JPH1093070A - 固体撮像装置及びその駆動方法 - Google Patents
固体撮像装置及びその駆動方法Info
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- JPH1093070A JPH1093070A JP8247867A JP24786796A JPH1093070A JP H1093070 A JPH1093070 A JP H1093070A JP 8247867 A JP8247867 A JP 8247867A JP 24786796 A JP24786796 A JP 24786796A JP H1093070 A JPH1093070 A JP H1093070A
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Abstract
る。 【解決手段】 本発明は、複数の単位セルを行列方向に
配置した固体撮像装置において、一部の単位セルの少な
くとも1つの転送ゲート8aをオンにするための信号を
伝送し、且つ前記一部の単位セルに対して列方向に隣接
する前記単位セルのリセットゲート6bをオンにするた
めの信号を伝送する配線3aを具備したことを特徴とす
る固体撮像装置である。
Description
その駆動方法に関する。
電荷蓄積部の電位を変調し、その電位により画素内部の
増幅トランジスタを変調することで画素内部に増幅機能
を持たせた固体撮像装置は、増幅型固体撮像装置と呼ば
れ、画素数の増加やイメージサイズの縮小による画素サ
イズの縮小に適した固体撮像装置として期待されてい
る。
成は、光電変換を行うためのフォトダイオードと、この
フォトダイオードから電荷を読み出すための読み出しト
ランジスタ、及びこの読み出しトランジスタのゲートに
接続された読み出し線、信号電荷を排出するためのリセ
ットトランジスタ、及びこのリセットトランジスタのゲ
ートに接続されたリセット線、信号増幅のための増幅ト
ランジスタ、ライン選択のためのトランジスタ或いは容
量、そして、フォトダイオードと増幅トランジスタのゲ
ートとを接続する配線(アドレス線)である。
号を読み出すための配線(信号線)と信号電荷を排出す
るための配線(ドレイン線)が、それぞれ配線されてい
る。通常、読み出し線、リセット線、ライン選択のため
の配線(アドレス線)、信号線、ドレイン線はそれぞれ
独立に配線されている。
増幅型固体撮像装置では、信号線、ドレイン線、読み出
しトランジスタのゲートに配線された読み出し線、信号
電荷を排出するためのリセットトランジスタのゲートに
配線されたリセット線及びライン選択のためのアドレス
線など少なくとも5本の配線が必要であり、これらは独
立に配線していた。
に、配線同士の間隔が短くなり、ショートの原因になっ
てしまうという問題があった。また、これらの配線は、
絶縁膜などを介して行なわなくてはならないため、素子
内で段差が生じて配線の断線を招いてしまうという問題
があった。
複雑化し、素子の微細化をおこなうに際して障害になる
という問題があった。また、素子の微細化を行なうため
に適した単位セルの配線構成を有する固体撮像装置が知
られている。
セルの構成を示す図であり、図11は、このような単位
セルのレイアウトを示す図である。同図においては、3
つの単位セルのみを示しているが、単位セルは2次元状
に配列されているものとする。また、同図に示すよう
に、単位セル121は、光を電荷に変換するフォトダイ
オード115a、信号電荷を読み出すラインを選択する
アドレストランジスタ117a、フォトダイオードの検
出信号を増幅して信号線1に出力する増幅トランジスタ
114a、検出部に蓄積された電荷をリセットするリセ
ットトランジスタ116aを備えている。
るが、他の単位セルについても同様の構成が採用されて
いるものとする。単位セル112に対して列方向に隣接
する単位セルのアドレストランジスタ117bのゲート
とリセットトランジスタ116aのゲートとは、アドレ
ス/リセット線113aに接続されている。アドレス/
リセット線113aは、垂直シフトレジスタからの読み
だし行を選択するための信号及び検出部に蓄積された電
荷をリセットするための信号を伝送する。
レインは、検出部に接続されており、ソースは、検出部
に蓄積された電荷を排出するためのドレイン線112に
接続されている。増幅トランジスタ114aのゲートは
検出部に接続され、ドレインはドレイン線112に接続
され、ソースは信号線111に接続されている。
する固体撮像装置においては、上述の問題点である素子
の微細化を実現するという問題を解決することができ
る。しかしながら、このような構成の単位セルを有する
固体撮像装置においては、アドレス/リセット線によっ
て、列方向下部に隣接する単位セルのアドレストランジ
スタのオンと、列方向上部の単位セルのリセットトラン
ジスタをオンとをそれぞれ独立して行なう。
セットトランジスタがオンされることによって流れるリ
セット電流及びアドレストランジスタがオンされること
によって流れるドレイン電流が流れる。
ットトランジスタのドレインの電位及び増幅トランジス
タのソース電位とを調整しなければならず、ドレイン線
112に過大な負担がかかってしまうという問題があっ
た。
であり、素子の微細化を容易に実現することができる固
体撮像装置及びその駆動方法を提供することを目的とす
る。また、本発明は、素子の微細化を実現可能にし、か
つドレイン線に負担をかけることのない固体撮像装置及
びその駆動方法を提供することを目的とする。
を達成するために第1の発明は、複数の単位セルを行列
方向に配置した固体撮像装置において、前記単位セル
は、光を電荷に変換する少なくとも1つの光電変換手段
と、前記少なくとも1つの光電変換手段から出力された
電荷を保持する電荷保持手段と、前記少なくとも1つの
光電変換手段と前記電荷保持手段との間にそれぞれ接続
され、前記光電変換手段から出力された電荷を前記電荷
保持手段にオンの場合に転送する転送ゲートと、前記電
荷保持手段に保持された電荷をオンの場合にリセットす
るリセットゲートとを備え、一部の単位セルの少なくと
も1つの転送ゲートをオンにするための信号を伝送し、
且つ前記一部の単位セルに対して列方向に隣接する前記
単位セルのリセットゲートをオンにするための信号を伝
送する配線を具備したことを特徴とする。
て、前記列方向に隣接する単位セルのリセットゲートの
閾値は前記一部の単位セルの転送ゲートの閾値よりも小
さな値であることを特徴とする。
る少なくとも1つの光電変換手段と、前記少なくとも1
つの光電変換手段から出力された電荷を保持する電荷保
持手段と、前記少なくとも1つの光電変換手段と前記電
荷保持手段との間にそれぞれ接続され、前記光電変換手
段から出力された電荷を前記電荷保持手段にオンの場合
に転送する転送ゲートと、前記電荷保持手段に保持され
た電荷をオンの場合にリセットするリセットゲートと、
前記電荷保持手段に保持された電荷に対応する電圧を出
力する電圧出力手段とを備えた単位セルを複数行列方向
に配置し、一部の単位セルの少なくとも1つの転送ゲー
トをオンにするための信号を伝送し、且つ前記一部の単
位セルに対して列方向に隣接する前記単位セルのリセッ
トゲートをオンにするための信号を伝送する配線を具備
した固体撮像装置の駆動方法において、前記配線に電圧
を印加して列方向に隣接する前記単位セルのリセットゲ
ートをオンにして前記列方向に隣接する単位セルの前記
電荷保持手段に保持された電荷をリセットするととも
に、前記一部の単位セルの少なくとも1つの転送ゲート
をオンにして前記一部の単位セルの前記光電変換手段か
ら出力された電荷を前記電荷保持手段に転送し、前記電
圧出力手段により前記一部の単位セルの電荷保持手段に
保持された電荷に対応する電圧を出力することを特徴と
する。
備えた固体撮像装置において、前記単位セルは、光を電
荷に変換する光電変換手段から出力された電荷を保持す
る電荷保持手段と、前記電荷保持手段に保持された電荷
をオンの場合にリセットするリセット手段と、前記電荷
保持手段に保持された電荷に対応する電圧をオンの場合
に出力するアドレス手段とを備え、一部の単位セルの前
記リセット手段をオンにするための信号を伝送し、且つ
前記一部の単位セルの前記アドレス手段をオンにするた
めの信号を伝送する配線をさらに具備したことを特徴と
する。
る光電変換手段から出力された電荷を保持する電荷保持
手段と、前記電荷保持手段に保持された電荷をオンの場
合にリセットするリセット手段と、前記電荷保持手段に
保持された電荷に対応する電圧をオンの場合に出力する
アドレス手段とを備えた単位セルを複数有し、一部の単
位セルの前記リセット手段をオンにするための信号を伝
送し、且つ前記一部の単位セルの前記アドレス手段をオ
ンにするための信号を伝送する配線をさらに具備した固
体撮像装置の駆動方法において、前記配線に電圧を印加
して前記一部の単位セルの前記リセット手段をオンにし
て前記一部の単位セルの前記電荷保持手段に保持された
電荷をリセットし、前記配線に電圧を印加して前記一部
の単位セルのアドレス手段をオンにして前記電荷保持手
段に保持された電荷に対応する電圧を出力することを特
徴とする。
ず、第1の発明は、一部の単位セルの少なくとも1つの
転送ゲートをオンにするための信号を伝送し、且つ前記
一部の単位セルに対して列方向に隣接する前記単位セル
のリセットゲートをオンにするための信号を伝送する配
線を具備しているので、転送ゲートをオンにするための
信号を伝送する配線とリセットゲートをオンにするため
の信号を伝送する配線とを別々に設ける場合に比して、
単位セルの微細化を容易に実現することができる。
において、列方向に隣接する単位セルのリセットゲート
の閾値を前記一部の単位セルの転送ゲートの閾値よりも
小さな値にしているので、リセットゲートを単独で制御
することができる。
も1つの転送ゲートをオンにするための信号を伝送し、
且つ前記一部の単位セルに対して列方向に隣接する前記
単位セルのリセットゲートをオンにするための信号を伝
送する配線に電圧を印加して列方向に隣接する前記単位
セルのリセットゲートをオンにして前記列方向に隣接す
る単位セルの電荷保持手段に保持された電荷をリセット
するとともに、前記一部の単位セルの少なくとも1つの
転送ゲートをオンにして前記一部の単位セルの光電変換
手段から出力された電荷を電荷保持手段に転送し、電圧
出力手段により前記一部の単位セルの電荷保持手段に保
持された電荷に対応する電圧を出力するので、転送ゲー
トとリセットゲートとを接続する共有の配線を具備した
固体撮像装置を駆動することができる。
手段をオンにするための信号を伝送し、且つ前記一部の
単位セルのアドレス手段をオンにするための信号を伝送
する配線を具備することにより、画像欠陥の少ない固体
撮像装置を提供することができる。
手段をオンにするための信号を伝送し、且つ前記一部の
単位セルのアドレス手段をオンにするための信号を伝送
する配線に電圧を印加して前記一部の単位セルのリセッ
ト手段をオンにして前記一部の単位セルの電荷保持手段
に保持された電荷をリセットする。
位セルのアドレス手段をオンにして電荷保持手段に保持
された電荷に対応する電圧を出力するので、1単位セル
内でアドレス手段とリセット手段とを共有する配線を具
備した固体撮像装置を駆動することができる。
施の形態について説明する。 <第1の実施の形態>図1は、本発明の第1の実施の形
態に係る増幅型固体撮像装置の単位セルの構成を示す図
である。なお、図1おいては、3単位セルの構成を示し
ており、1画素1単位セル構成の増幅型固体撮像装置で
ある。
しているが、本実施の形態の増幅型固体撮像装置の単位
セルは2次元状に配列されているものとする。同図に示
すように、単位セル12は、光を電荷に変換するフォト
ダイオード5a、フォトダイオード5aに蓄積された電
荷を検出部13aに読み出すための読み出しトランジス
タ8a、信号電荷を読み出すラインを選択するアドレス
容量9a、フォトダイオードの検出信号を増幅して信号
線1に出力する増幅トランジスタ4a、検出部13aに
蓄積された電荷をリセットするリセットトランジスタ6
aを備えている。
が、他の単位セルについても同様の構成が採用されてい
るものとする。読みだしトランジスタ8aのゲート及び
列方向に隣接する単位セルのリセットトランジスタ6b
のゲートとは共通の読み出し/リセット線3aに接続さ
れている。読み出し/リセット線3aは、垂直シフトレ
ジスタからの読みだしトランジスタ8a及び列方向に隣
接する単位セルのリセットトランジスタ6bをオンにす
るための信号を伝送する。
ス線7aに接続されている。アドレス線7aは、垂直シ
フトレジスタからの読みだし行を選択するための信号を
伝送する。
方向上部に隣接する単位セルの読みだしトランジスタと
共通の配線に接続されている。この配線は、垂直シフト
レジスタからの検出部13aに蓄積された電荷をリセッ
トするための信号を伝送するものである。
ンは、検出部13aに接続されており、ソースは、検出
部13aに蓄積された電荷を排出するためのドレイン線
2に接続されている。
3aに接続され、ドレインはドレイン線2に接続され、
ソースは信号線1に接続されている。この信号線1に
は、信号線1に出力された信号のノイズを除去するため
のノイズキャンセラが設けられている。
ノイズが除去された信号は、水平シフトレジスタから供
給される選択パルスによって駆動される水平選択トラン
ジスタを介して順次水平信号線に出力される。
置の形成方法について、図2の平面構造図を参照して説
明する。この増幅型固体撮像装置は、p型シリコン半導
体基板の表面層にp+ (素子分離領域)10、n+ 層
(フォトダイオード)5a〜5cを形成し、このフォト
ダイオード部5で信号電荷を発生させる。
c、リセットトランジスタ6a〜6cを形成する領域に
n層を形成する。この後、表面を酸化膜で覆い、さら
に、電極配線材料(たとえば、ポリシリコン)を堆積す
る。
c、読み出し/リセット線3a〜3c、リセットトラン
ジスタ6a〜6cのゲート及びリセット線を形成するた
めに、電極配線材料を所望の形状に加工して読みだし線
とリセットトランジスタの配線を形成する。このとき、
読みだし線とリセット線とは兼用するため、一度にパタ
ーニングして読み出し/リセット線3a〜3cを形成す
ることができる。
の素子部分を形成した後、信号電流を読み出すための配
線(信号線1)と信号電荷を排出するための配線(ドレ
イン線2)を配線する。
と電気的導通を得るためのコンタクト部のみを図示して
いる。信号線1、ドレイン線2は、上下方向に配線し、
コンタクト部で電気的導通を得る。
ポリシリコンを用いているが、その他、例えば、不純物
を混入したアモルファスシリコン、AI(アルミニウ
ム)、タングステン(W)、モリブリテン(Mo)、チ
タン(Ti)などの金属、あるいは前記金属を少なくと
も1種類以上含む金属合金、シリザイド化合物を初めと
する化合物をも用いることもできる。
て、本実施の形態の増幅型固体撮像装置の動作について
説明する。まず、水平帰線期間H−BLK1内におい
て、読み出し/リセット線3aに転送パルス21を付加
して、フォトダイオード5aの信号電荷を検出部13a
に読みだし、アドレス容量9aに蓄積する。
位セルのリセットトランジスタ6bがオンになり、検出
部13bに蓄積された電荷のリセットが行なわれ、検出
部13bに蓄積された電荷がドレイン線2に排出され
る。
パルス22をアドレス容量9aに印加する。アドレス容
量9aに、アドレスパルス22が印加されることによ
り、増幅トランジスタ4aのチャネルの電位が他のライ
ンに比較して上昇し、負荷トランジスタと増幅トランジ
スタ4aによりソースフォロア回路が構成される。
がインピーダンス変換された信号電圧にほぼ等しい電圧
が信号線1に出力される。この信号線1に出力された信
号は、ノイズ除去回路を介して、水平シフトレジスタに
よって選択されることによって水平信号線に出力され
る。
ドの出力電圧をサンプリングした後、次の水平帰線期間
内に、同様に第2のラインの読み出し/リセット線3b
に転送パルス23を印加して第2のラインのフォトダイ
オード5bの信号電荷を検出部13bに読みだし、アド
レス容量9bに蓄積する。
位セルのリセットトランジスタ6cがオンになり、検出
部13cに蓄積された電荷のリセットが行なわれ、検出
部13cに蓄積された電荷がドレイン線2に排出され
る。
パルス24をアドレス容量9bに印加する。アドレス容
量9bに、アドレスパルス24が印加されることによ
り、増幅トランジスタ4bのチャネルの電位が他のライ
ンに比較して上昇し、負荷トランジスタと増幅トランジ
スタ4bによりソースフォロア回路が構成される。
がインピーダンス変換された信号電圧にほぼ等しい電圧
が信号線1に出力される。この信号線1に出力された信
号は、ノイズ除去回路を介して、水平シフトレジスタに
よって選択されることによって水平信号線に出力され
る。
順次繰り返すことにより、2次元配列された全てのフォ
トダイオードの信号を読み出すことができる。従って、
本実施の形態の固体撮像装置によれば、読みだしトラン
ジスタのゲートと列方向下部に隣接する単位セルのリセ
ットトランジスタのゲートとを共通の配線で接続するこ
とにより、単位セルの微細化を図ることができる。
素子の微細化をおこなう際に、配線同士の間隔が狭くな
ることによるショートや単位セル内での段差に起因する
絶縁が生ずることもない。
れば、読み出し/リセット線にパルスを印加することに
よりドレイン線2に流れる電流は、リセットトランジス
タを介して排出される電荷のみであるので、ドレイン線
2は、リセットトランジスタのドレイン電圧との調整の
みを行なえばよく、その結果、ドレイン線2に負担をか
けることがない。 <第2の実施の形態>次に、本発明の第2の実施の形態
にかかる増幅型固体撮像装置について説明する。
増幅型固体撮像装置の単位セルの構成を示す図である。
なお、図4おいては、3単位セルの構成を示しており、
2画素1単位セル構成の増幅型固体撮像装置である。ま
た、図1と同一部分には、同一符号を付して説明する。
しているが、本実施の形態の増幅型固体撮像装置の単位
セルは2次元状に配列されているものとする。同図に示
すように、単位セル14は、光を電荷に変換するフォト
ダイオード5a−1,5a−2、フォトダイオード5a
−1,5a−2に蓄積された電荷を検出部13aにそれ
ぞれ読み出すための読み出しトランジスタ8a−1,8
a−2、信号電荷を読み出すラインを選択するアドレス
容量9a、フォトダイオードの検出信号を増幅して信号
線1に出力する増幅トランジスタ4a、検出部13aに
蓄積された電荷をリセットするリセットトランジスタ6
aを備えている。
が、他の単位セルについても同様の構成が採用されてい
るものとする。読みだしトランジスタ8a−1のゲート
は、読みだし線11aに接続されている。読みだし線1
1aは、読みだしトランジスタ8a−1をオンにするた
めの信号を伝送するものである。
び列方向に隣接する単位セルのリセットトランジスタ6
bのゲートとは共通の読み出し/リセット線3aに接続
されている。読み出し/リセット線3aは、垂直シフト
レジスタからの信号を伝送する。読み出し/リセット線
3aは、垂直シフトレジスタからの信号を伝送する。
ス線7aに接続されている。アドレス線7aは、垂直シ
フトレジスタからの読みだし行を選択するための信号を
伝送する。
方向上部に隣接する単位セルの読みだしトランジスタと
共通の配線に接続されている。この配線は、垂直シフト
レジスタからの検出部13aに蓄積された電荷をリセッ
トするための信号を伝送するものである。
ンは、検出部13aに接続されており、ソースは、検出
部13aに蓄積された電荷を排出するためのドレイン線
2に接続されている。
3aに接続され、ドレインはドレイン線2に接続され、
ソースは信号線1に接続されている。この信号線1に
は、信号線1に出力された信号のノイズを除去するため
のノイズキャンセラが設けられている。
ノイズが除去された信号は、水平シフトレジスタから供
給される選択パルスによって駆動される水平選択トラン
ジスタを介して順次水平信号線に出力される。
て、本実施の形態の増幅型固体撮像装置の動作について
説明する。まず、水平帰線期間H−BLK1内におい
て、読み出し/リセット線3aに転送パルス31が印加
されると、検出部13bに蓄積された電荷のリセットが
行なわれ、検出部13bに蓄積された電荷がドレイン線
2に排出される。
パルス32を読みだしトランジスタ8b−1に印加す
る。読みだしトランジスタ8b−1に読みだしパルスが
印加されることにより、フォトダイオード5b−1に蓄
積された電荷が検出部13bに読み出される。
量9bにアドレスパルス33が印加される。アドレス容
量9bに、アドレスパルス32が印加されることによ
り、増幅トランジスタ4aのチャネルの電位が他のライ
ンに比較して上昇し、負荷トランジスタと増幅トランジ
スタ4bによりソースフォロア回路が構成される。
電荷がインピーダンス変換された信号電圧にほぼ等しい
電圧が信号線1に出力される。この信号線1に出力され
た信号は、ノイズ除去回路を介して、水平シフトレジス
タによって選択されることによって水平信号線に出力さ
れる。
ルス34が印加され、検出部13bに蓄積された電荷の
リセットが行なわれ、検出部13bに蓄積された電荷が
ドレイン線2に排出される。
読みだしパルス35を読みだしトランジスタ8b−2に
印加する。読みだしトランジスタ8b−2に読みだしパ
ルスが印加されることにより、フォトダイオード5b−
2に蓄積された電荷が検出部13bに読み出される。
量9bにアドレスパルス36が印加される。アドレス容
量9bに、アドレスパルス36が印加されることによ
り、増幅トランジスタ4aのチャネルの電位が他のライ
ンに比較して上昇し、負荷トランジスタと増幅トランジ
スタ4bによりソースフォロア回路が構成される。
電荷がインピーダンス変換された信号電圧にほぼ等しい
電圧が信号線1に出力される。この信号線1に出力され
た信号は、ノイズ除去回路を介して、水平シフトレジス
タによって選択されることによって水平信号線に出力さ
れる。
順次繰り返すことにより、2次元配列された全てのフォ
トダイオードの信号を読み出すことができる。なお、上
述の実施の形態の説明においては、読みだしとリセット
を同時に行なう場合について説明したが、リセットトラ
ンジスタの閾値を読みだしトランジスタの閾値よりも小
さい値にしておくことで、あるタイミングで、ある電圧
を読みだし/リセット線に印加することで、リセットの
みを行なうことができる。
ットとの両方を同時に行ないたいときには、読みだし/
リセット線に読みだしトランジスタの閾値よりも高い電
圧を印加することで、読みだしとリセットとを同時に行
なうことができる。このような駆動は、読みだし/リセ
ット線に印加するパルスに3値のパルスを使用すること
により実現することができる。
れば、読みだしトランジスタのゲートと列方向下部に隣
接する単位セルの一方のリセットトランジスタのゲート
とを共通の配線で接続することにより、単位セルの微細
化を図ることができる。
素子の微細化をおこなう際に、配線同士の間隔が狭くな
ることによるショートや単位セル内での段差に起因する
絶縁が生ずることもない。
れば、読み出し/リセット線にパルスを印加することに
よりドレイン線2に流れる電流は、リセットトランジス
タを介して排出される電荷のみであるので、ドレイン線
2は、リセットトランジスタのドレイン電圧との調整の
みを行なえばよく、その結果、ドレイン線2に負担をか
けることがない。 <第3の実施の形態>図6は、本発明の第3の実施の形
態に係る増幅型固体撮像装置の単位セルの構成を示す図
であり、図7は、同実施の形態における増幅型固体撮像
装置の単位セルのレイアウトを示す図である。
示しており、1画素1単位セル構成の増幅型固体撮像装
置である。また、図1と同一部分には、同一符号を付し
て説明する。
しているが、本実施の形態の増幅型固体撮像装置の単位
セルは2次元状に配列されているものとする。同図に示
すように、この単位セルは、光を電荷に変換するフォト
ダイオード5a、信号電荷を読み出すラインを選択する
アドレストランジスタ41a、フォトダイオード5aの
検出信号を増幅して信号線1に出力する増幅トランジス
タ4a、検出部に蓄積された電荷をリセットするリセッ
トトランジスタ6aを備えている。
リセットトランジスタ6aのゲートは、アドレス/リセ
ット線42aに接続されている。アドレス/リセット線
42aは、アドレストランジスタ41a及びリセットト
ランジスタ6aをオンにするための信号を伝送するもの
である。
おいては、1つの単位セルにおいて、アドレストランジ
スタとリセットトランジスタの配線を共有している。ま
た、上記アドレストランジスタ及びリセットトランジス
タは、MOS型のトランジスタであり、これらトランジ
スタの閾値は異なる値にしている。この閾値の制御につ
いては、それぞれのMOSトランジスタのチャネルにお
けるドーピング量を変え、或いは絶縁膜の膜厚を厚くす
るなどの方法によって制御する。
セットトランジスタの閾値を変えることによって、アド
レストランジスタとリセットトランジスタとを独立して
制御することができる。
リセットパルスを印加することにより、リセットトラン
ジスタ41aをオンにし、検出部に蓄積された電荷をド
レイン線2に排出する。
レスパルスを印加することにより、アドレストランジス
タ6aをオンにする。これにより、検出部に蓄積された
電荷に対応する電荷が増幅トランジスタ4aから信号線
1に出力される。
順次繰り返すことにより、2次元配列された全てのフォ
トダイオードの信号を読み出すことができる。なお、こ
こでは、1つの単位セルについて説明したが、他の単位
セルについても同様の構成が採用されているものとす
る。
によれば、1単位セル内のアドレストランジスタのゲー
トとリセットトランジスタのゲートとを共通の配線で接
続することにより、単位セルの微細化を図ることができ
る。
素子の微細化をおこなう際に、配線同士の間隔が狭くな
ることによるショートや単位セル内での段差に起因する
絶縁が生ずることもない。
れば、2つの単位セル間のアドレス手段とリセット手段
との間の配線を共有する場合に比べて、以下のような利
点がある。
及び第2の実施の形態における固体撮像装置において
は、断線などによって共通配線の機能に問題が発生する
と、2画素に及ぶ画素欠陥が発生してしまうが、本実施
の形態の固体撮像装置によれば、このような問題が発生
しても、画像欠陥が生ずるのは1画素のみなので画素欠
陥を最小限に抑えることができる。
ランジスタとの配線を2画素で共有にすると、アドレス
をした後にリセットを行なう通常の信号のタイミングで
は、下をアドレスして上をリセットするので、信号処理
方向を一方向にしかできず、且つ上下2画素以上の信号
を加算して読みだしたい場合に、同時に上下の画素を読
みだすことができず、用途に応じて粗く画素を抽出した
り、高速転送のために2画素を合成して処理するといっ
た等のデバイスの用途範囲が欠落し、その結果、使用者
の用途を狭めてしまうという問題がある。
置によれば、1単位セル内で配線を共有していることか
ら、同時に上下の画素を読みだすことができるので、上
下2画素以上の信号を加算して読みだすこができ、ま
た、高速転送のために2画素を合成して処理するといっ
た等の処理を実現することができる。
によれば、デバイスの用途範囲を広げることができ、そ
の結果、使用者の固体撮像装置の用途を広げることがで
きる。
においては、アドレス機能をMOSトランジスタにもた
せた例について説明したが、図8に示すように、アドレ
ス機能を容量にもたせてもよい。なお、図8において
も、図6と同一部分には、同一符号を付している。
MOSトランジスタのゲート電極とアドレスMOSトラ
ンジスタのゲート電極とを共通のアドレス/リセット線
で接続している。
ランジスタにアドレス機能をもたせた場合と同様の効果
を得ることができる。さらに、転送MOSトランジスタ
51を単位セルにとりこんだ場合の増幅型の固体撮像装
置の単位セルの構成を図9に示す。この場合において
も、リセットMOSトランジスタのゲート電極とアドレ
スMOSトランジスタのゲート電極とを共通のアドレス
/リセット線で接続することにより、アドレストランジ
スタにアドレス機能をもたせた場合と同様の効果を得る
ことができる。
素子の微細化を実現可能にした固体撮像装置及びその駆
動方法を提供することができる。また、本発明によれ
ば、素子の微細化を実現可能にし、かつドレイン線に負
担をかけることのない固体撮像装置及びその駆動方法を
提供することができる。さらに、本発明によれば、再生
画面の画像欠陥の少ない固体撮像装置及びその駆動方法
を提供することができる。
像装置の単位セルの構成を示す図である。
置の平面構造図を示す図である。
置の動作を示すタイミングチャートである。
像装置の単位セルの構成を示す図である。
置の動作を示すタイミングチャートである。
像装置の単位セルの構成を示す図である。
置の単位セルのレイアウトを示す図である。
置のキャパシタにアドレス機能をもたせた場合の単位セ
ルの構成を示す図である。
置の転送ゲートを有する場合の単位セルの構成を示す図
である。
図である。
を示す図である。
Claims (5)
- 【請求項1】 複数の単位セルを行列方向に配置した固
体撮像装置において、 前記単位セルは、 光を電荷に変換する少なくとも1つの光電変換手段と、 前記少なくとも1つの光電変換手段から出力された電荷
を保持する電荷保持手段と、 前記少なくとも1つの光電変換手段と前記電荷保持手段
との間にそれぞれ接続され、前記光電変換手段から出力
された電荷を前記電荷保持手段にオンの場合に転送する
転送ゲートと、 前記電荷保持手段に保持された電荷をオンの場合にリセ
ットするリセットゲートとを備え、 一部の単位セルの少なくとも1つの転送ゲートをオンに
するための信号を伝送し、且つ前記一部の単位セルに対
して列方向に隣接する前記単位セルのリセットゲートを
オンにするための信号を伝送する配線を具備したことを
特徴とする固体撮像装置。 - 【請求項2】 前記列方向に隣接する単位セルのリセッ
トゲートの閾値は前記一部の単位セルの転送ゲートの閾
値よりも小さな値であることを特徴とする請求項1記載
の固体撮像装置。 - 【請求項3】 光を電荷に変換する少なくとも1つの光
電変換手段と、 前記少なくとも1つの光電変換手段から出力された電荷
を保持する電荷保持手段と、 前記少なくとも1つの光電変換手段と前記電荷保持手段
との間にそれぞれ接続され、前記光電変換手段から出力
された電荷を前記電荷保持手段にオンの場合に転送する
転送ゲートと、 前記電荷保持手段に保持された電荷をオンの場合にリセ
ットするリセットゲートと、 前記電荷保持手段に保持された電荷に対応する電圧を出
力する電圧出力手段とを備えた単位セルを複数行列方向
に配置し、 一部の単位セルの少なくとも1つの転送ゲートをオンに
するための信号を伝送し、且つ前記一部の単位セルに対
して列方向に隣接する前記単位セルのリセットゲートを
オンにするための信号を伝送する配線を具備した固体撮
像装置の駆動方法において、 前記配線に電圧を印加して列方向に隣接する前記単位セ
ルのリセットゲートをオンにして前記列方向に隣接する
単位セルの前記電荷保持手段に保持された電荷をリセッ
トするとともに、前記一部の単位セルの少なくとも1つ
の転送ゲートをオンにして前記一部の単位セルの前記光
電変換手段から出力された電荷を前記電荷保持手段に転
送し、 前記電圧出力手段により前記一部の単位セルの電荷保持
手段に保持された電荷に対応する電圧を出力することを
特徴とする固体撮像装置の駆動方法。 - 【請求項4】 複数の単位セルを備えた固体撮像装置に
おいて、 前記単位セルは、 光を電荷に変換する光電変換手段から出力された電荷を
保持する電荷保持手段と、 前記電荷保持手段に保持された電荷をオンの場合にリセ
ットするリセット手段と、 前記電荷保持手段に保持された電荷に対応する電圧をオ
ンの場合に出力するアドレス手段とを備え、 一部の単位セルの前記リセット手段をオンにするための
信号を伝送し、且つ前記一部の単位セルの前記アドレス
手段をオンにするための信号を伝送する配線をさらに具
備したことを特徴とする固体撮像装置。 - 【請求項5】 光を電荷に変換する光電変換手段から出
力された電荷を保持する電荷保持手段と、 前記電荷保持手段に保持された電荷をオンの場合にリセ
ットするリセット手段と、 前記電荷保持手段に保持された電荷に対応する電圧をオ
ンの場合に出力するアドレス手段とを備えた単位セルを
複数有し、 一部の単位セルの前記リセット手段をオンにするための
信号を伝送し、且つ前記一部の単位セルの前記アドレス
手段をオンにするための信号を伝送する配線をさらに具
備した固体撮像装置の駆動方法において、 前記配線に電圧を印加して前記一部の単位セルの前記リ
セット手段をオンにして前記一部の単位セルの前記電荷
保持手段に保持された電荷をリセットし、 前記配線に電圧を印加して前記一部の単位セルのアドレ
ス手段をオンにして前記電荷保持手段に保持された電荷
に対応する電圧を出力することを特徴とする固体撮像装
置の駆動方法。
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JPH1093070A true JPH1093070A (ja) | 1998-04-10 |
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