專(zhuān)利名稱(chēng)：半導(dǎo)體器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種其中設(shè)置有多個(gè)單元組件的半導(dǎo)體器件。具體地，本發(fā) 明涉及一種降低功耗并提高物理量分布傳感半導(dǎo)體器件例如固態(tài)成像器件的 動(dòng)態(tài)范圍的技術(shù)。例如，在物理量分布傳感半導(dǎo)體器件中，以矩陣方式排列 對(duì)外界輸入的電磁波例如光和射線(xiàn)敏感的單元組件，例如單元像素，并將物 理量分布轉(zhuǎn)換為電信號(hào)以便讀出。
背景技術(shù)：
在各種領(lǐng)域中，正廣泛采用物理量分布傳感半導(dǎo)體器件，其中以行的方 式或以矩陣方式排列對(duì)外界輸入的電磁波例如光和射線(xiàn)敏感的單元組件例如 單元像素。例如，在成像器件領(lǐng)域中，采用具有電荷耦合器件(CCD)、金屬 氧化物半導(dǎo)體(MOS)或互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)的固態(tài)成像器件，所有 這些器件感測(cè)作為物理量之一的光。在這種半導(dǎo)體器件中，單元組件(在固態(tài) 成像器件情況下的單元像素)讀出從物理量分布中轉(zhuǎn)換的電信號(hào)。
此外，所述固態(tài)成像器件包括具有有源像素傳感器(APS，也稱(chēng)為增益單 元)結(jié)構(gòu)的像素的有源像素傳感器固態(tài)成像器件。在每個(gè)APS像素中，像素信
的驅(qū)動(dòng)晶體管。例如，大多數(shù)CMOS固態(tài)成像器件就具有這種結(jié)構(gòu)。在這些 有源像素傳感器固態(tài)成像器件中，為了讀出像素信號(hào)，就通過(guò)地址來(lái)控制具 有多個(gè)單元像素的像素單元，以致可以選擇任何一個(gè)單元像素以便從其中讀 出信號(hào)。就是說(shuō)，有源像素傳感器固態(tài)成像器件是地址控制固態(tài)成像器件的 一個(gè)實(shí)例。
例如，在有源像素傳感器中，所述有源像素傳感器是具有矩陣形式的單元像素的X-Y地址型固態(tài)成像傳感器的一種類(lèi)型，像素是由具有MOS結(jié)構(gòu) (MOS晶體管)的有源元件組成，以便提供自身具有放大功能的像素。就是說(shuō)， 此有源像素傳感器讀出在光電二極管(光電轉(zhuǎn)換器)中累積并由有源元件作為 圖像信息放大的信號(hào)電荷(光電子)。
例如，在這種X-Y地址型固態(tài)成像傳感器中，以二維矩陣方式排列多個(gè) 像素晶體管，以形成一個(gè)像素單元。根據(jù)入射光的信號(hào)電荷、以逐行或以逐 像素的方式進(jìn)行累積。通過(guò)指定地址，從每個(gè)像素中依次讀出基于累積的信 號(hào)電荷的電流或電壓信號(hào)。
單元像素結(jié)構(gòu)4-TR型
通常，在互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)傳感器中，為了降低噪聲，單元 像素的結(jié)構(gòu)比電荷耦合器件(CCD)的結(jié)構(gòu)復(fù)雜。例如，如圖1A中所示，常規(guī) 目的的CMOS傳感器包括具有寄生電容的擴(kuò)散層的浮點(diǎn)擴(kuò)散(floating diffusion)放大器(FDA)，以及在單元像素3中的四個(gè)晶體管。這種結(jié)構(gòu)眾所周 知并被稱(chēng)為4-晶體管像素結(jié)構(gòu)(此后，還稱(chēng)為4TR-結(jié)構(gòu))。
在這種4TR-結(jié)構(gòu)中，作為電荷累積單元的一個(gè)實(shí)例的浮點(diǎn)擴(kuò)散單元38 連接到作為信號(hào)產(chǎn)生單元的一個(gè)實(shí)例的放大晶體管42的柵極。因此，放大晶 體管42就根據(jù)浮點(diǎn)擴(kuò)散單元38的電位(此后，稱(chēng)為FD電位)、通過(guò)像素線(xiàn)51 將信號(hào)輸出到作為輸出信號(hào)線(xiàn)的一個(gè)實(shí)例的垂直信號(hào)線(xiàn)53。復(fù)位晶體管36 使浮點(diǎn)擴(kuò)散單元38復(fù)位。
用作電荷轉(zhuǎn)移單元的轉(zhuǎn)移柵極晶體管(讀出選擇晶體管)34將由電荷產(chǎn)生 單元32產(chǎn)生的信號(hào)電荷轉(zhuǎn)移到浮點(diǎn)擴(kuò)散單元3S。多個(gè)像素連接到垂直信號(hào) 線(xiàn)53。為了選擇出像素，接通待選擇的像素中的垂直選擇晶體管40。這僅使 選擇出的像素連接到垂直信號(hào)線(xiàn)53，由此，選擇出的像素的信號(hào)就被輸出到 垂直信號(hào)線(xiàn)53。
因此，單元像素3通常包括光電轉(zhuǎn)換器例如光電二極管(PD)和四個(gè)晶體 管，四個(gè)晶體管之一是用于選擇像素的垂直選擇晶體管40。大多數(shù)電流CMOS 傳感器的單元像素3具有選擇晶體管。因此，在提高分辨率方面，與CCD傳 感器相比，CMOS傳感器就存在缺點(diǎn)。
單元像素結(jié)構(gòu)3-TR型
另一方面，提出了一種3個(gè)晶體管的像素結(jié)構(gòu)(此后，還稱(chēng)為3TR結(jié)構(gòu))， 以便在保持性能的同時(shí)能減少元件的數(shù)量。如圖1B中所示，為了通過(guò)減少單元像素3中的晶體管占用的空間來(lái)降低像素尺寸，單元像素3包括光電轉(zhuǎn)換
器例如光電二極管(PD)和三個(gè)晶體管(例如，參照日本專(zhuān)利No.2708455)。此 后，將所述專(zhuān)利文獻(xiàn)稱(chēng)為專(zhuān)利文獻(xiàn)1。
3TR結(jié)構(gòu)的每個(gè)單元像素3包括電荷產(chǎn)生單元32，例如光電二極管， 其接收光并使光進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換以至產(chǎn)生信號(hào)電荷；放大晶體管42，其連接到 垂直漏極線(xiàn)(DRN)57并放大相應(yīng)于由電荷產(chǎn)生單元32產(chǎn)生的信號(hào)電荷的信號(hào) 電壓；以及復(fù)位晶體管36,用于使電荷產(chǎn)生單元32復(fù)位。此外，在電荷產(chǎn) 生單元32和放大晶體管42的柵極之間設(shè)置讀出選擇晶體管(傳送柵單元)34。 通過(guò)轉(zhuǎn)移柵極線(xiàn)(TRG)55，由垂直掃描電路(未示出)中的垂直移位寄存器掃描 讀出選擇晶體管34。就是說(shuō)，3TR結(jié)構(gòu)的單元像素3除了包括電荷產(chǎn)生單元 32之外，還包括用于轉(zhuǎn)移、復(fù)位和放大的三個(gè)晶體管。
放大晶體管42的柵極和復(fù)位晶體管36的源極通過(guò)轉(zhuǎn)移柵極晶體管(讀出 選擇晶體管)34連接到電荷產(chǎn)生單元32。復(fù)位晶體管36的漏極和放大晶體管 的漏極連接到漏極線(xiàn)。放大晶體管42的源極連接到垂直信號(hào)線(xiàn)53。通過(guò)轉(zhuǎn) 移柵極線(xiàn)(TRG)55，由轉(zhuǎn)移驅(qū)動(dòng)緩沖器150驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)移柵極晶體管34。通過(guò)復(fù) 位柵極線(xiàn)(RST)56，由復(fù)位驅(qū)動(dòng)緩沖器152驅(qū)動(dòng)復(fù)位晶體管36。
轉(zhuǎn)移驅(qū)動(dòng)緩沖器150和復(fù)位驅(qū)動(dòng)緩沖器152通過(guò)兩個(gè)值即參考電壓0V 和電源電壓來(lái)工作。具體地，在公知的這種類(lèi)型的單元像素中，提供到轉(zhuǎn)移 柵極晶體管34的柵極的低壓電平為0V。
在同一水平行中的像素連接到三個(gè)信號(hào)線(xiàn)，即轉(zhuǎn)移柵極線(xiàn)(TRG)55、復(fù) 位柵極線(xiàn)(RST)56和垂直漏極線(xiàn)(DRN)57。在同一垂直列中的像素連接到公共 的垂直信號(hào)線(xiàn)(讀出信號(hào)線(xiàn))53。放大晶體管42連接到每個(gè)垂直信號(hào)線(xiàn)53,其 連接到對(duì)應(yīng)的負(fù)載晶體管單元(未示出)。當(dāng)讀出信號(hào)時(shí)，連接到每個(gè)放大晶體 管42的MOS負(fù)載晶體管就連續(xù)地將預(yù)定的恒定電流提供到垂直信號(hào)線(xiàn)53。
每個(gè)垂直信號(hào)線(xiàn)53連接到列電路(未示出)，其通過(guò)使用關(guān)聯(lián)雙工取樣 (correlated double sampling, CDS)來(lái)去除噪聲。從處于水平掃描電路(未示出) 控制之下的列電路中讀取已處理的像素信號(hào)。然后，將此像素信號(hào)輸送到放
大器電路(輸出放大器)并向外輸出。
垂直掃描電路(未示出)以合適的時(shí)鐘來(lái)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)移柵極線(xiàn)(TRG)55、復(fù)位柵
極線(xiàn)(RST)56和垂直漏極線(xiàn)(DRN)57,以控制同一水平行中的像素。在讀出時(shí)
間期間，水平掃描電路依序?qū)⑿盘?hào)輸入到CDS處理單元，使它們導(dǎo)通。因此，從各個(gè)垂直信號(hào)線(xiàn)53讀出的信號(hào)依序被輸送到輸出放大器。
與在4TR結(jié)構(gòu)中一樣，在3TR結(jié)構(gòu)的單元像素3中，浮點(diǎn)擴(kuò)散單元38
連接到放大晶體管42的柵極。因此，放大晶體管42就根據(jù)浮點(diǎn)擴(kuò)散單元38
的電位將信號(hào)輸出到垂直信號(hào)線(xiàn)53 。
連接到復(fù)位晶體管36的柵極的復(fù)位柵極線(xiàn)(RST)56在行方向上延伸，并
且連接到復(fù)位晶體管36的漏極的垂直漏極線(xiàn)(DRN)57.共用于所有像素。通過(guò)
漏極驅(qū)動(dòng)緩沖器140(此后稱(chēng)為DRN驅(qū)動(dòng)緩沖器)驅(qū)動(dòng)垂直漏極線(xiàn)(DRN)57。
通過(guò)復(fù)位驅(qū)動(dòng)緩沖器152驅(qū)動(dòng)復(fù)位晶體管6，以便控制浮點(diǎn)擴(kuò)散單元38的電位。
在專(zhuān)利文獻(xiàn)l中，用于一行的垂直漏極線(xiàn)(DRN)57與用于另一行的垂直 漏極線(xiàn)(DRN)57分離。然而，由于垂直漏極線(xiàn)(DRN)57必須使一列中的像素 的電流信號(hào)在其中流動(dòng)，實(shí)際上，垂直漏極線(xiàn)(DRN)57共用于所有行。
通過(guò)轉(zhuǎn)移柵極晶體管34,由電荷產(chǎn)生單元(光電轉(zhuǎn)換器)32產(chǎn)生的信號(hào)電 荷被轉(zhuǎn)移到浮點(diǎn)擴(kuò)散單元38。
與4TR結(jié)構(gòu)不同，3TR結(jié)構(gòu)的單元像素3沒(méi)有被串聯(lián)連接到放大晶體管 42的垂直選擇晶體管40。在連接到垂直信號(hào)線(xiàn)53的多個(gè)像素之中，不通過(guò) 垂直選擇晶體管40、但通過(guò)控制FD電位來(lái)選擇像素。
因此，垂直漏極線(xiàn)(DRN)57的電平控制就用作選褲r像素。有效地采用垂
直漏極線(xiàn)(DRN)57來(lái)作為像素選擇線(xiàn)(SEL)，其具有與第一實(shí)施例中的垂直選 擇線(xiàn)(SEL)52相同的作用。此外，垂直漏極線(xiàn)(DRN)57上的脈沖信號(hào)具有與 第 一實(shí)施例中的選擇脈沖SEL相同的作用，所述脈沖信號(hào)控制復(fù)位晶體管36 和放大晶體管42兩者的漏極。此后，將垂直漏極線(xiàn)(DRN)57上的脈沖信號(hào)稱(chēng) 為DRN控制脈沖SEL。
例如，通常通過(guò)將垂直漏極線(xiàn)(DRN)57切換為低電平，而強(qiáng)迫FD電位 為低電平(Low)。為了將已選擇像素的信號(hào)輸出到垂直信號(hào)線(xiàn)53，通過(guò)將垂 直漏極線(xiàn)(DRN)57切換為高電平并切換已選擇行中的復(fù)位晶體管36，迫使已 選擇像素的FD電位為高電平(High),以選出一個(gè)像素。此后，通過(guò)將垂直漏 極線(xiàn)(DRN)57切換為低電平，使已選擇像素的FD電位返回到低電平。對(duì)已 選擇行中的所有像素同時(shí)進(jìn)行這種操作。
因此，為了控制FD電位，就必須進(jìn)行以下操作
1) 為了將已選擇行的FD電位變成高電平，將垂直漏極線(xiàn)(DRN)57切換為高電平，并通過(guò)已選擇行中的復(fù)位晶體管36使FD電位變成
高電平。
2) 為了使已選擇行的FD電位返回到低電平，將垂直漏極線(xiàn)(DRN)57 切換為低電平，并通過(guò)已選擇行中的復(fù)位晶體管36使FD電位變 成4氐電平。
圖2是用于驅(qū)動(dòng)3TR結(jié)構(gòu)的單元像素3的驅(qū)動(dòng)脈沖的時(shí)序圖的 一個(gè)實(shí)例。 通過(guò)控制轉(zhuǎn)移柵極線(xiàn)(TRG)55、復(fù)位柵極線(xiàn)(RST)56、對(duì)像素共用的垂直漏極 線(xiàn)(DRN)57,使浮點(diǎn)擴(kuò)散單元38的電壓改變，由此同樣使垂直信號(hào)線(xiàn)53的 電壓改變。
例如，DRN驅(qū)動(dòng)緩沖器140將漏極驅(qū)動(dòng)脈沖DRN(高電平M是供到垂直漏 極線(xiàn)(DRN)57,以便將垂直漏極線(xiàn)(DRN)57切換為高電平。當(dāng)垂直漏極線(xiàn) (DRN)57處于電源電壓(高)電平時(shí)，復(fù)位脈沖RST(高電平)就被提供到復(fù)位晶 體管36,以便將復(fù)位柵極線(xiàn)(RST)56提升到高電平(tl)。因此，浮點(diǎn)擴(kuò)散單元 38連接到電源電壓。此后，當(dāng)復(fù)位柵極線(xiàn)(RST)56下降到低電平(t2)時(shí)，由于 復(fù)位晶體管36的柵極(復(fù)位柵極)和浮點(diǎn)擴(kuò)散單元38之間的耦合電容C1，那 么浮點(diǎn)擴(kuò)散單元38的電壓就會(huì)下降。
通過(guò)放大晶體管42就會(huì)在垂直信號(hào)線(xiàn)53上出現(xiàn)這種變化。因此，垂直 信號(hào)線(xiàn)53的電壓就會(huì)下降。由于垂直信號(hào)線(xiàn)53和放大晶體管42的柵極之間 的耦合電容C2，所以浮點(diǎn)擴(kuò)散單元38的電壓會(huì)進(jìn)一步下降。
由于這些影響，浮點(diǎn)擴(kuò)散單元38的電壓(FD電壓)就會(huì)減少得比電源電 壓更低(從t2-t3)。連接到垂直信號(hào)線(xiàn)53的下游電路接收對(duì)應(yīng)于此FD電壓的 垂直信號(hào)線(xiàn)53的電壓(復(fù)4立電平)。
隨后，當(dāng)轉(zhuǎn)移柵極脈沖TRG(高電平)提供到轉(zhuǎn)移柵板晶體管34時(shí)(從t3 到t4)，電荷產(chǎn)生單元32將信號(hào)電荷(光電子)傳送到浮點(diǎn)擴(kuò)散單元38，以便 降低浮點(diǎn)擴(kuò)散單元38的電壓，因此，垂直信號(hào)線(xiàn)53的電壓也會(huì)隨著浮點(diǎn)擴(kuò) 散單元38電壓的降低而降低(從t4到t5)。下游電路還接收垂直信號(hào)線(xiàn)53的
此電壓(信號(hào)電平)。
此后，當(dāng)將垂直漏極線(xiàn)57切換為低電平且將復(fù)位脈沖RST提供到復(fù)位 晶體管36時(shí)(從t5到t6)，浮點(diǎn)擴(kuò)散單元38就返回到低電平(t5之后)。下游電 路計(jì)算出復(fù)位電平和信號(hào)電平之間的差值，將所述差值作為像素信號(hào)輸出。
然而，由于耦合電容C1和C2(從t2到t3),因此在復(fù)位之后，這種類(lèi)型的驅(qū)動(dòng)就會(huì)降低浮點(diǎn)擴(kuò)散單元38的電壓。因此，需要高電源電壓來(lái)補(bǔ)償此下 降，就是說(shuō)，不能使用較低的電壓電平，因此，不能提供低功耗和寬的動(dòng)態(tài) 范圍，這些都是問(wèn)題。
例如，與日本未審專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)No.2003-87662所公開(kāi)的一樣，4TR結(jié) 構(gòu)的像素單元3可以提高浮點(diǎn)擴(kuò)散單元38的電壓，以便使用較低的電壓電平， 所述像素單元3具有串聯(lián)連接到放大晶體管42的垂直選擇晶體管40。
然而，沒(méi)有這種選擇晶體管的3TR結(jié)構(gòu)的像素單元3就不能采用這種技術(shù)。
比較優(yōu)選的是，即使具有選擇晶體管的4TR結(jié)構(gòu)的像素羊元3也能進(jìn)一 步降低功耗并提高動(dòng)態(tài)范圍。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的在于提供 一 種用于降低功耗并提高動(dòng)態(tài)范圍的半導(dǎo) 體器件結(jié)構(gòu)和驅(qū)動(dòng)方法，而不管是3TR結(jié)構(gòu)的單元像素還是4TR結(jié)構(gòu)的單元 像素，即不管選擇晶體管的存在與否。
根據(jù)本發(fā)明， 一種半導(dǎo)體器件，包括信號(hào)采集單元和驅(qū)動(dòng)控制單元。所 述信號(hào)采集單元包括具有用于響應(yīng)入射的電磁波而產(chǎn)生信號(hào)電荷的電荷產(chǎn) 生單元、用于累積由電荷產(chǎn)生單元產(chǎn)生的信號(hào)電荷的電荷累積單元、用于根 據(jù)在電荷累積單元中累積的信號(hào)電荷來(lái)產(chǎn)生信號(hào)的信號(hào)產(chǎn)生單元、以及用于 使電荷累積單元復(fù)位的復(fù)位單元的單元組件。驅(qū)動(dòng)控制單元采用控制脈沖， 以便使電荷累積單元達(dá)到復(fù)位電平，以至增加將在電荷累積單元中累積的電 荷量。其中所述控制脈沖包括用于驅(qū)動(dòng)所述復(fù)位單元的復(fù)位脈沖，并且所述 驅(qū)動(dòng)控制單元工作，使得當(dāng)所述復(fù)位脈沖變?yōu)橛行r(shí)，所述復(fù)位單元就變成 預(yù)定電壓范圍之內(nèi)的閾值電壓降。
根據(jù)本發(fā)明， 一種驅(qū)動(dòng)控制方法驅(qū)動(dòng)半導(dǎo)體器件的單元組件。所述單元 組件包括用于響應(yīng)入射的電磁波而產(chǎn)生信號(hào)電荷的電荷產(chǎn)生單元，用于累 積由電荷產(chǎn)生單元產(chǎn)生的信號(hào)電荷的電荷累積單元，用于根據(jù)在電荷累積單 元中累積的信號(hào)電荷而產(chǎn)生信號(hào)的信號(hào)產(chǎn)生單元，以及用于使電荷累積單元 復(fù)位的復(fù)位單元。所述方法包括采用控制脈沖以便使電荷累積單元達(dá)到復(fù)位 電平以至增加將在電荷累積單元中累積的電荷量的步驟。
根據(jù)本發(fā)明， 一種用于驅(qū)動(dòng)半導(dǎo)體器件的單元組件的驅(qū)動(dòng)控制器件，包括驅(qū)動(dòng)控制單元。所述單元組件包括用于響應(yīng)入射的電磁波而產(chǎn)生信號(hào)電 荷的電荷產(chǎn)生單元，用于累積由電荷產(chǎn)生單元產(chǎn)生的信號(hào)電荷的電荷累積單 元，用于根據(jù)在電荷累積單元中累積的信號(hào)電荷而產(chǎn)生信號(hào)的信號(hào)產(chǎn)生單元， 以及用于使電荷累積單元復(fù)位的復(fù)位單元。所述驅(qū)動(dòng)控制單元采用控制脈沖， 以便使電荷累積單元達(dá)到復(fù)位電平，以至增加將在電荷累積單元中累積的電 荷量。
根據(jù)本發(fā)明， 一種照相機(jī)，包括信號(hào)采集單元、驅(qū)動(dòng)控制單元和光學(xué)
系統(tǒng)。所迷信號(hào)采集單元包括具有用于響應(yīng)入射的電磁波而產(chǎn)生信號(hào)電荷的 電荷產(chǎn)生單元、用于累積由電荷產(chǎn)生單元產(chǎn)生的信號(hào)電荷的電荷累積單元、 用于根據(jù)在電荷累積單元中累積的信號(hào)電荷而產(chǎn)生信號(hào)的信號(hào)產(chǎn)生單元、以 及用于使電荷累積單元復(fù)位的復(fù)位單元的單元組件。所述驅(qū)動(dòng)控制單元采用 控制脈沖，以便使電荷累積單元達(dá)到復(fù)位電平，以至增加在電荷累積單元中 的將累積的電荷量。所述光學(xué)系統(tǒng)將電磁波引導(dǎo)到所述信號(hào)采集單元。


圖1A和1B示出了 CMOS傳感器的單元像素的結(jié)構(gòu)； 圖2是用于驅(qū)動(dòng)3TR結(jié)構(gòu)的像素單元的驅(qū)動(dòng)脈沖的時(shí)序圖的一個(gè)實(shí)例； 圖3A和3B是根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的CMOS固態(tài)成像器件的示意 性方框圖4是根據(jù)第 一實(shí)施例的讀出信號(hào)電荷期間的驅(qū)動(dòng)方法的第 一 實(shí)例的時(shí) 序圖5示出了當(dāng)將驅(qū)動(dòng)方法的第一實(shí)例應(yīng)用于3TR結(jié)構(gòu)的器件時(shí)的模擬結(jié)
果；
圖6是用于解釋根據(jù)第 一 實(shí)施例的讀出信號(hào)電荷期間的驅(qū)動(dòng)方法的第二 實(shí)例的附圖7示出了當(dāng)將驅(qū)動(dòng)方法的第二實(shí)例應(yīng)用于3丁R結(jié)構(gòu)的器件時(shí)采用實(shí)際 像素的測(cè)量；
圖8A和8B是根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的固態(tài)成像器件的單元像素結(jié)構(gòu) 的一個(gè)實(shí)例；
圖9是根據(jù)第二實(shí)施例的讀出信號(hào)電荷期間的驅(qū)動(dòng)方法的第二實(shí)例的時(shí) 序圖；以及圖10是根據(jù)本發(fā)明的固態(tài)成像器件的一個(gè)實(shí)例。
具4本實(shí)施方式
下面，將參照附圖詳細(xì)地說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施例。此后，將描述采用CMOS 成像傳感器的器件的實(shí)施例，CMOS成像傳感器是X-Y地址型固態(tài)成像器件 的 一個(gè)實(shí)例。并且，CMOS成像傳感器的所有像素均由NMOS組成。然而， 這僅僅是一個(gè)實(shí)例。所述器件并不限于MOS型成像器件。以下描述的所有實(shí) 施例應(yīng)用于所有的物理量分布傳感半導(dǎo)體器件，其中多個(gè)單元組件對(duì)外部輸 入的電磁波例如光和射線(xiàn)壽t感并且以一行的方式或一個(gè)矩陣方式4非列。并且， 應(yīng)當(dāng)注意，在^f艮據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例中，用于像素排列和線(xiàn)的方向而采用的詞 "行"和"列"分別表示矩陣的水平方向和垂直方向。然而，本發(fā)明不限于組件 的這些排列。從一個(gè)像素傳送到成像區(qū)外部的信號(hào)可以通過(guò)在水平方向上設(shè) 置的信號(hào)線(xiàn)進(jìn)行讀出。通常地，"行"和"列"的方向取決于它的定義。例如， 如果"行"表示垂直方向，在本發(fā)明中采用的詞"行"和"列"應(yīng)當(dāng)可以彼此進(jìn) 行互換。
固態(tài)成像器件的結(jié)構(gòu)第一實(shí)施例
圖3A和3B是根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的CMOS固態(tài)成像器件的示意 性方框圖。所述固態(tài)成像器件1具有一個(gè)像素單元，其中以行和列的方式即 以二維矩陣方式排列多個(gè)像素，每個(gè)像素具有光接收器(電荷產(chǎn)生單元的一個(gè) 實(shí)例)。光接收器輸出與入射光的強(qiáng)度相應(yīng)的信號(hào)。從每個(gè)像素輸出的信號(hào)是 電壓信號(hào)，并且對(duì)于每一列，設(shè)置有關(guān)聯(lián)雙工取樣(CDS)處理功能單元和數(shù)字 轉(zhuǎn)換器。就是說(shuō)，所述器件是列型器件。
就是說(shuō)，如圖3A中所示，所述固態(tài)成像器件l包括像素單元(成像單 元)IO,其中以行和列的方式排列多個(gè)單元像素3;驅(qū)動(dòng)控制單元7和列處理 單元26，它們都設(shè)置在在像素單元10的外圍。例如，驅(qū)動(dòng)控制單元7包括 水平掃描電路12和垂直掃描電路14。
雖然為了簡(jiǎn)化在圖3A和3B中未示出所有的行和列，但實(shí)際上每一行和 每一列中排列有幾十至幾千個(gè)像素。如圖3B中所示，單元像素3的結(jié)構(gòu)與圖 1B中所示并在本說(shuō)明書(shū)的"背景技術(shù)"部分中描述的三晶體管結(jié)構(gòu)的單元像素 結(jié)構(gòu)相同。垂直漏極線(xiàn)57幾乎共用于像素單元10中的所有像素。垂直漏極線(xiàn)57的支線(xiàn)在列方向上延伸并在像素單元10的端部連接在一起，或者垂直
漏極線(xiàn)57的支線(xiàn)延伸直至形成 一 個(gè)在每個(gè)電荷產(chǎn)生單元32之上展開(kāi)的網(wǎng)格。
固態(tài)成像器件l的驅(qū)動(dòng)控制單元7還包括水平掃描電路12、垂直掃描電 路14和通訊及定時(shí)控制單元20。利用與在半導(dǎo)體集成電路制造技術(shù)中相同 的技術(shù)，將驅(qū)動(dòng)控制單元7的這些組件與像素單元10集成地形成在半導(dǎo)體區(qū) 例如單晶硅中。集成組件用作固態(tài)成像器件(成像器件)，所述集成組件是半導(dǎo) J本系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)例。
通過(guò)垂直控制線(xiàn)15,將單元像素3連接到選擇像素的垂直列的垂直掃描 電路14。同樣地，通過(guò)垂直信號(hào)線(xiàn)19,將單元像素3連接到列處理單元26， 其中對(duì)于每一列設(shè)置有列AD電路。這里，垂直控制線(xiàn)15指從垂直掃描電路 14至所述像素的所有類(lèi)型的線(xiàn)。
如下所述，水平掃描電路12和垂直掃描電路14的每一個(gè)都包括解碼器， 并響應(yīng)于從通訊及定時(shí)控制單元20傳送的驅(qū)動(dòng)脈沖來(lái)啟動(dòng)移位操作(掃描)。 為了此目的，垂直控制線(xiàn)15包括各種類(lèi)型的脈沖信號(hào)，例如，復(fù)位脈沖RST、 轉(zhuǎn)移脈沖TRG和控制脈沖DRN 。
盡管未示出，通訊及定時(shí)控制單元20包括用于產(chǎn)生每個(gè)組件所需的時(shí)鐘 脈沖和預(yù)定定時(shí)下的脈沖信號(hào)的脈沖信號(hào)產(chǎn)生單元。例如，脈沖信號(hào)產(chǎn)生單 元包括用于在預(yù)定定時(shí)下將脈沖信號(hào)提供到水平掃描電路12、垂直掃描電 路14和列處理單元2 6的功能塊(驅(qū)動(dòng)控制器件的 一 個(gè)實(shí)例)；以及用于接收提 供指令以便確定時(shí)鐘脈沖信號(hào)和操作模式的數(shù)據(jù)并用于輸出含有固態(tài)成像器 件l的信息的數(shù)據(jù)的通訊接口功能塊。例如，通訊及定時(shí)控制單元20將水平 地址信號(hào)輸出到水平解碼器12a,并且將垂直地址信號(hào)輸出到垂直解碼器Ma。 一旦4妻收到所述信號(hào)，水平解碼器12a和垂直解碼器14a就分別選擇出相應(yīng) 的列和相應(yīng)的行。
根據(jù)本實(shí)施例，通訊及定時(shí)控制單元20將時(shí)鐘脈沖CLK1、主時(shí)鐘脈沖 的二分頻時(shí)鐘脈沖或?qū)ζ骷薪M件的進(jìn)一步分頻的低速時(shí)鐘脈沖提供到水平 掃描電路12、垂直掃描電路14、列處理單元26和輸出電路28，所述時(shí)鐘脈 沖CLK1具有與從端子5a輸入的輸入時(shí)鐘月永沖CLKO(主時(shí)鐘脈沖)相同的頻 率。此后，二分頻時(shí)鐘"永沖和具有比二分頻時(shí)鐘"永沖更^f氐頻率的時(shí)鐘^泳沖統(tǒng) 稱(chēng)為低速時(shí)鐘脈沖CLK2。
例如，在VGA類(lèi)尺寸(大約300,000個(gè)像素)中的固態(tài)成像器件接收24MHz的輸入時(shí)鐘脈沖，^吏內(nèi)部電路在24 MHz的時(shí)鐘脈沖CLK1下或在12 MHz的低速時(shí)鐘脈沖CLK2下工作，并以30幀/秒(fps)的速度輸出幀。在本 文中，所采用的"VGA"是"視頻圖形陣列"的縮寫(xiě)，其定義了圖形模式和顯示 分辨率。
垂直掃描電路14選擇像素單元10的行，并且提供所述行所需的脈沖。 例如，垂直掃描電路14包括垂直解碼器14a,所迷垂直解碼器14a確定垂 直方向上的讀出行(像素羊元10的行)；以及垂直驅(qū)動(dòng)電路14b，所述垂直驅(qū) 動(dòng)電路Mb通過(guò)將脈沖提供到對(duì)應(yīng)于單元像素3的控制線(xiàn)、沿由垂直解碼器 14a確定的讀出地址(行方向上)來(lái)驅(qū)動(dòng)單元像素3。并且，垂直解碼器14a除 選擇信號(hào)讀出的行外，還選擇電子快門(mén)的行。
水平掃描電路12與低速時(shí)鐘脈沖同步地依次選擇列處理單元26中的列 AD電路，并將來(lái)自列AD電路的信號(hào)引導(dǎo)到水平信號(hào)線(xiàn)18。例如，水平掃 描電路12包括水平解碼器12a,其確定水平方向上的讀出列，即，其選擇 列處理單元26中的一個(gè)列電路；以及水平驅(qū)動(dòng)電路12b，其根據(jù)由水平解碼 器12a確定的讀出地址將列處理單元26的每個(gè)信號(hào)引導(dǎo)到水平信號(hào)線(xiàn)18。水 平信號(hào)線(xiàn)18的數(shù)量由列AD電路處理的n位(這里，n為正整數(shù))的數(shù)量確定。 例如，如果n為10,那么就設(shè)置10條水平信號(hào)線(xiàn)18。
在此結(jié)構(gòu)的固態(tài)成像器件l中，從每個(gè)單元像素3輸出的像素信號(hào)(在此 情況下，電壓信號(hào))通過(guò)垂直信號(hào)線(xiàn)19被傳送到對(duì)應(yīng)垂直列的列AD電路。 在列處理單元26中的每個(gè)列AD電路接收來(lái)自所述列中的像素的信號(hào)并對(duì)它 們進(jìn)行處理。例如，列AD電路計(jì)算信號(hào)電平和復(fù)位電平(緊跟像素復(fù)位之后 的信號(hào)電平)之間的差值，所述兩個(gè)電平是基于來(lái)自通訊及定時(shí)控制單元20 的兩個(gè)取樣脈沖SHP和SHD、通過(guò)垂直信號(hào)線(xiàn)19輸入的電壓模式的像素信 號(hào)電平。這種處理消除了稱(chēng)作固定模式噪聲(fixed pattern noise, FPN)和復(fù)位 噪聲的噪聲信號(hào)成分。此外，當(dāng)需要時(shí)放大信號(hào)的自動(dòng)增益控制(AGC)電路
每個(gè)列AD電路還包括模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)電路，例如，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器 (ADC)電路通過(guò)采用低速時(shí)鐘脈沖CLK2，將處理的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為10位數(shù) 字?jǐn)?shù)據(jù)。將數(shù)字化的像素?cái)?shù)據(jù)通過(guò)由來(lái)自水平掃描電路12的水平選擇信號(hào)驅(qū) 動(dòng)的水平選擇開(kāi)關(guān)(未示出)傳送到水平信號(hào)線(xiàn)18。然后，將像素?cái)?shù)據(jù)輸入到 輸出電路28。 IO位數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)僅僅是一個(gè)實(shí)例。數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的位的數(shù)量可以小于10(例如，8)或大于10(例如，14)。
輸出電路28處理來(lái)自水平信號(hào)線(xiàn)18的信號(hào)并將其作為圖像數(shù)據(jù)通過(guò)輸 出端子5c進(jìn)行輸出。例如，輸出電路28可以?xún)H僅進(jìn)行緩沖，或者可以進(jìn)行 黑電平的調(diào)整、線(xiàn)變化校正、信號(hào)放大和在緩沖之前的色彩處理。
在本實(shí)施例中，每個(gè)列電路具有AD轉(zhuǎn)換功能并為每個(gè)垂直線(xiàn)產(chǎn)生數(shù)字 信號(hào)。然而，其它組件也可以具有AD轉(zhuǎn)換功能來(lái)代替此列電路。例如，像 素單元的每個(gè)像素都可以具有AD轉(zhuǎn)換功能。就是說(shuō)，像素單元可以具有更 多功能。可替換地，可以將模擬像素信號(hào)輸出到水平信號(hào)線(xiàn)18，然后可以 AD轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，并可以將該數(shù)字信號(hào)傳送到輸出電路28。
在任何一種上述結(jié)構(gòu)中，像素單元IO逐行按順序輸出像素信號(hào)，其中光 接收器用作電荷產(chǎn)生單元。因此， 一個(gè)圖像即對(duì)應(yīng)于像素單元10的幀圖像就 通過(guò)來(lái)自整個(gè)像素單元10的一組像素信號(hào)來(lái)表示。
在此結(jié)構(gòu)的固態(tài)成像器件1中，驅(qū)動(dòng)時(shí)鐘脈沖直至讀出像素信號(hào)與圖2 中所示的公知的3TR結(jié)構(gòu)類(lèi)似。然而，不同之處在于，在本實(shí)施例中，由控 制脈沖將作為電荷累積單元的一個(gè)實(shí)例的浮點(diǎn)擴(kuò)散單元(floating difflision)38 切換至復(fù)位電平的驅(qū)動(dòng)時(shí)間顯著地比垂直信號(hào)線(xiàn)53用于響應(yīng)控制脈沖的響 應(yīng)時(shí)間短。
第一實(shí)施例的特征在于，單元像素3具有3TR結(jié)構(gòu)，用于驅(qū)動(dòng)復(fù)位晶體 管36的復(fù)位脈沖RST以相應(yīng)用于將浮點(diǎn)擴(kuò)散單元38切換至低電平的控制脈 沖，并且復(fù)位脈沖RST明顯要短，以提高在浮點(diǎn)擴(kuò)散單元38中累積的電荷 量。
3TR結(jié)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)方法第 一實(shí)例
圖4是當(dāng)讀出信號(hào)電荷時(shí)的根據(jù)第 一 實(shí)施例的驅(qū)動(dòng)方法的第 一 實(shí)例的時(shí) 序圖。具體地，圖4示出了在轉(zhuǎn)移柵極線(xiàn)(TRG)55、復(fù)位柵極線(xiàn)(RST)56和垂 直漏極線(xiàn)(DRN)57上的驅(qū)動(dòng)脈沖的波形圖。對(duì)于所有的脈沖，低電平"L"使各 線(xiàn)禁止(無(wú)效)，并且高電平"H"使各線(xiàn)使能(有效)。
在公知的方法中，如圖2中所示，復(fù)位脈沖RST的寬度由垂直信號(hào)線(xiàn) 53的響應(yīng)時(shí)間確定，以致垂直信號(hào)線(xiàn)53跟蹤復(fù)位脈沖RST。相反，在第一 實(shí)施例中，從圖4中的tl到t2期間所示，確定復(fù)位脈沖RST的寬度，以使 復(fù)位脈沖RST的寬度比垂直信號(hào)線(xiàn)53的響應(yīng)時(shí)間更短。因此，雖然3TR結(jié)構(gòu)的單元像素3不具有選擇晶體管并通過(guò)控制浮點(diǎn)擴(kuò)散單元38的電位來(lái)進(jìn)行
選擇，但可以提高浮點(diǎn)擴(kuò)散單元38的電位。下面，將參照?qǐng)D4的時(shí)序圖來(lái)詳 細(xì)il明此原理。
首先，作為公知的方法，當(dāng)復(fù)位脈沖RST上升時(shí)(tl)，浮點(diǎn)擴(kuò)散單元38 的電壓就以足夠快的速度例如在幾納秒(ns)內(nèi)達(dá)到電源電壓。就是說(shuō)，用作電 荷累積單元的浮點(diǎn)擴(kuò)散單元38完全復(fù)位。但是，垂直信號(hào)線(xiàn)53的響應(yīng)時(shí)間 卻;f艮長(zhǎng)，例如長(zhǎng)于100 ns。
隨后，在浮點(diǎn)擴(kuò)散單元38達(dá)到電源電壓之后，復(fù)位脈沖RST就下降， 同時(shí)垂直信號(hào)線(xiàn)53就跟蹤它(t2)。此時(shí)，通過(guò)浮點(diǎn)擴(kuò)散單元38和復(fù)位晶體管 36的柵極(復(fù)位柵極)之間的耦合電容(圖3B中的Cl),降低浮點(diǎn)擴(kuò)散單元38 的電壓。這等同于公知的方法。
然而，由于垂直信號(hào)線(xiàn)53的電壓仍然上升，在垂直信號(hào)線(xiàn)53和放大晶 體管42之間的耦合電容(圖3B中的C2)使浮點(diǎn)擴(kuò)散單元38的電壓上升。因 此，浮點(diǎn)擴(kuò)散單元38的電壓就會(huì)上升至比公知方法的電壓更高。因此，對(duì)應(yīng) 于此電壓的復(fù)位電平也會(huì)變得更高。這就會(huì)增加在浮點(diǎn)擴(kuò)散單元38中累積的 電荷量。
對(duì)于用作驅(qū)動(dòng)控制脈沖的復(fù)位脈沖RST來(lái)說(shuō)，復(fù)位脈沖RST的寬度可 以比垂直信號(hào)線(xiàn)53的響應(yīng)時(shí)間顯著短。這里，詞"顯著"意味著一個(gè)電平，在 該電平下，在實(shí)踐環(huán)境中復(fù)位脈沖RST的寬度比垂直信號(hào)線(xiàn)53的響應(yīng)時(shí)間 顯著地短以便增加在浮點(diǎn)擴(kuò)散單元38中累積的電荷量。此外，由于垂直信號(hào) 線(xiàn)53的響應(yīng)時(shí)間依賴(lài)于分布電容(圖3B中所示的耦合電容C1和C2),因此 必須考慮分布電容。
例如，垂直信號(hào)線(xiàn)53的響應(yīng)時(shí)間可以是90%響應(yīng)時(shí)間。在此使用的90% 響應(yīng)時(shí)間指對(duì)于垂直信號(hào)線(xiàn)53從施加^c沖開(kāi)始達(dá)到它的最大電平的90%所占 用的時(shí)間，而從初始值(絕對(duì)低電平)達(dá)到最終值(絕對(duì)高電平)的電平為100% 。 這是與用于常規(guī)脈沖信號(hào)的瞬時(shí)響應(yīng)使用相同的定義。
條件"在比垂直信號(hào)線(xiàn)53的響應(yīng)時(shí)間顯著短的時(shí)間內(nèi)驅(qū)動(dòng)復(fù)位晶體管36 達(dá)到復(fù)位脈沖RST，，可以采用復(fù)位脈沖RST的寬度相對(duì)于公知方法中所采用 寬度的比率(倍數(shù)) - 該比率相應(yīng)于像素?cái)?shù)目(更具體講，驅(qū)動(dòng)頻率和主時(shí)鐘 脈沖)、與特定器件中的垂直信號(hào)線(xiàn)53的響應(yīng)時(shí)間相關(guān)的比率、或復(fù)位脈沖 RST自身的脈沖寬度，以及其它因素，來(lái)進(jìn)行精確定義。無(wú)論如何，可以采用上述定義，只要它能改進(jìn)需要高電源電壓的問(wèn)題，
在此情況下，當(dāng)復(fù)位脈沖RST有效(在本實(shí)施例中的高電平)時(shí)，即當(dāng)復(fù) 位晶體管36導(dǎo)通，優(yōu)選將浮點(diǎn)擴(kuò)散單元38復(fù)位至電源電壓電平，即，優(yōu)選 充分地重新復(fù)位作為電荷累積單元作用的浮點(diǎn)擴(kuò)散羊元38。
這是因?yàn)?，如果?fù)位脈沖RST的寬度非常小，那么浮點(diǎn)擴(kuò)散單元38就 會(huì)在有效期間不能完全復(fù)位，當(dāng)浮點(diǎn)擴(kuò)散單元38跟蹤復(fù)位脈沖RST時(shí)，浮 點(diǎn)擴(kuò)散單元3 8有時(shí)就會(huì)將大的復(fù)位偏差輸出到輸出信號(hào)。為了完全復(fù)位浮點(diǎn) 擴(kuò)散單元38，優(yōu)選方式為提高復(fù)位晶體管36的柵極電壓，或者優(yōu)選方式為 采用深耗盡型晶體管作為復(fù)位晶體管36。
例如，在其中垂直信號(hào)線(xiàn)53需要大約100 ns的響應(yīng)時(shí)間的器件結(jié)構(gòu)中， 作為 一半(50%)響應(yīng)時(shí)間即50 ns的復(fù)位脈沖RST的寬度就能提供上述優(yōu)點(diǎn)。 當(dāng)然，所述寬度可以小于所述數(shù)值。例如，如果主時(shí)鐘脈沖CLKO是25MHz， 那么 一個(gè)時(shí)鐘脈沖的寬度就是40 ns并且一半時(shí)鐘樂(lè)p中的寬度就是20 ns。不 用修正就可以采用這些時(shí)鐘脈沖來(lái)作為脈沖信號(hào)。如果脈沖寬度小于所需的 那些脈沖寬度，那么例如延遲電路就可以產(chǎn)生它。
圖5示出了當(dāng)應(yīng)用所迷驅(qū)動(dòng)方法的第一實(shí)例時(shí)3TR結(jié)構(gòu)的實(shí)際器件的模 擬結(jié)果。在此附圖中，緊跟在標(biāo)記"令"之后的數(shù)字表示脈沖寬度。采用VGA 標(biāo)準(zhǔn)(640x480，大約300,000個(gè)像素)的CMOS傳感器來(lái)作為所述器件。單元 像素3是3TR結(jié)構(gòu)型，并且它的像素間距為4.1 pm。輸入的時(shí)鐘頻率為24 MHz。器件的電源電壓為2.6 V。垂直信號(hào)線(xiàn)53的90%響應(yīng)時(shí)間為大約130 ns。
如圖5中所見(jiàn)，如果復(fù)位脈沖RST的寬度小于或等于130ns，其是垂直 信號(hào)線(xiàn)53的響應(yīng)時(shí)間，那么就提高復(fù)位電平。如果復(fù)位脈沖RST的寬度小 于大約65 ns,其是垂直信號(hào)線(xiàn)53的一半(l/2)響應(yīng)時(shí)間，那么就顯著地提高 復(fù)位電平。而且，如果復(fù)位脈沖RST的寬度小于或等于26 ns,其是垂直信 號(hào)線(xiàn)53的響應(yīng)時(shí)間的1/5,那么就極大地提高復(fù)位電平。例如，20 ns的脈沖 寬度將復(fù)位電平提高大約200mV，而10ns的脈沖寬度將復(fù)位電平提高大約 300 mV。此外，即使復(fù)位脈沖RST的寬度為10 ns,在脈沖寬度周期內(nèi)，浮 點(diǎn)擴(kuò)散單元38也能達(dá)到電源電壓。
在用于模擬的器件中，主時(shí)鐘脈沖CLK0是24MHz,且一半時(shí)鐘脈沖的 寬度是20ns。因此，考慮到復(fù)位脈沖RST的寬度，小于一個(gè)時(shí)鐘脈沖(40 ns)就提供顯著的增加量，而小于 一 半時(shí)鐘脈沖(20 ns)就提供極大的增加量。
從上述說(shuō)明可知，在3TR結(jié)構(gòu)的單元像素3中，所述單元像素3不具有 選擇晶體管并且通過(guò)控制浮點(diǎn)擴(kuò)散單元38的電位來(lái)選擇所述單元像素3，通 過(guò)采用第一實(shí)施例的第一實(shí)例，由于以上描述的電壓提高效應(yīng)，因此可以提 高在浮點(diǎn)擴(kuò)散單元38中累積的電荷量。因此，就能夠提高電源電壓，就是說(shuō)， 可以采用較低的電壓電平，并且就能夠^是供寬的可操作余量。
因此，就能夠降低功耗。此外，如果采用與公知方法相同電平下的電源 電壓，就能夠提高浮點(diǎn)擴(kuò)散單元38的動(dòng)態(tài)范圍。盡管例如為了增加像素量或 為了降低芯片尺寸(此后，稱(chēng)為"像素尺寸縮小")、必須減少像素尺寸，但寬動(dòng) 態(tài)范圍就能夠提供足夠信號(hào)電平下的成像信號(hào)。為了獲得較低的電壓電平和 像素尺寸縮小，這是一種用于維持浮點(diǎn)擴(kuò)散單元38的動(dòng)態(tài)范圍的優(yōu)良技術(shù)。
3TR結(jié)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)方法第二實(shí)例
圖6是用于解釋當(dāng)讀出信號(hào)電荷時(shí)的根據(jù)第一實(shí)施例的驅(qū)動(dòng)方法的第二 實(shí)例的附圖。圖6示出了所迷驅(qū)動(dòng)方法的第二實(shí)例中的電壓電位。
所述驅(qū)動(dòng)方法的第二實(shí)例的特征在于，當(dāng)復(fù)位晶體管36處于"閾值(Vth) 電壓降"時(shí)進(jìn)行浮點(diǎn)擴(kuò)散單元38的復(fù)位處理，即使復(fù)位脈沖RST的寬度較長(zhǎng)， 也能使浮點(diǎn)擴(kuò)散單元38的電壓升高。在此采用的"閾值電壓降"指 一種狀態(tài)， 其中甚至當(dāng)高電平電壓提供到晶體管的柵極時(shí)，柵極的電位也小于晶體管的 漏極的電4主。下面，^""j羊細(xì)i也描述此方法。
例如，假設(shè)驅(qū)動(dòng)脈沖等于圖2中所示的公知實(shí)例的驅(qū)動(dòng)脈沖。在驅(qū)動(dòng)方 法的第一實(shí)例中，將浮點(diǎn)擴(kuò)散單元38連接到電源電壓，在第一復(fù)位高電平周 期內(nèi)(從tl到t2)所迷電源電壓作用于放大晶體管42的漏極。但是，在驅(qū)動(dòng)方 法的所述第二實(shí)例中，確定驅(qū)動(dòng)條件以致當(dāng)復(fù)位晶體管36導(dǎo)通時(shí)、復(fù)位晶體 管36處于閾值電壓降。
例如，如圖6中所示，當(dāng)RST變高時(shí)，浮點(diǎn)擴(kuò)散單元38就快速地跟蹤 此變化，同時(shí)垂直信號(hào)線(xiàn)53緩慢地跟蹤此變化。因此，浮點(diǎn)擴(kuò)散單元38的 電壓就在RST變高之后立即變成閾值電壓降的電壓。此后，當(dāng)垂直信號(hào)線(xiàn)53 跟蹤此變化時(shí)，就通過(guò)放大晶體管42和垂直信號(hào)線(xiàn)53之間的耦合電容C2 來(lái)提高浮點(diǎn)擴(kuò)散單元38的電壓。提高的FD電壓可以小于或高于電源電壓。
這里，條件"當(dāng)復(fù)位脈沖RST為高電平時(shí)，即當(dāng)復(fù)位晶體管36導(dǎo)通時(shí)復(fù)位晶體管36處于閾值電壓降"優(yōu)選在一個(gè)范圍，其中浮點(diǎn)擴(kuò)散單元38的電荷 量可以大于復(fù)位晶體管36的閾值電壓降情況下的電荷量。此時(shí)，復(fù)位晶體管 36的溝道電壓就處于從用于復(fù)位晶體管36的漏極的電源電壓至小于電源電 壓的第二電壓的范圍。這里，例如，"第二電壓，，稍微低于電源電壓。例如， 第二電壓低于電源電壓0.3-0.7 V，并且更優(yōu)選為大約0.5 V。當(dāng)然，如果復(fù)位 晶體管36處于閾值電壓降，那么其它第二電壓的值就提供有效的提高了的電 壓。
只有當(dāng)在連接到垂直信號(hào)線(xiàn)53的所有像素中的浮點(diǎn)擴(kuò)散單元38處于預(yù) 置的低電平并且垂直信號(hào)線(xiàn)53也處于低電平直到復(fù)位選擇的行時(shí)，對(duì)于不具 有垂直選擇晶體管的像素才能提供這種效果。
隨后，當(dāng)RST返回到低電平(t2)，就通過(guò)復(fù)位晶體管36的柵極(復(fù)位柵 極)和浮點(diǎn)擴(kuò)散單元38之間的耦合電容C1來(lái)提髙浮點(diǎn)擴(kuò)散單元38的電壓。 這與7>知方法相同。
在不用閾值電壓降的驅(qū)動(dòng)方法的第 一實(shí)例的復(fù)位處理中，雖然耦合電容 Cl力圖提高浮點(diǎn)擴(kuò)散單元38的電壓，但是由于浮點(diǎn)擴(kuò)散單元38連接到具有 電源電壓的放大晶體管42的漏極，因此浮點(diǎn)擴(kuò)散單元38的電壓就不會(huì)上升。
圖7示出了采用3TR結(jié)構(gòu)的器件的驅(qū)動(dòng)方法的第二實(shí)例的測(cè)量值。與圖 5中所示的模擬一樣，采用VGA標(biāo)準(zhǔn)(640x480，大約300,000個(gè)像素)的CMOS 傳感器來(lái)作為目標(biāo)器件。單元像素3是3TR結(jié)構(gòu)型，并且它的像素間距為4.1 jam。輸入的時(shí)鐘頻率為24MHz。器件的電源電壓為2.6 V。
在圖7中所示的測(cè)量值中，通過(guò)改變?cè)谧銐蜷L(zhǎng)的復(fù)位脈沖周期內(nèi)的脈沖 上的復(fù)位電壓來(lái)繪制從垂直信號(hào)線(xiàn)53輸出的電壓?？梢钥闯觯?dāng)復(fù)位信號(hào)的 高電平變化時(shí)，高于2.68V的電平也不能導(dǎo)致閾值電壓降。
應(yīng)當(dāng)認(rèn)為，當(dāng)復(fù)位信號(hào)的高電平降低至2.68V以下時(shí)，就會(huì)發(fā)生閱值電 壓降，并且垂直信號(hào)線(xiàn)53的電壓也下降。然而，與附圖中的圓圈所示一樣， 由于驅(qū)動(dòng)方法的第二實(shí)例的電壓提高效應(yīng)，因此測(cè)量表明復(fù)位電平升高至高
源電壓2.6V+0.08V)的范圍內(nèi)時(shí)的電平。
因此，在3TR結(jié)構(gòu)的單元像素3中，所述單元像素3沒(méi)有選擇晶體管并 且通過(guò)控制浮點(diǎn)擴(kuò)散單元38的電位來(lái)選擇所述單元像素3，通過(guò)采用設(shè)計(jì)時(shí) 的此電壓范圍，就可以將電源電壓降低至小于復(fù)位信號(hào)的高電平高于或等于2,68V情況下的電源電壓。因此，與此驅(qū)動(dòng)方法的第一實(shí)例相同，就能夠降 低功耗。如果采用與公知方法相同電平下的電源電壓，就能夠增加動(dòng)態(tài)范圍。
單元像素結(jié)構(gòu)第二實(shí)施例及其驅(qū)動(dòng)方法；第一實(shí)例 圖8A和8B示出了根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的固態(tài)成像器件1的單元像 素3的結(jié)構(gòu)的實(shí)例。固態(tài)成像器件1的整體結(jié)構(gòu)可以與圖3A中所示的第一 實(shí)施例的結(jié)構(gòu)相同。根據(jù)第二實(shí)施例，單元像素3至少包括浮點(diǎn)擴(kuò)散單元38 和四個(gè)晶^本管。
就是說(shuō)，所述結(jié)構(gòu)的單元像素3包括具有光電轉(zhuǎn)換器(光電二極管)的 電荷產(chǎn)生單元32,其將入射光轉(zhuǎn)換為信號(hào)電荷并將其累積；浮點(diǎn)擴(kuò)散單元3S; 放大晶體管42,它的柵極連接到浮點(diǎn)擴(kuò)散單元38;復(fù)位晶體管36，它的漏 極連接到放大晶體管42的漏極；轉(zhuǎn)移柵極晶體管34，用于將由電荷產(chǎn)生單 元32產(chǎn)生的信號(hào)電荷轉(zhuǎn)移到浮點(diǎn)擴(kuò)散單元38;以及垂直選擇晶體管40,用 于選擇垂直列。換句話(huà)說(shuō)，單元像素3具有4TR結(jié)構(gòu)，其包括放大晶體管42 和串聯(lián)連接到放大晶體管42以選擇像素的選擇晶體管。
在圖8A所示的單元像素3中，在兩個(gè)晶體管之間放大晶體管42和垂 直選擇晶體管40，垂直選擇晶體管40連接到垂直信號(hào)線(xiàn)53。但是，在圖8B 所示的單元像素3中，放大晶體管42連接到垂直信號(hào)線(xiàn)53。圖8B中所示的 單元像素3與圖1A中所示的單元像素相同。
對(duì)于圖8A和8B中所示的兩種結(jié)構(gòu)，如果復(fù)位晶體管36的漏極不連接 到固定的電源并以3TR結(jié)構(gòu)的相同方式進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，那么就可以使用第一實(shí)施 例的第一實(shí)例或第二實(shí)例中描述的相同驅(qū)動(dòng)方法。在此情況下，當(dāng)復(fù)位晶體 管36的漏極被驅(qū)動(dòng)至低電平、浮點(diǎn)擴(kuò)散單元38設(shè)置為低電平并且垂直選擇 晶體管40導(dǎo)通時(shí)，就可以使用第一實(shí)施例的第一實(shí)例或第二實(shí)例中描述的驅(qū) 動(dòng)方法。
4TR結(jié)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)方法第二實(shí)例
圖9是當(dāng)讀出信號(hào)電荷時(shí)的根據(jù)第二實(shí)施例的第二實(shí)例的驅(qū)動(dòng)方法的時(shí) 序圖。只有對(duì)具有此結(jié)構(gòu)的單元像素3才采用所述驅(qū)動(dòng)方法的第二實(shí)例，如 圖8B中所示，在此結(jié)構(gòu)中放大晶體管42連接到垂直信號(hào)線(xiàn)53。換句話(huà)說(shuō)， 只有對(duì)其中垂直選擇晶體管40連接到放大晶體管42的漏極的單元像素3才采用所述第二實(shí)例。
在第二實(shí)施例的第二實(shí)例中，目標(biāo)單元像素3是4TR結(jié)構(gòu)型。使作為電 荷累積單元的一個(gè)實(shí)例的浮點(diǎn)擴(kuò)散單元38達(dá)到復(fù)位電平的控制脈沖包括用 于驅(qū)動(dòng)復(fù)位晶體管36的復(fù)位脈沖RST和用于驅(qū)動(dòng)垂直選擇晶體管40的選擇 脈沖SEL。所述第二實(shí)例的特征在于以下的驅(qū)動(dòng)方法。就是說(shuō)，接通作為選 擇開(kāi)關(guān)單元的一個(gè)實(shí)例的垂直選擇晶體管40，并且同時(shí)關(guān)斷復(fù)位晶體管36， 以便增加浮點(diǎn)擴(kuò)散單元38的電荷量。此外，在接通垂直選擇晶體管40之后， 在顯著地比垂直信號(hào)線(xiàn)53的響應(yīng)時(shí)間更短的時(shí)間內(nèi)關(guān)斷復(fù)位晶體管36，以 便增加浮點(diǎn)擴(kuò)散單元38的電荷量。以下，將詳細(xì)地描述這些方法。
圖9示出了在轉(zhuǎn)移柵極線(xiàn)(TRG)55、復(fù)位柵極線(xiàn)(RST)56和垂直選擇線(xiàn) (SEL)52上的特別是在讀出時(shí)間間隔期間的驅(qū)動(dòng)脈沖的波形圖。對(duì)于所有脈 沖，低電平"L"使線(xiàn)禁止(無(wú)效)，而高電平"H"使線(xiàn)使能(有效)。
如果將垂直選擇晶體管40連接到放大晶體管42的漏極，那么就可以采 用與第 一實(shí)施例的第 一 實(shí)例或第二實(shí)例中相同的驅(qū)動(dòng)方法，而不用驅(qū)動(dòng)連接 到復(fù)位晶體管36的漏極的線(xiàn)。
如果當(dāng)復(fù)位脈沖RST為高電平時(shí)不用閾值電壓降就使浮點(diǎn)擴(kuò)散單元38 復(fù)位至電源電壓電平，那么就可以進(jìn)行圖7中所示的操作。首先，在接通選 擇脈沖SEL之前，導(dǎo)通復(fù)位晶體管36(t0)。然后，導(dǎo)通垂直選擇晶體管40(tl), 并且同時(shí)或在足夠短的時(shí)間內(nèi)關(guān)斷復(fù)位晶體管36(t2)。
這里，詞"足夠短的時(shí)間"意味著與垂直信號(hào)線(xiàn)53相比較的非常短的時(shí) 間。在此采用的詞"非常"指一種程度，即，將與控制脈沖(這里，復(fù)位脈沖RST 和選擇脈沖SEL)相關(guān)的預(yù)定時(shí)間周期定義為從當(dāng)選擇脈沖SEL接通垂直選 擇晶體管40直到復(fù)位脈沖RST關(guān)斷復(fù)位晶體管36時(shí)即兩個(gè)脈沖的有效時(shí)間 的重疊部分的時(shí)間周期，并且所述預(yù)定時(shí)間周期在實(shí)踐環(huán)境下為足夠短。
此外，這可以是一種程度，即與垂直信號(hào)線(xiàn)53的響應(yīng)時(shí)間相比足夠早地 關(guān)斷復(fù)位脈沖RST。換句話(huà)說(shuō)，復(fù)位脈沖RST首先導(dǎo)通復(fù)位晶體管36，然后， 選擇脈沖SEL導(dǎo)通垂直選擇晶體管40。兩個(gè)脈沖的有效時(shí)間的重疊部分應(yīng)當(dāng) 足夠短。如果基本上與關(guān)斷復(fù)位晶體管36的同時(shí)導(dǎo)通垂直選擇晶體管40， 那么兩個(gè)"永沖的有效時(shí)間的重疊部分就有效地為0 。
根據(jù)第二實(shí)施例的驅(qū)動(dòng)方法的第二實(shí)例類(lèi)似于根據(jù)第 一 實(shí)施例的驅(qū)動(dòng)方 法的第一實(shí)例。當(dāng)垂直信號(hào)線(xiàn)53跟蹤變化時(shí)，就通過(guò)垂直信號(hào)線(xiàn)53和放大晶體管42之間的耦合電容來(lái)提高浮點(diǎn)擴(kuò)散單元38的電壓。
因此，也可以按照與根據(jù)第 一 實(shí)施例的驅(qū)動(dòng)方法的第 一 實(shí)例相同的方式
來(lái)精確地定義條件"在顯著地比垂直信號(hào)線(xiàn)53的響應(yīng)時(shí)間至復(fù)位脈沖RST更 短的時(shí)間內(nèi)驅(qū)動(dòng)復(fù)位晶體管36"。
例如，在其中垂直信號(hào)線(xiàn)53需要大約100 ns的響應(yīng)時(shí)間的器件中，小 于或等于一半(50%)響應(yīng)時(shí)間即50 ns的重疊部分就可以^是供顯著效果。如果 重疊部分小于或等于20ns,也能夠^是供最大的效果。
因此，甚至在4TR結(jié)構(gòu)的單元像素3中，其中將垂直選擇晶體管40連 接到放大晶體管42的漏極，通過(guò)采用根據(jù)第二實(shí)施例的驅(qū)動(dòng)方法的第二實(shí) 例，就可以降低電源電壓，即，就可以采用較低的電壓電平，并能夠獲得寬 的操作余量。因此，與第一實(shí)例的驅(qū)動(dòng)方法一樣，能夠降低功耗。如果采用 與公知方法相同電平下的電源電壓，就能夠增大動(dòng)態(tài)范圍。
4TR結(jié)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)方法第三實(shí)例
如圖8B中所示，在4TR結(jié)構(gòu)的單元像素3中，其中將垂直選擇晶體管 40連接到放大晶體管42的漏極，如果當(dāng)復(fù)位脈沖RST處于高電平時(shí)浮點(diǎn)擴(kuò) 散單元38的電壓變成閾值電壓降的電壓，那么在復(fù)位脈沖RST和選擇脈沖 SEL之間有效時(shí)間的重疊部分就會(huì)很長(zhǎng)。就是說(shuō)，出現(xiàn)下面的驅(qū)動(dòng)定時(shí)。如 圖9中所示，首先導(dǎo)通復(fù)位晶體管36(t0)。此后，導(dǎo)通垂直選擇晶體管40(tl)， 然后關(guān)斷復(fù)位晶體管36(t2)。此時(shí)，在復(fù)位脈沖RST和選擇脈沖SEL之間有 效時(shí)間的重疊部分就長(zhǎng)。
這是因?yàn)?，與根據(jù)第一實(shí)例的驅(qū)動(dòng)方法的第二實(shí)例一樣，盡管浮點(diǎn)擴(kuò)散 單元38快速地跟蹤復(fù)位晶體管36(復(fù)位柵極)，但垂直信號(hào)線(xiàn)53卻緩慢地跟 蹤此變化，由此，就會(huì)從由復(fù)位溝道確定的值來(lái)提高浮點(diǎn)擴(kuò)散單元38的電壓。 當(dāng)不發(fā)生閾值電壓降時(shí)，即使浮點(diǎn)擴(kuò)散單元38力圖提萬(wàn)電壓，由于從漏極流 入電子，因此就不會(huì)提高浮點(diǎn)擴(kuò)散單元38的電壓。
因此，與根據(jù)第一實(shí)施例的驅(qū)動(dòng)方法的第二實(shí)例一樣，確定驅(qū)動(dòng)條件使 得當(dāng)復(fù)位脈沖RST處于高電平時(shí)復(fù)位晶體管36處于閾值電壓降。在此情況 下，還可以通過(guò)采用用于復(fù)位晶體管36的電源電壓和稍微低于電源電壓的第 二電壓來(lái)定義出優(yōu)選條件。
因此，甚至在在4TR結(jié)構(gòu)的單元像素3中，其中將垂直選擇晶體管40連接到放大晶體管42的漏極，通過(guò)采用根據(jù)第二實(shí)施例的驅(qū)動(dòng)方法的所述第
三實(shí)例，就可以降低電源電壓，即與根據(jù)第一實(shí)例的驅(qū)動(dòng)方法的第二實(shí)例一 樣，就可以采用較低的電壓電平，并能夠獲得寬的操作余量。因此，與第一 實(shí)施例中的驅(qū)動(dòng)方法的第一實(shí)例一樣，就能夠降低功耗。如果采用與公知方 法相同電平下的電源電壓，就能夠增大動(dòng)態(tài)范圍。
而且，根據(jù)本發(fā)明，固態(tài)成像器件可以是單芯片型的固態(tài)成像器件，或
者可以是由多個(gè)芯片形成的模塊型固態(tài)成像器件。例如，如圖10中所示，模 塊型固態(tài)成像器件包括用于成像的傳感器芯片和用于處理數(shù)字信號(hào)的信號(hào) 處理芯片。模塊型固態(tài)成像器件還包括光學(xué)系統(tǒng)。
當(dāng)將本發(fā)明應(yīng)用于照相機(jī)時(shí)，就可以降低照相機(jī)的功耗并能提供寬動(dòng)態(tài) 范圍的成像圖片。
雖然已經(jīng)示出并參照上述實(shí)施例已經(jīng)描述了本發(fā)明，但本發(fā)明的技術(shù)范 圍并不限于上述實(shí)施例中描述的范圍。在不脫離本發(fā)明的精神和范圍之內(nèi)， 在此可以進(jìn)行各種變化和修改，并且應(yīng)當(dāng)將這些實(shí)施例包含在本發(fā)明的技術(shù) 范圍之中。
中描述的所有特征的組合不必強(qiáng)制地用于解釋本發(fā)明。上述實(shí)施例包括本發(fā) 明的各個(gè)步驟，并且可以通過(guò)適當(dāng)組合多個(gè)公開(kāi)的組件和要素來(lái)摘錄各個(gè)發(fā) 明。盡管從上述實(shí)施例描述的結(jié)構(gòu)中去除了一些組件和要素，但是從其去除 了這些組件和要素的結(jié)構(gòu)可以摘取為本發(fā)明，只要此結(jié)構(gòu)能夠提供此效果。
例如，以上詳細(xì)描述的驅(qū)動(dòng)方法僅僅是與本發(fā)明相關(guān)的特征。實(shí)際上， 例如，盡管圖4示出了垂直漏極線(xiàn)57通常處于高電平并在像素讀出之后使用 低電平脈沖，但垂直漏極線(xiàn)57也可以通常處于低電平并在像素讀出時(shí)間之內(nèi) 使用高電平脈沖。總之，這種驅(qū)動(dòng)操作根本不會(huì)改變上述說(shuō)明。此外，在除 了像素讀出之外的步驟中，還進(jìn)行以上未il明的其它操作、例如電子快門(mén)的 操作，因此，實(shí)際上可以各種各樣地修改各步驟。由于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員 易于理解修改的具4本方法，因此在此不再包含對(duì)這些具體修改方法的說(shuō)明。
此外，例如，盡管已經(jīng)參照FDA結(jié)構(gòu)的像素信號(hào)操作單元5描述了上述
實(shí)施例，其中采用電荷注入單元的 一 個(gè)實(shí)例的浮點(diǎn)擴(kuò)散作為電荷累積單元， 但是像素信號(hào)操作單元5不必是FDA型。例如，可以在轉(zhuǎn)移電極之下的襯底 上設(shè)置作為電荷注入單元的一個(gè)實(shí)例的浮置柵極FG，并且可以采用一種檢測(cè)方法，其中采用浮置柵極FG的電位變化，所述電位變化由穿過(guò)浮置柵極FG
之下的溝道的信號(hào)電荷的變化引起。
同樣地，盡管已經(jīng)參照具有傳送電極的結(jié)構(gòu)來(lái)描述了上述實(shí)施例，但此
結(jié)構(gòu)可以是不具有轉(zhuǎn)移電極的虛擬柵極(VG)結(jié)構(gòu)。
同樣地，盡管已經(jīng)參照具有單元像素的固態(tài)成像器件來(lái)描述了上述實(shí)施 例，所述單元像素包括電荷產(chǎn)生單元、浮點(diǎn)擴(kuò)散和三個(gè)或四個(gè)MOS晶體管， 但上述結(jié)構(gòu)和方法只需要一個(gè)條件，即電荷產(chǎn)生單元例如光電二極管通過(guò)電 荷轉(zhuǎn)移裝置與電荷累積單元例如浮點(diǎn)擴(kuò)散而分離。例如，可以采用JFET進(jìn)行 修改以獲得相同功能。
此外，盡管已經(jīng)參照列型的固態(tài)成像器件來(lái)描述了上述實(shí)施例，其中來(lái) 自以行和列方式排列的像素的輸出信號(hào)是電壓信號(hào)，并且對(duì)每一垂直列設(shè)置 CDS處理功能單元，但也可以采用能抑制來(lái)自一束成像信號(hào)的偏差固定模式 噪聲的電路結(jié)構(gòu)來(lái)代替此列型電路。
權(quán)利要求
1. 一種半導(dǎo)體器件，包括信號(hào)采集單元，包括單元組件，該單元組件包括電荷產(chǎn)生單元，用于產(chǎn)生響應(yīng)于入射電磁波的信號(hào)電荷；電荷累積單元，用于累積由所述電荷產(chǎn)生單元產(chǎn)生的信號(hào)電荷；信號(hào)產(chǎn)生單元，用于根據(jù)在所述電荷累積單元中累積的信號(hào)電荷來(lái)產(chǎn)生信號(hào)；以及復(fù)位單元，用于使所述電荷累積單元復(fù)位；以及驅(qū)動(dòng)控制單元，用于利用控制脈沖以便使所述電荷累積單元達(dá)到復(fù)位電平，以增加在所述電荷累積單元中待累積的電荷量，其中所述控制脈沖包括用于驅(qū)動(dòng)所述復(fù)位單元的復(fù)位脈沖，并且所述驅(qū)動(dòng)控制單元工作，使得當(dāng)所述復(fù)位脈沖變?yōu)橛行r(shí)，所述復(fù)位單元就變成預(yù)定電壓范圍之內(nèi)的閾值電壓降。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l的半導(dǎo)體器件，其中所述驅(qū)動(dòng)控制單元工作，使得所 述預(yù)定電壓范圍是從電源電壓的最小值0.5 V至所述電源電壓。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l的半導(dǎo)體器件，其中所述單元組件還包括選擇開(kāi)關(guān)單 元，用于選擇所述信號(hào)采集單元中的所述信號(hào)產(chǎn)生單元之一，所述選擇開(kāi)關(guān) 單元在所迷信號(hào)產(chǎn)生單元的所述輸出信號(hào)線(xiàn)的相對(duì)側(cè)連接到電源線(xiàn)，所述控 制脈沖包括用于驅(qū)動(dòng)所述復(fù)位單元的復(fù)位脈沖和用于驅(qū)動(dòng)所述選擇開(kāi)關(guān)單元擇開(kāi)關(guān)單元之前、通過(guò)采用所述復(fù)位脈沖來(lái)接通所述復(fù)位單元，然后同時(shí)或在此之后通過(guò)采用所述選擇脈沖來(lái)接通所述選擇開(kāi)關(guān)單元并通過(guò)采用所述復(fù) 位脈沖來(lái)關(guān)斷所述復(fù)位單元。
全文摘要
一種半導(dǎo)體器件，包括信號(hào)采集單元，包括單元組件，該單元組件包括電荷產(chǎn)生單元，用于產(chǎn)生響應(yīng)于入射電磁波的信號(hào)電荷；電荷累積單元，用于累積由所述電荷產(chǎn)生單元產(chǎn)生的信號(hào)電荷；信號(hào)產(chǎn)生單元，用于根據(jù)在所述電荷累積單元中累積的信號(hào)電荷來(lái)產(chǎn)生信號(hào)；以及復(fù)位單元，用于使所述電荷累積單元復(fù)位；以及驅(qū)動(dòng)控制單元，用于利用控制脈沖以便使所述電荷累積單元達(dá)到復(fù)位電平，以增加在所述電荷累積單元中待累積的電荷量，其中所述控制脈沖包括用于驅(qū)動(dòng)所述復(fù)位單元的復(fù)位脈沖，并且所述驅(qū)動(dòng)控制單元工作，使得當(dāng)所述復(fù)位脈沖變?yōu)橛行r(shí)，所述復(fù)位單元就變成預(yù)定電壓范圍之內(nèi)的閾值電壓降。
文檔編號(hào)H04N5/378GK101304471SQ20081009925
公開(kāi)日2008年11月12日 申請(qǐng)日期2004年9月10日 優(yōu)先權(quán)日2003年9月10日
發(fā)明者馬渕圭司 申請(qǐng)人:索尼株式會(huì)社