固体摄像装置及摄像装置的制作方法

专利名称：固体摄像装置及摄像装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及固体摄像装置及固体摄像装置的图像信号读出方法。
技术背景近年来，提出了各种各样的CMOS图像传感器的信号读出方式。一 般最常用的是选择图像阵列中的某一行像素，将这些像素产生的信号同时 向列方向读出的列并行输出型CMOS图像传感器。作为该列并行输出型CMOS图像传感器的信号输出电路，有用开关 电容对图像的输出进行取样之后读出的电路、用装载在每列的放大器进行 读出的电路、将AD转换器设置在每列的电路等各种读出方式的电路。其中，参照

图11对专利文献2所示的在每列设置了放大器的以往的 CMOS图像传感器加以说明。图11为示出了以往技术所涉及的固体摄像装置的主要部分的方块图。 通过没有图示的镜头类将来自被摄物的光入射到图11所示的图像阵列 101。使该图像阵列101为CMOS传感器阵列，是通过将很多具有MOS 晶体管(金属氧化物半导体晶体管)和光电二极管的像素GS配置在行方向 及列方向上形成的。垂直扫描电路103是根据由定时信号产生器102提供的地址及控制信 号来选择像素阵列101中的行，进行扫描的。在本以往例中，垂直扫描电 路103是以相对于有效区域的像素以列并行方式进行信号的读出，来进行 依次选择各行的扫描的。为了进行该动作，垂直扫描电路103驱动垂直扫 描线Ll Ln。另夕卜，像素GS例如由光电二极管PD、连接在电源信号线 151且被复位信号线153控制的复位晶体管Trst、连接在垂直输出信号线 161的放大用晶体管Tg和被读出信号线155控制的读出用晶体管Ts构成 (第一结构)，如图8所示。或者，还有像素GS由光电二极管PD、复位晶
体管Trst、放大用晶体管Tg、读出用晶体管Ts和传送栅极Tt构成的情 况(第二结构)。在图11中，对于一行像素示出了一条垂直扫描线L，在像素GS具有 第一结构时，将一条垂直扫描线L作为包含用以提供脉冲小R、 d)SV的信 号线的扫描线示出。在像素GS具有第二结构时，将一条垂直扫描线L作 为包含用以提供脉冲》R、 4)SV、 4)TX的信号线的扫描线示出。并且， 为了进行列并行方式的图像读出，在图像阵列101中，同时读出来自排列 在行方向上的像素GS的信号电荷，将其提供给各条垂直信号线VL(VL1、 VL2…)。对于来自被选择的某行的像素GS的图像信号的读出是在一个水平扫 描期间内的水平消隐期间进行的。也就是说，在水平消隐期间，来自由垂 直扫描电路103选择的行的各像素GS的图像信号相对于各条垂直信号线 VL1、 VL2…并行输出。其次，在列放大器105中处理从图像阵列101传送到各条垂直信号线 VL的各个图像信号。在列放大器105中，对于各条垂直信号线VL(各列) 设置有放大器AP、限幅器LM及开关SW。通过该放大器AP，形成所谓的CDS(Correlated Double Sampling: 相关双采样)电路，进行图像信号的取样。其次，从在水平周期内的水平消隐期间所选出的行中并行地读出图像 信号，将在列放大器105中所取样的各列图像信号在水平周期内的水平传 送期间，由水平扫描电路106依次选择开关SW，传送到水平信号线HL， 提供给输出电路104。设置有例如3条水平信号线HL1、 HL2、 HL3作为水平信号线HL， 各列的放大器AP(及限幅器LM)以依次分配给3条水平信号线HL1、HL2、 HL3的方式，经由开关SW连接起来。水平传送是通过放大器AP驱动水 平信号线HL进行的，通过设置在每列的各个放大器AP依次驱动水平信 号线HL1、 HL2、 HL3。并且，通过在多路转换器MPX(multiplexer)中 依次选择用水平信号线HL1、 HL2、 HL3传送的信号(放大器AP的输出)， 来将一行的摄像图像信号提供给输出电路4。并且，在输出电路104中，例如，进行AGC处理、钳位处理等，将 相当于一个水平扫描期间的摄像图像信号作为串行信号获得。接着，进行 A/D转换等，将摄像图像信号作为数码数据获得。并且，对摄像图像信号 进行数码增益处理、白色平衡处理等作为数码信号处理。然后，对于经过这样的处理从输出电路104输出的摄像图像信号进行显示用的信号处理之后，在显示部进行图像显示，再进行格式化处理、压 縮处理等编码处理，将其记录在记录媒体中，或者将其传送输出。垂直扫描电路103、水平扫描电路106、列放大器105、输出电路104 的动作时间是通过定时信号产生器102控制的。定时信号产生器102是根 据垂直同步信号、水平同步信号来控制各部的动作时间的。在具有这样结构的以往固体摄像装置的列放大器105中，通过设置限 幅器LM，从理想上能够在不管图像信号的大小(光的强度)和那时的放大 器AP的增益(C1/C2)如何的情况下，使放大器AP的电流值经常保持为固 定值。因此，从理论上来说，即使存在寄生电阻，也能够使电源、接地端 的电平保持不变，防止产生黑色浓度的变化和横线那样的问题。而且，在 专利文献2中公开了通过将共源一共栅串联连接的晶体管附加在源极接地 型放大器中，来提高增益的放大器。并且，作为将放大器(例如，单端放大器)设置在每列的读出方式的固体摄像装置的其它例子，在专利文献1中公开了有关由电流源金属氧化物 半导体晶体管及放大用金属氧化物半导体晶体管构成的单端放大器的技术。专利文献l:特开平5 — 207220号公报 专利文献2:特开2005 — 252529号公报专利文献1所公开的将放大器设置在每列的读出方式能够除去像素的 偏置电压，很容易地仅将信号成分取出，并且，能够用电容元件的电容比 来任意设定读出的增益。不过，由于放大器的结构是图9所示的那样的源 极接地型的电路结构，因此存在有增益较低这样的第一课题。于是，考虑到了通过将共源一共栅串联连接的晶体管附加在专利文献 2所示的源极接地型的放大器中，来提高增益的放大器技术。但是，在那 种情况下，如图IO所示的例子那样，由于附加了用以控制共源一共栅串 联连接的晶体管的晶体管和电流源，因此存在有构成电路的元件数及元件 之间的布线数增多了这样的第二课题。 发明内容鉴于上述内容，本发明的目的在于提供一种装载了具有高增益且由较少的元件数和布线数构成的列放大器的固体摄像装置及摄像装置。本发明的固体摄像装置，包括多个像素，以二次元排列成矩阵状；多条垂直信号线，相对于上述多个像素的每列配线，每条连接在上述多个像素中的一列像素上；以及多个放大器，每个放大器具有电流源用金属氧化物半导体晶体管、放大金属氧化物半导体晶体管和共源一共栅金属氧化物半导体晶体管，且多个放大器设置在上述各垂直信号线，该放大金属氧化物半导体晶体管将从上述多个像素的每个像素向上述多条垂直信号线的任意一条垂直信号线输出的图像信号放大，该共源一共栅金属氧化物半导 体晶体管在上述电流源用金属氧化物半导体晶体管与上述放大金属氧化物半导体晶体管之间，与上述放大金属氧化物半导体晶体管进行共源一共栅串联连接，且让被放大的上述图像信号从与上述电流源用金属氧化物半导体晶体管之间输出。设置在上述多个放大器的每一个放大器的上述共源一共栅金属氧化物半导体晶体管的栅极端子连接为一体。根据此结构，由于将共源一共栅金属氧化物半导体晶体管连接在放大 金属氧化物半导体晶体管上，因此能够提高放大器的增益。而且，由于将 设置在各列的放大器内的共源一共栅金属氧化物半导体晶体管的栅极端子 连接为一体，因此不必让用以控制共源一共栅金属氧化物半导体晶体管的 动作的栅极布线在列方向上延伸，所以，即使在像素阵列中的线与线之间 的间距以及像素间距较窄时，也能够很容易地进行布线设计。并且，通过让该共源—共栅金属氧化物半导体晶体管在强反型状态下 动作，能够进一步抑制列放大器的输出差异。并且，最好本发明的固体摄像装置包括控制共源一共栅金属氧化物半 导体晶体管的动作的第一控制电路。也可以通过由定时信号生成器等控制脉冲生成部输出的信号来控制该第一控制电路。控制脉冲生成部可以设置 在固体摄像装置内，也可以设置在固体摄像装置的外部、下述的摄像装置 的内部。
本发明的摄像装置，包括多个像素，以二次元排列成矩阵状，接收上述光；多条垂直信号线，相对于上述多个像素的每列配线，每条连接在上 述多个像素中的一列像素上；以及多个放大器，每个放大器具有电流源用 金属氧化物半导体晶体管、放大金属氧化物半导体晶体管和共源一共栅金 属氧化物半导体晶体管，且多个放大器设置在上述各垂直信号线，该放大 金属氧化物半导体晶体管将从上述多个像素的每个像素向上述多条垂直信 号线的任意一条垂直信号线输出的图像信号放大，该共源一共栅金属氧化 物半导体晶体管在上述电流源用金属氧化物半导体晶体管与上述放大金属 氧化物半导体晶体管之间，与上述放大金属氧化物半导体晶体管进行共源 一共栅串联连接，且让被放大的上述图像信号从与上述电流源用金属氧化 物半导体晶体管之间输出。设置在上述多个放大器的每一个放大器的上述 共源一共栅金属氧化物半导体晶体管的栅极端子连接为一体。根据此结构，由于在固体摄像装置的列放大器中设置有共源一共栅金 属氧化物半导体晶体管，因此列放大器的增益变大。而且，由于各列的放 大器内的共源一共栅金属氧化物半导体晶体管的栅极端子连接为一体，因 此不必让用以控制共源一共栅金属氧化物半导体晶体管的栅极布线在列方 向延伸，从而，能够简化布线结构且谋求縮小布线面积。并且，能够降低 每个放大器的输出电压差异。能够用一个控制电路同时控制多个共源一共 栅金属氧化物半导体晶体管的动作。这样一来，例如，通过在不进行列放 大器的放大动作期间使共源一共栅金属氧化物半导体晶体管为非导通状 态，能够进行让流向列放大器的电流停止，谋求降低耗电等种种控制。并 且，由于具有这样的固体摄像装置，因此在本发明的摄像装置中，能够获 得没有纵线产生等的良好输出图像。(发明的效果)使用本发明所涉及的固体摄像装置，能够通过共源一共栅金属氧化物 半导体晶体管提高增益。而且，由于在各列将共源一共栅金属氧化物半导 体晶体管的栅极连接为一体，因此不需要列方向的布线，即使在像素阵列 间距较窄时，也能够很容易地进行设计。并且，在共源一共栅金属氧化物半导体晶体管为N沟道型时，将共源 一共栅金属氧化物半导体晶体管的栅极电压设定得高于放大器复位时的放
大金属氧化物半导体晶体管的栅极电压，在共源一共栅金属氧化物半导体 晶体管为P沟道型时，将共源一共栅金属氧化物半导体晶体管的栅极电压 设定得低于放大器复位时的放大金属氧化物半导体晶体管的栅极电压。这 样一来，能够让共源一共栅金属氧化物半导体晶体管在强反型状态下动作， 抑制放大器增益的差异。并且，由于抑制了放大器增益的差异，因此能够 使决定列放大器的增益的反馈电容较小，能够在获得高增益的放大器特性 的同时，縮小设计面积。并且，若削减了反馈电容的话，则放大器的增益仅由晶体管来决定。 即使在制造使用了金属氧化物半导体电容的固体摄像装置的工序等那样的 难以达到电容精度的工序中，也能够获得增益差异较小的列放大器。并且，即使仅用N沟道型金属氧化物半导体晶体管来构成列放大器， 晶体管的阈值具有差异，由于阈值在负荷侧和放大侧朝着同一方向变动， 因此也能够抑制增益的差异。并且，能够通过控制在所有的列连接的共源一共栅金属氧化物半导体 晶体管的栅极电压，来很容易地控制所有列的放大器电流。并且，通过控制脉冲生成部将让放大器停止的时刻设定为水平消隐期 间开始之前的时刻，将让放大器动作的时刻设定为水平消隐期间结束之后 的时刻，能够仅在放大器进行那个动作时提供电流，能够抑制固体摄像装 置所消耗的电流。并且，能够通过将生成放大器的控制脉冲的控制电路作为照相机系统 (摄像装置)进行控制，来很容易地控制在固体摄像装置中所消耗的电流。并且，能够通过在放大器的后段进一步设置消除放大器的复位电压差 异的消噪声部，来消除放大器的偏置差异。并且，能够通过由将放大器的输出信号钳位用的电容元件、保持消噪 声部的信号的电容元件和将信号保持部钳位为标准偏置电源的金属氧化物 半导体晶体管来构成消噪声部，来消除放大器的偏置差异。并且，由于能 够减少放大器的构成元件数，因此能够抑制设计面积的增大。并且，能够通过在消噪声部进一步设置将保持在信号保持部的信号取 样保持的机构，由设置在钳位电容和信号保持部之间的金属氧化物半导体 晶体管来形成抽样保持机构，来防止保持在抽样保持电容部中的信号在让
放大器的电流停止时产生变动的现象。 附图的简单说明图1为示出了本发明的第一实施例所涉及的固体摄像装置的概要结构图。图2为示出了第一实施例所涉及的固体摄像装置中的列放大器和消噪 声部的电路结构图。图3为示出了第一实施例所涉及的固体摄像装置的变形例中的列放大 器和消噪声部的电路结构图。图4为示出了第二实施例所涉及的固体摄像装置中的列放大器和消噪 声部的电路结构图。图5为示出了第二实施例所涉及的固体摄像装置的变形例中的列放大 器和消噪声部的电路结构图。图6为示出了第一实施例所涉及的固体摄像装置中的电流控制用偏置 电路的结构的电路图。图7为示出了第一实施例所涉及的固体摄像装置的各部中的信号波形 的时间流程图。图8为示出了以往的固体摄像装置中的像素GS的结构的电路图。 图9为示出了以往的固体摄像装置中的列放大器的一个例子的电路图。图10为示出了以往的固体摄像装置中的列放大器的一个例子的电路图。图11为示出了以往的固体摄像装置的概要结构图。 (符号的说明)l一像素阵列；2 —定时信号产生器；3 —垂直扫描电路；4一输出电路； 5 —列放大器；6 —消噪声部；7 —水平读出部；8 —水平扫描电路；10—电 流控制用偏置电路；VL—垂直信号线；Tl一电流源用金属氧化物半导体 晶体管T1; T2 —放大金属氧化物半导体晶体管；T3 —共源一共栅金属氧 化物半导体晶体管；T4一复位晶体管；T5 —金属氧化物半导体晶体管； T6 —抽样保持金属氧化物半导体晶体管；T7 —金属氧化物半导体晶体管；
Cl一存储电容部；C2 —反馈电容；C3、 C4一电容元件。
具体实施方式
(第一实施例)以下，参照附图对本发明的第一实施例所涉及的固体摄像装置加以说明。图1为示出了本发明的第一实施例所涉及的固体摄像装置的概要结构 图。图2为示出了第一实施例所涉及的固体摄像装置中的列放大器和消噪声部的电路结构图。另外，图2示出了列放大器中的一个放大器AP和一 个消噪声部全部由N沟道型金属氧化物半导体晶体管构成的例子。如图1所示，本实施例的固体摄像装置，包括将多个把光转换成电 信号的像素GS以二次元配置成矩阵状而成的像素阵列1;配线在多个像 素GS的每列，每条连接在一列像素上的多条垂直信号线VLl VLm;配 线在像素GS的每行的垂直扫描线Ll Ln;驱动垂直扫描线Ll Ln的 垂直扫描电路3;由分别连接在垂直信号线VLl VLm上的多个放大器 AP构成的列放大器5;控制列放大器5的动作的电流控制用偏置电路(第 一控制电路)10;消除来自列放大器5的输出信号(图像信号)的噪声的消噪声部6;读出从列放大器5输出的图像信号的水平读出部7;控制来自水平读出部7的图像信号的输出的水平扫描电路8;将由水平读出部7传送的图像信号输出到外部电路的输出电路4;以及分别控制垂直扫描电路3、电流控制用偏置电路(第一控制电路)IO、输出电路4及水平扫描电路8的 动作的定时信号产生器(控制脉冲生成部)2。通过无图示的镜头类将来自被摄物的光入射到像素阵列1。该像素阵 列1为所谓的金属氧化物半导体传感器阵列。垂直扫描电路3根据定时信号产生器2提供的地址及控制信号，选择 像素阵列l中的行，进行扫描。在本例中，以用列并行方式读出有效区域 的像素的方式，进行依次选择各行的扫描。为了进行此动作，垂直扫描电 路3驱动垂直扫描线Ll Ln。另外，像素GS的每一个像素具有例如光电二极管PD、复位晶体管 Trst、放大用晶体管Tg、读出用晶体管Ts(第一结构)。或者，像素GS的
每一个像素除了具有光电二极管PD、复位晶体管Trst、放大用晶体管Tg、 读出用晶体管Ts以外，也可以还具有传送栅极Tt(第二结构)。在图l中， 对于一行像素示出了一条垂直扫描线L，当像素GS为第一结构时，将一 条垂直扫描线L作为含有用以提供脉冲ci)R、 cj)SV的信号线的扫描线示 出。并且，当像素GS为第二结构时，将一条垂直扫描线L作为含有用以 提供脉冲小R、小SV、 4)TX的信号线的扫描线示出。并且，为了进行列并行方式的像素读出，同时读出在像素阵列l中来 自在行方向上排列的像素GS的信号电荷，提供给各垂直信号线VL(VL1、 VL2…)。更具体地说，例如，垂直扫描电路3首先使被选择的行的垂直扫 描线L活性化，再将复位电平的信号从该行的各像素GS提供给各垂直信 号线VL(所谓的P相读出)。然后，垂直扫描电路3让执行将图像信号提 供给垂直信号线VL的动作(所谓的D相读出)，这里的图像信号是对应于 存储在各像素GS内的光电二极管PD(无图示)中的电荷的图像信号。垂直 扫描电路3让对各行的像素GS依次执行这样的读出动作。来自被选出的行的像素GS的图像信号的读出是在一个水平扫描期间 内的水平消隐期间进行的。也就是说，在水平消隐期间，将图像信号从由 垂直扫描电路3选出的行的各像素GS并行地输出到连接在各像素GS的 各垂直信号线VL1、 VL2…VLm。在列放大器5中对从像素阵列1传送到各垂直信号线VL的各图像信 号进行处理。在列放大器5中，对各垂直信号线VL(各列)设置放大器AP。 放大器AP为例如具有电容元件、开关元件和单端放大器的电荷积分放大 器。消噪声部6构成CDS电路，进行图像信号的取样。具体地说，将P 相读出电平復位电平)和D相读出电平傲据电平)的差作为图像信号取样， 且将其输出。这样一来，能够消除取样保持时所产生的热杂音。并且，从在水平周期内的水平消隐期间选出的行中并行读出的、在消 噪声部6中被取样的各列图像信号是通过在水平周期内的水平传送期间， 由水平扫描电路8依次选择水平读出部7的开关SW，来传送给水平信号 线HL，提供给输出电路4的。并且，在输出电路4中，进行例如AGC(Auto Gain Control)处理、
钳位处理等，将一个水平扫描期间的摄像图像信号作为串行信号获得。并且，在输出电路4中，进行A/D转换等，将摄像图像信号作为数码数据获得。而且，进行数码增益处理、白色平衡处理等作为数码信号处理。经过这样的处理，从输出电路4输出的图像信号被进行显示用的信号处理，在显示部进行图像显示，且被进行格式化处理、压縮处理等编码处 理，被记录在记录媒体中，或者被传送输出。另外，当设置在各像素的金 属氧化物半导体传感器(固体摄像元件)的信号输出为逻辑输出时，输出电路4也可以是仅具有阻抗转换用的放大器的结构。垂直扫描电路3、水平扫描电路8、列放大器5、消噪声部6及输出电 路4各自动作的时刻是由定时信号产生器2控制的。定时信号产生器2根 据垂直同步信号、水平同步信号，来控制各部的动作时刻。可以将该定时 信号产生器2设置在固体摄像装置内，也可以设置在照相机系统等摄像装 置中的固体摄像装置外部。图1所示的本实施例所涉及的固体摄像装置的第一特征在于在列放 大器5中，以共源一共栅串联连接在放大金属氧化物半导体晶体管的共源 一共栅金属氧化物半导体晶体管的栅极电极(栅极端子)在所有的列相互连 接。以下，用图2对列放大器5及消噪声部6的结构及动作加以说明。另 外，在本实施例所涉及的固体摄像装置中，列放大器5、消噪声部6、电 流控制用偏置电路10、定时信号产生器2以外的电路结构与图11所示的 以往的固体摄像装置几乎相同。如图2所示，构成列放大器5的各放大器AP具有输入图像信号的输 入端子、输出端子、将垂直信号线VL读出的图像信号放大的放大金属氧 化物半导体晶体管T2、设置在放大金属氧化物半导体晶体管T2的栅极电 极与垂直信号线VL之间的存储电容部Cl、作为列放大器5的电流源发挥 作用的电流源用金属氧化物半导体晶体管Tl、设置在放大金属氧化物半导 体晶体管T2与电流源用金属氧化物半导体晶体管T1之间且以共源一共栅 串联连接在放大金属氧化物半导体晶体管T2上的共源一共栅金属氧化物 半导体晶体管T3、以及设置在列放大器5的输入端子与输出端子之间且 复位列放大器5的动作的复位晶体管(复位电路)T4。例如，将电源电压或使电源电压升压后的电压施加在电流源用金属氧
化物半导体晶体管T1的栅极端子Vbl上。并且，以将垂直信号线VL读出的图像信号的偏置除去的目的形成有 存储电容部Cl。这样一来，能够在后段仅读出图像信号的振幅。不过，即使在没有形成存储电容部C1时，也能够进行图像信号的放大动作。并且，共源一共栅金属氧化物半导体晶体管T3具有提高列放大器5 的增益的效果。根据图1及图2，构成列放大器5的各放大器AP内的共 源一共栅金属氧化物半导体晶体管T3的栅极电极(栅极端子)相互电连接。 即，设置在列放大器5的各列的共源一共栅金属氧化物半导体晶体管T3 的栅极端子连接在共同的栅极布线上。使用该结构，在列放大器5中，能够使共源一共栅金属氧化物半导体 晶体管T3的栅极布线仅在行方向上延伸，而不必在列(纵)方向上延伸。因 此，本实施例所涉及的固体摄像装置即使在像素阵列的单元间隔较细微时， 也能够很容易地进行布线的设计。更具体地说，使用本实施例的固体摄像 装置，例如，在布线设计方面，能够增大布线宽度和布线间隔，能够最小 限度地防止布线的多层化。并且，在本实施例所涉及的固体摄像装置中，当共源一共栅金属氧化 物半导体晶体管T3动作时，将偏置电压作为小Vb2提供给栅极端子。而 当使共源一共栅金属氧化物半导体晶体管T3不进行动作，使流入该共源 一共栅金属氧化物半导体晶体管T3的电流停止时，只要将LOW电压作 为^Vb2提供给栅极端子即可。这样一来，在本实施例的固体摄像装置中， 能够很容易地控制在所有的列的列放大器中所消耗的电流。具体地说，由 于在所有的列，共源一共栅金属氧化物半导体晶体管T3的电流控制用的 栅极端子都连接为一体，因此能够用一个电流控制用驱动脉冲同时控制在 所有的列的放大器AP中所消耗的电流。另外，虽然在图2中示出了仅用N沟道型金属氧化物半导体晶体管构 成列放大器5的例子，但是在本实施例所涉及的固体摄像装置中，用 CMOS电路也能够充分地获得控制电流的效果。不过，在仅用N沟道型 金属氧化物半导体晶体管构成列放大器5的列放大器中，对电流进行控制 的效果更好。以往， 一般对仅用N沟道型金属氧化物半导体晶体管构成的列放大器
的负荷侧金属氧化物半导体晶体管的栅极端子施加电源电压或升压后的电 压，难以对负荷侧金属氧化物半导体晶体管的栅极电压进行控制。当为了 控制放大侧金属氧化物半导体晶体管的动作而对放大金属氧化物半导体晶 体管设置开关时，有时会产生输入负荷电容增大，放大器的增益下降的问 题。不过，通过仅用N沟道型金属氧化物半导体晶体管构成列放大器5， 能够更有效地对电流进行控制。并且，即使金属氧化物半导体晶体管的阈 值具有差异，但由于阈值在负荷侧和放大侧朝着同一方向变动，因此也能 够控制增益的差异。另外，在本实施例所涉及的固体摄像装置中，最好在列放大器5进行动作时，使共源一共栅金属氧化物半导体晶体管T3在强反型状态下动作。 理由如下，为了使本实施例所涉及的固体摄像装置为图2所示的像素 阵列的细微间隔的设计，没有设置以后的图4(本发明的第二实施例)所示的 列放大器的反馈电容C2。此时，具有图2所示的结构的列放大器5的开 环增益为放大金属氧化物半导体晶体管T2的转移电导 (tmnsconductance)(gm)与共源一共栅金属氧化物半导体晶体管T3的电 阻R的积gmXR。并且，为了提高gm， 一般是使电流源用金属氧化物半 导体晶体管Tl的晶体管尺寸增大，但是若增大电流源用金属氧化物半导 体晶体管Tl的晶体管尺寸的话，则使设计面积也相应地增大那么多。并 且，若增大电流源用金属氧化物半导体晶体管Tl的晶体管尺寸的话，则 电流源用金属氧化物半导体晶体管Tl的输入电容也会增大，这样就必须 使存储电容部Cl也相应地增大那么多，但这会导致设计面积的增大，因 此当使像素阵列为微细单元间距时，很难提高电流源用金属氧化物半导体 晶体管Tl的gm。另一方面，作为使R增大的方法， 一般是采用降低在共源一共栅金属 氧化物半导体晶体管T3的栅极端子上施加的电压的方法。当降低施加在 该栅极端子上的电压时，共源一共栅金属氧化物半导体晶体管T3就在弱 反型状态下动作，电阻R就会增大。而且，如图4所示，为用电容比来决 定列放大器5的增益的结构，根据该结构，当将用电容比决定的增益设定 得低于上述开环增益时，虽然用电容比来决定列放大器的增益，但在能够 实现微细单元间距的设计的图2所示的电路结构中，若在弱反型状态下使
用共源一共栅金属氧化物半导体晶体管T3时，晶体管的特性差异会变大， 结果造成放大器增益在每列都不同，在输出图像中产生纵线，使画质恶化。 而在本实施例所涉及的固体摄像装置中，由于让共源一共栅金属氧化 物半导体晶体管T3在强反型状态下动作，因此能够使晶体管特性稳定， 抑制每列的放大器增益的差异，抑制纵线的产生。这里，让共源一共栅金属氧化物半导体晶体管T3的晶体管特性稳定化的意思是指让共源一共栅 金属氧化物半导体晶体管T3的晶体管导通电阻稳定化。在本实施例所涉及的固体摄像装置中，为了让N沟道型共源一共栅金 属氧化物半导体晶体管T3的晶体管在强反型状态下动作，最好在共源一 共栅金属氧化物半导体晶体管T3中使Vgs〉Vt(另外，Vgs为栅极一源极 之间的电压，Vt表示共源一共栅金属氧化物半导体晶体管T3的阈值电 压)。其理由是因为在固体摄像装置中，使图像信号的振幅较小的特性、和 抑制在小信号区域中产生纵线的特性较为重要，当在共源一共栅金属氧化 物半导体晶体管T3中使Vgs〉Vt时，能够通过图像处理对信号振幅较小 的暗部和光线不充分的部分的摄像区域进行Y特性的调整，来提高增益。而且，在本发明的第一实施例所涉及的固体摄像装置中，为了在小信 号区域中让共源一共栅金属氧化物半导体晶体管T3在强反型状态下动作， 最好使共源一共栅金属氧化物半导体晶体管T3的栅极电压4)Vb2高于复 位晶体管T4导通时的放大金属氧化物半导体晶体管T2的栅极电压4)RC。 不过，当共源一共栅金属氧化物半导体晶体管为P沟道型金属氧化物半导 体晶体管时，相反，最好使共源一共栅金属氧化物半导体晶体管T3的栅 极电压(3)Vb2低于复位晶体管T4导通时的放大金属氧化物半导体晶体管 T2的栅极电压巾RC。通过象这样控制各个晶体管，能够抑制放大器增益 的差异。因此，在本实施例的固体摄像装置中，能够除去决定列放大器5 的增益的反馈电容(图4所示的反馈电容C2)。从而，能够在本实施例的固 体摄像装置中，谋求縮小设计面积。另外，如图4所示，也可以设置电容 值较小的反馈电容C2。其次，使用图6对第一实施例所涉及的固体摄像装置中的共源一共栅 金属氧化物半导体晶体管T3的控制电路的详细情况加以说明。本实施例
的固体摄像装置的第二特征在于通过该控制电路对共源一共栅金属氧化 物半导体晶体管的动作进行控制，来进行是向放大器AP流入电流，还是停止向放大器AP流入电流之类的控制。图6为示出了第一实施例所涉及的固体摄像装置中的电流控制用偏置 电路的结构的电路图。如图6所示，输出用以控制共源一共栅金属氧化物半导体晶体管T3 的动作的控制信号(栅极电压4) Vb2)的电流控制用偏置电路10具有转换器 元件INV1;转换器元件INV1的输出部连接在栅极电极上的复位晶体管 T9;连接在转换器元件INV1的输入部的金属氧化物半导体晶体管T7; 和源极接地，漏极连接在自身的栅极电极及金属氧化物半导体晶体管T9 的漏极、金属氧化物半导体晶体管T7的源极的金属氧化物半导体晶体管 T8。在图6中，》Vbin为从图1所示的定时信号产生器2输出的控制信 号。小Vbin在让列放大器(放大器AP)动作时为HIGH(高)信号，在让放 大器AP的动作停止时为LOW(低)信号。并且，金属氧化物半导体晶体管 T7和金属氧化物半导体晶体管T8构成向放大器AP动作时的共源一共栅 金属氧化物半导体晶体管提供栅极电压的偏置电路，通过在让列放大器5 动作时使小Vbin为HIGH，使金属氧化物半导体晶体管T7导通，来将让 共源一共栅金属氧化物半导体晶体管T3为非导通状态的偏置电压作为4) Vb2输出。另一方面，金属氧化物半导体晶体管T9为用以将偏置电路的动作复 位的晶体管。在4> Vbin为LOW时，转换器元件INV1使金属氧化物半导 体晶体管T9的栅极电压为HIGH，金属氧化物半导体晶体管T9为导通 状态。此时，由于当金属氧化物半导体晶体管T9导通时，接地电压的LOW 被作为4>Vb2输出，因此列放大器5的动作停止。能够通过象这样用电流控制用偏置电路10控制共源一共栅金属氧化 物半导体晶体管T3的动作，在放大器AP不进行放大动作期间，让放大 器AP的动作停止，来抑制列放大器5中所消耗的电流。另外，在本实施例的固体摄像装置中，由于列放大器5内的共源一共 栅金属氧化物半导体晶体管的栅极端子在所有的列连接为一体，因此不必
如图l所示的那样，对每列设置偏置控制电路，只要通过对所有列的共源 一共栅金属氧化物半导体晶体管设置一个偏置控制电路，就能够获得较高 的增益。因而，本实施例的固体摄像装置既能够实现高增益，又能够实现 小型化，能够通过使用本实施例的固体摄像装置获得小型且性能更高的摄 像装置。其次，用图2及图7对本实施例所涉及的固体摄像装置中的消噪声部 6的详细情况加以说明。图2所示的消噪声部6为将在列放大器5及像素读出电路(配置在图1 所示的垂直信号线VL的上方的电流源及图8所示的Tg)中产生的偏置差 异消除的电路。并且，图7为示出了第一实施例所涉及的固体摄像装置的 各部中的信号波形的时间流程图。另外，图7的时间流程表示一个水平扫 描期间(以下，记载为1H)的驱动脉冲。如图2所示，消噪声部6具有一端连接在列放大器5的输出端子上的 电容元件C3、连接在电容元件C3的另一端的取样保持金属氧化物半导体 晶体管T6、设置在取样保持金属氧化物半导体晶体管T6与接地之间的电 容元件C4、连接在取样保持金属氧化物半导体晶体管T6的输出端子、提 供电压VCL的电压源、以及设置在该电压源与输出端子之间的金属氧化 物半导体晶体管T5。首先，电容元件C3消除在放大器AP所输出的图像信号Voutl中所 含的偏置。并且，电容元件C4将被消除了偏置之后的信号保持起来。晶 体管T5将信号保持部的电压钳位成电压源的电压VCL。在此状态下，第 一控制电路(无图示)通过在读出图像信号之前将脉冲状的HIGH信号作为 巾CL进行施加，让金属氧化物半导体晶体管T5导通，来将信号保持部的 电压钳位成VCL。这里，信号保持部是指取样保持金属氧化物半导体晶体 管T6与消噪声部6的输出端子之间。另外，也可以将提供VCL的电压源 连接在各列的消噪声部6内的金属氧化物半导体晶体管T5上。另外，取 样保持金属氧化物半导体晶体管T6是用以让保持在电容元件C4中的信号 保持规定期间的，第二控制电路(无图示)通过在读出信号之后立刻将脉冲 状的LOW信号作为(i)SH提供，让取样保持金属氧化物半导体晶体管T6 为非导通状态，来使保持在信号保持部中的信号不受列放大器电流停止时
的输出变动的影响。并且，从图7得知，消噪声部6的动作在1H期间的读出图像信号的 列放大器进行动作的水平消隐期间、和在读出图像信号之后将所保持的信 号水平读出的期间(水平读出期间)不同。其次，对消噪声部6的动作时间加以说明。首先，如图7所示，使4)RS、小RC及4)CL从LOW升到HIGH， 使复位晶体管T4及金属氧化物半导体晶体管T5导通，进行像素GS、列 放大器5的复位及消噪声部6的钳位动作。其次，使巾RS、小RC依次成为LOW，分别使像素GS内的复位晶 体管Trst及列放大器5的复位晶体管T4为非导通状态，结束像素GS、 列放大器5的复位动作。接着，通过使4)CL为LOW，来使垂直信号线 VL的电压为像素GS的偏置电压VoffGS，使列放大器5的输出端子的电 压Voutl为VoffAMP，使消噪声部6的信号保持部的电压Vout2为VCL。其次，在小TR成为HIGH，从垂直信号线读出像素GS的信号Vsig 之后，在信号保持部出现Vsig、列放大器增益Gl、消噪声部6的增益 G2二C1/(C1 + C2)的积VsigXGlXG2的信号振幅变化，消噪声部6的输 出信号的电压成为VCL+VsigX Gl XG2。此时，在第一实施例所涉及的固体摄像装置中，具有这样的特征在 消噪声部6没有读出像素GS的偏置VoffGS和列放大器5的偏置 VoffAMP。这样一来，虽然保持在取样部中的信号被钳位成VCL，但是由 于VCL为所有列的共同电压，因此能够防止在每列产生偏置的现象。其次，取样保持脉冲々SH成为LOW，取样保持金属氧化物半导体晶 体管T6为非导通状态。列放大器的电流控制脉冲小Vbin成为LOW。藉此方法，能够让本实施例所涉及的固体摄像装置的列放大器的动作 停止，能够抑制列放大器5中所消耗的电流。另外，虽然当小Vbin为LOW时，列放大器5的输出Voutl为电源 电压VDD，但由于此时的小SH为LOW，取样保持金属氧化物半导体晶 体管T6为非导通状态，因此没有列放大器5的输出变动被传播到信号保 持部的现象。如上所述，在本实施例所涉及的固体摄像装置中，由于通过 上述电路结构及其控制，使电流仅在列放大器5进行放大动作的水平消隐
期间流入该列放大器5，因此抑制了所消耗的电流。而且，在本实施例的固体摄像装置中，能够在消噪声部6的输出信号Vout2中，将像素GS及列放大器5复位时的偏置、和伴随让流入列放大 器5的电流停止等产生的偏置变动消除。此外，在本实施例的固体摄像装置中，由于使消噪声部6的增益G2 为G2=C1/(C1+C2)， C1〉C2，因此即使在难以谋求电容精度的工序中， 也能够降低增益的差异。另外，这里的C1、 C2分别表示存储电容部C1、 反馈电容C2的电容值。并且，在以往技术的CMOS图像传感器中，存在有当随着像素阵列 间距的微细化发展，将放大器AP配置在每列时，放大器AP的组成元件 数较多，使设计面积增大这样的课题。而在本实施例的固体摄像装置中， 通过使列放大器5内的共源一共栅金属氧化物半导体晶体管的栅极端子在 所有列连接为一体，控制施加在这些栅极端子上的电压，与对每一个放大 器AP设置栅极端子的控制电路等时相比，能够抑制设计面积的增大，同 时，谋求降低在所有列的放大器AP中所消耗的电流。并且，在以往的CMOS图像传感器中，组成元件之间的布线数随着 组成元件数的增加而增多，造成难以使布线通过细微的像素阵列间距，必 须使布线为多层布线。因而，在以往的CMOS图像传感器中，恐怕会产 生灵敏度下降和入射角度特性恶化等画质恶化的现象。而本实施例的固体摄像装置由于能够通过驱动将各栅极端子连接为一 体的栅极布线，来在不使布线在列(纵)方向上延伸的情况下，控制所有列 的放大器AP内的共源一共栅金属氧化物半导体晶体管的动作，因此能够 抑制随着布线的多层化而产生的不良现象。另外，如图3所示，也可以在本发明的第一实施例所涉及的固体摄像 装置中，将电容元件C3设置在取样保持金属氧化物半导体晶体管T6与电 容元件C4之间。此时，能够将保持在电容元件C4中的取样保持金属氧 化物半导体晶体管T6的开关噪声成分降低到C3/(C3+C4)。另外，在本实施例的固体摄像装置中，对各电路的时间控制是通过图 1所示的固体摄像装置内部的定时信号产生器2进行的，也可以通过设置 在固体摄像装置外部、摄像装置(数码照相机、摄影机等)内部的控制系统 来进行上述控制。而且，以图2所示的那样的用N沟道型金属氧化物半导体晶体管来构成列放大器5、电流控制用偏置电路IO、消噪声部6等的例子作为本实施 例的固体摄像装置加以了说明，也可以将电路图上的N沟道型金属氧化物 半导体晶体管换成p沟道型金属氧化物半导体晶体管来进行相同的动作。例如，在本实施例的固体摄像装置中，在图2中示出了用N沟道型金 属氧化物半导体晶体管作为电流源用金属氧化物半导体晶体管T1的例子， 也可以用P沟道型金属氧化物半导体晶体管作为电流源动作。并且，在本实施例的固体摄像装置中，图2所示的消噪声部6的电容 元件C4并不一定是仅为了形成电容而设置的元件，也可以是布线和晶体 管的寄生电容。由于只要使金属氧化物半导体晶体管T5、取样保持金属氧 化物半导体晶体管T6进行开关动作即可，因此并不限定于N沟道晶体管。而且，在图2示出了使用了电容结合的最简单的电路结构的消噪声部 6，只要是具有连接在列放大器5的输出端的电容，能够通过电容结合除 去像素GS内的放大器和列放大器5的偏置的电路的话，并不将消噪声部 6限定于图2所示的电路。而且，在本实施例的固体摄像装置中，图6所示的是电流控制用偏置 电路10的一个例子，只要是能够恰当控制小Vb2的HiGH和LOW的电 路的话，就能够作为电流控制用偏置电路10使用。(第二实施例)以下，参照附图对本发明的第二实施例所涉及的固体摄像装置加以说明。首先，在第二实施例所涉及的固体摄像装置中，定时信号产生器2、 垂直扫描电路3、像素阵列1等的概要结构与图1所示的第一实施例所涉 及的固体摄像装置相同。艮口，本实施例的固体摄像装置，包括将光转换成电信号的多个像素 GS以二次元配置为矩阵状而成的像素阵列1;相对于多个像素GS的每列 配线，每条连接在一列像素上的多条垂直信号线VLl VLm;配线在像素 GS的每行的垂直扫描线Ll Ln;驱动垂直扫描线Ll Ln的垂直扫描电 路3;由分别连接在垂直信号线VLl VLm的多个放大器AP(放大器装置)
构成的列放大器5;控制列放大器5的动作的电流控制用偏置电路10;消 除来自列放大器5的输出信号(图像信号)的噪声的消噪声部6;读出从列 放大器5输出的图像信号的水平读出部7;控制来自水平读出部7的图像 信号的输出的水平扫描电路8;将水平读出部7传送的图像信号输出到外 部电路的输出电路4;以及分别对垂直扫描电路3、电流控制用偏置电路 10、输出电路4及水平扫描电路8的动作进行控制的定时信号产生器2。并且，图4为示出了第二实施例所涉及的固体摄像装置中的列放大器 和消噪声部的电路结构图。另外，在同图中示出了全部用N沟道型来构成 含在列放大器5及消噪声部6中的金属氧化物半导体晶体管的例子。如图4所示，构成列放大器5的各放大器AP，具有输入图像信号的 输人端子；输出被放大的图像信号的输出端子；将由垂直信号线VL读出 的图像信号放大的放大金属氧化物半导体晶体管T2;设置在放大金属氧化 物半导体晶体管T2的栅极电极与垂直信号线VL之间的存储电容部Cl; 作为列放大器5的电流源发挥作用的电流源用金属氧化物半导体晶体管 Tl;设置在放大金属氧化物半导体晶体管T2与电流源用金属氧化物半导 体晶体管Tl之间的、以共源一共栅串联连接在放大金属氧化物半导体晶 体管T2的共源一共栅金属氧化物半导体晶体管T3;以及设置在列放大器 5的输入端子与输出端子之间且对列放大器5的动作进行复位的复位晶体 管(复位电路)T4。例如，将电源电压或使电源电源升压后的电压施加在电流源用金属氧 化物半导体晶体管T1的栅极端子Vbl上。并且，以将垂直信号线VL读出的图像信号的偏置除去的目的形成有 存储电容部C1。这样一来，能够在后段仅读出图像信号的振幅。并且，共源一共栅金属氧化物半导体晶体管T3具有提高列放大器5 的增益的效果。与第一实施例的固体摄像装置一样，构成列放大器5的各 放大器AP内的共源一共栅金属氧化物半导体晶体管T3的栅极电极(栅极 端子)之间相互电连接。使用该结构，能够在列放大器5中使共源一共栅金属氧化物半导体晶 体管T3的栅极布线仅在行方向上延伸，不必在列(纵)方向上延伸。因此， 本实施例所涉及的固体摄像装置即使在像素阵列的单元间隔较细微时，也
能够很容易地进行布线的设计。更具体地说，使用本实施例的固体摄像装 置，例如，对于布线设计，能够增大布线宽度和布线间隔，能够最小限度 地防止布线的多层化。并且，在本实施例所涉及的固体摄像装置中，当共源一共栅金属氧化物半导体晶体管T3动作时，将偏置电压作为》Vb2提供给栅极端子。而 当使共源一共栅金属氧化物半导体晶体管T3不进行动作，使流入该共源 一共栅金属氧化物半导体晶体管T3的电流停止时，只要将LOW电压作 为* Vb2提供给栅极端子即可。能够通过使共源一共栅金属氧化物半导体 晶体管T3为非导通状态，来很容易地控制在所有列的列放大器中所消耗 的电流。更具体地说，由于在所有的列，共源一共栅金属氧化物半导体晶 体管T3的电流控制用栅极端子都连接为一体，因此能够用一个电流控制 用驱动脉冲同时控制在所有列的放大器AP中所消耗的电流。并且，本实施例的固体摄像装置与第一实施例的固体摄像装置的不同 之处在于在列放大器5中附加了决定列放大器5的增益的反馈电容C2。 在图4所示的例子中，在将存储电容部Cl与放大金属氧化物半导体晶体 管T2的栅极电极之间的节点、和共源一共栅金属氧化物半导体晶体管T3 的漏极与电流源用金属氧化物半导体晶体管Tl的源极之间的节点连接起 来的布线上设置有反馈电容C2。使用此结构，能够使Cl/C2的列增益值小于列放大器5的开环增益。 即，由于能够用Cl/C2来决定列放大器5的增益值，因此能够通过改变 C1与C2的电容比，来很容易地设定增益值。另外，使用本实施例的固体摄像装置，即使用Cl/C2求得的列放大器 5的增益值接近于开环增益，也能够通过使共源一共栅金属氧化物半导体 晶体管T3在强反型状态下动作，来使共源一共栅金属氧化物半导体晶体 管T3的电特性稳定，抑制各放大器AP的增益差异，能够提高列放大器5 的增益。这里，具体地说，让共源一共栅金属氧化物半导体晶体管T3的 电特性稳定化的意思是指共源一共栅金属氧化物半导体晶体管T3的晶体 管导通电阻稳定化。而且，对于抑制列放大器5所消耗的电流的效果、和除去在列放大器 5输出的信号中所含的偏置的消噪声部6的效果，本实施例的固体摄像装
置能够获得与第一实施例的固体摄像装置一样的效果。另外，如图5所示，在本发明的第二实施例所涉及的固体摄像装置中， 也可以将电容元件C3设置在取样保持金属氧化物半导体晶体管T6与电容元件C4之间。此时，能够将保持在电容元件C4中的取样保持金属氧化 物半导体晶体管T6的开关噪声成分降低到C3/(C3+C4)。另外，本实施例的固体摄像装置是通过图l所示的摄像装置内部的定 时信号产生器来进行上述时间控制的，也可以用摄像装置外部的系统来进 行控制。而且，以图4所示的那样的用N沟道型金属氧化物半导体晶体管构成 的列放大器5作为本实施例的固体摄像装置加以了说明，也可以将N沟道 型金属氧化物半导体晶体管换成P沟道型金属氧化物半导体晶体管。例如，在本实施例的固体摄像装置中，在图4中示出了用N沟道型晶 体管作为电流源用金属氧化物半导体晶体管Tl的例子，也可以用P沟道 型晶体管作为电流源动作。并且，在本实施例的固体摄像装置中，图4所示的消噪声部6的电容 元件C4并不一定是仅为了形成电容而设置的元件，也可以是布线和晶体 管的寄生电容。由于只要使金属氧化物半导体晶体管T5、取样保持金属氧 化物半导体晶体管T6进行开关动作即可，因此并不限定于N沟道型晶体 管。而且，图4示出了使用了电容结合的最简单的电路结构的消噪声部6， 只要是具有连接在列放大器5的输出端的电容，能够通过电容结合除去像 素GS内的放大器和列放大器5的偏置的电路的话，并不将消噪声部6限 定于图4所示的电路。而且，在本实施例的固体摄像装置中，图6所示的是电流控制用偏置 电路10的一个例子，只要是能够恰当控制4) Vb2的HIGH和LOW的电 路的话，就能够作为电流控制用偏置电路10使用。而且，为用电容比来决定图4所示的列放大器的增益的结构，使用该 结构，只要将用电容比决定的增益设定得低于上述开环增益，就能够用电 容比来决定列放大器的增益。使用图4所示的列放大器5，能够实现上述 微细单元间距的设计。并且，由于在强反型状态下使用本实施例的固体摄
像装置中的共源一共栅金属氧化物半导体晶体管T3，因此与在弱反型状态 下使用时相比，能够将特性差异抑制得更小。从而，能够使列放大器5的 放大器增益在所有的列中相同，没有纵线的产生等画质恶化的现象。 (产业上的利用可能性)如上所述，本发明的固体摄像装置有用于数码照相机和摄影机等摄像 装置。
权利要求
1、一种固体摄像装置，其特征在于包括多个像素，以二次元排列成矩阵状，多条垂直信号线，相对于上述多个像素的每列配线，每条连接在上述多个像素中的一列像素上，以及多个放大器，每个放大器具有电流源用金属氧化物半导体晶体管、放大金属氧化物半导体晶体管和共源-共栅金属氧化物半导体晶体管，且该多个放大器设置在上述各条垂直信号线上，该放大金属氧化物半导体晶体管将从上述多个像素的每个像素输出到上述多条垂直信号线的任意一条垂直信号线的图像信号放大，该共源-共栅金属氧化物半导体晶体管在上述电流源用金属氧化物半导体晶体管与上述放大金属氧化物半导体晶体管之间，与上述放大金属氧化物半导体晶体管进行共源-共栅串联连接，让被放大的上述图像信号从该共源-共栅金属氧化物半导体晶体管与上述电流源用金属氧化物半导体晶体管之间输出；设置在上述多个放大器的每一个放大器中的上述共源-共栅金属氧化物半导体晶体管的栅极端子连接为一体。
2、 根据权利要求l所述的固体摄像装置，其特征在于 在上述各个放大器中，上述电流源用金属氧化物半导体晶体管具有连接在电源或接地端的漏极、和连接在上述共源一共栅金属氧化物半导体晶 体管的漏极及上述各个放大器的输出端子的源极；上述共源一共栅金属氧 化物半导体晶体管具有连接在上述放大金属氧化物半导体晶体管的漏极的 源极;上述放大金属氧化物半导体晶体管具有连接在接地端或电源的源极、 和连接在上述各个放大器的输人端子的栅极。
3、 根据权利要求2所述的固体摄像装置，其特征在于 上述各个放大器还具有设置在上述输人端子与上述输出端子之间，用以使上述各个放大器的动作复位的复位电路。
4、 根据权利要求l所述的固体摄像装置，其特征在于 还包括控制上述共源一共栅金属氧化物半导体晶体管的动作的第一控制电路。
5、 根据权利要求4所述的固体摄像装置，其特征在于 还包括向上述第一控制电路提供控制脉冲的控制脉冲生成部。
6、 根据权利要求5所述的固体摄像装置，其特征在于 上述控制脉冲生成部设定由水平消隐期间和水平读出期间所构成的各个水平扫描期间，并且，在上述水平消隐期间通过上述第一控制电路让上 述各个放大器动作，至少在上述水平消隐期间结束时通过上述第一控制电 路让上述各个放大器的动作停止。
7、 根据权利要求4所述的固体摄像装置，其特征在于 上述第一控制电路至少在上述复位电路进行复位动作期间，让上述共源一共栅金属氧化物半导体晶体管在强反型状态下动作。
8、 根据权利要求7所述的固体摄像装置，其特征在于 上述放大金属氧化物半导体晶体管为N沟道型金属氧化物半导体晶体管；上述共源一共栅金属氧化物半导体晶体管的栅极电压高于上述各个放 大器复位时的上述放大金属氧化物半导体晶体管的栅极电压。
9、 根据权利要求8所述的固体摄像装置，其特征在于 上述复位电路、上述电流源用金属氧化物半导体晶体管以及上述共源一共栅金属氧化物半导体晶体管都为N沟道型金属氧化物半导体晶体管。
10、 根据权利要求7所述的固体摄像装置，其特征在于 上述放大金属氧化物半导体晶体管为P沟道型金属氧化物半导体晶体管；上述共源一共栅金属氧化物半导体晶体管的栅极电压低于上述各个放 大器复位时的上述放大金属氧化物半导体晶体管的栅极电压。
11、 根据权利要求4所述的固体摄像装置，其特征在于 上述第一控制电路通过在规定期间使上述共源一共栅金属氧化物半导体晶体管为非导通状态，来让上述各个放大器的动作停止。
12、 根据权利要求2所述的固体摄像装置，其特征在于 上述各个放大器还具有设置在上述各条垂直信号线与上述放大金属氧化物半导体晶体管的栅极端子之间的第一电容部。
13、 根据权利要求12所述的固体摄像装置，其特征在于上述各个放大器还具有设置在上述第一 电容部与上述输出端子之间的 第二电容部。
14、 根据权利要求1 13中的任意一项所述的固体摄像装置，其特征 在于还包括分别具有接收上述各个放大器的输出的第一电容元件，消除上 述各个放大器复位时的输出电压差异的消噪声部。
15、 根据权利要求14所述的固体摄像装置，其特征在于 上述消噪声部的每一个消噪声部还具有用以保持电压差异已被消除的上述各个放大器的输出信号的第二电容元件、和用以将上述第二电容元件 的一端钳位成标准偏置电位的金属氧化物半导体晶体管；上述第一电容元件与上述金属氧化物半导体晶体管一起将上述各个放 大器的输出信号钳位。
16、 根据权利要求15所述的固体摄像装置，其特征在于 上述各个消噪声部还具有设置在上述第一电容元件与上述第二电容元件之间，用以让上述输出信号保持在上述第二电容元件中的取样保持金属 氧化物半导体晶体管。
17、 根据权利要求15所述的固体摄像装置，其特征在于-. 上述各个消噪声部还具有设置在上述第一电容元件与上述各个放大器的输出端子之间，用以让上述输出信号保持在上述第二电容元件中的取样 保持金属氧化物半导体晶体管。
18、 根据权利要求16所述的固体摄像装置，其特征在于 还包括生成用以控制上述金属氧化物半导体晶体管的动作的第一脉冲、以及用以控制上述取样保持金属氧化物半导体晶体管的动作的第二脉 冲的第二控制电路。
19、 一种摄像装置，其特征在于包括固体摄像装置，该固体摄像装置包括多个像素，以二次元排列成 矩阵状，对光进行接收；多条垂直信号线，相对于上述多个像素的每列配 线，每条连接在上述多个像素中的一列像素上；以及多个放大器，每个放 大器具有电流源用金属氧化物半导体晶体管、放大金属氧化物半导体晶体管和共源一共栅金属氧化物半导体晶体管，且该多个放大器设置在上述各条垂直信号线上，该放大金属氧化物半导体晶体管将从上述多个像素的每个像素输出到上述多条垂直信号线的任意一条垂直信号线的图像信号放大，该共源一共栅金属氧化物半导体晶体管在上述电流源用金属氧化物半 导体晶体管与上述放大金属氧化物半导体晶体管之间，与上述放大金属氧化物半导体晶体管进行共源一共栅串联连接，且让已被放大的上述图像信 号从该共源一共栅金属氧化物半导体晶体管与上述电流源用金属氧化物半导体晶体管之间输出；设置在上述多个放大器的每一个放大器中的上述共源一共栅金属氧化 物半导体晶体管的栅极端子连接为一体。
20、 根据权利要求19所述的摄像装置，其特征在于 还包括控制上述共源一共栅金属氧化物半导体晶体管的动作的第一控制电路。
21、 根据权利要求20所述的摄像装置，其特征在于 还包括向上述第一控制电路提供控制脉冲的控制脉冲生成部。
22、 根据权利要求21所述的摄像装置，其特征在于 上述控制脉冲生成部设定由水平消隐期间和水平读出期间所构成的各个水平扫描期间，并且，在上述水平消隐期间通过上述第一控制电路让上 述各个放大器动作，至少在上述水平消隐期间结束时通过上述第一控制电 路让上述各个放大器的动作停止。
23、 根据权利要求22所述的摄像装置，其特征在于 上述控制脉冲生成部将让上述放大器停止的时刻设定为上述水平消隐期间开始之前的时刻，将让上述放大器动作的时刻设定为上述水平消隐期 间结束之后的时刻。
24、 根据权利要求20 23中的任意一项所述的摄像装置，其特征在于上述固体摄像装置还具有消噪声部，该消噪声部分别具有第一电容元 件、第二电容元件、金属氧化物半导体晶体管和取样保持金属氧化物半导 体晶体管，且消除上述各个放大器复位时的输出电压差异，该第一电容元 件接收上述各个放大器的输出，该第二电容元件用以保持上述各个放大器的输出信号，该金属氧化物半导体晶体管用以将上述第二电容元件的一端 钳位成标准偏置电位，该取样保持金属氧化物半导体晶体管设置在上述第 一电容元件与上述第二电容元件之间，用以让上述输出信号保持在上述第二电容元件中；上述摄像装置还包括生成上述金属氧化物半导体晶体管的控制脉冲的 第二控制电路、和生成上述取样保持金属氧化物半导体晶体管的控制脉冲 的第三控制电路。
全文摘要
本发明公开了固体摄像装置及摄像装置。目的在于提供一种装载了具有高增益且由较少的元件数和布线数构成的列放大器的固体摄像装置及摄像装置。固体摄像装置包括配置为矩阵状的多个像素、在每列配线且每条连接在一列像素上的多条垂直信号线(VL)和由多个放大器AP构成的列放大器(5)。各个放大器AP具有电流源用金属氧化物半导体晶体管(T1)；放大图像信号的放大金属氧化物半导体晶体管(T2)；以及在电流源用金属氧化物半导体晶体管与上述放大金属氧化物半导体晶体管之间，与放大金属氧化物半导体晶体管进行共源一共栅串联连接，且让被放大的图像信号从与电流源用金属氧化物半导体晶体管(T1)之间输出的共源-共栅金属氧化物半导体晶体管(T3)。在多个放大器AP的每一个中设置的共源-共栅金属氧化物半导体晶体管(T3)的栅极端子连接为一体。
文档编号H04N5/335GK101119446SQ200710092089
公开日2008年2月6日 申请日期2007年4月6日 优先权日2006年8月1日
发明者弘田正幸, 村上雅史, 渡边研二 申请人:松下电器产业株式会社