置具有：將入射光轉 換為影像信號之像素陣列，在上述像素陣列上沿行方向 • 延伸、並將從上述像素讀出的上述影像信號以電壓信號 之形式傳輸的在每行上設置的垂直信號線，具有放大經 由上述垂直信號線傳輸的上述影像信號且在每行上設置 的複數個放大器、並被供給電源電壓及接地電壓之行放 大器部’和用以向上述複數個放大器供給電源電壓之電 源線’及用以向上述複數個放大器供給接地電壓之接地 線，以及 第一電阻體，設置在上述電源電壓供給部和上述電 源線之間的連接路徑上； 120247.doc 200806013 在上述複數個放大器之各個放大器中，上述電源電 壓供給部和上述各放大器之間的阻抗，比上述接地電壓 供給部和上述各放大器之間的阻抗大。 14·如申請專利範圍第13項記載之攝像裝置，其中： 攸上述各放大器來看，起因於電源一侧的電阻的阻 抗，比不係起因於上述電源一侧的電阻的電源一側的阻 抗大， • 從上述各放大器來看，起因於接地一側的電阻的阻 抗比不係起因於上述接地一側的電阻的接地一側的阻 抗大， 在上述各放大裔中，電源一側之電阻值比接地一側之 電阻值大。 15.如申請專利範圍第13項記載之攝像裝置，其中： 還包括在上述接地電壓供給部和上述接地線之間的連 接路徑上設置的第二電阻體。 • I6·如申請專利範圍第14項記載之攝像裝置，其中·· 上述各放大器為，具有源極連接在上述接地線、且閉 極電極被輸入了上述影像信號的放大用電晶體，和設置 在上述放大用電晶體的汲極和上述電源線之間、嶙是在 導通狀態下驅動的電晶體；從上述放大用電晶體^上述 電晶體之間輸出放大了的上述影像信號， 上述各放大器和上述電源電屢供給部之間的電阻值， 比上述各放大器和上述接地電壓供給部之間的電阻值 大〇 I20247.doc 200806013 1 7’如申明專利範圍第16項記載 < 攝像裝置，其中·· 將上述各放大器和上述電源電壓供給部之間的電阻值 假設為A、並將上述各放大器和上述接地電壓供給部之 間的電阻值假設為B時，A/B的值等於上述各放大器之择 益 /2。 9 18_如申請專利範圍第16或17項記載之攝像裝置，其中·· 上述電晶體，係在線性區域驅動的n通道電晶體。 •鲁 19· 一種攝像裝置，其中： 包括： 電源電壓供給部， 接地電壓供給部， 固態攝像裝置，該固態攝像裝置具有：將入射光轉 換為影像信號之像素陣列，在上述像素陣列上沿行方向 k伸並將從上述像素項出的上述影像信號以電壓信號 之形式傳輸的在每行上設置的垂直信號線，具有放大經 籲 由上述垂直#號線傳輸的上述影像信號且在每行上設置 的複數個放大器、並被供給電源電壓及接地電壓之行放 大器部，和用以向上述複數個放大器供給電源電壓之電 源線，及用以向上述複數個放大器供給接地電壓之接地 線，以及 電阻體’设置在上述接地電壓供給部和上述接地線 之間的連接路徑上； 在上述複數個放大器之各個放大器中，上述電源電 壓供給部和上述各放大器之間的阻抗，比上述接地電壓 120247.doc 200806013 供給部和上述各放大器之間的阻抗大。 %如申請專利範圍第19項記載之攝像裝置，其中： 上述各放大器為，具有源極連接在上述接地線、且閉 極電極被輸人了上述影像信號的放大用電晶體，和設置 在上述放大用電晶體的汲極和上述電源線之間、總是在 導通狀態下驅動的電晶體；從上述放大用電晶體和上述 電晶體之間輸出放大了的上述影像信號， 上述各放大器和上述電源電壓供給部之間的阻抗，比 上述各放大器和上述接地電壓供給部之間的阻抗大。

   120247.doc