專利名稱：比較器、ad轉(zhuǎn)換器、固態(tài)成像裝置以及相機(jī)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種比較器、單斜率式模數(shù)(AD)轉(zhuǎn)換器、以互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)圖像傳感器為代表的固態(tài)成像裝置、以及相機(jī)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
人們對具有多個傳感器以陣列形式設(shè)置的結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體裝置(諸如CMOS圖像傳感器等)的信號處理的復(fù)雜度和小型化已具有越來越高的期望。為了實(shí)現(xiàn)這一期望，例如，日本專利特開No. 2011-159958提出了一種通過將芯片形成在層壓結(jié)構(gòu)中以將較大信號處理電路與芯片相結(jié)合的方法，該芯片的尺寸與以往芯片的尺寸相等。這種半導(dǎo)體裝置具有如下芯片的層壓結(jié)構(gòu)包括用于生成模擬信號的傳感器陣列的芯片(此芯片以下將被描述為模擬芯片)和包括用于信號處理的邏輯電路的芯片(此芯片以下將被描述為數(shù)字芯片)。通過將這些芯片垂直層壓入經(jīng)由在模擬芯片中形成的直通接觸(硅)通孔(TC(S)V (Through Contact (Si I icon) VIA))建立連接的結(jié)構(gòu)中，來實(shí)現(xiàn)半導(dǎo)體裝置的小型化。當(dāng)通過這種方法實(shí)現(xiàn)小型化時，存在如下問題如何分配與用于將從傳感器陣列輸出的數(shù)據(jù)傳遞至上下芯片的信號路徑相關(guān)的電路塊。在上述系統(tǒng)中，用于從傳感器陣列中提取信號的布線的數(shù)量例如與圖像傳感器的垂直或水平方向上的像素的數(shù)量為相同數(shù)量級，因而為幾千個或更多。

因此，當(dāng)TCV被插入這些路徑中時，不可避免地需要密集設(shè)置TCV。所以，當(dāng)鄰近特定TCV的TCV的信號以大振幅跳變時，所關(guān)心的TCV的信號會受到干擾，誤差出現(xiàn)。通過將經(jīng)由TCV傳輸?shù)男盘栂拗茷樵陔妷悍较蛏狭炕男盘?使用一個或多個二進(jìn)制信號線)，在過去已經(jīng)采取了針對該干擾的措施。下面將對這些措施的詳細(xì)情況進(jìn)行描述。下面將首先描述其中通過TCV的傳輸信號為時間上離散且量化的信號(即數(shù)字信號)的措施，其次描述其中通過TCV的傳輸信號為時間上連續(xù)但量化的信號的情況。首先將描述其中通過TCV的傳輸信號為時間上離散且量化的信號(即數(shù)字信號)的措施。圖1是示出使用層壓芯片的半導(dǎo)體裝置的配置的第一示例的圖，其中，通過TCV的傳輸信號為時間上離散且量化的信號。半導(dǎo)體裝置I具有模擬芯片2和數(shù)字芯片3的層壓結(jié)構(gòu)。半導(dǎo)體裝置I具有以陣列形式設(shè)置在使用模擬工藝制造的模擬芯片2上的多個傳感器4(-0，-1,...)，模擬芯片2是該層壓結(jié)構(gòu)中的芯片之一。用于在時間上離散信號的米樣開關(guān)6 (-0, -1, ···)經(jīng)由放大器5(-0, -1,…)被連接至傳感器4的各個輸出。在此情況下，當(dāng)從用作源的傳感器4中輸出的信號具有足夠高的功率時，在不需要放大器介入的情況下，傳感器的輸出可被直接連接至采樣開關(guān)。由采樣開關(guān)6時間上離散的信號通過使用量化器7 (_0，-1，…)在電壓方向上被量化。量化器7由多個比較器組成。各個比較器通過對一定信號電平和輸入信號的電平進(jìn)行比較來量化信號。在此情況下，量化器7可以不一次性完成量化，并且可以是由多個階段構(gòu)成的電路。在此過程中被數(shù)字化的信號經(jīng)由TCV 8(-0, -1,…)傳輸至數(shù)字芯片3并由數(shù)字信號處理電路9進(jìn)行處理。在此情況下，通過TCV 8的信號被二值化為電源電平或接地(GND)電平，除非這些信號改變了大約電源電壓的一半的幅度，否則不會導(dǎo)致誤差。此外，即使因?yàn)門CV 8的寄生電容產(chǎn)生了信號延 遲，當(dāng)該信號延遲在信號處理電路9的設(shè)置范圍之內(nèi)時，也不會出現(xiàn)問題。接下來將描述配置的另一個示例，其中，經(jīng)由TCV傳輸?shù)男盘枮閿?shù)字信號。圖2是示出使用層壓芯片的半導(dǎo)體裝置的配置的第二示例的圖，其中，通過TCV的傳輸信號為時間上離散且量化的信號。在此種情況下的半導(dǎo)體裝置IA中，傳感器4的輸出信號不是通過采樣開關(guān)6直接在時間上離散，而是被最靠近傳感器4的采樣和保持(SH)電路10(-0，-1,…)時間上離散。形式最簡單的采樣和保持電路10僅由開關(guān)和電容實(shí)現(xiàn)。接下來將描述將經(jīng)由TCV傳輸?shù)男盘枮閿?shù)字信號的圖2的配置示例應(yīng)用到圖像傳感器的情況。圖3是示出使用層壓芯片的半導(dǎo)體裝置的配置的第三示例的圖，其中，通過TCV的傳輸信號為時間上離散且量化的信號，并且圖3是示出將圖2的配置示例應(yīng)用到CMOS圖像傳感器的示例的圖。順便說一下，在圖3中，為了方便理解，與圖1和圖2中相同的組成部分用相同的參考數(shù)字標(biāo)識。主流CMOS圖像傳感器是列平行輸出類型，其中CMOS圖像傳感器在各個像素中具有FD放大器,并且像素陣列中的一行被選擇以在列方向上同時讀出該行的輸出。因?yàn)橥ㄟ^設(shè)置在像素中的FD放大器很難獲得足夠的驅(qū)動能力，因此有必要降低數(shù)據(jù)速率，平行處理被認(rèn)為是對此有利的。這種CMOS圖像傳感器20包括用作傳感器陣列的像素陣列部21和用于驅(qū)動像素的行選擇電路(V-掃描器)22。像素陣列部21具有以矩陣形式設(shè)置的像素電路30，該矩陣具有M行和N列。行選擇電路22對設(shè)置在像素陣列部21的任意行中的像素的操作進(jìn)行控制。行選擇電路22通過控制線LSEL、LRST以及LTRG對像素進(jìn)行控制。圖3表示像素電路30形成有作為示例的四個晶體管的情況。像素電路30包括由例如光電二極管(PD)形成的光電轉(zhuǎn)換元件31 (該光電轉(zhuǎn)換元件在下文中可簡稱為ro)。像素電路30包括四個晶體管，S卩，傳送晶體管32、復(fù)位晶體管33、放大晶體管34以及選擇晶體管35，這些晶體管用作這一個光電轉(zhuǎn)換元件31的有源元件。在CMOS圖像傳感器20中，圖2框圖中的采樣和保持電路的功能由用于作為傳感器的光電轉(zhuǎn)換元件(光電二極管)31的浮動擴(kuò)散體(電容)FD (floating diffusion)和傳送晶體管(傳送開關(guān))32實(shí)現(xiàn)。其次，將描述通過TCV的傳輸信號為時間上連續(xù)但量化的信號的情況。圖4是示出使用層壓芯片的半導(dǎo)體裝置的配置的第一示例的圖，其中，通過TCV的傳輸信號為時間上連續(xù)但量化的信號。圖4的半導(dǎo)體裝置IC通過對由與圖2的半導(dǎo)體裝置IA中相同的SH電路10離散的信號和比較器23 (-0, -1,…)中未示出的斜坡信號(ramp signal)發(fā)生器生成的斜波(ramp wave)進(jìn)行比較，將從傳感器4輸出的模擬信號轉(zhuǎn)換為時間軸上的信號。由此轉(zhuǎn)換的量化的傳感器信號經(jīng)由TCV 8被傳輸至數(shù)字芯片3C，并且時間軸上的信息由計數(shù)器(TDC) 24進(jìn)行量化，借以獲得數(shù)字信號。上述操作由圖5中時間軸上的波形示出。模擬信號和斜波RAMP之間的比較結(jié)果被當(dāng)作信號S23從比較器23輸出，從而停止計數(shù)器24的計數(shù)操作并確定出信號。在此情況下，斜波RAMP的開始定時和計數(shù)器24的計數(shù)操作的開始時間彼此同步。于是，該操作將電壓信息轉(zhuǎn)換為時間信息。當(dāng)使用這種傳 輸方法時，和經(jīng)由TCV傳輸?shù)男盘枮閿?shù)字信號這種情況一樣，通過TCV 8的信號被量化為電源電平/GND電平。圖6是示出將使用層壓芯片的半導(dǎo)體裝置的如圖4所示的配置應(yīng)用到CMOS圖像傳感器的示例的圖。順便說一下，在圖6中，為了方便理解，與圖3和圖4中相同的組成部件用相同的參考數(shù)字標(biāo)識。如圖4所不的情況一樣,通過在比較器23 (-0,-1,…)中對斜坡信號發(fā)生器25生成的斜波進(jìn)行比較，將從像素30輸出的模擬信號轉(zhuǎn)換為時間軸上的信號。由此轉(zhuǎn)換的量化的傳感器信號經(jīng)由TCV 8被傳輸至數(shù)字芯片3D，時間軸上的信息由計數(shù)器(TDC) 24進(jìn)行量化，產(chǎn)生的數(shù)字信號由鎖存器(存儲器)26保留。由鎖存器26保留的數(shù)字信號由信號處理電路9通過傳送線水平傳送。順便說一下，所謂的單斜率式AD轉(zhuǎn)換器(ADC)由設(shè)置在各列中的比較器23、計數(shù)器24、以及鎖存器26組成。圖7是示出普通單斜率式AD轉(zhuǎn)換器的配置的圖。圖7中的單斜率式AD轉(zhuǎn)換器40包括比較器41、計數(shù)器42、以及斜坡信號發(fā)生器43。如上所述，單斜率式AD轉(zhuǎn)換器40通過在比較器41中將來自斜坡信號發(fā)生器43 (諸如DAC等)的斜波(斜率信號)與AD轉(zhuǎn)換器輸入信號IN進(jìn)行比較并在后續(xù)階段控制計數(shù)器42來執(zhí)行AD轉(zhuǎn)換。存在作為AD轉(zhuǎn)換器40的重要性能指標(biāo)的噪聲特性。比較器41的噪聲特性經(jīng)常影響AD轉(zhuǎn)換器40的噪聲特性。噪聲包括作為寬波段內(nèi)的噪聲的熱噪聲，以及作為低頻噪聲的閃爍噪聲和隨機(jī)電報信號(RTS)噪聲等等。這些噪聲每一種都會降低噪聲特性。增加晶體管尺寸的方法和將鏡像電容插入比較器的第一階段輸出的方法(參考日本專利特開No. 2010-93641)通常被認(rèn)為是減少這些噪聲的方法。

發(fā)明內(nèi)容
然而，在上述圖1至圖3所示的通過TCV的信號為數(shù)字信號的情況下，出現(xiàn)了下列問題。第一，當(dāng)需要提高量化器的分辨率時，TCV的數(shù)量增加。如前所述，在圖像傳感器中從中同時執(zhí)行讀出的傳感器(像素)的數(shù)量通常是幾千個。當(dāng)采取這種措施時，通過將該幾千個乘以分辨率(比特數(shù))獲得的TCV的數(shù)量是必須的，其因此引起不期望的面積/成本的增加。第二，通過TCV的信號的振幅增加。這意味著具有比普通通孔更高寄生電容的TCV被以大信號振幅充電，從而引起功率的增大和電源噪聲的增大。第三，量化器本身需要較大面積。相較于數(shù)字芯片，模擬芯片通常通過包括特殊過程的工藝進(jìn)行制造，以實(shí)現(xiàn)傳感器。因而模擬芯片單位面積包含較高成本。所以，模擬芯片面積的增加極大地影響了成本。此外，在如圖4和圖6所示的通過TCV的信號為時間上連續(xù)且量化的信號的情況下，出現(xiàn)了下列問題。第一，存在來自相鄰TCV的信號的干擾。因?yàn)橥ㄟ^TCV的信號為電源電平/GND電平的二進(jìn)制信號，易與相鄰信號發(fā)生干擾。在該系統(tǒng)中，當(dāng)比較器的輸出為充分靜定且接近電源電平/GND電平，比較器的輸出不容易受到來自相鄰TCV的干擾的影響。然而，在進(jìn)行跳變時，比較器的輸出決不是不受干擾的影響的。這是因?yàn)楸容^器的輸出具有有限的上升時間，當(dāng)噪聲被疊加在信號上時，在和一定電平交叉的時間發(fā)生誤差。圖8是示出來自相鄰TCV的干擾所導(dǎo)致的誤差的影響的圖。當(dāng)不存在來自相鄰TCV的干擾時，比較器產(chǎn)生如虛線所指示的輸出CMP0UT。然而，當(dāng)存在來自相鄰TCV的干擾時，比較器產(chǎn)生如實(shí)線所指示的輸出CMP0UT。在兩條線與計數(shù)器閾值VTH交叉的時間之間存在誤差ER。在該系統(tǒng)中，即使當(dāng)用于驅(qū)動SH電路的時鐘CLKl的定時相同時，比較器的信號的上升定時根據(jù)傳感器輸出的電平而改變，因此很難達(dá)到相同的定時。此外，由于上述的原因，當(dāng)相鄰比較器的輸出大體上同時進(jìn)行跳變時，誤差發(fā)生。因而，即使當(dāng)定時被同步時，也不能首先從理論上避免干擾。這一問題可通過在TCV之間提供屏蔽來緩和。然而，這增加了 TCV之間的距離，并因此導(dǎo)致了面積的增加。第二，由于比較器的更大輸出信號,功率和電源噪聲增大。功率和電源噪聲增大發(fā)生的原因和在數(shù)字信號傳輸?shù)那闆r下的原因相同。第三，和數(shù)字信號傳輸?shù)那闆r相同，由于比較器自身的面積，成本增加。相較于數(shù)字信號傳輸?shù)那闆r，僅一次比較就能滿足要求，電路較簡單。因此，與高分辨率量化器相比，成本增加相應(yīng)較小，但是由于比較器的數(shù)量該成本增加絕對不容忽視，該數(shù)量等于TCV的數(shù)量，即，幾千個。
如上所述，在對從傳感器輸出的信號進(jìn)行處理并具有層壓結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體裝置中，過去已經(jīng)采用在電壓電平下進(jìn)行量化，作為抑制相鄰TCV之間信號干擾的措施。上述實(shí)施方法每個都會增加包含很多過程的模擬芯片的面積，從而引起成本增力口，并且增大了通過TCV傳輸?shù)男盘柕恼穹?，因此牽涉功率和電源噪聲的增大。進(jìn)一步地，當(dāng)考慮到使用單斜率式AD轉(zhuǎn)換器的半導(dǎo)體裝置時，作為減少噪聲的方法的增加晶體管尺寸的方法增大了作為副作用的寄生電容，因而增加了電路面積和降低了操作速度。因此，各個比較器的面積增加，操作速度受限。此外，由于這些局限性，很難獲得一定水平以上的噪聲減少的效果。將鏡像電容插入比較器的第一階段輸出的方法基本上是一種減少噪聲的波段(即，操作波段)的方法。因此，降低了操作速度，從而很難獲得一定水平以上的噪聲減少的效果。進(jìn)一步地，由于波段局限性導(dǎo)致的噪聲減少原理，該方法對于低頻噪聲(諸如閃爍噪聲、RTS噪聲等等)效果甚微。因?yàn)檫@些情形，人們一直存在實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步減少比較器中的噪聲，或尤其是減少低頻噪聲的期望。期望提供一種能實(shí)現(xiàn)低頻噪聲減少以及進(jìn)一步噪聲減少的比較器、AD轉(zhuǎn)換器、固態(tài)成像裝置以及相機(jī)系統(tǒng)。根據(jù)本技術(shù)的第一實(shí)施例，提供了一種比較器，包括第一輸入采樣電容；第二輸入采樣電容；輸出節(jié)點(diǎn)；用作差分比較器部的跨導(dǎo)(Gm)放大器，被配置成經(jīng)由所述第一輸入米樣電容在所述Gm放大器的一個輸入端子處接收斜率信號,經(jīng)由所述第二輸入米樣電容在所述Gm放大器的另一輸入端子處接收輸入信號，并對所述斜率信號和所述輸入信號進(jìn)行比較操作，所述斜率信號的信號電平的變化具有一斜率；以及隔離器，被配置成將所述Gm放大器的輸出部的電壓保持恒定，所述隔離器設(shè)置在所述Gm放大器的所述輸出部和所述輸出節(jié)點(diǎn)之間。根據(jù)本技術(shù)的第二實(shí)施例，提供了一種AD轉(zhuǎn)換器，包括比較器，被配置成對斜率信號和輸入信號進(jìn)行比較和確定，并基于所述確定輸出確定信號，所述斜率信號的信號電平的變化具有一斜率；以及計數(shù)器，被配置成對所述比較器的比較時間進(jìn)行計數(shù)，并獲得數(shù)字信號；其中，所述比較器包括第一輸入采樣電容，第二輸入采樣電容，輸出節(jié)點(diǎn)，用作差分比較器部的跨導(dǎo)(Gm)放大器，被配置成經(jīng)由所述第一輸入采樣電容在所述Gm放大器的一個輸入端子處接收斜率信號，經(jīng)由所述第二輸入米樣電容在所述Gm放大器的另一輸入端子處接收輸入信號，并對所述斜率信號和所述輸入信號進(jìn)行比較操作，所述斜率信號的信號電平的變化具有一斜率，以及隔離器，被配置成將所述Gm放大器的輸出部的電壓保持恒定，所述隔離器設(shè)置在所述Gm放大器的輸出部和所述輸出節(jié)點(diǎn)之間。根據(jù)本技術(shù)的第三實(shí)施例，提供了一種固態(tài)成像裝置，包括像素陣列部，在該像素陣列部中，被配置成執(zhí)行光電轉(zhuǎn)換的多個像素以矩陣形式設(shè)置；以及像素信號讀出部，被配置成從所述像素陣列部讀出多個像素單位的像素信號；其中，所述像素信號讀出部包括多個比較器，被配置成對讀出的信號電位和斜率信號進(jìn)行比較和確定，并基于所述確定輸出確定信號，所述斜率信號的信號電平的變化具有一斜率，所述多個比較器被設(shè)置以對應(yīng)于所述像素的列排列，以及多個計數(shù)器，被配置為對相應(yīng)比較器的比較時間進(jìn)行計數(shù)，并獲得數(shù)字信號；每個比較器包括第一輸入采樣電容，第二輸入采樣電容，輸出節(jié)點(diǎn)，用作差分比較器部的跨導(dǎo)(Gm)放大器，被配置成經(jīng)由所述第一輸入采樣電容在所述Gm放大器的一個輸入端子處接收斜率信號，經(jīng)由所述第二輸入米樣電容在所述Gm放大器的另一輸入端子處接收輸入信號，并對所述斜率信號和所述輸入信號進(jìn)行比較操作，所述斜率信號的信號電平的變化具有一斜率；以及隔離器，被配置成將所述Gm放大器的輸出部的電壓保持恒定，所述隔離器被設(shè)置在所述Gm放大器的所述輸出部和所述輸出節(jié)點(diǎn)之間。根據(jù)本技術(shù)的第四實(shí)施例，提供了一種相機(jī)系統(tǒng)，包括固態(tài)成像裝置；以及光學(xué)系統(tǒng)，被配置為在所述固態(tài)成像裝置上形成對象圖像；其中，所述固態(tài)成像裝置包括像素陣列部，在所述像素陣列部中，被配置成執(zhí)行光電轉(zhuǎn)換的多個像素以矩陣形式設(shè)置，以及像素信號讀出部，被配置成從所述像素陣列部中讀出多個像素單位的像素信號，所述像素信號讀出部包括多個比較器，被配置成對讀出的信號電位和斜率信號進(jìn)行比較和確定，并基于所述確定輸出確定信號，所述斜率信號的信號電平的變化具有一斜率，所述多個比較器被設(shè)置成對應(yīng)于所述像素的列排列，以及多個計數(shù)器，被配置為對相應(yīng)比較器的比較時間進(jìn)行計數(shù)，并獲得數(shù)字信號，以及每個比較器包括第一輸入采樣電容，第二輸入采樣電容，輸出節(jié)點(diǎn)，用作差分比較器部的跨導(dǎo)(Gm)放大器，被配置成經(jīng)由所述第一輸入采樣電容在所述Gm放大器的一個輸入端子處接收斜率信號，經(jīng)由所述第二輸入采樣電容在所述Gm放大器的另一輸入端子處接收輸入信號，并對所述斜率信號和所述輸入信號進(jìn)行比較操作，所述斜率信號的信號電平的變化具有一斜率，以及隔離器，被配置成將所述Gm放大器的輸出部的電壓保持恒定，所述隔離器被設(shè)置在所述Gm放大器的所述輸出部和所述輸出節(jié)點(diǎn)之間。根據(jù)本技術(shù)，可能實(shí)現(xiàn)低頻噪聲減少以及進(jìn)一步的噪聲減少。


圖1是示出使用層壓芯片的半導(dǎo)體裝置的配置的第一示例的圖，其中，通過TCV的傳輸信號為時間上離散且量化的信號；圖2是示出使用層壓芯片的半導(dǎo)體裝置的配置的第二示例的圖，其中，通過TCV的傳輸信號為時間上離散且量化的信號；圖3是示出使用層壓芯片的半導(dǎo)體裝置的配置的第三示例的圖，其中，通過TCV的傳輸信號為時間上離散且量化的信號，并且圖3是示出將圖2所示配置示例應(yīng)用到CMOS圖像傳感器的示例的圖；圖4是示出使用層壓芯片的半導(dǎo)體裝置的配置的第一示例的圖，其中，通過TCV的傳輸信號為時間上連續(xù)但量化的信號；圖5是通過時間軸上的波形示出圖4的半導(dǎo)體裝置的操作的示意圖；圖6是示出使用層壓芯片的半導(dǎo)體裝置的配置的第二示例的圖，其中，通過TCV的傳輸信號為時間上離散且量化的信號，并且圖6是示出將圖4所示的配置應(yīng)用到CMOS圖像傳感器的示例的圖；圖7是示出普通單斜率式AD轉(zhuǎn)換器的配置的圖；圖8是示出來自相鄰TCV的干擾所導(dǎo)致的誤差的影響的圖；圖9是示出根據(jù)本技術(shù)的實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置的層壓結(jié)構(gòu)的示例的圖10是示出根據(jù)本實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置中電路等的設(shè)置和配置的第一示例的圖；圖1lAUlB以及IlC是示出根據(jù)本實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置的信號之間的時間關(guān)系的圖；圖12是示出根據(jù)本實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置中電路等的設(shè)置和配置的第二示例的圖；圖13是示出根據(jù)本實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置中電路等的設(shè)置和配置的第三示例的圖；圖14是通過時間軸上的波形示出圖13的半導(dǎo)體裝置的操作的圖，并示出了來自相鄰列的干擾能夠被減少；圖15是示出根據(jù)本實(shí)施例的CMOS圖像傳感器(固態(tài)成像裝置)的配置的基本示例的圖；圖16是示出根據(jù)本實(shí)施例的CMOS圖像傳感器中的像素的示例的圖，該像素形成有四個晶體管；圖17是示出根據(jù)本實(shí)施例的包括列平行ADC的CMOS圖像傳感器(固態(tài)成像裝置)的配置示例的框圖；圖18是示出根據(jù)本實(shí)施例的包括列平行ADC的CMOS圖像傳感器中的電路等的設(shè)置和配置的第一示例的圖；圖19是示出傳輸離散時間模擬信號的TCV集中設(shè)置并設(shè)置成與傳輸數(shù)字信號的TCV分開的不例的圖；圖20是示出根據(jù)本實(shí)施例的包括列平行ADC的CMOS圖像傳感器中的電路等的設(shè)置和配置的第二示例的圖；圖21是示出根據(jù)本實(shí)施例的包括列平行ADC的CMOS圖像傳感器中的電路等的設(shè)置和配置的第三示例的圖；圖22是示出根據(jù)本實(shí)施例的比較器的配置的第一示例的電路圖；圖23是示出根據(jù)本實(shí)施例的具有隔離器的比較器的基本概念的圖，該比較器能夠減少低頻噪聲；圖24是示出作為圖23的比較器的對照示例的不具有隔離器的比較器的基本概念的圖；圖25是示出寄生電容出現(xiàn)在根據(jù)圖23的本實(shí)施例的比較器中的Gm放大器的輸入側(cè)節(jié)點(diǎn)和輸出側(cè)節(jié)點(diǎn)之間的示例的圖；圖26A、26B、26C以及26D是示出在圖25的配置示例中出現(xiàn)寄生電容的情況下，在輸入斜率信號的時間各個節(jié)點(diǎn)的波形的圖；圖27是示出寄生電容出現(xiàn)在圖24的對照示例中的Gm放大器的輸入側(cè)節(jié)點(diǎn)和輸出側(cè)節(jié)點(diǎn)之間的示例的圖；圖28A、28B、28C以及28D是示出在圖27的配置示例中出現(xiàn)寄生電容的情況下，在輸入斜率信號的時間各個節(jié)點(diǎn)的波形的圖；圖29是示出協(xié)助說明比較器的第一階段中的Gm放大器的噪聲源的圖；圖30A和30B是示出將電壓噪聲轉(zhuǎn)換為時間噪聲的示例的圖31是示出根據(jù)本實(shí)施例的能夠減少低頻噪聲的比較器的電路配置的第一示例的圖；圖32是示出根據(jù)本實(shí)施例的能夠減少低頻噪聲的比較器的電路配置的第二示例的圖；圖33是示出根據(jù)本實(shí)施例的能夠減少低頻噪聲的比較器的電路配置的第三示例的圖；圖34是示出根據(jù)本實(shí)施例的能夠減少低頻噪聲的比較器的電路配置的第四示例的圖；圖35是示出根據(jù)本實(shí)施例的能夠減少低頻噪聲的比較器的電路配置的第五示例的圖；圖36是示出根據(jù)本實(shí)施例的能夠減少低頻噪聲的比較器的電路配置的第六示例的圖；圖37A和圖37B是示出協(xié)助說明根據(jù)本實(shí)施例的能夠減少低頻噪聲的比較器的有效實(shí)施的示例的圖；以及圖38是示出應(yīng)用了根據(jù)本實(shí)施例的固態(tài)成像裝置的相機(jī)系統(tǒng)的配置示例的圖。
具體實(shí)施例方式下面將參考附圖描述本技術(shù)的優(yōu)選實(shí)施例。順便說一下，將依照以下順序進(jìn)行描述。1.半導(dǎo)體裝置的概述1.1半導(dǎo)體裝置中的設(shè)置和配置的第一示例1. 2半導(dǎo)體裝置中的設(shè)置和配置的第二示例1. 3半導(dǎo)體裝置中的設(shè)置和配置的第三示例2.固態(tài)成像裝置概述2.1固態(tài)成像裝置的配置的基本示例2. 2包括列平行ADC的固態(tài)成像裝置的配置示例2. 3固態(tài)成像裝置的設(shè)置和配置的第一示例2. 4固態(tài)成像裝置的設(shè)置和配置的第二示例2. 5固態(tài)成像裝置的設(shè)置和配置的第三示例3.比較器的配置示例3.1比較器的配置的基本示例3. 2能夠減少低頻噪聲的比較器的配置的基本示例3. 3能夠減少低頻噪聲的比較器的電路配置的具體示例4.相機(jī)系統(tǒng)的配置示例〈1.半導(dǎo)體裝置的概述〉圖9是示出根據(jù)本技術(shù)實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置的層壓結(jié)構(gòu)的示例的圖。根據(jù)本實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置100具有以陣列形式設(shè)置的多個傳感器，所述多個傳感器包括光電轉(zhuǎn)換元件等。接下來將描述具有這種配置的半導(dǎo)體裝置的配置示例，之后將描述作為半導(dǎo)體裝置的示例的用作固態(tài)成像裝置的CMOS圖像傳感器的配置示例。然后，將描述具有顯著噪聲減少效果且適用于固態(tài)成像裝置的單斜率式AD轉(zhuǎn)換器的配置的具體示例。如圖9所示，半導(dǎo)體裝置100具有由第一芯片(上芯片)110和第二芯片(下芯片)120構(gòu)成的層壓結(jié)構(gòu)。層壓的第一芯片110和第二芯片120經(jīng)由形成在第一芯片110中的通孔(TCV)彼此電連接。半導(dǎo)體裝置100在晶圓級被層壓，然后被形成為通過切割割出的具有層壓結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體裝置。在由上下兩個芯片構(gòu)成的層壓結(jié)構(gòu)中，第一芯片110由模擬芯片(傳感器芯片)形成，在該模擬芯片中，多個傳感器以陣列形式設(shè)置。第二芯片120由邏輯芯片(數(shù)字芯片)形成，該邏輯芯片包括用于對經(jīng)由TCV從第一芯片110傳送的模擬信號進(jìn)行量化的電路和信號處理電路。焊墊BH)和輸入輸出電路形成在第二芯片120上。用于將電線焊接至第二芯片120的開口 OPN形成在第一芯片110中。根據(jù)本實(shí)施例的具有兩個芯片的層壓結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體裝置100具有以下特性配置。第一芯片110和第二芯片120之間的電連接例如通過通孔(TCV)建立。TCV(通孔)設(shè)置在芯片的邊沿或設(shè)置在襯墊(PAD)和電路區(qū)域之間。例如，用于控制信號和電源的TCV主要集中在芯片的角部的四個部分，從而能夠減小第一芯片110的信號布線區(qū) 域。為了處理減少第一芯片110的布線層數(shù)量所導(dǎo)致的電源線電阻增大和IR-Drop增加的問題，有效設(shè)置TCV，從而使用第二芯片120的布線，能夠執(zhí)行對第一芯片110的電源噪
聲措施、穩(wěn)定供給等進(jìn)行加強(qiáng)?！?.1半導(dǎo)體裝置中的設(shè)置和配置的第一示例>圖10是示出根據(jù)本實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置中電路等的設(shè)置和配置的第一示例的圖。圖10中半導(dǎo)體裝置100A被示出具有二維展開的第一芯片IlOA和第二芯片120A，以方便理解具有層壓結(jié)構(gòu)的第一芯片IlOA和第二芯片120A的電路等的設(shè)置。以陣列形式設(shè)置的多個傳感器111(_0，-1,…)和用于傳輸各個傳感器111(-0,-1,…)的輸出模擬信號(傳感器信號)的第一信號線LSGl (-0,-1,…)形成在第一芯片IlOA中。在第一芯片IlOA中，用于通過第一時鐘CLKll對各個傳感器111 (-0, -1,…)的傳感器信號進(jìn)行采樣的采樣和保持(SH)電路112(-0，-1,…)設(shè)置在第一信號線LSGl (-0, -1,…)上。用于對采樣和保持(SH)電路112(-0，_1，…)輸出的傳感器信號進(jìn)行放大的放大器113(-0,-1, ···)分別設(shè)置在第一信號線LSGl (-0,-1,…)上。用于將第一信號線LSGl (-0,-1,…)電連接至第二芯片120A側(cè)并傳輸傳感器信號的TCV 114(-0, -1,…)形成在第一芯片IlOA中。順便說一下，雖然未不出，用于電源和控制信號的TCV也形成在第一芯片IlOA中。連接至形成在第一芯片IlOA中的各個TCV 114的第二信號線LSG2 (_0，-1，…)形成在第二芯片120A中。用于經(jīng)由第二時鐘CLK12對通過TCV 114傳輸?shù)膫鞲衅餍盘栠M(jìn)行采樣的采樣開關(guān)121(-0, -1,…)設(shè)置在各個第二信號線LSG2(-0，-l，…)上。用于對經(jīng)過采樣開關(guān)121(_0，-1，…)采樣的信號進(jìn)行量化的量化器122(-0, -1,…)設(shè)置在各個第二信號線LSG2(-0，-1，…)上。用于對經(jīng)過各個量化器122 (_0，-1，…)量化的信號進(jìn)行數(shù)字算術(shù)處理的信號處理電路123設(shè)置在第二芯片120A中。在半導(dǎo)體裝置100A中，從各個傳感器111輸出的信號由SH電路112進(jìn)行采樣和保持，并經(jīng)由放大器113傳輸至TCV 114。在這種情況下，當(dāng)經(jīng)由SH電路112從傳感器111輸出的信號具有足夠高的功率時，可以省略放大器。通過TCV 114傳輸?shù)男盘栍捎米鬟壿嬓酒?數(shù)字芯片)的第二芯片120A上的采樣開關(guān)121進(jìn)行采樣，并使用量化器122在電壓方向上進(jìn)行量化。經(jīng)這樣數(shù)字化的數(shù)據(jù)在信號處理電路123中進(jìn)行算術(shù)處理。在圖2所 示的技術(shù)中，經(jīng)由TCV傳輸?shù)男盘柺窃陔妷悍较蛏狭炕说男盘?。另一方面，在本技術(shù)中，通過TCV 114傳輸?shù)男盘栐跁r間方向上被離散，在電壓方向上是連續(xù)信號，即，離散時間模擬信號。在這種情況下，也會發(fā)生來自相鄰TCV 114的信號的干擾。然而，通過適當(dāng)控制用于控制SH電路112的采樣和保持的定時的第一時鐘CLKll的定時和用于對第二芯片120A上的離散時間模擬信號進(jìn)行采樣的第二時鐘CLK12的定時，能夠避免TCV之間的干擾。圖1lA至IlC是示出根據(jù)本實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置的信號之間的時間關(guān)系的圖。圖1lA示出了被提供了通過TCV傳輸?shù)男盘柕墓?jié)點(diǎn)NDll的信號波形。圖1lB示出了第一時鐘CLK11。圖1lC示出了第二時鐘CLK12?，F(xiàn)在將注意力引到通過TCV 114傳輸?shù)碾x散時間模擬信號的節(jié)點(diǎn)ND11。連接至所有傳感器111的SH電路112所公共的定時用于第一時鐘CLK11。因而，理想地，節(jié)點(diǎn)NDll和相鄰節(jié)點(diǎn)ND12的信號跳變在時間上彼此同步。然而，例如當(dāng)從傳感器至節(jié)點(diǎn)NDll和節(jié)點(diǎn)ND12的信號的輸出的定時因?yàn)樾盘柌季€延遲而彼此偏移時，在節(jié)點(diǎn)NDll的信號中就發(fā)生由干擾導(dǎo)致的倒刺，如圖1lA所示。然而，在一個數(shù)據(jù)的傳輸間隔期間的信號已被SH電路112從時間上離散。因而，該間隔期間的信號具有恒定值，并在經(jīng)過足夠時間之后，于期望值處成為靜定的。當(dāng)在數(shù)值已經(jīng)成為充分靜定的定時中執(zhí)行驅(qū)動以使用第二時鐘CLK12執(zhí)行采樣時，能夠?qū)CV 114的干擾導(dǎo)致的誤差減小到可以忽略的水平。〈1. 2半導(dǎo)體裝置中的設(shè)置和配置的第二示例>圖12是示出根據(jù)本實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置中電路等的設(shè)置和配置的第二示例的圖。圖12中的半導(dǎo)體裝置100B在如下方面與圖10中的半導(dǎo)體裝置100A不同。在第二芯片120B中，設(shè)置在各個第二信號線LSG2(_0，-1，…)上的采樣開關(guān)121(-0,-1,…)和量化器122(-0，-1，…)的設(shè)置位置(連接位置)相反。
在本技術(shù)中，在第二時鐘CLK12的定時中進(jìn)行采樣和量化的順序可以逆轉(zhuǎn)為例如在連續(xù)時間內(nèi)進(jìn)行量化和連接至量化器122的采樣開關(guān)121的順序。在此情況下，通過為各個信號提供觸發(fā)器來實(shí)現(xiàn)采樣開關(guān)121的操作。在圖10所示的構(gòu)造情況下，當(dāng)采樣開關(guān)121處于斷開狀態(tài)(被斷開)時，可能出現(xiàn)kT/C噪聲，該噪聲可能變成問題。然而，該kT/C噪聲在圖12所示的構(gòu)造情況下不會出現(xiàn)?！?. 3半導(dǎo)體裝置中的設(shè)置和配置的第三示例>圖13是示出根據(jù)本實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置中電路等的設(shè)置和配置的第三示例的圖。圖13中的半導(dǎo)體裝置100C在如下方面與圖10和圖12中的半導(dǎo)體裝置100A和100B不同。在第二芯片120C中，提供了比較器124(_0，-1，…)和計數(shù)器125 (_0，_1，…)來代替采樣開關(guān)和量化器。在第二芯片120C中，由比較器124將經(jīng)由TCV 114傳輸?shù)膫鞲衅餍盘柵c斜坡信號RAMP進(jìn)行比較以從電壓軸被轉(zhuǎn)換至?xí)r間軸，由計數(shù)器125對時間信息進(jìn)行量化。圖14示出了在此情況下依照與圖11中的原理相似的原理能夠減少來自相鄰列的干擾。在圖13所示的構(gòu)造中，通過將斜坡信號RAMP與信號進(jìn)行比較并經(jīng)由計數(shù)器125將比較時間轉(zhuǎn)換為數(shù)字值，來執(zhí)行模數(shù)轉(zhuǎn)換操作。因此，在斜波和計數(shù)器125不進(jìn)行操作的時間期間，AD轉(zhuǎn)換器不取入 信號。在此情況下，如圖14所示，通過在信號輸出LSGO-N成為充分靜定之后開始斜波的跳變和計數(shù)器的操作，能夠如圖11 一樣減少由來自相鄰TCV的干擾導(dǎo)致的誤差?！?.固態(tài)成像裝置的概述〉下面將描述用作固態(tài)成像裝置的CMOS圖像傳感器的配置示例，作為根據(jù)本實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置的示例?！?.1固態(tài)成像裝置的配置的基本示例〉圖15是示出根據(jù)本實(shí)施例的CMOS圖像傳感器(固態(tài)成像裝置)的配置的基本示例的圖。圖15中的CMOS圖像傳感器200具有像素陣列部210、行選擇電路(Vdec) 220、以及列讀出電路(AFE) 230。行選擇電路220和列讀出電路230構(gòu)成像素信號讀出部。用作半導(dǎo)體裝置的CMOS圖像傳感器200具有圖9所示的層壓結(jié)構(gòu)。在本實(shí)施例中，該層壓結(jié)構(gòu)大體上具有設(shè)置在第一芯片110中的像素陣列部210，并具有構(gòu)成像素信號讀出部且設(shè)置在第二芯片120中的行選擇電路220和列讀出電路230。像素驅(qū)動信號、來自像素(傳感器)的模擬讀出信號、以及電源電壓等經(jīng)由形成在第一芯片110中的TCV在第一芯片110和第二芯片120之間被傳輸和接收。像素陣列部210具有多個二維(以矩陣形式)設(shè)置的像素電路210A，該像素電路具有M行和N列。圖16是示出根據(jù)本實(shí)施例的CMOS圖像傳感器中的像素的示例的圖，該像素形成有四個晶體管。
像素電路210A具有由例如光電二極管(PD)形成的光電轉(zhuǎn)換元件211 (該光電轉(zhuǎn)換元件在下文中可簡稱為PD)。像素電路210A具有四個晶體管，這些晶體管為傳送晶體管212、復(fù)位晶體管213、放大晶體管214以及選擇晶體管215，并用作這一個光電轉(zhuǎn)換元件211的有源元件。光電轉(zhuǎn)換元件211將入射光光電轉(zhuǎn)換為一定數(shù)量的電荷(在此情況下為電子)，該數(shù)量對應(yīng)于入射光量。用作傳送元件的傳送晶體管212連接在光電轉(zhuǎn)換元件211和用作輸入節(jié)點(diǎn)的浮動擴(kuò)散體FD之間。傳送晶體管212的柵極(傳送柵極)經(jīng)由傳送控制線LTRG被提供有用作控制信號的傳送信號TRG。從而，傳送晶體管212將通過光電轉(zhuǎn)換元件211中的光電轉(zhuǎn)換獲得的電子傳送至浮動擴(kuò)散體FD。復(fù)位晶體管213連接在被提供有電源電壓VDD的電源線LVDD和浮動擴(kuò)散體FD之間。復(fù)位晶體管213的柵極經(jīng)由復(fù)位控制線LRST被提供有用作控制信號的復(fù)位信號RST。
從而，作為復(fù)位元件的復(fù)位晶體管213將浮動擴(kuò)散體FD的電位復(fù)位到電源線LVDD的電位。浮動擴(kuò)散體FD與用作放大元件的放大晶體管214的柵極相連。這就是說，浮動擴(kuò)散體FD充當(dāng)用作放大元件的放大晶體管214的輸入節(jié)點(diǎn)。放大晶體管214和選擇晶體管215在被提供有電源電壓VDD的電源線LVDD和信號線LSGN之間彼此串聯(lián)連接。因此，放大晶體管214經(jīng)由選擇晶體管215連接至信號線LSGN，并與像素部之外的恒流源IS —起形成源極跟隨器。根據(jù)地址信號的用作控制信號的選擇信號SEL經(jīng)由選擇控制線LSEL被提供給選擇晶體管215的柵極，從而接通選擇晶體管215。當(dāng)選擇晶體管215被接通時，放大晶體管214對浮動擴(kuò)散體FD的電位進(jìn)行放大，并向信號線LSGN輸出對應(yīng)于該電位的電壓。經(jīng)由信號線LSGN從各像素輸出的電壓被輸出至列讀出電路230。由于傳送晶體管212、復(fù)位晶體管213以及選擇晶體管215的各個柵極例如以行為單位進(jìn)行連接，對于一行的像素來說，這些操作是被同時執(zhí)行的。設(shè)置在像素陣列部210中的復(fù)位控制線LRST、傳送控制線LTRG以及選擇控制線LSEL以像素設(shè)置的每一行為單位被設(shè)置為一組。提供了 M個控制線LRST、M個控制線LTRG以及M個控制線LSEL。復(fù)位控制線LRST、傳送控制線LTRG以及選擇控制線LSEL由行選擇電路220驅(qū)動。具有這種配置的包括信號布線和控制布線的像素陣列部210被形成在第一芯片110中，如上所述。在本實(shí)施例中，與設(shè)置在第一芯片110中的放大晶體管214 —起形成源極跟隨器的恒流源IS被設(shè)置在第二芯片120偵U。行選擇電路220對設(shè)置在像素陣列部210中任意行中的像素的操作進(jìn)行控制。行選擇電路220經(jīng)由控制線LSEL、LRST以及LTRG對像素進(jìn)行控制。行選擇電路220例如根據(jù)快門模式切換信號將曝光系統(tǒng)切換為逐行執(zhí)行曝光的滾動快門系統(tǒng)或在所有像素中同時執(zhí)行曝光的全局快門系統(tǒng)，并執(zhí)行圖像驅(qū)動控制。列讀出電路230接收像素行的數(shù)據(jù)，并向后續(xù)階段中的信號處理電路傳送數(shù)據(jù)，該像素行的讀出由行選擇電路220經(jīng)由信號輸出線LSGN進(jìn)行控制。列讀出電路230包括⑶S電路和模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)。〈2. 2包括列平行ADC的固態(tài)成像裝置的配置示例>順便說一下，根據(jù)本實(shí)施例的CMOS圖像傳感器，雖然未特別限制，但其能夠被配置為包括例如列平行式模數(shù)轉(zhuǎn)換裝置(以下縮寫為ADC)的CMOS圖像傳感器。圖17是示出根據(jù)本實(shí)施例的包括列平行式ADC的CMOS圖像傳感器(固態(tài)成像裝置)的配置示例的框圖。 如圖17所示，固態(tài)成像元件300包括用作成像部的像素陣列部310、用作像素驅(qū)動部的行選擇電路320、水平傳送掃描電路330以及定時控制電路340。固態(tài)成像元件300進(jìn)一步包括ADC組350、用作斜坡信號發(fā)生器的數(shù)模轉(zhuǎn)換裝置(以下縮寫為DAC (數(shù)模轉(zhuǎn)換器))360、放大器電路(S/A) 370、信號處理電路380以及水平傳送線390。通過如圖16所示例如以矩陣的形式設(shè)置像素，來形成像素陣列部310，每個像素均包括光電轉(zhuǎn)換兀件(光電二極管)和像素內(nèi)部的放大器。固態(tài)成像元件300還具有設(shè)置在其中的用作順序讀出像素陣列部310的信號的控制電路的以下電路。用作控制電路的生成內(nèi)部時鐘的定時控制電路340、用于控制行地址和行掃描的行選擇電路320、以及用于控制列地址和列掃描的水平傳送掃描電路330設(shè)置在固態(tài)成像元件300中。ADC組350具有設(shè)置在多個列中的單斜率式ADC，每個單斜率式ADC包括比較器351、計數(shù)器352以及鎖存器353。比較器351將參考電壓Vslop與經(jīng)由垂直信號線LSGN從各個行線中的像素中獲得的模擬信號進(jìn)行比較，該參考電壓Vslop是通過逐步改變由DAC 360生成的參考電壓而獲得的斜坡波形(RAMP)。計數(shù)器352對比較器351的比較時間進(jìn)行計數(shù)。ADC組350具有η比特數(shù)字信號轉(zhuǎn)換功能。ADC組350為各個垂直信號線(列線)而設(shè)置，并形成列平行ADC塊。每個鎖存器353的輸出連接至具有例如2η比特寬度的水平傳送線390。然后，設(shè)置有2η個對應(yīng)于水平傳送線390和信號處理電路380的放大器電路370。在ADC組350中，設(shè)置在各列中的比較器351將讀出至垂直信號線LSGN的模擬信號(電位VSL)與參考電壓Vslop (具有一定的斜率并線性地改變的斜率波形)進(jìn)行比較。此時，以與比較器351相似的方式設(shè)置在每一列中的計數(shù)器352正在進(jìn)行操作，斜坡波形RAMP的一定電位Vslop和計數(shù)器值在具有彼此一一對應(yīng)的關(guān)系的情況下改變，由此將垂直信號線的電位(模擬信號)VSL轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。參考電壓Vslop的改變將電壓上的改變轉(zhuǎn)換為時間上的改變。以一定周期(時鐘)對時間進(jìn)行計數(shù)，從而使時間被轉(zhuǎn)換為數(shù)字值。然后，當(dāng)模擬電信號VSL和參考電壓Vslop彼此相交時，比較器351的輸出被反轉(zhuǎn)以停止計數(shù)器352的輸入時鐘，AD轉(zhuǎn)換完成。上述模數(shù)轉(zhuǎn)換期間結(jié)束之后，水平傳送掃描電路330將鎖存器353保留的數(shù)據(jù)經(jīng)由水平傳送線390和放大器電路370輸入到信號處理電路380，生成二維圖像。從而列平行輸出處理被執(zhí)行。順便說一下，后面將詳細(xì)描述在這種情況下采用的比較器351的具體配置。用作半導(dǎo)體裝置的CMOS圖像傳感器300也具有圖9的層壓結(jié)構(gòu)。在本實(shí)施例中，該層壓結(jié)構(gòu)基本上具有設(shè)置在第一芯片110中的像素陣列部310。設(shè)置在第二芯片120中的是行選擇電路320、水平傳送掃描電路330、定時控制電路340、ADC組350、DAC (斜坡信號發(fā)生器)360、放大器電路(S/A) 370、信號處理電路380以及水平傳送線390。經(jīng)由形成在第一芯片110中的TCV在第一芯片110和第二芯片120之間傳輸和接收像素驅(qū)動信號、來自像素(傳感器)的模擬讀出信號以及電源電壓等?！?. 3固態(tài)成像裝置中的設(shè)置和配置的第一示例>下面將描述一種配置示例，其中，包括圖17中列平行ADC的CMOS圖像傳感器的組成元件被設(shè)置在層壓結(jié)構(gòu)的第一芯片和第二芯片中。圖18是示出根據(jù)本實(shí)施例的包括列平行ADC的CMOS圖像傳感器中的電路等的設(shè)置和配置的第一示例的圖。同樣在圖18中，第一芯片IlOD和第二芯片120D被二維展開示出，以便于理解具有層壓結(jié)構(gòu)的第一芯片IlOD和第二芯片120D的電路等的設(shè)置。在圖18中省略了定時控制電路340、放大器電路370以及信號處理電路380。這些電路被設(shè)置在第二芯片120D中。如上所述，層壓結(jié)構(gòu)基本上具有設(shè)置在第一芯片IlOD中的像素陣列部310。設(shè)置在第二芯片120D中的是行選擇電路320、水平傳送掃描電路330、定時控制電路340、ADC組350的比較器351、計數(shù)器352和鎖存器353、以及DAC (斜坡信號發(fā)生器)360。像素驅(qū)動信號、來自像素(傳感器)的模擬讀出信號、以及電源電壓等經(jīng)由形成在第一芯片IlOD中的TCV在第一芯片IlOD和第二芯片120D之間被傳輸和接收。順便說一下，在本實(shí)施例中，與設(shè)置在第一芯片IlOD中的像素等的放大晶體管一起形成源極跟隨器的電流源IS被設(shè)置在第二芯片120D中。圖18中的設(shè)置和配置示例與圖13中的設(shè)置和配置示例類似。在圖18中的CMOS圖像傳感器300A中，用于對傳送晶體管(傳送開關(guān))進(jìn)行接通-斷開控制的傳送控制信號TRG具有等效于圖13中的第一時鐘CLKll的功能，該傳送控制信號TRG從行選擇電路320輸出。為此，對生成斜波的定時進(jìn)行控制，以為VSL[m]提供使其變?yōu)槌浞朱o定的時間，借此，在如圖14中所示抑制由來自相鄰TCV的干擾導(dǎo)致的誤差的同時，信號能夠被傳輸。圖19是示出傳輸離散時間模擬信號的TCV被集中設(shè)置并設(shè)置成與傳輸數(shù)字信號的TCV分開的示例的圖。如上所述的配置能夠抑制來自相鄰TCV的干擾。然而，例如在圖18的系統(tǒng)中，行選擇電路320的輸出是普通的用于接通和斷開開關(guān)的數(shù)字信號，不容易減少來自這些信號對于信號線LSGN[n]的干擾。
因而，如圖19所示，在本技術(shù)中有效的是以集中方式設(shè)置用于傳輸離散時間模擬信號的TCV并以與傳輸數(shù)字信號的TCV分開的方式設(shè)置用于傳輸離散時間模擬信號的TCV。在圖19的示例中，用于設(shè)置數(shù)字信號使用的TCV的區(qū)域410和420被形成在第一芯片IlOE中像素陣列部310的圖19中的左側(cè)部分和右側(cè)部分兩者中。用于設(shè)置用于模擬信號的TCV的區(qū)域430被形成在像素陣列部310的圖19中的下側(cè)部分?！?. 4固態(tài)成像裝置中的設(shè)置和配置的第二示例>圖20是示出根據(jù)本實(shí)施例的包括列平行ADC的CMOS圖像傳感器中的電路等的設(shè)置和配置的第二示例的圖。圖20中的CMOS圖像傳感器300B是在像素陣列部310B中多個像素共享一個浮動擴(kuò)散體FD的示例。在圖20所示的示例中，兩個像素共享浮動擴(kuò)散體FD、復(fù)位晶體管213、放大晶體管214以及選擇晶體管215。每個像素包括光電轉(zhuǎn)換元件(光電二極管)211和傳送晶體管212。在這種情況下同樣地，基本上，像素陣列部310B設(shè)置在第一芯片IlOF中，其他配置與圖18的配置相似?！?. 5固態(tài)成像裝置中的設(shè)置和配置的第三示例>圖21是示出根據(jù)本實(shí)施例的包括列平行ADC的CMOS圖像傳感器中的電路等的設(shè)置和配置的第二示例的圖。與圖20 —樣，圖21中的CMOS圖像傳感器300C是在像素陣列部310C中多個像素共享一個浮動擴(kuò)散體FD的示例。在這種情下同樣地，基本上，像素陣列部310C設(shè)置在第一芯片IlOG中。在本示例中，TCV 114G被形成在共享區(qū)域附近。通過將形成在第一芯片IIOG和第二芯片120G中的金屬(例如銅)連接電極通過金屬彼此連接，來形成TCVl 14G。輸出至垂直信號線LSGN的像素信號經(jīng)由TCV 114G被提供給位于第二芯片120G側(cè)的比較器351。<3.比較器的配置示例>接下來將描述應(yīng)用到ADC組并形成列ADC的比較器351的配置的具體示例。當(dāng)執(zhí)行如上所述的本技術(shù)的實(shí)施例時，量化器或比較器是在作為數(shù)字芯片的第二芯片上被實(shí)施的，人們擔(dān)心相比于這些電路在模擬芯片上被實(shí)施的情況，量化器或比較器的噪聲可能會增大。下面將示出圖17至圖21的CMOS圖像傳感器中有效對抗該噪聲的比較器的配置示例。<3.1比較器的配置的基本示例>圖22是示出根據(jù)本實(shí)施例的比較器的配置的第一示例的電路圖。在下文中的比較器用參考數(shù)字500標(biāo)識。圖22示出了通過使用鏡像電容極大地限制波段來減少噪聲的比較器的配置示例。這樣配置該比較器減小了比較器輸出的噪聲功率。所以，能夠彌補(bǔ)在作為數(shù)字芯片的第二芯片上實(shí)施該比較器的缺點(diǎn)。
如圖22所示，設(shè)置在每一列中的比較器500包括級聯(lián)的第一放大器510和第二放大器520、以及用作實(shí)現(xiàn)鏡像效果的電容的電容器C530。電容連接在處于第二階段的第二放大器520的共源放大器的輸入和輸出之間。該電容發(fā)揮鏡像效果，等同于增益倍的電容與共源輸入相連。因此，通過小電容使每一個比較器500的波段大大地變窄。各個比較器500具有在行操作開始時執(zhí)行初始化(自動歸零:AZ)和采樣以確定每一列中的操作點(diǎn)的功能。順便說一下，在本實(shí)施例中，第一導(dǎo)電類型是P型溝道或η型溝道，第二導(dǎo)電類型是η型溝道或P型溝道。第一放大器510包括用作絕緣柵極場效應(yīng)晶體管的P型溝道MOS(PMOS)晶體管ΡΤ511 到 ΡΤ514 以及 η 型溝道 MOS (NMOS)晶體管 ΝΤ511 到 ΝΤ513。第一放大器510包括用作AZ電平米樣電容(輸入電容)的第一和第二電容器C511和 C512。

PMOS晶體管ΡΤ511的源極和PMOS晶體管ΡΤ512的源極被連接至電源電位源VDD。PMOS晶體管ΡΤ511的漏極被連接至NMOS晶體管ΝΤ511的漏極。PMOS晶體管ΡΤ511的漏極和NMOS晶體管ΝΤ511的漏極之間的連接點(diǎn)形成節(jié)點(diǎn)ND511。此外，PMOS晶體管ΡΤ511的漏極和柵極彼此連接。PMOS晶體管ΡΤ511的漏極和柵極之間的連接點(diǎn)被連接至PMOS晶體管ΡΤ512的柵極。PMOS晶體管ΡΤ512的漏極被連接至NMOS晶體管ΝΤ512的漏極。PMOS晶體管ΡΤ512的漏極和NMOS晶體管ΝΤ512的漏極之間的連接點(diǎn)形成第一放大器510的輸出節(jié)點(diǎn)ND512。NMOS晶體管ΝΤ511和NMOS晶體管ΝΤ512的源極彼此連接。NMOS晶體管ΝΤ511和NMOS晶體管ΝΤ512的源極之間的連接點(diǎn)被連接至NMOS晶體管ΝΤ513的漏極。NMOS晶體管ΝΤ513的源極被連接至參考電位源(例如接地電位)GND。NMOS晶體管NT511的柵極被連接至電容器C511的第一電極。NMOS晶體管NT511的柵極和電容器C511的第一電極之間的連接點(diǎn)形成節(jié)點(diǎn)ND513。電容器C511的第二電極被連接至用于輸入斜坡信號RAMP的輸入端子TRAMP。NMOS晶體管NT512的柵極被連接至電容器C512的第一電極。NMOS晶體管NT512的柵極和電容器C512的第一電極之間的連接點(diǎn)形成節(jié)點(diǎn)ND514。電容器C512的第二電極被連接至用于輸入模擬信號VSL的輸入端子TVSL。此外，NMOS晶體管NT513的柵極被連接至于用于輸入偏壓信號BIAS的輸入端子TBIAS0PMOS晶體管PT513的源極被連接至節(jié)點(diǎn)ND511。PMOS晶體管PT513的漏極被連接至節(jié)點(diǎn)ND513。PMOS晶體管PT514的源極被連接至節(jié)點(diǎn)ND512。PMOS晶體管PT514的的漏極被連接至節(jié)點(diǎn)ND514。PMOS晶體管PT513和PT514的柵極被連接至用于輸入第一 AZ信號PSEL的公共輸入端子TPSEL，該第一 AZ信號在低電平時起作用(active)。具有這種配置的第一放大器510中的PMOS晶體管PT511和PT512構(gòu)成電流鏡電路。NMOS晶體管NT511和NT512構(gòu)成具有用作電流源的NMOS晶體管NT513的差分比較器部(跨導(dǎo)放大器(Gm放大器))511。此外，PMOS晶體管PT513和PT514充當(dāng)AZ(自動歸零初始化)開關(guān)。電容器C511和C512充當(dāng)AZ電平采樣電容。第一放大器510的輸出信號Istcomp從輸出節(jié)點(diǎn)ND512輸出至第二放大器520。第二放大器520包括PMOS晶體管PT521、NMOS晶體管NT521和NT522、以及用作AZ電平采樣電容的第三電容器C521。 PMOS晶體管PT521的源極被連接至電源電位源VDD。PMOS晶體管PT521的柵極被連接至第一放大器510的輸出節(jié)點(diǎn)ND512。PMOS晶體管PT521的漏極被連接至NMOS晶體管NT521的漏極。PMOS晶體管PT521的漏極和NMOS晶體管NT521的漏極之間的連接點(diǎn)形成輸出節(jié)點(diǎn)ND521。NMOS晶體管NT521的源極被連接至接地電位GND。NMOS晶體管NT521的柵極被連接至電容器C521的第一電極。NMOS晶體管NT521的柵極和電容器C521的第一電極之間的連接點(diǎn)形成節(jié)點(diǎn)ND522。電容器C521的第二電極被連接至接地電位GND。NMOS晶體管NT522的漏極被連接至節(jié)點(diǎn)ND521。NMOS晶體管NT522的源極被連接至節(jié)點(diǎn)ND522。NMOS晶體管NT522的柵極被連接至用于輸入在高電平時起作用的第二 AZ信號NSEL的輸入端子TNSEL。第二 AZ信號NSEL采取對提供給第一放大器510的第一 AZ信號PSEL的電平互補(bǔ)的電平。在具有這種配置的第二放大器520中，PMOS晶體管PT521形成輸入和放大電路。NMOS晶體管NT522充當(dāng)AZ開關(guān)。電容器C521充當(dāng)AZ電平采樣電容。第二放大器520的輸出節(jié)點(diǎn)ND521被連接至比較器500的輸出端子TOUT。電容器C530具有連接至作為共源放大器的PMOS晶體管PT521的柵極(輸入)的第一電極，并具有連接至PMOS晶體管PT521的漏極(輸出)的第二電極。該電容器C530發(fā)揮鏡像效果，等同于增益倍的電容與共源輸入相連。令A(yù)v2是PMOS晶體管PT521的增益，并令C是電容器C530的電容，那么從第一放大器510的輸出角度看，電容與增益相乘，表示為{C*(1+Av2)}。所以，小電容值滿足了電容器C530的需要。因此，通過小電容使比較器500的波段大大地變窄。將鏡像電容插入比較器500的第一階段中的第一放大器510的輸出的方法基本上是減少噪聲波段(即，操作波段)的方法。所以，操作速度降低，從而一定水平以上的噪聲減少效果較小。進(jìn)一步地，由于通過波段限制進(jìn)行的噪聲減少原理，該配置對于低頻噪聲(諸如閃爍噪聲、RTS噪聲等等)效果甚微。下面將描述在比較器500中能夠進(jìn)一步減少噪聲，或尤其是減少低頻噪聲的配置。下文即將描述的比較器的特征在于第一放大器的配置。順便說一下，在下文描述中，為了方便理解，與圖22中的組成部件基本相同的組成部件用相同的參考數(shù)字標(biāo)識。
<3. 2能夠減少低頻噪聲的比較器的配置的基本示例>配置的基本概念圖23是示出根據(jù)本實(shí)施例的具有隔離器的比較器的基本概念的圖，該比較器能夠減少低頻噪聲。圖24是示出作為圖23的比較器的對照示例的不具有隔離器的比較器的基本概念的圖。根據(jù)本實(shí)施例的比較器500A包括自動歸零電平采樣電容C511和C512、自動歸零開關(guān)AZS511、在第一階段中包括跨導(dǎo)(Gm)放大器511的第一放大器510A、以及第一放大器510A之后的第二放大器520A。與作為對照示例示出的圖24的比較器500B不同，根據(jù)本實(shí)施例的比較器500A包括用于抑制電壓波動的隔離器530，該隔離器530至少設(shè)置在第一放大器510A的輸出節(jié)點(diǎn)側(cè)。順便提及，在圖23和圖24中，僅第二階段中的第二放大器被示出在第一放大器510A之后的階段中。然而，在第一放大器510A之后可以有任意數(shù)量的階段。下面將按如下假設(shè)進(jìn)行描述第一放大器510A的輸入側(cè)節(jié)點(diǎn)ND513為節(jié)點(diǎn)a，第一放大器510A的另一個 輸入側(cè)節(jié)點(diǎn)ND514為節(jié)點(diǎn)b，第一放大器510A中的Gm放大器511的輸出部分為節(jié)點(diǎn)C，第一放大器510A的輸出節(jié)點(diǎn)ND512為節(jié)點(diǎn)d。第一放大器510A中的差分比較器部(Gm放大器)511的輸出部分的節(jié)點(diǎn)c對應(yīng)于圖22的比較器500中的第一放大器510中的NMOS晶體管NT512的漏極端子側(cè)。隔離器530將第一階段中的Gm放大器511的輸出節(jié)點(diǎn)c的電壓與大振幅電壓節(jié)點(diǎn)d隔開，并將第一階段中的Gm放大器511的輸出節(jié)點(diǎn)c的電壓盡可能保持為恒定。自動歸零開關(guān)AZS511被連接在位于隔離器530的輸出側(cè)的節(jié)點(diǎn)d和高阻抗節(jié)點(diǎn)b之間。輸入斜率信號的時間處的波形下面將考慮固定輸入信號被輸入至比較器的一個輸入(IN2)和斜率信號被輸入至比較器的另一個輸入(INl)的情況。在此情況下，斜率信號指的是其信號電平和RAMP波形一樣以一定斜率降低或上升的信號。圖25是示出寄生電容出現(xiàn)在根據(jù)圖23中本實(shí)施例的比較器中的Gm放大器的輸入側(cè)節(jié)點(diǎn)和輸出側(cè)節(jié)點(diǎn)之間的示例的圖。圖26A至26D是示出在圖25的配置示例中出現(xiàn)寄生電容的情況下，在輸入斜率信號的時間各個節(jié)點(diǎn)的波形的示意圖。圖27是示出寄生電容出現(xiàn)在圖24的對照示例中的Gm放大器的輸入側(cè)節(jié)點(diǎn)和輸出側(cè)節(jié)點(diǎn)之間的示例的圖。圖28A至28D是示出在圖27所示配置示例中出現(xiàn)寄生電容的情況下，在輸入斜率信號的時間處各個節(jié)點(diǎn)的波形的圖。當(dāng)將固定輸入信號輸入至根據(jù)本實(shí)施例的比較器500A的一個輸入(IN2)并將斜率信號輸入至比較器500A的另一個輸入(INl)時，如圖26B所示，節(jié)點(diǎn)d具有遠(yuǎn)陡于輸入斜率信號的斜率波形。然而，第一階段中Gm放大器511的輸出節(jié)點(diǎn)c的電壓由隔離器530保持恒定。
因此，即使當(dāng)寄生電容Cp出現(xiàn)在節(jié)點(diǎn)b和節(jié)點(diǎn)c之間時，節(jié)點(diǎn)b被保持在固定電壓而不被干擾，如圖26C所示。所以，如圖26D所示，對于比較器500A的第一階段中的Gm放大器511的差分輸入信號(a_b),輸入斜率(INl)被依照原樣傳播。另一方面，如圖28B所示，在對照示例的比較器500B的配置中，節(jié)點(diǎn)c具有非常陡的斜率波形。因此，通過節(jié)點(diǎn)b和節(jié)點(diǎn)c(圖7)之間的寄生電容Cp將該斜率注入節(jié)點(diǎn)b。結(jié)果是，如圖28D所示，比較器500B的第一階段中的Gm放大器的差分輸入信號(a-b)的斜率遠(yuǎn)不及輸入斜率(INl)陡。噪聲減少接下來將考慮減少噪聲。圖29是協(xié)助解釋比較器的第一階段中的Gm放大器的噪聲源的圖。圖30A和30B是示出將電壓噪聲轉(zhuǎn)換為時間噪聲的示例的圖。比較器500A和500B的第一階段中的Gm放大器511具有一定的輸入轉(zhuǎn)換噪聲源。如圖29所示，該噪聲源能夠被描述為輸入轉(zhuǎn)換噪聲源N0S。當(dāng)將固定輸入信號輸入至比較器500A和500B的一個輸入(IN2)并將斜率信號(波形)輸入至比較器500A和500B的另一個輸入(INl)時，如圖30A和30B所示轉(zhuǎn)換上述 電壓噪聲。具體地，將電壓噪聲轉(zhuǎn)換為時間軸上的噪聲(所謂的抖動)，其中，第一階段中的Gm放大器511的差分輸入信號(a-b)的坡度用作轉(zhuǎn)換增益。因此，當(dāng)差分輸入信號(a-b)的坡度衰減時，比較器500A和500B的輸出噪聲增加。正如已經(jīng)描述過的，如圖30A所示，本配置的比較器500A減少了坡度的衰減。因而減少了比較器500A的輸出噪聲。順便說一下，當(dāng)差分輸入信號(a-b)的坡度增大時，比較器500A的第一階段中的Gm放大器511的操作在速度上被提高。也就是說，比較器500A的波段也被提高。所以，關(guān)于諸如熱噪聲等的影響甚高頻的噪聲，差分輸入信號(a-b)的坡度的增大的作用小于正比例。另一方面，關(guān)于諸如閃爍噪聲和RTS噪聲等的低頻噪聲，差分輸入信號(a-b)的坡度的增大作用幾乎成正比。也就是說，本技術(shù)在減少這種低頻噪聲方面尤其有效?！?. 3能夠減少低頻噪聲的比較器的電路配置的具體示例>電路配置的第一示例圖31是示出根據(jù)本實(shí)施例的能夠減少低頻噪聲的比較器的電路配置的第一示例的圖。通過在輸出節(jié)點(diǎn)ND512和NMOS晶體管NT512的漏極端子(輸出端子)側(cè)之間設(shè)置隔離器530C來形成圖31中的比較器500C，該NMOS晶體管NT512形成圖22的比較器500中的第一放大器510的NMOS差分對(Gm放大器)。順便提及，在圖31中，圖22中示出為自動歸零開關(guān)的PMOS晶體管PT513和PT514被示為自動歸零開關(guān)AZS511和AZS512，NMOS晶體管NT513被示為電流源1511。
圖25中示出的寄生電容Cp在圖31的比較器500C情況下主要由NMOS差分對的NMOS晶體管NT512的柵極-至-漏極電容Cgd和NMOS晶體管NT512的柵極和漏極的各條金屬布線之間的寄生電容構(gòu)成。電路配置的第二示例圖32是示出根據(jù)本實(shí)施例的能夠減少低頻噪聲的比較器的電路配置的第二示例的圖。在圖32的比較器500D中，圖31的比較器500C中的隔離器530C由NMOS晶體管NT514構(gòu)成。NMOS晶體管NT514的漏極被連接至第一放大器510D的輸出節(jié)點(diǎn)ND512 (d)。NMOS晶體管NT514的源極被連接至形成Gm放大器的NMOS晶體管NT512的漏極(節(jié)點(diǎn)c)。在圖32所示比較器500D中，形成隔離器530C的NMOS晶體管NT514的柵極被連接至用于提供偏置電壓VBIAS的線路。因此，固定電流流經(jīng)NMOS晶體管NT514。因而，即使當(dāng)NMOS晶體管NT512的柵極(輸入節(jié)點(diǎn)b)和漏極(輸出節(jié)點(diǎn)c)之間存在寄生電容，也能抑制電壓波動，減少低頻噪聲。順便說一下，用于隔離的晶體管不限于與差分對的晶體管相同的類型。電路配置的第三示例圖33是示出根據(jù)本實(shí)施例的能夠減少低頻噪聲的比較器的電路配置的第三示例的圖。圖33的比較器500 E與圖32的比較器500D的不同之處在于，比較器500E中隔離器530C的NMOS晶體管NT514的柵極被連接至電源電壓源VDD，替代連接至用于提供偏置電壓VBIAS的線路。圖32的比較器500D需要另一個偏置電壓VBIAS來操作NMOS晶體管NT514。當(dāng)比較器500D用在例如CMOS圖像傳感器等的列平行單斜率AD轉(zhuǎn)換器中時，偏置電壓VBIAS的必要性引起了以下?lián)牡鹊?I)列之間的干擾、(2) VBIAS布線面積的增加、以及(3) VBIAS發(fā)生電路的必要性。另一方面，圖33所示的NMOS晶體管NT514的柵極被連接至電源電壓源VDD的比較器500E避免了這些擔(dān)心，因而尤其適用于列平行單斜率AD轉(zhuǎn)換器的實(shí)現(xiàn)。電路配置的第四示例圖34是示出根據(jù)本實(shí)施例的能夠減少低頻噪聲的比較器的電路配置的第四示例的圖。圖34的比較器500F在以下方面與圖31的比較器500C不同。比較器500F進(jìn)一步包括第二隔離器540，該第二隔離器設(shè)置在位于負(fù)載側(cè)的節(jié)點(diǎn)ND511 (節(jié)點(diǎn)f)和形成NMOS差分對(Gm放大器)的NMOS晶體管NT511的漏極端子(節(jié)點(diǎn)
e)之間。由于PMOS負(fù)載形成二極管連接，所以節(jié)點(diǎn)e有低阻抗，也就是說，節(jié)點(diǎn)e被保持在大體上恒定的電壓，從而使隔離不會起太大作用。因此，不需要為節(jié)點(diǎn)e提供隔離。然而，圖34所示的比較器500F具有高度的電路對稱性。具有自動歸零功能的比較器500F因而能夠以更高精度實(shí)現(xiàn)比較操作。
電路配置的第五示例圖35是示出根據(jù)本實(shí)施例的能夠減少低頻噪聲的比較器的電路配置的第五示例的圖。在圖35的比較器500G中，圖34的比較器500F中的隔離器540由NMOS晶體管NT515構(gòu)成。NMOS晶體管NT515的漏極被連接至第一放大器510G的負(fù)載側(cè)節(jié)點(diǎn)ND511 (節(jié)點(diǎn)
f)。NMOS晶體管NT515的源極被連接至形成Gm放大器的NMOS晶體管NT511的漏極(節(jié)點(diǎn)e)。在圖35所示的比較器500G中，形成隔離器530C的NMOS晶體管NT514的柵極和形成隔離器540的NMOS晶體管NT515的柵極都被連接至用于提供偏置電壓VBIAS的線路。因此固定電流流經(jīng)NMOS晶體管NT514。因而，即使當(dāng)NMOS晶體管NT512的柵極(輸入節(jié)點(diǎn)b)和漏極(輸出節(jié)點(diǎn)c)之間存在寄生電容時，也能抑制電壓波動，減少低頻噪聲。相似地，因此固定電流流經(jīng)NMOS晶體管NT515。因而，即使當(dāng)NMOS晶體管NT511的柵極(輸入節(jié)點(diǎn)a)和漏極(輸出節(jié)點(diǎn)e)之間存在寄生電容時，也能抑制電壓波動，減少
低頻噪聲。在此情況下，同樣地，用于隔離的晶體管不限于與差分對的晶體管相同的類型。

電路配置的第六示例圖36是示出根據(jù)本實(shí)施例的能夠減少低頻噪聲的比較器的電路配置的第六示例的圖。圖36的比較器500H在以下方面與圖35所示的比較器500G不同。在比較器500H中，隔離器530C的NMOS晶體管NT514的柵極和形成隔離器540的NMOS晶體管NT515的柵極被連接至電源電壓源VDD，替代了連接至用于提供偏置電壓VBIAS的線路。圖35的比較器500G需要另一個偏置電壓VBIAS來操作NMOS晶體管NT514和NT515。如電路配置的第三示例這種情況，當(dāng)比較器500G用在例如CMOS圖像傳感器等的列平行單斜率AD轉(zhuǎn)換器中時，偏置電壓VBIAS的必要性引起了以下?lián)牡鹊?I)列之間的干擾、(2) VBIAS布線面積的增加、以及(3) VBIAS發(fā)生電路的必要性。另一方面，圖36的其中NMOS晶體管NT514和NT515的柵極被連接至電源電壓源VDD的比較器500H免除了這些擔(dān)心，因而尤其適用于列平行單斜率AD轉(zhuǎn)換器的實(shí)現(xiàn)。有效實(shí)施的示例下面將描述根據(jù)本實(shí)施例的能夠減少低頻噪聲的比較器的有效實(shí)施的示例。圖37A和圖37B是示出協(xié)助解釋根據(jù)本實(shí)施例的能夠減少低頻噪聲的比較器的有效實(shí)施的示例的圖。如圖37A所示，該實(shí)施示例涉及圖36的具有高度對稱性的比較器500H。在圖37A和圖37B中，由Ml和M2指示NMOS差分對晶體管NT511和NT512，由M5和M6指示隔離晶體管NT514和NT515。使差分對晶體管Ml和M2的溝道寬度W和隔離晶體管M5和M6的溝道寬度相一致。此外，使每個差分對晶體管Ml和M2均具有奇數(shù)個手指(finger)。隔離晶體管M5和M6和差分對晶體管Ml和M2因而具有公共溝道區(qū)域。結(jié)果是，位于差分對晶體管Ml和M2兩端的溝道區(qū)域自然延伸。眾所周知，這種實(shí)施方法減輕低頻噪聲(諸如閃爍噪聲、RTS噪聲等)(“Impact of STA Effect onFlicker Noise in 0. 13um RF nMOSFETs”，于 2007年 12 月發(fā)表在 IEEE 電子器件匯刊(IEEETRANSACTIONS ON ELECTRON DEVICES)，卷 54，No. 12，pp. 3383-3392)。因此，當(dāng)實(shí)施本技術(shù)時，通過上述兩種機(jī)制(電路操作和工藝特性)能夠減輕低頻噪聲。如上所述，根據(jù)本實(shí)施例，能夠獲得下面效果。與現(xiàn)有層壓結(jié)構(gòu)相比，本技術(shù)能夠減少TCV的數(shù)量，而不會在傳輸?shù)男盘栔幸鹫`差。此外，本技術(shù)消除了對模擬芯片上量化器(比較器)的電路的需求。因此，能夠?qū)⒛M芯片的面積減小到由傳感器單獨(dú)確定的面積。例如，因?yàn)閳D像傳感器(像素)的面積由系統(tǒng)的光學(xué)尺寸確定，這通常意味著大體上能夠?qū)⒛M芯片小型化到模擬芯片能夠最小化的極限。如上所述，模擬芯片具有比邏輯芯片(數(shù)字芯片)更多的工藝。因此，即使當(dāng)芯片具有相同面積時，模擬芯片的成本也要高于邏輯芯片(數(shù)字芯片)的成本。此外，本技術(shù)能夠?qū)⒁O(shè)置在模擬芯片上的電路限制到有關(guān)傳感器的部分，因此能夠省略有關(guān)布線和晶體管制造的過程。通常，用于制造比較器等的電路的晶體管和用于形成傳感器的晶體管是以如下過程制造的，包括對用于制造比較器等的電路的晶體管和用于形成傳感器的晶體管不同的過程。因此，比較器等的電路的缺失能夠減少這些過程。相似地，因?yàn)閺?fù)雜布線不需要設(shè)置在模擬芯片上，因此能夠減少布線的總數(shù)量。由于上述的兩個原因，本技術(shù)能夠極大地減少半導(dǎo)體裝置的成本，而不會削弱從傳感器輸出的信號。此外，如上所述，根據(jù)本實(shí)施例的比較器500C至500H具有使用共源共柵(cascode)晶體管減少噪聲的配置。在比較斜率信號例如斜坡信號時，通過避免由于輸出節(jié)點(diǎn)和輸入節(jié)點(diǎn)之間的耦合引起的有效輸入信號振幅的衰減，這些配置能夠減少比較器的輸入轉(zhuǎn)換噪聲。因此，在具有自動歸零功能的比較器以及使用該比較器的單斜率AD轉(zhuǎn)換器和固態(tài)成像裝置中，能夠減少噪聲，或尤其是低頻噪聲(諸如閃爍噪聲、RTS噪聲等)。順便說一下，當(dāng)具有這種特性的比較器應(yīng)用到圖9的層壓結(jié)構(gòu)中用作數(shù)字芯片的第二芯片時，獲得了極好的噪聲減少效果。然而，即使當(dāng)比較器安裝在用作模擬芯片的第一芯片側(cè)，且在電路配置不為層壓結(jié)構(gòu)的情況下，也能獲得極好的噪聲減少效果。然后，如上所述，在使用具有自動歸零功能的比較器的單斜率AD轉(zhuǎn)換器和固態(tài)成像裝置中，能夠減少噪聲，或尤其是低頻噪聲(諸如閃爍噪聲、RTS噪聲等)。順便說一下，在本實(shí)施例中，已經(jīng)描述了作為半導(dǎo)體裝置的示例的CMOS圖像傳感器的配置。上述配置能夠被應(yīng)用到背面照明式CMOS圖像傳感器以發(fā)揮上述每一種效果。然而，即使是在正面照明式CMOS圖像傳感器中，也能夠充分發(fā)揮上述各種效果。具有這種配置的固態(tài)成像裝置能夠作為成像裝置被應(yīng)用在數(shù)碼照相機(jī)和攝像機(jī)中?！?.相機(jī)系統(tǒng)的配置示例〉圖38是示出應(yīng)用了根據(jù)本實(shí)施例的固態(tài)成像裝置的相機(jī)系統(tǒng)的配置示例的圖。如圖38所示，本相機(jī)系統(tǒng)600具有應(yīng)用了根據(jù)本實(shí)施例的CMOS圖像傳感器(固態(tài)成像裝置)200、300以及300A至300C的成像裝置610。相機(jī)系統(tǒng)600進(jìn)一步包括用于將入射光引導(dǎo)至成像裝置610的像素區(qū)域的光學(xué)系統(tǒng)(用于形成對象圖像)，例如用于在成像表面形成入射光(圖像光)的圖像的透鏡620。相機(jī)系統(tǒng)600包括用于驅(qū)動成像裝置610的驅(qū)動電路(DRV) 630和用于處理成像裝置610的輸出信號的信號處理電路(PRC)640。驅(qū)動電路630具有用于生成各種定時信號的定時發(fā)生器(未示出)，該定時信號包括用于驅(qū)動成像裝置610中的電路的開始脈沖和時鐘脈沖。驅(qū)動電路630通過預(yù)定的定時信號驅(qū)動成像裝置610。此外，信號處理電路640對成像裝置610的輸出信號進(jìn)行預(yù)定的信號處理。由信號處理電路640處理的圖像信號被記錄在例如諸如存儲器的記錄介質(zhì)上。記錄介質(zhì)上記錄的圖像信息被打印機(jī)等轉(zhuǎn)換為硬拷貝形式。此外，由信號處理電路640處理的圖像信號被示為由液晶顯示器等構(gòu)成的監(jiān)控器上的活動圖像。如上所述，通過將上述用作成像裝置610的固態(tài)成像裝置200、300以及300A至300C包括在成像裝置(諸如數(shù)碼照相機(jī)等)中，能夠?qū)崿F(xiàn)高精度相機(jī)。順便說一下，本技術(shù)能夠采用以下構(gòu)成。(I) 一種比較器，其包括第一輸入米樣電容；第二輸入采樣電容；輸出節(jié)點(diǎn)；用作差分比較器部的跨導(dǎo)(Gm)放大器，被配置成經(jīng)由所述第一輸入采樣電容在所述Gm放大器的一個輸入端子處接收信號電平的變化具有一斜率的斜率信號，經(jīng)由所述第二輸入采樣電容在所述Gm放大器的另一輸入端子處接收輸入信號，并對所述斜率信號和所述輸入信號進(jìn)行比較操作；以及隔離器，被配置成將所述Gm放大器的輸出部的電壓保持恒定，所述隔離器被設(shè)置在所述Gm放大器的所述輸出部和所述輸出節(jié)點(diǎn)之間。(2)根據(jù)上述⑴的比較器，其中，所述Gm放大器包括差分對晶體管，被配置成經(jīng)由所述第一輸入采樣電容在所述差分對晶體管中的一個晶體管的柵極處接收斜率信號，經(jīng)由所述第二輸入采樣電容在所述差分對晶體管中的另一個晶體管的柵極處接收輸入信號，并對所述斜率信號和所述輸入信號進(jìn)行比較操作，位于所述差分對晶體管的負(fù)載側(cè)的晶體管對，以及初始化開關(guān)，被配置成在行操作開始時確定操作點(diǎn)，所述初始化開關(guān)被連接在所述差分對晶體管的柵極和漏極之間，位于負(fù)載側(cè)的晶體管對中的一個晶體管被連接至所述輸出節(jié)點(diǎn)，以及所述隔離器被連接在所述差分對晶體管中的一個晶體管的輸出部和所述輸出節(jié)點(diǎn)之間。(3)根據(jù)上述⑵的比較器，其中，所述隔離器包括隔離晶體管，該隔離晶體管被共源共柵連接至所述差分對晶體管中的一個晶體管，所述隔離晶體管的柵極被偏置到預(yù)定電位。(4)根據(jù)上述(2)或(3)的比較器，進(jìn)一步包括第二隔離器，所述第二隔離器被配置成將所述差分對晶體管中的另一個晶體管的輸出部的電壓保持恒定，所述第二隔離器位于所述差分對晶體管中的另一個晶體管的輸出部和位于負(fù)載側(cè)的晶體管對中的另一個晶體管的連接節(jié)點(diǎn)之間。(5)根據(jù)上述⑷的比較器，其中，所述第二隔離器包括被共源共柵連接至所述差分對晶體管中的另一個晶體管的隔離晶體管，所述隔離晶體管的柵極被偏置到預(yù)定電位。(6)根據(jù)上述(5)的比較器，其中，所述差分對晶體管和所述隔離晶體管具有公共溝道區(qū)域。(7)根據(jù)上述(3)或(5)的比較器，其中，所述隔離晶體管的柵極被連接至用于提供偏置電壓的線路。(8)根據(jù)上述⑶或(5)的比較器，其中，所述隔離晶體管的柵極被連接至電源電壓源。(9) 一種AD轉(zhuǎn)換器，其包括比較器，被配置成對斜率信號和輸入信號進(jìn)行比較和確定，并基于所述確定輸出確定信號，斜率信號的信號電平的變化具有一斜率；以及計數(shù)器，被配置成對所述比較器的比較時間進(jìn)行計數(shù)，并獲得數(shù)字信號；其中，所述比較器包括第一輸入米樣電容，第二輸入采樣電容，輸出節(jié)點(diǎn)，用作差分比較器部的跨導(dǎo)(Gm)放大器，被配置成經(jīng)由所述第一輸入采樣電容在所述Gm放大器的一個輸入端子處接收信號電平的變化具有一斜率的斜率信號，經(jīng)由所述第二輸入采樣電容在所述Gm放大器的另一輸入端子處接收輸入信號，并對所述斜率信號和所述輸入信號進(jìn)行比較操作，以及隔離器，被配置成將所述Gm放大器的輸出部的電壓保持恒定，所述隔離器被設(shè)置在所述Gm放大器的輸出部和所述輸出節(jié)點(diǎn)之間。(10)根據(jù)上述(9)的AD轉(zhuǎn)換器，其中，所述Gm放大器包括差分對晶體管，被配置成經(jīng)由所述第一輸入采樣電容在所述差分對晶體管中的一個晶體管的柵極處接收斜率信號，經(jīng)由所述第二輸入采樣電容在所述差分對晶體管中的另一個晶體管的柵極處接收輸入信號，并對所述斜率信號和所述輸入信號進(jìn)行比較操作，位于所述差分對晶體管的負(fù)載側(cè)的晶體管對，以及初始化開關(guān)，被配置成在行操作開始的時候確定操作點(diǎn)，所述初始化開關(guān)被連接在所述差分對晶體管的柵極和漏極之間，
位于負(fù)載側(cè)的晶體管對中的一個晶體管被連接至所述輸出節(jié)點(diǎn)，以及所述隔離器被連接在所述差分對晶體管中的一個晶體管的所述輸出部和所述輸出節(jié)點(diǎn)之間。(11)根據(jù)上述(10)的AD轉(zhuǎn)換器，其中，所述隔離器包括隔離晶體管，該隔離晶體管被共源共柵連接至所述差分對晶體管中的一個晶體管，所述隔離晶體管的柵極被偏置到預(yù)定電位。(12)根據(jù)上述(10)或(11)的AD轉(zhuǎn)換器，其進(jìn)一步包括第二隔離器，所述第二隔離器被配置成將所述差分對晶體管中的另一個晶體管的輸出部的電壓保持恒定，所述第二隔離器位于所述差分對晶體管中的另一個晶體管的輸出部和位于負(fù)載側(cè)的晶體管對中的另一個晶體管的連接節(jié)點(diǎn)之間。(13)根據(jù)上述(12)的AD轉(zhuǎn)換器，其中，所述第二隔離器包括被共源共柵連接至所述差分對晶體管中的另一個晶體管的隔離晶體管，所述隔離晶體管的柵極被偏置到預(yù)定電位。(14)根據(jù)上述(13)的AD轉(zhuǎn)換器，其中，所述差分對晶體管和所述隔離晶體管具有公共溝道區(qū)域。(15)根據(jù)上述(11)或(13)的AD轉(zhuǎn)換器，其中，所述隔離晶體管的柵極被連接至用于提供偏置電壓的線路。(16)根據(jù)上述(11)或(13)的AD轉(zhuǎn)換器， 其中，所述隔離晶體管的柵極被連接至電源電壓源。(17) —種固態(tài)成像裝置，包括像素陣列部，在該像素陣列部中，被配置成執(zhí)行光電轉(zhuǎn)換的多個像素以矩陣形式設(shè)置；以及像素信號讀出部，被配置成從所述像素陣列部中讀出多個像素單位的像素信號；其中，所述像素信號讀出部包括多個比較器，被配置成對讀出的信號電位和斜率信號進(jìn)行比較和確定，并基于所述確定輸出確定信號，所述斜率信號的信號電平的變化具有一斜率，所述多個比較器被設(shè)置成對應(yīng)于所述像素的列排列，以及多個計數(shù)器，被配置為對相應(yīng)比較器的比較時間進(jìn)行計數(shù)，并獲得數(shù)字信號，每個比較器包括第一輸入米樣電容，第二輸入采樣電容，輸出節(jié)點(diǎn)，用作差分比較器部的跨導(dǎo)(Gm)放大器，被配置成經(jīng)由所述第一輸入采樣電容在所述Gm放大器的一個輸入端子處接收信號電平的變化具有一斜率的斜率信號，經(jīng)由所述第二輸入采樣電容在所述Gm放大器的另一輸入端子處接收輸入信號，并對所述斜率信號和所述輸入信號進(jìn)行比較操作；以及隔離器，被配置成將所述Gm放大器的輸出部的電壓保持恒定，所述隔離器被設(shè)置在所述Gm放大器的所述輸出部和所述輸出節(jié)點(diǎn)之間。(18)根據(jù)上述(17)的固態(tài)成像裝置，其進(jìn)一步包括
第一芯片；以及第二芯片；其中，所述第一芯片和所述第二芯片具有通過層壓所述第一芯片和所述第二芯片而形成的層壓結(jié)構(gòu)，所述像素陣列部和用于傳輸時間離散的模擬像素信號的信號線被設(shè)置在所述第一芯片中，所述像素信號讀出部被設(shè)置在所述第二芯片中，以及所述第一芯片和所述第二芯片之間的布線通過通孔連接。(19) 一種相機(jī)系統(tǒng),包括固態(tài)成像裝置；以及光學(xué)系統(tǒng)，被配置為在所述固態(tài)成像裝置上形成對象圖像；其中，所述固態(tài)成像裝置包括像素陣列部，在所述像素陣列部中，被配置成執(zhí)行光電轉(zhuǎn)換的多個像素以矩陣形式設(shè)置，以及像素信號讀出部，被配置成從所述像素陣列部中讀出多個像素單位的像素信號，所述像素信號讀出部包括多個比較器，被配置成對讀出的信號電位和斜率信號進(jìn)行比較和確定，并基于所述確定輸出確定信號，所述斜率信號的信號電平的變化具有一斜率，所述多個比較器被設(shè)置成對應(yīng)于所述像素的列排列，以及多個計數(shù)器，被配置成對相應(yīng)比較器的比較時間進(jìn)行計數(shù)，并獲得數(shù)字信號，以及每個比較器包括第一輸入米樣電容，第二輸入采樣電容，輸出節(jié)點(diǎn)，用作差分比較器部的跨導(dǎo)(Gm)放大器，被配置成經(jīng)由所述第一輸入采樣電容在所述Gm放大器的一個輸入端子處接收信號電平的變化具有一斜率的斜率信號，經(jīng)由所述第二輸入采樣電容在所述Gm放大器的另一輸入端子處接收輸入信號，并對所述斜率信號和所述輸入信號進(jìn)行比較操作；以及隔離器，被配置成將所述Gm放大器的輸出部的電壓保持恒定，所述隔離器被設(shè)置在所述Gm放大器的所述輸出部和所述輸出節(jié)點(diǎn)之間。本公開包含與2011年10月21日向日本專利局提交的日本優(yōu)先權(quán)專利申請No. 2011-232283所公開的主題相關(guān)的主題，其全部內(nèi)容通過引用結(jié)合于此。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該理解，只要所附權(quán)利要求書或其等同物所定義范圍之內(nèi)，可以根據(jù)設(shè)計要求和其他要素進(jìn)行各種修改、組合、子組合以及更改。
權(quán)利要求
1.一種比較器，其包括 第一輸入米樣電容； 第二輸入米樣電容； 輸出節(jié)點(diǎn)； 用作差分比較器部的跨導(dǎo)Gm放大器，被配置成經(jīng)由所述第一輸入采樣電容在所述Gm放大器的一個輸入端子處接收斜率信號，經(jīng)由所述第二輸入米樣電容在所述Gm放大器的另一輸入端子處接收輸入信號，并對所述斜率信號和所述輸入信號進(jìn)行比較操作，所述斜率信號的信號電平的變化具有一斜率；以及 隔離器，被配置成將所述Gm放大器的輸出部的電壓保持恒定，所述隔離器被設(shè)置在所述Gm放大器的所述輸出部和所述輸出節(jié)點(diǎn)之間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的比較器， 其中，所述Gm放大器包括 差分對晶體管，被配置成經(jīng)由所述第一輸入采樣電容在所述差分對晶體管中的一個晶體管的柵極處接收所述斜率信號，經(jīng)由所述第二輸入采樣電容在所述差分對晶體管中的另一個晶體管的柵極處接收所述輸入信號，并對所述斜率信號和所述輸入信號進(jìn)行比較操作， 位于所述差分對晶體管的負(fù)載側(cè)的晶體管對，以及 初始化開關(guān)，被配置成在行操作開始時確定操作點(diǎn)，所述初始化開關(guān)被連接在所述差分對晶體管的柵極和漏極之間， 位于所述負(fù)載側(cè)的晶體管對中的一個晶體管被連接至所述輸出節(jié)點(diǎn)，以及 所述隔離器被連接在所述差分對晶體管中的一個晶體管的輸出部和所述輸出節(jié)點(diǎn)之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的比較器， 其中，所述隔離器包括隔離晶體管，該隔離晶體管被共源共柵連接至所述差分對晶體管中的一個晶體管，所述隔離晶體管的柵極被偏置到預(yù)定電位。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的比較器，進(jìn)一步包括第二隔離器，所述第二隔離器被配置成將所述差分對晶體管中的另一個晶體管的輸出部的電壓保持恒定，所述第二隔離器位于所述差分對晶體管中的另一個晶體管的輸出部和位于所述負(fù)載側(cè)的晶體管對中的另一個晶體管的連接節(jié)點(diǎn)之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的比較器， 其中，所述第二隔離器包括被共源共柵連接至所述差分對晶體管中的另一個晶體管的隔離晶體管，所述隔離晶體管的柵極被偏置到預(yù)定電位。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的比較器， 其中，所述差分對晶體管和所述隔離晶體管具有公共溝道區(qū)域。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的比較器， 其中，所述隔離晶體管的柵極被連接至用于提供偏置電壓的線路。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的比較器， 其中，所述隔離晶體管的柵極被連接至電源電壓源。
9.一種模數(shù)轉(zhuǎn)換器，其包括比較器，被配置成對斜率信號和輸入信號進(jìn)行比較和確定，并基于所述確定輸出確定信號，所述斜率信號的信號電平的變化具有一斜率；以及 計數(shù)器，被配置成對所述比較器的比較時間進(jìn)行計數(shù)，并獲得數(shù)字信號； 其中，所述比較器包括 第一輸入米樣電容， 第二輸入米樣電容， 輸出節(jié)點(diǎn)， 用作差分比較器部的跨導(dǎo)Gm放大器，被配置成經(jīng)由所述第一輸 入采樣電容在所述Gm放大器的一個輸入端子處接收斜率信號，經(jīng)由 所述第二輸入米樣電容在所述Gm放大器的另一輸入端子處接收輸入 信號，并對所述斜率信號和所述輸入信號進(jìn)行比較操作，所述斜率信 號的信號電平的變化具有一斜率，以及 隔離器，被配置成將所述Gm放大器的輸出部的電壓保持恒定， 所述隔離器被設(shè)置在所述Gm放大器的輸出部和所述輸出節(jié)點(diǎn)之間。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的模數(shù)轉(zhuǎn)換器， 其中，所述Gm放大器包括 差分對晶體管，被配置成經(jīng)由所述第一輸入采樣電容在所述差分對晶體管中的一個晶體管的柵極處接收所述斜率信號，經(jīng)由所述第二輸入采樣電容在所述差分對晶體管中的另一個晶體管的柵極處接收所述輸入信號，并對所述斜率信號和所述輸入信號進(jìn)行比較操作， 位于所述差分對晶體管的負(fù)載側(cè)的晶體管對，以及 初始化開關(guān)，被配置成在行操作開始時確定操作點(diǎn)，所述初始化開關(guān)被連接在所述差分對晶體管的柵極和漏極之間， 位于所述負(fù)載側(cè)的晶體管對中的一個晶體管被連接至所述輸出節(jié)點(diǎn)，以及 所述隔離器被連接在所述差分對晶體管中的一個晶體管的輸出部和所述輸出節(jié)點(diǎn)之間。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的模數(shù)轉(zhuǎn)換器， 其中，所述隔離器包括隔離晶體管，該隔離晶體管被共源共柵連接至所述差分對晶體管中的一個晶體管，所述隔離晶體管的柵極被偏置到預(yù)定電位。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的模數(shù)轉(zhuǎn)換器，其進(jìn)一步包括第二隔離器，所述第二隔離器被配置成將所述差分對晶體管中的另一個晶體管的輸出部的電壓保持恒定，所述第二隔離器位于所述差分對晶體管中的另一個晶體管的輸出部和位于所述負(fù)載側(cè)的晶體管對中的另一個晶體管的連接節(jié)點(diǎn)之間。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的模數(shù)轉(zhuǎn)換器， 其中，所述第二隔離器包括被共源共柵連接至所述差分對晶體管中的另一個晶體管的隔離晶體管，所述隔離晶體管的柵極被偏置到預(yù)定電位。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的模數(shù)轉(zhuǎn)換器， 其中，所述差分對晶體管和所述隔離晶體管具有公共溝道區(qū)域。
15.根據(jù)權(quán)利要求11所述的模數(shù)轉(zhuǎn)換器，其中，所述隔離晶體管的柵極被連接至用于提供偏置電壓的線路。
16.根據(jù)權(quán)利要求11所述的模數(shù)轉(zhuǎn)換器， 其中，所述隔離晶體管的柵極被連接至電源電壓源。
17.一種固態(tài)成像裝置，包括 像素陣列部，在該像素陣列部中，被配置成執(zhí)行光電轉(zhuǎn)換的多個像素以矩陣形式設(shè)置；以及 像素信號讀出部，被配置成從所述像素陣列部讀出多個像素單位的像素信號； 其中，所述像素信號讀出部包括 多個比較器，被配置成對讀出的信號電位和斜率信號進(jìn)行比較和確定，并基于所述確定輸出確定信號，所述斜率信號的信號電平的變化具有一斜率，所述多個比較器被設(shè)置成對應(yīng)于所述像素的列排列，以及 多個計數(shù)器，被配置為對相應(yīng)比較器的比較時間進(jìn)行計數(shù)，并獲得數(shù)字信號， 每個比較器包括 第一輸入米樣電容， 第二輸入米樣電容， 輸出節(jié)點(diǎn)， 用作差分比較器部的跨導(dǎo)Gm放大器，被配置成經(jīng)由所述第一輸入采樣電容在所述Gm放大器的一個輸入端子處接收斜率信號，經(jīng)由所述第二輸入米樣電容在所述Gm放大器的另一輸入端子處接收輸入信號，并對所述斜率信號和所述輸入信號進(jìn)行比較操作，所述斜率信號的信號電平的變化具有一斜率，以及 隔離器，被配置成將所述Gm放大器的輸出部的電壓保持恒定，所述隔離器被設(shè)置在所述Gm放大器的輸出部和所述輸出節(jié)點(diǎn)之間。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的固態(tài)成像裝置，其進(jìn)一步包括 第一芯片；以及AA- ~· -H-* I I 弟一心片； 其中，所述第一芯片和所述第二芯片具有通過層壓所述第一芯片和所述第二芯片而形成的層壓結(jié)構(gòu)， 所述像素陣列部和用于傳輸時間離散的模擬像素信號的信號線被設(shè)置在所述第一芯片中， 所述像素信號讀出部被設(shè)置在所述第二芯片中，以及 所述第一芯片和所述第二芯片之間的布線通過通孔連接。
19.一種相機(jī)系統(tǒng),包括 固態(tài)成像裝置；以及 光學(xué)系統(tǒng)，被配置為在所述固態(tài)成像裝置上形成對象圖像； 其中，所述固態(tài)成像裝置包括 像素陣列部，在所述像素陣列部中，被配置成執(zhí)行光電轉(zhuǎn)換的多個像素以矩陣形式設(shè)置，以及 像素信號讀出部，被配置成從所述像素陣列部讀出多個像素單位的像素信號， 所述像素信號讀出部包括多個比較器，被配置成對讀出的信號電位和斜率信號進(jìn)行比較和確定，并基于所述確定輸出確定信號，所述斜率信號的信號電平的變化具有一斜率，所述多個比較器被設(shè)置成對應(yīng)于所述像素的列排列， 以及 多個計數(shù)器，被配置成對相應(yīng)比較器的比較時間進(jìn)行計數(shù)，并獲得數(shù)字信號，以及 每個比較器包括 第一輸入米樣電容， 第二輸入米樣電容， 輸出節(jié)點(diǎn)， 用作差分比較器部的跨導(dǎo)(Gm)放大器，被配置成經(jīng)由所述第一輸入采樣電容在所述Gm放大器的一個輸入端子處接收斜率信號，經(jīng)由所述第二輸入米樣電容在所述Gm放大器的另一輸入端子處接收輸入信號，并對所述斜率信號和所述輸入信號進(jìn)行比較操作，所述斜率信號的信號電平的變化具有一斜率，以及 隔離器，被 配置成將所述Gm放大器的輸出部的電壓保持恒定，所述隔離器被設(shè)置在所述Gm放大器的所述輸出部和所述輸出節(jié)點(diǎn)之間。
全文摘要
本發(fā)明公開了比較器、AD轉(zhuǎn)換器、固態(tài)成像裝置以及相機(jī)系統(tǒng)。公開了一種比較器，包括第一輸入采樣電容；第二輸入采樣電容；輸出節(jié)點(diǎn)；作為差分比較器部的跨導(dǎo)(Gm)放大器，被配置成通過所述第一輸入采樣電容在所述Gm放大器的一個輸入端子處接收信號電平的變化具有一斜率的斜率信號，通過所述第二輸入采樣電容在所述Gm放大器的另一輸入端子處的接收輸入信號，以及對所述斜率信號和所述輸入信號進(jìn)行比較操作；以及隔離器，被配置成將所述Gm放大器的輸出部的電壓保持恒定，所述隔離器設(shè)置在所述Gm放大器的輸出部和所述輸出節(jié)點(diǎn)之間。
文檔編號H04N5/225GK103066964SQ20121039484
公開日2013年4月24日 申請日期2012年10月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月21日
發(fā)明者植野洋介 申請人:索尼公司