固態(tài)圖像傳感器、其控制方法以及電子設(shè)備的制作方法
【專利摘要】提供了固態(tài)圖像傳感器及其控制方法和電子設(shè)備。該固態(tài)圖像傳感器包括單元像素，每個(gè)單元像素包括：光電變換器，產(chǎn)生與入射光的量對(duì)應(yīng)的電荷并在其中積累電荷；第一傳送門，傳送光電變換器中積累的電荷；電荷保持區(qū)域，其中保持由第一傳送門從光電變換器傳送的電荷；第二傳送門，傳送電荷保持區(qū)域中保持的電荷；浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)域，其中保持由第二傳送門從電荷保持區(qū)域傳送的電荷以作為信號(hào)讀出，和復(fù)位部分，復(fù)位浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)域中的電荷。第一傳送門和復(fù)位部分通過由其共享的驅(qū)動(dòng)線連接到同一驅(qū)動(dòng)部分，且由該驅(qū)動(dòng)部分同時(shí)驅(qū)動(dòng)。
【專利說明】固態(tài)圖像傳感器、其控制方法以及電子設(shè)備
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本公開涉及固態(tài)圖像傳感器、其控制方法以及電子設(shè)備，且具體地涉及使得可以抑制在具有存儲(chǔ)器部分的像素結(jié)構(gòu)中布線的數(shù)目的增加的固態(tài)圖像傳感器、其控制方法以及電子設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]作為固態(tài)圖像傳感器，例如，提供了 CMOS (互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體)圖像傳感器，其通過MOS晶體管讀出在作為光電變換器的光電二極管中的PN結(jié)電容器中積累的光電荷(電荷)。
[0003]CMOS圖像傳感器執(zhí)行以逐像素、逐行等方式讀出光電二極管中積累的電荷的操作。因此，不可能向全部像素提供期間積累電荷的相同曝光時(shí)間段，且因此在當(dāng)被攝體移動(dòng)等的定時(shí)拍攝的圖像中出現(xiàn)失真。
[0004]圖1圖示單元像素之一的配置示例。
[0005]如圖1所示，每個(gè)單元像素20A包括光電二極管(PD)21、傳送門(transfer gate)
24、浮動(dòng)擴(kuò)散25、復(fù)位晶體管26、放大晶體管27和選擇晶體管28。
[0006]在單元像素20A中，光電二極管21是例如通過在N型襯底31上形成的P型井層32的前表面中形成P型層33并通過在P型井層32中埋入N型掩埋層34而形成的掩埋光電二極管。P型井層32形成在傳輸門24以下。當(dāng)傳送門24處于關(guān)閉狀態(tài)時(shí)，位壘(potentialbarrier)防止電荷移動(dòng)。另一方面，當(dāng)傳送門24處于打開狀態(tài)時(shí),傳送門24以下的位魚降低，光電二極管21中的PN結(jié)中積累的電荷傳送到浮動(dòng)擴(kuò)散25，且來自其的電壓改變通過放大晶體管27輸出到信號(hào)線17。
[0007](機(jī)械快門方法)
[0008]使用機(jī)械光屏蔽單元的機(jī)械快門方法廣泛地用作對(duì)于包括具有上述配置的單元像素20A的固態(tài)圖像傳感器實(shí)現(xiàn)全局曝光的方法之一。在全局曝光中，在所有像素具有相同曝光時(shí)間段的情況下捕獲圖像。以所有像素同時(shí)開始曝光且同時(shí)終止曝光的方式執(zhí)行全局曝光。
[0009]在機(jī)械快門方法中，機(jī)械地控制曝光時(shí)間，從而向每一個(gè)像素提供其中當(dāng)光進(jìn)入光電二極管21時(shí)產(chǎn)生電荷的相同時(shí)間段。然后，關(guān)閉機(jī)械快門，且狀態(tài)改變?yōu)閷?shí)質(zhì)上不積累電荷的狀態(tài)。在該狀態(tài)下，順序地讀出信號(hào)。但是，提供機(jī)械光屏蔽單元的必要性使得尺寸減小很困難，且驅(qū)動(dòng)該機(jī)構(gòu)的速度受限。為此，機(jī)械快門方法在并發(fā)性方面劣于電氣方法。
[0010](現(xiàn)有技術(shù)的全局曝光)
[0011]這里，參考圖2和圖3，給出用于通過向所有像素提供相同的曝光時(shí)間段而沒有失真地在圖1中的單元像素20A中實(shí)現(xiàn)圖像捕獲的操作的描述。
[0012]圖2圖示像素陣列部分中第i和第(i+Ι)行中的每一單元像素20A在一幀時(shí)間段內(nèi)的選擇脈沖SEL、傳送脈沖TRG和復(fù)位脈沖RST的時(shí)序圖，單元像素20A在像素陣列部分中以矩陣形式二維排列。
[0013]圖3圖示在圖2中的時(shí)間tl到t6的單元像素20A的電位圖。注意，在每個(gè)電位圖中，在垂直方向上指示電位，且電位在向上方向上變低。在附圖中的字符TRG和RST以下顯示的方形指示傳送脈沖TRG和復(fù)位脈沖RST的狀態(tài)。具體地說，黑色方形指示相應(yīng)的脈沖ON (導(dǎo)通)，且白色方形指示脈沖OFF (斷開)。
[0014]在圖2中，從時(shí)間tl到時(shí)間t3的時(shí)間段是其中在每一個(gè)像素中同時(shí)積累與入射光的量對(duì)應(yīng)的電荷的累積時(shí)間段。
[0015]具體地說，在時(shí)間tl，在每一個(gè)像素中同時(shí)導(dǎo)通傳送脈沖TRG和復(fù)位脈沖RST，且放電光電二極管21和浮動(dòng)擴(kuò)散25中的電荷。此后，斷開傳送脈沖TRG和復(fù)位脈沖RST，且在每一個(gè)像素中同時(shí)開始曝光。與入射光的量對(duì)應(yīng)的電荷在光電二極管21中積累，如在時(shí)間t2所示。
[0016]在時(shí)間t3，在每一個(gè)像素中同時(shí)導(dǎo)通傳送脈沖TRG，光電二極管21中積累的電荷傳送到浮動(dòng)擴(kuò)散25，然后斷開傳送脈沖TRG。由此，每一個(gè)像素中同一曝光時(shí)間段中積累的電荷保持在浮動(dòng)擴(kuò)散25中。
[0017]此后，在第i和第(i+Ι)行的讀出時(shí)間段中，以行單位串行地讀取積累的電荷。
[0018]具體地說，在時(shí)間t4讀出像素信號(hào)，該像素信號(hào)指示基于浮動(dòng)擴(kuò)散25中積累的電荷的電壓(在下文中，稱為信號(hào)電平)。在時(shí)間t5,復(fù)位浮動(dòng)擴(kuò)散25。在下文中，將信號(hào)電平的讀出時(shí)間段稱為D時(shí)段。
[0019]在時(shí)間t6,讀出一信號(hào),該信號(hào)指不已經(jīng)放電電荷的浮動(dòng)擴(kuò)散25的電壓(在下文中，稱為復(fù)位電平)。在下文中，將復(fù)位電平的讀出時(shí)間段稱為P時(shí)段。
[0020]如上所述，當(dāng)讀出指示信號(hào)復(fù)位電平的信號(hào)時(shí)，通過在后級(jí)中的信號(hào)處理中使用復(fù)位電平去除信號(hào)電平的噪聲。在信號(hào)去除處理中，作為在讀出信號(hào)電平之后執(zhí)行的復(fù)位操作的結(jié)果，讀出復(fù)位電平。因此，不可以去除復(fù)位操作中的kTC噪聲(熱噪聲)，因此圖像質(zhì)量惡化。
[0021]復(fù)位操作中的kTC噪聲是由于復(fù)位操作中的復(fù)位晶體管切換操作而產(chǎn)生的隨機(jī)噪聲。因此，如果不使用傳送電荷到浮動(dòng)擴(kuò)散25之前的電平，則不可以適當(dāng)?shù)厝コ盘?hào)電平的噪聲。由于在每一個(gè)像素中同時(shí)將電荷傳送到浮動(dòng)擴(kuò)散25，因此此時(shí)以讀出信號(hào)電平且此后再次執(zhí)行復(fù)位操作的方式去除噪聲。因此，可以去除比如偏移誤差的噪聲，但是不可以去除kTC噪聲。
[0022]同時(shí)，已知在Si_Si02界面的很多晶體缺陷很可能導(dǎo)致暗電流。在電荷保持在浮動(dòng)擴(kuò)散25中的情況下，要施加到信號(hào)電平的暗電流取決于讀出電荷的次序而彼此不同?；趶?fù)位電平的噪聲去除也不能使得該暗電流取消。
[0023]例如，在JP H01-243675A和JP2004-140149A中提出了這種固態(tài)圖像傳感器。
[0024](具有存儲(chǔ)器部分的像素結(jié)構(gòu))
[0025]作為使能kTC噪聲去除的結(jié)構(gòu)，如圖4所示，提出了其中在浮動(dòng)擴(kuò)散之外每個(gè)單元像素還提供有電荷保持區(qū)域的結(jié)構(gòu)。
[0026]如圖4所示，除浮動(dòng)擴(kuò)散(FD) 25之外，每個(gè)單元像素20B還提供有存儲(chǔ)器部分(MEM) 230存儲(chǔ)器部分23臨時(shí)保持光電二極管(PD) 21中積累的電荷。單元像素20B進(jìn)一步提供有第一傳送門22，其將光電二極管(PD) 21中積累的電荷傳送到存儲(chǔ)器部分23。[0027]在包括存儲(chǔ)器部分23的單元像素20B中，一旦光電二極管(PD) 21中積累的電荷傳送到存儲(chǔ)器部分23，此后將電荷串行地傳送到浮動(dòng)擴(kuò)散(FD) 25以執(zhí)行讀出操作。
[0028]這里，將參考圖5描述在包括存儲(chǔ)器部分23的單元像素20B中執(zhí)行全局曝光的操作。圖5圖示在時(shí)間tl到t7的單元像素20B的電位圖。在附圖中在字符TRX、TRG和RST之下顯示的方形指示傳送脈沖TRX、傳送脈沖TRG和復(fù)位脈沖RST的狀態(tài)。
[0029]從時(shí)間tl到時(shí)間t3的時(shí)間段是其中在每一個(gè)像素中同時(shí)積累與入射光的量對(duì)應(yīng)的電荷的累積時(shí)間段。
[0030]具體地說，在時(shí)間tl，在每一個(gè)像素中同時(shí)導(dǎo)通傳送脈沖TRX、傳送脈沖TRG和復(fù)位脈沖RST，且放電光電二極管21、存儲(chǔ)器部分23和浮動(dòng)擴(kuò)散25中的電荷。此后，斷開傳送脈沖TRX、傳送脈沖TRG和復(fù)位脈沖RST,且在每一個(gè)像素中同時(shí)開始曝光。與入射光的量對(duì)應(yīng)的電荷在光電二極管21中積累，如在時(shí)間t2所示。
[0031]在時(shí)間t3，在每一個(gè)像素中同時(shí)導(dǎo)通傳送脈沖TRX，將光電二極管21中積累的電荷傳送到存儲(chǔ)器部分23，然后斷開傳送脈沖TRX。
[0032]從時(shí)間t4到時(shí)間t7的時(shí)間段是其中以行為單元順序地讀出積累的電荷的讀出時(shí)間段。
[0033]具體地說，在時(shí)間t4，導(dǎo)通復(fù)位脈沖RST，浮動(dòng)擴(kuò)散25復(fù)位，電荷從浮動(dòng)擴(kuò)散25放電，然后斷開復(fù)位脈沖RST。
[0034]在時(shí)間t5，讀出指示復(fù)位電平的像素信號(hào)。在時(shí)間t6，導(dǎo)通傳送脈沖TRG，將在存儲(chǔ)器部分23中積累的電荷傳送到浮動(dòng)擴(kuò)散25，然后斷開傳送脈沖TRG。
[0035]在時(shí)間t7，讀出指示信號(hào)電平的像素信號(hào)。此時(shí)，信號(hào)電平中包括的復(fù)位噪聲與在讀出復(fù)位電平時(shí)讀出的復(fù)位噪聲一致。這使能減小即使包括kTC噪聲的噪聲的處理。
[0036]從這可以很清楚地看出，根據(jù)其中除浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)域之外還提供臨時(shí)保持光電二極管中積累的電荷的存儲(chǔ)器部分的像素結(jié)構(gòu)，可以實(shí)現(xiàn)減小即使包括kTC噪聲的噪聲的處理。
[0037]例如，在JP2006-311515A和JP H11-177076A中提出了這種固態(tài)圖像傳感器。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0038]同時(shí)，以具有存儲(chǔ)器部分的像素結(jié)構(gòu)的固態(tài)圖像傳感器具有比現(xiàn)有技術(shù)中的固態(tài)圖像傳感器更大數(shù)目的、形成單元像素的晶體管，因此具有更大數(shù)目的用于驅(qū)動(dòng)晶體管的驅(qū)動(dòng)線。
[0039]更大數(shù)目的驅(qū)動(dòng)線可能具有以下危險(xiǎn)。具體地說，用于使得光入射在光電二極管上的更小的區(qū)域可能使得靈敏度惡化，且布線短路或開路概率的增加可能導(dǎo)致產(chǎn)量退化。為此，優(yōu)選地是，布線的數(shù)目盡可能地小。
[0040]在這種情況下提供本技術(shù)，且其使得可以抑制具有存儲(chǔ)器部分的像素結(jié)構(gòu)中布線的數(shù)目的增加。
[0041]根據(jù)本技術(shù)的第一實(shí)施例，提供了固態(tài)圖像傳感器，包括:多個(gè)單元像素，每個(gè)單兀像素包括:產(chǎn)生與入射光的量對(duì)應(yīng)的電荷并在其中積累電荷的光電變換器；第一傳送門，傳送光電變換器中積累的電荷；電荷保持區(qū)域，其中保持由第一傳送門從光電變換器傳送的電荷；第二傳送門，傳送電荷保持區(qū)域中保持的電荷；浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)域，其中保持由第二傳送門從電荷保持區(qū)域傳送的電荷以作為信號(hào)讀出，和復(fù)位部分，復(fù)位浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)域中的電荷。第一傳送門和復(fù)位部分通過由第一傳送門和復(fù)位部分共享的驅(qū)動(dòng)線連接到同一驅(qū)動(dòng)部分，且由該驅(qū)動(dòng)部分同時(shí)驅(qū)動(dòng)。
[0042]第一傳送門可以部分地或者完全地覆蓋電荷保持區(qū)域。
[0043]驅(qū)動(dòng)部分可以將驅(qū)動(dòng)復(fù)位部分時(shí)的第一電壓設(shè)置得低于驅(qū)動(dòng)第一傳送門時(shí)的第
二電壓。
[0044]根據(jù)本技術(shù)的第一方面，提供了用于上述根據(jù)本技術(shù)第一方面的固態(tài)圖像傳感器的控制方法。
[0045]在根據(jù)本技術(shù)第一方面的固態(tài)圖像傳感器和控制方法中，第一傳送門和復(fù)位部分通過由第一傳送門和復(fù)位部分共享的驅(qū)動(dòng)線連接到驅(qū)動(dòng)部分，且由該驅(qū)動(dòng)部分同時(shí)驅(qū)動(dòng)。
[0046]根據(jù)本技術(shù)的第二實(shí)施例，提供了具有在其上安裝的固態(tài)圖像傳感器的電子設(shè)備，該固態(tài)圖像傳感器包括:多個(gè)單元像素，每個(gè)單元像素包括:光電變換器，產(chǎn)生與入射光的量對(duì)應(yīng)的電荷并在其中積累電荷；第一傳送門，傳送光電變換器中積累的電荷；電荷保持區(qū)域，其中保持由第一傳送門從光電變換器傳送的電荷；第二傳送門，傳送電荷保持區(qū)域中保持的電荷；浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)域，其中保持由第二傳送門從電荷保持區(qū)域傳送的電荷以作為信號(hào)讀出，和復(fù)位部分，復(fù)位浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)域中的電荷。第一傳送門和復(fù)位部分通過由第一傳送門和復(fù)位部分共享的驅(qū)動(dòng)線連接到同一驅(qū)動(dòng)部分，且由該驅(qū)動(dòng)部分同時(shí)驅(qū)動(dòng)。
[0047]在根據(jù)本技術(shù)第二方面的電子設(shè)備中，第一傳送門和復(fù)位部分通過由第一傳送門和復(fù)位部分共享的驅(qū)動(dòng)線連接到驅(qū)動(dòng)部分，且由該驅(qū)動(dòng)部分同時(shí)驅(qū)動(dòng)。
[0048]根據(jù)本技術(shù)的第一和第二方面，可以抑制具有存儲(chǔ)器部分的像素結(jié)構(gòu)中布線的數(shù)目的增加。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0049]圖1是圖示現(xiàn)有技術(shù)中單元像素之一的配置示例的截面圖；
[0050]圖2是圖示現(xiàn)有技術(shù)中驅(qū)動(dòng)單元像素的方法的時(shí)序圖；
[0051]圖3是圖示現(xiàn)有技術(shù)中驅(qū)動(dòng)單元像素的方法的電位圖；
[0052]圖4是圖示現(xiàn)有技術(shù)中單元像素之一的配置示例的截面圖；
[0053]圖5是圖示現(xiàn)有技術(shù)中驅(qū)動(dòng)單元像素的方法的電位圖；
[0054]圖6是圖示CMOS圖像傳感器的配置示例的圖；
[0055]圖7圖示單元像素之一的配置示例的平面圖；
[0056]圖8是圖示單元像素的配置示例的截面圖；
[0057]圖9是圖示驅(qū)動(dòng)單元像素的方法的時(shí)序圖；
[0058]圖10是在時(shí)間tl的電位圖；
[0059]圖11是在時(shí)間t2的電位圖；
[0060]圖12是在時(shí)間t2’的電位圖；
[0061]圖13是在時(shí)間t3的電位圖；
[0062]圖14是在時(shí)間t4的電位圖；
[0063]圖15是在時(shí)間t5的電位圖；
[0064]圖16是在時(shí)間t6的電位圖；[0065]圖17是在時(shí)間t7的電位圖；
[0066]圖18是在時(shí)間t8的電位圖；
[0067]圖19是在時(shí)間t9的電位圖；
[0068]圖20是在時(shí)間tlO的電位圖；
[0069]圖21是在時(shí)間til的電位圖；
[0070]圖22是圖示CMOS圖像傳感器的另一配置示例的圖；
[0071]圖23是圖示CMOS圖像傳感器的又一配置示例的圖；和
[0072]圖24是圖示成像裝置的配置示例的圖。
【具體實(shí)施方式】
[0073]在下文中，將參考附圖詳細(xì)描述本公開的優(yōu)選實(shí)施例。注意，在該說明書和附圖中，具有實(shí)質(zhì)上相同的功能和結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)元件由相同的附圖標(biāo)記表示，且省略這些結(jié)構(gòu)元件的重復(fù)說明。
[0074][固態(tài)成像裝置的配置示例]
[0075]圖6是圖示作為應(yīng)用了本技術(shù)的實(shí)施例的固態(tài)成像裝置的CMOS圖像傳感器的配置示例的框圖。
[0076]如圖6所示，根據(jù)本實(shí)施例的CMOS圖像傳感器100具有包括在未示出的半導(dǎo)體襯底(芯片)上形成的像素陣列部分111和在形成有關(guān)的像素陣列部分111的同一半導(dǎo)體襯底上集成的外圍電路的配置。外圍電路例如包括垂直驅(qū)動(dòng)部分112、列處理部分113、水平驅(qū)動(dòng)部分114和系統(tǒng)控制部分115。
[0077]CMOS圖像傳感器100進(jìn)一步包括信號(hào)處理部分118和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)部分119。信號(hào)處理部分118和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)部分119可以由例如DSP (數(shù)字信號(hào)處理器)等的外部信號(hào)處理部分配置，或者可以安裝在形成CMOS圖像傳感器100的同一襯底上。
[0078]在像素陣列部分111中，每個(gè)具有光電變換器的單元像素(在下文中，有時(shí)簡(jiǎn)稱為“像素”)以矩陣形式二維排列，該光電變換器以與入射光的量對(duì)應(yīng)的電荷量生成電荷以在其中積累電荷。將在之后描述單元像素的配置。
[0079]在像素陣列部分111中，關(guān)于以矩陣形式排列的像素陣列，對(duì)于每行在附圖中的水平方向(像素行中像素的布置方向)上形成像素驅(qū)動(dòng)線116，且對(duì)于每列在附圖中在垂直方向(像素列中像素的布置方向)上形成垂直信號(hào)線117。在圖6中，每一像素驅(qū)動(dòng)線116表示為一條線，盡管其實(shí)際上不限于一條。像素驅(qū)動(dòng)線116的一端連接到與垂直驅(qū)動(dòng)部分112的每行對(duì)應(yīng)的輸出端。
[0080]垂直驅(qū)動(dòng)部分112由移位寄存器、地址解碼器等配置，且是對(duì)于所有像素，或者以行為單元等同時(shí)驅(qū)動(dòng)像素陣列部分111的各個(gè)像素的像素驅(qū)動(dòng)部分。在附圖中省略垂直驅(qū)動(dòng)部分112的具體配置，該垂直驅(qū)動(dòng)部分112典型地包括兩個(gè)掃描系統(tǒng)，即讀出掃描系統(tǒng)和清除(sweep)掃描系統(tǒng)。
[0081]為了從像素陣列部分111的單元像素讀取信號(hào)，讀出掃描系統(tǒng)以行為單元串行地關(guān)于單元像素執(zhí)行選擇性掃描。清除掃描系統(tǒng)關(guān)于要經(jīng)歷讀出掃描系統(tǒng)的讀出掃描的讀出行執(zhí)行清除掃描。清除掃描先于讀出掃描相當(dāng)于快門速度的時(shí)間。
[0082]通過歸因于清除掃描系統(tǒng)的清除掃描，將不需要的電荷清除出在讀出行中的單元像素的光電變換器(復(fù)位)。通過歸因于清除掃描系統(tǒng)的該不需要的電荷的清除(復(fù)位)，執(zhí)行所謂的電子快門操作。在這里，電子快門操作是丟棄光電變換器的電荷并新開始曝光(開始累積電荷)的操作。
[0083]由歸因于讀出掃描系統(tǒng)的讀出操作讀出的信號(hào)對(duì)應(yīng)于在緊接的前一讀出操作或者電子快門操作之后已經(jīng)入射的光的量。然后，從歸因于緊接的前一讀出操作或者電子快門操作的讀出定時(shí)或者清除定時(shí)到歸因于電流讀出操作的讀出定時(shí)的時(shí)間段是單元像素中電荷的累積時(shí)間(曝光時(shí)間)。
[0084]從已經(jīng)經(jīng)歷歸因于垂直驅(qū)動(dòng)部分112的選擇性掃描的像素行中的各個(gè)單元像素輸出的信號(hào)通過各條垂直信號(hào)線117提供到列處理部分113。列處理部分113對(duì)于像素陣列部分111的各個(gè)像素列，關(guān)于通過垂直信號(hào)線117從所選行中的各個(gè)單元像素輸出的信號(hào)執(zhí)行預(yù)定信號(hào)處理，且另外，臨時(shí)保持信號(hào)處理之后的像素信號(hào)。
[0085]具體地說，列處理部分113至少執(zhí)行噪聲去除處理(例如，⑶S (相關(guān)二重采樣)處理)作為信號(hào)處理。通過歸因于列處理部分113的該⑶S處理，去除比如復(fù)位噪聲和放大晶體管的閾值的分散之類的像素固有的固定模式噪聲。列處理部分113可以不僅提供有噪聲去除處理的功能，而且例如還提供有AD (模數(shù))轉(zhuǎn)換功能，從而輸出數(shù)字信號(hào)的信號(hào)電平。
[0086]水平驅(qū)動(dòng)部分114由移位寄存器、地址解碼器等配置，且在列處理部分113中順序地選擇與各個(gè)像素列對(duì)應(yīng)的單元電路。通過歸因于該水平驅(qū)動(dòng)部分114的選擇性掃描，順序地輸出已經(jīng)經(jīng)歷列處理部分113中的信號(hào)處理的像素信號(hào)。
[0087]系統(tǒng)控制部分115由生成各種定時(shí)信號(hào)的定時(shí)發(fā)生器等配置，且基于由有關(guān)定時(shí)發(fā)生器生成的各種定時(shí)信號(hào)關(guān)于垂直驅(qū)動(dòng)部分112、列處理部分113、水平驅(qū)動(dòng)部分114等執(zhí)行驅(qū)動(dòng)控制。
[0088]信號(hào)處理部分118至少具有添加處理功能，且關(guān)于從列處理部分113輸出的像素信號(hào)執(zhí)行比如添加處理的各種信號(hào)處理。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)部分119臨時(shí)存儲(chǔ)用于比如信號(hào)處理部分118中的信號(hào)處理之類的這種處理的數(shù)據(jù)。
[0089][單元像素配置]
[0090]接下來，將參考圖7和圖8描述圖6中像素陣列部分111中以矩陣形式排列的單元像素120中每個(gè)的特定配置。圖7圖示單元像素120的配置的平面圖。圖8圖示以圖7的右側(cè)上的平面圖中圖示的A-A’方向截取的單元像素120的截面的配置示例。
[0091]單元像素120例如包括光電二極管(PD)121作為光電變換器。光電二極管121例如是通過在N型襯底131上形成的P型井層132中在襯底前表面?zhèn)刃纬蒔型層133并通過在P型井層132中埋入N型掩埋層134而形成的掩埋光電二極管。注意，P型層133和N型掩埋層134每個(gè)都具有在從其放電電荷時(shí)引起耗盡狀態(tài)的雜質(zhì)密度。
[0092]單元像素120除光電二極管121之外，還包括第一傳送門(TRX) 122、存儲(chǔ)器部分(MEM) 123、第二傳送門(TRG) 124和浮動(dòng)擴(kuò)散(FD) 125。
[0093]第一傳送門122包括:由多晶半導(dǎo)體形成的柵極電極122A;和柵極絕緣膜122B。柵極電極122A以如下方式形成:覆蓋光電二極管121和存儲(chǔ)器部分123之間的部分以及存儲(chǔ)器部分123的上部的部分或者全部，其中柵極絕緣膜122B放置于其間。用于布線的觸點(diǎn)141在存儲(chǔ)器部分123側(cè)連接到柵極電極122A的上部。當(dāng)將傳送脈沖TRX通過觸點(diǎn)141施加到柵極電極122A時(shí),第一傳送門122傳送光電二極管121中積累的電荷。[0094]存儲(chǔ)器部分123由在柵極電極122A之下形成且具有在從其放電電荷時(shí)導(dǎo)致耗盡狀態(tài)的雜質(zhì)密度的N型掩埋溝道135形成，并在其中積累由第一傳送門122從光電二極管121傳送的電荷。注意，由于存儲(chǔ)器部分123由掩埋溝道135形成，因此可以防止在Si_Si02界面發(fā)生暗電流并有助于圖像質(zhì)量增強(qiáng)。
[0095]另外，可以通過在存儲(chǔ)器部分123的上部排列柵極電極122A和通過將傳送脈沖TRX施加到柵極電極122A來關(guān)于存儲(chǔ)器部分123執(zhí)行調(diào)制。換句話說，施加傳送脈沖TRX到柵極電極122A引起存儲(chǔ)器部分123的深電位。這引起比在不調(diào)制的情況下更大的存儲(chǔ)器部分123中電荷的飽和量。
[0096]第二傳送門124包括:由多晶半導(dǎo)體形成的柵極電極124A ;和柵極絕緣膜124B。柵極電極124A在存儲(chǔ)器部分123和浮動(dòng)擴(kuò)散125之間的部分上形成，其中柵極絕緣膜124B放置在其間。用于布線的觸點(diǎn)142連接到柵極電極124A的上部。當(dāng)傳送脈沖TRG通過觸點(diǎn)142施加到柵極電極124A時(shí)，第二傳送門124傳送存儲(chǔ)器部分123中積累的電荷。
[0097]浮動(dòng)擴(kuò)散125是由具有使能用于布線的觸點(diǎn)143的電連接的雜質(zhì)密度的N型層形成的電荷電壓變換器，且轉(zhuǎn)換由第二傳送門124從存儲(chǔ)器部分123傳送的電荷。用于布線的觸點(diǎn)143連接到浮動(dòng)擴(kuò)散125的上部。
[0098]復(fù)位門126包括:由多晶半導(dǎo)體形成的柵極電極126A ;和柵極絕緣膜126B。柵極電極126A在浮動(dòng)擴(kuò)散125和電荷放電部分(VDD) 127之間的部分之上形成，其中柵極絕緣膜126B放置于其間。用于布線的觸點(diǎn)144連接到柵極電極126A的上部。當(dāng)復(fù)位脈沖RST通過觸點(diǎn)144施加到柵極電極126A時(shí)，復(fù)位門126由此將電荷從浮動(dòng)擴(kuò)散125傳送到電荷放電部分127，以使得浮動(dòng)擴(kuò)散125復(fù)位。
[0099]注意，因?yàn)榈谝粋魉烷T122的觸點(diǎn)141和復(fù)位門126的觸點(diǎn)144通過由觸點(diǎn)141和144共享的像素驅(qū)動(dòng)線116之一連接到垂直驅(qū)動(dòng)部分112，所以施加到柵極電極122A的傳送脈沖TRX和施加到柵極電極126A的復(fù)位脈沖RST具有相同電位。將在之后描述細(xì)節(jié)。
[0100]單元像素120進(jìn)一步包括放大器電路161和選擇電路162。放大器電路161連接到浮動(dòng)擴(kuò)散125。當(dāng)選擇電路162選擇單元像素120作為讀出像素信號(hào)的目標(biāo)時(shí)，放大器電路161讀出指示浮動(dòng)擴(kuò)散125的電壓的像素信號(hào)，并通過相應(yīng)的垂直信號(hào)線117向列處理部分113提供電壓。
[0101]單元像素120進(jìn)一步包括電荷放電門(ABG) 128和電荷放電部分(ABD) 129。當(dāng)控制脈沖ABG通過用于布線的觸點(diǎn)146施加到柵極電極128A時(shí)，電荷放電門128傳送光電二極管121中積累的電荷。換句話說，電荷由電荷放電門128從光電二極管121傳送到電荷放電部分129然后放電。
[0102]用于布線的觸點(diǎn)147連接到電荷放電部分129的上部。電荷放電門128和電荷放電部分129發(fā)揮防止在曝光結(jié)束之后的讀出時(shí)間段期間光電二極管121中的電荷由于光電二極管121的飽和而從其溢出的效果。
[0103]注意，例如具有氧化膜、氮化膜和氧化膜的三層結(jié)構(gòu)的絕緣膜151在單元像素120的上表面形成。絕緣膜151還用作光學(xué)地防止反射的膜。絕緣膜151具有僅與形成觸點(diǎn)141到147的部分對(duì)應(yīng)的開口。注意，形成絕緣膜151的各個(gè)層均具有考慮耐受壓力和光靈敏度特性而設(shè)置的最優(yōu)膜壓力。
[0104]另外，由比如鎢之類的金屬制成的光屏蔽膜152在絕緣膜151的上表面形成。如圖8所示，光屏蔽膜152具有僅與形成光電二極管121的光接收部分和觸點(diǎn)141到147的部分對(duì)應(yīng)的開口。
[0105]與光電二極管121的光接收部分對(duì)應(yīng)的光屏蔽膜152的開口部分之一以基于光電二極管121的光靈敏度和存儲(chǔ)器部分123中生成的噪聲之間的折衷的最佳尺寸和位置設(shè)置。注意，在存儲(chǔ)器部分123中生成的噪聲是根據(jù)與在CCD (電荷耦合器件)圖像傳感器中的漏光(smear)中相同的原理生成的噪聲。例如，因?yàn)楫?dāng)光從光屏蔽膜152的開口進(jìn)入存儲(chǔ)器部分123或者其附近時(shí)在存儲(chǔ)器部分123中生成電荷或者因?yàn)橥獠可傻碾姾蓴U(kuò)散以流入存儲(chǔ)器部分123中而產(chǎn)生噪聲。
[0106]與觸點(diǎn)141到147對(duì)應(yīng)的光屏蔽膜152的其它開口形成為略微大于各個(gè)觸點(diǎn)141到147的截面部分，以使得可以防止每一觸點(diǎn)141到147和光屏蔽膜152之間的短路。因此，在其間保證預(yù)定間隔。但是，在其間過小的間隔很可能導(dǎo)致短路。另一方面，在其間過大的間隔導(dǎo)致光偏離到相應(yīng)的開口部分中，且偏離光根據(jù)與上述漏光相同的原理增加噪聲。因此，與觸點(diǎn)141到147對(duì)應(yīng)的開口部分每個(gè)也以基于兩個(gè)特性之間的折衷的最佳尺寸設(shè)置。
[0107][驅(qū)動(dòng)單元像素的方法]
[0108]接下來，將參考圖9到圖21描述驅(qū)動(dòng)單元像素120的方法。
[0109]注意，圖9圖示像素陣列部分111中第i和第(i+Ι)行中每個(gè)單元像素120在一幀時(shí)間段內(nèi)的選擇脈沖SEL、復(fù)位脈沖RST、傳送脈沖TRX、傳送脈沖TRG和控制脈沖ABG的時(shí)序圖。圖10到圖21圖示在圖9中的時(shí)間tl到til處在圖8中A-A’方向上單元像素120的電位圖，且適當(dāng)?shù)貐⒖几綀D給出描述。
[0110]在每個(gè)電位圖中，在垂直方向上指示電位。在向上方向中，電位變得更低且位壘變得更高。另一方面，在向下方向中，電位變得更高且位壘變得更低。另外，字符ABG、TRX、TRG和RST之下顯示的方形指示控制脈沖ABG、傳送脈沖TRX、傳送脈沖TRG和復(fù)位脈沖RST的柵極電極及其狀態(tài)。具體地說，由黑色方形示出的柵極電極指示相應(yīng)的脈沖0N，且由白色方形示出的柵極電極指示脈沖OFF。
[0111]在下文中，當(dāng)控制脈沖ABG、傳送脈沖TRX、傳送脈沖TRG或者復(fù)位脈沖RST導(dǎo)通時(shí)，脈沖的電壓被稱為導(dǎo)通電壓。當(dāng)脈沖斷開時(shí)，其電壓被稱為斷開電壓。
[0112]首先，當(dāng)在時(shí)間tl控制脈沖ABG導(dǎo)通時(shí)，光電二極管121耗盡，即，變?yōu)樘幱诒３謴?fù)位的狀態(tài)。結(jié)果，光進(jìn)入光電二極管121，但是通過光電轉(zhuǎn)換獲得的電荷典型地放電到電荷放電部分(ABD) 129 (圖10)。
[0113]接下來，當(dāng)控制脈沖ABG斷開時(shí)，通過光電轉(zhuǎn)換入射光而獲得的電荷開始同時(shí)在每一個(gè)像素的光電二極管121中積累。換句話說，當(dāng)控制脈沖ABG從導(dǎo)通切換為斷開時(shí)，積累與入射光的量對(duì)應(yīng)的電荷，且在每一個(gè)像素中同時(shí)開始曝光。然后，在曝光的開始時(shí)，根據(jù)經(jīng)過的時(shí)間(圖11中的時(shí)間t2)在光電二極管121中積累電荷。當(dāng)在光電二極管121中積累電荷時(shí)，比如漏光之類的噪聲分量和暗電流也同時(shí)在存儲(chǔ)器部分123中積累(圖12中的時(shí)間t2’)。
[0114]為此，在光電二極管121中積累的電荷然后傳送到存儲(chǔ)器部分123之前，傳送脈沖TRG導(dǎo)通以復(fù)位在存儲(chǔ)器部分123中積累的噪聲分量。由此，在存儲(chǔ)器部分123中積累的噪聲分量傳送到浮動(dòng)擴(kuò)散125(圖13中的時(shí)間t3)。在噪聲分量的傳送完成時(shí)，傳送脈沖TRG斷開。因?yàn)閺?fù)位脈沖RST在此時(shí)保持?jǐn)嚅_，所以噪聲分量?jī)H從存儲(chǔ)器部分123傳送到浮動(dòng)擴(kuò)散125。
[0115]在時(shí)間t4，在每一個(gè)像素中同時(shí)終止曝光，且電荷累積時(shí)間段結(jié)束(圖14)。另外，因?yàn)閺?fù)位存儲(chǔ)器部分123，所以傳送脈沖TRX導(dǎo)通，且光電二極管121中積累的電荷在每一個(gè)像素中同時(shí)傳送到存儲(chǔ)器部分123(圖15中的時(shí)間t5)。在此時(shí)，通過與傳送脈沖TRX共享的驅(qū)動(dòng)線發(fā)送的復(fù)位脈沖RST同時(shí)導(dǎo)通，而且復(fù)位脈沖RST具有與傳送脈沖TRX相同的電位。因此，浮動(dòng)擴(kuò)散125也同時(shí)變?yōu)樘幱趶?fù)位狀態(tài)(圖15中的時(shí)間t5)。
[0116]接下來，當(dāng)傳送脈沖TRX和復(fù)位脈沖RST兩者都斷開時(shí)，從光電二極管121傳送的電荷在存儲(chǔ)器部分123中積累(圖16中的時(shí)間t6)。
[0117]此后，控制脈沖ABG導(dǎo)通，以使得光電二極管121復(fù)位(圖17中的時(shí)間t7)。這可以防止光電二極管121中產(chǎn)生的電荷流入存儲(chǔ)器部分123中(滲出)。因而，可以防止保持的信號(hào)的破壞。
[0118]在累積時(shí)間段結(jié)束之后，開始讀出時(shí)間段，在該時(shí)間段中基于各個(gè)像素120中積累的電荷讀出像素信號(hào)。以一個(gè)或多個(gè)像素為單位讀出像素信號(hào)。例如，當(dāng)讀出第i行中的單元像素120的像素信號(hào)時(shí)，與第i行的選擇電路162對(duì)應(yīng)的選擇脈沖SEL導(dǎo)通以選擇第i行中的單元像素120作為讀取像素信號(hào)的目標(biāo)。
[0119]在下文中，示出了其中在存儲(chǔ)器部分123中積累的電荷以行為單元傳送到浮動(dòng)擴(kuò)散125然后輸出的示例。在這種情況下，需要在將電荷從存儲(chǔ)器部分123傳送到浮動(dòng)擴(kuò)散125之前復(fù)位浮動(dòng)擴(kuò)散125。當(dāng)在此時(shí)復(fù)位脈沖RST導(dǎo)通時(shí)，與復(fù)位脈沖RST共享驅(qū)動(dòng)線的傳送脈沖TRX也導(dǎo)通，因此出現(xiàn)電荷可能從存儲(chǔ)器部分123流出到光電二極管121的擔(dān)心。因此，在單元像素120中，以部分地或者完全地覆蓋存儲(chǔ)器部分123的上部的方式形成第二傳送門124的柵極電極124A。由此，傳送脈沖TRX的施加引起存儲(chǔ)器部分123的深電位。即使傳送脈沖TRX導(dǎo)通，電荷也不從存儲(chǔ)器部分123回流。
[0120]同時(shí)，在此時(shí)要作為復(fù)位脈沖RST和傳送脈沖TRX施加的導(dǎo)通電壓優(yōu)選地低于在時(shí)間t5將電荷從光電二極管121傳送到存儲(chǔ)器部分123時(shí)施加的導(dǎo)通電壓(在下文中，該電壓被稱為中間電壓)。具體地說,例如，當(dāng)在時(shí)間t5施加的導(dǎo)通電壓是3V時(shí)，施加2V的中間電壓作為在時(shí)間t8要施加的導(dǎo)通電壓。
[0121]換句話說，中間電壓是這樣的電壓:其導(dǎo)致由于復(fù)位脈沖RST而使得浮動(dòng)擴(kuò)散125可以完全地復(fù)位且防止電荷由于傳送脈沖TRX而在光電二極管121和存儲(chǔ)器部分123之間傳送的狀態(tài)。
[0122]注意，存在通過施加等效于在時(shí)間t5施加的導(dǎo)通電壓的電壓代替中間電壓，而防止存儲(chǔ)器部分123中保持的電荷毀壞的另一方法。換句話說，可以設(shè)計(jì)電位以使得即使當(dāng)控制脈沖ABG導(dǎo)通時(shí)傳送脈沖TRX導(dǎo)通，光電二極管121中產(chǎn)生的電荷也僅可以流入電荷放電部分(ABD) 129中。但是，即使采用該方法，在大量光進(jìn)入且因此產(chǎn)生大量電荷的情況下，也難以完全防止電荷流入存儲(chǔ)器部分123中。因此，優(yōu)選地采用使用中間電壓的方法。
[0123]如上所述，可以復(fù)位浮動(dòng)擴(kuò)散125而不毀壞存儲(chǔ)器部分123中保持的電荷(圖18中的時(shí)間t8)。在復(fù)位浮動(dòng)擴(kuò)散125之后，傳送脈沖TRX和復(fù)位脈沖RST斷開。然后，在P時(shí)段讀出CDS中的P相(指示復(fù)位電平的信號(hào))(圖19中的時(shí)間t9)。
[0124]接下來，傳送脈沖TRG導(dǎo)通，將存儲(chǔ)器部分123中積累的電荷，即，在累積時(shí)間段中光電二極管121中積累且然后傳送到存儲(chǔ)器部分123的電荷傳送到浮動(dòng)擴(kuò)散125(圖20中的時(shí)間tlO)。然后，在傳送脈沖TRG斷開之后，在D時(shí)段中讀出指示基于傳送到浮動(dòng)擴(kuò)散125的電荷的信號(hào)電平的像素信號(hào)(圖21中的時(shí)間til)。
[0125]此后，選擇脈沖SEL斷開，第i行中單元像素120的讀出時(shí)間段結(jié)束，且發(fā)生到第(i+Ι)行中單元像素120的讀出時(shí)間段的轉(zhuǎn)變。然后，在完成所有行中像素信號(hào)的讀出之后，根據(jù)需要發(fā)生到圖9中時(shí)序圖的開始的轉(zhuǎn)變以開始下一幀的累積時(shí)間段。
[0126]如上所述，在每個(gè)都具有包含存儲(chǔ)器部分的像素結(jié)構(gòu)的單元像素120中，共享用于發(fā)送傳送脈沖TRX和復(fù)位脈沖RST的驅(qū)動(dòng)線以減小驅(qū)動(dòng)線的數(shù)目。由此，可以輸出沒有kTC噪聲的信號(hào)。換句話說，即使在同一驅(qū)動(dòng)線用于傳送脈沖TRX和復(fù)位脈沖RST的情況下，例如，也可以通過在復(fù)位浮動(dòng)擴(kuò)散125時(shí)施加中間電壓而實(shí)現(xiàn)將電荷從光電二極管121傳送到存儲(chǔ)器部分123和復(fù)位浮動(dòng)擴(kuò)散125這兩個(gè)操作。
[0127]在上述說明中，以部分地或者完全地覆蓋存儲(chǔ)器部分123的上部的方式形成第一傳送門122。例如，優(yōu)選地采用類似C⑶的寄存器的結(jié)構(gòu)，其中第一傳送門122覆蓋存儲(chǔ)器部分123的至少一部分。
[0128]另外，單元像素120的結(jié)構(gòu)不限于圖8中的結(jié)構(gòu)，且可以采用另一結(jié)構(gòu)。例如，也可以采用其中如在光電二極管121中那樣在襯底前表面?zhèn)仍诖鎯?chǔ)器部分123中形成P型層且其中在光電二極管121和存儲(chǔ)器部分123之間提供傳送門的結(jié)構(gòu)。當(dāng)通過使用該結(jié)構(gòu)采用圖9中所示的驅(qū)動(dòng)方法時(shí)，甚至在時(shí)間t8 (圖18)的作為復(fù)位脈沖RST和傳送脈沖TRX的中間電壓的施加也不導(dǎo)致將結(jié)合傳送脈沖TRX獲得的存儲(chǔ)器部分123的深電位。為此，存儲(chǔ)器部分123中保持的電荷回流到光電二極管121側(cè)。因此，當(dāng)在該結(jié)構(gòu)中在驅(qū)動(dòng)圖9中的脈沖中使用中間電壓時(shí)，存儲(chǔ)器部分123中可以保持的電荷的量(存儲(chǔ)器部分123中電荷的飽和量)是基于中間電壓的狀態(tài)確定的電荷量。
[0129]如上所述，在用于實(shí)現(xiàn)全局曝光的像素中共享傳送脈沖TRX和復(fù)位脈沖RST使得可以減少驅(qū)動(dòng)線的數(shù)目。結(jié)果，引導(dǎo)入射光到光電二極管中的開口的面積可以增大，因此靈敏度可以增強(qiáng)。此外，減少驅(qū)動(dòng)線的數(shù)目可以減小降低產(chǎn)量的危險(xiǎn)，比如布線短路。
[0130][固態(tài)成像裝置配置的改進(jìn)]
[0131]在上述描述中，采用如圖6所示其中在列處理部分113的后級(jí)中平行于信號(hào)處理部分118提供數(shù)據(jù)存儲(chǔ)部分119的配置，但不限于此。例如，如圖22所示，可以采用其中平行于列處理部分113提供數(shù)據(jù)存儲(chǔ)部分119的另一配置。通過該配置，水平驅(qū)動(dòng)部分114通過水平掃描同時(shí)讀出數(shù)據(jù)，且后級(jí)中的信號(hào)處理部分118關(guān)于數(shù)據(jù)執(zhí)行信號(hào)處理。
[0132]另外，如圖23所示，可以采用又一配置，其中列處理部分113提供有對(duì)于像素陣列部分111的每個(gè)列或者每個(gè)列組執(zhí)行AD轉(zhuǎn)換的AD轉(zhuǎn)換功能，且其中平行于列處理部分113提供數(shù)據(jù)存儲(chǔ)部分119和信號(hào)處理部分118。通過該配置，信號(hào)處理部分118以模擬或者數(shù)字方式執(zhí)行信號(hào)去除處理，且此后數(shù)據(jù)存儲(chǔ)部分119和信號(hào)處理部分118對(duì)于每列或者每個(gè)列組執(zhí)行其處理。
[0133]注意，本技術(shù)的應(yīng)用不限于應(yīng)用于固態(tài)圖像傳感器。也就是說，本技術(shù)可應(yīng)用于使用固態(tài)圖像傳感器用于圖像捕獲部分(光電轉(zhuǎn)換部分)的普通電子設(shè)備，該普通電子設(shè)備包括比如數(shù)碼相機(jī)或者攝像機(jī)之類的成像裝置、具有圖像捕獲功能的移動(dòng)終端設(shè)備、使用固態(tài)圖像傳感器用于圖像讀取部分的復(fù)印機(jī)等。固態(tài)圖像傳感器可以形成為一個(gè)芯片或者可以形成為具有圖像捕獲功能的模塊，其中圖像捕獲部分和信號(hào)處理部分或者光學(xué)系統(tǒng)封裝
在一起。
[0134][應(yīng)用了本技術(shù)的電子設(shè)備的配置示例]
[0135]圖24是用作應(yīng)用了本技術(shù)的電子設(shè)備的成像裝置的配置示例的框圖。
[0136]圖24中的成像裝置300包括:由透鏡組等形成的透鏡組301 ;采用單元像素120的上述配置的固態(tài)圖像傳感器(圖像捕獲設(shè)備)302 ;和作為相機(jī)信號(hào)處理電路的DSP (數(shù)字信號(hào)處理器)電路303。成像裝置300還包括幀存儲(chǔ)器304、顯示部分305、記錄部分306、操縱部分307和電源部分308。DSP電路303、幀存儲(chǔ)器304、顯示部分305、記錄部分306、操縱部分307和電源部分308經(jīng)由總線309彼此連接。
[0137]光學(xué)部分301從被攝體接受入射光(圖像光)以在固態(tài)圖像傳感器302的成像表面上形成圖像。固態(tài)圖像傳感器302以像素為基礎(chǔ)地將入射光的光量轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，并輸出電信號(hào)，該入射光由光學(xué)部分301用于在成像表面上形成圖像。可以使用根據(jù)上述實(shí)施例的比如CMOS圖像傳感器100的固態(tài)圖像傳感器作為固態(tài)圖像傳感器302，其排列在CMOS圖像傳感器上，即，通過使用全局曝光而使得可以捕獲圖像而沒有失真的固態(tài)圖像傳感器。
[0138]顯示部分305包括比如液晶面板或者有機(jī)EL (電致發(fā)光)面板之類的面板顯示設(shè)備，并顯示由固態(tài)圖像傳感器302捕獲的運(yùn)動(dòng)圖像或者靜止圖像。記錄部分306在比如錄像帶或者DVD (數(shù)字多用途盤)的記錄介質(zhì)中記錄由固態(tài)圖像傳感器302捕獲的運(yùn)動(dòng)圖像或者靜止圖像。
[0139]操縱部分307根據(jù)用戶的操縱發(fā)出用于成像裝置300的各種功能的操縱指令。電源部分308向DSP電路303、幀存儲(chǔ)器304、顯示部分305、記錄部分306和操縱部分307適當(dāng)?shù)靥峁╇娔芤允沟眠@些部分操作。
[0140]如上所述，根據(jù)上述實(shí)施例的CMOS圖像傳感器100作為固態(tài)圖像傳感器302的使用使得可以執(zhí)行減少甚至包括kTC噪聲的噪聲的處理且因此保證高S/N。因此，可以實(shí)現(xiàn)比如攝像機(jī)、數(shù)碼相機(jī)或者用于比如移動(dòng)電話之類的移動(dòng)設(shè)備的另外的相機(jī)模塊之類的成像裝置300中捕獲圖像的高質(zhì)量。
[0141]另外，已經(jīng)通過以將本技術(shù)應(yīng)用于包括以矩陣形式排列的單元像素的CMOS圖像傳感器的情況作為示例描述了上述實(shí)施例，其中每個(gè)單元像素感測(cè)與可見光的光量對(duì)應(yīng)的信號(hào)電荷作為物理量。但是，本技術(shù)的應(yīng)用不限于對(duì)于CMOS圖像傳感器的應(yīng)用。本技術(shù)可應(yīng)用于包括對(duì)于像素陣列部分中的每一像素列布置的列處理部分的一般列系統(tǒng)固態(tài)圖像傳感器。
[0142]本技術(shù)的應(yīng)用不限于應(yīng)用于通過感測(cè)可見光的入射光量的分布而捕獲圖像的固態(tài)圖像傳感器。本技術(shù)還可應(yīng)用于:基于紅外線、X-射線、粒子等的入射量的分布捕獲圖像的固態(tài)圖像傳感器；和在廣義上的一般固態(tài)圖像傳感器(物理量分布感測(cè)設(shè)備)，比如通過感測(cè)比如壓力或者靜電電容之類的其它物理量的分布而捕獲圖像的指紋檢測(cè)傳感器。
[0143]并且，在本說明書中，流程圖中描述的步驟可以以沿著描述的次序的時(shí)間序列自然地執(zhí)行，或者當(dāng)它們不以時(shí)間序列處理時(shí)，它們可以并行地執(zhí)行或者在比如調(diào)用定時(shí)之類的所請(qǐng)求的定時(shí)執(zhí)行。
[0144]本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解，取決于設(shè)計(jì)要求及其他因數(shù)，可以進(jìn)行各種改進(jìn)、組合、部分組合和變更，只要它們?cè)谒綑?quán)利要求或其等效物的范圍內(nèi)即可。[0145]另外，本技術(shù)還可以如下配置。
[0146](I) 一種固態(tài)圖像傳感器，包括:
[0147]多個(gè)單元像素，每個(gè)包括:
[0148]光電變換器,產(chǎn)生與入射光的量對(duì)應(yīng)的電荷并在其中積累電荷，
[0149]第一傳送門，傳送光電變換器中積累的電荷，
[0150]電荷保持區(qū)域,其中保持由第一傳送門從光電變換器傳送的電荷，
[0151]第二傳送門，傳送電荷保持區(qū)域中保持的電荷，
[0152]浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)域，其中保持由第二傳送門從電荷保持區(qū)域傳送的電荷以作為信號(hào)讀出，和
[0153]復(fù)位部分，復(fù)位浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)域中的電荷，
[0154]其中，第一傳送門和復(fù)位部分通過由第一傳送門和復(fù)位部分共享的驅(qū)動(dòng)線連接到同一驅(qū)動(dòng)部分，且由該驅(qū)動(dòng)部分同時(shí)驅(qū)動(dòng)。
[0155](2)根據(jù)(I)的固態(tài)圖像傳感器，
[0156]其中，第一傳送門部分地或者完全地覆蓋電荷保持區(qū)域。
[0157](3)根據(jù)(I)或者(2)的固態(tài)圖像傳感器，
[0158]其中，該驅(qū)動(dòng)部分將驅(qū)動(dòng)復(fù)位部分時(shí)的第一電壓設(shè)置得低于驅(qū)動(dòng)第一傳送門時(shí)的
第二電壓。
[0159](4) 一種用于控制固態(tài)圖像傳感器的方法，該固態(tài)圖像傳感器包括
[0160]多個(gè)單元像素，每個(gè)包括:
[0161]光電變換器,產(chǎn)生與入射光的量對(duì)應(yīng)的電荷并在其中積累電荷，
[0162]第一傳送門,傳送光電變換器中積累的電荷，
[0163]電荷保持區(qū)域,其中保持由第一傳送門從光電變換器傳送的電荷，
[0164]第二傳送門，傳送電荷保持區(qū)域中保持的電荷，
[0165]浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)域，其中保持由第二傳送門從電荷保持區(qū)域傳送的電荷以作為信號(hào)讀出，和
[0166]復(fù)位部分；和復(fù)位浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)域中的電荷；和
[0167]驅(qū)動(dòng)部分，驅(qū)動(dòng)多個(gè)單元像素，
[0168]其中，驅(qū)動(dòng)部分同時(shí)驅(qū)動(dòng)第一傳送門和復(fù)位部分，驅(qū)動(dòng)部分通過由第一傳送門和復(fù)位部分共享的驅(qū)動(dòng)線連接到第一傳送門和復(fù)位部分。
[0169](5) —種具有在其上安裝的固態(tài)圖像傳感器的電子設(shè)備，該固態(tài)圖像傳感器包括
[0170]多個(gè)單元像素，每個(gè)包括:
[0171]光電變換器，產(chǎn)生與入射光的量對(duì)應(yīng)的電荷并在其中積累電荷，
[0172]第一傳送門,傳送光電變換器中積累的電荷，
[0173]電荷保持區(qū)域,其中保持由第一傳送門從光電變換器傳送的電荷，
[0174]第二傳送門，傳送電荷保持區(qū)域中保持的電荷，
[0175]浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)域，其中保持由第二傳送門從電荷保持區(qū)域傳送的電荷以作為信號(hào)讀出，和
[0176]復(fù)位部分，復(fù)位浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)域中的電荷，
[0177]其中，第一傳送門和復(fù)位部分通過由第一傳送門和復(fù)位部分共享的驅(qū)動(dòng)線連接到同一驅(qū)動(dòng)部分，且由該驅(qū)動(dòng)部分同時(shí)驅(qū)動(dòng)。
[0178]本公開包含與于2012年6月6日在日本專利局提交的日文優(yōu)先權(quán)專利申請(qǐng)JP2012-128539中公開的主題相關(guān)的主題，在此通過引用包含其全部?jī)?nèi)容。
【權(quán)利要求】
1.一種固態(tài)圖像傳感器，包括: 多個(gè)單元像素，每個(gè)單元像素包括: 光電變換器，產(chǎn)生與入射光的量對(duì)應(yīng)的電荷并在其中積累電荷， 第一傳送門，傳送所述光電變換器中積累的電荷， 電荷保持區(qū)域，其中保持由所述第一傳送門從所述光電變換器傳送的電荷， 第二傳送門，傳送所述電荷保持區(qū)域中保持的電荷， 浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)域，其中保持由所述第二傳送門從所述電荷保持區(qū)域傳送的電荷以作為信號(hào)讀出，和 復(fù)位部分，復(fù)位所述浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)域中的電荷， 其中，所述第一傳送門和所述復(fù)位部分通過由所述第一傳送門和所述復(fù)位部分共享的驅(qū)動(dòng)線連接到同一驅(qū)動(dòng)部分，且由所述驅(qū)動(dòng)部分同時(shí)驅(qū)動(dòng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的固態(tài)圖像傳感器， 其中，所述第一傳送門部分地或者完全地覆蓋所述電荷保持區(qū)域。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的固態(tài)圖像傳感器， 其中，所述驅(qū)動(dòng)部分將驅(qū)動(dòng)所述復(fù)位部分時(shí)的第一電壓設(shè)置得低于驅(qū)動(dòng)所述第一傳送門時(shí)的第二電壓。
4.一種用于控制固態(tài)圖像傳感器的方法，所述固態(tài)圖像傳感器包括 多個(gè)單元像素，每個(gè)單元像素包括: 光電變換器，產(chǎn)生與入射光的量對(duì)應(yīng)的電荷并在其中積累電荷， 第一傳送門，傳送所述光電變換器中積累的電荷， 電荷保持區(qū)域，其中保持由所述第一傳送門從所述光電變換器傳送的電荷， 第二傳送門，傳送所述電荷保持區(qū)域中保持的電荷， 浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)域，其中保持由所述第二傳送門從所述電荷保持區(qū)域傳送的電荷以作為信號(hào)讀出，和 復(fù)位部分，復(fù)位所述浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)域中的電荷；和 驅(qū)動(dòng)部分，驅(qū)動(dòng)所述多個(gè)單元像素， 其中，所述驅(qū)動(dòng)部分同時(shí)驅(qū)動(dòng)所述第一傳送門和所述復(fù)位部分，所述驅(qū)動(dòng)部分通過由所述第一傳送門和所述復(fù)位部分共享的驅(qū)動(dòng)線連接到所述第一傳送門和所述復(fù)位部分。
5.一種具有在其上安裝的固態(tài)圖像傳感器的電子設(shè)備，所述固態(tài)圖像傳感器包括 多個(gè)單元像素，每個(gè)單元像素包括: 光電變換器，產(chǎn)生與入射光的量對(duì)應(yīng)的電荷并在其中積累電荷， 第一傳送門，傳送所述光電變換器中積累的電荷， 電荷保持區(qū)域，其中保持由所述第一傳送門從所述光電變換器傳送的電荷， 第二傳送門，傳送所述電荷保持區(qū)域中保持的電荷， 浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)域，其中保持由所述第二傳送門從所述電荷保持區(qū)域傳送的電荷以作為信號(hào)讀出，和 復(fù)位部分，復(fù)位所述浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)域中的電荷， 其中，所述第一傳送門和所述復(fù)位部分通過由所述第一傳送門和所述復(fù)位部分共享的驅(qū)動(dòng)線連接到同一驅(qū)動(dòng)部分，且由所述驅(qū)動(dòng)部分同時(shí)驅(qū)動(dòng)。
【文檔編號(hào)】H04N5/374GK103475829SQ201310208306
【公開日】2013年12月25日 申請(qǐng)日期:2013年5月30日 優(yōu)先權(quán)日:2012年6月6日
【發(fā)明者】町田貴志 申請(qǐng)人:索尼公司