專利名稱：固態(tài)成像設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及固態(tài)成像設備。
背景技術：
作為MOS型固態(tài)成像設備，公開了一種具有按二維陣列排列的像素的結構，所述二維陣列的每一列設置有信號保持電容器和信號保持電容器的開關單元(日本專利申請公開No. 2001-230974)。而且，公開了一種結構，該結構具有為每一列提供的運算放大器、信號保持電容器和信號保持電容器的開關單元，作為通過放大信號以提高固態(tài)成像設備的信噪比來限制隨機噪聲的放大的單元(No. 2008-278460)日本專利申請公開)。此外，日本專利申請公開No. 2008-263298公開了使用CMOS開關作為信號保持電容器的開關。通過使用 CMOS開關作為信號保持電容器的開關，比起只使用NMOS晶體管作為開關的結構，該結構能夠把更高的電壓加載到信號保持電容器，從而能夠提高信號保持電容器中的動態(tài)范圍。發(fā)明人發(fā)現了一個問題，即，當強點光源入射在使用CMOS開關作為信號保持電容器的開關的結構中的像素區(qū)域上時，在光點的任一側上出現了白色或者黑色條帶。發(fā)現這個問題是由下述事實引起的，即并非構成成像平面的整個區(qū)域中的CMOS開關的所有NMOS 晶體管和PMOS晶體管都同時從導通狀態(tài)轉換到非導通狀態(tài)。一般知道在NMOS晶體管和PMOS晶體管的導通/關斷期間柵極電位的變化通過 MOS晶體管寄生電容導致漏極側的電位波動。如果NMOS晶體管和PMOS晶體管被幾乎同時關斷，則CMOS開關中的電位波動被抵消。但是，如果一個CMOS開關早于另一個CMOS開關被關斷，則當較晚的CMOS開關被關斷時在晶體管的漏極或者源極中加載的信號電位波動。 如果這種波動同等地出現在整個成像區(qū)域中，既不出現白色條帶也不出現黑色條帶。發(fā)現如果NMOS晶體管和PMOS晶體管在一個區(qū)域中幾乎被同時關斷，但是在整個成像區(qū)域中的其他區(qū)域中不被同時關斷，則所加載的信號的電位在兩個區(qū)域之間不同，這導致了白色條帶和黑色條帶的現象。當很多像素輸出被偏置到象強點光源那樣的特定電位的信號時，NMOS晶體管或者 PMOS晶體管被導通。由于MOS晶體管在關斷狀態(tài)中比在導通狀態(tài)中具有更大的柵極寄生電容，在具有很多與其相連的導通狀態(tài)MOS晶體管的控制線和具有很多與其相連的關斷狀態(tài)MOS晶體管的控制線之間，在寄生電容方面將存在顯著差異。這導致了通過控制線傳送的脈沖中的延遲，從而導致了 NMOS晶體管和PMOS晶體管之間在導通/關斷定時上的差別。 以此方式，強點光源導致了圖像中的白色條帶和黑色條帶。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提供一種能夠防止圖像質量被強點光源導致的白色條帶或者黑色條帶降低的固態(tài)成像設備。本發(fā)明提供了一種固態(tài)成像設備，包括多個信號線，信號從多個像素中的每一個被輸出到所述多個信號線中的每一個；多個第一保持電容器，用于保持從所述多個信號線中的每一個輸出的信號；排列在所述多個信號線和所述多個第一保持電容器之間的多個第一 CMOS開關，所述多個第一 CMOS開關中的每一個包括第一 NMOS晶體管和第一 PMOS晶體管；電氣連接到多個第一 NMOS晶體管的柵極的第一控制線；和電氣連接到多個第一 PMOS 晶體管的柵極的第二控制線，其中，所述第一和第二控制線提供不同定時的信號，使得關斷所述第一 NMOS晶體管的定時從關斷所述第一 PMOS晶體管的定時偏移。參考附圖，從示范性實施例的下列描述，本發(fā)明的進一步特征將變得清晰。


圖1是示出根據本發(fā)明第一實施例的固態(tài)成像設備的結構例子的框圖。圖2是示出圖1中所示的固態(tài)成像設備的詳細結構例子的圖。圖3是示出第一實施例的固態(tài)成像設備的操作例子的時序圖。圖4A和4B是示出信號保持電容器中NMOS晶體管的工作點的圖。圖5是按行設置的運算放大器、CMOS開關和信號保持電容器的圖。圖6是第一實施例的固態(tài)成像設備中的控制單元的結構例子的圖。圖7是示出第一實施例的固態(tài)成像設備的工作例子的另一個時序圖。圖8是示出根據本發(fā)明第二實施例的固態(tài)成像設備的控制單元的結構例子的圖。圖9是示出根據本發(fā)明第三實施例的固態(tài)成像設備的結構例子的框圖。圖10是示出圖9中所示的固態(tài)成像設備的詳細結構例子的圖。圖11是示出第三實施例的固態(tài)成像設備的操作例子的時序圖。圖12是示出根據本發(fā)明第三實施例的固態(tài)成像設備的操作例子的另一個圖。圖13是示出根據本發(fā)明第四實施例的固態(tài)成像設備的結構例子的框圖。
具體實施例現在將根據附圖詳細描述本發(fā)明的優(yōu)選實施例。(第一實施例)圖1是示出根據本發(fā)明第一實施例的固態(tài)成像設備的結構例子的方框圖。固態(tài)成像設備包括像素陣列A、像素恒流源102、垂直掃描電路103、信號放大器單元104、信號保持單元105、從信號放大器單元104到信號保持單元105的信號寫控制單元106、開關107、水平掃描電路108和輸出放大器109。像素陣列A具有像素101。在這個圖中，像素101按矩陣排列，形成了行和列。盡管在圖1中像素陣列A由三行乘以三列的像素101組成，但是那僅是為了描述簡單，并非旨在把像素陣列A的結構限制于此。像素101具有通過光電轉換產生電信號的光電轉換部分。信號從像素101被輸出到列信號線110。為列信號線110和信號保持單元105之間的電氣路徑提供了信號放大器單元104，用于放大來自列信號線110 的信號。信號保持單元105保持由信號放大器單元104讀取的信號。輸出放大器109適于通過開關107讀出保持在信號保持單元105中的信號。可以為一列或更多列提供信號放大器單元104和信號保持單元105。垂直掃描電路103通常包括移位寄存器，并從像素陣列A 選擇行。水平掃描電路108通常包括移位寄存器，并從像素陣列A選擇列。在這個例子中， 通過選擇性地激活開關107以使信號從信號保持單元105被轉移到輸出放大器109來從像素陣列A選擇列。
圖2是示出像素101、信號放大器單元104和信號保持單元105的詳細結構例子的圖。像素101包括例如光電二極管(光電轉換部分)201、轉移晶體管202、放大器晶體管 (源極跟隨器晶體管)203、復位晶體管204和選擇晶體管205。光電二極管201通過光電轉換產生電信號。由光電二極管201中的光電轉換產生的電荷被轉移晶體管202轉移到浮動擴散(此后稱為FD)217。這個電荷決定了 FD 217的電位。FD 217是與放大器晶體管203 的柵極公共的節(jié)點?；谵D移到FD 217的電荷的信號被放大器晶體管203放大并通過選擇晶體管205輸出到列信號線110。列信號線110被連接到像素恒流源102以形成源極跟隨器電路。信號放大器單元104包括例如箝位電容206、反相放大器207、反饋電容208和箝位開關209。列信號線110電氣連接到信號放大器單元104中的箝位電容206的一端。在這個圖中，它們被直接相互連接，但是也可以通過開關連接。反饋電容208和箝位開關209 被串聯(lián)在反相放大器207的輸入端和輸出端之間。信號放大器單元104的輸出端電氣連接到信號保持單元105。信號保持單元105包括例如開關211n、211p、212n、212p，保持電容器 213和214。優(yōu)選地，保持電容器213和214具有相同的電容。信號放大器單元104的輸出端分別通過開關211n、211p、212n、212p被連接到保持電容器213和214?？刂茊卧?06控制開關211n、211p、212n和212p。當列選擇開關215和216根據從水平掃描電路108提供的PH脈沖被導通時，被保持在保持電容器213和214中的信號被轉移到輸出放大器109。 保持電容器213和214分別保持N(噪聲)輸出和S(光信號)輸出，并且輸出放大器109 放大N輸出和S輸出之間的差。 各列中的第一保持電容器214保持從各列中的列信號線110輸出的信號。在列信號線110與第一保持電容器214之間的電氣路徑中提供包括第一 NMOS晶體管212η和第一 PMOS晶體管212ρ的第一 CMOS開關。NMOS晶體管是N溝道MOS場效應晶體管，而PMOS晶體管是P溝道MOS場效應晶體管。被提供以脈沖PTS的第一控制線電氣連接到列中每個第一 CMOS開關的第一 NMOS晶體管212η的柵極。被提供以脈沖PTS_b的第二控制線電氣連接到列中每個第一 CMOS開關的第一 PMOS晶體管212p的柵極。在像素101保持復位的同時各列中的第二保持電容器213保持從各列中的列信號線110輸出的信號。在信號線110與第二保持電容器213之間的電氣路徑中提供包括第二 NMOS晶體管211η和第二 PMOS晶體管211ρ的第二 CMOS開關。被提供以脈沖PTN的第三控制線電氣連接到各列中每個第二 CMOS開關的第二 NMOS晶體管211η的柵極。被提供以脈沖PTN_b的第四控制線電氣連接到各列中每個第二 CMOS開關的第二 PMOS晶體管211p的棚極。圖3是示出圖1和圖2中所示的固態(tài)成像設備的操作例子的時序圖。將參考圖3 描述固態(tài)成像設備的操作。此后假設每一個晶體管被高電平脈沖激活。在時間tl，被提供到選擇晶體管205的柵極的選擇信號PSEL上升到高電平。這使得選擇晶體管205導通，并激活放大器晶體管203。在這種狀態(tài)中，復位信號PRES處于高電平，復位晶體管204被導通，并且FD 217被復位電位SVDD復位。在時間t2，箝位脈沖PCOR上升到高電平，這使得箝位開關209導通，并且反相放大器207起到單位增益緩沖器的作用，并輸出VCOR的電位。 在時間t3，被提供給復位晶體管204的柵極的復位信號PRES下降到低電平，這關斷復位晶體管204，使FD 217的電位浮動，并且列信號線110的參考電位VN被決定。在時間t4，箝位脈沖PCOR下降到低電平，這關斷箝位開關209，并且列信號線110的參考電位VN被箝位。在時間t5，PTN脈沖上升到高電平并且PTN_b脈沖下降到低電平，這導通信號保持單元105 的開關211η和211ρ，并且開始把疊加了反相放大器207的偏置電壓的VCOR電壓的值寫入保持電容器213。在時間t6，PTN脈沖下降到低電平，并且PTN_b上升到高電平，這關斷開關211η和211ρ，并且寫入結束。在時間t7，被提供到像素101的轉移晶體管202的柵極的轉移脈沖PTX上升到高電平，這導通轉移晶體管202，并且來自光電二極管201的信號電荷被轉移到FD 217。在時間t8，轉移脈沖PTX下降到低電平，這關斷轉移晶體管202，此時轉移已經完成。然后在時間t9，PTS脈沖上升到高電平并且PTS b脈沖下降到低電平，這導通信號保持單元105的開關212η和212ρ，并且信號被寫入保持電容器214中。響應于轉移脈沖PTX上升到高電平，列信號線110的電位從VN改變到VS。當信號電荷是電子時，VS ( VN。被放大的信號通過信號保持單元105的開關212η和212ρ被寫入保持電容器214。在時間tlO，PTS脈沖下降到低電平，并且開關212η被關斷，然后在時間 tll，PTS_b脈沖被升高到高電平，并且開關212p被關斷，并且寫入結束。即，脈沖PTS和脈沖PTS_b在不同的定時被提供，以使開關212η和開關212ρ在不同的定時被關斷。具體來說，控制單元106控制脈沖PTS、PTS_b、PTN和PTN_b。然后在時間tl2，復位信號PRES上升到高電平，這導通像素101中的復位晶體管 204，并且FD 217被復位。同時，選擇信號PSEL下降到低電平，這關斷選擇晶體管205。因此，行選擇被解除選擇。然后在時間tl3，從水平掃描電路108提供的PH脈沖導通列選擇開關215和216，并且輸出放大器109計算N輸出和S輸出之間的差，并輸出圖像信號。該過程在時間tl4結束，此后，信號從列被輸出以便與PH脈沖同步。現在將闡明該實施例的優(yōu)點。在入射到使用CMOS開關作為信號保持電容器214 的開關212η和212p的結構上的強點光源的任一側上出現白色或者黑色條帶的機制將被描述。信號放大器單元104的輸出電位改變了構成CMOS開關的NMOS晶體管212η和PMOS晶體管212ρ的柵極電容的現象導致了這個問題。圖4Α示出了構成CMOS開關的NMOS晶體管212η的示意圖。其源極連接到信號保持電容器214，并且漏極連接到信號放大器單元104的輸出。當信號放大器單元104的輸出和信號保持電容器214和NMOS晶體管212η的柵極電位變?yōu)閂DD (電源電位)時，在NMOS 晶體管212η中不產生溝道，所以不產生溝道電容，這使NMOS晶體管212η的柵極電容降低。 相反，如圖4Β中所示，當信號放大器單元104的輸出和信號保持電容器214的電位是例如 1.5V，而NMOS晶體管212η的柵極電位是5V時，產生了溝道。于是，產生溝道電容，并且柵極電容增加。PMOS晶體管212ρ表現出與NMOS晶體管212η相反的特征。當強點光源入射到成像平面的一部分上時，與點光源入射到其上的像素101相對應的信號放大器單元104 的輸出電位上升到VDD。這減小了信號保持電容器214的CMOS開關的NMOS晶體管212η的柵極電容，并且增大了 PMOS晶體管212ρ的柵極電容。圖5示出了按行設置的運算放大器301、CMOS開關302和信號保持電容器303的示意圖。運算放大器301對應于信號放大器單元104。實際上它們被設置在幾千列中，而不限于三列。運算放大器301通過CMOS開關302連接到信號保持電容器303。還設置了緩沖器304，用于驅動CMOS開關302的NMOS晶體管和PMOS晶體管的柵極。當點光源入射在屏幕中心上從而使中央運算放大器301的輸出飽和時，柵極電容減小，因為在構成CMOS開關 302的NMOS晶體管的柵極下方未產生溝道。由于用于驅動NMOS晶體管的緩沖器304的能力相應減小，所以晶體管比 處于距緩沖器304的較遠側的暗周期期間被更快地關斷。由于在距緩沖器304的較近側，關斷速度取決于緩沖器304的驅動力，所以溝道電容不影響關斷速度太多。相反，由于用于驅動PMOS晶體管的緩沖器304的驅動能力增加了，關斷速度變得比處于距緩沖器304的較遠側的暗周期期間更慢。由于在距緩沖器304的較近側，關斷速度取決于緩沖器304的驅動力，所以溝道電容不影響關斷速度太多。由于上述現象，靠近緩沖器304的信號保持電容器303的CMOS開關302的NMOS 晶體管和PMOS晶體管幾乎同時被關斷。在這種情況下，位置較遠離緩沖器304的信號保持電容器303的CMOS開關302的NMOS晶體管和PMOS晶體管中的哪一個被首先關斷取決于被排列在到這些晶體管的路徑中的運算放大器301的輸出。用于CMOS開關302的緩沖器 304被設置在信號保持電容器303的布局兩側上的結構是可能的，但是其并不實際，因為很難使兩側上的兩個緩沖器304在相同的定時導通/關斷。NMOS晶體管響應于從VDD(電源電位)改變到GND(參考電位)的柵極電位而被關斷。相反，PMOS晶體管響應于柵極電位從GND改變到VDD而被關斷。在CMOS開關302導通時，保持在信號保持電容器303中的電位被固定到運算放大器301的輸出電位。在CMOS開關302的NMOS晶體管和PMOS晶體管其中之一被關斷以后，保持在信號保持電容器303中的電位根據柵極電位變化通過電容耦合被改變。具體來說，當NMOS晶體管在PMOS晶體管之后被關斷時，信號保持電容器303的電位改變到GND側，而當PMOS晶體管在NMOS晶體管之后被關斷時，信號保持電容器303的電位改變到VDD側。如上所述，當強點光源入射在使用CMOS開關作為信號保持電容器303的開關302 的結構中的成像平面的一部分上時，在距驅動CMOS開關302的柵極的緩沖器304較遠側出現白色或者黑色的條帶。當NMOS晶體管在PMOS晶體管之后被關斷時，出現黑色條帶，因為信號保持電容器303的電位被改變到GND側，并且信號減小。當PMOS晶體管在NMOS晶體管之后被關斷時，出現白色條帶，因為信號保持電容器303的電位被改變到VDD側，并且信號增大。盡管這里在使用緩沖器的情況下描述了所述現象，但在不使用緩沖器的情況下也可能出現相同的現象。當在圖3中從時間tlO到時間til信號寫入結束時，反相放大器207的輸出飽和； 因此，在NMOS晶體管212η中不產生溝道以便把VDD電位寫入保持電容器214中，并且柵極電容減小。相反，在PMOS晶體管212ρ中產生溝道，并且柵極電容增加。由于驅動NMOS晶體管212η的緩沖器304的驅動能力降低，所以NMOS晶體管212η在距緩沖器304較遠側更快地被關斷。相反，PMOS晶體管212ρ在距緩沖器304較遠側被較慢地關斷。由于上面提到的原因，根據開關212n (NM0S晶體管)和開關212p (PM0S晶體管)中的哪一個被首先關斷，在距驅動CMOS開關302的棚極的緩沖器304較遠側出現白色或者黑色條帶。關于NMOS晶體管212η和PMOS晶體管212ρ中的哪一個首先被關斷的不確定性是條帶出現的原因。該實施例使用例如圖6中所示的電路，以便控制單元106交錯配置用于關斷晶體管的定時脈沖PTS、PTS_b、PTN、PTN_b。該實施例確保PTN和PTN_b中的任何一個以及PTS和PTS_b中的任何一個在另一個之前關斷晶體管。在圖6中，附圖標記401代表來自固態(tài)成像設備的外部作為第一到第四電極焊盤的脈沖輸入單元。附圖標記402代表信號保持單元105的第一到第四控制線。脈沖PTS通過電氣連接到第一電極焊盤401的第一控制線402被提供到NMOS晶體管212η的柵極。脈沖PTS_b通過電氣連接到第二電極焊盤401的第二控制線402被提供到PMOS晶體管212p的柵極。脈沖PTN通過電氣連接到第三電極焊盤401的第三控制線402被提供到NMOS晶體管211η的柵極。脈沖PTN_b通過電氣連接到第四電極焊盤401的第四控制線402被提供到PMOS晶體管211p的柵極。在PTS 和PTS_b中的PTS已經完全把晶體管關斷以后，晶體管被PTS_b關斷。優(yōu)選地是，在每一列中的所有多個第一 CMOS開關中，第一 NMOS晶體管212η在第一 PMOS晶體管212ρ之前被關斷，或者第一 PMOS晶體管212ρ在第一 NMOS晶體管212η之前被關斷。假設強點光源在這種狀態(tài)下入射到像素區(qū)域的一部分上。在反相放大器207的輸出端產生了高電位信號，同一行中的NMOS晶體管212η的柵極電容增大，并且同一行中的 PMOS晶體管212ρ的柵極電容減小。因此，在用于提供脈沖PTS的控制線中產生的寄生電容增加，而在用于提供PTS_b的控制線中產生的寄生電容減小。白色或者黑色條帶的出現被抑制，因為外部的PTS和PTS_b被設置了足夠的時間差，使得即使脈沖PTS延遲也不在整個成像區(qū)域上改變PTS和PTS_b關斷晶體管的定時。一般地，由于對封裝引腳數量的限制，具有外部單元的固態(tài)成像設備的輸入和輸出引腳的數量被盡可能減少。通常，PTS和PTN從固態(tài)成像設備的外部被輸入，在控制單元 106處被反相器反相以便在固態(tài)成像設備中產生PTS_b脈沖和PTN_b脈沖。本實施例適于使用于關斷PTS、PTS_b、PTN和PTN_b晶體管的定時脈沖從固態(tài)成像設備的外部輸入，以便能夠隨意控制關斷晶體管的定時。利用上述結構，本實施例通過在時間t6把脈沖PTN減小到低電平來關斷NMOS晶體管212η，如圖7中所示。本實施例也能夠通過在不同于時間t6的時間t7把脈沖PTN_b 增加到高電平來關斷PMOS晶體管212p。本實施例交錯配置所述定時以確保在脈沖PTS_b 關斷PMOS晶體管212p之前脈沖PTS關斷NMOS晶體管212η。本實施例也交錯配置所述定時以確保在脈沖PTN_b關斷PMOS晶體管21 Ip之前脈沖PTN關斷NMOS晶體管211η。這個實施例更為優(yōu)選，因為其能夠準確地獲得S信號和N信號之間的差。即，在該實施例中，脈沖PTN和脈沖PTN_b在不同的定時被提供，使得NMOS晶體管211η在與PMOS晶體管211ρ 被關斷的定時不同的定時關斷。(第二實施例)示出根據本發(fā)明第二實施例的固態(tài)成像設備的框圖與圖1相同。第二實施例與第一實施例的不同之處在于控制單元106。其他的部件和第一實施例中的那些相同。圖8是示出第二實施例的控制單元106的詳細結構例子的圖。在圖8中，附圖標記601代表來自 固態(tài)成像設備外部的脈沖輸入單元，例如包括輸入焊盤。在這個例子中，提供了用于形成PTS 和PTS_b的輸入焊盤的導電圖案以及用于形成PTN和PTN_b的輸入焊盤的導電圖案。作為又一種結構，可以提供用于形成四個輸入焊盤的相互獨立的四個導電圖案，即針對PTS、 PTS_b、PTN和PTN_b中的每一個形成一個輸入焊盤。附圖標記602代表電氣連接到信號保持單元105的第一到第四控制線中的每一個的節(jié)點。通過使PTS和PTN定時脈沖從固態(tài)成像設備的外部輸入，并通過使用具有電阻器和電容的延遲電路，本實施例交錯配置定時以確保PTS在PTS_b之前關斷晶體管。現在，將討論從輸入焊盤到達被PTS或者PTS_b驅動的晶體管中最靠近輸入焊盤的晶體管的電氣路徑中的延遲量。PTS的電氣路徑出現的延遲量不同于PTS_b的電氣路徑出現的延遲量。具體來說，PTS_b的電氣路徑出現的延遲量大于PTS的電氣路徑出現的延遲量。這對于PTN也成立。通過調整延遲電路的電阻器和電容的大小，能夠在整個成像區(qū)域上使得PTS關斷晶體管的定時總是在PTS_b關斷晶體管的定時之前。然后，可以使PTN關斷晶體管的定時總是在PTN_b關斷晶體管的定時之前。利用這種設計，本實施例能夠抑制在強點光源的兩側上出現白色或者黑色條帶。象第一實施例那樣把圖8中所示電路只應用于PTS和PTS_b也是有效的。通過簡單地改變連線電阻而不提供延遲電路可以改變延遲量。如上所述，延遲電路延遲了輸入電極焊盤601中的信號。用于傳送脈沖PTS的第一控制線602和用于傳送脈沖PTS_b的第二控制線602其中之一通過延遲電路被連接到脈沖PTS的電極焊盤601。即，使得兩個脈沖的延遲量彼此不同。脈沖PTS的第一控制線602 和脈沖PTS_b的第二控制線602中剩下的一個被連接到電極焊盤601而不通過延遲電路。 脈沖PTN的第三控制線602和脈沖PTN_b的第四控制線602其中之一通過延遲電路被連接到脈沖PTN的電極焊盤601。脈沖PTN的第三控制線602和脈沖PTN_b的第四控制線602 中剩下的一個被連接到脈沖PTN的電極焊盤601而不通過延遲電路。(第三實施例)

圖9是示出根據本發(fā)明第三實施例的固態(tài)成像設備的結構例子的框圖。除了省略了信號放大器單元104以外，第三實施例和第一實施例相同。圖10是示出像素101和信號保持單元105的詳細結構例子的圖。除了省略了信號放大器單元104以外，該圖與第一實施例的相同。由于該實施例的電路在信號處理電路中不具有反相放大器，所以寫入信號保持單元105的信號的極性與第一實施例的相反。因此，在這個實施例中，點光源所致的NMOS晶體管和PMOS晶體管的柵極電容的量與第一實施例中的那些相反。將參考圖11描述固態(tài)成像設備的操作。輸入到選擇晶體管205的柵極的選擇信號 PSEL在時間tl上升到高電平，這把選擇晶體管205導通并激活了放大器晶體管203。在這種狀態(tài)下，復位信號PRES處于高電平，復位晶體管204導通，并且FD 217被復位電壓SVDD 復位。輸入到復位晶體管204的柵極的復位信號PRES在時間t2下降到低電平，這把復位晶體管204關斷，并且FD 217的電位被固定到黑信號電平，并且列信號線110的參考電位VN 被決定。在時間t3，PTS脈沖上升到高電平，并且PTN_b脈沖下降到低電平，這把信號保持單元105的開關211η和211p導通，并且開始把列信號線110的參考電位VN寫入保持電容器213中。在時間t4，PTN脈沖下降到低電平并且？1丄13脈沖上升到高電平，這把開關211η 和211ρ關斷，并且寫入結束。輸入到像素101的轉移晶體管202的柵極的轉移脈沖PTX在時間t5上升到高電平，這把轉移晶體管202導通，并且光電二極管201的信號電荷被轉移到FD 217。在時間t6，轉移脈沖PTX下降到低電平，這關斷轉移晶體管202，并且，轉移結束。然后在時間t7，PTS脈沖上升到高電平并且PTS_bT降到低電平，這導通信號保持單元 105的開關212η和212ρ，并且信號被寫入保持電容器214中。響應于轉移脈沖PTX已上升到高電平，列信號線110的電位從VN改變到VS。當信號電荷是電子時，VS < VN。光學信號電壓VS通過信號保持單元105的開關212η和212ρ 被寫入保持電容器214。PTS_b脈沖在時間t8下降到低電平，這把開關212p關斷，然后PTS 脈沖在時間t9上升到高電平，這把開關212η關斷，并且寫入結束。然后在時間tlO，復位信號PRES上升到高電平，這導通像素101的復位晶體管 204，并且FD 217被復位。同時，選擇信號PSEL下降到低電平，其關斷選擇晶體管205。響應于此，行選擇被解除選擇。然后在時間tll，從水平掃描電路108提供的PH脈沖導通列選擇開關215和216，并且輸出放大器109計算N輸出和S輸出之間的差，并輸出圖像信號。 該過程在時間tl2結束，此后，信號從列被輸出以便與PH脈沖同步。利用上面的操作，如果當從時間t8到時間t9信號的寫入結束時像素的輸出飽和， 則列信號線110的電位降低到接近GND電平，并且該電位被寫入保持電容器214。當接近 GND的電位被寫入保持電容器214時，在PMOS晶體管212p中不產生溝道，所以不產生溝道電容，這降低了柵極電容。相反，在NMOS晶體管212η中產生了溝道，這增大了柵極電容。由于用于驅動PMOS晶體管212ρ的緩沖器的驅動能力降低，所以PMOS晶體管212ρ在距緩沖器304較遠側更快地被關斷。相反，NMOS晶體管212η在距緩沖器304較遠側被更快地關斷。在該實施例 中，與圖6中所示的第一實施例相同的電路被用于控制單元106，使得用于關斷PTS、PTS_b、PTN和PTN_b晶體管的定時脈沖可以從固態(tài)成像設備的外部被輸入。 和第一實施例一樣，由于在這個實施例中，在PTS_b晶體管被完全關斷以后從外部接收到用于關斷PTS晶體管的脈沖，列信號線110的信號電位總是經受用于關斷PTS晶體管的脈沖造成的電位變化。這抑制了在光點的任意一側出現白色或者黑色條帶。如圖12中所示，由于本實施例通過在時間t4關斷PTN_b晶體管并且在時間t5關斷PTN晶體管也抑制了 N信號的電位變化，所以它能夠比第一和第二實施例更準確地獲取 S信號和N信號之間的差。和第二實施例一樣，通過使用延遲電路，可以為PTN和PTN_b或者PTS和PTS_b形成定時。如果它被應用于第三實施例，則只需要PTN和PTN_b外部的輸入焊盤被標準化，并且為PTN的供應線提供延遲電路。而且，只需要PTS和PTS_b外部的輸入焊盤被標準化，并且在PTS的供應線中提供延遲電路。(第四實施例)圖13是示出根據本發(fā)明第四實施例的固態(tài)成像設備的結構例子。第四實施例與第一實施例在信號保持部分1305的結構方面不同。具體來說，信號保持部分1305被形成為包括第一 CMOS開關1311A、第二 CMOS開關1312A、第三CMOS開關1311B和第四CMOS開關1312B。和第一實施例類似，光學信號的路徑和噪聲信號的路徑被分離。既然兩個路徑在基礎結構方面是相同的，所以參考用于信號的路徑作為例子來對其進行說明。被信號放大器單元104放大的信號通過第二 CMOS開關1312A轉移，并被保持在電容器1314A中。與此同時，信號被放大器1316放大，通過第四CMOS開關1312B轉移，并被保持在電容器1314B中。此后，和第一實施例類似，根據來自水平掃描電路的脈沖連續(xù)地輸出信號。還是在本實施例中，通過設置形成第一到第四CMOS開關的NMOS晶體管和PMOS晶體管使得NMOS晶體管在與PMOS晶體管被關斷的定時不同的定時被關斷，能夠提供與第一實施例相同的優(yōu)點。至少，在每一個CMOS開關中，NMOS晶體管在與PMOS晶體管被關斷的定時不同的定時被關斷。更期望的是，所有的NMOS晶體管都在與所有的PMOS晶體管被關斷的定時不同的定時被關斷。根據本實施例，由于在通過電容器1313B和1314B保持信號的狀態(tài)下，來自下一行的信號可以被電容器1313A和1314A保持，所以除了第一實施例的優(yōu)點以外，還能夠提供高速信號讀出的優(yōu)點。
上述實施例僅僅旨在指出用于實施本發(fā)明的特定例子，因此，本發(fā)明的技術范圍不應被理解為限于這些實施例。即，本發(fā)明可以以變體實施而不偏離其技術構思或者主要特征。上述實施例的任意組合是可能的。雖然已經參考示范性實施例描述了本發(fā)明，但是要理解，本發(fā)明不局限于所公開的示范性實施例。下列權利要求的范圍應符合最寬泛的解釋以便包括所有這些修改和等同結構及功能
權利要求
1.一種固態(tài)成像設備，包括多個信號線，信號從多個像素中的每一個被輸出到所述多個信號線中的每一個； 多個第一保持電容器，用于保持從所述多個信號線中的每一個輸出的信號； 排列在所述多個信號線和所述多個第一保持電容器之間的多個第一 CMOS開關，所述多個第一 CMOS開關中的每一個包括第一 NMOS晶體管和第一 PMOS晶體管； 電氣連接到多個第一 NMOS晶體管的柵極的第一控制線；和電氣連接到多個第一 PMOS晶體管的柵極的第二控制線，其中所述第一和第二控制線提供不同定時的信號，使得關斷所述第一 NMOS晶體管的定時從關斷所述第一 PMOS晶體管的定時偏移。
2.如權利要求1所述的固態(tài)成像設備，其中在所有的所述多個第一 CMOS開關中，在關斷所述第一 PMOS晶體管之前所述第一 NMOS 晶體管關斷，或者，在關斷所述第一 NMOS晶體管之前所述第一 PMOS晶體管關斷。
3.如權利要求1所述的固態(tài)成像設備，還包括控制單元，用于控制要被提供到所述第一和第二控制線的信號，使得關斷所述第一 NMOS晶體管的定時從關斷所述第一 PMOS晶體管的定時偏移。
4.如權利要求1所述的固態(tài)成像設備，還包括多個第二保持電容器，用于保持從所述多個信號線中的每一個輸出的用于復位像素的復位信號；排列在所述多個信號線和所述多個第二保持電容器之間的多個第二 CMOS開關，所述多個第二 CMOS開關中的每一個包括第二 NMOS晶體管和第二 PMOS晶體管； 電氣連接到多個第二 NMOS晶體管的柵極的第三控制線；和電氣連接到多個第二 PMOS晶體管的柵極的第四控制線，其中所述第三和第四控制線提供不同定時的信號，使得關斷所述第二 NMOS晶體管的定時從關斷所述第二 PMOS晶體管的定時偏移。
5.如權利要求1所述的固態(tài)成像設備，還包括排列在所述多個信號線和所述多個第一 CMOS開關之間的多個放大器單元，所述多個放大器單元中的每一個放大從所述多個信號線中的每一個輸出的信號。
6.如權利要求1所述的固態(tài)成像設備，還包括第一電極焊盤，用于把控制信號提供給所述第一控制線；和第二電極焊盤，用于把控制信號提供給所述第二控制線。
7.如權利要求1所述的固態(tài)成像設備，還包括 電極焊盤，和延遲電路，用于延遲輸入到所述電極焊盤的信號，其中所述第一和第二控制線中的一個通過所述延遲電路被連接到所述電極焊盤，并且所述第一和第二控制線中的另一個不通過所述延遲電路而被連接到所述電極焊盤。
8.如權利要求1所述的固態(tài)成像設備，還包括 第一輸入焊盤，用于將脈沖提供給所述第一控制線，和第二輸入焊盤，用于將脈沖提供給所述第二控制線，其中從所述第一輸入焊盤通過電氣路徑進入由所述第一控制線驅動的所述多個第一 NMOS晶體管中被設置為最靠近所述第一輸入焊盤的第一 NMOS晶體管的脈沖的延遲量不同于從所述第二輸入焊盤通過電氣路徑進入由所述第二控制線驅動的所述多個第一 PMOS晶體管中被設置為最靠近所述第二輸入焊盤的第一 PMOS晶體管的脈沖的延遲量。
9.一種固態(tài)成像設備，包括多個信號線，信號從多個像素中的每一個被輸出到所述多個信號線中的每一個； 多個第一保持電容器，用于保持從所述多個信號線中的每一個輸出的信號； 排列在所述多個信號線和所述多個第一保持電容器之間的多個第一 CMOS開關，所述多個第一 CMOS開關中的每一個包括第一 NMOS晶體管和第一 PMOS晶體管； 電氣連接到多個第一 NMOS晶體管的柵極的第一控制線； 電氣連接到多個第一 PMOS晶體管的柵極的第二控制線， 第一輸入焊盤，用于將脈沖提供到所述第一控制線，以及第二輸入焊盤，用于將脈沖提供到所述第二控制線，其中從所述第一輸入焊盤通過電氣路徑進入由所述第一控制線驅動的所述多個第一 NMOS 晶體管中被設置為最靠近所述第一輸入焊盤的第一 NMOS晶體管的脈沖的延遲量不同于從所述第二輸入焊盤通過電氣路徑進入由所述第二控制線驅動的所述多個第一 PMOS晶體管中被設置為最靠近所述第二輸入焊盤的第一 PMOS晶體管的脈沖的延遲量。
10.如權利要求9所述的固態(tài)成像設備，其中所述第一輸入焊盤和所述第二輸入焊盤由相同的導體圖案形成。
11.如權利要求9所述的固態(tài)成像設備，其中所述第一輸入焊盤和所述第二輸入焊盤由相同的導體圖案形成， 進入被設置為最靠近所述第二輸入焊盤的所述第一 PMOS晶體管的脈沖的延遲量大于進入被設置為最靠近所述第一輸入焊盤的所述第一 NMOS晶體管的脈沖的延遲量。
全文摘要
一種固態(tài)成像設備，包括信號線，信號從像素中的每一個被輸出到所述信號線中的每一個；第一保持電容器，用于保持從信號線中的每一個輸出的信號；排列在信號線和第一保持電容器之間的第一CMOS開關，所述第一CMOS開關中的每一個包括第一NMOS晶體管和第一PMOS晶體管；共同連接到第一CMOS開關的第一NMOS晶體管的柵極的第一控制線；和共同連接到第一CMOS開關的第一PMOS晶體管的柵極的第二控制線，并且，不同定時的信號被提供給第一控制線和第二控制線，使得關斷第一NMOS晶體管的定時從關斷第一PMOS晶體管的定時偏移。
文檔編號H04N5/3745GK102256069SQ20111013130
公開日2011年11月23日 申請日期2011年5月20日 優(yōu)先權日2010年5月21日
發(fā)明者酒井誠一郎 申請人:佳能株式會社