TW201027988A - Solid-state image pickup device - Google Patents

Solid-state image pickup device Download PDF

Info

Publication number
TW201027988A
TW201027988A TW098139192A TW98139192A TW201027988A TW 201027988 A TW201027988 A TW 201027988A TW 098139192 A TW098139192 A TW 098139192A TW 98139192 A TW98139192 A TW 98139192A TW 201027988 A TW201027988 A TW 201027988A
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
transistor
diffusion layer
floating diffusion
signal
solid
Prior art date
Application number
TW098139192A
Other languages
English (en)
Inventor
Nagataka Tanaka
Shinji Uya
Original Assignee
Toshiba Kk
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Kk filed Critical Toshiba Kk
Publication of TW201027988A publication Critical patent/TW201027988A/zh

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/70SSIS architectures; Circuits associated therewith
    • H04N25/76Addressed sensors, e.g. MOS or CMOS sensors
    • H04N25/77Pixel circuitry, e.g. memories, A/D converters, pixel amplifiers, shared circuits or shared components
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/70SSIS architectures; Circuits associated therewith
    • H04N25/71Charge-coupled device [CCD] sensors; Charge-transfer registers specially adapted for CCD sensors
    • H04N25/75Circuitry for providing, modifying or processing image signals from the pixel array
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/70SSIS architectures; Circuits associated therewith
    • H04N25/76Addressed sensors, e.g. MOS or CMOS sensors
    • H04N25/77Pixel circuitry, e.g. memories, A/D converters, pixel amplifiers, shared circuits or shared components
    • H04N25/771Pixel circuitry, e.g. memories, A/D converters, pixel amplifiers, shared circuits or shared components comprising storage means other than floating diffusion
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14Devices 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
    • H01L27/144Devices controlled by radiation
    • H01L27/146Imager structures
    • H01L27/14601Structural or functional details thereof
    • H01L27/14609Pixel-elements with integrated switching, control, storage or amplification elements

Description

201027988.J0C 六、發明說明: 【發明所屬之技術領域】 本發明是有關於一種固態攝像裝置,特別是與單位像 素的電路構成有關,例如,本發明使用CMOS影像感測器。 本申請案是根據2008年11月21曰申請之先前曰本專 利申清案第2008-298539號且主張其優先權,該曰本專利 申請案之整個内容以引用之方式併入本文中。 【先前技術】 多個單位像素排列在CMOS影像感測器中。各單位像 素包括.光二極體、浮動擴散層、讀出電晶體、放大電晶 體、重置電晶體、以及選擇電晶體。光二極體將入射光進 行光電轉換。讀出電晶體將該光二極體的儲存電荷讀出至 該浮動擴散層且進行控制。放大電晶體將讓浮動擴散層的 信號予以放大且輸出至垂直信號線。重置電晶體將該放大 電晶體的閘極電位(浮動擴散層的電位)予以重置。該選擇 電晶體選取單位像素且控制該放大電晶體的動作。 —般而言,CMOS感測器中已為人所知的是··該放大 電晶體的熱雜訊及l/f雜訊很明顯。這些都稱為暗時隨機 雜訊二為了改善此暗時隨機雜訊,則有效方式是在雜訊發 生的前階段中使該浮動擴散層的信號位準變大。該浮動擴 散層的電屋振幅0UT(V)以0UT(v)=(e/CFD)xini^(q)來表 示。此處,e是電荷質量,CFDS浮動擴散層的電容,input⑹ 是信號電荷數。為了使該浮動擴散層的電壓振幅變大,且 使暗時隨機雜訊減低’則有效的方式是使該浮動擴散層的 二 doc 201027988 電容CFD變小。又,單位像素的轉換增益(Gain)是以 Gain=OUT(V)/input(q)來表示。 圖1是顯示一般的CMOS感測器中在光二極體PD中 所儲存的信號電荷量較少時的重置動作和讀出動作的圖。 即,藉由使重置電晶體RST導通以進行重置動作,則在進 行該重置動作之後的浮動擴散層FD的電位被設定為與汲 極相同的電位位準。其次,讀出電晶體RD導通時,由於 至此時為止該光二極體PD中所儲存的信號電荷量較少, 為了使暗時隨機雜訊減低,則即使將浮動擴散層FD的電 容CFD設計成較小,亦可將信號電荷傳送至該浮動擴 FD。 ' 另一方面,圖2是顯示一般的CMOS感測器中在光二 極體PD中所儲存的信號電荷量較多時的重置動作和讀出 動作的圖。即,藉由使重置電晶體RST導通以進行重置動 作’則在進行該重置動作之後的浮動擴散層FD的電位被 設疋為與汲極相同的電位位準。其次’讀出電晶體RD導 通時,至此時為止該光二極體pD中所儲存的信號電荷未 傳送至浮動擴散層FD,則在該光二極體PD中會發生信號 電荷的殘留Lag。 曰本專利特開2000-165754號公報中揭示了以下技 術:將閉極電容付加至單位像素内的浮動擴散層,且使該 浮動擴散層的電容可變化。然而,該技術中即使將作為高 敏感度用而付加的閘極電容關閉,該閘極和浮動擴散層之 間的寄生電容亦不能完全變為零。因此,若與浮動擴散層 201027988 doc 的電容不能變化的情況相比較,則該浮動擴散層的電容增 加且上述轉換增益下降。結果,暗時隨機雜訊特性將劣 化。 、另,方面’曰本專利特開2〇〇2_77737號公報中揭示了 以:技術·單位像素内’經由電晶體而將電容付加 極,,藉此使信號電荷吸取量增大。然而,該技術 具備5賣出電晶體’光二極體和新付加的電容連接至放 =電曰B體的閘極。因此,上述轉換增益下降。結果,暗時 隨機雜訊特性將劣化。 ❿ ,又丄日本專利特開2006-245522號公報中揭示了以下 ,術·單位像素内,經由MOS電晶體而將電容付加至光 二極,此使信號電荷吸取量增大。然而,該技術中若 蕾^的單位像素相比較,則由於需要追加電晶體2個、 容器2個共4個電路元件,則像素大小的縮小有困難。 _如上所述,先前的固態攝像裝置中,暗時隨機雜訊和 信號電荷吸取量存在—種取捨⑽如〇_關係,維持暗時 的低雜訊且使錢電荷吸取量變大是_的,期望改善& ❹ 種情況。 【發明内容】 根據本發明的第1方面,本發明提供-種固態攝像裝 置’包括:光二極體’將入射光進行光電轉換;第1電晶 f ’連接至該光二極體且由該光二極體讀出信號電荷;浮 擴散層’連接至第1電晶體且儲存著由該第1電晶體所 讀出的信號電荷;第2電晶體’連接至該浮動擴散層,且 6 •doc 201027988 選擇性地將電容付加至該浮 連接至該第2雷θ μ 擴散層,以及第3電晶體, 日日體,且將該浮動擴散層的電位重置。 置,包括:多個本發明提供一種固態攝像裝 多個第1雷曰駚、击社 刀別將入射光進行光電轉換; ㈣光,連魅所以個光二鋪且各別地由對 讀出信號電荷;浮動擴散層,共通地連接至 =二電;體且儲存著由所述多如 ❹電晶體,連接至該浮動擴散層,且選 ❹加至該浮動擴散層;以及重置電晶體,連 接^第2電晶體,且將該浮動擴散層的電位重置。 置本Π” 3方面’本發明提供一種固態攝像裝 置^括,像素區,具有多個像素且輪出各像素的 所述夕個像素分別具備光m射光進行^ 換、=1電晶體’連接至所述光二極體且由所述光二 讀出佗號電荷、浮動擴散層,連接至所述第丨 存著由所述第1電晶體所讀出的信號電荷、第2電晶體, φ 連接至所述浮動擴散層,且選擇性地將電容付加至^述^ 動擴散層、以及第3電晶體,連接至所述第2電晶體^汙 將所述浮動擴散層的電位重置;類比至數位轉換^路,’二 由所述像素區所輸出的像素信號轉換成數位信號;产號位 準判定電路,接收所述類比至數位轉換電路所轉換 信號,以判定由所述像素區所輸出的像素信號的位準.以 及控制信號產生電路,接收所述信號位準判定電路的參二 輸出,且根據此判定輸出以輸出用來控制所述第2雷曰疋 曰日音曹 7
201027988^ ..d〇C 之控制信號。 為,,發明之上述和其他目的、特徵和優點能更明顯 易懂’下文特舉難實施例,並配合所關式,作詳細說 明如下。 【實施方式】 、以下本發明將參照圖面且藉由各種實施例來說明。 在說明各實施例時,全部的圖巾所共同的部份都付加 的參考符號。 〈第1實施例> 圖3是本發明的固態攝像裝置之第1實施例所屬之 CMOS影像感測器的概略方塊圖。1〇是含有配置成m行n 列之多個單位像素1 (m,n)之像素區。此處,對應於多個單 位像素中的1個單位像素1 (m, n)、以及像素區的各列 (column)而代表性地顯示列方向中所形成的垂直信號線中 的1條垂直信號線ll(n)。
12 是將控制信號 ADRES (m)、RESET (m)、READ (m)、High-SAT供給至像素區的各行之垂直移位暫存器。 13是連接至像素區的各列的垂直信號線11 (n)之CD|S (相 關式雙重取樣,Correlated Double Sampling) & ADC (類比/ 數位轉換電路 ’ Analog-Digital Conversion circuit)。14 是連 接至CDS & ADC 13之水平移位暫存器(Horizontal Shift Register) 〇 15是信號位準判定電路。16是時序產生電路 (Timing Generator)。 信號位準判定電路15根據由CDS & ADC 13所輸出
201027988 H ▲ u.doc #號的位準來判定單位像素的輸出信號乂脆⑻是小於 或大於規定值’將判定輸出供給至時序產生電路16且供給 至CDS & ADC 13以作為類比增益(Anal〇g仏⑹控制信 號。 時序產生電路16分取規定的時序來產生絲控制
二一,體PD的儲存時間的電子快門(shutter)控制信號ES 對單位像素巾的後述的電容付加帛電晶體的導通 關閉動作進行控制的控制信號扭gh_sAT,且供給至垂直 =位暫存器U。該控制信號根據信號位準判定 電路15的判定輸出而產生。 控制影像感測器藉由適當地設定由電子快門 2 ^ 來進行的儲存時間控制、根據信號位準判定 =15的判定輸出而由CDS & ADC 13進行的類比增益 二生Γ及電谷付加用電晶體HSAT的導通/關閉控制共三 種控制,使自動曝光控制成為可能。 鲁 4 =中的單位像素1 (m,n)具㈣二極體,將入射光進 二存電著;讀出電晶體奶’將光二極體PD的 fd的信號放大且輪出_信= ST,將浮動擴散層FD的電位(放大電晶 ::的_電研_;以及· _ ADR= 電日曰toAMJP的閘極電極連接至浮動擴散層FD。又,為 201027988 doc 了使暗時隨機雜訊減低’較佳是設計成使浮動擴散層fd 的電容CFD變小。 又’本實施例中’單位像素1 (m, n)内追加有電容付加 用電晶體HSAT。電容付加用電晶體HSAT的源極連接至 浮動擴散層FD,且汲極連接至重置電晶體RST的汲極。 即,電晶體HSAT連接在重置電晶體RST和浮動擴散層 FD之間。又,上述各電晶體在本例中全部都是n型 MOSFET。 本實施例中的單位像素丨(m,η)在與一般的單位像素 比較下的不同點在於:追加了 1個冑容付加用電晶體 HSAT ’每1個光二極體的追加電路元件數只有i個而已。 其次,對圖3的CMOS影像感測器的動作的概要進行 說明。為了驅動像素區10的單位像素j (m,⑸,須由垂直 移位暫存S 12輸出各種控制信號ADR£s㈣、迎聊 Π fEAD㈣、Hlgh_SAT。單位像素的輸出信號VSIG⑻ 經由相對應而連接的垂直信號線11⑻而輸人至CDS & ί=3二進:r/D:換。信號位準判定電路15根據由 錢的鱗來狀該輸出信號 VSIG (η)疋小於或大於規定值,且广 & ADC 13和時序產生電路輪出供給至⑽ 定的時縣赵絲控縣二極別以規 快門(shutter)控制信號E =時間的電子 •doc 201027988、 藉由適當地設定由電子快門控難號£ 存時間控制、根據信號位準欺電路i 的類比增益控制、以及== 制成為可能。 _共二種控制,使自動曝光控
High_SAT來進行的電容付加用電晶體 HSAT的導通/關閉控制以下述方式來進行。一旦嗖叶了 ❹ ❹ 位像素1 (m,η) ’若光二極體PD的信號電荷量;任一程 度,則可預知該浮動擴散層FD是否飽和。因此,信號仅 準判定電路15根據依存於單位像素的輸出信號vsi°g⑻ 之CDS & ADC 13之輸出信號的位準,若該浮動擴散層fd 在飽和的位準以上則該電容付加用電晶體HSAT導通,若 該浮動擴散層FD未達飽和的位準則該電容付加用電晶體 HSAT關閉,使暗時隨機雜訊減低。即,電晶體根 據該控制信號High-SAT而導通,且選擇性地將電容付加 至該浮動擴散層FD ^即,電晶體HSAT在該控制信號
High-SAT為高位準(第1狀態)時導通,藉此將電容付加至 該浮動擴散層FD,且在該控制信號High-SAT為低位準(第 2狀態)時不導通。付加至該浮動擴散層fd的電容是電晶 體HSAT的通道電容、閘極·源極間電容等,以下總稱為 電晶體HSAT的閘極電容CHS AT。 根據本實施例的CMOS影像感測器,上述這樣的電晶 體HSAT的導通/關閉控制的結果,克服了暗時隨機雜訊和 信號電荷吸取量的取捨關係,維持了暗時的低雜訊,且可 •Joe 201027988 使信號電荷吸取量變大。 明。其次中的單位像素1(m,n)的動作進行詳細說 圖4是顯示圖3中的單位像素^ PD中所儲存的信號電荷量較少時 =基板内的電位和讀_時的電
^導ϋ =晶體脱和電容付加用電晶體出AT同 時導通以進仃重置動作。進行該重 J 散層FD的電位設定成與及極成相同的電:二J動擴 作結束之後,該重置電晶體RST ^ 。重置動 HSAT同時關閉。 T和電容付加用電晶體 其次,讀出電晶體RD導通時,在 體PD中所儲存的信號電荷量較少,則=”於光二極 使暗時隨機雜訊減低,即使浮動擴散層的電容為了 亦可將信號電荷傳送至該浮動擴散層Fd。 小’ 另一方面,圖5是顯示圖3中的單位像 光二極體PD中所儲存的信號電荷量較沾m,n)内的 重置動作時的半導體基板内的電位和 作時序、 -例的圖。即,重置電晶體RST =時的電位的 HSAT同時導通,以進行重置動作。進行的電晶體 浮動擴散層FD的電位設定成與沒極相 作之後的 置動作終了之後,與上述信號電荷量少的产位位準。重 二|曰:曰體RST雖然關閉,但電容付加用的二二= 12 201027988iidoc ,次,讀出電晶體RD導通時,不只浮動擴散層FD = = CFD而且電容付加晶體hsa 極電容CHSAT中都存錢電荷。於是,在這以前即 、PD t已儲存的信號電荷量較多,亦可將信號 電何全㈣运至洋動擴散層印及閘極電容chsat中。結 ^ ’信號電荷不會殘留在光二極體pD中,可進行讀出動 作0 ❹ 又’㈣電何罝多時,一般而言,其它雜訊例如散粒 (shot)雜訊或敏感度散亂成為雜訊的支配主因所以浮 散層FD的電容變大時’暗時隨機雜訊的減低較 實
際使用上不會有問題。 _ T 圖6是顯tf圖3的CMOS影像感測器的輸出入特性的 -例的圖。圖6中’特性人是單位像素内的電晶體騰丁 關閉(HAST=OFF)時的信號讀出時的輸出電屢的變化。該 特性A中,浮動擴散層FD的信號電子數(電荷量)將伴隨 著輸出電壓而增加直至電晶體HSAT關閉狀態時的飽和信 ❹ 號電子數(電荷量)Qsat-HSAT=OFF為止,輸出電壓快速^ 上升至飽和值為止。 特性B是單位像素内的電晶體HSAT導通(HS at=〇n) 時的js號讀出時的輸出電塵的變化。此處,電晶體Hsat 的閘極電容CHAST假定設定為浮動擴散層電容CFD的2 倍的情況》該特性B中,浮動擴散層FD的信號電子數將 伴隨著輸出電壓而增加直至HSAT導通時的飽和信號電子 數Qsat_HSAT=ON為止,輸出電壓緩慢地上升至^和°值為 13 201027988l,oc 止。 由圖6可知,電晶體HSAT導通時,浮動擴散層FD 的飽和信號電子數Qsat_HSAT=ON可成為電晶艘HSAT 關閉時的浮動擴散層FD的飽和信號電子數 Qsat_HSAT=OFF 的 實質上 3 倍 (Qsat—HSAT=0N=Qsat_HSAT=0FFx3),可使信號電荷吸取 量成為3倍。
如上所述’本實施例的CMOS感測器中,對草位像素 追加了浮動擴散層FD和重置電晶體RST之間的電容付加 用電晶體HSAT。該單位像素包括:光二極體ρρ,將入射 光進行光電轉換且予以儲存著;讀出電晶體,由光二極體 PD讀出信號電荷;浮動擴散層FD,儲存著由所述讀出電 s曰體所讀出的信號電荷;以及重置電晶體RST,對該浮動 擴散f 的電位進行重置。然後,浮動擴散層FD的信
號^荷量較少時’電晶體HSAT關閉,浮動擴散廣FD的 Ζ未增加時’轉換增益變大。相對於此,浮動擴散層FD
的較ί時’電晶體驗導通’浮動擴散層阳 爾^時,確健號電荷吸取量。於是,藉由分別使 作模式,可維持原來的低雜訊而使信號吸取量增 通/關閉控制4 #圖旁5 =的動作例中,重置動作時進把 HSAT&_=,RST和電容付加用電晶1 常導通,:二L亦可變更為使重置電晶體!^ /、t電晶體HSAT進行導通/關閉控制。 14 201027988.,^ 〈第2實施例> 圖7是抽出本發明的第2實施例所屬之CMOS影像感 測器中的單位像素後所顯示的電路圖。在與上述第1實施 例的單位像素1 (m,n)比較下,不同點為:該單位像素設有 多對(本例中是2對)光二極體PD和讀出電晶體RD的串列 電路;各讀出電晶體的一端共同連接至浮動擴散層FD,2
個讀出電晶體RD藉由各別的控制信號reaDI、REAM
來進行讀出控制。即,構成輸出電路用的電晶體AMP、 RST、HSAT、ADR為2個光二極體pd和2個讀出電晶體 RD所共有。即使在光二極體pD的光敏感度不同的情況下 亦適用。 第2實施例的CM0S感測財,單位像素中對2個光 二極體PD和2個讀出電晶體奶的追加電路元件數是i HSAT ’每丨個光二極體的追加電路元件數只不 過疋二.5個,追加電㈣件數較第1實施例還少。 减單位像素的動作幾乎與第1實施例的單 Ϊ 同’可克服暗時隨機雜訊和信號電荷吸取 吸取量變大。 的暗_低雜訊,使信號電荷 <第3實施例: 圖8是抽出本發明的第3 測器中的單位像素後所顯示的電二圖,_S影像感 例的單位像素!(m,n)比較下,1在與上述第2實施 電晶體RST、HSAT的相 該單位像素中在 赉卽點和規定電位節點(例 201027988 ——I—a〇c 如’接地電位)之間連接著電容Cs。 第3實施例之CM〇s影 個光二極體PD和2 ’單位像素中對2 是1個電晶體HSAT和了:付的追加電路元件數 的追加電路元件數只不過是;^電谷CS’每1個光二極體 位的動作幾乎與第2實施例的單 量的取拾關係,以機雜訊和信號電荷吸取 吸取量變大,^來時的低雜訊,使信號電荷 大。即,於追加了電容Cs’可使動態範圍擴 例,若電=Λ 擴散層m的實質的電容成比 層fd的’則電晶體HSAT導通時的浮動擴散 信號電荷縣量錢為CFD聰AT+Cs呵容㈣增加 被儲實施例中入射光量多時’光二極體PD中未 電荷通過該讀出電晶體奶的閘極而溢流至 、散層FD。此時,電晶體HSAT的臨限(threshold)值
、、益法可以較該讀出電晶體RD的臨限值電壓還低。於是, 至〉予動擴散層FD +的信號電荷可經由電晶體HSAT 的間極而排出至汲極。 、,’各實施例中’電晶體HSAT的臨限值電壓可以小 ^或等於0伏特。於是,高電壓不會施加至電晶體HSAT 的閑極,可進行動作。 又’電晶體HSAT的閘極電容CHSAT可設定為較浮 動擴散層FD的電容CFD還大。於是,浮動擴散層FD的 16 201027988 , Γ A.doc 電容在 High-SAT 模式 〇Ν 時是 CFD+CHSAT,在 High-SAT 模式OFF時是CFD,所以若CHS AT小於CFD,則High-S AT 模式所造成的浮動擴散層FD的電容擴大效果變小。浮動 擴散層FD的電容擴大效果成為2倍時,CHSAT=CFD的 關係成立。因此,在CHSAT > CFD的關係成立時,浮動 擴散層FD的電容擴大效果可為2倍以上。
_以上,雖然使用實施形式來說明本發明,但發明的技 術範圍不限於上述實施形式中所記載的範圍。以上的實施 形式中可施加多樣的變更或改良。施加了多樣的變更或改 良後的形式亦包含在發明的技術範圍巾,這定義在所附加 的申請專利範圍及其等效範圍中。 雖然本發明已以較佳實施例揭露如上,然其並非用以 限定本發明,任何熟習此技藝者,在不麟本㈣之精神 :當可作些許之更動與潤飾,因此本發明之保護 耗圍虽視後附之申請專利範圍所界定者為 【圖式簡單說明】 ‘ 極般的復沉感測器中在單位像素内的光二 =體中所儲存的信號電荷量較少時的重置動作和 施例所屬之CMOS影像感測器 圖3是本發明的第1實 的概略方塊圖。 17 圖4是圖3 t @ 早位像香^_
的電位和讀出動作時的電位的一例 圖6是圖3的CMOS影像感測器的輸出入特性的一 例。 圖7是抽出本發明的第2實施例所屬之CMOS影像感 _ 測器中的單位像素後所顯示的電路圖。 圖8是抽出本發明的第3實施例所屬之CMOS影像感 測器中的單位像素後所顯示的電路圖。 【主要元件符號說明】 1〇 :像素區 ll(n):垂直信號線 12 :垂直移位暫存器 13 : CDS & ADC ❹ 14 :水平移位暫存器 15 :信號位準判定電路 16 :時序產生器 ’ PD :光二極體 FD :浮動擴散層 RD:讀出電晶體 RST :重置電晶體 18 201027988udoc HSAT :電容付加用電晶體 ADR :選擇電晶體 AMP :放大電晶體
19

Claims (1)

  1. 201027988 \J ^βΧΛ. · 七、申請專利範圍: 1.一種固態攝像裝置,包括: 光二極體’將入射光進行光電轉換; 第1電晶體’連接至前述光二極體,且由前述光二極 體讀出信號電荷; 浮動擴散層,連接至前述第1電晶體,且儲存著由前 述第1電晶體所讀出的信號電荷; 第2電晶體,連接至前述浮動擴散層,且選擇性地將 電容付加至前述浮動擴散層;以及 第3電晶體,連接至前述第2電晶體,且將前述浮動 擴散層的電位重置。 2. 如申請專利範圍第1項所述之固態攝像裝置,其中 前述第2電晶體在由刖述第1電晶體所讀出的信號電荷量 在前述浮動擴散層的飽和位準以上時基於控制信號而被導 通,藉此將電容付加至前述浮動擴散層;前述第2電晶體 在由前述信號電荷量未達飽和位準以上時基於前述控制信 號而不被導通。 3. —種固態攝像裝置,包括: 多個光二極體,分別將入射光進行光電轉換; 多個第1電晶體,連接至前述多個光二極體且各別地 由對應的光二極體讀出信號電荷; 浮動擴散層,共通地連接至前述多個第1電晶體且儲 存著由前述多個第1電晶體所讀出的信號電荷; 第2電晶體,連接至前述浮動擴散層,且選擇性地將 20 201027988.doc 電容付加至前述浮動擴散層;以及 重置電晶體’連接至前述第2電晶體,且將前述浮動 擴散層的電位重置。 4.如申請專利範圍第3項所述之固態攝像裝置,其中 前述多個光二極體由前述第i和第2光二極體構成,且前 述多個第1電晶體由與前述第1和第2光二極體對應的2 個電晶體構成。 ❿ 5.如申請專利範圍第4項所述之固態攝像裝置,其中 前述第1和第2光二極體是光敏感度互相不同的光二極體。 6·如申請專利範圍第3項所述之固態攝像裝置,其中 刚述第2電晶體根據控制信號而導通,藉此將電容付加至 前述浮動擴散層。 7. 如申請專利範圍第1項或第3項所述之固態攝像裝 置,其中前述第2電晶體將較前述浮動擴散層的電容還大 的值的電容付加至前述浮動擴散層。 8. 如申睛專利範圍第1項或第3項所述之固態攝像裝 鬱 置,更包括: 第4電aa體,連接至前述浮動擴散層且將前述浮動擴 散層的信號放大;以及 、 第5電晶體,連接至前述第4電晶體且根據位址信號 而受到導通控制。 9. 一種固態攝像裝置’包括: 像素區,具有多個像素且輸出各像素的信號’前述多 個像素分別具備: 21 201027988 —,—aoc 光二極體,將入射光進行光電轉換; 讀二體,連接至前述光二極體且由前述光二極體 浮動擴散層,連接至前述第i電晶體且 第1電晶體所讀出的信號電荷; 剛迷 第2電晶體’連接至前述浮動擴散層, 電容付加至前述浮動擴散層;以及 將 第3電晶體’連接至前述第2電晶體 擴散層的電位重置; 將别述洋動 ❿ 類比至數位轉換電路,將由前述像素 信號轉換成數位信號; 々輸出的像素 轉換=3 = 1接收前述類比至數位轉換電路所 ==號以判定由前述像素區所輪出的像素信號 控制L號產生電路,接收前述信號位準 定輸出,且根據此】疋電路的判 體之控制信號。輪出以輸出用來控制前述第2電晶 ❹ 々述1 第利範圍第9項所述之固態攝像裝置,其中 將電容付加至前述浮動擴散層;前述第== 制信號為第2狀態時不導通。 I 一在剛述控 能攝像第1項、第3項或第9項所述之固 :攝象裝置射别述第2電晶體具有較前述第 還低的臨限值電壓。 疋第1電日日體 22 .i.doc 201027988 12. 如申請專利範圍第1項、第3項或第9項所述之固 態攝像裝置,其中前述第2電晶體的臨限值電壓小於或等 於0伏特。 13. 如申請專利範圍第9項所述之固態攝像裝置,其中 前述第2電晶體在導通時將較前述浮動擴散層的電容還大 的值的電容付加至前述浮動擴散層。 14. 如申請專利範圍第9項所述之固態攝像裝置,其中 前述多個像素的各像素更包括: 第4電晶體,連接至前述浮動擴散層且將前述浮動擴 散層的信號放大;以及 第5電晶體,連接至前述第4電晶體且根據位址信號 而受到導通控制。 ❹ 23
TW098139192A 2008-11-21 2009-11-18 Solid-state image pickup device TW201027988A (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008298539A JP2010124418A (ja) 2008-11-21 2008-11-21 固体撮像装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
TW201027988A true TW201027988A (en) 2010-07-16

Family

ID=42195898

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW098139192A TW201027988A (en) 2008-11-21 2009-11-18 Solid-state image pickup device

Country Status (4)

Country Link
US (1) US9007502B2 (zh)
JP (1) JP2010124418A (zh)
CN (1) CN101902585B (zh)
TW (1) TW201027988A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI505711B (zh) * 2010-12-20 2015-10-21 Omnivision Tech Inc 在影像感測器中暫停行定址

Families Citing this family (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101251744B1 (ko) * 2011-04-13 2013-04-05 엘지이노텍 주식회사 Wdr 픽셀 어레이, 이를 포함하는 wdr 이미징 장치 및 그 구동방법
GB2492387B (en) * 2011-06-30 2017-07-19 Cmosis Nv Pixel array with individual exposure control for a pixel or pixel region
JP6061532B2 (ja) * 2011-08-22 2017-01-18 キヤノン株式会社 制御装置、撮影装置および制御方法
TWI526072B (zh) * 2012-02-10 2016-03-11 聯詠科技股份有限公司 光感測畫素電路與影像感測器
CN108683867A (zh) * 2012-02-23 2018-10-19 联咏科技股份有限公司 光感应像素电路与影像传感器
JP6121837B2 (ja) * 2013-08-02 2017-04-26 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 撮像素子
JP6339851B2 (ja) * 2014-05-01 2018-06-06 キヤノン株式会社 固体撮像装置及びその駆動方法
US9774802B2 (en) * 2014-11-10 2017-09-26 Raytheon Company Method and apparatus for increasing pixel sensitivity and dynamic range
CN110649050B (zh) * 2014-12-18 2022-11-18 索尼公司 固态图像传感器、成像装置和电子设备
CN113380839A (zh) 2015-01-29 2021-09-10 索尼半导体解决方案公司 固态成像器件和电子设备
TWI525307B (zh) 2015-02-10 2016-03-11 聯詠科技股份有限公司 用於影像感測器之感光單元及其感光電路
CN105991944B (zh) * 2015-02-23 2019-03-22 联咏科技股份有限公司 用于影像传感器的感光单元及其感光电路
JP2017038175A (ja) * 2015-08-07 2017-02-16 キヤノン株式会社 光電変換装置、光電変換装置の制御方法、プログラム、及び記憶媒体
JP6514076B2 (ja) * 2015-09-11 2019-05-15 株式会社東芝 固体撮像装置
CN106791461B (zh) * 2016-11-25 2019-10-18 维沃移动通信有限公司 一种曝光控制方法、曝光控制电路及移动终端
CN110651366B (zh) * 2017-05-25 2023-06-23 松下知识产权经营株式会社 固体摄像元件及摄像装置
EP3651450A4 (en) * 2017-07-07 2022-03-30 Brillnics Singapore Pte. Ltd. SOLID STATE IMAGING DEVICE, METHOD OF OPERATION FOR THE SOLID STATE IMAGING DEVICE, AND ELECTRONIC EQUIPMENT
US11025848B2 (en) 2018-08-31 2021-06-01 Canon Kabushiki Kaisha Photoelectric conversion device, imaging system, moving body, and stackable semiconductor device
JP7297546B2 (ja) * 2018-08-31 2023-06-26 キヤノン株式会社 光電変換装置、撮像システム、移動体、および積層用の半導体基板
JP7043372B2 (ja) * 2018-09-14 2022-03-29 株式会社東芝 固体撮像装置
WO2021044770A1 (ja) * 2019-09-06 2021-03-11 パナソニックIpマネジメント株式会社 撮像装置
JP2021136634A (ja) 2020-02-28 2021-09-13 キヤノン株式会社 撮像装置および撮像システム
CN112788259A (zh) * 2020-12-31 2021-05-11 长春长光辰芯光电技术有限公司 一种高动态图像传感器

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3592106B2 (ja) 1998-11-27 2004-11-24 キヤノン株式会社 固体撮像装置およびカメラ
JP3558589B2 (ja) * 2000-06-14 2004-08-25 Necエレクトロニクス株式会社 Mos型イメージセンサ及びその駆動方法
US20050083421A1 (en) * 2003-10-16 2005-04-21 Vladimir Berezin Dynamic range enlargement in CMOS image sensors
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
US7821560B2 (en) * 2005-04-07 2010-10-26 Tohoku Universityu Optical sensor, solid-state imaging device, and operating method of solid-state imaging device
KR100691183B1 (ko) * 2005-06-21 2007-03-09 삼성전기주식회사 화소 단위의 포화 방지 기능을 구비한 이미지 센서
JP4844032B2 (ja) * 2005-07-21 2011-12-21 株式会社ニコン 撮像装置
JP4747781B2 (ja) * 2005-10-27 2011-08-17 船井電機株式会社 撮像装置
JP4467542B2 (ja) * 2006-06-15 2010-05-26 日本テキサス・インスツルメンツ株式会社 固体撮像装置
JP4983265B2 (ja) * 2007-01-12 2012-07-25 ソニー株式会社 固体撮像装置、撮像装置
JP2008205638A (ja) * 2007-02-16 2008-09-04 Texas Instr Japan Ltd 固体撮像装置及びその動作方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI505711B (zh) * 2010-12-20 2015-10-21 Omnivision Tech Inc 在影像感測器中暫停行定址

Also Published As

Publication number Publication date
JP2010124418A (ja) 2010-06-03
CN101902585B (zh) 2013-08-14
US9007502B2 (en) 2015-04-14
CN101902585A (zh) 2010-12-01
US20100128156A1 (en) 2010-05-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TW201027988A (en) Solid-state image pickup device
US7829832B2 (en) Method for operating a pixel cell using multiple pulses to a transistor transfer gate
US9749557B2 (en) Solid-state image pickup device in which charges overflowing a memory during a charge transfer period are directed to a floating diffusion and method of driving same
TWI424742B (zh) 用於像素單元之高動態運作之方法及裝置
US9036064B2 (en) Solid-state imaging device including a photoelectric converting film and camera system using the solid-state imaging device
TWI495310B (zh) 固態成像裝置,其驅動方法,及電子裝備
JP5369779B2 (ja) 固体撮像装置、固体撮像装置の駆動方法および電子機器
US8026969B2 (en) Pixel for boosting pixel reset voltage
TWI412273B (zh) 固態影像裝置及其驅動方法,以及電子裝置
US9172895B2 (en) Solid-state imaging device
TW201911855A (zh) 具有堆疊基板的光感測器的偵測電路
US7420154B2 (en) Pixel circuit with non-destructive readout circuit and methods of operation thereof
CN206023945U (zh) 图像传感器、成像像素和成像系统
US20060103749A1 (en) Image sensor and pixel that has switchable capacitance at the floating node
EP1643755A1 (en) Image sensor and pixel that has variable capacitance output or floating node
US8994864B2 (en) Solid-state imaging device, and method for driving the same
JPWO2011058684A1 (ja) 固体撮像装置
KR20080113398A (ko) 화상 센서의 글로벌 저장부에 대한 롤링 더블 리셋 타이밍을 제공하는 방법 및 장치
US10128296B2 (en) Imaging array with improved dynamic range utilizing parasitic photodiodes
US7619671B2 (en) Method, apparatus and system for charge injection suppression in active pixel sensors
US20130070134A1 (en) Low Noise CMOS Pixel Array
JP2013187233A (ja) 固体撮像装置、固体撮像装置の駆動方法及び電子機器