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公開番号2022138487
公報種別公開特許公報(A)
公開日2022-09-26
出願番号2021038400
出願日2021-03-10
発明の名称光電変換装置
出願人キヤノン株式会社
代理人個人,個人,個人,個人
主分類H04N 5/369 20110101AFI20220915BHJP(電気通信技術)
要約【課題】画質を低下することなくチップサイズを縮小することが可能な光電変換装置を提供する。
【解決手段】光電変換装置は、光の入射に応じて電荷を生成する光電変換素子と、光電変換素子から電荷が転送される電荷保持部と、電荷保持部に保持された電荷の量に応じた信号を出力する出力部と、を有する画素を有する。出力部は、ソースフォロワ回路を構成し、ゲート電極が電荷保持部に接続された第1導電型の第1のトランジスタを有する。第1のトランジスタのゲート電極は、第1導電型と異なる第2導電型の半導体を備える。
【選択図】図4
特許請求の範囲【請求項1】
光の入射に応じて電荷を生成する光電変換素子と、前記光電変換素子から電荷が転送される電荷保持部と、前記電荷保持部に保持された電荷の量に応じた信号を出力する出力部と、を有する画素を有し、
前記出力部は、ソースフォロワ回路を構成し、ゲート電極が前記電荷保持部に接続された第1導電型の第1のトランジスタを有し、
前記第1のトランジスタの前記ゲート電極は、前記第1導電型と異なる第2導電型の半導体を備える
ことを特徴とする光電変換装置。
続きを表示(約 1,300 文字)【請求項2】
前記画素の前記出力部に接続された出力線と、
前記出力線に接続され、前記画素から出力される信号を保持するキャパシタを有する信号保持回路と、を更に有し、
前記キャパシタは、一対の電極と、前記一対の電極の間に配された誘電体膜と、を有し、
前記誘電体膜の膜厚は、前記第1のトランジスタのゲート絶縁膜の膜厚よりも薄い
ことを特徴とする請求項1記載の光電変換装置。
【請求項3】
前記信号保持回路は、前記光電変換素子への入射光に応じた第1の信号を保持する第1のキャパシタと、前記画素のリセット状態に基づく第2の信号を保持する第2のキャパシタと、を有する
ことを特徴とする請求項2記載の光電変換装置。
【請求項4】
前記第1の信号及び前記第2の信号に対して相関二重サンプリングによる補正処理を行う信号処理部を更に有する
ことを特徴とする請求項3記載の光電変換装置。
【請求項5】
前記第1のキャパシタ及び前記第2のキャパシタは、MIS構造を有する
ことを特徴とする請求項3又は4記載の光電変換装置。
【請求項6】
前記出力部は、前記第1のトランジスタと前記出力線との間に接続された前記第1導電型の第2のトランジスタを更に有し、
前記第2のトランジスタの前記ゲート電極は、前記第2導電型の半導体を備える
ことを特徴とする請求項2乃至5のいずれか1項に記載の光電変換装置。
【請求項7】
前記画素は、前記光電変換素子から前記電荷保持部への電荷の転送を制御するための転送電極を更に有し、
前記転送電極は、前記第2導電型の半導体を備える
ことを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載の光電変換装置。
【請求項8】
前記画素は、前記電荷保持部をリセットするための電圧の前記電荷保持部への供給を制御する前記第1導電型の第3のトランジスタを更に有し、
前記第3のトランジスタのゲート電極は、前記第1導電型の半導体を備える
ことを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項に記載の光電変換装置。
【請求項9】
光の入射に応じて電荷を生成する光電変換素子と、前記光電変換素子から電荷が転送される電荷保持部と、前記電荷保持部に保持された電荷の量に応じた信号を出力する出力部と、を有する画素を有し、
前記出力部は、ソースフォロワ回路を構成し、ゲート電極が前記電荷保持部に接続された第1導電型の第1のトランジスタを有し、
前記第1のトランジスタの閾値電圧は、ゲート電圧Vgの0.8倍の電圧とソース電圧Vsとの差が1V以上になるように設定されている
ことを特徴とする光電変換装置。
【請求項10】
前記画素は、前記電荷保持部をリセットするための電圧の前記電荷保持部への供給を制御する前記第1導電型の第3のトランジスタを更に有し、
前記第3のトランジスタの閾値電圧の絶対値は、前記第1のトランジスタの閾値電圧の絶対値よりも小さい
ことを特徴とする請求項9記載の光電変換装置。
(【請求項11】以降は省略されています)

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本発明は、光電変換装置に関する。
続きを表示(約 1,700 文字)【背景技術】
【0002】
イメージセンサのチップサイズを縮小するための1つのアプローチとして、相対的に大きな回路面積を要する相関二重サンプリングのための容量素子の小面積化が挙げられる。特許文献1には、MOS容量のゲート酸化膜を薄くすることによって単位面積あたりの容量値を増加させることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
特開2008-124229号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、MOS容量のゲート酸化膜を薄くすると絶縁耐圧が低下するため、MOS容量の耐圧に応じて画素信号の出力レベルを下げる必要があるが、画素信号の出力レベルを下げることによってノイズが増加することがあった。
【0005】
本発明の目的は、画質を低下することなくチップサイズを縮小することが可能な光電変換装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本明細書の一開示によれば、光の入射に応じて電荷を生成する光電変換素子と、前記光電変換素子から電荷が転送される電荷保持部と、前記電荷保持部に保持された電荷の量に応じた信号を出力する出力部と、を有する画素を有し、前記出力部は、ソースフォロワ回路を構成し、ゲート電極が前記電荷保持部に接続された第1導電型の第1のトランジスタを有し、前記第1のトランジスタの前記ゲート電極は、前記第1導電型と異なる第2導電型の半導体を備える光電変換装置が提供される。
【0007】
また、本明細書の他の一開示によれば、光の入射に応じて電荷を生成する光電変換素子と、前記光電変換素子から電荷が転送される電荷保持部と、前記電荷保持部に保持された電荷の量に応じた信号を出力する出力部と、を有する画素を有し、前記出力部は、ソースフォロワ回路を構成し、ゲート電極が前記電荷保持部に接続された第1導電型の第1のトランジスタを有し、前記第1のトランジスタの閾値電圧は、ゲート電圧Vgの0.8倍の電圧とソース電圧Vsとの差が1V以上になるように設定されている光電変換装置が提供される。
【発明の効果】
【0008】
本発明によれば、光電変換素子における蓄積電荷量を減らすことなく画素信号の出力レベルを下げることができる。これにより、画質を低下することなくチップサイズを縮小することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
本発明の第1実施形態による光電変換装置の構成例を示す上面模式図である。
本発明の第1実施形態による光電変換装置における光電変換部の構成例を示すブロック図である。
本発明の第1実施形態による光電変換装置における画素及び信号保持回路の構成例を示す回路図である。
本発明の第1実施形態による光電変換装置における画素の平面図である。
本発明の第1実施形態による光電変換装置における画素の断面図である。
本発明の第1実施形態による光電変換装置におけるキャパシタの断面図である。
本発明の第1実施形態による光電変換装置における画素の動作を示すタイミングチャートである。
N型トランジスタの閾値電圧とチャネル領域に注入するN型不純物の注入量との関係の一例を示すグラフである。
増幅トランジスタのVg-Vs特性の一例を示すグラフである。
本発明の第5実施形態による撮像システムの概略構成を示すブロック図である。
本発明の第6実施形態による撮像システム及び移動体の構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0010】
[第1実施形態]
本発明の第1実施形態による光電変換装置の概略構成について、図1及び図2を用いて説明する。図1は、本実施形態による光電変換装置の構成例を示す上面模式図である。図2は、本実施形態による光電変換装置における光電変換部の構成例を示すブロック図である。
(【0011】以降は省略されています)

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