TW417390B - Intra-pixel frame storage element, array, and electronic shutter method suitable for electronic still camera applications - Google Patents

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Richard M Turner
Carver A Mead
Richard F Lyon
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Description

五、發明說明（1) 發明之背景 1. 發明之範圍 本發明係關於影像感測器陣列。具體言之，本發明係關 於靜止照相機應用方面之CMOS影像感測器陣列及操作此等 陣列之方法。 2. 先前技術 積體影像感測器在本行技術中為已知。此等感測器係由 電荷耦合器（CCDs)製成及用為雙極及金屬半導體（M0S)影 像感測器》 在CC D影像器技術方面，在過去已經有使用單片圖框儲 存能力°此種需要係由於在視頻圖框期間，需使經感測之 電荷移去，且不能使此等電荷在彼等通過CC{)陣列時因進 —步曝光而受到污染而促成。在CCD影像技術方面，一般 使用—種健存技術。根據第一種技術，係於一光罩下方設 置 第一分離之單片CCD陣列’整個之影像快速沿一維移 ^儲存陣列’由於沿一維之移動係相當也速，因而可避免 …具著之污染。根據第二種技術，係於成行之感測器之間設 ^行儲存CCD，且設置有局部光罩。根據^!)技術，業已開 發$用以防止由於少數載流子擴散及洩漏所生成之洩漏及 f木，但是此等技術不適用於互補金氧半導體（CMOS)感測 為陣列，因為矽製造處理不同之故。 在使用隨機可尋址CMOS作用像素感測器之靜止照相機應 面，存在有如何使用具有長讀出時段之短曝光時段之 題 種典型之作用像素影像感測器揭示於Hurwitz等
第6頁 α!f39〇 五、發明說明（2) --- 人之「消費者靜止照相機用之80 0Κ像素彩色⑶⑽感測 器」，SPIE 3019卷，第115-124頁及包括多個像素感測器 行列。此種型式之感測器陣列之最常用之曝光方法為經由 成列之感測器成循環捲動，因此就每一列之感測器之積分 持續時間均相同，但可能較總讀出時段為短。此種曝光方 法稱作電子快門。 使用此種型式快門有二種問題。第—，由於每一列掃描 係歷不同時段，因此將會有移動之人工製品（移動物件將 會變形）。此外’此種設計需使用具有極高變換率之類比 數位轉換器（A D C )。舉例而言’如果陣列有一百萬像素， 則讀出之時間則為1 / I 〇 〇秒（約為手持照相機可有之最長時 間）’其所需之轉換率為1億樣本/秒。由於目前商用A D c s 之技術水準所需之精確性（1 〇位元）約為2 〇百萬樣本/秒’ 此即意指1 / 1 00秒曝光可能總共需使用5 ADCs。 另一種解決方法為使用機械快門供照相機使用β根據此 種操作模式，全部陣列首先使之同時重設定。然後使快門 於曝光期間打開。當快門關閉之後，讀出動作僅受到像素 中暗電流誤差限制而以較慢速率產生然而機械快門會增 加照相機成本及複雜性，亦會造成照相機震動。 先前之CMOS儲存像素技術並未針對漏失及污染問題提出 解決方法’雖然已經注意到此種問題’於“仏卜卜叶士等 人之論文中說明一種有關先前技術儲存像素之有關技術， 此種技術載於IEEE Trans. Electron Devices之1991 年§ 月8日之第38卷第8期第1772-1779頁，論文之名稱為「用
第7頁 4 1 五、發明說明（3) 文中揭示 於智慧型影像補& 之成像器係為應钟之隨機存取光二極體陣列。n、 能之需要而促^ 隨機順序存取像素值以供某些處理功 致較曝光時段為县此與為應付於南解析度靜止照相方面獲 Yadid-Pecht $—讀出時段之需要所促成者相對照。 顯著」之問題ι Λ「寬擾」及「漏失」「遠較預測為 具體構想。 等未能提出如何改善此等問題之任何 此種先前技術之由# 保護敏感之儲存節中之像素佈置顯示作者未能找出 之策略。此等作者^使其免於雜散載流子擴散或光線影響 題之「技術解決」方技/Τ之二篇論文以作為此等問 明確適用於⑽5儲存^素^彼等所引用之⑽技術無法 像辛之一s的為提供用以克服先前技術缺點之一 像素感測器及一像素感測器陣列。 陣ί π::;:::::!: J服存在於先前技術成像 測器陣列。 喊之—儲存像素感測器及一儲存感 本發明之另一目的為提供 良之電子快門方法。 、重用於儲存像素感測器之改 士發明之另-目的為提供一種配合本發明之電子 ^吏用之-儲存像素感測H及1存像素感測器成像陣 發明之簡要說明 才艮據^表明之特點，伸槐~ , 豕+ 月足竹 tT、揭不—儲存像素感測器及適合
苐8頁 4丨739〇 五、發明說明（4) ' - ------ 用於使用電子快門方法之一作用像素區域中陣列影像感 器之儲存像素感測器陣列。 ' 根據本發明之第二特點，係揭示—種用以使用具有大恃 減少ADC樣本率需求之電子快門之方法。本發明之電子快" 門機構較之先前技術之電子快門裝置具有較少之移動、 工製品。 八 圖式之簡要說明 圖1為一典型先前技術作用像素區域陣列影像感測器之 方塊圖。 圖2為一定時圖’顯示用於圖1型式之感測器陣列之一般 曝光方法，如此用於每一列之積分時間均相同。 圖3a為根據本發明之儲存像素感測器之簡化示意圖。 圖3b為根據本發明之曝光方法之定時圖。 圖4為一簡化之示意圖，顯示配合圖3 a之儲存像素感測 器使用之一相關雙重取樣電路。 圖5為應用本發明之儲存技術之一影像陣列之方塊圖。 圖6為—示意圖，顯示圖3 a之儲存像素感測器電路之—Ν 通道金氧半導體（NM0S)關關裝置之應用。 圖7a及7b為佈置圖及橫截面圖，分別顯示圖儲存像 素感測器電路之Ν Μ 0 S開關之應用。 圖8為一示意圖，顯示圖3a之儲存像素感測器電路之ρ通 道金氧半導體（PMOS)開關之應用。 、 圖9a及9b為伟置圖及橫截面圖，分別顯示圖8 <儲存像 素感測器電路之PM〇s開關之應用。
第9頁 ^*1 (39〇 五、發明說明（5) -- 圖i〇a及l〇b分別顯示控制信號之—更田 以操作根據本發明之儲存像素感測器陣之一=時圖及用 性電路之一示意圖。 障列之例示 圖11為相似於示於圖i 0a中之該等波形之若 大=分，用以顯示由位準移位器電路所提供之。卩为之玫 更洋細情形，此等移位器電路係供: '堃位準之 各種不同控制信號之用。 ^ 車列所使用之 較佳具體實例之詳細說明 對於本行技術有一般熟練程度 本發明之說明僅為例示性 ^ 士將會發現下述有闕 明之其他具體實例對於孰任何限制意義。本發 明。 ‘，…C本仃技術之人士言係不喻自 為便利對於本發明之瞭 素區域F車列影像感測器之作^瞭解先前技術之作用像 1，圖中顯示一典型弈乂 ^ _田有所助益。首先參看圖 測器之一方塊圖。—傻術之作用像素區域陣列影像感 素單元。 像素陣列包括m列’每一列具有n行像 一列選擇電路（示於陳万丨士 η、_ 以便對每一列之積八叶工側）經設置以經由此等列捲動 每一像素之類比值經多工I 對於母一列而言，得自 數位化及提供代表該列中電路以將輸出值 現參看圖2，一定時圖_冢素輪出之一數位資料流。 通用之曝光方法。：檢顯：：於圖1中感測器陣列型式之 經由諸列捲動—次， 圖所見者’列選擇電路每一次 —如此可使每一列之積分期間均相同。
第10頁 五、發明說明（6) ΐ Y 之第一列像素之掃描與最後列像素之掃#二者 吩隔對於大陣列言可能相當大，因而可田一 移動之人工製品。移動之人工製品在某不：“ “包括多卫器及m電路之感測 件種^況可精 減至最小，伯β料私衫+ +咕, 1千之掃描率而 钊彳 但疋對於較大之陣列言，掃描速率$ 4、，I 。 到多工器及ADC電路能力之限制。 +之増加係文 現參看圖3a,圖中顯示適合用於本發 方法之一儲在揸I武-目,丨、Λ Λ, 乃炙电子快門曝光 器1 〇 #括-」像素感之間化示意圖。儲存像素感測 ^ 光二極體1 2，此二極體以其陽極連接至二固定 = 中經顯示為地電位）。光二極體12之陰極可 u以兑ί開關18與一儲存電容器16相連接。儲存電容器 一 二一苐—極片連接至轉換開關1 8及一第二極片連接至 固疋電位（經顯示為圖3a中之地電位η)。光二極體12之 陰接可經由—重設定開關2 2而連接至一參考電位v r e f 〇如此光一極體12被施以反向偏壓。—放大器μ以其輸 入連接至儲存電容器16。 圖3b為一定時圖，顯示重設定開關22之操作（上方描線 3 0 )及轉換開關丨8之操作（下方描線）。現同時參看圖3 a及 3b ’即可對儲存像素感測器丨〇充分瞭解。 首先’藉使重設定開關22及轉換開關1 8如圖3 b之重設定 開關及轉換開關描線3〇及32二者之高位準所示之接通而重 設定像素1 0。然後，於重設定開關描線3〇之下降邊緣34處 關斷開關22以使光二極體丨2之光電流開始積分。此光電流 積分週期如箭標36所示。 積刀
4.7390 五、發明綱⑺ '~~" ------- 當轉換開關18接通時，儲存電容器16之電容 間增添光二極體12之電容量，藉此增加電荷容量及因::J 加儲存像素感測器之動態範圍。此亦會減少由於泰六β、、曰 動所造成之像素輸出之變動，因為形成儲存電容波 氧化物電谷量較之光二極體12之接面電容量易於控制巧 故。 當積分完成時（由外部曝光控制決定），轉換開關於 之轉換開關描線3 2之下降邊緣關斷，因而隔離對應於積八 在電容器16上之電壓位準。隨後，光二極體12本身立即^ 如以圖3b之上方描線30之上升邊緣4〇所示，藉再度接通重 設定開關24而被重設定至參考電壓2 〇。此動作將$防=光 二極體1 2在讀出處理期間繼續積分及可能使過多電荷流入 基體’因而可能影響儲存單元上之信號之完整性。 在重設定開關2 4再度被接通之後’讀出處理即可開始。 可供所有列中所有儲存像素感測器之讀出使用之讀出週 期，如圖3 b中之箭標4 2所示。現今實施之較佳者，係使用 相關之雙重取樣而實施像素資料值讀出。 圖4為一簡化之相關雙重取樣（C D S )電路5 0之示意圖，此 電路可配合圖3a之儲存像素感測器使用。CDS電路50包括 使用輸入電容器54之—放大器52 ’電容器54之第一極片有 一連接此電路之輸入節點及苐二極；i連接至放大器52之輸 入。〆開關56設置於放大器52之輸入與於圖4中示為地電 位之/固定參考電位之間。 圖4中之CDS電路之操作可自以下說明獲致瞭解。首先，
第12頁 4173 90 五、發明說明（8) '"""_ ----— 像素之信號位準係經讀出及儲存於該 叮中之取樣電路中’且由脈波58控制開關56予 換開關1 8再度被接通（如圖3 &之競 4以、L 圃db之轉換開關描線32所示，僅 用於該列），此項接通可使參考位準供取 僅 種雙重取樣型式可將像素及行中 ，使用。此 對於二樣本間之時間而言為有緩遣去’此雜訊源 當有第一信號電壓（VI)出現於電容器54 Γρ;;η==Γ上所儲存…等於信號電^ 至=參考電壓之一新位準(V2)。跨於電容器“之電Ϊ: 此時將不改1，因為有微小可忽略之電流流人放大器52或 經由開關Μ通過之故。電容器54之二極月係由（ν2_νι)改 變，於此週期終了時放大器52之輪人處之電塵將為 (V2-V1)。在此種方式下，雜訊，偏移可自陣列之輸出中 減去。 當使用上述取樣設計時’放大器5 2之輸出處之差別輸出 將包含圖3a之來自重設定開關22之雜訊’因為此信號包含 重設定雜訊，但參考電壓則否。然而，此雜訊應可適當重 覆，因此在隨後處理環境中可易於其對消。亦將有來自轉 換開關1 8之由信號決定之電荷注入 '然而此雜訊源在系統 中可認為係非線性，眾多非線性之一包括像素放大器增益 偏差及光二極體電容量隨電壓之變化。 於本行技術中具有一般熟練程度人士將可看出，揭示於 本文圖4中之CDS電路僅為例示性質，其他CDS電路亦可用
五、發明說明（9) 於本發明。舉例而言’揭示於1997年6月2日提出申請及同 在申請程序中之第08/867, 472號申請案中之CDS電路，亦 可使用以其當作其他相當之CDS電路。 不使用相關雙重取樣之本發明之具體實例亦屬於本文所 慎重考慮之實例=於此等實例中，圖3 b之轉換開關描線3 2 之上升邊緣4 4遂不再需要，轉換開關3 2則維持於低位準， 直至所有之列均已讀出或另—循環啟始為止。 現參看圖5，圖中顯示使用本發明之儲存技術之—作用 像素成像陣列6 0之一方塊圖。與圊1之成像陣列相同，影 像陣列60可包括由作用像素元素組成之一m列乘η行陣列。 與圖1之陣列不同之處為，圖5之陣列中每一儲存像素感測 器單元均為類似於圖3a中之單元之一單元。 —列解碼器電路64用以選擇陣列中之列。例如為列位址 解瑪器電路之列解碼器電路為本行技術中所熟知。列選擇 脈波66及轉換閘脈波68於列解碼器64中與經解碼之位址經 以A N D操作以產生圖3 b所示之用於每一列之定時信號。 列解瑪器電路64連同行取樣電路及多工器70用以自陣列 中取出像素資訊及將此資訊送至ADC電路72以供數位化操 2之用。用於陣列6 〇中之行取樣電路可包括類似於列解碼 。。電路64之一解碼器及行取樣電路可由一計數器η驅 ，。使用計數器以驅動列及行解碼電路之技術為^行技術 ^熟知。在一般情況下，計數器74之較高次位元係用以 動列解碼器電路64及較低次位元係用以驅動行取樣電 路，如此可使列中所有位元資訊在由列解碼器電路^選出
第14頁 4 17 3 9 0 五、發明說明（ίο) 次一列之前而被取出。 由於本發明之儲存技術可顯著增 讀取個別之像素值，故可於作用像辜:用時間以自陣列中 單獨ADC電路72。有如於本行技術中且— 像陣列60尹使用一 士可察知者，本發明之成像器可以〇 Λ熟練程度之人 等性能限制操作之ADC電路之功率為你先"技術中以接近彼 ADC電路72(例如，i2位元）。44低之功率使用高解析 讀出處理可用之時間長度係受到茂漏於連接至 之轉換開關之節點上之電流限制。此攻漏電 成/擴散)電流或光電流。用於次半微米處理 之Α過測里之暗電流於室溫下為丨〇〇電子/秒/平方 由於用於電晶體裝置之擴散區域於像素中可使之小1至; ί = 意指有㈣電子，秒_流，亦相當於-具 期1V於儲存信號中有〇.2毫伏特誤差，且於 容器16有—數值為80毫微微法拉（5微 f法拉/手方微米χΐ6平方微米）。此代表-小作號源，但 1:可倍將用於陣列之讀出時間延長而為先前技術“間之- 出同機械快門使^"，由暗電流所限制之讀 单’同機械快門所使用之—簡單非儲存像素為 為2〇⑴而^極體區域與轉換開關擴散區域之比值（約 載= = = '之誤差來源為屬於” 电机之χκ集。根據本發明之另一特
第15頁 + I i j » u 五、發明說明（II) 點’本發明之儲存像素之結構係經選擇將雜散光電流洩漏 減至最少。現請注意圖6 ,7a及7b，8，及9a及9b，圖中顯 示與主要針對雜散光電流洩漏問題之圖3a示意圖之關〇s及 PMOS裝備之橫截面及佈置情形。 現參看圖6，圖中顯示儲存像素感測器之—NM〇s具體實 例之示意圖。所有電晶體均為NM〇s，及光二極體為 n + /p-。雖然於圖中示出一n + /p_井光二極體’但此方法亦 可配合ρ + /η-井光二極體工作。 NMOS健存像素感測器8〇使用光二極體82，光二極體82以 其陽極接地及其陰極連接至N通道M〇s重設定電晶體84之源 極。N通道MOS重設定電晶體84之汲極連接至Vref及其閘極 連接至由陣列中所有像素共用之重設定線（圖5之參考號碼 76)。重設定線被驅動至高於矸“至少一臨限值之電壓。 、根據圖6之具體實例，圖3a中之儲存電容器〗6係用為 通這MOS儲存電容器電晶體δ6，此電晶體86以其源極及汲 至地。Ν通道M〇S儲存電容器電晶體86經由Ν通道MOS 2拖：曰:曰體88而耦合至光二極體82之陰極輸出。n通道_ 轉換电日日體88連接至傳送線。 N通逼M0S儲存電容器電晶體86之閘極上之電 二連㈣通道 4、。。80之具胆賞例，電壓 Vcc=Vref。 電晶體94之開極由選擇㈣驅動。 N通運廳达擇
第16頁 五、發明說明（12) 傳送線90及選揮结Μ γ 波及列選擇線66上之別由圖5之轉換閉線68上之閘脈 圖5之列解碼器6 4之—w選擇脈波所驅動°此—&號均由 在一經選擇之列中之Λ 碼信號開控，以岑使僅有 # # ##π @像素方受到影響。轉換閘脈波亦可於 重，又疋期間對於所有列同時為接通狀態。 Ν通道:OS :存電容器電晶體86對於其閘極下方 言、，只㈣存節點上之電壓大於VTN(狀6 v)，即會^ 刀之^ Ϊ :化物電容量°除非儲存節點上電壓大於VTN， ^ ^ ^ S為線性，源極跟隨器輸出電晶體將不 會接l。可注思電容器之底部極片係經由平接之 觸件而固定於基體（零伏特）上，以省去對於陣列中-單獨 接地線之需要。 土 /看圖7a及7b，此二圖分別為圖6之關的儲存像素感 測态80之現今之較佳佈置之俯視及橫截面圖，現將例示本 發明之一重要特點。圖7b之橫截面圖取自圖&中由箭標表 示之7b-7b線。 NMOS儲存像素感測器8〇製作於一p型基體iu之上。場氧 化物使作用之像素區域彼此分開，場氧化物區域1 1 6及〗^ 8 使儲存像素感測器80與鄰接之儲存像素感測器分開。場氧 化物區域120屬於位於儲存像素感測器8〇之右方之最鄰近 之儲存像素感測器3 圖6中之NMOS儲存像素感測器8〇之光二極體82有“區域 =2作為其陰極及p型基體u〇作為其陽極。圖6之儲存電容 杰8 6具有聚矽條丨2 4作為其上方極片及p型基體丨丨〇作為其
第17頁 五、發明說明（13) *-- 下方極片。p型井126藉製作一電子排斥阻擋層於區域之間 而將光二極體與儲存電容器隔離。 N型通道MOS電晶體84，88，92及94均形成於p型井12δ中 及均明白示於圖73中，於圖中η十區域130經由金屬線132而 連接至儲存電容器之聚矽片124及形成圖β中之ν型通道 轉換電晶體88。N+區域134經由金屬線136而連接至N+陰極 區域122及形成圖6 N型通道MOS電晶體84及88二者之源= 極。Ν+區域138連接至Vcc金屬線140及形成圖6之Ν型通道 MOS重設定電晶體84及N型通道MOS源極跟隨器電晶體92 » 對於本行技術有一般熟練程度之人士將可認知到，為能避 免使圖式不過於複雜及因此無必要使本發明之細節成含糊 不清之情沉下，於圖中僅有一小部分之金屬線丨4〇以一方 形區域不出，以其包圍示於中心之接觸部分。熟諳本行技 術人士將可看出有如本文所揭示者，相互連接部分係製成 於包含此結構之積體電路之例如金屬層2或3之層中。其他 之金屬線亦以相同方式表示。 ’ N+區域142形成N型通道m〇s源極跟隨器電晶體92之源極 及N型通退MOS選擇電晶體94之汲極^ N+區域144形成N型通 道MOS選擇電晶體94之源極及連接至金屬線146，此金屬線 形成包含NMO S健存像素感測器8 〇之陣列之行所使用之行輸 出線3 聚矽條1 4 8包括N型通道μ 〇 s轉換電晶體8 8之閘極及連接 至傳达金屬線1 5 0，此金屬線為包含像素8 〇之陣列之列中 所有像素共用。聚妙條1 5 2包括Ν型通道MOS重設定電晶體
第18頁 ^ u 五，發明說明（14) ' -- 84之閘極及連接至重設定金屬線154，此金屬線為陣列中 所有像素共用。自形成儲存電容器頂部極片之聚石夕條i 24 延伸之聚矽條156包括N型通道M〇S源極跟隨器電晶體158之 閘極。聚矽條158包括N型通道M〇s選擇電晶體Μ之閘極及 連接至選擇金屬線i60，此金屬線為包含像 有像素共用。 心盯τ尸/r 金屬區域162(示於圊7b中）設置於儲存像素8〇之結構上 去形成於其中之孔164下方設置之光二極體之外域中： 之產生。 I 尤电肌 NMOS儲存感測器80之佈置之一重要特點經示於圖 根據一典型之⑶⑽處理，Ρ型井罩係當作η型井罩之—反向 :=二然而由Μ型井及Π型井注入係分別就以微 :處理而掩叙’但無必要使ρ型井及Ν型井成為互補声。根 明之此項特點，此種處理可以有利方式使用。如圖 7a及7b所示，p型井係128置於所有^^型通道M〇s電晶辟 方，P型井126則置於電容器底部極片與光二極體:二 ^述情況中係供隔離之用）。在其他地方並細型井^型 :=自啟始晶圓片之摻雜位準（約為u 15 p 。此 外，包括光屏蔽之金屬線〗62延伸至p型井128邊緣 。 此即意指光電流僅在P型井外部成批量產生。、.之 由於P型井128較之P型基體以超過1 00仵夕古々Μ 17#Μηι?1Γ、 ,, 0 之方式摻雜（10Ε 17對10E 15),對於電子如圖參考號碼166所示， 100毫伏特之批量進入P-丼時，遂有—電位阻擋層;此層
苐19頁 4 1 ?39〇 --- ----- _ 五、發明說明（15) ' 一 --- 對P型井内部藉η +擴散之電子流之收集加以約丨〇 〇倍之抑制 、使用經驗法則，6 2 ΐ伏特/ +進電流）D ρ型井外部產生之 光電流將由鄰近像素之光二極體之η+區域】68 (於讀出期間 經施以5 V偏壓）以優先方式收集或由示於參考號碼i?〇'處 (位於零伏特，但對於電子仍為—電位井）鄰近電容器底部 極片以優先方式收集。 — 可能亦應予以注意者，連接至儲存電容器之上方極片之 =擴散1 30於ρ型井中之一側上（η+區域134)鄰接光二極體 即點及在另一側上鄰接輸出節點（鄰接像素之η+區域 )。此二擴散區將被施以正偏壓，因此將收集Ρ-井中之 兒^流，否則此電子流將終止於儲存節點1 3〇上。需再度 強調者，光屏蔽係遮蓋可將Ρ型井中以光產生之少數〇 子減至最少之整個Ρ型丼。 現參看圖8，圖中顯不根據本發明之一儲存像素或測器 之代替性具體實例之示意圖，此感測器使用ρ型通道重 設定及轉換電晶體。儲存像素感測器1 8 0使用光二極體 182，此光二極體以其陽極接地及其陰極連接至ρ型通道 MOS重設定電晶體184之汲極。ρ型通道M〇s重設定電晶體 184之;原極連接至Vcc及其閘極連接至為陣列中所有儲存像 素感測益共用之重設定線（圖5中參考號碼7 6)。 有如圖6之具體實例中所示，圖3a中之一N通道肋§儲存 電容器1 6係應用於圖8中當作一 n型通道MOS儲存電容器電 曰aflal86 ’連同其源極及汲_極連接至地。N型通道儲存 電谷益電晶體186經由P型通道M OS轉換電晶體188而耗合至
第20頁 五、發明說明（16) 光一極體182之陰極輸出。 一 極連接至傳送線〗90。 P支通這MOS轉換電晶體之閘 N型通道MOS儲存電容哭— 電晶體192感測。N型通曰體186係由N型通道輸出 型式操作，以其汲極連二輸出彡晶體192以源極銀隨器 接至丨^及其源極連接至N型通道 = 根據本發明目前所考慮之儲㈣^ 擇 ” 電壓電= 。Ν型通道M〇s選 擇電日日體194之閘極由選擇線196驅動。 如圖6之具體實例所示者’圖8之儲存像素180之傳送 90及選擇線丨96分別由圖5中之轉換開線68上之轉換間 :波及列選擇線66上之列選擇脈波驅動。此二信號由圖5 列解碼窃64之一列位址解碼信號閘控以確使僅有一經選 谭列中之像素受到影響。 —Ρ型通道MOS重設定電晶體184用以將光二極體始终重設 ^ =正幹線，如果使用圖6中之具體實例型通道m〇s重 攻定電晶體84即不可能有此種情形。光二極體1 82包括一 n + /p接面，因為該種型式之光二極體為人所知’較之 P + /n-係具有較低之茂漏。圖8之具體實例之源極跟隨器輸 $電晶體192維持為一N型通道裝置’因為p型通道咖源極 (k為電aa體在當其閘極靠近正供應幹線時可能不生作 用〇 J擇電晶體194亦為一N型通道裝置，因為自像素通過之 :唬始終小於Vcc-Vt。儲存電容器186基於相同理由及以 十於圖6之像素8 0所說明之方式形成一 N_通道電晶體。
第21頁 五、發明說明（17) __ 對於圖8之具體實例之p型通道職電 注之議題為次臨限電流。於圖6 :體之一項々人關 體實例令，包括儲存電容器86之電路使用^通^裝置之具 變動為至Vn，其中為由接面所卽有點上之有用之電壓 約為每平方微半& 15 ^设田听佔有之泄漏及其數值 、勹母十万微未面積1 〇丨5安培。根據圖8 泄漏主要為p型通道次臨限電流’在 、貝/彳，此 ，電“…微米裝置寬度約為i 0 x二。安。：數 高邏輯位準(-般為Vcc)超過Vref 80毫伏 接面之·电瓦 ef應予U減少約〇· 50伏特以減少 動之：：少陣列中之參考電壓即可減少像素輸出變 晋現2圖9:及％ :圖中呈現圖8中像素之現今之較佳佈 ，马a之橫截面係經由圖9 b中以箭標標記之9 b - 9 b線取 ，8中之储存像素感測器1 80與圖6中之關os儲存像素威 測器80相同，係製於一p型基體2〇〇之上。場氧化物區域^ 2 02及2 04將像素之作用區域彼此分開，場氧化物區域2〇6 =20δ將錯存像素感測器與相鄰之儲存像素感測器分開。 昜，化物區域210屬於像素180右方之最靠近之鄰近儲存像 素感測裔°如圖7a及7b所示之像素80之佈置與如圖9&及9匕 之錯存像素感測器丨80之佈置二者之間之拓樸差別為圖9a 及9b之像素中儲存電容器係設置於儲存像素感測器之右手 側而非中心部分。此為一設計上之細節，對於本發明非關 緊要。
第22頁 4^739〇 五、發明說明（18) ' --- 、圖8之關os儲存像素感測器180之光二極體182以其Μ區 為其陰極及ρ型井區域214為其陽極。圖8之儲存電容 器186 X’、承石夕條216為其上方極片及其p型井區域2】8為其 下方極片。於本行技術中具一般熟練程度之人士將可察知 Ρ型井區域214及218可為同一:ρ型井之一部分。 Ρ通道M0S電晶體184及188形成於η型井22 0中及很容易自 圖= f出，於圖中？+區域222經由金屬線224而連接至儲 存電容器之聚矽條216及形成圖8中之ρ型通道M〇s轉換電晶 體188之源極。ρ +區域226經由金屬線228連接至光二極體 之η·Ι·陰極區域212及形成圖8中ρ型通道轉換電晶體】μ 之汲極及Ρ型通道M0S重設定電晶體〗S4 ^ ρ+區域連接至kc 金屬線2 32及形成P型通道M0S重設定電晶體1δ4之源極。金 屬線23 2亦跨接η型井220之邊緣以將η—井22〇中之ρ+區域 23 0連接至形成圖8 型通道M〇s源極跟隨器電晶體I”之 汲極之11+區域23 4。[^區域2 3 6形成1\[型通道肋$源極跟隨器 電晶體192之源極及N型通道M〇s選擇電晶體194之汲極。N + 區域23 8形成N型通道M0S選擇電晶體丨94之源極及連接至金 屬線24 0，此金屬線形成為包含儲存像素丨8〇感測器之陣列 之行所用之行輸出線。 聚矽條242包括P型通道M0S轉換電晶體188之閘極並且連 ，至傳送金屬線2 4 4，此傳送輸送線為包含儲存像素感測 器1 80之列中所有儲存像素感測器共用。聚矽條246包括p 型通道M0S重設定電晶體丨84之閑極並且連接至重新設定金 屬線24 8，此金屬線248為陣列中所有儲存像素感測器共
第23頁 五、發明說明（19) ---— 用自形成儲存電容器之頂部極片之聚矽條21 6延伸之聚 矽條25 〇包括N型通道MOS源極跟隨器電晶體〗92之閘極。 矽條192之閘極。聚矽條252包括N型通道M〇s選擇電晶體 =6之閉極亚且連接至選擇金屬線254，此金屬線…為包 3儲子像素感測器〗80之行中所有儲存像素感測器共用。 金屬線256設置於n型井22〇之上及電晶體】92及】之“ 為—光屏蔽以將丼尹可能造成儲存節點之 流子(電洞)之濃度減至最少。孔_ 了使先線造入不於鄰近儲存像素之光二極體之n + 及區域260之錯存像素】s〇之光二極體之區域中:圖8， 9a及9b之像素180係多於圖6，以及几之像素㈣之 '秋 而其亦應提供較像素8 〇之讀出期間為長賣 士 之輸出電壓。 巧长之靖出期間及較大 本發明之儲存像素與用為儲存之先前技術像 數種不同之處。本發明使用—不同電路及較少之二J 控制線’使用不同之定時設計，此種設計 ：:曰：3 之圖框儲存時間，所有此等特相所需之較長 性能而達成。 1 Γ 口改良之泄漏及污染 現分別參看圖1 0 a及1 0 b，圖中以更f 作根據本發明之由諸儲存像素感測器操 控制信號及電路。圖l〇a及105例示^且成之陣列之 較佳之陣列之重設定，轉換，及 2 =根據本發明之 般熟練於本行技術人士將可察知，、_ Q A之操作情形。一 五、發明說明（20) 路2 7 2僅屬例示性質，亦可估田甘 之圖型。 了使用其他組悲以產生圖所示 圖1:參之看第圖1 m ’’中顯示數種控制信號圖型描線。 圔iUa之第一波形代羞令般屑 示於圖1 Ob之控制電路272之左诘Z7號270。此控制k號 之左側之線2 7 4上。控制電路2 7 2 可設置於圖？之列解碼器64中或與其配合設置广路 传Ϊ ^ 皮形代表重設定控制信號276。此控制信號 係由圖i〇b之控制電路所產生及出現於線278上。 圖1 0a之第三波形代表列N選擇控制信號28〇 ^選擇控制 =號自控制電路272中之解瑪器閉m導出，電路27 2使用 選擇控制信號出現於;Μ:上位址位元及彼等之補數β刚 則0a之第四波形為CDS時鐘信號…。⑽時鐘信號⑽ ::代表圖1〇a中時間軸之水平方向之一部分示出，以避 π 需要之情況下使圖式成為複雜。CDS時鐘信號28 6示 於圖i〇b之控制電路272左手側之線2 88上。 ，l〇a之取後波形為列N傳送控制信號29〇。列n傳送控制 舌號2 9 0為圖i〇b之控制電路272之線292上之輸出。 =回到圖⑽中更進-步之細節，線m上之列㈣擇 二\經由反相益2 9 4 1 AND閘296，〇R閘298 ’及位準移動器 二=3 0 0而與線2 88上之CDS時鐘信號及線2 74上之全盤傳送 I二目合併以於線2 92上產生列N傳送信號290。線2 74上之 王瓜，送信號274送至延遲線路3 02 ’反相器304，及位準 移位裔電路3 0 6以於線27 8上產生重設定信號278。
4ί ?〇旳 五、發明說明（21) 位準移位器電路300及306用以提供為列n傳送作於290及 重設定信訓使用之足約之高及低電壓以= 有及 充分之重设定’低泄漏’溢流排除等，及普遍使陣列有優 化操作。此將於圖11中以圖式予以說明。 線28 8上之CDS時鐘信號亦送至例示於圖1〇b之左下方部 分。此CDS電路之組態示於圖4中及以參考圖4所說明之方 式操作。因此’線288上之CDS時鐘信號使具圖4中開關56 功能之N通道MOS電晶體3 08接通。電容器54亦示於圖4中以 行線310驅動放大器52。N通道偏壓電晶體312以其閘極連 接至偏壓Vbi as ’如圖示’此電晶體維持幅度為i之偏壓電 流流動。偏壓電壓及電流之典型數值約為1伏特及約為5微 安培。 在本發明之具體實例中如不使用相關聯之雙重取樣，即 不使用反相器2 9 4 ’ AND閘2 9 6，及OR閘298，及線274上之 全盤傳送信號，係直接連接至一單一位準移位器電路之輸 入，以驅動陣列中所有轉換開關。 現參看圖1 1 ’可以看出用以驅動圖3 a之轉換開關丨8及重 設定開關22之閘極之電壓位準應可足夠接通肋$電晶體開 關裝置’俾無vth壓降跨於此等裝置上出現。此$ B，s位二 重設定線上之升高之低位準值（例如約為1 _ 5伏特）可使電 子於積分期間溢流至Vre f ’以防止光亮之像素溢流進入鄰 接之像素。於本行技術中’具有一般熟練程度之人士當可 察知，示於圖1 1中之信號之定時為任意性質，因為此&字 之用意在例示用以參考地電位及Vref驅動圖3a之轉換開關
第26頁 五、發明說明（22) 1 8及重設定開關2 2之閘極之電壓位準。重設定f 314)經示出具有高於Vref位準之高位準及高於伯 位準。傳送信號（描線316)經示出具有高於yref 位準及約為低電位之低位準。 於本行技術中具有一般熟練程唐之人蚩县於楚 中所說明之半導體結構，可藉將示於圖7a，71) ' 之所有P及η區域反轉，而能製於一η型基體而非 上。此外，此等具有一般技術人士將會察知，名 發明之教示之情況下，於Ρ與η裝置之間可肩 改變。 ' 雖然於上文中業已顯示本發明之|脚 ^ , , , a 〜吳'體實例及肩 於在本行技術中具有一般熟練人士兮， 創新觀念之情況下’可以明白看出^ 不偏萄 其他之修改。本發明因此將僅受服 上述’众 m七.丨' 又限制於所附之寺 Γ號（描線 ^電位之低 位準之高 :知，本文 9 a及9 b中 一P型基體 :不逾越本 ；·他型式之 丨用，但對 ί本發明之 丨可有很多 1請專利範
麵

Claims (1)

  1. Μ ’ / υ h U案號87118825_年月曰 修正_ 六、申請專利範圍 1. 一種設置於半導體基體上之儲存像素感測器包括： 一電容性儲存單元，具有一第一終端連接至一固定電 位及具有一第二終端； 一光二極體，具有一第一終端連接至一第一電位及具 有一第二終端； 一半導體重設定開關，具有一第一終端連接至該光二 極體之第二終端及具有一第二終端連接至對該光二極體施 反向偏壓之一重設定電位； 一半導體轉換開關，具有一第一終端連接至該光二極 體之第二終端及具有一第二終端連接至該電容性儲存單元 之第二終端； 一半導體放大器，具有一輸入以其連接至該電容性儲 存單元之第二終端及具有一輸出； 該半導體重設定開關及該半導體轉換開關各自具有一 控制單元以其連接至一控制電路，用以以選擇性方式啟動 該半導體重設定開關及該半導體轉換開關； 一光屏蔽，設置於包括一電路節點之半導體基體之若 干部分之上，此節點包括該半導體轉換開關之第二端，該 電容性儲存單元之第二端及該半導體放大器之輸入，以防 實質上所有光子進入該電路節點；及 少數載流子排斥裝置，用以防止產生於該半導體基體 中之實質上所有之少數載流子進入該電路節點。 2. 根據申請專利範圍第1項之儲存像素感測器，另外包 括一半導體選擇開關具有一輸入連接至該放大器之輸出， 一輸出連接至一輸出匯流排，及一控制單元連接至該控制
    O:\55\55fl0.ptc 第1頁 2000.08.18. 028 :3 9〇 _案號87118825_年月日_魅_ 六、申請專利範圍 電路。 3. 根據申請專利範圍第1項之儲存像素感測器其中： 該半導體基體係由屬於一第一導電型式之一半導體材 料形成； 該光屏蔽為設置於該半導體基體上方之一金屬相互連 接層之一部分； 該半導體轉換開關包括屬於與該第一導電型式相反之 一第二導電型式之一 MOS電晶體，該MOS電晶體形成於屬於 該第一導電型式之一井中，該井設置於該半導體基體中， 其中該少數載流子排斥裝置包括該井。 4. 根據申請專利範圍第1項之儲存像素感測器其中： 該半導體基體係由屬於一第一導電型式之一半導體材 料形成， 該光屏蔽為設置於該半導體基體上方之一金屬相互連 接層之一部分； 該半導體轉換開關包括形成於一井中屬於該第一導電 型式之一 MOS電晶體，該井屬於與該第一導電型式相反之 一第二導電型式，該井設置於該半導體基體中，其中該少 數載流子排斥裝置包括該井。 5. 根據申請專利範圍第1項之儲存像素感測器其中： 該半導體基體為P型半導體基體； 該光屏蔽為設置於該半導體基體上方之一金屬相互連 接層之一部分； 該半導體轉換開關包括形成於一P型井中之一N型通道 MOS電晶體，此p型丼形成於該p型井半導體基體中，其中
    O:\55\55510.ptc 第2頁 2000.08.18. 029 ’卜丨了 3 9 Ο _案號87118825_年月日__ 六、申請專利範圍 該少數載流子排斥裝置包括該P型井。 6 .根據申請專利範圍第1項之儲存像素感測器其中： 該半導體基體為P型半導體基體； 該光屏蔽為設置於該半導體基體上方之一金屬相互連 接層之一部分； 該半導體轉換開關各自包括形成於η型井中之一 P型通 道MOS電晶體，此η型井形成於該ρ型井半導體基體中，其 中該少數載流子載體排斥裝置包括η型井。 7. —種設置於半導體基體上之儲存像素感測器陣列，此 陣列包括： 多個儲存像素感測器，每一儲存像素感測器包括： 一電容性儲存單元，具有一第一終端連接至一固定 電位及具有一第二終端； 一光二極體，具有一第一終端連接至一第一電位及 具有一第二終端； 一半導體重設定開關，具有一第一終端連接至該光 二極體之第二終端及具有一第二終端連接至施反向偏壓於 該光二極體之一重設定電位； —半導體轉換開關具有一第一終端連接至該光二極 體之第二終端及具有一第二終端連接至該電容性儲存單元 之第二端； 一半導體放大器具有一輸入連接至該電容性儲存單 元之第二終端及具有一輸出； 該半導體重設定開關及該半導體轉換開關各自具有 一控制單元用以以選擇方式啟動該半導體重設定開關及該
    O:\55\55510.ptc 第3頁 2000.08.18. 030 417390 案號 87118825 年 月 曰 修正 六、申請專利範圍 半導體轉換開 一光屏 括一電路節點 終端，該電容 輸入，以防止 少數載 半導體基體中 產生一重 有重設定開關 產生一全 所有轉換開關 產生用於 列之列傳送信 單元之裝置； 一行線用 半導體 相關之 8.根 感測器 該放大 單元連 9_根 該 形成； 於 體基體 據申請 包括一 器之輸 接至該 據申請 半導體 關其 蔽設 ，此 性儲 實質 流子 之所 設定 之控 盤傳 之控 陣列 號耦 及 於陣 放大 專利 半導 中該 置於 電路 存單 上所 排斥 有載 信號 制單 送信 制單 中每 合至 控制單元連 半導體基體 節點包括該 元之第二終 有光子進入 裝置用以防 流子進入該 及將該重設 元之裝置； 號及該全盤 元之裝置； 一列之 接到一控制電路； 之若干部分之上方及包 半導體轉換開關之第二 端及該半導體放大器之 該電路節點；及 止實質上所有產生於該 電路節點： 定信號耦合至陣列中所 傳送信號耦合至陣列中 列傳送信號及將用於每一 與該列相關之所有轉換開關之控制 列中之每一行，每一行線搞合至與該行 器之諸輸出。 範圍第7項之陣列，其中每一儲存像素 體選擇開關，此開關具有一輸入連接至 一輸出連接至一輸出匯流排，及一控制 控制電路" 專利範圍第7項之陣列其中： 基體係由屬於一第一導電型式之半導體材料 每一儲存像素感測器中之該光屏蔽為設置於該半導 上方之一金屬相互連接層之一部分；
    O:\55\55510-ptc 第4頁 2000. 08.18. 031 ^ 9 Q 修正 —87118825 —年 月 六、申請專利範圍 於每一儲存像素感測器中之該半導體轉換開關包括屬 於與該第一導電型式相反之一第二導電型式之一 M〇s電晶 體，形成於屬於該第一導電型式之一井中之該M〇S電晶 體，該井設置於該半導體基體中，其中該少數載流子排斥 裝置包括該井。 、1 0.根據申請專利範圍第7項之陣列其中： 該半導體基體係由屬於一第一導電型之一半導體材 料形成； 、„ 於每一储存像素感測器中之該光屏蔽為設置於該半 導體基體上方之一金屬相互連接層之一部分： 於每一儲存像素感測器中之該半導體轉換開關包括 形成於屬於與該第一導電型式相反之—第二導電型式之一 井中之屬於該第一導電型式之—電晶體，該井設置於 該半導體基體中’其中該少數載流子排斥裝置包括該井。 ° 11 .根攄申請專利範圍第7項之陣列其中： 該半導體基體為碑半導體基體； 於每一儲存像素感測器中之該光屏蔽為設置於該半 導體基艘上方之一金屬相互連接層之一部分； 於每一儲存像素感測器中之該半導體轉換開關包括 形成於〆p塑井中之一 N型通道MOS電晶體，此碑井係形成 於該P级半導體晶體中，其中該少數載流子排斥裝置包括 該P-井。 1 2.根攄申請專利範圍第7項之陣列其中： 該半導體基體為P型半導體基體； 於每一儲存像素感測器中之該光屏蔽為設置於該半
    0:\55\5551〇.ΡΚ 第5頁 2000. 08.18. 032 417 3 90 _案號87118825_年月日_^_ 六、申請專利範圍 導體基體上方之一金屬相互連接層之一部分； 於每一儲存像素感測器中之該半導體轉換開關包括 形成於一η型井中之一 P型通道M0S電晶體’此η型井係形成 於該Ρ型半導體基體中，其中該少數載流子排斥裝置包括 該η型井。 1 3. —種設置於半導體基體上之儲存像素感測器陣列， 此陣列包括： 多個儲存像素感測器，每一儲存像素感測器包括： 一電容性儲存單元，具有一第一終端連接至一固 定電位及具有一第二終端； —光二極體，具有一第一終端連接至一第一電位 及具有一第二終端； 一半導體重設定開關，具有一第一終端連接至該 光二極體之第二終端及具有一第二終端連接至施反向偏壓 於該光二極體之一重設定電位； 一半導體轉換開關，具有一第一終端連接至該光 二極體之第二終端及具有一第二終端連接至該電容性儲存 單元之第二終端； 一半導體放大器，具有一輸入連接至該電容性儲 存單元之第二終端及具有一輸出； 該半導體重設定開關及該半導體轉換開關各自具 有一控制單元，用以以選擇方式啟動該半導體重設定開關 及該半導體轉換開關，其中該控制單元連接到一控制電 路； —光屏蔽設置於包括一電路節點之半導體基體之
    O:\55\55510.ptc 第6頁 2000. 08.18. 033 _案號87118825_年月日_^_ 六、申請專利範圍 若干部分之上，此電路節點包括該半導體轉換開關之第二 終端，該電容性儲存單元之第二终端及該半導體放大器之 輸出，以避免實質上所有光子進入該電路節點；及 少數載流子排斥裝置，用以防止產生於該半導體 基體進入該電路節點； 產生一重設定信號及將此重設定信號耦合至陣列中 所有重設定開關之控制單元之裝置； 產生一傳送信號及將此傳送信號耦合至陣列中所有 轉換開關之控制單元之裝置：及 一行線用於陣列中之每一行，每一行線耦合至與該 行相關之半導體放大器之諸輸出。 1 4.根據申請專利範圍第1 3項之陣列，其中每一儲存像 素感測器另外包括一半導體選擇開關，此選擇開關具有一 輸入連接至該放大器之一輸出，一輸出連接至一輸出匯流 排，及一控制單元連接至該控制電路。 1 5 .根據申請專利範圍第1 3項之陣列，其中：. 該半導體基體係由屬於一第一導電型之一半導體材 料形成， 於每一儲存像素感測器中之該光屏蔽為設置於該半 導體基體上之一金屬相互連接層之一部分； 於每一儲存像素感測器中之該半導體轉換開關包括 屬於與該第一導電型相反之一第二導電型之一 MOS電晶 體，該MOS電晶體形成於屬於該第一導電型之一井中，該 井設置於該半導體基體中，其中該少數載流子排斥裝置包 括該井。
    O:\55\55510.ptc 第7頁 2000. 08.18. 034 4 丨了 3 9〇 修正 案號 87118825 六、申請專利範圍 1 6 .根據申請專利範圍第1 3項之陣列，其中： 該半導體基體由屬於一第一導電型之一半導體材料 形成； 於每一儲存像素感測器中之該光屏蔽為設置於該半 導體基體上方之一金屬相互連接層之一部分； 於每一儲存像素感測器中之該半導體轉換開關包括 形成於一井中之屬於該第一導電型之一 MOS電晶體，此井 屬於與該第一導電型相反之一第二導電型，此井設置於該 半導體基體中，其中該少數載流子排斥裝置包括該井。 1 7,根據申請專利範圍第1 3項之陣列，其中： 該半導體基體為一 P型半導體基體； 於每一儲存像素感測器中之該光屏蔽為設置於該半 導體基體上方之一金屬相互連接層之一部分； 於每一儲存像素感測器中之該半導體轉換開關包括 形成一 P型井中之一 N型通道MOS電晶體，此井形成於該p型 半導體基體中，其中該少數載流子排斥裝置包括該P型 井。 1 8 .根據申請專利範圍第1 3項之陣列，其中： 該半導體基體為P型半導體基體； 於每一儲存像素感測器中之該光屏蔽為設置於該半 導體基體上方之一金屬相互連接層之一部分； 於每一儲存像素感測器中之該半導體轉換開關包括 形成於一 η型井中之一 P型通道MOS電晶體，此η井形成於該 Ρ型半導體基體中，其中該少數載流子排斥裝置包括該η型 井。
    O:\55\55510.ptc 2000.08.18.035 3 9〇
    1項之儲存像素 感測器之方 -- 案號 87118825_ ^六、申請專利範園 1 9 .—種操作申請專利範圍第 法，包括以下步驟： ⑴於-第-時段將儲存像素感測器之轉換開關接通 及於該第一時段終了時將該轉換開關關斷； (2)將儲存像素感測器之重設定開關於該第—時段之 一第一部分期間發生之一重設定時期予以接通及於該^ 一 時段之第一部分終了時將該轉換開關關斷； (3 )於一積分期間將儲存像素感测器中之光電流積 分’此期間發生於該重設定開關業已關斷之後，該第一時 段之第二部分期間，該積分期間終止於該第—時段終了之 時； (4 )於該第一時段終了之後’將儲存像素感測器之重 設定開關接通；及 (5)自儲存像素感測器之放大器讀取一輸出信號。 2 0. 一種操作申請專利範圍第1項之儲存像素感測器之方 法’包括以下步驟： (1)於第一時段將儲存像素感測器之轉換開關接通， 及於該第一時段終了時將該轉換開關關斷； (2 )於一重設定期間將儲存像素感測器之重設定開關 接通’此期間發生於該第一時段之一第一部分期間’及於 該第一時段之第一部分終了時，將該重設定開關關_ ; (3 )於一積分期間將儲存像素感測器中之光電流積 分’此期間發生於該重設定開關業已關斷之後，該第〜時 段之第二部分期間，該積分期間終止於該第一時段终了 時；
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    第9頁
    年 I 號 87118825 六、申請專利範園 將儲存像 (4)於該第一時段終了之後之一參考期間 素感測器之重設定開關接通；及 θ (5 )自儲存像素感測器讀取一輸出信號，秋後啟 f像素感測器之轉換開關及自儲存像素感測器讀取一 k號，然後取得用於儲存像素感測器之輸出信號盥 號間之差別。 ^ Ίσ 、21.—種操作申請專利範圍第丨項之安排成列之儲存 感測器之陣列之方法，包括以下步驟： 、 U)於，段將陣列中所有儲存像素編 開關接通，及於該第一時段終了時將關斷該 (2)於一重設定期間，將陣列中所有 ' :’ 之重設定開關接通，此重設定期間發生於象素感測器 —部分期間，及於該第一時段之第一部分钦 寸扠之第 重設定開關； ^ 了時關斷該等 (3 )於一積分期間將陣列中所有儲存像 。。 光電流積分，此期間發生於該重設定開關業p、、〆測器中之 後，該第一時段之一第二部分期間’該積破關斷之 第一時段終了之時； 間終止於该 (4 )於該第一時段終了之後之一參考期間， 所有儲存像素感測器之重設定開關接通； 將陣列中 (5 )選擇陣列中之一列及自經選擇之列 像素感測器讀取一輸出信號；及 之每一儲存 (6)重覆步驟（5 )，直至陣列之所有列中之 像素感測器之輸出信號均經讀出為止。 儲存
    O:\S5\555l0.ptc 2 2. 一種操作申請專利範圍第1項之安排成 __ x刊之儲存像素 第10頁 2000. 08.18.037 ^ ί 7 - 9 _、祕 87118825_年月日__ 六、申請專利範圍 感測器之陣列之方法，包括以下步驟： (1)於第一時段，將陣列中所有儲存像素感測器之轉 換開關接通及於該第一時段之終了時關斷所有該等開關； (2 )於一重設定期間，將陣列中所有儲存像素感測器 之重設定開關接通，此重設定期間發生於該第一時段之第 一部分期間，及於該第一時段之第一部分終了時關斷該重 設定開關， (3 )於一積分期間，將陣列中所有儲存像素感測器中 之光電流積分，此積分期間發生於該等重設定開關業經關 斷之後之第一時段之一第二部分期間，該積分期間終止於 該第一時段終了時； (4 )於該第一時段終了之後之一參考期間，將陣列中 所有儲存像素感測器之重設定開關接通； (5 )選擇陣列中之一列，自所選擇之列中之每一儲存 像素感測器讀取一輸出信號，然後啟動經選擇之列中之所 有儲存像素感測器之轉換開關及自所選擇之列中之每一儲 存之像素感測器讀取一參考信號，然後取得所選擇之列中 之每一儲存像素感測器之間之差別；及 (6 )重複步驟（5 )，直至陣列之所有列中之所有儲存 像素感測器之輸出信號及參考信號業經讀取及經以相關方 式雙重取樣為止。
    O:\55\55510.ptc 2000.08.18. 038 第11頁
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