專利名稱：放大型固態(tài)圖像攝取裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在像素部上具有放大裝置(放大電路)的放大型固態(tài)圖像攝取裝置。更具體而言，本發(fā)明涉及一種放大型固態(tài)圖像攝取裝置，其包括多個具有光電變換元件和傳送該光電變換元件的信號電荷的傳送晶體管的像素，分別放大來自于所述各個像素的信號，并讀出到信號線上。
背景技術(shù)：
一般而言，作為放大型固態(tài)圖像攝取裝置，具有保持放大功能的像素部和設置在該像素部外圍的掃描電路、并且通過該掃描電路從像素部讀出像素數(shù)據(jù)是很普遍的。
具體來講，作為放大型固態(tài)圖像攝取裝置，已知的一種由有利于使像素部與外圍的驅(qū)動電路及信號處理電路整體化的CMOS(Complementary Metal OxideSemiconductors，互補金屬氧化物半導體)構(gòu)成的APS(Active Pixel Sensor，有源像素傳感器)型圖像傳感器，特別是，采用一個光電二極管(PD)和4個MOS型晶體管(Tr)、作為PD+4 Tr方式的APS型圖像傳感器是已知的(例如，參照井上(I.Inoue)等人的IEEE國際電子器件集會(IEDM)技術(shù)文摘，第883-886頁(1999年)，特開平9-46596號公報)。
圖8是示出背景技術(shù)的APS型圖像傳感器的一個像素部的圖。
這個APS型圖像傳感器包括作為光電變換部的光電二極管81、用于傳送積累于光電二極管81中的信號電荷的傳送部82、放大裝置83、重置部84和像素選擇部85。
另外，在圖8中，VR是重置漏極電源(恒定電壓)，φTX是所述傳送晶體管82的驅(qū)動脈沖，φR是重置部84的驅(qū)動脈沖，φS是像素選擇部85的驅(qū)動脈沖。此外，Vsig是從垂直信號線87輸出的輸出信號。
圖9是驅(qū)動脈沖φR、驅(qū)動脈沖φS和驅(qū)動脈沖φTX的操作時序圖。
如圖9所示，背景技術(shù)的APS型圖像傳感器，首先其重置部驅(qū)動脈沖φR在TR期間為導通(高電平)，將其電荷檢測部FD的電位重置為VR。接著，并非與φR同時導通而是在此之后，像素選擇部驅(qū)動脈沖φS變?yōu)閷?高電平)，由此在TA期間，經(jīng)由放大裝置83、像素選擇部85、垂直信號線87讀出重置后的電荷檢測部電位以作為輸出信號Vsig(R)。
此后，傳送晶體管驅(qū)動脈沖φTX在TTX期間變?yōu)閷?高電平)，由此從光電二極管81向電荷檢測部FD傳送信號電荷。因為像素選擇部驅(qū)動脈沖φS為導通(高電平)狀態(tài)，所以在TB期間經(jīng)由放大裝置83、像素選擇部85、垂直信號線87讀出電荷傳送后的電荷檢測部電位以作為輸出信號Vsig(S)。
在圖8中所示的配置中，作為嵌入式光電二極管，如果從光電二極管81到電荷檢測部FD的信號電荷進行充分地傳送，那么就可以實現(xiàn)很好地低噪聲化，還可以獲得高質(zhì)量的圖像。
然而，在實現(xiàn)上述的情況下存在下面的問題。
圖10示出了具有嵌入式光電二極管的像素的截面結(jié)構(gòu)圖及其電位分布圖。
這個像素具有由P型基板101、在P型基板101上形成的N型光電變換積累部102、在該N型光電變換積累部102的表面上形成的高濃度P型釘扎層103構(gòu)成的嵌入式光電二極管。此外，這個像素在P型基板101上形成傳送來自于嵌入式光電二極管的信號電荷的傳送柵極106和電荷檢測部104。分別在傳送柵極106上施加傳送脈沖φTX，在電荷檢測部104上施加電位VFD。
為了從常規(guī)CMOS驅(qū)動電路中提供傳送脈沖φTX，低電平為GND，高電平為電源電壓VD。此外，如圖10所示，這時的柵極下溝道電位為Ψ0、Ψ1。
在此，CMOS驅(qū)動電路的電源電壓VD因為是固定的所以不可以采取大的數(shù)值，此外，N型光電變換積累部102的耗盡電位Ψd也由于所謂的導致可積累電荷的減少這一原因而不可以過低。
因此，存在下列這樣的問題，即電位的大小關(guān)系為Ψ1＜Ψd，殘留有存在于Ψ1至Ψd的電位區(qū)中的電荷ΔQ，不能將電荷ΔQ完全傳送到光電二極管中，并產(chǎn)生噪聲，在不能降低噪聲的同時，還會引起殘留圖像。

發(fā)明內(nèi)容
在此，本發(fā)明要解決的問題是，提供一種放大型固態(tài)圖像攝取裝置，它能夠?qū)⑿盘栯姾蓮墓怆姸O管完全傳送到電荷檢測部中，并且獲得噪聲及殘留圖像少的高質(zhì)量圖像。
為了解決上述問題，本發(fā)明的放大型固態(tài)圖像攝取裝置，其特征在于，包括像素部，其包括光電變換元件、傳送來自于所述光電變換元件的信號電荷的傳送晶體管、和放大由所述傳送晶體管傳送到電荷檢測部的信號電荷的放大裝置；控制裝置，其在第一期間內(nèi)將所述傳送晶體管的柵極電壓控制在第一柵極電壓，并將所述信號電荷從所述光電變換元件傳送到所述電荷檢測部中，在所述第一期間后的第二期間內(nèi)，所述傳送晶體管的柵極變?yōu)楦咦杩?，與此同時在所述第二期間內(nèi)，將所述傳送晶體管的柵極電壓控制在第二柵極電壓，所述第二柵極電壓比起所述第一柵極電壓而言將所述信號電荷傳送到所述電荷檢測部的能力更高。
根據(jù)本發(fā)明，所述控制裝置在第一期間內(nèi)將所述傳送晶體管的柵極電壓控制在第一柵極電壓，在將所述信號電荷從所述光電變換元件傳送到所述電荷檢測部中以后，在所述第二期間內(nèi)，將所述傳送晶體管的柵極電壓控制在第二柵極電壓，所述第二柵極電壓比起所述第一柵極電壓而言將所述信號電荷傳送到所述電荷檢測部的能力更高。因此，可以在兩個階段內(nèi)執(zhí)行從所述光電變換元件到電荷檢測部的電荷傳送，可以完全地進行從所述光電變換元件到電荷檢測部的電荷傳送，從而可以獲得噪聲和殘留圖像少的高質(zhì)量圖像。
此外，對于一個實施方式的放大型固態(tài)圖像攝取裝置，所述光電變換元件是嵌入式光電二極管。
根據(jù)上述實施方式，由于所述光電變換元件是嵌入式光電二極管，因而當使所述傳送晶體管的柵極電壓變?yōu)榈诙艠O電壓時，完全耗盡光電二極管變得容易，從而能夠加速從所述光電變換元件到電荷檢測部的電荷傳送。
此外，一個實施方式的放大型固態(tài)圖像攝取裝置包括經(jīng)由第一電容而與所述電荷檢測部電容相結(jié)合的驅(qū)動信號線；所述控制裝置在所述第二期間內(nèi)將控制信號輸出到所述驅(qū)動信號線上，所述控制信號用于將所述傳送晶體管的柵極電壓控制在所述第二柵極電壓。
根據(jù)上述實施方式，由于在所述電荷檢測部與驅(qū)動信號線之間設置有第一電容，因而可以將這個第一電容用作為上拉電容(當信號電荷為電子時)或下拉電容(當信號電荷為空穴時)。由此，因為只升高(當信號電荷為電子時)或降低(當信號電荷為空穴時)所述驅(qū)動信號線的電位，所以能夠容易地使所述傳送晶體管的柵極電壓變成所述第二柵極電壓。
此外，一個實施方式的放大型固態(tài)圖像攝取裝置，將第二電容連接在所述傳送晶體管的柵極與所述電荷檢測部之間。
根據(jù)上述實施方式，由于將第二電容連接在所述傳送晶體管的柵極與所述電荷檢測部之間，因而在所述第二期間內(nèi)，在所述柵極的電位與所述電荷檢測部的電位之間可能會產(chǎn)生預定的電位差，在所述第二期間內(nèi)，能夠容易地使上述柵極電壓變成第二柵極電壓。
此外，一個實施方式的放大型固態(tài)圖像攝取裝置中，所述控制裝置包括驅(qū)動電路部和控制該驅(qū)動電路部的控制部，所述驅(qū)動電路部包括第一端子與所述傳送晶體管的柵極連接的開關(guān)MOS晶體管；第一開關(guān)元件，其在所述第一期間內(nèi)變?yōu)閷ú⑺鯩OS晶體管的柵極端子與地面連接，而在所述第二期間內(nèi)變?yōu)榻刂共⑺鯩OS晶體管的柵極端子從地面上斷開；第二開關(guān)元件，其在所述第一期間內(nèi)變?yōu)閷ú⑺鯩OS晶體管的第二端子與電源連接，而在所述第二期間內(nèi)變?yōu)榻刂?；第三開關(guān)元件，其在所述第一期間內(nèi)變?yōu)榻刂共⑺鯩OS晶體管的第一端子與柵極端子斷開，而在第二期間內(nèi)變?yōu)閷ú⑺鯩OS晶體管的柵極端子與第一端子相連，在所述第二期間內(nèi)，通過使所述第一開關(guān)元件和所述第二開關(guān)元件都變?yōu)榻刂?，使所述傳送晶體管的柵極成為高阻抗狀態(tài)。
根據(jù)上述實施方式，由于在所述第一期間內(nèi)，所述開關(guān)MOS晶體管的柵極與地面連接，同時所述開關(guān)MOS晶體管的第二端子與電源連接，并且，因為所述開關(guān)MOS晶體管的柵極與所述開關(guān)MOS晶體管的所述第一端子斷開，因而能夠容易地利用所述電源將所述傳送晶體管的柵極電壓控制在所述第一柵極電壓。
此外，根據(jù)上述實施方式，由于在所述第二期間內(nèi)，所述開關(guān)MOS晶體管的柵極與所述開關(guān)MOS晶體管的所述第一端子連接，同時所述開關(guān)MOS晶體管的第二端子與所述電源斷開，并且所述開關(guān)MOS晶體管的柵極與所述地面斷開，因而在所述第二期間內(nèi)能夠使所述開關(guān)MOS晶體管的柵極與第一端子之間沒有電流流動，從而可以容易地將所述傳送晶體管的柵極維持在高阻抗。
此外，一個實施方式的放大型固態(tài)圖像攝取裝置，所述控制裝置其一端與所述傳送晶體管的柵極連接，同時還包括阻塞從其它端輸出比所述第一柵極電壓更高的電壓的電壓輸出阻塞電路。
根據(jù)上述實施方式，由于包括阻塞從所述其它端輸出比所述第一柵極電壓更高的電壓的電壓輸出阻塞電路，因而在所述第二期間內(nèi)不會從所述其它端輸出比所述第一柵極電壓更高的電壓，從而能夠防止在所述電壓輸出阻塞電路的其它端上發(fā)生誤操作。
此外，一個實施方式的放大型固態(tài)圖像攝取裝置，所述像素部形成有多個矩陣狀排列的光接收區(qū)域，所述放大裝置是輸入側(cè)與所述傳送晶體管的輸出側(cè)連接、同時輸出側(cè)與輸出信號線連接的開關(guān)電容放大器，所述控制裝置在所述像素部的每一個中反復進行經(jīng)由所述傳送晶體管、利用上述開關(guān)電容放大器部讀出來自于所述光電變換元件的信號的控制。
根據(jù)上述實施方式，電荷電壓變換增益可以不是由成為所述各傳送晶體管的輸出側(cè)的電荷檢測部電容來決定的，而由插入在所述開關(guān)電容放大器部輸入輸出之間的電容來決定的。因此，例如，在所述驅(qū)動信號線與所述電荷檢測部之間插入第一電容，即使所述電荷檢測部的電容增大，也能夠防止降低電荷電壓變換增益。
根據(jù)本發(fā)明的放大型固態(tài)圖像攝取裝置，控制裝置在第一期間內(nèi)將傳送晶體管的柵極電壓控制在第一柵極電壓，在將信號電荷(電子或空穴)從光電變換元件傳送到電荷檢測部以后，在第二期間內(nèi)，將所述傳送晶體管的柵極電壓控制在第二柵極電壓，所述第二柵極電壓比起所述第一柵極電壓而言將所述信號電荷傳送到所述電荷檢測部的能力更高。因此，能夠在兩個階段內(nèi)執(zhí)行從所述光電變換元件到所述電荷檢測部的電荷傳送，并能夠完全地進行從所述光電變換元件到所述電荷檢測部的電荷傳送，從而能夠獲得噪聲和殘留圖像少的高質(zhì)量圖像。


通過結(jié)合本發(fā)明的下列詳細說明和附圖可以更好地理解本發(fā)明。附圖僅僅是說明性的，而非限制本發(fā)明。在附圖中圖1是示出本發(fā)明一個實施方式的放大型固態(tài)圖像攝取裝置主要組成部分的電路圖。
圖2A是詳細示出包括上述放大型固態(tài)圖像攝取裝置的驅(qū)動電路部的結(jié)構(gòu)圖。
圖2B是詳細示出上述放大型固態(tài)圖像攝取裝置包括的驅(qū)動電路部的結(jié)構(gòu)的圖。
圖2C是詳細示出上述放大型固態(tài)圖像攝取裝置包括的驅(qū)動電路部的結(jié)構(gòu)的圖。
圖3是示出上述放大型固態(tài)圖像攝取裝置的操作時序圖。
圖4是示出驅(qū)動電路部的一個實施例的圖。
圖5是表示上述一個實施例的驅(qū)動電路部的操作的時序圖。
圖6示出了本發(fā)明一個實施方式的放大型固態(tài)圖像攝取裝置所具有的像素的截面結(jié)構(gòu)圖及其電位分布圖。
圖7是示出包括本發(fā)明的其它實施方式的放大型固態(tài)圖像攝取裝置的像素部的圖。
圖8是示出背景技術(shù)的APS型圖像傳感器的一個像素部的圖。
圖9是示出各種操作脈沖的操作時序圖。
圖10示出了背景技術(shù)的像素的截面結(jié)構(gòu)圖及其電位分布圖。
具體實施例方式
下面，通過圖示的實施方式詳細說明本發(fā)明放大型固態(tài)圖像攝取裝置。
圖1是示出本發(fā)明一個實施方式的放大型固態(tài)圖像攝取裝置的一部分電路圖。
這個放大型固態(tài)圖像攝取裝置包括像素部10和控制裝置15。
所述像素部10包括作為光電變換元件的嵌入式光電二極管1、傳送晶體管2、放大裝置3、重置部4、選擇部5、作為第一電容的上拉電容6、輸出信號線7和傳送信號線9。
所述傳送晶體管2將電子，作為積累在光電二極管1中的信號電荷的一個例子，傳送到電荷檢測部FD。放大裝置3將來自于傳送晶體管2的信號放大。此外，所述重置部4將電荷檢測部FD重置為重置電壓VR。選擇部5選擇從放大裝置3的信號讀出。此外，所述上拉電容6是用于根據(jù)來自于驅(qū)動信號線8的信號上拉電荷檢測部FD的電位的電容。輸出信號線7傳送由選擇部5讀出的信號，傳送信號線9將傳送信號施加到傳送晶體管2的柵極上。
此外，在所述電荷檢測部FD與傳送信號線9之間插入升壓電容11以作為第二電容。正如在圖1中虛線所示的那樣，這也可以是傳送晶體管2的柵極/源極間電容，還可以是其它形成的電容。此外，φTX、φR、φS、φPU分別是施加到傳送晶體管2、重置部4、選擇部5、驅(qū)動信號線8上的信號。而且，不是全部像素的每一個都必需包含全部要素。
所述控制裝置15包括驅(qū)動電路部20和控制部30。所述驅(qū)動電路部20是經(jīng)傳送信號線9將發(fā)送信號施加到傳送晶體管2上的傳送信號產(chǎn)生電路，由此可以選擇下面的三種狀態(tài)。詳細來講，可以選擇下列狀態(tài)傳送晶體管2為截止狀態(tài)(GND狀態(tài))的第一狀態(tài)、傳送晶體管2為第一高電平狀態(tài)(VD狀態(tài))的第二狀態(tài)、以及傳送晶體管2的柵極為高阻抗狀態(tài)(HiZ狀態(tài))的第三狀態(tài)。
從VD狀態(tài)轉(zhuǎn)為HiZ狀態(tài)之后，一旦在驅(qū)動信號線8上施加變?yōu)楦唠娖降拿}沖，電荷檢測部FD的電位就會經(jīng)升壓電容11變成比第一高電平高一級的第二高電平。接著，在所述傳送晶體管的柵極變?yōu)榈谝桓唠娖降钠陂g以后，電位變?yōu)檩^高的第二高電平，在兩個階段內(nèi)使所述傳送晶體管的柵極電壓升高，從而從所述光電二極管1到電荷檢測部FD的電荷進行充分地傳送。此外，所述控制部30適當?shù)叵蝌?qū)動電路部20以及驅(qū)動信號線8提供為實現(xiàn)上述操作所需的驅(qū)動信號。
圖2表示圖1中所示的驅(qū)動電路部20的一個實施例。詳細來講，圖2A表示上述第一狀態(tài)，圖2B表示上述第二狀態(tài)，圖2C表示上述第三狀態(tài)。在圖2中，21表示P型MOS晶體管，22、23和24表示受到由所述控制部30輸出的脈沖φ1、φ2和φ3驅(qū)動的第一、第二和第三開關(guān)元件。
如圖2A、2B和2C所示，作為P型MOS晶體管21的第一端子的源極端子經(jīng)由傳送信號線9與傳送晶體管2(參照圖1)的柵極連接。所述第一開關(guān)元件22將P型MOS晶體管21的柵極端子與接地之間切換為導通(導通)或截止(非導通)。此外，所述第二開關(guān)元件23將作為P型MOS晶體管21的第二端子的漏極端子與電源VD之間切換為導通(導通)或截止(非導通)。此外，所述第三開關(guān)元件24將P型MOS晶體管21的柵極端子與P型MOS晶體管21的第一端子之間切換為導通(導通)或截止(非導通)。
圖3是說明以圖2的各狀態(tài)進行操作的時序圖。
在下文中，利用圖2和圖3來解釋說明所述像素部的操作。
在圖3中，在T1期間內(nèi)，φ1變?yōu)楦唠娖?導通)，φ2變?yōu)榈碗娖?截止)，φ3變?yōu)楦唠娖?導通)，從而得到圖2A的狀態(tài)。此時，驅(qū)動電路部20的輸出直接與接地端子相連，變?yōu)镚ND電平(V0)。
在作為第一期間的T2期間內(nèi)，φ1變?yōu)楦唠娖?導通)，φ2變?yōu)楦唠娖?導通)，φ3變?yōu)榈碗娖?截止)，從而得到圖2B的狀態(tài)。此時，驅(qū)動電路部20的輸出與接地端子斷開，而另一方面P型MOS晶體管變?yōu)閷?，其輸入?cè)變?yōu)閂D，驅(qū)動電路部20的輸出變?yōu)閂D電平(V1)。由此，所述傳送晶體管2的柵極電壓被控制在第一柵極電壓V1。
在作為第二期間的T3期間內(nèi)，φ1變?yōu)榈碗娖?截止)，φ2變?yōu)榈碗娖?截止)，φ3變?yōu)楦唠娖?導通)，從而得到圖2C的狀態(tài)。此時，驅(qū)動電路部20的輸入側(cè)變?yōu)閿嚅_狀態(tài)，成為不連接于任何東西的狀態(tài)。此外，驅(qū)動電路部20的輸出側(cè)變成P型MOS晶體管的柵極與源極相連接的狀態(tài)。在這種情況下，假如P型MOS晶體管是增強型的，那么即使源極電位不高于通常時所用的電源電壓，在源極與柵極之間也沒有電流流動，保持了截止狀態(tài)。因此，可以使驅(qū)動電路部20的輸出側(cè)成為高阻抗，并且可以使所述傳送晶體管2的柵極成為高阻抗。
在所述驅(qū)動電路部20的輸出端為高阻抗狀態(tài)的第二期間T3中的TPU期間內(nèi)，通過所述控制部30提升施加到驅(qū)動信號線8上的脈沖φPU的電位，經(jīng)由升壓電容11將傳送信號線9的電位從作為第一柵極電壓的第一高電平V1升至作為第二柵極電壓的第二高電平V2。也就是說，將傳送晶體管2的柵極電壓升至第二柵極電壓，所述第二柵極電壓比起第一柵極電壓而言將作為信號電荷的電子傳送到電荷檢測部FD的能力更高，從而將電子完全傳送到電荷檢測部FD中。
另外，對于除上述以外的操作與圖7相同。也就是，在TR期間內(nèi)重置部驅(qū)動脈沖φR變?yōu)閷?高電平)，電荷檢測部FD的電位被重置成VR。此外，并非與φR同時導通而是在此之后，像素選擇部驅(qū)動脈沖φS變?yōu)閷?高電平)，在TA期間內(nèi)經(jīng)放大裝置3、像素選擇部5和輸出信號線(垂直信號線)7讀出重置后的電荷檢測部電位以作為信號Vsig(R)。
此外，在TX期間，按照如上述這樣的兩個階段被升壓，從而將信號電荷從光電二極管1完全傳送到電荷檢測部FD。接著，通過像素選擇部脈沖φS處于導通(高電平)狀態(tài)，從而在TB期間內(nèi)經(jīng)放大裝置3、像素選擇部5和輸出信號線7讀出電荷傳送后的電荷檢測部電位以作為信號Vsig(S)。
圖4是示出驅(qū)動電路部其它實施例的圖。
在圖4中，驅(qū)動電路部40向傳送信號線49輸出信號φTX。所述驅(qū)動電路部40是由下列開關(guān)元件構(gòu)成的，包括通過控制GND的施加來實現(xiàn)低電平的開關(guān)元件45、通過控制VD的施加來實現(xiàn)第一高電平的開關(guān)元件46、以及連接在傳送信號線49與開關(guān)元件46之間同時陽塞將大于等于第一柵極電壓的電壓施加到開關(guān)元件46上的電壓輸出阻塞電路47。
圖5是表示上述驅(qū)動電路部40的操作時序圖。
如圖5所示，在所述其它實施例的驅(qū)動電路部40中，在T1期間內(nèi)，φ5變?yōu)楦唠娖?導通)，φ6變?yōu)榈碗娖?截止)，施加到傳送信號線49上的φTX的電壓變?yōu)镚ND電壓，即V0。此外，在作為第一期間的T2期間內(nèi)，φ5變?yōu)榈碗娖?截止)，φ6變?yōu)楦唠娖?導通)，施加到傳送信號線49上的φTX的電壓變?yōu)閂D＝V1電壓。這樣，將傳送晶體管的柵極電壓設定成第一柵極電壓V1。此外，在作為第二期間的T3期間內(nèi)，φ5和φ6都變?yōu)榈碗娖?截止)，傳送信號線49變?yōu)楦咦杩範顟B(tài)。此時，通過升高與傳送信號線49相電容結(jié)合的驅(qū)動信號φPU的電位，在T3期間內(nèi)，使φTX電壓升至V2(將傳送晶體管的柵極電壓設定成第二柵極電壓V2)。在這里，如果沒有阻塞大于等于VD＝V1的電壓的電壓輸出阻塞電路47的話，則在控制VD的施加的開關(guān)元件46(即使該開關(guān)為截止狀態(tài))上就增加大于等于VD的電壓，從而就會在常規(guī)的CMOS開關(guān)中引起誤操作。通過電壓輸出阻塞電路47的插入，防止了這種情況的發(fā)生。
圖6示出了這個實施方式包括的一個像素的剖面結(jié)構(gòu)圖及其電位分布圖。
另外，在圖6中，與圖10相同的參考標記表示與圖10相同的構(gòu)成要素。
這個像素具有由P型基板101、在P型基板101上形成的N型光電變換積累部102、和在N型光電變換積累部102的表面上形成的高濃度P型釘扎層103構(gòu)成的嵌入式光電二極管。此外，這個像素在P型基板101上形成傳送來自于嵌入式光電二極管的信號電荷的傳送柵極106和電荷檢測部104。分別在傳送柵極106中施加傳送脈沖φTX，在電荷檢測部104中施加電位VFD。
此外，這個像素不同于圖10中所示的背景技術(shù)，驅(qū)動信號φPU是經(jīng)由上拉電容6施加到電荷檢測部FD上的，此外，在電荷檢測部FD與傳送晶體管的柵極106之間，連接有升壓電容11。此外，將圖3中作為φTX示出的波形的脈沖用作為施加到傳送晶體管的柵極106上的脈沖φTX。
根據(jù)驅(qū)動信號φPU，伴隨著電荷檢測部FD電位從初始電位VFD(1)升至VFD(2)，傳送脈沖φTX從接地電位(V0)升至第一高電平(V1)，并進一步升至第二高電平(V2)。接著，伴隨著上述電壓升高，此時的柵極下溝道電位可能按照圖6所示那樣Ψ0、Ψ1、Ψ2順次升高。由此，對于嵌入式光電二極管層102的耗盡電位Ψd，可以變?yōu)棣?＞Ψd，可能殘留在光電二極管上的電荷可以都變?yōu)闆]有，從而可以完全地傳送電荷。因此，可以實現(xiàn)低噪聲化，同時還可以不殘留圖像，并獲得高質(zhì)量的信號。
圖7是示出本發(fā)明其它實施方式的像素部60的圖。
圖7中所示的像素部60包括作為光電變換元件的嵌入式光電二極管61、將該光電二極管61的信號電荷傳送到電荷檢測部FD的傳送晶體管62、選擇來自于放大裝置的信號讀出的選擇部65、用于根據(jù)來自于驅(qū)動信號線68的信號上拉電荷檢測部FD的電位的電容66、傳送由選擇部65讀出的信號的輸出信號線67和將傳送信號施加到傳送晶體管62上的傳送信號線69，在上述這一點上講，與圖1中由標記10所示出的像素部是相同的。
在另一方面，圖7中所示的像素部60其放大裝置及電荷電壓變換部與圖1中所示的像素部10的不同。詳細來講，在圖7中所示的像素部60中，設置有輸入側(cè)與傳送晶體管62的輸出側(cè)連接、輸出側(cè)與選擇部65連接的開關(guān)電容放大器部。該開關(guān)電容放大器部是由反相放大器72、連接在該反相放大器的輸入輸出間的信號積累電容73和重置部74構(gòu)成的。當反相放大器72的增益非常高的情況下，從光電二極管61經(jīng)由傳送晶體管62傳送的信號電荷被積累在信號積累電容73中。也就是說，電荷電壓變換增益是與信號積累電容73相關(guān)聯(lián)的(由信號積累電容73來決定的)，而不取決于傳送晶體管62的輸出側(cè)電容。因此，為了升高所述傳送信號線69的電位，插入用于根據(jù)來自于驅(qū)動信號線68的信號來上拉電荷檢測部FD的電位的電容66，與此同時在電荷檢測部FD與傳送信號線69之間插入電容71，即使電荷檢測部FD電容增大，電荷電壓變換增益也不會降低。
另外，在上述實施方式中，雖然將電子用作為信號電荷，但是在本發(fā)明中，與光電二極管、MOS晶體管、各種雜質(zhì)層、驅(qū)動電壓等全部的極性相反，不言而喻將空穴用作為信號電荷也是可以的。
以上，描述了本發(fā)明的實施方式，應該認識到各種變形也是可以的。這種變形應當不脫離本發(fā)明的精神和范圍，本領(lǐng)域熟練技術(shù)人員應該認識到這種變形全部包含在后續(xù)的權(quán)利要求的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種放大型固態(tài)圖像攝取裝置，其特征在于，包括像素部，其包括光電變換元件、傳送來自于所述光電變換元件的信號電荷的傳送晶體管、和放大由所述傳送晶體管傳送到電荷檢測部的信號電荷的放大裝置；控制裝置，其在第一期間內(nèi)將所述傳送晶體管的柵極電壓控制在第一柵極電壓，并將所述信號電荷從所述光電變換元件傳送到所述電荷檢測部中，在所述第一期間后的第二期間內(nèi)，所述傳送晶體管的柵極變?yōu)楦咦杩梗c此同時在所述第二期間內(nèi)，將所述傳送晶體管的柵極電壓控制在第二柵極電壓，所述第二柵極電壓比起所述第一柵極電壓而言將所述信號電荷傳送到所述電荷檢測部的能力更高。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的放大型固態(tài)圖像攝取裝置，其特征在于所述光電變換元件是嵌入式光電二極管。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的放大型固態(tài)圖像攝取裝置，其特征在于包括經(jīng)由第一電容與所述電荷檢測部相電容結(jié)合的驅(qū)動信號線，所述控制裝置在所述第二期間內(nèi)，將控制信號輸出到所述驅(qū)動信號線上，所述控制信號用于將所述傳送晶體管的柵極電壓控制在所述第二柵極電壓。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的放大型固態(tài)圖像攝取裝置，其特征在于將第二電容連接在所述傳送晶體管的柵極與所述電荷檢測部之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的放大型固態(tài)圖像攝取裝置，其特征在于所述控制裝置包括驅(qū)動電路部和控制該驅(qū)動電路部的控制部，所述驅(qū)動電路部包括第一端子與所述傳送晶體管的柵極連接的開關(guān)MOS晶體管；第一開關(guān)元件，其在所述第一期間內(nèi)變?yōu)閷ú⑺鯩OS晶體管的柵極端子與地面連接，而在所述第二期間內(nèi)變?yōu)榻刂共⑺鯩OS晶體管的柵極端子從地面上斷開；第二開關(guān)元件，其在所述第一期間內(nèi)變?yōu)閷ú⑺鯩OS晶體管的第二端子與電源連接，而在所述第二期間內(nèi)變?yōu)榻刂?；第三開關(guān)元件，其在所述第一期間內(nèi)變?yōu)榻刂共⑺鯩OS晶體管的第一端子與柵極端子斷開，而在第二期間內(nèi)變?yōu)閷ú⑺鯩OS晶體管的柵極端子與第一端子相連，在所述第二期間內(nèi)，通過使所述第一開關(guān)元件和所述第二開關(guān)元件都變?yōu)榻刂?，而使所述傳送晶體管的柵極成為高阻抗狀態(tài)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的放大型固態(tài)圖像攝取裝置，其特征在于所述控制裝置其一端與所述傳送晶體管的柵極連接，同時還包括阻塞從其它端輸出比所述第一柵極電壓更高的電壓的電壓輸出阻塞電路。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的放大型固態(tài)圖像攝取裝置，其特征在于所述像素部形成有多個矩陣狀排列的光接收區(qū)域，所述放大裝置是輸入側(cè)與所述傳送晶體管的輸出側(cè)連接、同時輸出側(cè)與輸出信號線連接的開關(guān)電容放大器，所述控制裝置在所述像素部的每一個中反復進行經(jīng)由所述傳送晶體管、利用上述開關(guān)電容放大器部讀出來自于所述光電變換元件的信號的控制。
全文摘要
這種放大型固態(tài)圖像攝取裝置在第一期間(T
文檔編號H04N5/374GK1738370SQ20051010380
公開日2006年2月22日 申請日期2005年7月29日 優(yōu)先權(quán)日2004年7月29日
發(fā)明者渡邊恭志 申請人:夏普株式會社