[發(fā)明專利]固態(tài)攝像裝置、固態(tài)攝像裝置的驅(qū)動方法和電子設(shè)備

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201780088009.4
• 申請日: 2017-12-12
• 公開（公告）號: CN110383823B
• 公開（公告）日: 2022-06-14
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 豊福卓哉;坂野頼人
• 申請（專利權(quán)）人: 索尼半導(dǎo)體解決方案公司
• 主分類號: H04N5/355
• 分類號: H04N5/355;H01L27/146;H04N5/3745
• 代理公司: 北京信慧永光知識產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11290
• 代理人: 陳桂香;曹正建

本發(fā)明的目的是為了抑制在固態(tài)攝像裝置中從線性讀取到對數(shù)讀取的切換時刻的變化，并執(zhí)行高精度讀取。第一光電轉(zhuǎn)換單元在第一區(qū)域中將入射光光電轉(zhuǎn)換為電荷并存儲電荷。第二光電轉(zhuǎn)換單元在第二區(qū)域中將入射光光電轉(zhuǎn)換為電荷并存儲電荷，第二區(qū)域的面積小于第一區(qū)域的面積。電荷?電壓轉(zhuǎn)換單元存儲通過第一光電轉(zhuǎn)換單元和第二光電轉(zhuǎn)換單元進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換得到的電荷，以將電荷轉(zhuǎn)換為電壓。第一電荷傳輸單元和第二電荷傳輸單元分別將第一光電轉(zhuǎn)換單元中累積的電荷和第二光電轉(zhuǎn)換單元中累積的電荷傳輸?shù)诫姾?電壓轉(zhuǎn)換單元。電荷復(fù)位單元復(fù)位存儲在電荷?電壓轉(zhuǎn)換單元中的電荷。第一放電單元釋放存儲在第一光電轉(zhuǎn)換單元中的電荷。

技術(shù)領(lǐng)域

本技術(shù)涉及固態(tài)攝像裝置。具體地，本技術(shù)涉及在超過飽和水平的高照度下減少信號變化的固態(tài)攝像裝置、固態(tài)攝像裝置的驅(qū)動方法和電子設(shè)備。

背景技術(shù)

在典型的金屬氧化物半導(dǎo)體(MOS：metal oxide semiconductor)型圖像傳感器(其通過MOS晶體管讀取根據(jù)入射光量在光電轉(zhuǎn)換單元中累積的電荷)中，其飽和水平根據(jù)能夠累積在光電轉(zhuǎn)換單元中的電荷量受到限制。換句話說，在超過光電轉(zhuǎn)換單元的飽和水平的范圍內(nèi)不能正確地檢測光量。因此，傳統(tǒng)上使用如下操作，其中，使累積在光電轉(zhuǎn)換單元中的電荷從傳輸柵極溢出到電荷-電壓轉(zhuǎn)換單元、電荷復(fù)位單元和漏極電源，并且檢測此時的電荷-電壓轉(zhuǎn)換單元的電壓作為信號電壓(以下稱為對數(shù)讀取)。此時檢測到的電壓是與入射光量的對數(shù)對應(yīng)的信號。利用這種構(gòu)造，也能夠檢測超過飽和水平的光量。

在與通過累積的普通讀取(以下稱為線性讀取)一起執(zhí)行這種對數(shù)讀取的情況下，存在的問題是，從線性讀取到對數(shù)讀取的切換時刻的差異因像素而異。這是因為，光電轉(zhuǎn)換單元的飽和水平以及用于確定開始溢出的水平的傳輸柵極和電荷復(fù)位單元的晶體管的閾值因像素而異。因此，在傳統(tǒng)技術(shù)中，在獲取對數(shù)讀取的信號之前，從漏極電源向光電轉(zhuǎn)換單元和電荷-電壓轉(zhuǎn)換單元注入電荷，直到飽和水平，然后將電荷復(fù)位單元復(fù)位在高電平與低電平之間的中間電平處。這減小了電荷復(fù)位單元的差異，并減小了像素間的電荷-電壓轉(zhuǎn)換單元的差異。此外，在這種情況下，傳輸柵極導(dǎo)通，從而將光電轉(zhuǎn)換單元的信號(飽和電平)傳輸?shù)诫姾?電壓轉(zhuǎn)換單元，并且開始光接收，使得像素間的光電轉(zhuǎn)換單元和傳輸柵極的差異減小。當(dāng)讀取噪聲時，傳輸柵極導(dǎo)通，其中光電轉(zhuǎn)換單元和電荷-電壓轉(zhuǎn)換單元充滿電荷，并且使電荷復(fù)位單元再次處于中間電平，并且讀出累積在電荷-電壓轉(zhuǎn)換單元中的電荷。這些操作減小了像素間的差異，并減少了從線性讀取到對數(shù)讀取的切換時刻的變化(例如，參見專利文獻(xiàn)1)。

引用列表

專利文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)1：日本專利申請公開No.2014-060658

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的問題

在上述傳統(tǒng)技術(shù)中，當(dāng)在一個像素中執(zhí)行線性讀取和對數(shù)讀取時，減小了像素間的差異，并且減少了從線性讀取到對數(shù)讀取的切換時刻的差異。在這方面，在通過對數(shù)讀取讀取高照度的光量的情況下，需要使電荷從光電轉(zhuǎn)換單元溢出直到漏極電源。因此，小的光電轉(zhuǎn)換單元是有利的。另一方面，在光電轉(zhuǎn)換單元的尺寸減小的情況下，靈敏度不足以通過線性讀取讀取低照度的光量。此外，在上述傳統(tǒng)技術(shù)中，在用于減小差異的操作中，光電轉(zhuǎn)換單元在讀取噪聲時也接收光。在照度高的情況下，存在以下可能：電荷從傳輸柵極溢出并且在以中間電平復(fù)位后立即混入電荷-電壓轉(zhuǎn)換單元中。

本技術(shù)是鑒于上述情況而產(chǎn)生的，并且本技術(shù)的目的是減少從線性讀取到對數(shù)讀取的切換時刻的變化，并在固態(tài)攝像裝置中以高精度執(zhí)行讀取。

解決問題的方案