固体摄像装置

摘要

本发明之固体摄像装置藉由使用复数电源电压，可扩大像素部的动作容限，并达成信号电荷的完全转送；其系用以将不同电源电压值的复数电源供应至半导体晶片1的各部。例如，从电源端子45供应第一数位电源电压(DVDD1)，从电源端子46供应第一数位接地电压(DVSS1)，从电源端子47供应第二数位电源电压(DVDD2)，从电源端子48供应第二数位接地电压(DVSS2)，从电源端子49供应第三数位电源(DVDD3)49，及从电源端子50供应第三数位接地电压(DVSS3)，以作为第一电源系统；从电源端子40供应第一类比电源电压(AVDD1)，从电源端子41供应第一类比接地电压(AVSS1)，从电源端子42供应第二类比电源电压(AVDD2)，从电源端子43供应第二类比接地电压(AVSS2)，以作为第二电源系统。

主权项

1.一种固体摄像装置,系具有复数单位像素所构成 的像素部、及控制前述像素部的周边电路部,该周 边电路接受第一电源系统之第一电源电压的供应 而动作,且前述像素部接受与前述第一电源电压不 同的第二电源系统之第二电源电压的供应而动作; 其特征系具有: 第一电源输入手段,其从外部输入前述第一电源系 统的第一电源电压,并供应至前述周边电路部;及 第二电源输入手段,其从外部输入前述第二电源系 统的第二电源电压,并供应至前述像素部。 2.如申请专利范围第1项之固体摄像装置,其中前述 像素部系具有行区域,其邻接前述像素部而蓄积各 像素列的信号。 3.如申请专利范围第2项之固体摄像装置,其中具有 位准变位手段,其用以变换前述第一电源电压的电 位,并将前述位准变位手段所产生的电源电压供应 至一定部位。 4.如申请专利范围第2项之固体摄像装置,其中前述 第一或第二电源电压之至少一者系负电源电压。 5.如申请专利范围第3项之固体摄像装置,其中前述 单位像素系具有:光电变换部,其产生至少依据受 光量的信号电荷;电荷检测部,其用以取出前述光 电变换部所产生的信号电荷;转送手段,其将前述 光电变换部所产生的信号电荷转送至前述电荷检 测部;重置手段,其将前述光电变换部重置;及放大 手段,其将前述电荷检测部的信号电荷变换为电性 信号而输出至输出信号线; 前述位准变位手段系将已位准变位之电源电压供 应至转送手段及重置手段。 6.如申请专利范围第5项之固体摄像装置,其中前述 位准变位手段系将供应至转送手段的电源电压値 设定为比供应至前述重置手段的电源电压値高而 供应。 7.如申请专利范围第3项之固体摄像装置,其中至少 具有以第一电源电压値而动作之电路区域、及以 第二电源电压値而动作之电路区域,并将前述位准 变位手段插入连接不同电源电压値的各电路区域 之区域而进行电源电压値的变换。 8.如申请专利范围第1项之固体摄像装置,其中具有 用以驱动前述像素部之垂直驱动部,且构成前述重 置手段的重置电晶体之源极系连接于前述电荷检 测部,而前述重置电晶体之汲极系连接于前述垂直 驱动部所控制的汲极控制线。 9.如申请专利范围第8项之固体摄像装置,其中前述 汲极控制线系于信号电荷读出期间以外的期间中 施加第三电源电压,且于信号电荷读出期间中施加 比前述第三电源电压高之第四电源电压,藉由第四 电源电压进行包含前述电荷检测部的重置及信号 电荷读出之一连串读出动作,并于前述信号电荷读 出动作终了后使前述汲极控制线的施加电压回复 为前述第三电源电压。 10.如申请专利范围第8项之固体摄像装置,其中前 述像素部的各电晶体闸极绝缘膜厚系比前述像素 部以外的周边电路部的电晶体闸极绝缘膜厚大。 11.如申请专利范围第8项之固体摄像装置,其中具 有用以将前述重置电晶体闸极控制为漂移状态之 控制电晶体,且藉由前述汲极控制线于第一状态时 将前述重置电晶体闸极保持于第二状态而重置为 第一电压,接着藉由将前述汲极控制线设为第二状 态,利用电容耦合而将重置电晶体闸极重置为比第 一电压大之第二电压。 12.如申请专利范围第11项之固体摄像装置,其中前 述单位像素系具有用以选择像素列之选择电晶体, 藉由将前述重置电晶体设为ON状态,将前述电荷检 测部重置为第一电压,且藉由将前述重置电晶体设 为OFF状态,使前述电荷检测部为漂移状态,接着藉 由将前述选择电晶体设为ON状态,利用前述选择电 晶体的源极与前述选择电晶体的寄生电容,将前述 电荷检测部昇压至第二电压。 13.如申请专利范围第11项之固体摄像装置,其中前 述单位像素系具有用以选择像素列之选择电晶体, 并在前述各单位像素具有至少一个电源电压;单位 像素内的连接顺序系电源电压、选择电晶体、放 大电晶体、输出信号线;前述像素部的驱动顺序系 先令前述重置电晶体一度为ON,之后藉将前述选择 电晶体为ON,读出前述光电变换部的信号电荷。 14.如申请专利范围第4项之固体摄像装置,其中在 半导体基板上的像素部形成区域形成第一导电型 第一井区域,并在其外周部形成第二导电型第二井 区域,且于其外周部形成第一导电型第三井区域; 在前述第三井区域施加负电源电压,并在第三井区 域内部形成n通道的绝缘闸极型场效电晶体,将前 述n通道的绝缘闸极型场效电晶体的源极与前述第 三井区域设成相同负电源电压。 15.一种固体摄像装置,具有复数单位像素所构成的 像素部、及控制前述像素部的周边电路部,该周边 电路接受第一电源电压的供应而动作,且前述像素 部接受与前述第一电源电压不同的第二电源电压 的供应而动作;其系具有: 电源输入手段,其从外部输入单一位准的电源电压 、及位准变位手段,其将前述电源输入手段所输入 电源电压的位准变换至前述第一电源电压及/或第 二电源电压, 将前述位准变位手段所产生的第一电源电压选择 性供应至前述周边电路部,将所产生的第二电源电 压选择性供应至前述像素部。 16.如申请专利范围第15项之固体摄像装置,其中前 述像素部系具有行区域,其邻接前述像素部而蓄积 各像素列的信号。 17.如申请专利范围第15项之固体摄像装置,其中前 述复数电源之至少任一系负电源电压。 18.如申请专利范围第15项之固体摄像装置,其中前 述单位像素系具有:光电变换部,其产生至少依据 受光量的信号电荷;电荷检测部,其用以取出前述 光电变换部所产生的信号电荷;转送手段,其将前 述光电变换部所产生的信号电荷转送至前述电荷 检测部;重置手段,其将前述光电变换部重置;及放 大手段,其将前述电荷检测部的信号电荷变换为电 性信号而输出至输出信号线; 前述位准变位手段系将已位准变位之电源电压供 应至转送手段及重置手段。 19.如申请专利范围第18项之固体摄像装置,其中前 述位准变位手段系将供应至转送手段的电源电压 値设定为比供应至前述重置手段的电源电压値高 而供应。 20.如申请专利范围第15项之固体摄像装置,其中至 少具有以第一电源电压値而动作之电路区域、及 以第二电源电压値而动作之电路区域,并将前述位 准变位手段插入连接不同电源电压値的各电路区 域之区域而进行电源电压値的变换。 21.如申请专利范围第15项之固体摄像装置,其中具 有用以驱动前述像素部之垂直驱动部,且构成前述 重置手段的重置电晶体之源极系连接于前述电荷 检测部,而前述重置电晶体之汲极系连接于前述垂 直驱动部所控制的汲极控制线。 22.如申请专利范围第21项之固体摄像装置,其中前 述汲极控制线系于信号电荷读出期间以外的期间 中施加第三电源电压,且于信号电荷读出期间中施 加比前述第三电源电压高之第四电源电压,藉由第 四电源电压进行包含前述电荷检测部的重置及信 号电荷读出之一连串读出动作,并于前述信号电荷 读出动作终了后使前述汲极控制线的施加电压回 复为前述第三电源电压。 23.如申请专利范围第21项之固体摄像装置,其中前 述像素部的各电晶体闸极绝缘膜厚系比前述像素 部以外的周边电路部的电晶体闸极绝缘膜厚大。 24.如申请专利范围第21项之固体摄像装置,其中具 有用以将前述重置电晶体闸极控制为漂移状态之 控制电晶体,且藉由前述汲极控制线于第一状态时 将前述重置电晶体闸极保持于第二状态而重置为 第一电压,接着藉由将前述汲极控制线设为第二状 态,利用电容耦合而将重置电晶体闸极重置为比第 一电压大之第二电压。 25.如申请专利范围第24项之固体摄像装置,其中前 述单位像素系具有用以选择像素列之选择电晶体, 藉由前述重置电晶体设为ON状态,将前述电荷检测 部重置为第一电压,且藉由将前述重置电晶体为OFF 状态,使前述电荷检测部为漂移状态,接着藉由将 前述选择电晶体设为ON状态,利用前述选择电晶体 的源极与前述选择电晶体的寄生电容,将前述电荷 检测部昇压至第二电压。 26.如申请专利范围第24项之固体摄像装置,其中前 述单位像素系具有用以选择像素列之选择电晶体, 并在前述各单位像素具有至少一个电源电压;单位 像素内的连接顺序系电源电压、选择电晶体、放 大电晶体、输出信号线;前述像素部的驱动顺序系 先令前述重置电晶体一度为ON,之后藉将前述选择 电晶体为ON,读出前述光电变换部的信号电荷。 27.如申请专利范围第17项之固体摄像装置,其中在 半导体基板上的像素部形成区域形成第一导电型 第一井区域,并在其外周部形成第二导电型第二井 区域,且于其外周部形成第一导电型第三井区域; 在前述第三井区域施加负电源电压,并在第三井区 域内部形成n通道的绝缘闸极型场效电晶体,将前 述n通道的绝缘闸极型场效电晶体的源极与前述第 三井区域设成相同负电源电压。 图式简单说明: 图1为显示以往之放大型固体摄像装置构成例的概 略平面图。 图2为图1所示以往例之像素部积层构造的剖面图 。 图3为图1所示以往例之电位迁移的说明图。 图4为图1所示以往例之电位迁移的说明图。 图5为图1所示以往例之电位迁移的说明图。 图6为图1所示以往例之电位迁移的说明图。 图7为图1所示以往例之电位迁移的说明图。 图8为本发明第一实施形态之放大型固体摄像装置 构成例的概略平面图。 图9为本发明第二实施形态之放大型固体摄像装置 构成例的概略平面图。 图10为本发明第三实施形态之放大型固体摄像装 置构成例的概略平面图。 图11为本发明第四实施形态之单位像素与垂直驱 动部构成例的概略区块图。 图12A-C为图11所示实施形态之动作时序的时序图。 图13为图11所示实施形态之像素部积层构造的剖面 图。 图14为图11所示实施形态之电位迁移的说明图。 图15为图11所示实施形态之电位迁移的说明图。 图16为图11所示实施形态之电位迁移的说明图。 图17为图11所示实施形态之电位迁移的说明图。 图18为图11所示实施形态之电位迁移的说明图。 图19为本发明第五实施形态之单位像素与垂直驱 动部构成例的概略区块图。 图20A-C为图19所示实施形态之动作时序的时序图。 图21为本发明第六实施形态之单位像素与垂直驱 动部构成例的概略区块图。 图22A-E为图21所示实施形态之动作时序的时序图。 图23为图21所示实施形态之电位迁移的说明图。 图24为图21所示实施形态之电位迁移的说明图。 图25为图21所示实施形态之电位迁移的说明图。 图26为图21所示实施形态之电位迁移的说明图。 图27为图21所示实施形态之电位迁移的说明图。 图28为图21所示实施形态之电位迁移的说明图。 图29为本发明第七实施形态之单位像素构成例的 区块图。 图30A-F为图29所示实施形态之动作时序的时序图。 图31为本发明第八实施形态之单位像素构成例的 区块图。 图32A-E为图31所示实施形态之动作时序的时序图。 图33为本发明第九实施形态之单位像素构成例的 区块图。 图34为图33所示位准变位电路之积层构造一例的概 略剖面图。