[發(fā)明專利]固體攝像裝置、固體攝像裝置的驅(qū)動(dòng)方法以及電子設(shè)備

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201010128865.8
• 申請(qǐng)日: 2010-03-04
• 公開（公告）號(hào): CN101835003A
• 公開（公告）日: 2010-09-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 渡邊一史
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 索尼公司
• 主分類號(hào): H04N5/335
• 分類號(hào): H04N5/335;H04N3/15;H01L27/146
• 代理公司: 中國(guó)國(guó)際貿(mào)易促進(jìn)委員會(huì)專利商標(biāo)事務(wù)所 11038
• 代理人: 崔成哲

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及固體攝像裝置、固體攝像裝置的驅(qū)動(dòng)方法以及電子設(shè)備，特別涉及具有全局快門(global?shutter)功能的X-Y地址方式的固體攝像裝置、該固體攝像裝置的驅(qū)動(dòng)方法以及具有該固體攝像裝置的電子設(shè)備。

背景技術(shù)

固體攝像裝置被大致分為以CMOS(Complementary?Metal?Oxide?Semiconductor，互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體)圖像傳感器為代表的X-Y地址方式的固體攝像裝置、與以CCD(Charge?Coupled?Device，電荷耦合器件)圖像傳感器為代表的電荷傳送方式的固體攝像裝置。此處，CMOS圖像傳感器可以實(shí)現(xiàn)像素信號(hào)的隨機(jī)訪問，進(jìn)而具有與CCD圖像傳感器相比像素信號(hào)的讀出為高速且低功耗這樣的特長(zhǎng)。

另外，大部分的CMOS圖像傳感器將積蓄在光電變換部中的信號(hào)電荷傳送給電荷電壓變換部，將通過該電荷電壓變換部得到的電壓作為輸出。電子快門功能是通過周期性地對(duì)電荷電壓變換部進(jìn)行復(fù)位而實(shí)現(xiàn)的。CMOS圖像傳感器的電子快門功能的快門方式是對(duì)于二維排列的多個(gè)像素針對(duì)每個(gè)像素行進(jìn)行曝光的開始以及結(jié)束的設(shè)定的所謂卷簾快門(rolling?shutter)(還稱為焦平面快門(focal?planeshutter))方式。

因此，卷簾快門方式的CMOS圖像傳感器與對(duì)所有像素在同一定時(shí)進(jìn)行曝光的全局快門方式的CCD圖像傳感器不同，針對(duì)每個(gè)像素行曝光期間被錯(cuò)開(不同)。于是，在針對(duì)每個(gè)像素行錯(cuò)開曝光期間時(shí)，在對(duì)移動(dòng)著的物體進(jìn)行攝影的情況下，在攝像圖像中產(chǎn)生失真。

為了實(shí)現(xiàn)全局快門功能，以往，采用如下結(jié)構(gòu)：在像素內(nèi)相對(duì)將電荷變換為信號(hào)電壓的浮動(dòng)擴(kuò)散(floating?diffusion)部并聯(lián)地連接電荷積蓄用電容器，在該電容器中積蓄電荷(例如參照專利文獻(xiàn)1)。

進(jìn)而，為了實(shí)現(xiàn)全局快門功能，并且在像素內(nèi)可以放大信號(hào)電壓，采用如下結(jié)構(gòu)：針對(duì)一個(gè)像素設(shè)置兩個(gè)電荷積蓄用電容器，根據(jù)這些兩個(gè)電容器的電容比具有放大功能(例如參照專利文獻(xiàn)2)。

專利文獻(xiàn)1：日本特開平11-177076號(hào)公報(bào)

專利文獻(xiàn)2：日本特開2005-65074號(hào)公報(bào)

在專利文獻(xiàn)1記載的以往技術(shù)中，為了實(shí)現(xiàn)電荷保持時(shí)間的延長(zhǎng)、抗擾性的提高，需要將電荷積蓄用電容器的電容值設(shè)定得較大。但是，在增大電荷積蓄用電容器的電容值時(shí)，浮動(dòng)擴(kuò)散部的電容增加而電荷電壓的變換效率降低。即，電荷積蓄用電容器的電荷保持時(shí)間與浮動(dòng)擴(kuò)散部的變換效率處于折衷(trade?off)的關(guān)系。

另外，電荷積蓄用電容器必需可以保持從光電變換部完全傳送的所有電荷。因此，作為電荷積蓄用電容器的面積，需要與光電變換部相同程度的面積，所以專利文獻(xiàn)1記載的以往技術(shù)無(wú)法應(yīng)對(duì)像素的縮小化。進(jìn)而，由于是對(duì)信號(hào)進(jìn)行對(duì)數(shù)壓縮，并通過電流鏡電路進(jìn)行放大的結(jié)構(gòu)，所以需要抑制放大晶體管的閾值電壓Vth的偏差，為了提高放大率而需要增大放大晶體管的尺寸，故無(wú)法應(yīng)對(duì)小型化。而且，由于無(wú)法去除復(fù)位時(shí)的KTC噪聲，所以無(wú)法抑制像素固有的固定圖案噪聲。

另一方面，在專利文獻(xiàn)2記載的以往技術(shù)中，進(jìn)而需要對(duì)兩個(gè)電荷積蓄用電容器分別進(jìn)行復(fù)位的兩個(gè)復(fù)位晶體管，所以必需集成到一個(gè)像素中的元件數(shù)變多，所以難以實(shí)現(xiàn)高集成化。另外，關(guān)于像素的復(fù)位，對(duì)于復(fù)位信號(hào)，也需要兩個(gè)系統(tǒng)，所以驅(qū)動(dòng)像素的周邊的驅(qū)動(dòng)電路的結(jié)構(gòu)變得復(fù)雜。

發(fā)明內(nèi)容

因此，本發(fā)明的目的在于提供一種固體攝像裝置、該固體攝像裝置的驅(qū)動(dòng)方法以及具有該固體攝像裝置的電子設(shè)備，不會(huì)降低將電荷變換為電壓時(shí)的變換效率，而可以實(shí)現(xiàn)高集成化。

本發(fā)明的固體攝像裝置成為配置有單位像素的結(jié)構(gòu)，其特征在于，該單位像素包括：

傳送晶體管，從光電變換部向浮動(dòng)擴(kuò)散部(FD部)傳送電荷；

第一復(fù)位晶體管，對(duì)上述浮動(dòng)擴(kuò)散部進(jìn)行復(fù)位；

電荷積蓄用電容器；

充電晶體管，根據(jù)上述浮動(dòng)擴(kuò)散部的電荷，對(duì)上述電荷積蓄用電容器進(jìn)行充電；

第二復(fù)位晶體管，對(duì)上述電荷積蓄用電容器進(jìn)行復(fù)位；

放大晶體管，輸出與上述電荷積蓄用電容器的電荷對(duì)應(yīng)的電信號(hào)；以及

選擇晶體管，將上述放大晶體管選擇性地設(shè)為動(dòng)作狀態(tài)。