專利名稱：固體攝像器件、其驅(qū)動(dòng)方法和包括該器件的電子系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及固體攝像器件、該固體攝像器件的驅(qū)動(dòng)方法和電子系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在普通固體攝像器件中，當(dāng)讀取通過光電轉(zhuǎn)換產(chǎn)生的電荷時(shí)，電荷累積在被稱為 浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)的雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)中，或者電荷從光接收部傳輸?shù)诫s質(zhì)擴(kuò)散區(qū)，從而在雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū) 中電荷轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷?。此類固體攝像器件的像素通常包括使浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)(下文中稱為“FD 部”)復(fù)位到預(yù)定電位的復(fù)位晶體管。在具有復(fù)位晶體管的像素中，復(fù)位晶體管設(shè)為導(dǎo)通狀態(tài)，F(xiàn)D部被初始化為具有固 定電壓Vdd。此后，復(fù)位晶體管變?yōu)榻刂範(fàn)顟B(tài)，使得FD部變?yōu)楦】諣顟B(tài)。電荷存儲(chǔ)或傳輸?shù)?經(jīng)初始化的FD部，在FD部中通過電荷/電壓轉(zhuǎn)換產(chǎn)生輸出電壓。在此復(fù)位操作中，應(yīng)注意 的是，當(dāng)在浮空狀態(tài)下對電壓Vdd的初始化電壓進(jìn)行取樣時(shí)，主要會(huì)產(chǎn)生兩種噪聲。此兩種噪聲之一為熱噪聲(kTC噪聲)，其取決于FD部的電容，在每次復(fù)位操作時(shí) 隨機(jī)產(chǎn)生。另一種噪聲是電壓Vdd由布線的阻抗分量在產(chǎn)生熱噪聲以及電流消耗時(shí)所導(dǎo)致 的電壓波動(dòng)而產(chǎn)生的噪聲，取決于復(fù)位操作的時(shí)序，會(huì)取樣出不同的電壓值。對于上述兩種 噪聲，應(yīng)注意的是，在普通CMOS圖像傳感器操作中，可采用被稱為相關(guān)雙采樣法的噪聲去 除方法基本完全地去除噪聲。在該相關(guān)雙采樣處理中，讀取通過復(fù)位操作所采樣的FD部的電壓Vo_rst，緊隨其 后，所存儲(chǔ)的電荷從光接收部傳輸?shù)紽D部，作為信號電壓Vo_sig被讀出。在此，復(fù)位操作 產(chǎn)生的噪聲保留在FD部中，于是Vo_rst和Vo_sig疊加有相同的噪聲。由此，通過計(jì)算Vo_ sig-Vo_rst，能夠從所存儲(chǔ)電荷的輸出中去除復(fù)位操作導(dǎo)致的噪聲。圖28是通過相關(guān)雙采樣法去除噪聲的驅(qū)動(dòng)示例情況下的時(shí)序波形圖。圖28顯示 了用來選擇像素的選擇脈沖SEL、用來復(fù)位FD部的復(fù)位脈沖RST、將信號電荷從光接收部讀 出到FD部的傳輸脈沖TRG和FD部的電壓(下文中有時(shí)簡稱為“FD電壓”)。在該驅(qū)動(dòng)示例的情況下，由光接收部保持信號電荷。在進(jìn)行讀出操作時(shí)，首先復(fù)位 脈沖RST激活，使FD部的電壓設(shè)置為復(fù)位電壓Vdd。當(dāng)復(fù)位脈沖RST活動(dòng)時(shí)，F(xiàn)D部的電壓 隨著電壓Vdd的波動(dòng)和熱噪聲而隨機(jī)波動(dòng)，復(fù)位脈沖RST不活動(dòng)時(shí)的瞬間電壓值為FD部的 電壓。此時(shí)，假設(shè)固定噪聲為Δ Vn，F(xiàn)D部的電壓為Vdd+Δ Vn。電壓Vdd+Δ Vn作為復(fù)位電 平Vo_rst讀出，接著傳輸脈沖TRG激活，使光接收部的信號電荷傳輸?shù)紽D部。FD部是浮空 的，因此信號電荷的電壓Vsig加到上述復(fù)位電平Vdd+ Δ Vn上，得到電壓Vdd+ Δ Vn+Vsig。
此時(shí)FD部的電壓Vdd+AVn+Vsig作為信號電平Vo_sig被讀出，由此得到與上述 復(fù)位電平Vo_rst( = Vdd+Δ Vn)的差值，最終輸出Vout如下所示，從而消除了復(fù)位噪聲 AVn Vout = (Vdd+ Δ Vn+Vsig) - (Vdd+ Δ Vn)= Vsig但是，在低頻帶中，復(fù)位噪聲之外的讀出噪聲也值得注意，例如輸出電路(源極跟 隨電路的放大晶體管等)中產(chǎn)生的Ι/f噪聲。因此，如果不是稍前于讀出信號電平Vo_sig 而讀出復(fù)位電平Vo_rst，則低頻帶噪聲將疊加在輸出上，于是很難獲得相關(guān)雙采樣的優(yōu)點(diǎn)， 圖像質(zhì)量就不好。為此，在先技術(shù)的固體攝像器件執(zhí)行整體曝光操作(批量曝光)，即在同一曝光時(shí) 間內(nèi)對所有像素進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，其中的驅(qū)動(dòng)方法為，在讀出信號電平之后再次執(zhí)行復(fù)位操 作以讀出復(fù)位電平(例如參考未經(jīng)審查的日本專利申請公開文本2007-074435)。通過整體 曝光，在同一曝光時(shí)間內(nèi)對所有像素進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，可獲得動(dòng)態(tài)物體的不失真的圖像。該驅(qū)動(dòng)方法除了應(yīng)用于執(zhí)行整體曝光操作的固體攝像器件之外，還可以應(yīng)用于直 接在FD部中累積經(jīng)光電轉(zhuǎn)換的電荷的圖像傳感器，例如，使用有機(jī)光電轉(zhuǎn)換層作為光接收 部的固體攝像器件。具體地，在信號電荷保持在FD部或信號電荷存儲(chǔ)在FD部的情況下讀出電平時(shí)，驅(qū) 動(dòng)次序如圖29所示。也就是說，在讀出信號電平之后，執(zhí)行復(fù)位操作以獲得復(fù)位電平。更詳細(xì)地，首先，在信號電荷傳輸?shù)紽D部之前或在信號電荷存儲(chǔ)在FD部之前復(fù)位 FD部。此時(shí)，噪聲W疊加在復(fù)位電壓Vdd上。所有像素的電荷同時(shí)傳輸或在曝光時(shí)間內(nèi)直接存儲(chǔ)到FD部中，信號電荷Vsig疊 加到FD部的電壓上。因此，在讀出操作的時(shí)間點(diǎn)，信號電平已經(jīng)變成Vdd+Δ Vn' +Vsigo在讀出操作中，首先讀出信號電平。此后，再次執(zhí)行復(fù)位操作以讀出復(fù)位電平，獲 得信號電平和復(fù)位電平之間的差值。在復(fù)位操作中，F(xiàn)D部的電壓設(shè)置為復(fù)位電壓Vdd，噪聲 固定為噪聲AVn，該噪聲AVn不同于前述的隨機(jī)噪聲Mn'。因此，復(fù)位電平變?yōu)閂dd+Δ Vn，最終輸出Vout如下所示，Vout = (Vdd+ AVn' +Vsig)- (Vdd+ Δ Vn)= Vsig+(Δ Vn' -Δ Vn)也就是說，在先技術(shù)雖然可以消除偏移部分即電壓Vdd，但很難消除隨機(jī)噪聲，即 噪聲AVn和噪聲AVn'。除了熱噪聲之外，復(fù)位電壓Vdd還隨著周邊電路操作而波動(dòng)，形 成電源噪聲，該波動(dòng)會(huì)導(dǎo)致諸如屏幕顯示不均勻(屏幕上亮度不均勻)等圖像質(zhì)量降低的 情況。如上所述，在使用讀出信號電平之后執(zhí)行復(fù)位操作來消除噪聲的驅(qū)動(dòng)方法時(shí)，雖 然可以消除固定模式的偏移噪聲，但很難消除每次復(fù)位操作產(chǎn)生的噪聲。例如，該驅(qū)動(dòng)方法 很難消除復(fù)位電壓Vdd的波動(dòng)和熱噪聲。

發(fā)明內(nèi)容
因此，需要提供一種固體攝像器件、驅(qū)動(dòng)該器件的方法和電子系統(tǒng)，該固體攝像器 件、驅(qū)動(dòng)該器件的方法和電子系統(tǒng)能在讀出信號電平之后讀出復(fù)位電平的情況下減少復(fù)位時(shí)的隨機(jī)噪聲和屏幕顯示的不均勻，防止在復(fù)位操作時(shí)圖像質(zhì)量降低。本發(fā)明的實(shí)施例提供了一種固體攝像器件，其包括單位像素，其包括光電轉(zhuǎn)換 部、雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)和復(fù)位晶體管，該雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)能夠暫時(shí)累積或保持所述光電轉(zhuǎn)換部產(chǎn)生的 電荷，該復(fù)位晶體管通過電壓供給線的電壓復(fù)位所述雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)，所述單位像素的雜質(zhì)濃 度為，使得所述雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)的至少所述復(fù)位晶體管側(cè)處于耗盡狀態(tài)；以及驅(qū)動(dòng)電路，其用于 當(dāng)所述復(fù)位晶體管導(dǎo)通時(shí)，使所述電壓供給線的電壓從低于所述雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)的所述復(fù)位晶 體管側(cè)耗盡電位的第一電壓變到高于所述耗盡電位的第二電壓。對于本文的“累積或保持”，“累積”是指在接收光過程中產(chǎn)生的電荷直接累積在所 述雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)中，“保持”是指通過光電轉(zhuǎn)換產(chǎn)生且由光電轉(zhuǎn)換部存儲(chǔ)的電荷傳輸?shù)剿鲭s 質(zhì)擴(kuò)散區(qū)后被保持。在使用讀出信號電平之后再讀出復(fù)位電平的驅(qū)動(dòng)方法時(shí)，需要具有這樣的結(jié)構(gòu)， 單位像素的像素結(jié)構(gòu)中雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)的至少復(fù)位晶體管側(cè)的一部分雜質(zhì)濃度低，使得雜質(zhì)擴(kuò) 散區(qū)的復(fù)位晶體管側(cè)耗盡。由此，在復(fù)位雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)時(shí)可以減少隨機(jī)噪聲和屏幕顯示的不 均勻(屏幕上亮度的不均勻)。在復(fù)位晶體管導(dǎo)通期間，電壓供給線的電壓，即復(fù)位晶體管的漏極電壓從第一電 壓變?yōu)榈诙妷?。由此，雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)的電壓收斂到由耗盡電位確定的電壓，而不受雜質(zhì)擴(kuò)散 區(qū)的電位初始值的影響。因此，本發(fā)明可以防止復(fù)位操作時(shí)圖像質(zhì)量不好的殘留圖像引起 的圖像質(zhì)量降低。通過本發(fā)明，在讀出信號電平之后讀出復(fù)位電平的驅(qū)動(dòng)情況下，可以降低復(fù)位時(shí) 的隨機(jī)噪聲和屏幕顯示的不均勻，還可以防止復(fù)位操作時(shí)圖像質(zhì)量降低。


圖1是表示采用本發(fā)明的CMOS圖像傳感器的示意性配置的系統(tǒng)配置圖；圖2是表示普通CMOS圖像傳感器的單位像素配置示例的電路圖；圖3A和圖3B分別是表示參考示例1和參考示例2像素結(jié)構(gòu)的剖面結(jié)構(gòu)和電位分 布的圖；圖4A和圖4B分別是關(guān)于參考示例1和參考示例2像素結(jié)構(gòu)問題的示意圖；圖5是顯示了當(dāng)使用參考示例1和參考示例2像素結(jié)構(gòu)時(shí)FD電壓Vfd變化狀態(tài) 的圖；圖6是表示第一實(shí)施例像素結(jié)構(gòu)的剖面結(jié)構(gòu)和電位分布的圖；圖7是表示復(fù)位脈沖RST、復(fù)位晶體管的漏極電壓VRD和FD電壓的轉(zhuǎn)換狀態(tài)的時(shí) 序波形圖；圖8A、圖8B、圖8C和圖8D是第一實(shí)施例像素結(jié)構(gòu)操作示例的操作示意圖；圖9是顯示在FD電壓Vfd的初始值Vini為不同值(ViniO Vini5)時(shí)FD電壓 Vfd轉(zhuǎn)換狀態(tài)的圖；圖10是解釋第一實(shí)施例中當(dāng)電荷直接累積在FD部中時(shí)驅(qū)動(dòng)示例的時(shí)序圖；圖11是解釋第一實(shí)施例的批量曝光中驅(qū)動(dòng)示例的時(shí)序圖；圖12是解釋漏極驅(qū)動(dòng)線和像素部的電源線共用時(shí)的驅(qū)動(dòng)示例的時(shí)序圖；圖13是表示第一實(shí)施例像素電路示例的電路圖14是表示電路示例1的驅(qū)動(dòng)電路的電路圖；圖15是表示電路示例2的驅(qū)動(dòng)電路的電路圖；圖16是解釋在第一實(shí)施例電路示例情況下驅(qū)動(dòng)示例的時(shí)序圖；圖17是解釋第二實(shí)施例的驅(qū)動(dòng)示例的時(shí)序圖；圖18是解釋批量曝光操作中普通驅(qū)動(dòng)示例的時(shí)序圖；圖19是解釋第二實(shí)施例的驅(qū)動(dòng)方法應(yīng)用于第一實(shí)施例的像素結(jié)構(gòu)時(shí)驅(qū)動(dòng)示例的 時(shí)序圖；圖20A和20B是表示像素結(jié)構(gòu)示例1的像素結(jié)構(gòu)的圖，圖20A是FD部周圍區(qū)域的 平面圖，圖20B是圖20A的沿XXB-XXB線的剖面圖；圖21A和21B是表示像素結(jié)構(gòu)示例2的像素結(jié)構(gòu)的圖，圖21A是像素的電路圖，圖 21B是像素結(jié)構(gòu)的剖面圖；圖22是表示像素結(jié)構(gòu)示例3的像素結(jié)構(gòu)和電位分布的圖；圖23A和23B是表示像素結(jié)構(gòu)示例4的像素結(jié)構(gòu)的圖，圖23A是電路圖，圖23B是 剖面圖；圖24是解釋上述第一實(shí)施例應(yīng)用于像素結(jié)構(gòu)示例4的像素結(jié)構(gòu)時(shí)驅(qū)動(dòng)示例的時(shí) 序圖；圖25是表示像素結(jié)構(gòu)示例5的像素結(jié)構(gòu)電路配置的電路圖；圖26是解釋像素結(jié)構(gòu)示例5的像素結(jié)構(gòu)驅(qū)動(dòng)示例的時(shí)序圖；圖27是表示本發(fā)明的攝像裝置配置示例的方框圖；圖28是通過相關(guān)雙采樣法去除噪聲時(shí)驅(qū)動(dòng)示例的時(shí)序波形圖；圖29是表示在信號電荷保持在FD部或信號電荷存儲(chǔ)在FD部的情況下讀出信號 電荷的驅(qū)動(dòng)次序的時(shí)序圖。
具體實(shí)施例方式下面參考附圖詳細(xì)說明實(shí)施本發(fā)明的方式(在下文中稱為實(shí)施例)。而且，以下述 順序進(jìn)行說明1.應(yīng)用本發(fā)明的固體攝像器件1. 1系統(tǒng)配置1. 2單位像素的電路配置1.3參考示例的像素結(jié)構(gòu)2.第一實(shí)施例(當(dāng)復(fù)位脈沖活動(dòng)時(shí)，復(fù)位晶體管的漏極電壓從低于耗盡電位的電 壓變?yōu)楦哂诤谋M電位的電壓)2. 1像素結(jié)構(gòu)2. 2電路示例3.第二實(shí)施例(在批量曝光操作中，在將信號電荷批量傳輸?shù)紽D部之前，逐行對 FD部進(jìn)行初始化驅(qū)動(dòng))4.其它像素結(jié)構(gòu)示例5.變化例6.電子系統(tǒng)(攝像裝置)
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1.應(yīng)用本發(fā)明的固體攝像器件1. 1系統(tǒng)配置圖1是表示CMOS圖像傳感器示意性系統(tǒng)配置的圖，該CMOS圖像傳感器是一種應(yīng) 用本發(fā)明的諸如X-Y尋址固體攝像器件等固體攝像器件。在此，CMOS圖像傳感器是使用或 部分使用CMOS工藝制成的圖像傳感器。此實(shí)施例的CMOS圖像傳感器10包括形成于半導(dǎo)體基板11上的像素陣列部12和 與像素陣列部12集成在同一半導(dǎo)體基板11上的周邊電路部。周邊電路部例如包括行掃描 部13、列處理部14、列掃描部15和系統(tǒng)控制部16。像素陣列部12包括具有光電轉(zhuǎn)換元件的單位像素(下文中有時(shí)簡稱為“像素”)， 該光電轉(zhuǎn)換元件根據(jù)入射光的光量產(chǎn)生電荷并存儲(chǔ)電荷。這些單位像素以二維矩陣形式排 列。稍后說明該單位像素的具體配置。在像素陣列部12中，像素驅(qū)動(dòng)線17對應(yīng)于矩陣形式像素陣列的各像素行按行方 向(像素行的像素布置方向)布置，垂直信號線18對應(yīng)于像素陣列的各像素列按列方向 (像素列的像素布置方向)布置。像素驅(qū)動(dòng)線17傳輸用于驅(qū)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)信號，從而從像素讀 取信號。在圖1中，顯示了像素驅(qū)動(dòng)線17的一條布線，但該布線不限于一條。像素驅(qū)動(dòng)線 17的一端連接到行掃描部13的對應(yīng)于各行的輸出端。行掃描部13包括移位寄存器和地址解碼器等，該行掃描部13是對所有像素同時(shí) 或以行為單位等方式驅(qū)動(dòng)像素陣列部12的各像素的像素驅(qū)動(dòng)部。附圖沒示出行掃描部13 的具體配置。通常，行掃描部13包括兩個(gè)掃描部，即讀取掃描部和清除掃描部。讀取掃描部逐行選擇性地掃描像素陣列部12的單位像素，以從單位像素中讀出 信號。從單位像素讀出的信號是模擬信號。清除掃描部在先于讀出掃描快門速度的時(shí)間量 對將要被讀取掃描部進(jìn)行讀出掃描的各讀出行進(jìn)行清除掃描。通過清除掃描部執(zhí)行清除掃描，多余電荷從讀出行的單位像素的光電轉(zhuǎn)換元件中 被清除，從而復(fù)位該光電轉(zhuǎn)換元件。通過清除掃描部清除多余電荷(復(fù)位)，實(shí)現(xiàn)了所謂的 “電子快門操作”。在此，電子快門操作是指排出光電轉(zhuǎn)換元件的光生電荷并重新開始曝光 (開始存儲(chǔ)光生電荷)的操作。由讀出掃描部的讀出操作讀出的信號對應(yīng)于在上一次讀出操作或電子快門操作 之后的入射光的光量。從上一次進(jìn)行讀出操作的讀出時(shí)刻或進(jìn)行電子快門操作的清除時(shí)刻 到這一次進(jìn)行讀出操作的讀出時(shí)刻之間的時(shí)間段是單位像素的光生電荷的累積時(shí)間(曝 光時(shí)間)。通過垂直信號線18將從由行掃描部13選擇掃描的像素行中的各個(gè)單位像素輸出 的信號提供給列處理部14。列處理部14對通過用于像素陣列部12的各像素列的垂直信號 線18從被選擇行的各像素輸出的信號執(zhí)行預(yù)定信號處理，列處理部14暫時(shí)保持經(jīng)過該信 號處理之后的像素信號。具體地，列處理部14接收單位像素的信號，并對該信號執(zhí)行諸如通過⑶S (相關(guān)雙 采樣)的噪聲去除、信號放大、AD (模擬-數(shù)字)轉(zhuǎn)換等信號處理。通過噪聲去除處理，去 除了例如復(fù)位噪聲、放大晶體管的閾值差異等像素固有的固定模式噪聲。而且，上述列舉的 信號處理僅僅是示例，信號處理并不限于這些種類。列掃描部15包括移位寄存器、地址解碼器等，其依次選擇列處理部14的對應(yīng)于像素列的單元電路。通過列掃描部15的選擇性掃描，經(jīng)過列處理部14進(jìn)行信號處理的像素 信號依次輸出到水平總線19，然后通過水平總線19傳輸?shù)桨雽?dǎo)體基板11外部。系統(tǒng)控制部16接收來自半導(dǎo)體基板11外部的時(shí)鐘和操作模式指令數(shù)據(jù)等，并輸 出諸如CMOS圖像傳感器10的內(nèi)部信息等數(shù)據(jù)。系統(tǒng)控制部16包括產(chǎn)生各種時(shí)序信號的 時(shí)序發(fā)生器，該系統(tǒng)控制部16還根據(jù)時(shí)序發(fā)生器產(chǎn)生的各種時(shí)序信號對諸如行掃描部13、 列處理部14和列掃描部15等周邊電路部進(jìn)行驅(qū)動(dòng)控制。1.2單位像素的電路配置圖2是表示普通CMOS圖像傳感器的單位像素配置示例的電路圖。如圖2所示，該 配置示例的單位像素20除了包括例如作為光電轉(zhuǎn)換部的光電二極管21之外，還包括四個(gè) 晶體管，例如傳輸晶體管22、復(fù)位晶體管23、放大晶體管24和選擇晶體管25。此處，例如使用N溝道MOS晶體管作為上述四個(gè)晶體管22 25。但是，所列舉的 傳輸晶體管22、復(fù)位晶體管23、放大晶體管24和選擇晶體管25的導(dǎo)電類型組合僅僅是示 例，本發(fā)明并不限于此組合。對于單位像素20，同一像素行的各像素共用作為像素驅(qū)動(dòng)線17的例如三根驅(qū)動(dòng) 線，即傳輸線171、復(fù)位線172和選擇線173。針對每一像素行，傳輸線171、復(fù)位線172和選 擇線173的一端都連接到行掃描部13的對應(yīng)于每一像素行的輸出端，傳輸線171、復(fù)位線 172和選擇線173分別傳輸用作驅(qū)動(dòng)像素20的驅(qū)動(dòng)信號的傳輸脈沖TRG、復(fù)位脈沖RST和 選擇脈沖SEL。光電二極管21的陽極連接到負(fù)電壓源(例如接地)。光電二極管21對接收光進(jìn) 行光電轉(zhuǎn)換，根據(jù)光量產(chǎn)生光生電荷(在此為光電子)，并存儲(chǔ)光生電荷。光電二極管21的 陰極通過傳輸晶體管22電連接到放大晶體管24的柵極電極。與放大晶體管24的柵極電 極電連接的節(jié)點(diǎn)26稱為FD(浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)/雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū))部。傳輸晶體管22連接在光電二極管21的陰極和FD部26之間。被高電平(例如 Vdd電平)激活(下文中稱為“高激活”)的傳輸脈沖TRG通過傳輸線171施加到傳輸晶體 管22的柵極電極。傳輸晶體管22響應(yīng)于傳輸脈沖TRG而處于導(dǎo)通狀態(tài)，并將由光電二極 管21進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換而產(chǎn)生的光生電荷傳輸?shù)紽D部26。復(fù)位晶體管23的漏極電極和源極電極分別連接到像素電源Vdd和FD部26。高激 活的復(fù)位脈沖RST通過復(fù)位線172施加于復(fù)位晶體管23的柵極電極。復(fù)位晶體管23響應(yīng) 于復(fù)位脈沖RST而處于導(dǎo)通狀態(tài)，并將FD部26的電荷排出到像素電源Vdd，以復(fù)位FD部 26。放大晶體管24的柵極電極和漏極電極分別連接到FD部26和像素電源Vdd。放 大晶體管24成為源極跟隨器的輸入部，該源極跟隨器是讀出光電二極管21中通過光電轉(zhuǎn) 換所得到的信號的讀出電路。也就是說，放大晶體管24的源極電極通過選擇晶體管25連 接到垂直信號線18，由此放大晶體管24與連接到垂直信號線18 —端的電源組成源極跟隨器。例如，選擇晶體管25的漏極電極和源極電極分別連接到放大晶體管24的源極電 極和垂直信號線18。高激活的選擇脈沖SEL通過選擇線173施加于選擇晶體管25的柵極 電極。選擇晶體管25響應(yīng)于選擇脈沖SEL而處于導(dǎo)通狀態(tài)，使單位像素20變?yōu)檫x擇狀態(tài) 并將從放大晶體管24輸出的信號傳輸?shù)酱怪毙盘柧€18。
而且，也可以將電路配置為選擇晶體管25連接在像素電源Vdd和放大晶體管24 的漏極之間。單位像素20的像素配置并不限于上述的包括四個(gè)晶體管的形式。例如，也可以采 用包括三個(gè)晶體管的像素配置，即其中的一個(gè)晶體管用作放大晶體管24和選擇晶體管25， 還可以采用其它像素電路配置。1. 3參考示例的像素結(jié)構(gòu)另外，在FD部26的復(fù)位晶體管23側(cè)具有低雜質(zhì)濃度的像素結(jié)構(gòu)中，可以抑制每 次復(fù)位操作產(chǎn)生的噪聲，例如可以抑制復(fù)位電壓Vdd的波動(dòng)引起的噪聲成分。下文將說明 參考示例1和2的像素結(jié)構(gòu)。而且，如上所述，復(fù)位電壓Vdd的波動(dòng)會(huì)導(dǎo)致諸如屏幕上亮度 不均勻等圖像質(zhì)量不好的問題。參考示例1的像素結(jié)構(gòu)圖3A示出了參考示例1的像素結(jié)構(gòu)的剖面結(jié)構(gòu)和電位分布。如圖3A所示，在包 括η.雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)的FD部26中，復(fù)位晶體管23側(cè)的部分是η型雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)261。使用該結(jié) 構(gòu)是因?yàn)楫?dāng)復(fù)位晶體管23的源極漏極間電壓為電源電壓Vdd時(shí)，復(fù)位晶體管23和FD部26 之間的層變?yōu)楹谋M狀態(tài)。作為典型的雜質(zhì)濃度，例如設(shè)定ρ阱的雜質(zhì)濃度為IO16 (cm—3)，復(fù)位晶體管23的源 極/漏極的n+雜質(zhì)濃度為102° (cm-3)。在此情況下，F(xiàn)D部26的復(fù)位晶體管23側(cè)的η型雜 質(zhì)擴(kuò)散區(qū)261的濃度在IO16 (cm-3)到IO17 (cm—3)之間時(shí)，可以使復(fù)位晶體管23和FD部26之 間的層處于耗盡狀態(tài)。同時(shí)在此情況下，作為典型示例，光電二極管21的η區(qū)211的濃度在IO16(cm_3)到 IO17(cm-3)之間，在其表面的P+區(qū)212的濃度約為1018(cm_3)。但是，只要存在相對濃度差 即可，這些濃度值并不限于此。參考示例2的像素結(jié)構(gòu)圖3B示出了參考示例2的像素結(jié)構(gòu)的剖面結(jié)構(gòu)和電位分布。在參考示例2的像 素結(jié)構(gòu)中，P+雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)262形成于參考示例1的像素結(jié)構(gòu)中FD部26的與接觸部27相連 區(qū)域之外的表面層上。此像素結(jié)構(gòu)可減少硅表面上晶格缺陷中產(chǎn)生的暗電流。參考示例1和2的像素結(jié)構(gòu)的技術(shù)效果在上述參考示例1和2的像素結(jié)構(gòu)中，復(fù)位晶體管23導(dǎo)通時(shí)的復(fù)位電平VfdO不 是由復(fù)位電壓Vdd確定，而是由耗盡電位確定。這是因?yàn)镕D部26的復(fù)位晶體管23側(cè)的雜 質(zhì)擴(kuò)散濃度低而被耗盡。通過使用該像素結(jié)構(gòu)，當(dāng)復(fù)位晶體管23導(dǎo)通時(shí)，由耗盡電位確定的電平VfdO為FD 部26的電壓，因而不會(huì)被復(fù)位電壓Vdd波動(dòng)所引起的噪聲影響。每個(gè)像素的復(fù)位電平VfdO 根據(jù)雜質(zhì)濃度的不同而不同。但是，因?yàn)榭赏ㄟ^在讀出信號電平之后進(jìn)行復(fù)位操作，能夠 在噪聲去除操作(參見圖29)中去除對于各像素固定的偏移噪聲成分，因此上述復(fù)位電平 VfdO的差異不會(huì)產(chǎn)生任何問題。參考示例1和2的像素結(jié)構(gòu)的問題但是還存在以下問題由于從FD部26到復(fù)位晶體管23的電源Vdd側(cè)電極(漏極 電極)幾乎沒有電場作用，所以復(fù)位電平VfdO收斂性不好，且復(fù)位電平VfdO由于熱擴(kuò)散而 收斂，從而由于殘留圖像而導(dǎo)致圖像質(zhì)量不好。
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如圖4所示，如果FD電壓Vfd在即將復(fù)位之前分別是ViniO㈧和Vini 1(B)，則在 一定時(shí)間之后，在復(fù)位晶體管23截止時(shí)，F(xiàn)D電壓VfdO和Vfdl不等。在此，ViniO興Vinil。圖5示出了使用參考示例1和2的像素結(jié)構(gòu)情況下FD電壓Vfd的變化狀態(tài)。在 一個(gè)示例中，即使攝像裝置具有大約1920列X 1080行，即兩百萬像素，為了獲得每秒60幀 的視頻，也需要在大約16. 6μ s內(nèi)完成每行的讀出操作。因此，最多僅有幾微秒來進(jìn)行復(fù)位 操作。也就是說，在保持很多信號電荷的狀態(tài)下和其它狀態(tài)下進(jìn)行復(fù)位操作時(shí)，收斂電 壓值是不同的，于是會(huì)出現(xiàn)前一幀圖像的殘留圖像。2.第一實(shí)施例本發(fā)明的第一實(shí)施例中，在讀出信號電平之后驅(qū)動(dòng)以讀出復(fù)位電平時(shí)，減少了復(fù) 位時(shí)的隨機(jī)噪聲和屏幕上的不均勻，也減少了復(fù)位操作時(shí)由殘留圖像現(xiàn)象造成的圖像質(zhì)量 不好的問題。為此，在第一實(shí)施例中，圖1的CMOS圖像傳感器10的驅(qū)動(dòng)電路為，在復(fù)位晶體管 23導(dǎo)通時(shí)使復(fù)位晶體管23的漏極電壓VRD從第一電壓Vrstl變?yōu)榈诙妷篤rsth。該驅(qū) 動(dòng)電路對應(yīng)于針對每一行驅(qū)動(dòng)像素陣列部12的每一像素20的行掃描部13。在此，復(fù)位晶體管23的漏極電壓VRD是復(fù)位FD部26的復(fù)位電壓。同時(shí)，第一電 壓Vrstl低于上述復(fù)位晶體管23和FD部26之間的層的耗盡電位，第二電壓Vrsth高于該 耗盡電位。2. 1像素結(jié)構(gòu)圖6是表示第一實(shí)施例像素結(jié)構(gòu)的剖面結(jié)構(gòu)和電位分布的圖。此實(shí)施例的像素結(jié) 構(gòu)例如以參考示例1的像素結(jié)構(gòu)為基本結(jié)構(gòu)。具體地，在包含n+雜質(zhì)的FD部26中，復(fù)位 晶體管23側(cè)的部分是η區(qū)261，ρ+區(qū)262形成于FD部26的與接觸部27接觸區(qū)域之外的
表面層。在此，采用參考示例1的像素結(jié)構(gòu)作為基本結(jié)構(gòu)，在該結(jié)構(gòu)中，至少FD部26的復(fù) 位晶體管23側(cè)的一部分雜質(zhì)濃度較低，使得FD部26的復(fù)位晶體管23側(cè)耗盡。代替參考 示例1的像素結(jié)構(gòu)，可采用參考示例2的像素結(jié)構(gòu)作為基本結(jié)構(gòu)，即ρ型雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)形成于 FD部26的部分表面層。在參考示例2的像素結(jié)構(gòu)中，表面層的ρ型雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)的優(yōu)點(diǎn)在于，可防止由于硅 表面的缺陷產(chǎn)生的暗電流等泄露成分累積在η型擴(kuò)散區(qū)中，即防止累積在FD部26中。這 是因?yàn)樽銐蚨嗟目昭ù鎯?chǔ)在P型雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)中，使表面上產(chǎn)生的電荷重新組合。在此，作為典型的雜質(zhì)濃度，設(shè)定ρ阱的雜質(zhì)濃度為IO16(cm—3)，復(fù)位晶體管23的 源極/漏極的n+雜質(zhì)濃度為102°(cm_3)。在此情況下，如上所述，F(xiàn)D部26的復(fù)位晶體管23 側(cè)的η型雜質(zhì)區(qū)261的濃度在IO16(cm"3)到IO17(cm-3)之間時(shí)，可使復(fù)位晶體管23和FD部 26之間的層處于耗盡狀態(tài)。但是上述濃度值只是一個(gè)示例，并不限于此。在參考示例1和2中，復(fù)位晶體管23的漏極電壓VRD固定為電源電壓Vdd。相比 之下，在此實(shí)施例中，當(dāng)復(fù)位晶體管23導(dǎo)通時(shí)，復(fù)位晶體管23的漏極電壓VRD從低于耗盡 電位的電壓Vrstl變?yōu)楦哂诤谋M電位的電壓Vrsth。電壓為Vrstl/Vrsth的漏極電壓VRD施加到復(fù)位晶體管23的漏極區(qū)，該漏極區(qū)由 通過接觸部28與漏極驅(qū)動(dòng)線174相連的η+雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)形成。在此，漏極驅(qū)動(dòng)線174是通過復(fù)位晶體管23向FD部26提供復(fù)位電壓的電壓供給線。圖7示出了復(fù)位脈沖RST、復(fù)位晶體管23的漏極電壓VRD和FD部26的電壓(FD 電壓)的轉(zhuǎn)換狀態(tài)。參考圖7的時(shí)序波形圖，用圖8的操作示例圖來說明第一實(shí)施例的像 素結(jié)構(gòu)中操作的示例。在初始狀態(tài)，復(fù)位晶體管23的漏極電壓VRD為電壓Vrstl (高/淺電位)，該電壓 Vrstl低于耗盡電位Vcbp。此時(shí)，F(xiàn)D部26的電位為初始值Vini，該初始值Vini高于(淺 于)耗盡電位Vdep (圖8A)。復(fù)位脈沖RST從不活動(dòng)狀態(tài)(低電平)變?yōu)榛顒?dòng)狀態(tài)(高電 平)，復(fù)位晶體管23變?yōu)閷?dǎo)通狀態(tài)，F(xiàn)D電壓在非常短的時(shí)間內(nèi)收斂為電壓Vrstl (圖8B)。此后，當(dāng)復(fù)位晶體管23導(dǎo)通時(shí)，復(fù)位晶體管23的漏極電壓VRD變?yōu)榈陀?深于) 耗盡電位Vdep的電位(高電壓Vrsth)(圖8C)。從而，F(xiàn)D電壓收斂為由耗盡電位Vdep確 定的電壓Vfd (圖8D)。此時(shí)，可以看出，抑制了初始值Vini的影響，任何狀態(tài)的FD電壓都收斂為相同的 電壓VfcL圖9顯示了當(dāng)FD電壓Vfd的初始值Vini為不同值(ViniO Vini5)時(shí)FD電壓 Vfd的轉(zhuǎn)換狀態(tài)。如上所述，在復(fù)位晶體管23導(dǎo)通時(shí)，將復(fù)位晶體管23的漏極電壓VRD從第一電壓 Vrstl變?yōu)榈诙妷篤rsth，可獲得下述技術(shù)效果。S卩，F(xiàn)D電壓收斂到由耗盡電位Vcbp確 定的電壓Vfd，而不會(huì)受到FD部26的初始電位值Vini的影響。因此，在讀出信號電平之后 讀出復(fù)位電平的情況下，可以減少復(fù)位時(shí)的隨機(jī)噪聲和屏幕顯示的不均勻，并抑制在FD部 的復(fù)位操作時(shí)由殘留圖像(殘留圖像取決于初始狀態(tài))造成的圖像質(zhì)量不好的問題。在此實(shí)施例中，在ρ型雜質(zhì)阱區(qū)域形成η型雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)的結(jié)構(gòu)僅為一個(gè)示例。也 可以采用在η型雜質(zhì)阱區(qū)域形成P型雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)的結(jié)構(gòu)，在此情況下，電源電壓和接地電壓 之間所施加的電位和電壓反向。電荷肓接存儲(chǔ)在FD部中時(shí)的驅(qū)動(dòng)示例本實(shí)施例并不限于應(yīng)用于存儲(chǔ)在光電二極管21中的電荷通過傳輸晶體管22傳輸 到FD部26的像素結(jié)構(gòu)。例如，本實(shí)施例還可應(yīng)用于省去傳輸晶體管22而電荷直接存儲(chǔ)在 FD部26中的像素結(jié)構(gòu)。在此，用圖10的時(shí)序圖來說明電荷直接存儲(chǔ)在FD部26中時(shí)的驅(qū)動(dòng)示例。當(dāng)電荷直接存儲(chǔ)在FD部26中時(shí)，F(xiàn)D部26由復(fù)位脈沖RST進(jìn)行復(fù)位，在曝光/存 儲(chǔ)期間存儲(chǔ)在FD部26中的電荷作為信號電平被讀出。接著，復(fù)位FD部26并讀出復(fù)位電平。在曝光開始時(shí)FD部26的復(fù)位操作和信號讀出后FD部26的復(fù)位操作中，復(fù)位晶 體管23的漏極電壓VRD在復(fù)位脈沖RST的活動(dòng)期間從電壓Vrstl變?yōu)殡妷篤rsth。在此驅(qū)動(dòng)示例中，復(fù)位晶體管23的漏極電壓VRD事先設(shè)置為電壓Vrstl，當(dāng)復(fù)位脈 沖RST激活時(shí)，漏極電壓VRD變?yōu)殡妷篤rsth。但是本實(shí)施例并不限于此驅(qū)動(dòng)示例。也就是 說，復(fù)位晶體管23的漏極電壓VRD事先可設(shè)置為其它電壓，當(dāng)復(fù)位脈沖RST激活時(shí)，漏極電 壓VRD置為電壓Vrstl，接著漏極電壓VRD變?yōu)殡妷篤rsth。之后的過程都是一樣的。批量曝光的驅(qū)動(dòng)示例接著，用圖11的時(shí)序圖來說明批量曝光中的驅(qū)動(dòng)示例。批量曝光也稱為整體曝光 (整體快門操作)，就是在同一曝光時(shí)間段內(nèi)對所有像素進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換的曝光操作。
在批量復(fù)位中，復(fù)位脈沖RST和傳輸脈沖TRG激活，使光電二極管21的電荷放電。 當(dāng)復(fù)位脈沖RST活動(dòng)時(shí)，復(fù)位晶體管23的漏極電壓VRD從電壓Vrstl變?yōu)殡妷篤rsth。信號電荷通過批量傳輸傳輸?shù)紽D部26，在讀取各行時(shí)讀出信號電平。接著，復(fù)位 FD部26并讀出復(fù)位電平。在此時(shí)的復(fù)位操作中，當(dāng)復(fù)位脈沖RST活動(dòng)時(shí)，復(fù)位晶體管23的 漏極電壓VRD同樣從電壓Vrstl變?yōu)殡妷篤rsth。在此驅(qū)動(dòng)示例中，通過使傳輸晶體管22和復(fù)位晶體管23變?yōu)閷?dǎo)通狀態(tài)來實(shí)現(xiàn)光 電二極管21的電荷放電操作。但是，該放電操作并不限于此示例。例如，如果除傳輸晶體管 22之外，光接收部具有其他放電柵極，也可以用該放電柵極進(jìn)行在曝光開始的批量復(fù)位。在 此情況下，還需要在批量傳輸之前執(zhí)行FD部26的復(fù)位操作，于是如上述示例所述，由相同 的復(fù)位脈沖RST和漏極電壓VRD進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。在批量傳輸之前執(zhí)行FD部26的復(fù)位操作即可， 具體時(shí)刻無關(guān)緊要。同時(shí)，在此驅(qū)動(dòng)示例中，對于各行，復(fù)位晶體管23的漏極電壓VRD為漏極電壓 VRDi0但是，也可以將漏極電壓VRD設(shè)置成多行或多列共用或者所有像素共用。但從降低 功耗的角度看，優(yōu)選地布置漏極驅(qū)動(dòng)線174，其針對每一行向復(fù)位晶體管23的漏極電極提 供漏極電壓VRD，對每一行以漏極電壓VRDi驅(qū)動(dòng)。也可以使漏極驅(qū)動(dòng)線174和像素部的電源布線共用，在FD部26的復(fù)位操作之外 的時(shí)間將復(fù)位晶體管23的漏極電壓VRD設(shè)置為電源電壓Vdd。圖12的時(shí)序圖顯示了此情況下的驅(qū)動(dòng)示例。如圖12所示，復(fù)位晶體管23的漏極 電壓VRD通常設(shè)置為電源電壓Vdd。當(dāng)復(fù)位脈沖RST處于活動(dòng)期間時(shí)，漏極電壓VRD從電壓 Vrstl變?yōu)殡妷篤rsth。在電源電壓Vdd的電位高于FD部26的耗盡電位時(shí)，電壓Vrsth和電源電壓Vdd 可以有相同的電位。同樣地，在負(fù)電源電壓Vss的電位低于FD部26的耗盡電位時(shí)，電壓 Vrstl和電源電壓Vss也可以有相同的電位。2. 2電路示例另外，在圖1中通過行掃描部13的行掃描進(jìn)行的讀出操作中，F(xiàn)D部26通過復(fù)位 晶體管23被逐行復(fù)位。另一方面，如上所述，優(yōu)選地，向復(fù)位晶體管23的漏極電極提供漏 極電壓VRD的漏極驅(qū)動(dòng)線174(參見圖6)不布置成被所有像素共用，而是考慮到功耗問題， 布置成被每行像素共用。但是，如果采用每行像素共用漏極驅(qū)動(dòng)線174的布線方式，每一行信號線的個(gè)數(shù) 就會(huì)增加，像素20的開口變窄(開口率降低)，因此靈敏度降低?？紤]到這一點(diǎn)，采用如下 所述的此實(shí)施例像素20A的電路示例。圖13是表示第一實(shí)施例像素20A的電路示例的電路圖。在圖13中，使用相同的 附圖標(biāo)記來表示與圖2中相同的部分(相應(yīng)部分)，省略了重復(fù)說明。在圖13中，以與圖2的電路示例相同的方式，傳輸晶體管22的柵極電極連接到 傳輸線171，復(fù)位晶體管23的柵極電極連接到復(fù)位線172，選擇晶體管25的柵極電極連接 到選擇線173。與圖2電路示例的不同之處在于，復(fù)位晶體管23的漏極電極連接到選擇線 173。在此，選擇線173是通過復(fù)位晶體管23向FD部26提供復(fù)位電壓的電壓供給線。 振幅為Vss (此實(shí)施例中為接地電平)-Vdd的傳輸脈沖TRG通過驅(qū)動(dòng)電路131提供 給傳輸線171。振幅為Vss-Vdd的復(fù)位脈沖RST通過驅(qū)動(dòng)電路132提供給復(fù)位線172。振
13幅為Vss-Vdd的選擇脈沖SEL通過驅(qū)動(dòng)電路133提供給選擇線173。在此，驅(qū)動(dòng)電路131 133是進(jìn)行圖1所示的行掃描部13的輸出步驟的電路。驅(qū) 動(dòng)電路133除了向選擇線173提供振幅為Vss-Vdd的選擇脈沖SEL，還選擇性地向選擇線 173提供上述第一電壓Vrstl和第二電壓Vrsth。下文中將說明驅(qū)動(dòng)電路131 133的具 體電路示例。圖14是表示驅(qū)動(dòng)電路131 (132)的具體電路示例(電路示例1)的電路圖。如圖 14所示，驅(qū)動(dòng)電路131(132)例如包括二級CMOS反相器1311和1312。至少第二級CMOS反 相器1312具有負(fù)電源Vss和正電源Vdd作為工作電源。因此，驅(qū)動(dòng)電路131(132)輸出振 幅為Vss-Vdd的傳輸脈沖TRG (復(fù)位脈沖RST)。圖15是表示驅(qū)動(dòng)電路133的具體電路示例(電路示例2)的電路圖。如圖15所 示，驅(qū)動(dòng)電路133例如包括二級CMOS反相器1331和1332。應(yīng)注意的是，在第二級CMOS反 相器1332中，具有不同工作電源的兩個(gè)CMOS反相器INVl和INV2并聯(lián)到輸出節(jié)點(diǎn)Nout。CMOS反相器INVl使用負(fù)電源Vss和正電源Vdd作為工作電源，并通過連接在工作 電源與輸出節(jié)點(diǎn)Nout之間的開關(guān)晶體管SWll和SW12選擇性地變?yōu)榛顒?dòng)狀態(tài)。因此，驅(qū)動(dòng) 電路133輸出振幅為Vss-Vdd的選擇脈沖SEL。此處，電源電壓Vdd是選擇脈沖SEL的激活 電平，電源電壓Vss是選擇脈沖SEL的非激活電平。另一 CMOS反相器INV2使用對應(yīng)于第一電壓Vrstl的負(fù)電源Vrstl和對應(yīng)于第二 電壓Vrsth的正電源Vrsth作為工作電源。CMOS反相器INV2的正向和負(fù)向通過連接在工 作電源與輸出節(jié)點(diǎn)Nout之間的開關(guān)晶體管SW21和SW22擇一變?yōu)榛顒?dòng)狀態(tài)。即，另一 CMOS 反相器INV2選擇性地輸出第一電壓Vrstl和第二電壓Vrsth。在如此配置的驅(qū)動(dòng)電路133中，由驅(qū)動(dòng)信號VSW0、VSW1、VSW2、和VSW3適當(dāng)?shù)仳?qū)動(dòng) 開關(guān)晶體管SW11、Sff 12, Sff21和SW22。在此驅(qū)動(dòng)方式下，驅(qū)動(dòng)電路133作為電壓選擇器輸 出振幅為Vss-Vdd的選擇脈沖SEL，并擇一輸出第一電壓Vrstl和第二電壓Vrsth。在此，如上所述，如果電壓Vrsth和電源電壓Vdd具有相同電位，且電壓Vrstl和 電源電壓Vss具有相同電位，則可去除選擇性輸出電壓Vrstl和電壓Vrsth的CMOS反相器 INV2。由此，可以通過省略CMOS反相器INV2來簡化驅(qū)動(dòng)電路133，從而簡化行掃描部13。如上所述，在此實(shí)施例的電路示例中，并不重新設(shè)置向復(fù)位晶體管23的漏極電極 提供漏極電壓VRD的漏極驅(qū)動(dòng)線174，而是使用像素驅(qū)動(dòng)線17作為漏極驅(qū)動(dòng)線174。在此 示例中，像素驅(qū)動(dòng)線17之一的選擇線173用作漏極驅(qū)動(dòng)線174。以此方式，通過使用像素驅(qū)動(dòng)線17作為漏極驅(qū)動(dòng)線174，使復(fù)位晶體管23的漏極 電壓VRD從第一電壓Vrstl變?yōu)榈诙妷篤rsth，可防止像素陣列部12各像素行的布線數(shù) 目增多。因此，可擴(kuò)大像素20A的開口率，減少周邊電路，并且與所有像素共用漏極驅(qū)動(dòng)線 174(參見圖6)的情況相比，可降低功耗。圖16示出了第一實(shí)施例電路示例情況下驅(qū)動(dòng)示例的時(shí)序圖。在此驅(qū)動(dòng)示例中，選 擇脈沖SEL的高電壓Vdd和FD部26的復(fù)位電壓Vrsth具有相同電位。如圖16所示，在批量復(fù)位期間，當(dāng)復(fù)位脈沖RST活動(dòng)時(shí)，復(fù)位晶體管23的漏極電 壓VRD從低于耗盡電位Vcbp的電壓Vrstl變?yōu)楦哂诤谋M電位Vcbp的電壓Vrsth。此后為批量曝光(整體曝光)時(shí)間段，即在同一曝光時(shí)間段內(nèi)所有像素進(jìn)行光電 轉(zhuǎn)換。接著，經(jīng)驅(qū)動(dòng)使所有像素的光電二極管21的信號電荷批量傳輸?shù)紽D部26。然后讀出信號電平，接著經(jīng)驅(qū)動(dòng)逐行讀出復(fù)位電平。在讀出復(fù)位電平之前，由復(fù)位脈沖RST對FD 部26進(jìn)行復(fù)位驅(qū)動(dòng)。以此方式，在第一實(shí)施例的驅(qū)動(dòng)方法中，設(shè)定在讀出信號電平之后讀出復(fù)位電平。 使用此驅(qū)動(dòng)方法時(shí)，通過采用FD部26的復(fù)位晶體管23側(cè)的至少一部分具有低雜質(zhì)濃度的 結(jié)構(gòu)，從而耗盡像素20A像素結(jié)構(gòu)中的FD部26的復(fù)位晶體管23側(cè)，于是可減少復(fù)位時(shí)的 隨機(jī)噪聲和屏幕顯示的不均勻。此外，當(dāng)復(fù)位晶體管23導(dǎo)通時(shí)，復(fù)位晶體管23的漏極電壓 VRD從電壓Vrstl ( < Vdep)變?yōu)殡妷篤rsth ( > Vdep)，從而可減少復(fù)位操作時(shí)殘留圖像現(xiàn) 象導(dǎo)致的圖像質(zhì)量不好的問題。而且，共用漏極驅(qū)動(dòng)線174和像素驅(qū)動(dòng)線17的配置并不限于參考示例1和2所示 的像素結(jié)構(gòu)。例如，也可用于省略上述傳輸晶體管22、電荷直接存儲(chǔ)在FD部26中的像素結(jié) 構(gòu)。3.第二實(shí)施例另外，驅(qū)動(dòng)電路的總負(fù)載在批量像素驅(qū)動(dòng)時(shí)和逐行像素驅(qū)動(dòng)時(shí)是不同的，因此復(fù) 位脈沖RST信號轉(zhuǎn)換的上升時(shí)間和下降時(shí)間由于電源電壓下降等而不同。這意味著，復(fù)位 脈沖RST的活動(dòng)時(shí)間在批量像素驅(qū)動(dòng)時(shí)和逐行像素驅(qū)動(dòng)時(shí)是不同的。此處，在圖29的時(shí)序圖中，批量像素驅(qū)動(dòng)情況下的復(fù)位脈沖RST(即用于在批量傳 輸前進(jìn)行初始化的復(fù)位脈沖)是前半個(gè)脈沖。逐行像素驅(qū)動(dòng)情況下的復(fù)位脈沖RST(即用 于在讀出期間再次進(jìn)行初始化的復(fù)位脈沖)是后半個(gè)脈沖。如上所示，圖29的時(shí)序圖顯示 了讀出保持在FD部26的信號電荷的情況下和將信號電荷存儲(chǔ)在FD部26中的情況下的驅(qū) 動(dòng)次序。以此方式，如果復(fù)位脈沖RST的活動(dòng)時(shí)間不同，則當(dāng)FD電壓的收斂處于過渡狀態(tài) 時(shí)，復(fù)位脈沖RST不活動(dòng)時(shí)的FD電壓在批量像素驅(qū)動(dòng)時(shí)和逐行像素驅(qū)動(dòng)時(shí)是不同的。FD電 壓的差就是復(fù)位電平的差，并成為輸出偏移(噪聲)。因此，在第二實(shí)施例中，使用圖17的時(shí)序圖所示的驅(qū)動(dòng)方法。具體地，在同一曝光 時(shí)間段所有像素執(zhí)行光電轉(zhuǎn)換的批量曝光操作中，在信號電荷傳輸?shù)紽D部26并保持在其 中之前，在FD部26的初始化操作中，不是通過對所有像素進(jìn)行批量驅(qū)動(dòng)來進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，而是 通過逐行掃描驅(qū)動(dòng)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。也就是說，在批量曝光操作中，在信號電荷批量傳輸?shù)紽D部 26之前，對FD部26進(jìn)行逐行初始化(復(fù)位)驅(qū)動(dòng)。 此驅(qū)動(dòng)方法可增加電荷傳輸之前FD部26的復(fù)位脈沖RST活動(dòng)時(shí)間段和在讀出時(shí) 間段內(nèi)復(fù)位脈沖RST的活動(dòng)時(shí)間段之間的相關(guān)聯(lián)性。也就是說，可以抑制在批量傳輸前用 于初始化的復(fù)位脈沖RST和在讀出時(shí)間段用于再次初始化的復(fù)位脈沖RST的各自活動(dòng)時(shí)間 段的差異。因此，可消除由復(fù)位脈沖RST的活動(dòng)時(shí)間段差異引起的FD電壓差值，從而可減 少FD電壓差值(復(fù)位電平差)引起輸出偏移而導(dǎo)致的圖像質(zhì)量不好的問題。此時(shí)，提供逐行復(fù)位脈沖RST的時(shí)間間隔等于讀出間隔。應(yīng)注意的是，不需要在批 量曝光期間進(jìn)行信號讀出操作，從而可在較短時(shí)間間隔中進(jìn)行高速掃描。另外，如果同時(shí)驅(qū) 動(dòng)多行，可獲得比批量驅(qū)動(dòng)更高的相關(guān)聯(lián)性，從而降低噪聲。而且，圖18示出了批量曝光操作中的普通驅(qū)動(dòng)示例。在普通驅(qū)動(dòng)示例中，F(xiàn)D部26 在批量曝光之前被批量復(fù)位，在批量傳輸之后，以逐行掃描方式讀出信號電平，通過再次復(fù) 位來讀出復(fù)位電平。另一方面，在第二實(shí)施例的驅(qū)動(dòng)方法中，如圖17的時(shí)序圖所示，只是在批量曝光期間通過逐行掃描進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，對FD部26進(jìn)行復(fù)位。第二實(shí)施例的驅(qū)動(dòng)方法可應(yīng)用于第一實(shí)施例的像素結(jié)構(gòu)。也就是說，該方法可用 于這樣的像素結(jié)構(gòu)，在該像素結(jié)構(gòu)中，F(xiàn)D部26的復(fù)位晶體管23側(cè)至少一部分的雜質(zhì)濃度 較低，使得FD部26的復(fù)位晶體管23側(cè)耗盡。應(yīng)注意的是，該方法并不限于應(yīng)用于第一實(shí) 施例的像素結(jié)構(gòu)。該方法也可應(yīng)用于FD部26的復(fù)位晶體管23側(cè)沒有耗盡的像素結(jié)構(gòu)。圖19示出了第二實(shí)施例的驅(qū)動(dòng)方法應(yīng)用于第一實(shí)施例像素結(jié)構(gòu)時(shí)的驅(qū)動(dòng)示例。 在此驅(qū)動(dòng)示例中，選擇脈沖SEL的高電壓Vdd和FD部26的復(fù)位電壓Vrsth具有相同電位。在此情況下，在批量曝光期間，當(dāng)復(fù)位脈沖RST活動(dòng)時(shí)，復(fù)位晶體管23的漏極電壓 VRD從低于耗盡電位Vd印的電壓Vrstl變?yōu)楦哂诤谋M電位Vd印的電壓Vrsth。而且，在此實(shí)施例的驅(qū)動(dòng)方法中，在批量曝光期間通過逐行掃描來復(fù)位FD部26。 然而，可將多個(gè)像素行即兩個(gè)以上的像素行看做一個(gè)單元，通過對每個(gè)單元依次掃描來進(jìn) 行FD部26的復(fù)位操作。因此，可高速完成FD部26的復(fù)位操作。但是，優(yōu)選地以與讀出操 作相同的方式對各行進(jìn)行逐行掃描，這將易于使在電荷傳輸前FD部26的復(fù)位脈沖RST的 活動(dòng)時(shí)間段和讀出時(shí)間段內(nèi)復(fù)位脈沖RST的活動(dòng)時(shí)間段相關(guān)。4.其它像素結(jié)構(gòu)示例本發(fā)明除了可應(yīng)用于上述參考示例1和2的像素結(jié)構(gòu)之外，還可應(yīng)用于下述的各 種像素結(jié)構(gòu)。像素結(jié)構(gòu)示例1如圖6所示，通常，為了連接用于讀出FD部26區(qū)域電壓的接觸部27，與接觸部27 相連的部分不會(huì)被耗盡。在此示例之外的情況下，不僅是復(fù)位晶體管23側(cè)，連其它區(qū)域也 會(huì)耗盡。例如，如圖20所示，F(xiàn)D部26中與接觸部27相連的n+雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)263之外的基板 表面由P+雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)264覆蓋。圖20A是FD部周圍區(qū)域的平面圖，圖20B是沿著圖20A的 XXB-XXB線的剖面圖。在該像素結(jié)構(gòu)示例1中，η+雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)263在較寬范圍內(nèi)被ρ+雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)264覆 蓋，從而可減小暗電流?？蓪⑸鲜龅谝换虻诙?shí)施例應(yīng)用于像素結(jié)構(gòu)示例1的像素結(jié)構(gòu)。像素結(jié)構(gòu)示例2上述第一實(shí)施例可根據(jù)情況應(yīng)用于利用電容耦合讀出FD部電壓的像素結(jié)構(gòu)(例 如，參考未經(jīng)審查的日本專利申請公開文本2004-015291和2005-184479等)。也就是說， 如果FD部的至少復(fù)位晶體管側(cè)耗盡，就可應(yīng)用第一實(shí)施例。而且，即使FD部的至少復(fù)位晶 體管側(cè)沒有耗盡，也可以應(yīng)用第二實(shí)施例。圖21Α和21Β是表示利用電容耦合讀出FD部電壓的像素結(jié)構(gòu)的圖，S卩，表示像素 結(jié)構(gòu)示例2的像素結(jié)構(gòu)的圖。圖21Α是像素的電路圖，圖21Β是像素結(jié)構(gòu)的剖面圖。如圖21Α所示，像素結(jié)構(gòu)示例2的像素20Β具有連接在FD部26'的柵極電極和電 源Vdd之間的第二復(fù)位晶體管51。第二復(fù)位晶體管51響應(yīng)于通過第二復(fù)位線175提供到 柵極電極的復(fù)位信號CRST而變?yōu)閷?dǎo)通狀態(tài)，使FD部26'的柵極電壓復(fù)位到電源電壓Vdd。在圖21B中，作為電荷保持部的FD部26'由η雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)形成。調(diào)整雜質(zhì)濃度， 使得η雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)的至少復(fù)位晶體管23側(cè)處于耗盡狀態(tài)。FD部26'的柵極電壓事先由復(fù) 位信號CRST復(fù)位到電源電壓Vdd。
當(dāng)信號電荷通過傳輸晶體管22從光電二極管21傳輸?shù)紽D部26 ‘時(shí)，通過在η雜 質(zhì)擴(kuò)散區(qū)和柵極電極之間形成的柵極電容的電容耦合調(diào)整信號電荷量，F(xiàn)D部26'的柵極 電壓被改變。FD部26'的柵極電極連接到放大晶體管24的柵極電極。從而，可經(jīng)過放大 晶體管24和選擇晶體管25在垂直信號線18上讀出FD部26'的柵極電壓。以此方式，只要FD部26 ‘的至少復(fù)位晶體管23側(cè)耗盡，則上述第一或第二實(shí)施例 也可應(yīng)用于使用電容耦合讀出FD部26'電壓的像素結(jié)構(gòu)示例2的像素結(jié)構(gòu)。即使FD部 26'的至少復(fù)位晶體管23側(cè)沒有耗盡，也可以應(yīng)用第二實(shí)施例。像素結(jié)構(gòu)示例3上述第一或第二實(shí)施例也可應(yīng)用于具有用于暫時(shí)保持電荷的存儲(chǔ)部的像素結(jié)構(gòu) (例如，可參考未經(jīng)審查的日本專利申請公開文本11-177076和2006-311515，以及日本專 利申請2008-096884的說明書等)。作為示例，圖22示出了具有存儲(chǔ)部的像素結(jié)構(gòu)，即像素結(jié)構(gòu)示例3的像素結(jié)構(gòu)。該 像素結(jié)構(gòu)包括由光電二極管21和FD部26之間的η雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)形成的存儲(chǔ)部52和用于將 電荷從光電二極管21傳輸?shù)酱鎯?chǔ)部52的傳輸柵極53。傳輸柵極53形成于存儲(chǔ)部52的整 個(gè)表面上。在此像素結(jié)構(gòu)中，在曝光結(jié)束時(shí)存儲(chǔ)在光電二極管21中的電荷由信號HLD驅(qū)動(dòng)的 傳輸柵極53傳輸?shù)酱鎯?chǔ)部52，并暫時(shí)保持在存儲(chǔ)部52中。以與不具有存儲(chǔ)部52的像素結(jié) 構(gòu)時(shí)相同的方式，通過傳輸晶體管22將電荷傳輸?shù)紽D部26，讀出所保持的電荷。上述第一或第二實(shí)施例還可應(yīng)用于具有此結(jié)構(gòu)的像素結(jié)構(gòu)示例3的像素結(jié)構(gòu)。具 體地，日本專利申請2008-096884中的像素結(jié)構(gòu)在存儲(chǔ)部52和FD部26兩者中都存儲(chǔ)電荷。 具體地，在從光電二極管21傳輸?shù)酱鎯?chǔ)部52的電荷中，從存儲(chǔ)部52溢出的電荷存儲(chǔ)在FD 部26中，其余部分(沒有溢出的部分)保持在存儲(chǔ)部52中。以此方式，在存儲(chǔ)部52和FD部26兩者中都存儲(chǔ)電荷的像素結(jié)構(gòu)中，以批量模式 將保持在存儲(chǔ)部52中的電荷批量傳輸?shù)紽D部26中。從而，在除FD部26之外還具有暫時(shí) 保持電荷的存儲(chǔ)部52的像素結(jié)構(gòu)中，具體地，當(dāng)通過批量傳輸將電荷從存儲(chǔ)部52傳輸?shù)紽D 部26時(shí)，優(yōu)選采用上述第一或第二實(shí)施例。像素結(jié)構(gòu)示例4執(zhí)行光電轉(zhuǎn)換的光接收部(光電轉(zhuǎn)換元件)并不限于由硅(Si)形成的像素結(jié)構(gòu)。 例如，上述第一或第二實(shí)施例也可用于使用有機(jī)光電轉(zhuǎn)換層的像素結(jié)構(gòu)(例如，可參考未 經(jīng)審查的日本專利申請公開文本2007-208840和2008-228265等)。在使用有機(jī)光電轉(zhuǎn)換 層的像素結(jié)構(gòu)中，通常不能以與所示的在硅中嵌入光電二極管的情況相同的方式完成電荷 的傳輸。因此，優(yōu)選采用上述第一或第二實(shí)施例。圖23Α和23Β是表示使用有機(jī)光電轉(zhuǎn)換層的像素結(jié)構(gòu)(即像素結(jié)構(gòu)示例4的像素 結(jié)構(gòu))的圖。圖23Α是電路圖，圖23Β是剖面圖。在圖23Α和23Β中，使用相同的附圖標(biāo)記 來表示與圖2相同的部分，并省略了重復(fù)說明。光電轉(zhuǎn)換層61夾在上層電極62和下層電極63之間。至少該下層電極63對應(yīng)于 各個(gè)像素被分割，經(jīng)常用透明度高的電極作為該下層電極。保護(hù)層64設(shè)置于上層電極62 上。偏置電壓由偏置電源65施加到上層電極62。 由光電轉(zhuǎn)換層61進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換所產(chǎn)生的電荷存儲(chǔ)在FD部26中。FD部26的電荷通過包括放大晶體管24的讀出電路從垂直信號線18作為電壓被讀出。FD部26由復(fù)位晶 體管23進(jìn)行復(fù)位。復(fù)位晶體管23的漏極電壓VRD可以從低于FD部26的復(fù)位晶體管23 側(cè)的耗盡電壓Vrstl變?yōu)楦哂谠摵谋M電位的電壓Vrsth。如圖23B所示，F(xiàn)D部26的至少復(fù)位晶體管23側(cè)被耗盡。具體地，在包含n+雜質(zhì) 擴(kuò)散區(qū)的FD部26中，部分復(fù)位晶體管23側(cè)形成為η雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)261，ρ+雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)262形 成于像素結(jié)構(gòu)中與接觸部27相連的區(qū)域之外的表面層上。圖24是解釋上述第一實(shí)施例應(yīng)用于像素結(jié)構(gòu)示例4的像素結(jié)構(gòu)時(shí)驅(qū)動(dòng)示例的時(shí) 序圖。圖16示出了根據(jù)第一實(shí)施例的圖13所示像素20Α的電路示例情況下的驅(qū)動(dòng)示 例，其中電壓Vrsth和電源電壓Vdd具有相同電位，電壓Vrst 1和電源電壓Vss具有相同電 位。相比之下，圖24示出了 Vrsth Φ Vdd且Vrstl Φ Vss時(shí)的驅(qū)動(dòng)示例。在圖24中，VSWOi、VSWli、VSW2i和VSW3i是驅(qū)動(dòng)圖15所示驅(qū)動(dòng)電路133的開關(guān) 晶體管SW11、SW12、SW21和SW22的信號。即，在驅(qū)動(dòng)信號VSWOi、VSWli、VSW2i和VSW3i的 驅(qū)動(dòng)下，驅(qū)動(dòng)電路133輸出振幅為Vss-Vdd的選擇脈沖SEL，并交替輸出電壓Vrstl或電壓 Vrsth0如上所述，如果電壓Vrsth和電源電壓Vdd具有相同電位，電壓Vrstl和電源電壓 Vss具有相同電位，則不需要交替選擇電壓Vrstl和電壓Vrsth的驅(qū)動(dòng)信號VSW2i和VSW3i。 因此，可省略圖15所示驅(qū)動(dòng)電路133中的CMOS反相器INV2，從而可簡化驅(qū)動(dòng)電路133和行 掃描部13。像素結(jié)構(gòu)示例5如上所述，上述第一或第二實(shí)施例可應(yīng)用于這樣的像素結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)的光接收部 具有不同于傳輸晶體管22的其他電荷放電柵極，用于電荷放電操作。圖25是表示具有電荷放電柵極的像素結(jié)構(gòu)(即像素結(jié)構(gòu)示例5)電路配置的電路 圖。在圖25中，使用相同的附圖標(biāo)記來表示與圖13相同的部分，并省略了重復(fù)說明。如圖25所示，電荷放電柵極29連接在光電二極管21的陰極和電源Vdd之間。放 電控制信號OFG通過控制線176從驅(qū)動(dòng)電路134提供給放電柵極29的控制柵極。以此方式，在像素結(jié)構(gòu)具有放電柵極29的情況下，光電二極管21的電荷可以在不 經(jīng)過傳輸晶體管22和復(fù)位晶體管23的情況下放電。因此，通過逐行掃描對FD部26進(jìn)行 的復(fù)位并不受批量復(fù)位操作的時(shí)間限制。例如，在表示圖13所示像素20A的驅(qū)動(dòng)示例的圖19中，需要在批量復(fù)位之后通過 逐行掃描開始FD部26的復(fù)位操作，并在批量傳輸之前完成復(fù)位操作。相比之下，在具有放電柵極29的像素結(jié)構(gòu)的情況下，如圖26中驅(qū)動(dòng)示例所示，可 以在通過逐行掃描對FD部26進(jìn)行復(fù)位操作期間利用放電柵極29以批量方式對所有像素 進(jìn)行批量復(fù)位操作，該批量復(fù)位操作用于釋放光電二極管21的存儲(chǔ)電荷。也就是說，對于 通過逐行掃描對FD部26進(jìn)行的復(fù)位操作，可在所有像素的批量復(fù)位操作(電荷放電操作) 之外的時(shí)間內(nèi)完成每一像素行的復(fù)位操作，只要該復(fù)位操作在批量傳輸前完成就可以。因 此，批量復(fù)位操作的時(shí)間不被限制。5.變化例在上述實(shí)施例中已經(jīng)說明了本發(fā)明應(yīng)用于CMOS圖像傳感器的示例。CMOS圖像傳
18感器包括布置為二維矩陣的多個(gè)單位像素，每一單位像素都檢測基于作為物理量的可見光 光量的信號電荷。但是本發(fā)明并不限于此示例。也就是說，本發(fā)明也可以應(yīng)用于在讀出信 號電平之后進(jìn)行驅(qū)動(dòng)以讀出復(fù)位電平的X-Y尋址固體攝像器件。同時(shí)，本發(fā)明不僅可應(yīng)用于檢測入射的可見光光量分布并獲取該可見光作為圖像 的固體攝像器件，還可以應(yīng)用于獲取入射的紅外線、X-射線、粒子等的量的分布的固體攝像 器件。此外，從廣義上講，固體攝像器件有時(shí)包括檢測諸如壓力、靜電電容等其它物理量分 布并獲取該物理量作為圖像的物理量分布檢測裝置，例如指紋檢測傳感器等。而且，固體攝像器件可形成為一個(gè)芯片，或以具有攝像功能的模塊形式形成為集 成了攝像部和信號處理部或光學(xué)系統(tǒng)的包。6.電子系統(tǒng)本發(fā)明并不限于固體攝像器件，其可普遍應(yīng)用于使用固體攝像器件作為攝像部 (光電轉(zhuǎn)換部)的電子系統(tǒng)。例如，電子系統(tǒng)包括諸如數(shù)碼相機(jī)、攝像機(jī)等攝像裝置、例如蜂 窩電話等具有攝像功能的移動(dòng)終端裝置以及使用固體攝像器件作為攝像部的復(fù)印機(jī)等。而 且，上述模塊可安裝在電子系統(tǒng)中，即，照相模塊有時(shí)可認(rèn)為是攝像裝置。攝像裝置圖27是表示攝像裝置配置實(shí)例(即本發(fā)明的電子系統(tǒng)示例)的方框圖。如圖27 所示，本發(fā)明的攝像裝置100包括包含透鏡組101等的光學(xué)系統(tǒng)；攝像器件102 ；DSP電路 103，其是相機(jī)信號處理部；幀存儲(chǔ)器104 ；顯示單元105 ；記錄單元106 ；操作系統(tǒng)107 ；和電 源系統(tǒng)108等。在攝像裝置100中，DSP電路103、幀存儲(chǔ)器104、顯示單元105、記錄單元 106、操作系統(tǒng)107和電源系統(tǒng)108通過總線109相互連接。透鏡組101從物體獲取入射光(圖像光)，在攝像器件102的攝像表面形成圖像。 攝像器件102將透鏡組101在攝像表面形成圖像的入射光光量轉(zhuǎn)換為每一像素的電信號， 并輸出像素信號。上述第一到第五實(shí)施例或應(yīng)用示例的CMOS圖像傳感器可用作攝像器件 102。顯示單元105包括諸如液晶顯示裝置、有機(jī)EL (電致發(fā)光)顯示裝置等平板顯示 裝置，顯示攝像器件102獲取的動(dòng)態(tài)圖像或靜態(tài)圖像。記錄單元106將攝像器件102獲取 的動(dòng)態(tài)圖像或靜態(tài)圖像記錄在諸如錄像帶或DVD (數(shù)字多用途光盤)等記錄介質(zhì)中。操作系統(tǒng)107在使用者操作下對攝像裝置的各種功能發(fā)出操作命令。電源系統(tǒng) 108適當(dāng)?shù)靥峁└鞣N電源作為DSP電路103、幀存儲(chǔ)器104、顯示單元105、記錄單元106和 操作系統(tǒng)107的工作電源。此攝像裝置100適用于諸如攝像機(jī)、數(shù)碼相機(jī)和蜂窩電話等移動(dòng)裝置的相機(jī)模 塊。在攝像裝置100中，可使用上述第一或第二實(shí)施例的CMOS圖像傳感器作為攝像器件 102。通過此實(shí)施例中的CMOS圖像傳感器，可減少復(fù)位時(shí)的隨機(jī)噪聲和表面顯示的不均勻， 還可以防止復(fù)位操作時(shí)圖像質(zhì)量降低，從而獲得具有較高圖像質(zhì)量的攝像像素。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，依據(jù)設(shè)計(jì)要求和其它因素，可以在本發(fā)明所附的權(quán)利 要求及其等同物的范圍內(nèi)進(jìn)行各種修改、組合、次組合及改變。
權(quán)利要求
一種固體攝像器件，其包括單位像素，其包括光電轉(zhuǎn)換部、雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)和復(fù)位晶體管，該雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)能夠暫時(shí)累積或保持所述光電轉(zhuǎn)換部產(chǎn)生的電荷，該復(fù)位晶體管通過電壓供給線的電壓復(fù)位所述雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)，所述單位像素的雜質(zhì)濃度為，使得所述雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)的至少所述復(fù)位晶體管側(cè)能變?yōu)楹谋M狀態(tài)；以及驅(qū)動(dòng)電路，其用于當(dāng)所述復(fù)位晶體管導(dǎo)通時(shí)，使所述電壓供給線的電壓從低于所述雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)的所述復(fù)位晶體管側(cè)耗盡電位的第一電壓變到高于所述耗盡電位的第二電壓。
2.如權(quán)利要求1所述的固體攝像器件，其中，所述雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)的部分表面層由具有與 所述雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)相反導(dǎo)電類型的雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)覆蓋。
3.如權(quán)利要求1所述的固體攝像器件，其中，所述單位像素包括將所述光電轉(zhuǎn)換部產(chǎn) 生的電荷傳輸?shù)剿鲭s質(zhì)擴(kuò)散區(qū)的傳輸晶體管。
4.如權(quán)利要求3所述的固體攝像器件，其中，所述驅(qū)動(dòng)電路同時(shí)針對所有像素使所述 光電轉(zhuǎn)換部中的累積電荷放電，針對所有像素在同一時(shí)間段內(nèi)由所述光電轉(zhuǎn)換部進(jìn)行光電 轉(zhuǎn)換，并同時(shí)針對所有像素，將所述光電轉(zhuǎn)換部中的累積電荷通過所述傳輸晶體管傳輸?shù)?所述雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)。
5.如權(quán)利要求4所述的固體攝像器件，其中，所述驅(qū)動(dòng)電路針對所有像素，在同一光電 轉(zhuǎn)換時(shí)間段內(nèi)依次對以矩陣形式排列的所述單位像素各像素行的所述雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)進(jìn)行復(fù) 位操作。
6.如權(quán)利要求4所述的固體攝像器件，其中，所述單位像素包括使累積在所述光電轉(zhuǎn) 換部中的電荷放電的放電柵極。
7.如權(quán)利要求6所述的固體攝像器件，其中，在所述驅(qū)動(dòng)電路同時(shí)針對所有像素將電 荷從所述光電轉(zhuǎn)換部傳輸?shù)剿鲭s質(zhì)擴(kuò)散區(qū)之前，當(dāng)所述復(fù)位晶體管導(dǎo)通時(shí)，所述驅(qū)動(dòng)電 路針對以矩陣形式排列的所述單位像素的各像素行，將所述電壓供給線的電壓從所述第一 電壓變?yōu)樗龅诙妷?，從而?zhí)行所述雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)的復(fù)位操作。
8.如權(quán)利要求5或7所述的固體攝像器件，其中，將多個(gè)像素行作為一個(gè)單元，所述驅(qū) 動(dòng)電路依次對每一所述單元執(zhí)行所述復(fù)位操作。
9.如權(quán)利要求6所述的固體攝像器件，其中，在所述驅(qū)動(dòng)電路通過所述放電柵極同時(shí) 針對所有像素進(jìn)行使累積在所述光電轉(zhuǎn)換部的電荷放電的放電操作之前，當(dāng)所述復(fù)位晶體 管導(dǎo)通時(shí)，所述驅(qū)動(dòng)電路針對以矩陣形式排列的所述單位像素的各像素行，將所述電壓供 給線的電壓從所述第一電壓變?yōu)樗龅诙妷?，從而所述?qū)動(dòng)電路開始對所述雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū) 的復(fù)位操作，并在所述放電操作時(shí)間段完成所述復(fù)位操作。
10.如權(quán)利要求1所述的固體攝像器件，其中，所述單位像素包括暫時(shí)將電荷保持在所 述光電轉(zhuǎn)換部和所述雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)之間的存儲(chǔ)部。
11.如權(quán)利要求10所述的固體攝像器件，其中，所述雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)保持從所述存儲(chǔ)部溢 出的電荷。
12.如權(quán)利要求1所述的固體攝像器件，其中，所述電壓供給線針對以矩陣形式排列的 所述單位像素的各像素行布線，各像素行的所述雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)通過所述電壓供給線的電壓被 復(fù)位。
13.如權(quán)利要求12所述的固體攝像器件，其中，所述單位像素包括用于選擇從中讀出信號的像素的選擇晶體管，所述電壓供給線是將驅(qū)動(dòng)信號提供給所述選擇晶體管的信號 線。
14.如權(quán)利要求13所述的固體攝像器件，其中，所述驅(qū)動(dòng)電路用于驅(qū)動(dòng)所述信號線，將 所述驅(qū)動(dòng)信號提供給所述信號線，并選擇性地提供所述第一電壓或所述第二電壓。
15.如權(quán)利要求14所述的固體攝像器件，其中，所述第一電壓與所述驅(qū)動(dòng)信號不活動(dòng) 時(shí)的電平具有相同電位。
16.如權(quán)利要求14所述的固體攝像器件，其中，所述第二電壓與所述驅(qū)動(dòng)信號活動(dòng)時(shí) 的電平具有相同電位。
17.—種固體攝像器件的驅(qū)動(dòng)方法，所述固體攝像器件包括單位像素，其包括光電轉(zhuǎn) 換部、雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)和復(fù)位晶體管，該雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)能夠暫時(shí)累積或保持所述光電轉(zhuǎn)換部產(chǎn)生 的電荷，該復(fù)位晶體管通過電壓供給線的電壓復(fù)位所述雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)，所述單位像素的雜質(zhì) 濃度為，使得所述雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)的至少所述復(fù)位晶體管側(cè)能變?yōu)楹谋M狀態(tài)，所述驅(qū)動(dòng)方法包 括以下步驟當(dāng)所述復(fù)位晶體管導(dǎo)通時(shí)，將所述電壓供給線的電壓從低于所述雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)的所述復(fù) 位晶體管側(cè)耗盡電位的第一電壓變到高于所述耗盡電位的第二電壓。
18.一種固體攝像器件的驅(qū)動(dòng)方法，所述固體攝像器件包括以矩陣形式排列的多個(gè) 單位像素，所述單位像素包括光電轉(zhuǎn)換部、雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)和復(fù)位晶體管，該雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)能夠暫 時(shí)累積或保持所述光電轉(zhuǎn)換部產(chǎn)生的電荷，該復(fù)位晶體管通過電壓供給線的電壓復(fù)位所述 雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)，所述驅(qū)動(dòng)方法包括以下步驟針對所有像素，在同一光電轉(zhuǎn)換時(shí)間段依次對各像素行中的所述雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)進(jìn)行復(fù)位 操作。
19.如權(quán)利要求18所述的固體攝像器件的驅(qū)動(dòng)方法，其中，當(dāng)所述復(fù)位晶體管導(dǎo)通時(shí)， 通過將所述電壓供給線的電壓從低于所述雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)的所述復(fù)位晶體管側(cè)耗盡電位的第 一電壓變?yōu)楦哂谒龊谋M電位的第二電壓，對所述雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)進(jìn)行所述復(fù)位操作。
20.一種電子系統(tǒng)，其包括固體攝像器件，所述固體攝像器件包括單位像素，其包括光電轉(zhuǎn)換部、雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)和復(fù)位晶體管，該雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)能夠暫時(shí)累積 或保持所述光電轉(zhuǎn)換部產(chǎn)生的電荷，該復(fù)位晶體管通過電壓供給線的電壓復(fù)位所述雜質(zhì)擴(kuò) 散區(qū)，所述單位像素的雜質(zhì)濃度為，使得所述雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)的至少所述復(fù)位晶體管側(cè)能變?yōu)?耗盡狀態(tài)；以及驅(qū)動(dòng)電路，其用于當(dāng)所述復(fù)位晶體管導(dǎo)通時(shí)，使所述電壓供給線的電壓從低于所述雜 質(zhì)擴(kuò)散區(qū)的所述復(fù)位晶體管側(cè)耗盡電位的第一電壓變到高于所述耗盡電位的第二電壓。
全文摘要
本發(fā)明涉及固體攝像器件、其驅(qū)動(dòng)方法和包括該固體攝像器件的電子系統(tǒng)。所述固體攝像器件包括單位像素，其包括光電轉(zhuǎn)換部，能夠暫時(shí)累積或保持所述光電轉(zhuǎn)換部產(chǎn)生的電荷的雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)，和通過電壓供給線的電壓復(fù)位所述雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)的復(fù)位晶體管，所述單位像素的雜質(zhì)濃度為，使所述雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)的至少所述復(fù)位晶體管側(cè)能變?yōu)楹谋M狀態(tài)；以及驅(qū)動(dòng)電路，其用于當(dāng)所述復(fù)位晶體管導(dǎo)通時(shí)，使所述電壓供給線的電壓從低于所述雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)的所述復(fù)位晶體管側(cè)耗盡電位的第一電壓變到高于所述耗盡電位的第二電壓。該固體攝像器件和電子系統(tǒng)能在讀出信號電平之后讀出復(fù)位電平的情況下減少復(fù)位時(shí)的隨機(jī)噪聲和屏幕顯示的不均勻，防止在復(fù)位操作時(shí)圖像質(zhì)量降低。
文檔編號H01L27/146GK101909167SQ201010178028
公開日2010年12月8日 申請日期2010年5月20日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月5日
發(fā)明者大池祐輔 申請人:索尼公司