固态成像器件的制作方法

专利名称：固态成像器件的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种固态成像器件，例如互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器， 对于二维阵列中的每个像素，均具有光电转换器以及多个像素晶体管。
背景技术：
图8是一个电路图，示出了一种已知CMOS图像传感器中所使用的像素结构的示 例。 参照图8，每一像素包括一个光电转换器1和多个晶体管2、3、4和6。
光电转换器l，例如光电二极管，接收光，并且存储信号载荷。 晶体管2(以下将其称为放大晶体管2)放大信号载荷。晶体管3(以下将其称为 转移晶体管3)将存储在光电转换器1中的信号载荷转移到放大晶体管2的栅极。
晶体管4(以下将其称为复位晶体管4)对放大晶体管2的栅极的电压进行复位。
信号线5(以下将其称为电源电压提供线5)用于提供电源电压。将复位晶体管4 和放大晶体管2的漏极连接于电源电压提供线5。 晶体管6(以下将其称为选择晶体管6)选择输出像素。信号线7(以上将其称为 像素输出线7)用于输出像素信号。 外部晶体管8 (以下将其称为恒流提供晶体管8)向像素输出线提供恒流。恒流提 供晶体管8向所选择的像素中的放大晶体管2提供恒流，使放大晶体管2可作为源跟随器， 从而可以将与放大晶体管2的栅极的电压相差预定值的电压施加于像素输出线7。
信号线9是用于控制转移晶体管3的栅极电压的传送信号线(以下将其称为传送 信号线9)。信号线10是用于控制复位晶体管4的栅极电压的复位信号线(以下将其称为 复位信号线10)。信号线11是用于控制选择晶体管6的栅极的电压的选择信号线(以下将 其称为选择信号线11)。信号线12(以下将其称为恒压提供线12)是用于向恒流提供晶体 管8的栅极提供预定电压，以致于恒流提供晶体管8可以执行提供预定电流的饱和区操作。
引线13是一种脉冲引线，通过该引线可将传送脉冲提供给每一传送信号线9，并 且将其连接于每一行选择AND元件14的一个输入端口。将来自纵向选择机制15的输出提 供给行选择AND元件14的另一输入端口 。将行选择AND元件14的输出端口连接于传送信 号线9。 引线16是脉冲引线，通过该引线将复位脉冲提供给每一条复位信号线IO，并且将 其连接于每一行选择AND元件17的输入端口。将来自纵向选择机制15的输出提供给行选 择AND元件17的另一输入端口。将行选择AND元件17的输出端口连接于复位信号线10。
引线18是脉冲引线，通过该引线将选择脉冲提供给每一条选择信号线ll，并且将 其连接于每一行选择AND元件19的一个输入端口。将来自纵向选择机制15的输出提供给行选择AND元件19的另一输入端口 。将行选择AND元件19的输出端口连接于选择信号线 11。 在以上所描述的结构中，仅将控制脉冲提供给纵向选择机制—15所选择的像素行 的信号线。 使用所提供的图9中所示的驱动信号，按以下所描述的方式执行从每一像素的读 出操作。 参照图9，将选择信号提供给图8中的选择信号线ll，将复位信号提供给图8中的 复位信号线10，以及将传送信号提供给图8中的传送信号线9。 首先，导通将针对其执行读出操作的像素行中的选择晶体管6和复位晶体管4，以 对放大晶体管2的栅极进行复位。在导通复位晶体管4之后，将对应于每个像素的复位电 平的电压提供给下游相关双抽样(CDS)电路20。 其次，导通转移晶体管3，并且将存储在光电转换器1中的电荷传送到放大晶体管 2的栅极。在完成了这一传送并且导通转移晶体管3之后，将具有对应于所存储的载荷量的 信号电平的电压提供给下游CDS电路20。 CDS电路20测量已经读出的复位电平和信号电平之间的差，并且抑制所产生的固 定模式噪声，例如，由于对于每个像素所读出的晶体管的门限(Vth)的变化所产生的固定 模式噪声。 列选择机制21选择存储在CDS电路20中的信号，并且通过水平信号线22在下游
电路中，例如，在一个自动增益控制(AGC)中，读出该信号，以进行处理。 如以上所描述的，除光电转换器外，CMOS图像传感器中的每个像素必须包括各种
晶体管和用于读出存储在光电转换器中的电荷的控制信号线。 因此，与具有简单像素结构的电荷耦合器件(CCD)图像传感器相比，难以减小 CMOS图像传感器中的像素的尺寸。 因此，(例如申请公布号为2002-077731的日本未经审查的专利申请)建议了一 种通过改变像素电路的驱动方法，消除对选择晶体管的使用，以简化像素结构的固态成像 器件，如图11中所示。 例如，作为一种选择，如图12中所示，(例如W097/07630)建议了一种其中在多个 用于读出的光电转换器之间共享一个放大晶体管的金属氧化物半导体(MOS)图像拾取器 件。 具体地讲，在图12中所示的像素中，通过转移晶体管3，将来自两个邻接像素中的 两个光电转换器的输出提供给放大晶体管2的栅极。顺序地控制转移晶体管3和复位晶体 管4，从放大晶体管2输出两个像素信号。 构造MOS图像拾取器件，以致于将电容器23连接于放大晶体管2的栅极，并且通 过电容器反冲线24提供反冲脉冲(kick pulse)，以控制该栅极处的电压。
在图12中所示的相关技术中，共享放大晶体管可以减少一个像素中元件的数目， 从而减小了像素的尺寸。然而，在图8和11中所示的单位单元(包括一个像素)中，像素 阵列中的所有像素具有相同的形状，而具有图12中所示单位单元(共享放大晶体管的像素 对儿)的像素阵列包括两种像素。 由于这两种像素具有不同的元件布置，所以存在着特性方面的差别，例如，两种像
4素之间的敏感度和饱和度。 例如，当按Bayer格式进行颜色编码时，G中所编码的像素具有针对每条线的不同 特性。因此，存在着一个图像中画出水平条纹的问题。 这一问题不仅涉及图12中的单位单元，而且还涉及像素之间的晶体管的共享，而 不管晶体管的数目或布置如何。 例如，由于在图12中的下方像素中仅提供了电容器23，所以因电容器23遮蔽了入 射光，或因电容器23的占空，减小了光接收区的尺寸，从而降低了入射光量。因此，下方像 素中的敏感度变得低于上方像素中的敏感度。 另外，在用于读出经历了光电转换的电荷的转移晶体管的布置方面，以及在读出 电荷的方向方面，两种像素也互不相同。在转移晶体管的布置方面、在确定读出电荷的方向 方面的不同，导致两种像素之间的敏感度方面的不同。例如，这是因为转移晶体管的电位对 光接收部分的电位的影响出现在两种像素的不同位置，因此，在来自同一方向的入射光的 光电转换效率方面或所存储的载荷量方面，两种像素可能互不相同。 在一种已知的读出方法中，例如，在一个输出系统(水平信号线、AGC、模拟到数字 转换器(ADC)等)中，处理将从每一像素读出到CDS电路的信号输出，以将其转换成数字信 号，然后在内部和外部电路中处理该数字信号，并且抽取该数字信号。 然而，最近几年，响应人们对能够高速进行取样的固态成像器件的需求，提出了一 种将从每一像素读出到CDS电路的信号输出划分成两个输出系统进行处理的方法，如图13 中所示。 图13示出了 CMOS图像传感器的完整结构的示例。参照图13， CMOS图像传感器包 括含有以上所描述的像素阵列的传感器111、纵向驱动电路112、快门驱动电路113、 CDS电 路114、水平驱动电路115、定时发生器116、 AGC电路117A禾口 117B、 ADC电路118A和118B 等。构造CM0S图像传感器，以能够通过两条水平信号线119A和119B、AGC电路117A和117B 以及ADC电路118A和118B输出信号。 与已知的具有一个输出系统的图像传感器相比，将该输出系统划分为加载在一条 水平信号线上的两个部分，则按双倍速度读出是可能的。 然而，就处理而言，不可能使两个输出系统中的元件的特征相同。换句话说，由于 输出系统均包括模拟电路，例如AGC和ADC，而且这两种电路在增益、噪声特性等方面不同， 所以在信号处理之后，甚至是当输入了相同的信号时，也输出互相略不相同的信号。
具体地讲，在所述固态成像器件中，作为从像素输出的信号，对具有10的负一次 方(ten to the minus first power)毫伏到几毫伏数量级的低电平的模拟信号进行处理， 从而，两个输出系统之间的特性差导致了大的问题。 例如，图14说明了使用Bayer滤色器，通过两个输出系统，从一个成像器读出信号 的方式。 在图14中所示的Bayer阵列中，将具有交替布置的R像素和Gr像素的RG行布置 在具有交替布置的Gb像素和B像素的GB行的附近。 在从图14中的RG行(第n行)读出的过程中，通过输出系统A从R像素读出信 号，并且通过输出系统B从Gr像素读出信号。 在从图14中的GB行(第n+1行)读出的过程中，通过一个输出系统A从Gb像素读出信号，并且通过一个输出系统B从B像素读出信号。 换句话说，通过输出系统A从R像素和Gb像素读出信号，以及通过输出系统B从 B像素和Gr像素读出信号。 由于对从R、 G以及B像素读出的信号进行了信号处理，例如每一着色后阶段的颜 色平衡的调整，所以因输出系统导致的R、G以及B之间的微小差别，不会导致大的问题。
然而，当Gr和Gb像素(在将它们处理成相同的G像素时通过不同的输出系统对 它们进行处理)之间存在很小的差别时，信号沿行方向周期性地变化，因此可能导致一个 图像中的水平条纹。 因此，本发明的一个目的是提供这样一种固态成像器件能够简化像素结构，以减 小像素尺寸，并且当提供多个输出系统时，能够抑制像素之间特性的变化。

发明内容
为了实现以上的目的，本发明提供了一种固态成像器件，该固态成像器件包括具 有二维阵列中多个单位单元的成像区，每个单位单元包括一组预定数目的像素。单位单元 包括对应于像素的多个光电转换器；放大机制，由像素共享，用于放大从每一光电转换器读 出的信号，并且输出所放大的信号；以及传送机制，用于有选择地从光电转换器读出信号， 并且将所读出信号提供给放大机制。针对成像区中的每一像素列，单位单元沿列方向互相 位移一个像素，或者位移小于一个像素的量；用于驱动放大机制的信号线，是由所有像素所 共享的全面信号线。 本发明的特征在于，在成像区中针对每一像素列，将单位单元沿列方向互相位移 一个像素，或者位移小于一个像素的量。 本发明提供了一种固态成像器件，该固态成像器件包括具有二维阵列中多个单位 单元的成像区，每个单位单元包括一组预定数目的像素。单位单元包括对应于像素的多个 光电转换器；放大机制，由像素共享，用于放大从每一光电转换器读出的信号，并且输出所 放大的信号；以及传送机制，用于有选择地从光电转换器读出信号，并且将所读出信号提供 给放大机制；以及复位机制，用于对放大机制的输入部分进行复位，以及其中，所述复位机 制是真空型晶体管，用于驱动所述放大机制的信号线把由所有像素共享的全面信号线连接 至所述真空型晶体管的漏极，以及所述放大机制由所述放大机制的输入部分的控制电压通 过所述真空型晶体管来驱动。 根据本发明的固态成像器件共享像素之间的晶体管，并且使用全面信号线来减少
针对每一像素的晶体管的数量和信号线的数量，从而减小了像素的大小。 而且，针对像素之间共享晶体管的问题所在，即具有不同形状的像素之间的特性
差以及两个输出系统之间的增益差，对单位单元的布置进行设计，或者共享对角线互相邻
接的像素之间的晶体管，可以縮小像素之间信号的特性差，特别是使用G过滤器过滤的像
素之间的信号的特性差。


图1是一个电路图，示出了根据本发明的第一实施例的像素结构。
图2是一个电路图，示出了具有图1中像素结构的固态成像器件的结构。
图3A 3D是时序图，示出了当从图1中的像素结构中的像素读出信号时，如何提 供驱动信号。 图4是一个电路图，示出了根据本发明的第二实施例的固态成像器件的结构。 图5是一个电路图，示出了根据本发明的第三实施例的像素结构。 图6A 6B说明了当将信号读出到图5中的像素结构中的一个输出系统时的操作示例。 图7说明了当将信号读出到图5中的像素结构中的两个输出系统时的操作示例。 图8是一个电路图，示出了具有第一已知像素结构的固态成像器件的结构。 图9是一个时序图，示出了图8中的像素结构中的驱动信号的示例。 图10说明了模块类型的固态成像器件。 图11是一个电路图，示出了第二已知像素结构。 图12是一个电路图，示出了第三已知像素结构。 图13是一个电路图，示出了具有两个输出系统的已知固态成像器件的结构。 图14说明了图13中的固态成像器件中的信号的读出操作。
具体实施例方式以下，将描述根据本发明的固态成像器件的实施例。 如在CMOS图像传感器中那样，对根据本发明的一个实施例的固态成像器件加以 构造，从而对于每一像素包括光电转换器和多个晶体管，从而形成具有多个像素的二维像 素阵列，并能够提供多条用于驱动像素的信号线。在这一结构中，在像素之间共享晶体管， 并且使用全面信号线以形成单位单元(共享晶体管的一对像素)，以减少针对每一像素的 元件和控制线的数目，从而减小了像素的尺寸。 另外，使在像素之间共享晶体管的单位单元的布置加以改变，并且按同样的形状 构成相同颜色过滤的像素，以统一以相同颜色过滤的像素的特性。 在对角线邻接的像素之间共享晶体管，以便通过相同的输出系统从以相同的颜色 过滤的像素读出信号，甚至当将输出系统换分成两个时。
以下，将参照附图描述本发明的具体实施例。
(第一实施例) 图1是一个电路图，示出了根据本发明的第一实施例的像素结构，其中，在上和下 像素之间共享晶体管。 参照图1，由实线所包围的区域表示单位单元30。单位单元30包括像素31 (由小 间隔虚线所包围的区域)和像素32 (由大间隔虚线所包围的区域)。 在单位单元30中，上和下光电转换器33和34、分别连接于上和下光电转换器33 和34的转移晶体管35和36、复位晶体管37、以及放大晶体管38，形成了两个像素。
信号线39为一条全面信号线(以下将其称为全面信号线39)，并且将其连接于复 位晶体管37和放大晶体管38的漏极。 信号线40为像素输出线(以下将其称为像素输出线40)。信号线41为复位信号
线(以下将其称为复位信号线41)，用于控制复位晶体管37的栅极电压。 信号线42为传送信号线(以下将其称为传送信号线42)，用于控制转移晶体管35
7的栅极电压。信号线43为传送信号线(以下将其称为传送恒定信号线43)，用于控制转移晶体管36。 图2是一个电路图，示出了具有图l所示的像素结构的固态成像器件中的二维阵列的整体结构。 固态成像器件的光接收表面(二维像素块)具有单位单元，每个单位单元包括按二维布置的两个像素。 恒流提供晶体管8向像素输出线提供恒流。恒流提供晶体管8向所选择的像素中的放大晶体管38提供恒流，从而使放大晶体管38可作为源跟随器，因此可以将与放大晶体管38的栅极的电压相差预定的值的电压施加于像素输出线40。 引线44是脉冲引线，通过该引线可将传送脉冲提供给每一像素行的传送信号线42和43，并且将其连接到行选择AND元件45的一个输入端口和行选择AND元件46的一个输入端口。将来自纵向选择机制15的输出提供给行选择AND元件45的另一个输入端口和行选择AND元件46的另一个输入端口 。将行选择AND元件45和46的输出端口分别连接于传送信号线42和43。 引线47是脉冲引线，通过该引线将复位脉冲提供给每个像素行的复位信号线41，并且将其连接于行选择AND元件48的输入端口 。将行选择AND元件48的输出端口连接到复位信号线41 。将来自0R电路49的输出提供给行选择AND元件48的另一个输入端口 。
将通向上像素行的纵向选择信号线15A和通向下像素行的纵向选择信号线15B连接于0R电路49的输入端口。将因上和下像素行的信号的叠加所产生的波形从OR电路49输出。 换句话说，仅将每一信号脉冲输入到纵向选择机制15所选择的像素行。当从包括
光电转换器33和34的像素行读出时，通过脉冲引线47所提供的信号被提供给复位晶体管
37的栅极。通过驱动全面信号线39以及上述信号线，执行读出操作。 图3A 3D是时序图，示出了当从根据本实施例的像素结构中的像素读出信号时，
如何提供驱动信号。 图3A 3D中示出了提供给从中将读出信号的像素行的信号。将全面选择信号提供给图2中的全面信号线39，将复位信号提供给图2中的复位信号线41，并且将传送信号提供给图2中的传送信号线42和43。
现在，将参照图3A描述读出操作。 在初始状态下，将复位信号和传送信号布置为低(无效)，并且将全面选择信号布置为高(有效)。 当将复位信号改变为高时，像全面选择信号一样，将每一像素的放大晶体管38的栅极处的电压布置为高。在将复位信号改变为低之后，将对应于复位电平的电压读出到像素输出线，并且将该电压存储在CDS电路中。 接下来，将传输信号改变为高，并且将存储在每一光电转换器中的电荷传送于放大晶体管38的栅极。在完成了这一传送之后，将传送信号改变为低，并且通过像素输出线将对应于存储在每一光电转换器中的电荷量的电压读出到CDS电路。CDS电路测量复位电平和信号电平之间的差。 在完成了读出操作之后，将全面选择信号改变为低，并且将复位信号改变为高，以对放大晶体管38的输入部分进行复位。 当将真空(expression)型晶体管用作复位晶体管时，可以仅通过将全面选择信号改变为低，对放大晶体管38的输入部分进行复位，因此，可将图3B中所示的波形用于驱动固态成像器件。 图3C和3D中所示的波形为对图3A和3B中所示波形的修改。仅在图3C和3D中的读出操作期间，将全面选择信号布置为高。 与已知的结构相比，采用以上所描述的结构，可以简化像素结构。
具体地讲，图11中所示的已知的像素结构对于每个像素具有三个晶体管，而根据第一实施例的像素结构对于每个像素具有两个晶体管。另外，针对每个像素的信号线的数目从2减少到1. 5(即，与人们所熟悉的固态成像器件的光屏蔽膜一样，全面选择信号也用作光屏蔽膜，并且每一像素具有对应于光接收表面的开口 )。 由于在相关的技术中仅在预定的像素中形成电容器，所以，在敏感度和饱和信号
的数目方面，具有形成在其中的电容器的像素不同于具有每形成在其中的电容器的像素。
相比之下，因为通过使用全面信号线控制放大晶体管的输入部分的复位电平，所以在根据
本实施例的结构中不需形成用于外部地读出信号的电容器，从而解决了上述问题。 另外，与相关技术中的结构相比，如图2中所示，不存在除寄生电容之外的电容，
而且针对每一像素的信号线的数目从2减少到1.5，从而可以进一步减小像素的尺寸。(第二实施例) 由于在图12中的已知示例所示的两个光电转换器之间共享放大晶体管和复位晶体管的方法和根据以上所描述的第一实施例的结构(图l)，可以减少针对每一像素的晶体管的数目和信号线的数目，所以在减小像素的尺寸方面，这样的方法是有用的。然而，如以上所描述的，作为相关技术的问题，难以使上光电转换器和传送栅极的形状和特性与下光电转换器和传送栅极的形状和特性相同。因此，当将单位单元布置在二维阵列中，并且使用Bayer滤色器时，在像素特性像素方面，RG行中的G像素不同于GB行中的G像素，因为两个G过滤器沿对角线互相邻接。 根据第二实施例，图1中的单位单元针对每一列纵向互相位移了一个像素，如图4中所示。由于除改变了单位单元的布置和针对每一线将控制线连接于不同元件外，图4中的结构与图2中的结构相同，所以在图4中使用了相同的附图标记标识图2中所示的相同的元件，而且此处省略了对这样的元件的描述。 对于图4中的布置，针对每一像素的信号线的数目从1.5增加到2。然而，R行中的G像素具有与B行中的G像素相同的形状，因此，在图1中的情况下，可消除期望在图1情况下的像素行之间的G像素的特性方面的差别。 具体地讲，例如，在对应于R行中的G像素和对应于B行中的G像素的像素中，对转移晶体管进行布置，以致于可沿同一方向从相应的转移晶体管读出电荷。因此，转移晶体管中的杂质区的电位对光电转换器的影响出现在光电转换器的大约相同的位置，因此，光电转换器中灵敏度和饱和信号的数目方面无变化。 尽管图4中示范性地说明了其中针对每一列，在两个像素之间共享晶体管和将单位单元互相纵向位移一个像素的情况，但第二实施例也适用于其中改变像素的数目或其中将单位单元互相位移不同量的情况。
9[O105](第三实施例) 图5是一个电路图，示出了根据本发明的第三实施例的像素结构。图5中示范性地说明了其中在两个对角线邻接的光电转换器之间共享复位晶体管、放大晶体管、复位信号线、以及全面信号线的情况。由于图5中的结构具有与图1中的元件相同的元件，而且仅改变了布置，所以在图5中使用了相同的附图标记标识图1中所示的相同的元件，而且此处省略了对这样的元件的描述。 当在其中具有如此布置的单位单元的光接收部分中使用Bayer滤色器时，按图6B所示中的次序输出信号。 由于在一个规范的像素结构中按图6B中所示的方式输出信号，所以需要一个沿奇数行或偶数行将图6B中的信号位移一个像素的过程，以支持规范的信号处理和规范的输出格式。 如相关技术中所描述的，通常针对每一行将信号从每一像素读出到CDS电路，然后，列选择机制所选择的列中的信号通过水平信号线，并且，例如，在下游AGC中对其加以处理，以对其进行抽取。 另外，如参照图13所描述的，如已知的情况中，将一个输出系统划分成多个输出系统，并且并行地从像素读出输出，允许高速对图像取样。 然而，对于多个输出系统，存在着这样的问题电路区增大，并且输出系统之间的特性发生变化。具体地讲，当执行Bayer格式的颜色编码时，因为使用了不同的处理系统，RG行中的G像素与GB行中的G像素在增益方面不同，从而可能导致水平条纹。将参照图14详细地描述这一问题。 相比之下，在本发明的第三实施例中，在两个沿对角线布置的像素之间共享复位晶体管、放大晶体管、复位信号线、以及全面信号线，如图5中所示。因此，如图7中所示，通过相同的像素输出线从R像素读出信号，从而可以在相同的输出系统中处理从G像素的输出。因此，与具有一个输出系统的已知情况相比，能够以双倍速对像素进行取样，同时可以通过相同的输出系统从每一行中的G像素抽取信号。 尽管在第三实施例中示范性地说明了其中在两个像素之间共享晶体管的情况，但第三实施例也适用于其中改变了共享晶体管的像素的数目或其中将像素互相位移小于一个像素的量的情况。第三实施例还适用于图8和12中所示的像素结构和其它像素结构。
本发明的固态成像器件可以包括除以上所描述的结构之外的结构。例如，通过将相机模块型的固态成像器件与光学系统和信号处理芯片组合在一起而体现本发明，如图10中所示。 在像素的二维阵列中的行和列之间以及在纵向和水平方向之间，无显著的差别。例如，像素行可以为像素列，反之亦然，取决于观察固态成像器件的方向，只要沿两个大体上互相正交的方向布置像素。 根据以上所描述的本发明的实施例，可以获得下列优点。
(第一实施例) 在像素之间共享晶体管并且将全面信号线用作信号线之一，可以大大减少针对每
一像素的晶体管的数目和信号线的数目，从而可以进一步减小像素的尺寸。(第二实施例)
可通过改变单位单元的布置，能够解决像素间的晶体管的共享问题，S卩，以同一颜
色过滤的像素间的特征差，这一差别是由于使用了具有不同形状的像素而产生的。 尽管示范性地说明了其中按Bayer格式过滤的成像表面中、针对每一列将包括两
个共享晶体管的纵向邻接的像素的单位单元互相纵向位移了一个像素的情况，但对单位单
元的布置进行设计，以对以同一颜色过滤的像素给予相同形状的方法，也适用于其它滤色
方法和其它像素结构。而且，根据结构，将单位单元位移小于一个像素的量，可能最好位移
一个像素。(第三实施例) 当通过两个划分的输出系统从按Bayer格式过滤的成像表面中的像素读出信号时，在规范的像素结构中、通过不同的输出系统、读出按同一颜色过滤的像素(RG行中的G像素与GB行中的G像素)。因此，输出系统之间特性的变化可能导致水平条纹。在其中两个纵向邻接的像素共享晶体管的情况下，会导致同样的问题。相比之下，根据本发明的第三实施例，在两个对角线邻接的像素之间通过相同的输出系统共享晶体管，允许来自Gr像素和Gb像素的输出，以便被读出。因此，出现在输出系统之间的过程中的任何变化，不会影响根据第三实施例的结构，所以与使用一个输出系统的情况相比，能够双倍速对像素进行取样。 如以上所描述的，根据在像素之间共享晶体管和使用全面信号线的本发明的固态成像器件，可以减少针对每一像素的晶体管的数目和信号线的数目，从而减小了像素的大小。 而且，对于具有不同形状的像素之间的特性差以及两个输出系统之间的增益差，是像素之间共享晶体管的问题所在，针对这一问题对单位单元的布置进行设计，或者共享对角线邻接的像素之间的晶体管，可以縮小像素之间信号的特性差，特别是使用G过滤器过滤的像素之间的信号的特性差。
权利要求
一种固态成像器件，该固态成像器件包括具有二维阵列中的多个单位单元的成像区，每个单位单元包括一组预定数目的像素，其中，单位单元包括对应于像素的多个光电转换器；放大机制，由像素共享，并用于放大从每一光电转换器读出的信号，以及输出所放大的信号；传送机制，用于有选择地从光电转换器读出信号，并且将所读出信号提供给放大机制；以及复位机制，用于对放大机制的输入部分进行复位，以及其中，所述复位机制是真空型晶体管，用于驱动所述放大机制的信号线把由所有像素共享的全面信号线连接至所述真空型晶体管的漏极，以及所述放大机制由所述放大机制的输入部分的控制电压通过所述真空型晶体管来驱动。
2. 根据权利要求l所述的固态成像器件，其中，将沿对角线互相邻接的光电转换器水平或纵向位移小于一个像素的量。
3. 根据权利要求l所述的固态成像器件，其中，通过两个输出系统读出成像区中的像素输出的信号。
4. 根据权利要求3所述的固态成像器件，其中，成像区配备有RGB Bayer滤色器，而且其中，通过同 一输出系统从G过滤器所过 滤的像素读出信号。
5. 根据权利要求l所述的固态成像器件，其中，在像素的读出操作周期之外的时间，将通过全面信号线的、用于驱动复位机制和 放大机制的全面选择信号从有效状态改变为无效状态。
6. 根据权利要求l所述的固态成像器件，其中，复位机制为晶体管，而且其中，在像素的读出周期期间，将通过全面信号线的全 面选择信号改变为有效状态，将提供给复位机制的栅极的复位信号改变为无效状态，和将 提供给传送机制的驱动信号改变为有效状态，以读出存储在光电转换器中的载荷信号。
全文摘要
一种固态成像器件，其中通过简化像素结构来减小像素的尺寸，并且在应用多个输出系统的情况下，能够抑制像素之间特性的变化。单位单元(30)包括两个像素(31，32)，它们分别是由两个上和下光电转换元件(33，34)、转移晶体管(35，36)组成，以及由单复位晶体管(37)和单放大晶体管(38)组成。将全面信号线(39)连接到复位晶体管(37)和放大晶体管(38)的漏极。对该全面信号线(39)和传送信号线(42，43)与复位信号线(41)进行控制，以读出信号，从而实现了像素线的简化，减小了像素的尺寸等。
文档编号H04N5/335GK101742132SQ20091026564
公开日2010年6月16日 申请日期2003年11月19日 优先权日2002年11月20日
发明者中村信男, 佐藤弘树, 梅田智之, 船津英一, 藤田博明, 阿部高志, 马渕圭司 申请人:索尼株式会社