固體攝像裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種固體攝像裝置。使被用作為與像素信號(hào)進(jìn)行比較的基準(zhǔn)電壓的斜波的線性提高。電容器(C1)連接在運(yùn)算放大器(PA1)的輸出端子與反相輸入端子之間，在電容器(C1)中設(shè)置有非線性電容(CA1、CB1)，非線性電容(CA1、CB1)以極性相互相反的方式并聯(lián)連接。
【專利說(shuō)明】固體攝像裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明的實(shí)施方式涉及一種固體攝像裝置。

【背景技術(shù)】
[0002] 在固體攝像裝置中，為了對(duì)從像素讀出的像素信號(hào)進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換，作為與像素信號(hào) 進(jìn)行比較的基準(zhǔn)電壓而使用斜波。為了確保像素信號(hào)和其AD轉(zhuǎn)換值的線性而需要確保斜 波的線性。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明要解決的課題為，提供一種固體攝像裝置，能夠使被用作為與像素信號(hào)進(jìn) 行比較的基準(zhǔn)信號(hào)的斜波的線性提高。
[0004] 一個(gè)實(shí)施方式的固體攝像裝置的特征在于，具備：像素陣列部，呈矩陣狀配置有對(duì) 光電轉(zhuǎn)換后的電荷進(jìn)行蓄積的像素；基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路，基于第一電容器的端子間電壓來(lái) 產(chǎn)生基準(zhǔn)電壓；以及列ADC電路，基于從上述像素讀出的像素信號(hào)與上述基準(zhǔn)電壓的比較 結(jié)果來(lái)計(jì)算上述像素信號(hào)的AD轉(zhuǎn)換值，
[0005] 上述第一電容器具備第一非線性電容和第二非線性電容，該第二非線性電容以極 性與上述第一非線性電容的極性相反的方式與上述第一非線性電容并聯(lián)連接。
[0006] 根據(jù)上述構(gòu)成的固體攝像裝置，能夠使被用作為與像素信號(hào)進(jìn)行比較的基準(zhǔn)信號(hào) 的斜波的線性提高。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0007] 圖1是表示第一實(shí)施方式的固體攝像裝置的概略構(gòu)成的框圖。
[0008] 圖2是表示圖1的固體攝像裝置的像素的構(gòu)成例的電路圖。
[0009] 圖3是表示圖1的基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路及列ADC電路的構(gòu)成例的電路圖。
[0010] 圖4是表示圖1的像素的讀出動(dòng)作時(shí)的各部的電壓波形的時(shí)間圖。
[0011] 圖5 (a)是表示圖3的各非線性電容各自的CV特性的圖，圖5(b)是表示圖3的 各非線性電容合成后的CV特性的圖，圖5(c)是對(duì)圖3的非線性電容合成前后的基準(zhǔn)電壓 VREF的波形進(jìn)行比較并表示的圖，圖5 (d)是對(duì)圖3的非線性電容合成前后的計(jì)數(shù)值進(jìn)行比 較并表示的圖。
[0012] 圖6(a)是表示圖3的非線性電容CA1的電容值的轉(zhuǎn)換方法的一例的電路圖，圖 6(b)是表示圖3的非線性電容CA1的電容值的轉(zhuǎn)換方法的另一個(gè)例子的電路圖，圖6(c)是 表示圖3的非線性電容CA1的電容值的轉(zhuǎn)換方法的再一個(gè)例子的電路圖。
[0013] 圖7是表示圖3的電容器的構(gòu)成例的截面圖。
[0014] 圖8是表示應(yīng)用了第二實(shí)施方式的固體攝像裝置的數(shù)碼相機(jī)的概略構(gòu)成的框圖。
[0015] 符號(hào)的說(shuō)明：
[0016] 1 :像素陣列部；2 :垂直掃描電路；3 :負(fù)載電路；4 :列ADC電路；5 :水平掃描電路； 6 :基準(zhǔn)電壓廣生電路；7 :定時(shí)控制電路；PC :像素 ；Ta :行選擇晶體管；Tb :放大晶體管； Tr :復(fù)位晶體管；Td :讀出晶體管；PD :光電二極管；FD :浮動(dòng)傳播區(qū)；Vlin :垂直信號(hào)線； Hlin :水平控制線。

【具體實(shí)施方式】
[0017] 以下，參照附圖對(duì)實(shí)施方式的固體攝像裝置進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。另外，本發(fā)明并不被這 些實(shí)施方式限定。
[0018] (第一實(shí)施方式）
[0019] 圖1是表示第一實(shí)施方式的固體攝像裝置的概略構(gòu)成的框圖。
[0020] 在圖1中，在固體攝像裝置中設(shè)置有像素陣列部1。在像素陣列部1中，沿行方向 RD以及列方向CD以m(m為正整數(shù)）行Χη(η為正整數(shù)）列的量呈矩陣狀地配置有對(duì)光電 轉(zhuǎn)換后的電荷進(jìn)行蓄積的像素 PC。此外，在該像素陣列部1中，沿行方向RD設(shè)置有進(jìn)行像 素 PC的讀出控制的水平控制線HI in，沿列方向⑶設(shè)置有傳送從像素 PC讀出的信號(hào)的垂直 信號(hào)線Vlin。
[0021] 此外，在固體攝像裝置中設(shè)置有：垂直掃描電路2,沿垂直方向?qū)Τ蔀樽x出對(duì)象的 像素 PC進(jìn)行掃描；負(fù)荷電路3,通過(guò)在與像素 PC之間進(jìn)行源極跟隨動(dòng)作，由此從像素 PC向 垂直信號(hào)線Vlin按照每列來(lái)讀出像素信號(hào)；列ADC電路4,通過(guò)⑶S按照每列對(duì)各像素 PC 的信號(hào)成分進(jìn)行檢測(cè)；水平掃描電路5,沿水平方向?qū)Τ蔀樽x出對(duì)象的像素 PC進(jìn)行掃描；基 準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路6,向列ADC電路4輸出基準(zhǔn)電壓VREF ;以及定時(shí)控制電路7,對(duì)各像素 PC 的讀出、蓄積的定時(shí)進(jìn)行控制。另外，基準(zhǔn)電壓VREF能夠使用斜波。
[0022] 并且，通過(guò)垂直掃描電路2沿垂直方向?qū)ο袼?PC進(jìn)行掃描，由此在行方向RD上選 擇像素 PC。然后，在負(fù)荷電路3中，通過(guò)在與該像素 PC之間進(jìn)行源極跟隨動(dòng)作，由此從像素 PC讀出的像素信號(hào)經(jīng)由垂直信號(hào)線Vlin傳送，并輸送至列ADC電路4。此外，在基準(zhǔn)電壓 產(chǎn)生電路6中，作為基準(zhǔn)電壓VREF而設(shè)定斜波，并輸送至列ADC電路4。然后，在列ADC電 路4中，進(jìn)行時(shí)鐘的計(jì)數(shù)動(dòng)作直到從像素 PC讀出的信號(hào)電平和復(fù)位電平與斜波的電平一致 為止，并取得此時(shí)的信號(hào)電平與復(fù)位電平的差分，由此通過(guò)CDS對(duì)各像素 PC的信號(hào)成分進(jìn) 行檢測(cè)，并作為輸出信號(hào)S1輸出。
[0023] 圖2是表示圖1的固體攝像裝置的像素的構(gòu)成例的電路圖。
[0024] 在圖2中，在各像素 PC中設(shè)置有光電二極管H)、行選擇晶體管Ta、放大晶體管Tb、 復(fù)位晶體管Tr以及讀出晶體管Td。此外，在放大晶體管Tb、復(fù)位晶體管Tr以及讀出晶體 管Td的連接點(diǎn)，作為檢測(cè)節(jié)點(diǎn)而形成有浮動(dòng)傳播區(qū)FD。
[0025] 并且，在像素 PC中，讀出晶體管Td的源極與光電二極管ro連接，向讀出晶體管Td 的柵極輸入讀出信號(hào)〇D。此外，復(fù)位晶體管Tr的源極與讀出晶體管Td的漏極連接，向復(fù) 位晶體管Tr的柵極輸入復(fù)位信號(hào)ΦΙ復(fù)位晶體管Tr的漏極與電源電位VDD連接。此外， 向行選擇晶體管Ta的柵極輸入行選擇信號(hào)ΦΑ，行選擇晶體管Ta的漏極與電源電位VDD連 接。此外，放大晶體管Tb的源極與垂直信號(hào)線Vlin連接，放大晶體管Tb的柵極與讀出晶體 管Td的漏極連接，放大晶體管Tb的漏極與行選擇晶體管Ta的源極連接。另外，圖1的水 平控制線Hlin能夠?qū)⒆x出信號(hào)Φ?、復(fù)位信號(hào)ΦΙ?以及行選擇信號(hào)ΦΑ按照每行向像素 PC 傳送。在圖1的負(fù)荷電路3中按照每列設(shè)置有恒流源GA1，恒流源GA1與垂直信號(hào)線Vlin 連接。
[0026] 圖3是表示圖1的基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路及列ADC電路的構(gòu)成例的電路圖。
[0027] 在圖3中，在基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路6中設(shè)置有運(yùn)算放大器PA1、電容器C1、開(kāi)關(guān)W1、恒 流源GA2以及基準(zhǔn)電源VR。在電容器C1中設(shè)置有非線性電容CA1、CB1。非線性電容CA1、 CB1以極性相互相反的方式并聯(lián)連接。即，非線性電容CA1的正極與非線性電容CB1的負(fù)極 連接，非線性電容CA1的負(fù)極與非線性電容CB1的正極連接。
[0028] 電容器C1連接在運(yùn)算放大器PA1的輸出端子和反相輸入端子之間。開(kāi)關(guān)W1與電 容器C1并聯(lián)連接。在運(yùn)算放大器PA1的反相輸入端子連接有恒流源GA2。在運(yùn)算放大器 PA1的非反相輸入端子連接有基準(zhǔn)電源VR。
[0029] 并且，當(dāng)開(kāi)關(guān)W1斷開(kāi)時(shí)，從恒流源GA2向非線性電容CA1、CB1流入電流，電容器C1 的端子間電壓上升。然后，從運(yùn)算放大器PA1輸出與電容器C1的端子間電壓相應(yīng)的基準(zhǔn)電 壓VREF。此處，能夠通過(guò)從恒流源GA2向電容器C1流入的電流的積分來(lái)賦予電容器C1的 端子間電壓，因此作為基準(zhǔn)電壓VREF能夠得到斜波。此外，通過(guò)使開(kāi)關(guān)W1接通，能夠使電 容器C1的端子間電壓成為零，能夠?qū)\(yùn)算放大器PA1的輸出進(jìn)行復(fù)位。
[0030] 另一方面，在列ADC電路4中按照每列設(shè)置有比較電路CP1?CPn以及計(jì)數(shù)器 CT1?CTn。并且，比較電路CP1?CPn與第一列?第η列的像素 PC1?PCn分別連接。在 比較電路CP1中設(shè)置有電容器C2、C3、比較器PA2、開(kāi)關(guān)W2、W3以及逆變器V。
[0031] 并且，在比較器PA2的反相輸入端子經(jīng)由電容器C2連接有垂直信號(hào)線VIin，在比 較器PA2的非反相輸入端子連接有運(yùn)算放大器PA1的輸出端子。在比較器PA2的反相輸入 端子和輸出端子之間連接有開(kāi)關(guān)W2。在逆變器V的輸入端子經(jīng)由電容器C3連接有比較器 PA2的輸出端子，在逆變器V的輸出端子連接有計(jì)數(shù)器CT1。在逆變器V的反相輸入端子與 輸出端子之間連接有開(kāi)關(guān)W3。
[0032] 圖4是表示圖1的像素的讀出動(dòng)作時(shí)的各部的電壓波形的時(shí)間圖。
[0033] 在圖4中，在行選擇信號(hào)ΦΑ為低電平的情況下，行選擇晶體管Ta成為截止?fàn)顟B(tài) 而不進(jìn)行源極追隨動(dòng)作，因此不向垂直信號(hào)線Vlin輸出信號(hào)。此時(shí)，當(dāng)讀出信號(hào)Φ?和復(fù) 位信號(hào)φR成為高電平時(shí)，讀出晶體管 Td導(dǎo)通，蓄積于光電二極管PD的電荷向浮動(dòng)傳播區(qū) FD排出。然后，經(jīng)由復(fù)位晶體管Tr向電源電位VDD排出。
[0034] 在蓄積于光電二極管ro的電荷向電源電位VDD排出之后，當(dāng)讀出信號(hào)Φ?成為低 電平時(shí)，在光電二極管ro中開(kāi)始有效的信號(hào)電荷的蓄積。
[0035] 接著，當(dāng)復(fù)位信號(hào)OR上升時(shí)，復(fù)位晶體管Tr導(dǎo)通，在浮動(dòng)傳播區(qū)FD中由于漏電 流等而產(chǎn)生的多余的電荷被復(fù)位。
[0036] 然后，當(dāng)行選擇信號(hào)ΦΑ成為高電平時(shí)，像素 PC的行選擇晶體管Ta導(dǎo)通，對(duì)放大 晶體管Tb的漏極施加電源電位VDD，由此通過(guò)放大晶體管Tb和恒流源GA1構(gòu)成源極跟隨 器。然后，與浮動(dòng)傳播區(qū)FD的復(fù)位電平RL相應(yīng)的電壓施加于放大晶體管Tb的柵極。此處， 由于通過(guò)放大晶體管Tb和恒流源GA1構(gòu)成源極跟隨器，因此垂直信號(hào)線Vlin的電壓追隨 施加于放大晶體管Tb的柵極的電壓，復(fù)位電平RL的像素信號(hào)Vsig經(jīng)由垂直信號(hào)線Vlin 向列ADC電路4輸出。
[0037] 然后，在復(fù)位電平RL的像素信號(hào)Vsig向垂直信號(hào)線Vlin輸出時(shí)，對(duì)開(kāi)關(guān)W2施加 復(fù)位脈沖q)C，當(dāng)開(kāi)關(guān)W2接通時(shí)，比較器PA2的反相輸入端子的輸入電壓被鉗位于輸出電壓 P0,而設(shè)定工作點(diǎn)。此時(shí)，電容器C2保持對(duì)應(yīng)于與來(lái)自垂直信號(hào)線Vlin的像素信號(hào)Vsig 之間的差分電壓的電荷，比較器PA2的輸入電壓被設(shè)定為零。此外，對(duì)開(kāi)關(guān)W3施加復(fù)位脈 沖q>C，當(dāng)開(kāi)關(guān)W3接通時(shí)，逆變器V的輸入端子的輸入電壓被鉗位于輸出電壓，而設(shè)定工作 點(diǎn)。此時(shí)，電容器C3保持對(duì)應(yīng)于與來(lái)自逆變器V的輸出信號(hào)之間的差分電壓的電荷，逆變 器V的輸入電壓被設(shè)定為零。
[0038] 在使開(kāi)關(guān)W2、W3斷開(kāi)之后，在復(fù)位電平RL的像素信號(hào)Vsig經(jīng)由電容器C2輸入至 比較器PA2的狀態(tài)下，作為基準(zhǔn)電壓VREF而賦予斜波，將復(fù)位電平RL的像素信號(hào)Vsig與 基準(zhǔn)電壓VREF進(jìn)行比較。然后，比較器PA2的輸出電壓P0在由逆變器V反相之后輸入至 計(jì)數(shù)器CT1。
[0039] 然后，在計(jì)數(shù)器CT1中，向下計(jì)數(shù)直到復(fù)位電平RL的像素信號(hào)Vsig與基準(zhǔn)電壓 VREF的電平一致為止，由此復(fù)位電平RL的像素信號(hào)Vsig被轉(zhuǎn)換成數(shù)字值DR并保持。
[0040] 接著，當(dāng)讀出信號(hào)Φ?上升時(shí)，讀出晶體管Td導(dǎo)通，蓄積于光電二極管ro的電荷 被傳送至浮動(dòng)傳播區(qū)FD，與浮動(dòng)傳播區(qū)FD的信號(hào)電平SL相應(yīng)的電壓施加于放大晶體管Tb 的柵極。此處，通過(guò)放大晶體管Tb和恒流源GA1構(gòu)成源極跟隨器，因此垂直信號(hào)線Vlin的 電壓追隨施加于放大晶體管Tb的柵極的電壓，信號(hào)電平SL的像素信號(hào)Vsig經(jīng)由垂直信號(hào) 線Vlin向列ADC電路4輸出。
[0041] 然后，在列ADC電路4中，在信號(hào)電平SL的像素信號(hào)Vsig經(jīng)由電容器C2輸入至 比較器PA2的狀態(tài)下，作為基準(zhǔn)電壓VREF而賦予斜波，將信號(hào)電平SL的像素信號(hào)Vsig與 基準(zhǔn)電壓VREF進(jìn)行比較。然后，比較器PA2的輸出電壓P0在由逆變器V反相之后輸入至 計(jì)數(shù)器CT1。
[0042] 然后，在計(jì)數(shù)器CT1中，這次向上計(jì)數(shù)直到信號(hào)電平SL的像素信號(hào)Vsig與基準(zhǔn)電 壓VREF的電平一致為止，由此信號(hào)電平SL的像素信號(hào)Vsig被轉(zhuǎn)換成數(shù)字值DS。然后，復(fù) 位電平RL的像素信號(hào)Vsig與信號(hào)電平SL的像素信號(hào)Vsig的差分DS-DR由計(jì)數(shù)器CT1保 持，并作為輸出信號(hào)S1輸出。
[0043] 此處，通過(guò)由以極性相互相反的方式并聯(lián)連接的非線性電容CA1、CB1來(lái)構(gòu)成電容 器C1，由此能夠提高電容器C1的CV特性的平坦性。因此，能夠提高與像素信號(hào)Vsig進(jìn)行 比較的斜波的線性，能夠提高計(jì)數(shù)器CT1的AD轉(zhuǎn)換特性的線性。
[0044] 圖5 (a)是表示圖3的各非線性電容各自的CV特性的圖，圖5(b)是表示圖3的 各非線性電容合成后的CV特性的圖，圖5(c)是對(duì)圖3的非線性電容合成前后的基準(zhǔn)電壓 VREF的波形進(jìn)行比較并表示的圖，圖5 (d)是對(duì)圖3的非線性電容合成前后的計(jì)數(shù)值進(jìn)行比 較并表示的圖。
[0045] 在圖5(a)中，非線性電容CA1具有CV特性F1，與其端子間電壓的上升相對(duì)應(yīng)而 電容值上升。因此，當(dāng)僅由非線性電容CA1來(lái)構(gòu)成電容器C1時(shí)，如圖5(c)所示，基準(zhǔn)電壓 VREF具有VT特性VI，基準(zhǔn)電壓VREF的線性降低。因此，如圖5 (d)所示，計(jì)數(shù)器CT1具有 AD轉(zhuǎn)換特性D1，由計(jì)數(shù)器CT1生成的數(shù)字值DR、DS的線性降低。
[0046] 另一方面，在圖5(a)中，非線性電容CB1具有CV特性F2,與其端子間電壓的上升 相對(duì)應(yīng)而電容值下降。因此，通過(guò)由以極性相互相反的方式并聯(lián)連接的非線性電容CA1、CB1 來(lái)構(gòu)成電容器C1，由此如圖5 (b)所示，能夠使電容器C1具有CV特性F3,能夠提高電容器 C1的CV特性的平坦性。結(jié)果，如圖5 (c)所示，能夠使基準(zhǔn)電壓VREF具有VT特性V3,能夠 提高基準(zhǔn)電壓VREF的線性。因而，如圖5 (d)所示，能夠使計(jì)數(shù)器CT1具有AD轉(zhuǎn)換特性D3， 能夠提高由計(jì)數(shù)器CT1生成的數(shù)字值DR、DS的線性。
[0047] 另外，各非線性電容CA1、CB1也可以用作為可變電容。由此，能夠不僅考慮電容器 C1的CV特性、還考慮運(yùn)算放大器PA1、恒流源GA2等的輸出特性地對(duì)電容器C1的CV特性 進(jìn)行調(diào)整，能夠進(jìn)一步提高基準(zhǔn)電壓VREF的VT特性V3的線性。
[0048] 圖6(a)是表示圖3的非線性電容CA1的電容值的轉(zhuǎn)換方法的一例的電路圖，圖 6(b)是表示圖3的非線性電容CA1的電容值的轉(zhuǎn)換方法的另一個(gè)例子的電路圖，圖6(c)是 表示圖3的非線性電容CA1的電容值的轉(zhuǎn)換方法的再一個(gè)例子的電路圖。
[0049] 在圖6(a)中，N溝道場(chǎng)效應(yīng)晶體管Mil?M14以及開(kāi)關(guān)W11?W14設(shè)置于非線性 電容CA1。N溝道場(chǎng)效應(yīng)晶體管Mil?M14的各柵極與開(kāi)關(guān)W11?W14分別連接。N溝道場(chǎng) 效應(yīng)晶體管Mil?M14的源極以及漏極被共同地連接。此處，各N溝道場(chǎng)效應(yīng)晶體管Mil? M14能夠構(gòu)成非可變電容。
[0050] 并且，通過(guò)使開(kāi)關(guān)W11?W14斷開(kāi)，由此能夠?qū)溝道場(chǎng)效應(yīng)晶體管Mil?M14分 別隔斷，能夠?qū)Ψ蔷€性電容CA1的電容值進(jìn)行調(diào)整，因此能夠?qū)⒎蔷€性電容CA1用作為可變 電容。
[0051] 或者，也可以如圖6(b)所示，在圖6(a)的構(gòu)成中，將開(kāi)關(guān)W21?W24連接在N溝 道場(chǎng)效應(yīng)晶體管Mil?M14的各柵極與地線之間。而且，通過(guò)在使開(kāi)關(guān)W11?W14斷開(kāi)時(shí) 使開(kāi)關(guān)W21?W24分別接通，由此能夠?qū)溝道場(chǎng)效應(yīng)晶體管Mil?M14分別隔斷，并且能 夠使N溝道場(chǎng)效應(yīng)晶體管Mil?M14的柵極分別接地。
[0052] 或者，也可以如圖6(c)所示，N溝道場(chǎng)效應(yīng)晶體管Mil?M14的源極以及漏極與 開(kāi)關(guān)W11?W14分別共同地連接，N溝道場(chǎng)效應(yīng)晶體管Mil?M14的柵極共同地連接。
[0053] 然后，通過(guò)使開(kāi)關(guān)W11?W14斷開(kāi)，由此能夠?qū)溝道場(chǎng)效應(yīng)晶體管Mil?M14分 別隔斷，能夠?qū)Ψ蔷€性電容CA1的電容值進(jìn)行調(diào)整，因此能夠?qū)⒎蔷€性電容CA1用作為可變 電容。
[0054] 另外，在圖6(a)?圖6(c)的例子中，對(duì)在非線性電容CA1中設(shè)置4個(gè)N溝道場(chǎng)效 應(yīng)晶體管Mil?M14的方法進(jìn)行了說(shuō)明，但也可以在非線性電容CA1中設(shè)置2個(gè)、3個(gè)或者5 個(gè)以上的N溝道場(chǎng)效應(yīng)晶體管。此外，在圖6(a)?圖6(c)的例子中，對(duì)在非線性電容CA1 中設(shè)置N溝道場(chǎng)效應(yīng)晶體管的方法進(jìn)行了說(shuō)明，但也可以在非線性電容CA1中設(shè)置P溝道 場(chǎng)效應(yīng)晶體管，還可以在非線性電容CA1中設(shè)置CMOS晶體管。此外，非線性電容CB1也能 夠與非線性電容CA1同樣地構(gòu)成。
[0055] 圖7是表示圖3的電容器的構(gòu)成例的截面圖。
[0056] 在圖7中，在半導(dǎo)體基板SB上形成有阱EA、EB。在阱EA上分別經(jīng)由柵極絕緣膜 ZA1、ZA2形成有電極GA1、GA2。在阱EB上分別經(jīng)由柵極絕緣膜ZB1、ZB2形成有電極GB1、 GB2。另外，電極GA1、GA2能夠構(gòu)成非線性電容CA1的正極，阱EA能夠構(gòu)成非線性電容CA1 的負(fù)極。電極GB1、GB2能夠構(gòu)成非線性電容CB1的正極，阱EB能夠構(gòu)成非線性電容CB1的 負(fù)極。
[0057] 電極GA1、GA2分別經(jīng)由開(kāi)關(guān)WA1、WA2與圖3的運(yùn)算放大器PA1的反相輸入端子 連接。此外，在運(yùn)算放大器PA1的反相輸入端子連接有阱EB。電極GB1、GB2分別經(jīng)由開(kāi)關(guān) WB1、WB2與圖3的運(yùn)算放大器PA1的輸出端子連接。此外，在運(yùn)算放大器PA1的輸出端子 連接有阱EA。
[0058] 并且，通過(guò)使開(kāi)關(guān)141、142、181、182斷開(kāi)，由此能夠?qū)㈦姌O641、642、681、682分 別隔斷，能夠?qū)Ψ蔷€性電容CA1、CB1的電容值進(jìn)行調(diào)整。此外，通過(guò)將非線性電容CA1、CB1 形成于半導(dǎo)體基板SB，由此能夠?qū)⒎蔷€性電容CA1、CB1與運(yùn)算放大器PA1-起進(jìn)行集成化。
[0059] 另外，在圖7的例子中，對(duì)將2個(gè)電極GA1、GA2設(shè)置于非線性電容CA1并且將2個(gè) 電極GB1、GB2設(shè)置于非線性電容CB1的方法進(jìn)行了說(shuō)明，但也可以將3個(gè)以上的電極以及 開(kāi)關(guān)分別設(shè)置于非線性電容CA1、CB1。
[0060] (第二實(shí)施方式）
[0061] 圖8是表示應(yīng)用了第二實(shí)施方式的固體攝像裝置的數(shù)碼相機(jī)的概略構(gòu)成的框圖。
[0062] 在圖8中，數(shù)碼相機(jī)11具有相機(jī)模塊12以及后級(jí)處理部13。相機(jī)模塊12具有攝 像光學(xué)系統(tǒng)14以及固體攝像裝置15。后級(jí)處理部13具有圖像信號(hào)處理器（ISP) 16、存儲(chǔ) 部17以及顯示部18。另外，固體攝像裝置15能夠使用圖1的構(gòu)成。此外，也可以將ISP16 的至少一部分構(gòu)成與固體攝像裝置15 -起形成為單芯片。
[0063] 攝像光學(xué)系統(tǒng)14取入來(lái)自被攝體的光，使被攝體像成像。固體攝像裝置15對(duì)被 攝體像進(jìn)行攝像。ISP16對(duì)通過(guò)固體攝像裝置15的攝像而獲得的圖像信號(hào)進(jìn)行信號(hào)處理。 存儲(chǔ)部17對(duì)經(jīng)過(guò)了 ISP16的信號(hào)處理的圖像進(jìn)行存儲(chǔ)。存儲(chǔ)部17根據(jù)用戶的操作等向顯 示部18輸出圖像信號(hào)。顯示部18根據(jù)從ISP16或者存儲(chǔ)部17輸入的圖像信號(hào)來(lái)顯示圖 像。顯示部18例如是液晶顯示器。另外，相機(jī)模塊12除了應(yīng)用于數(shù)碼相機(jī)11之外，例如 還可以應(yīng)用于帶相機(jī)便攜終端等電子設(shè)備。
[0064] 對(duì)本發(fā)明的幾個(gè)實(shí)施方式進(jìn)行了說(shuō)明，但這些實(shí)施方式作為例子來(lái)提示的，并不 意圖對(duì)發(fā)明的范圍進(jìn)行限定。這些新的實(shí)施方式能夠以其他各種方式加以實(shí)施，在不脫離 發(fā)明的主旨的范圍內(nèi)能夠進(jìn)行各種省略、置換、變更。這些實(shí)施方式及其變形包含于發(fā)明的 范圍及主旨中，并同樣包含于專利請(qǐng)求范圍所記載的發(fā)明和與其等同的范圍中。
【權(quán)利要求】
1. 一種固體攝像裝置，其特征在于， 具備： 像素陣列部，呈矩陣狀配置有對(duì)光電轉(zhuǎn)換后的電荷進(jìn)行蓄積的像素； 基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路，基于第一電容器的端子間電壓來(lái)產(chǎn)生基準(zhǔn)電壓；以及 列ADC電路，基于從所述像素讀出的像素信號(hào)與所述基準(zhǔn)電壓的比較結(jié)果來(lái)計(jì)算所述 像素信號(hào)的AD轉(zhuǎn)換值， 所述第一電容器具備第一非線性電容和第二非線性電容，該第二非線性電容以極性與 所述第一非線性電容的極性相反的方式與所述第一非線性電容并聯(lián)連接。
2. 如權(quán)利要求1所述的固體攝像裝置，其特征在于， 所述基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路具備： 運(yùn)算放大器；以及 恒流源，與所述運(yùn)算放大器的反相輸入端子連接， 所述第一非線性電容連接在所述運(yùn)算放大器的輸出端子與反相輸入端子之間，所述第 二非線性電容以極性與所述第一非線性電容的極性相反的方式連接在所述運(yùn)算放大器的 輸出端子與反相輸入端子之間。
3. 如權(quán)利要求1所述的固體攝像裝置，其特征在于， 以所述第一電容器的CV特性的平坦性提高的方式，設(shè)定所述第一非線性電容以及所 述第二非線性電容的電容值。
4. 如權(quán)利要求1所述的固體攝像裝置，其特征在于， 所述第一非線性電容及所述第二非線性電容的至少一方為可變電容。
5. 如權(quán)利要求4所述的固體攝像裝置，其特征在于， 所述可變電容具備多個(gè)非可變電容以及將從所述多個(gè)非可變電容中選擇的非可變電 容隔斷的開(kāi)關(guān)。
6. 如權(quán)利要求5所述的固體攝像裝置，其特征在于， 所述非可變電容是源極以及漏極被共同地連接的場(chǎng)效應(yīng)晶體管。
7. 如權(quán)利要求6所述的固體攝像裝置，其特征在于， 所述場(chǎng)效應(yīng)晶體管的柵極與所述開(kāi)關(guān)連接。
8. 如權(quán)利要求2所述的固體攝像裝置，其特征在于， 所述第一非線性電容具備形成于半導(dǎo)體基板的第一阱以及經(jīng)由柵極絕緣膜形成于所 述第一講上的第一電極， 所述第二非線性電容具備形成于所述半導(dǎo)體基板的第二阱以及經(jīng)由所述柵極絕緣膜 形成于所述第二阱上的第二電極， 所述第一阱構(gòu)成所述第一非線性電容的正極，所述第一電極構(gòu)成所述第一非線性電容 的負(fù)極， 所述第二阱構(gòu)成所述第二非線性電容的負(fù)極，所述第二電極構(gòu)成所述第二非線性電容 的正極。
9. 如權(quán)利要求8所述的固體攝像裝置，其特征在于， 所述第一阱與所述運(yùn)算放大器的輸出端子連接，所述第一電極與所述運(yùn)算放大器的反 相輸入端子連接，所述第二阱與所述運(yùn)算放大器的反相輸入端子連接，所述第二電極與所 述運(yùn)算放大器的輸出端子連接。
10. 如權(quán)利要求1所述的固體攝像裝置，其特征在于， 所述像素具備： 光電二極管，進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換； 讀出晶體管，從所述光電二極管向浮動(dòng)傳播區(qū)傳送信號(hào)； 復(fù)位晶體管，對(duì)蓄積于所述浮動(dòng)傳播區(qū)的信號(hào)進(jìn)行復(fù)位；以及 放大晶體管，對(duì)所述浮動(dòng)傳播區(qū)的電位進(jìn)行檢測(cè)。
11. 如權(quán)利要求1所述的固體攝像裝置，其特征在于，具備： 垂直掃描電路，沿垂直方向?qū)λ鱿袼剡M(jìn)行掃描； 負(fù)載電路，通過(guò)在與所述像素之間進(jìn)行源極追隨動(dòng)作，由此從所述像素向垂直信號(hào)線 按照每列讀出像素信號(hào)；以及 水平掃描電路，沿水平方向?qū)λ鱿袼剡M(jìn)行掃描。
12. 如權(quán)利要求2所述的固體攝像裝置，其特征在于， 所述基準(zhǔn)電壓是與從所述恒流源向所述第一電容器流入的電流相對(duì)應(yīng)而產(chǎn)生的所述 第一電容器的端子間電壓。
13. 如權(quán)利要求12所述的固體攝像裝置，其特征在于， 所述第一電容器的端子間電壓通過(guò)從所述恒流源向所述第一電容器流入的電流的積 分來(lái)賦予。
14. 如權(quán)利要求13所述的固體攝像裝置，其特征在于， 所述基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路具備開(kāi)關(guān)，該開(kāi)關(guān)通過(guò)使所述第一電容器的端子間電壓成為零 來(lái)對(duì)所述運(yùn)算放大器的輸出進(jìn)行復(fù)位。
15. 如權(quán)利要求11所述的固體攝像裝置，其特征在于， 所述列ADC電路具備： 比較電路，對(duì)從所述像素讀出的像素信號(hào)與所述基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較；以及 計(jì)數(shù)器，進(jìn)行計(jì)數(shù)動(dòng)作直到所述像素信號(hào)與所述基準(zhǔn)電壓的電平一致為止。
16. 如權(quán)利要求15所述的固體攝像裝置，其特征在于， 所述比較電路具備比較器以及開(kāi)關(guān)， 所述比較器的反相輸入端子經(jīng)由第二電容器與所述垂直信號(hào)線連接，所述比較器的非 反相輸入端子與所述運(yùn)算放大器的輸出端子連接，所述開(kāi)關(guān)連接在所述比較器的反相輸入 端子與輸出端子之間。
17. 如權(quán)利要求16所述的固體攝像裝置，其特征在于， 在向所述垂直信號(hào)線輸出所述像素信號(hào)時(shí)，所述開(kāi)關(guān)接通，由此所述第二電容器保持 對(duì)應(yīng)于與來(lái)自所述垂直信號(hào)線的像素信號(hào)之間的差分電壓的電荷，所述比較器的輸入電壓 被設(shè)定為零。
18. 如權(quán)利要求1所述的固體攝像裝置，其特征在于， 所述第一非線性電容的非線性由所述第二非線性電容的非線性抵消。
19. 如權(quán)利要求18所述的固體攝像裝置，其特征在于， 所述第一非線性電容的電容值與其端子間電壓的上升相對(duì)應(yīng)而下降，所述第二非線性 電容的電容值與其端子間電壓的上升相對(duì)應(yīng)而上升。
20.如權(quán)利要求2所述的固體攝像裝置，其特征在于， 所述第一電容器與所述運(yùn)算放大器一起被集成化在相同的半導(dǎo)體基板上。
【文檔編號(hào)】H04N5/335GK104243857SQ201410079010
【公開(kāi)日】2014年12月24日 申請(qǐng)日期:2014年3月5日 優(yōu)先權(quán)日:2013年6月24日
【發(fā)明者】岡元立太 申請(qǐng)人:株式會(huì)社東芝