[發明專利]固態攝像元件和電子器件

有效

• 申請號: 201880064783.6
• 申請日: 2018-11-16
• 公開（公告）號: CN111183633B
• 公開（公告）日: 2023-03-21
• 發明（設計）人: 小幡健一;中溝正彥
• 申請（專利權）人: 索尼半導體解決方案公司
• 主分類號: H04N25/77
• 分類號: H04N25/77;H01L27/146
• 代理公司: 北京信慧永光知識產權代理有限責任公司 11290
• 代理人: 曹正建;陳桂香

本公開涉及能夠進一步提高性能的固態攝像元件和電子器件。像素至少包括光電轉換單元、FD單元及放大晶體管，所述光電轉換單元被構造為執行光電轉換，在所述光電轉換單元中產生的電荷被傳輸到所述FD單元，所述放大晶體管的柵極與所述FD單元連接。在對與由像素接收的光量一致的像素信號執行AD轉換時所參考的參考信號被輸入至第一MOS晶體管。然后，采用共用結構，在共用結構中，預定數量的像素共用AD轉換器，所述AD轉換器由差分對構成，所述差分對由所述第一MOS晶體管和所述放大晶體管組成。針對每個所述像素設置有選擇晶體管，所述選擇晶體管用于將所述像素選擇為被執行所述像素信號的AD轉換的像素。本技術可以應用于例如CMOS圖像傳感器。

技術領域

本公開涉及固態攝像元件和電子器件，尤其涉及能夠進一步提高性能的固態攝像元件和電子器件。

背景技術

通常，在諸如數字靜態照相機或數字攝像機等具有攝像功能的電子器件中，使用諸如電荷耦合器件(CCD)或互補金屬氧化物半導體(CMOS)圖像傳感器等固態攝像元件。例如，在CMOS圖像傳感器中，光電二極管中的由光電轉換產生的電荷被傳輸到浮動擴散(FD)單元，并且對通過放大晶體管根據電荷量輸出的像素信號執行模數(AD)轉換。

此外，在CMOS圖像傳感器中，已經實現了其中以像素行為單位對像素信號并行地執行AD轉換的構造以及其中以一個像素或多個像素為單位對像素信號并行地執行AD轉換的構造。

例如，專利文獻1公開了一種攝像元件，在該攝像元件的結構中包括與例如四個像素的四個光電二極管相對應的單獨的傳輸晶體管，這些傳輸晶體管連接至公共FD單元，并且隨后的晶體管等被共用。這種結構能夠增加每單位像素面積的光電二極管面積。

引用列表

專利文獻

專利文獻1：公開號為2013-179313的日本專利申請

發明內容

技術問題

同時，在其中多個像素共用FD單元的結構中，如在上述專利文獻1中公開的攝像元件中，無法同時將電荷從各個像素中的光電二極管傳輸到FD單元(全像素同時讀取)。注意，在具有其中多個像素不共用FD單元的結構的攝像元件中，可以執行全像素同時讀取，但是電路的尺寸會增加。

因此，在具有其中多個像素共用FD單元并且需要減小電路尺寸的結構的攝像元件中，實現在同一時刻執行所有像素的曝光的全局快門的性能需要改進。

本公開是鑒于這種情況做出的，并且能夠進一步提高性能。

解決問題的方案

在本發明的一個方面中的固態攝像元件包括：像素，其至少包括光電轉換單元、FD單元以及放大晶體管，所述光電轉換單元被構造為執行光電轉換，在所述光電轉換單元中產生的電荷被傳輸到所述FD單元，所述放大晶體管的柵極與所述FD單元連接；以及第一MOS晶體管，在對與由所述像素接收的光量相對應的像素信號執行AD轉換時所參考的參考信號被輸入至所述第一MOS晶體管。采用共用結構，在所述共用結構中，預定數量的所述像素共用AD轉換器，所述AD轉換器由差分對構成，所述差分對由所述第一MOS晶體管和所述放大晶體管組成。每個所述像素設置有選擇晶體管，所述選擇晶體管用于將所述像素選擇為被執行所述像素信號的AD轉換的像素。