(57)【要約】【課題】外光を収容するために、ＡＰＳに設置された所定の領域（受光部）の面積が減少する場合、信号対ノイズ比が悪化する現象を補償したＡＰＳセルを提供する。【解決手段】ＡＰＳセルは、受光部で小規模に生成された電荷を、電荷増幅装置２２０を利用して増幅させた後に処理する。ＡＰＳセルは、受光装置２１０及び電荷増幅装置２２０を備える。受光装置２１０は、光を受信し、受信された光に対応する所定の電荷を生成させる。電荷増幅装置２２０は、受光装置２１０で生成された電荷のうちいずれか一つの電荷を受信して増幅する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外光を受信し、受信された光量に対応する電流または電圧信号を生成するＡＰＳセルにおいて、
光を受信し、受信された光に対応する所定の電荷（電子正孔対）を生成させる受光装置と、
前記受光装置で生成された前記電荷のうち、いずれか一つの電荷を受信して増幅する電荷増幅装置と、を備えることを特徴とするＡＰＳセル。
【請求項２】
前記受光装置は、一端が所定の電源電圧に連結され、他端に光を吸収して電荷を生成させる光ダイオードを少なくとも一つ以上備え、
前記所定の電源電圧は、前記ＡＰＳセルを具現するために使われる構成素子により、高電源電圧または低電源電圧のうちいずれか一つである
ことを特徴とする請求項１に記載のＡＰＳセル。
【請求項３】
前記電荷増幅装置は、一端が所定の電源電圧に連結され、ベース端子が前記受光装置に連結され、増幅された電荷に対応する電流を、他端を通じて出力するバイポーラトランジスタを備え、
前記所定の電源電圧は、前記ＡＰＳセルに使われる構成素子により、高電源電圧または低電源電圧のうちいずれか一つであることを特徴とする請求項１に記載のＡＰＳセル。
【請求項４】
所定の電源電圧と前記電荷増幅装置との間に位置し、ＡＰＳセルが正常動作を行う瞬間を決定するロー選択信号に応答して、前記電荷増幅装置に必要な電流を前記電源電圧から供給するセル選択装置をさらに備え、
前記所定の電源電圧は、前記ＡＰＳセルに使われる構成素子により、高電源電圧または低電源電圧のうちいずれか一つである
ことを特徴とする請求項１に記載のＡＰＳセル。
【請求項５】
前記セル選択装置は、一端が前記電源電圧に連結され、他端が前記電荷増幅装置に連結され、ゲートに前記ロー選択信号が印加されるＭＯＳトランジスタを備えることを特徴とする請求項４に記載のＡＰＳセル。
【請求項６】
一端が電荷増幅装置の他端に連結され、他端がリセット用の電源電圧に連結され、所定のリセット信号に対応して、前記電荷増幅装置の出力を所定の値に固定させるリセット装置をさらに備え、
前記リセット用の電源電圧は、前記ＡＰＳセルで使用するバイポーラトランジスタのタイプ、ＭＯＳトランジスタのタイプ、及び前記電荷増幅装置の出力値により、低電源電圧、低電源電圧にしきい電圧を加えた電圧、または高電源電圧のうちいずれか一つである
ことを特徴とする請求項４に記載のＡＰＳセル。
【請求項７】
前記リセット装置は、一端が前記リセット用の電源電圧に連結され、ゲートに前記リセット信号が印加されるＭＯＳトランジスタを備えることを特徴とする請求項６に記載のＡＰＳセル。
【請求項８】
前記受光装置と前記電荷増幅装置との間で、所定の電荷伝達信号に応答して、前記受光装置で生成された電荷を前記電荷増幅装置に伝達する電荷伝達装置をさらに備えることを特徴とする請求項６に記載のＡＰＳセル。
【請求項９】
前記電荷伝達装置は、一端が前記受光装置に連結され、他端が前記電荷増幅装置に連結され、ゲートに前記電荷伝達信号が印加されるＭＯＳトランジスタを備えることを特徴とする請求項８に記載のＡＰＳセル。
【請求項１０】
前記受光装置は、複数個の受光用の単位装置を備え、
前記電荷伝達装置は、前記受光用の単位装置の数と同一な複数個の制御信号を受信し、前記制御信号に対応して、前記受光用の単位装置で生成された電荷をそれぞれ伝達する複数個の電荷伝達単位装置を備える
ことを特徴とする請求項６に記載のＡＰＳセル。
【請求項１１】
前記受光用の単位装置は、光ダイオードをそれぞれ備え、
前記電荷伝達単位装置は、ＭＯＳトランジスタをそれぞれ備える
ことを特徴とする請求項１０に記載のＡＰＳセル。
【請求項１２】
外光を受信し、受信された光量に対応する電流または電圧信号を生成するＡＰＳセルにおいて、
光を受信し、受信された光に対応する所定の電荷（電子正孔対）を生成させる受光装置と、
前記受光装置で生成された前記電荷のうち、いずれか一つの電荷を受信し、所定の第１電源電圧を利用して前記電荷を増幅する電荷増幅装置と、を備えることを特徴とするＡＰＳセル。
【請求項１３】
前記受光装置は、一端が所定の第２電源電圧に連結され、他端に光を吸収して電荷を生成させる光ダイオードを少なくとも一つ以上備え、
前記所定の第２電源電圧は、前記ＡＰＳセルを具現するために使われる構成素子により、高電源電圧または低電源電圧のうちいずれか一つである
ことを特徴とする請求項１２に記載のＡＰＳセル。
【請求項１４】
前記電荷増幅装置は、一端が前記第１電源電圧に連結され、ベース端子に前記受光装置が連結され、増幅された電荷に対応する電流を、他端を通じて出力するバイポーラトランジスタを備え、
前記電源電圧は、前記ＡＰＳセルを具現するために使われる構成素子により、高電源電圧または低電源電圧のうちいずれか一つである
ことを特徴とする請求項１２に記載のＡＰＳセル。
【請求項１５】
前記ＡＰＳセルは、ＡＰＳセルが正常動作を行う瞬間を決定するロー選択信号に応答して、前記電荷増幅装置から増幅された電流を受信して伝達するセル選択装置をさらに備えることを特徴とする請求項１２に記載のＡＰＳセル。
【請求項１６】
前記セル選択装置は、一端が前記電荷増幅装置に連結され、ゲートに前記ロー選択信号が印加されたＭＯＳトランジスタを備えることを特徴とする請求項１５に記載のＡＰＳセル。
【請求項１７】
前記ＡＰＳセルは、一端が電荷増幅装置の他端に連結され、他端がリセット用の電源電圧に連結され、所定のリセット信号に対応して、前記電荷増幅装置の出力を所定の値に固定させるリセット装置をさらに備え、
前記リセット用の電源電圧は、前記ＡＰＳセルで使用するバイポーラトランジスタのタイプ、ＭＯＳトランジスタのタイプ、及び前記電荷増幅装置の出力値により、低電源電圧、低電源電圧にしきい電圧を加えた電圧、または高電源電圧のうちいずれか一つである
ことを特徴とする請求項１５に記載のＡＰＳセル。
【請求項１８】
前記リセット装置は、一端が前記第２電源電圧に連結され、他端が前記電流伝達装置に連結され、ゲートに前記リセット信号が印加されるＭＯＳトランジスタを備えることを特徴とする請求項１７に記載のＡＰＳセル。
【請求項１９】
前記ＡＰＳセルは、前記受光装置と前記電荷増幅装置との間で、所定の電荷伝達信号により、前記受光装置で生成された電荷を前記電荷増幅装置に伝達する電荷伝達装置をさらに備えることを特徴とする請求項１７に記載のＡＰＳセル。
【請求項２０】
前記電荷伝達装置は、一端が前記受光装置に連結され、他端が前記電荷増幅装置に連結され、ゲートに前記電荷伝達信号が印加されるＭＯＳトランジスタを備えることを特徴とする請求項１９に記載のＡＰＳセル。
【請求項２１】
前記受光装置は、少なくとも２つの受光用の単位装置を備え、
前記電荷伝達装置は、前記受光用の単位装置の数と同一な複数個の制御信号を受信し、前記制御信号にそれぞれ対応して動作し、前記受光用の単位装置にそれぞれ連結された電荷伝達単位装置を備えることを特徴とする請求項１５に記載のＡＰＳセル。
【請求項２２】
前記受光用の単位装置は、光ダイオードをそれぞれ備え、
前記電荷伝達単位装置は、ＭＯＳトランジスタをそれぞれ備えることを特徴とする請求項２１に記載のＡＰＳセル。
【請求項２３】
外光を受信し、受信された光量に対応する電流または電圧信号を生成するＡＰＳセルにおいて、
Ｐ型電極に低電源電圧が印加され、Ｎ型電極で光を受信し、受信された光に対応する電荷を生成させる光ダイオードと、
一端が前記光ダイオードのＮ型電極に連結され、ゲートに電荷伝達信号が印加される電荷伝達用のＮ型ＭＯＳトランジスタと、
一端が高電源電圧に連結され、ゲートにロー選択信号が印加される選択用のＮ型ＭＯＳトランジスタと、
一端が前記電荷伝達用のＮ型ＭＯＳトランジスタの他端に連結され、ベースが前記選択用のＮ型ＭＯＳトランジスタの他端に連結される電荷増幅用のＰＮＰ型バイポーラトランジスタと、
一端が低電源電圧としきい電圧とを加えた電圧準位を有する電源端子に連結され、他端が前記電荷増幅用のＰＮＰ型バイポーラトランジスタの他端に連結され、ゲートにリセット信号が印加されるリセット用のＮ型ＭＯＳトランジスタと、を備えることを特徴とするＡＰＳセル。
【請求項２４】
外光を受信し、受信された光量に対応する電流または電圧信号を生成するＡＰＳセルにおいて、
Ｐ型電極に低電源電圧が印加され、Ｎ型電極で光を受信し、受信された光に対応する電荷を生成させる光ダイオードと、
一端が前記光ダイオードのＮ型電極に連結され、ゲートに電荷伝達信号が印加される電荷伝達用のＮ型ＭＯＳトランジスタと、
一端が高電源電圧に連結され、ゲートにロー選択信号が印加される選択用のＮ型ＭＯＳトランジスタと、
一端が前記選択用のＮ型ＭＯＳトランジスタの他端に連結され、ベースが前記電荷伝達用のＮ型ＭＯＳトランジスタの他端に連結される電荷増幅用のＰＮＰ型バイポーラトランジスタと、
一端が低電源電圧に連結され、他端が前記電荷増幅用のＰＮＰ型バイポーラトランジスタの他端と連結され、ゲートにリセット信号が印加されるリセット用のＰ型ＭＯＳトランジスタと、を備えることを特徴とするＡＰＳセル。
【請求項２５】
外光を受信し、受信された光量に対応する電流または電圧信号を生成するＡＰＳセルにおいて、
Ｎ型電極に低電源電圧が印加され、Ｐ型電極で光を受信し、受信された光に対応する電荷を生成させる光ダイオードと、
一端が前記光ダイオードのＰ型電極に連結され、ゲートに電荷伝達信号が印加される電荷伝達用のＰ型ＭＯＳトランジスタと、
一端が低電源電圧に連結され、ゲートにロー選択信号が印加される選択用のＰ型ＭＯＳトランジスタと、
一端が前記選択用のＰ型ＭＯＳトランジスタの他端に連結され、ベースが前記電荷伝達用のＰ型ＭＯＳトランジスタの他端に連結される電荷増幅用のＮＰＮ型バイポーラトランジスタと、
一端が高電源電圧に連結され、他端が前記電荷増幅用のＮＰＮ型バイポーラトランジスタの他端と連結され、ゲートにリセット信号が印加されるリセット用のＰ型ＭＯＳトランジスタと、を備えることを特徴とするＡＰＳセル。
【請求項２６】
外光を受信し、受信された光量に対応する電流または電圧信号を生成するＡＰＳセルにおいて、
Ｐ型電極に低電源電圧が印加され、Ｎ型電極で光を受信し、受信された光に対応する電荷を生成させる少なくとも２つ以上の光ダイオードと、
一端が対応する前記光ダイオードのＮ型電極に連結され、ゲートに対応する電荷伝達信号が印加された少なくとも２つ以上の電荷伝達用のＮ型ＭＯＳトランジスタと、
一端が高電源電圧に連結され、ゲートにロー選択信号が印加される選択用のＮ型ＭＯＳトランジスタと、
一端が前記選択用のＮ型ＭＯＳトランジスタの他端に連結され、ベースが前記電荷伝達用のＮ型ＭＯＳトランジスタの他端に共通に連結される増幅用のＰＮＰ型バイポーラトランジスタと、
一端が低電源電圧としきい電圧とを加えた電圧準位を有する電源端子に連結され、他端が前記増幅用のＰＮＰ型バイポーラトランジスタの他端と連結され、ゲートにリセット信号が印加されるリセット用のＮ型ＭＯＳトランジスタと、を備えることを特徴とするＡＰＳセル。
【請求項２７】
外光を受信し、受信された光量に対応する電流または電圧信号を生成するＡＰＳセルにおいて、
Ｐ型電極に低電源電圧が印加され、Ｎ型電極で光を受信し、受信された光に対応する電荷を生成させる光ダイオードと、
一端が前記光ダイオードのＮ型電極に連結され、ゲートに電荷伝達信号が印加される電荷伝達用のＮ型ＭＯＳトランジスタと、
一端が高電源電圧に連結され、ベースが前記電荷伝達用のＮ型ＭＯＳトランジスタの他端に連結された増幅用のＰＮＰ型バイポーラトランジスタと、
一端が前記増幅用のＰＮＰ型バイポーラトランジスタの他端と連結され、ゲートにロー選択信号が印加された選択用のＮ型ＭＯＳトランジスタと、
一端が低電源電圧、または低電源電圧及びしきい電圧の和と同一な電圧準位を有する電源端子に連結され、他端が前記選択用のＮ型ＭＯＳトランジスタの他端に連結され、ゲートにリセット信号が印加されるリセット用のＮ型ＭＯＳトランジスタと
を備えることを特徴とするＡＰＳセル。
【請求項２８】
外光を受信し、受信された光量に対応する電流または電圧信号を生成するＡＰＳセルにおいて、
Ｎ型電極に低電源電圧が印加され、Ｐ型電極で光を受信し、受信された光に対応する電荷を生成させる光ダイオードと、
一端が前記光ダイオードのＰ型電極に連結され、ゲートに伝達制御信号が印加される電荷伝達用のＰ型ＭＯＳトランジスタと、
一端が低電源電圧に連結され、ベースが前記電荷伝達用のＰ型ＭＯＳトランジスタの他端に連結された増幅用のＮＰＮ型バイポーラトランジスタと、
一端が前記増幅用のＮＰＮ型バイポーラトランジスタの他端と連結され、ゲートにロー選択信号が印加された選択用のＰ型ＭＯＳトランジスタと、
一端が高電源電圧に連結され、他端が前記選択用のＰ型ＭＯＳトランジスタの他端に連結され、ゲートにリセット信号が印加されるリセット用のＰ型ＭＯＳトランジスタと
を備えることを特徴とするＡＰＳセル。
【請求項２９】
前記リセット用のＮ型ＭＯＳトランジスタは、
空乏型のＮ型ＭＯＳトランジスタであることを特徴とする請求項２３、２６、２７のうちいずれか１項に記載のＡＰＳセル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、映像センサに係り、特に、ＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）映像センサのＡＰＳ（Ａｃｔｉｖｅ Ｐｉｘｅｌ Ｓｅｎｓｏｒ）セルに関する。
【背景技術】
【０００２】
ＣＩＳ（ＣＭＯＳ Ｉｍａｇｅ Ｓｅｎｓｏｒ）は、画素の個数と同一であるＡＰＳセルを備えている。前記ＡＰＳセルは、外部から光を受信し、前記受信された光量をそれに対応する電気的信号に変換する役割を担う。
【０００３】
図１は、従来のＡＰＳセルの回路図である。
図１に示すように、前記ＡＰＳセルは、電荷伝達トランジスタＭ１、リセット用のトランジスタＭ２、ロー選択用のトランジスタＭ３、電流伝達トランジスタＭ４、光ダイオードＰＤ、及び拡散キャパシタＣｄを備える。
【０００４】
光に露出された光ダイオードＰＤは、光エネルギーを吸収して励起された電子正孔対を生成させる。生成された正孔は、光ダイオードの一端（Ｐ型電極）に連結された電源電圧ＧＮＤにドリフトされるが、生成された電子は、光ダイオードＰＤにそのまま残っている。
【０００５】
電荷伝達トランジスタＭ１は、光ダイオードＰＤのＮ型電極に一端が連結されており、光ダイオードＰＤとは一定したエネルギー障壁を維持している。前記一定したエネルギー障壁の高さは、光ダイオードＰＤのＮ型電極に生成された電子が克服できるものより一般的に高い。しかし、電荷伝達トランジスタＭ１のゲートに所定の電圧ＶＴＧが印加されて、電荷伝達トランジスタＭ１がターンオンされることによって、前記エネルギー障壁の高さが低くなれば、光ダイオードＰＤに生成された電子が前記エネルギー障壁を超えて、電荷伝達トランジスタＭ１の他端に移動する。
【０００６】
リセット用のトランジスタＭ２は、一端が高電源電圧ＶＤＤに連結され、他端が電荷伝達トランジスタＭ１の他端に連結される。ゲートにリセット信号ＶＲｅｓｅｔが印加されれば、電荷伝達トランジスタＭ１の他端の電圧を強制的に所定の電圧状態にする。
【０００７】
ロー選択用のトランジスタＭ３は、光ダイオードＰＤで生成されて伝えられた電荷の量に対応する電流が流れる瞬間を決定し、電流伝達トランジスタＭ４に必要な電流を供給する。このために、一端が高電源電圧ＶＤＤに連結され、他端が電流伝達トランジスタＭ４に連結され、ゲートは、ロー選択信号ＶＲＳが印加される。
【０００８】
電流伝達トランジスタＭ４は、ゲートが電荷伝達トランジスタＭ１の他端及びリセット用のトランジスタＭ２の他端と共通に連結されており、ゲートの電圧に対応する電流ＶＯＵＴを他端に出力する。
【０００９】
拡散キャパシタＣｄは、電荷伝達トランジスタＭ１の他端と基板（図示せず）との間に存在するフローティングキャパシタであって、光ダイオードＰＤから移動された電子をホールドする。拡散キャパシタＣｄは、任意に作ることもあるが、製造特性上、自然に発生する拡散キャパシタを利用すればよい。
【００１０】
図１に示した前記ＡＰＳセルによって電気的信号に変換された映像信号は、所定の処理過程を経て、再生に必要な映像データとして保存される。ユーザーは、前記保存された映像データを、所定の再生過程を通じて画面で確認できる。再生される画面の質を高めるためには、前記ＡＰＳセルの個数を増加させねばならない。ＡＰＳセルの数が増加するということは、前記ＡＰＳセルを含むＣＩＳの面積が相対的に増加しない限り、前記ＡＰＳセルの面積が減少せねばならないということを意味する。
【００１１】
特に、ＡＰＳセルのうち、光を受信するために割り当てられた部分（以下、受光部）の面積が減少せねばならない。しかしながら、前記受光部の面積が減少するということは、外光による電子の生成が少なくなるということであって、外光についての電気的な信号変換の効率の悪化を誘発する。
例えば、信号対ノイズ比が不良になるので、正しい画像を具現し難い。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明が解決しようとする課題は、ＣＭＯＳイメージセンサにおいて、受光部の面積が減少しつつ生成された少量の電荷を、所定の電荷増幅装置を利用して、増幅して使用するＡＰＳセルを提供するところにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
前記課題を解決するための本発明の一面によるＡＰＳセルは、受光装置及び電荷増幅装置を備える。場合によっては、セル選択装置、電荷伝達装置、リセット装置及び電流伝達装置などをさらに具備できる。
【００１４】
前記受光装置は、光を受信し、受信された光に対応する電荷を生成させる。前記所定の電荷は、電子正孔対を意味する。前記電荷増幅装置は、前記受光装置で生成された前記電荷のうち、いずれか一つの電荷を受信して増幅する。
【００１５】
前記セル選択装置は、ＡＰＳセルが正常動作を行う瞬間を決定するロー選択信号に応答して、電源電圧から前記電荷増幅装置に必要な電流を供給する。前記ロー選択信号は、所定の制御装置から発生し、ロー選択信号により、前記ＡＰＳセルが選択されたか否か決定される。すなわち、前記ロー選択信号により、前記ＡＰＳセルがイネーブルされる。
【００１６】
前記電荷伝達装置は、電荷伝達信号により、前記受光装置で生成された電荷を前記電荷増幅装置に伝達する。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によるＡＰＳセルは、受光部で小規模に生成された電荷を電荷増幅装置で増幅させた後に処理して、信号対ノイズ比を向上させる。したがって、画質をさらに良好にするために、映像センサの数が増加するので、受光部の面積が減少して少量の光を感知しても、前記少量の光に対応して発生する電荷のノイズに対する適応性を増加させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明と、本発明の動作上の利点及び本発明の実施によって達成される目的を十分に理解するためには、本発明の望ましい実施形態を例示する添付図面及び図面に記載された内容を参照せねばならない。
【００１９】
以下、添付した図面を参照して本発明の望ましい実施形態を説明することにより、本発明を詳細に説明する。各図面に提示された同じ参照符号は同じ部材を示す。
【００２０】
本発明は、光ダイオードから発生した電子が電荷伝達トランジスタを通じて拡散キャパシタへ伝送され、これが電流伝達トランジスタのゲートの電圧を変更させることによって動作するＡＰＳ（Ａｃｔｉｖｅ Ｐｉｘｅｌ Ｓｅｎｓｏｒ）セルにおいて、前記光ダイオードから発生した電荷（電子または正孔）を増幅させて、前記電流伝達トランジスタのゲートに印加させることによって、ノイズについての特性を強化させる。
【００２１】
図２は、本発明の一面によるＡＰＳセルのブロックダイヤグラムである。
図２に示すように、前記ＡＰＳセルは、受光装置２１０及び電荷増幅装置２２０を備え、場合によって、セル選択装置２３０をさらに備えることがある。
【００２２】
受光装置２１０は、光を受信し、受信された光に対応する所定の電荷（電子正孔対）を生成させる。電荷増幅装置２２０は、受光装置２１０で生成された前記電荷のうちいずれか一つの電荷を受信して、増幅する。セル選択装置２３０は、ＡＰＳセルが正常動作を行う瞬間を決定するロー選択信号ＶＲＳに応答して、電源電圧ＶＤＤから電荷増幅装置２２０に必要な電流を供給する。
【００２３】
前記増幅される電荷は、受光装置２１０からいかなる電荷を伝達されるかによって決まり、これは、受光装置２１０の連結構造から決まる。例えば、受光装置２１０として光ダイオードが使われ、Ｐ型電極が低電源電圧ＧＮＤに連結されれば、正孔が前記低電源電圧ＧＮＤ側に移動し、結局、電子が電荷増幅装置２２０に伝達される。以下の説明では、受光装置から電荷増幅装置への電荷伝達の方法は、前述した方法と同一である。
【００２４】
図３は、図２に示した本発明によるＡＰＳセルを応用したブロックダイヤグラムである。
図３に示すように、前記ＡＰＳセルは、受光装置３１０、電荷伝達装置３２０、電荷増幅装置３３０、セル選択装置３４０、電流伝達装置３５０及びリセット装置３６０を備える。
【００２５】
受光装置３１０は、光を受信し、受信された光に対応する所定の電荷を生成させる。電荷伝達装置３２０は、電荷伝達信号ＶＴＧにより、受光装置３１０で生成された前記電荷のうちいずれか一つの電荷を電荷増幅装置３３０に伝達する。電荷増幅装置３３０は、受光装置３１０で生成された前記電荷を受信して増幅する。セル選択装置３４０は、ＡＰＳセルが正常動作を行う瞬間を決定するロー選択信号ＶＲＳに応答して、電源電圧ＶＤＤから電荷増幅装置３３０に必要な電流を供給する。電流伝達装置３５０は、ロー選択信号ＶＲＳによって該当ＡＰＳセルが選択された場合、電荷増幅装置３３０で増幅された電荷に対応する電流を出力する。
【００２６】
リセット装置３６０は、リセット信号ＶＲｅｓｅｔに応答して、電流伝達装置３５０を所定の値にリセットさせる。リセット装置３６０で使われる電源電圧（リセット用の電源）は、前記ＡＰＳセルで使用する電源のうち相対的に高電源電圧、相対的に低電源電圧、相対的に低電源電圧とＭＯＳトランジスタのしきい電圧とを加えた電圧のうち、いずれか一つを使用することが望ましい。使用可能な前記複数個の電源のうち何の電源を選択するかは、ＡＰＳセルで使用するバイポーラトランジスタのタイプ、ＭＯＳトランジスタのタイプ、及び前記電荷増幅装置の出力値によって決定される。
【００２７】
図４は、本発明の他の面によるＡＰＳセルのブロックダイヤグラムである。
図４に示すように、前記ＡＰＳセルは、受光装置４１０及び電荷伝達装置４２０を備え、場合によって、セル選択装置４３０をさらに具備できる。
【００２８】
受光装置４１０は、光を受信し、受信された光に対応する所定の電荷（電子正孔対）を生成させる。電荷増幅装置４２０は、受光装置４１０から受信した電荷のうちいずれか一つの電荷を、電源電圧ＶＤＤを利用して増幅する。セル選択装置４３０は、ロー選択信号ＶＲＳに応答して、電荷増幅装置４２０で増幅された電荷が他端に接続する装置で使用可能にする。
【００２９】
図５は、図４に示した本発明によるＡＰＳセルを応用したブロックダイヤグラムである。
【００３０】
図５に示すように、前記ＡＰＳセルは、受光装置５１０、電荷伝達装置５２０、電荷増幅装置５３０、セル選択装置５４０、電流伝達装置５５０及びリセット装置５６０を備える。
【００３１】
受光装置５１０は、光を受信し、受信された光に対応する所定の電荷を生成させる。電荷伝達装置５２０は、電荷伝達信号ＶＴＧによって、受光装置５１０で生成された前記電荷のうちいずれか一つの電荷を電荷増幅装置５３０に伝達する。電荷増幅装置５３０は、受光装置５１０で生成されて受信された前記電荷を、電源電圧ＶＤＤを利用して増幅する。セル選択装置５４０は、ロー選択信号ＶＲＳに応答して、電荷増幅装置５３０で増幅された電荷が他端に接続する装置で使用可能にする。電流伝達装置５５０は、ロー選択信号ＶＲＳによって該当ＡＰＳセルが選択された場合、電荷増幅装置５３０で増幅された電荷に対応する電流を出力する。
【００３２】
リセット装置５６０は、リセット信号ＶＲｅｓｅｔに応答して、電流伝達装置５５０を所定の値にリセットさせる。リセット装置５６０で使われる電源電圧（リセット用の電源）は、前記ＡＰＳセルで使用する電源のうち相対的に高電源電圧、相対的に低電源電圧、相対的に低電源電圧とＭＯＳトランジスタのしきい電圧とを加えた電圧のうち、いずれか一つを使用することが望ましい。使用可能な前記複数個の電源のうち何の電源を選択するかは、ＡＰＳセルで使用するバイポーラトランジスタのタイプ、ＭＯＳトランジスタのタイプ、及び前記電荷増幅装置の出力値によって決定される。
【００３３】
ここで、上述の実施形態において、受光装置２１０、３１０、４１０、５１０で生成させる電荷は、電子正孔対である。また、電荷増幅装置２２０、３３０、４２０、５３０は、電子または正孔のうちいずれか一つの電荷を増幅する。
【００３４】
以下、図６ないし図１１を通じて、本発明を実際に回路で具現してみる。
図６ないし図１１に示した電流伝達トランジスタＭ６４ないしＭ１１４、及び拡散キャパシタＣｄ６ないしＣｄ１１は、発明の理解を助けるためのものであって、本発明の本質的な内容とは関係なく、前記回路は、当業者によって多様に変形される。
【００３５】
図６は、本発明の一面によるＡＰＳセルの第１実施形態を示す回路図である。
図６に示すように、ＡＰＳセルは、光ダイオードＰＤ６、電荷伝達用のＮ型ＭＯＳトランジスタＭ６１、選択用のＮ型ＭＯＳトランジスタＭ６２、電荷増幅用のＰＮＰ型バイポーラトランジスタＰＮＰ６、リセット用のＮ型ＭＯＳトランジスタＭ６３、電流伝達用のＮ型ＭＯＳトランジスタＭ６４、及び拡散キャパシタＣｄ６を備える。
【００３６】
光ダイオードＰＤ６は、Ｐ型電極に低電源電圧ＧＮＤが印加され、Ｎ型電極から光を受信し、受信された光に対応する電荷を生成させる。電荷伝達用のＮ型ＭＯＳトランジスタＭ６１は、一端が光ダイオードＰＤ６のＮ型電極に連結され、ゲートに電荷伝達信号ＶＴＧが印加される。選択用のＮ型ＭＯＳトランジスタＭ６２は、一端が高電源電圧ＶＤＤに連結され、ゲートにロー選択信号ＶＲＳが印加される。電荷増幅用のＰＮＰ型バイポーラトランジスタＰＮＰ６は、一端が選択用のＮ型ＭＯＳトランジスタＭ６２の他端に連結され、ベースが電荷伝達用のＮ型ＭＯＳトランジスタＭ６１の他端に連結される。リセット用のＮ型ＭＯＳトランジスタＭ６３は、空乏型トランジスタであって、一端が低電源電圧としきい電圧とを加えた電圧準位ＶＳＳ＋Ｖｔｈを有する電源端子に連結され、他端が前記電荷増幅用のＰＮＰ型バイポーラトランジスタＰＮＰ６の他端と連結され、ゲートにリセット信号ＶＲｅｓｅｔが印加される。ここで、低電源電圧ＶＳＳは、接地電圧ＧＮＤと同一な電圧であっても良く、さらに低電圧であっても良い。
【００３７】
電流伝達用のＮ型ＭＯＳトランジスタＭ６４は、一端が高電源電圧ＶＤＤに連結され、ゲートに印加される電荷増幅用のＰＮＰ型バイポーラトランジスタＰＮＰ６の他端の電圧によって電流を出力する。前記電流は、電流伝達用のＮ型ＭＯＳトランジスタＭ６４の他端に連結された追加回路（図示せず）により、その電圧が決定される。拡散キャパシタＣｄ６は、工程で実際に生成させることができるが、ＭＯＳ工程の特性上、トランジスタのドレインまたはソース電極に自然に生成されるキャパシタをそのまま利用することもできる。
【００３８】
電流伝達用のＮ型ＭＯＳトランジスタＭ６４及び拡散キャパシタＣｄ６は、図７ないし図１１でも同一な特性及び役割を行うので、図７ないし図１１についての以下の説明では省略する。
【００３９】
図７は、本発明の一面によるＡＰＳセルの第２実施形態を示す回路図である。
図７に示すように、ＡＰＳセルは、光ダイオードＰＤ７、電荷伝達用のＮ型ＭＯＳトランジスタＭ７１、選択用のＮ型ＭＯＳトランジスタＭ７２、電荷増幅用のＰＮＰ型バイポーラトランジスタＰＮＰ７、リセット用のＰ型ＭＯＳトランジスタＭ７３、電流伝達用のＰ型ＭＯＳトランジスタＭ７４、及び拡散キャパシタＣｄ７を備える。
【００４０】
光ダイオードＰＤ７は、Ｐ型電極に低電源電圧ＧＮＤが印加され、Ｎ型電極から光を受信し、受信された光に対応する電荷を生成させる。電荷伝達用のＮ型ＭＯＳトランジスタＭ７１は、一端が光ダイオードＰＤ７のＮ型電極に連結され、ゲートに電荷伝達信号ＶＴＧが印加される。選択用のＮ型ＭＯＳトランジスタＭ７２は、一端が高電源電圧ＶＤＤに連結され、ゲートにロー選択信号ＶＲＳが印加される。電荷増幅用のＰＮＰ型バイポーラトランジスタＰＮＰ７は、一端が選択用のＮ型ＭＯＳトランジスタＭ７２の他端に連結され、ベースが電荷伝達用のＮ型ＭＯＳトランジスタＭ７１の他端に連結される。リセット用のＰ型ＭＯＳトランジスタＭ７３は、一端が低電源電圧ＧＮＤに連結され、他端が電荷増幅用のＰＮＰ型バイポーラトランジスタＰＮＰ７の他端と連結され、ゲートにリセット信号ＶＲｅｓｅｔが印加される。
【００４１】
図８は、本発明の一面によるＡＰＳセルの第３実施形態を示す回路図である。
図８に示すように、ＡＰＳセルは、光ダイオードＰＤ８、電荷伝達用のＰ型ＭＯＳトランジスタＭ８１、選択用のＰ型ＭＯＳトランジスタＭ８２、電荷増幅用のＮＰＮ型バイポーラトランジスタＮＰＮ８、リセット用のＰ型ＭＯＳトランジスタＭ８３、電流伝達用のＰ型ＭＯＳトランジスタＭ８４、及び拡散キャパシタＣｄ８を備える。
【００４２】
光ダイオードＰＤ８は、Ｎ型電極に低電源電圧ＧＮＤが印加され、Ｐ型電極から光を受信し、受信された光に対応する電荷を生成させる。電荷伝達用のＰ型ＭＯＳトランジスタＭ８１は、一端が光ダイオードＰＤ８のＰ型電極に連結され、ゲートに電荷伝達信号ＶＴＧが印加される。選択用のＰ型ＭＯＳトランジスタＭ８２は、一端が低電源電圧ＧＮＤに連結され、ゲートにロー選択信号ＶＲＳが印加される。電荷増幅用のＮＰＮ型バイポーラトランジスタＮＰＮ８は、一端が選択用のＰ型ＭＯＳトランジスタＭ８２の他端に連結され、ベースが電荷伝達用のＰ型ＭＯＳトランジスタＭ８１の他端に連結される。リセット用のＰ型ＭＯＳトランジスタＭ８３は、一端が高電源電圧ＶＤＤに連結され、他端が電荷増幅用のＮＰＮ型バイポーラトランジスタＮＰＮ８の他端と連結され、ゲートにリセット信号ＶＲｅｓｅｔが印加される。
【００４３】
図９は、本発明の一面によるＡＰＳセルの第４実施形態を示す回路図である。
図９に示すように、ＡＰＳセルは、複数個の光ダイオードＰＤ９１ないしＰＤ９４、電荷伝達用のＮ型ＭＯＳトランジスタＭ９１１ないしＭ９１４、選択用のＮ型ＭＯＳトランジスタＭ９２、電荷増幅用のＰＮＰ型バイポーラトランジスタＰＮＰ９、リセット用のＮ型ＭＯＳトランジスタＭ９３、電流伝達用のＮ型ＭＯＳトランジスタＭ９４及び拡散キャパシタＣｄ９を備える。
【００４４】
複数個の光ダイオードＰＤ９１ないしＰＤ９４は、それぞれＰ型電極に低電源電圧ＧＮＤが印加され、Ｎ型電極から光を受信し、受信された光に対応する電荷を生成させる。電荷伝達用のＮ型ＭＯＳトランジスタＭ９１１ないしＭ９１４は、一端が対応する光ダイオードＰＤ９１ないしＰＤ９４のＮ型電極に連結され、ゲートには対応する電荷伝達信号ＶＴＧ１ないしＶＴＧ４が印加される。
【００４５】
ここで、複数個の光ダイオードＰＤ９１ないしＰＤ９４と複数個の電荷伝達用のＮ型ＭＯＳトランジスタＭ９１１ないしＭ９１４との連結関係を再び説明すると、光ダイオードＰＤ９１は、これに対応する電荷伝達用のＮ型ＭＯＳトランジスタＭ９１１と連結され、残りの光ダイオードＰＤ９２ないしＰＤ９４は、それぞれ互いに対応する電荷伝達用のＮ型ＭＯＳトランジスタＭ９１２ないしＭ９１４と連結される。
【００４６】
選択用のＮ型ＭＯＳトランジスタＭ９２は、一端が高電源電圧ＶＤＤに連結され、ゲートにロー選択信号ＶＲＳが印加される。電荷増幅用のＰＮＰ型バイポーラトランジスタＰＮＰ９は、一端が選択用のＮ型ＭＯＳトランジスタＭ９２の他端に連結され、ベースが電荷伝達用のＮ型ＭＯＳトランジスタＭ９１１ないしＭ９１４の他端に共通に連結される。リセット用のＮ型ＭＯＳトランジスタＭ９３は、空乏型トランジスタであって、一端が低電源電圧としきい電圧とを加えた電圧準位ＶＳＳ＋Ｖｔｈを有する電源端子に連結され、他端が増幅用のＰＮＰ型バイポーラトランジスタＰＮＰ９の他端と連結され、ゲートにリセット信号ＶＲｅｓｅｔが印加される。
【００４７】
図１０は、本発明の他の面によるＡＰＳセルの第１実施形態を示す回路図である。
図１０に示すように、ＡＰＳセルは、光ダイオードＰＤ１０、電荷伝達用のＮ型ＭＯＳトランジスタＭ１０１、選択用のＮ型ＭＯＳトランジスタＭ１０２、電荷増幅用のＰＮＰ型バイポーラトランジスタＰＮＰ１０、リセット用のＮ型ＭＯＳトランジスタＭ１０３、電流伝達用のＮ型ＭＯＳトランジスタＭ１０４、及び拡散キャパシタＣｄ１０を備える。
【００４８】
光ダイオードＰＤ１０は、Ｐ型電極に低電源電圧ＧＮＤが印加され、Ｎ型電極から光を受信し、受信された光に対応する電荷を生成させる。電荷伝達用のＮ型ＭＯＳトランジスタＭ１０１は、一端が光ダイオードＰＤ１０のＮ型電極に連結され、ゲートに電荷伝達信号ＶＴＧが印加される。電荷増幅用のＰＮＰ型バイポーラトランジスタＰＮＰ１０は、一端が高電源電圧ＶＤＤに連結され、ベースが電荷伝達用のＮ型ＭＯＳトランジスタＭ１０１の他端に連結される。選択用のＮ型ＭＯＳトランジスタＭ１０２は、一端が増幅用のＰＮＰ型バイポーラトランジスタＰＮＰ１０の他端と連結され、ゲートにロー選択信号ＶＲＳが印加される。リセット用のＮ型ＭＯＳトランジスタＭ１０３は、空乏型トランジスタであって、一端が低電源電圧ＶＳＳ、または低電源電圧としきい電圧との和ＶＳＳ＋Ｖｔｈのような電圧準位を有する電源端子に連結され、他端が選択用のＮ型ＭＯＳトランジスタＭ１０２の他端に連結され、ゲートにリセット信号ＶＲｅｓｅｔが印加される。
【００４９】
図１１は、本発明の他の面によるＡＰＳセルの第２実施形態を示す回路図である。
図１１に示すように、ＡＰＳセルは、光ダイオードＰＤ１１、電荷伝達用のＰ型ＭＯＳトランジスタＭ１１１、電荷増幅用のＮＰＮ型バイポーラトランジスタＮＰＮ１１、選択用のＰ型ＭＯＳトランジスタＭ１１２、リセット用のＰ型ＭＯＳトランジスタＭ１１３、電流伝達用のＰ型ＭＯＳトランジスタＭ１１４、及び拡散キャパシタＣｄ１１を備える。
【００５０】
光ダイオードＰＤ１１は、Ｎ型電極に低電源電圧ＧＮＤが印加され、Ｐ型電極から光を受信し、受信された光に対応する電荷を生成させる。電荷伝達用のＰ型ＭＯＳトランジスタＭ１１１は、一端が光ダイオードＰＤ１１のＰ型電極に連結され、ゲートに電荷伝達信号ＶＴＧが印加される。電荷増幅用のＮＰＮ型バイポーラトランジスタＮＰＮ１１は、一端が低電源電圧ＧＮＤに連結され、ベースが電荷伝達用のＰ型ＭＯＳトランジスタＭ１１１の他端に連結される。選択用のＰ型ＭＯＳトランジスタＭ１１２は、一端が増幅用のＮＰＮ型バイポーラトランジスタＮＰＮ１１の他端と連結され、ゲートにロー選択信号ＶＲＳが印加される。リセット用のＰ型ＭＯＳトランジスタＭ１１３は、一端が高電源電圧ＶＤＤに連結され、他端が選択用のＰ型ＭＯＳトランジスタＭ１１２の他端に連結され、ゲートにリセット信号ＶＲｅｓｅｔが印加される。
【００５１】
以上のように、図面と明細書で最適の実施形態が開示された。ここで、特定の用語が使われたが、これは単に、本発明を説明するための目的で使われたものであり、意味限定や特許請求の範囲に記載された本発明の範囲を制限するために使われたものではない。したがって、当業者であれば、これから多様な変形及び均等な他の実施形態が可能であるという点を理解できるであろう。従って、本発明の真の技術的な保護範囲は、特許請求の範囲の技術的思想により決まらねばならない。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
本発明は、映像センサに適用でき、特に、ＣＭＯＳ映像センサのＡＰＳセルの技術分野に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】従来のＡＰＳセルの回路図である。
【図２】本発明の一面によるＡＰＳセルのブロックダイヤグラムである。
【図３】図２に示した本発明によるＡＰＳセルを応用したブロックダイヤグラムである。
【図４】本発明の他の面によるＡＰＳセルのブロックダイヤグラムである。
【図５】図４に示した本発明によるＡＰＳセルを応用したブロックダイヤグラムである。
【図６】本発明の一面によるＡＰＳセルの第１実施形態を示す回路図である。
【図７】本発明の一面によるＡＰＳセルの第２実施形態を示す回路図である。
【図８】本発明の一面によるＡＰＳセルの第３実施形態を示す回路図である。
【図９】本発明の一面によるＡＰＳセルの第４実施形態を示す回路図である。
【図１０】本発明の他の面によるＡＰＳセルの第１実施形態を示す回路図である。
【図１１】本発明の他の面によるＡＰＳセルの第２実施形態を示す回路図である。
【符号の説明】
【００５４】
２１０  受光装置
２２０  電荷増幅装置
２３０  セル選択装置
３１０  受光装置
３２０  電荷伝達装置
３３０  電荷増幅装置
３４０  セル選択装置
３５０  電荷伝達装置
３６０  リセット装置
４１０  受光装置
４２０  電荷増幅装置
４３０  セル選択装置
５１０  受光装置
５２０  電荷伝達装置
５３０  電荷増幅装置
５４０  セル選択装置
５５０  電荷伝達装置
５６０  リセット装置
【図１】
2005354702.tif 000003
【図２】
2005354702.tif 000004
【図３】
2005354702.tif 000005
【図４】
2005354702.tif 000006
【図５】
2005354702.tif 000007
【図６】
2005354702.tif 000008
【図７】
2005354702.tif 000009
【図８】
2005354702.tif 000010
【図９】
2005354702.tif 000011
【図１０】
2005354702.tif 000012
【図１１】
2005354702.tif 000013