JP5895525B2 - 撮像素子 - Google Patents
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Description
また、第1拡散部及び第2拡散部を接続する接続部を備える。
また、第1トランジスタ及び第2トランジスタは、電界効果トランジスタである。
[固体撮像素子101の構成]
図1は、本実施形態に係る固体撮像素子101の構成を示すブロック図である。
[画素部102の構成]
図1において、画素部102は、入射光量に応じた電荷を蓄積する画素p1,p2と、蓄積された電荷量に応じた電気信号を読み出す読出回路aと、電荷を蓄積する浮遊拡散領域FD1,FD2を画素間で連結するか否かを切り替えるための連結スイッチFDSWとを有する。
[回路例]
次に、画素p1および画素p2、読出回路a、連結スイッチFDSWの具体的な回路例について図3を用いて説明する。尚、図3は、図1に示した1列目の(n−1),(n),(n+1)の3組に対応する6行分の画素p1(n−1,1)および画素p2(nー1,1)から画素p1(n+1,1)および画素p2(n+1,1)までの6個の画素と、読出回路a(n−1,1)から読出回路a(n+1,1)までの3つの読出回路aと、連結スイッチFDSW(n−1,1)から連結スイッチFDSW(n+1,1)までの3つの連結スイッチFDSWの回路例を示している。
RST ∝ 1/√(L・W・Cox) ・・・ (式1)
つまり、ゲート酸化膜容量Cox、ゲート長L、ゲート幅Wのいずれかを大きくすれば、RTSノイズは低減できるが、ゲート酸化膜容量Cox、ゲート長L、ゲート幅Wのいずれも大きくすると増幅トランジスタAMTrの半導体構造自体が大きくなってしまう。これは、近年の固体撮像素子の高解像度化や小型化に伴う半導体の微細化に適していない。そこで、本実施形態に係る固体撮像素子101では、複数の読出回路aの増幅トランジスタAMTrを並列にして動作させることにより、見かけ上のゲート幅Wを大きくしてRSTノイズを低減することができる。
[FD連結のタイミングチャート]
先ず、図3に示した回路において、FD連結による読み出しを行う場合のタイミングチャートについて図6を用いて説明する。尚、図6の各タイミング信号は、図1および図3のタイミング信号と同じものである。また、図6において、各タイミング信号は”Highレベル”でトランジスタがオン、”Lowレベル”でトランジスタがオフするものとする。さらに、図6において、1Hは1行毎に読み出す期間を示し、この期間で他の列の各画素からも同様に信号が読み出される。
[画素混合のタイミングチャート]
次に、図3に示した回路において、画素混合による読み出しを行う場合のタイミングチャートについて図7を用いて説明する。尚、図7の各タイミング信号は、図1の垂直走査回路103および図3に示したタイミング信号と同じものである。また、図6と同様に、各タイミング信号は”Highレベル”でトランジスタがオン、”Lowレベル”でトランジスタがオフするものとする。さらに、図7において、1Hは1行毎に読み出す期間を示し、この期間に同じ行の各画素からも同様に信号が読み出される。
102・・・画素部
103・・・垂直走査回路
104・・・カラム回路
105・・・水平出力回路
a・・・読出回路
p1,p2・・・画素
VLINE・・・垂直信号線
PD1,PD2・・・フォトダイオード
TXTr1,TXTr2・・・転送トランジスタ
FD1,FD2・・・浮遊拡散領域
FDSW・・・連結スイッチ
AMTr・・・増幅トランジスタ
SELTr・・・選択トランジスタ
RSTTr・・・リセットトランジスタ
VTX1,VTX2,VFDSW,VRST,VSEL・・・タイミング信号
Claims (8)
- 光を電荷に変換する第1光電変換部と、
光を電荷に変換する第2光電変換部と、
前記第1光電変換部で変換された電荷と、前記第2光電変換部で変換された電荷と、が転送される拡散部と、
前記拡散部に接続される第1ゲートを有する第1トランジスタを含み、前記拡散部に転送された電荷により生成された信号を信号線へ読み出す第1読出部と、
前記拡散部に接続される第2ゲートを有する第2トランジスタを含み、前記拡散部に転送された電荷により生成された信号を前記信号線へ読み出す第2読出部と、を備え、
前記第1読出部及び前記第2読出部は、前記拡散部に転送された、前記第1光電変換部で変換された電荷により生成された信号を前記信号線へ読み出した後に、前記第2光電変換部で変換された電荷により生成された信号を前記信号線へ読み出す撮像素子。 - 前記第1光電変換部で変換された電荷を前記拡散部へ転送する第1転送部と、
前記第1光電変換部で変換された電荷が前記第1転送部により生成された信号が前記信号線へ読み出された後に、前記第2光電変換部で変換された電荷を前記拡散部へ転送する第2転送部と、
を備える請求項1に記載の撮像素子。 - 前記拡散部は、前記第1転送部により前記第1光電変換部で変換された電荷が転送される第1拡散部と、前記第1拡散部に接続され、前記第2転送部により前記第2光電変換部で変換された電荷が転送される第2拡散部と、を有する請求項2に記載の撮像素子。
- 前記第1拡散部及び前記第2拡散部を接続する接続部を備える請求項3に記載の撮像素子。
- 前記第1読出部は、前記拡散部に転送された電荷で印加された前記第1ゲートの電圧により生成された信号を前記信号線へ出力し、
前記第2読出部は、前記拡散部に転送された電荷で印加された前記第2ゲートの電圧により生成された信号を前記信号線へ出力する請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の撮像素子。 - 前記第1読出部は、前記第1ゲートの電圧により生成された信号を前記信号線へ出力する第3トランジスタを有し、
前記第2読出部は、前記第2ゲートの電圧により生成された信号を前記信号線へ出力する第4トランジスタを有する請求項1から請求項5のいずれか一項に記載の撮像素子。 - 前記第1トランジスタ及び前記第2トランジスタは、電界効果型トランジスタである請求項1から請求項6のいずれか一項に記載の撮像素子。
- 光を電荷に変換する第1光電変換部と、前記第1光電変換部で変換された電荷を転送する第1転送部と、前記第1転送部により前記第1光電変換部の電荷が転送される第1拡散部と、前記第1拡散部に接続された第1ゲートを有する第1トランジスタを含み、前記第1ゲートに印加された電圧により生成された信号を信号線へ読み出す第1読出部と、を備える第1画素と、
光を電荷に変換する第2光電変換部と、前記第2光電変換部で変換された電荷を転送する第2転送部と、前記第2転送部により前記第2光電変換部の電荷が転送される第2拡散部と、前記第2拡散部に接続された第2ゲートを有する第2トランジスタを含み、前記第2ゲートに印加された電圧により生成された信号を前記信号線へ読み出す第2読出部と、を備える第2画素と、
前記第1拡散部及び前記第2拡散部を接続する接続部と、を備え、
前記第2転送部は、前記第1転送部により前記第1光電変換部から前記第1拡散部へ転送された電荷で印加された前記第1ゲートの電圧により生成された信号と、前記第1転送部により前記第1光電変換部から前記第1拡散部へ転送された電荷で印加された前記第2ゲートの電圧により生成された信号と、が前記信号線へ読み出された後に、前記第2光電変換部で変換された電荷を前記第2拡散部へ転送する撮像素子。
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