[发明专利]固态成像装置和用于驱动固态成像装置的方法

说明书

目的在于减少一个具有全局快门功能的CMOS型成像装置的尺寸。因此，在这一成像装置中，光电转换单元根据规定曝光时间的曝光量来产生电荷。生成电荷保持单元是在半导体基板上以规定的杂质浓度被形成的，并保持电荷。生成电荷传输单元使得：在曝光时间已经过之后，电流能够在光电转换单元和生成电荷保持单元之间流动，由此将电荷从光电转换单元传输到生成电荷保持单元。输出电荷保持单元以与生成电荷保持单元基本相同的杂质浓度形成，并保持电荷。保持电荷分配单元使电流能够在生成电荷保持单元和输出电荷保持单元之间流动，从而将在生成电荷保持单元中保持的电荷均匀分配到生成电荷保持单元和输出电荷保持单元。在保持电荷分配单元分配之后，信号生成单元根据在输出电荷保持单元中保持的电荷，生成作为图像信号的信号。

技术领域

本技术涉及一种固态成像装置和固态成像装置的驱动方法。更具体地，本技术涉及CMOS型固态成像装置及其驱动方法。

背景技术

通常，互补金属氧化物半导体(CMOS)型的成像装置被用作用于摄像机等的成像装置。该成像装置具有像素阵列单元，其中，包括光电转换单元的像素被设置为二维形状。在这里，光电转换单元是半导体元件，它执行光电转换，以产生与入射光量相对应的电荷。此光电转换的周期对应于成像装置中的曝光时段。交替执行曝光时段、以及用于读取在曝光时段中生成的电荷作为信号的信号读取时段，并可由此获得连续帧的图像信号。在这个成像装置中，为了生成一帧图像信号，需要读取所有行的图像信号。逐行顺次执行了这些信号的读取。在传统的CMOS型成像装置中，在信号读取后立即开始曝光。因此，曝光的开始和结束的时刻对于每一行都有偏移，并由此存在这样的问题：在输出图像中出现失真。

因此，已经提出了一种成像装置，其具有全局快门功能，用于对于所有行都同时开始和结束曝光(例如，专利文件1)。

引用列表

专利文件

专利文件1：特开2004-111590

发明内容

发明要解决的问题

在上述的传统技术中，在每个像素中包括电荷累积单元，用于保持由光电转换单元产生的电荷。在曝光时段过去之后，所产生的电荷在所有像素中被同时传输到电荷累积单元。然后，生成基于传输到电荷累积单元的电荷的图像信号，并将其逐行读出。因此，可以对整行均衡化曝光的开始和结束的时刻，并且可以实现全局快门功能。

该成像装置中的像素被布置成一区域，用于保持在与上述光电转换单元和电荷累积单元同一半导体基板中形成的电荷。这个区域被称为浮动扩散(floating diffusion)，且为连接到用于信号读取的输入线的区域。为了产生图像信号，需要将光电转换单元产生的电荷传输到浮动扩散中。也就是说，有必要执行传输从光电转换单元到电荷累积单元的传输、以及在读取信号时的从电荷累积单元到浮动扩散的传输。为了防止电荷残留、并传输所有电荷，对光电转换单元、电荷累积单元、以及浮动扩散来说，有必要具有阶段电位(stepwise potential)。也就是说，需要在光电转换单元的电位与浮动扩散的电位之间的中间电位上形成电荷累积单元。如上所述，在电位的高度方面限制了累积区域，并需要较大的占用面积来获得期望容量。因此，存在成像装置的尺寸增加的缺点。

本技术是考虑到这种情况而设计的，其目标是使具有全局快门功能的成像装置的减小尺寸。

对问题的解决方案