專利名稱：模擬/數(shù)字變換器、圖像傳感器系統(tǒng)、照相機(jī)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及模擬/數(shù)字變換器以及包括該模擬/數(shù)字變換器的圖像傳感器系統(tǒng)， 更詳細(xì)地說(shuō)，涉及模擬/數(shù)字變換器的集成化技術(shù)。
背景技術(shù)：
在CMOS (Complementary Metal-Oxide Semiconductor)圖像傳感器系統(tǒng)中，使用包括與圖像傳感器的多個(gè)像素列分別對(duì)應(yīng)的多個(gè)ADC部的模擬/數(shù)字變換器(例如，列 ADC)。ADC部將來(lái)自對(duì)應(yīng)于該ADC部的像素列的像素電壓變換為數(shù)字值，例如由比較器、計(jì)數(shù)器、數(shù)字存儲(chǔ)器等構(gòu)成。在這樣的圖像傳感器系統(tǒng)中，與像素列對(duì)應(yīng)地，以一定的單元間隔(cell pitch) 配置有數(shù)百至數(shù)千個(gè)ADC部。因此，ADC部必須構(gòu)成在該單元間隔內(nèi)。但是，因?yàn)榻陙?lái)， 對(duì)圖像傳感器的小型化和高像素化的要求提高，單元間隔極端地變窄為數(shù)μ m以下，產(chǎn)生了在ADC部中使用的晶體管的尺寸的最大值受到單元間隔的限制的問(wèn)題。此外，隨著要求高速且高精度的數(shù)碼單鏡頭照相機(jī)、或在夜間也需要高靈敏度圖像的監(jiān)視、車(chē)載攝像頭等的普及，要求圖像傳感器系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)高靈敏度和低噪聲。為了實(shí)現(xiàn)這些，必須提高模擬/數(shù)字變換器的性能(例如，強(qiáng)化對(duì)于電源電壓變動(dòng)的耐性、抑制元件偏差、低噪聲化等)，作為它的對(duì)策，擴(kuò)大在圖像傳感器系統(tǒng)(尤其是，ADC部)中使用的晶體管的溝道長(zhǎng)度是很重要的。如上所述，在模擬/數(shù)字變換器中，要求兼顧高集成化和性能提高。另外，這樣的模擬變換器并不限定于圖像傳感器系統(tǒng)，還能夠利用于其他的技術(shù)領(lǐng)域(例如，液晶驅(qū)動(dòng)器或PDP驅(qū)動(dòng)器等面板驅(qū)動(dòng)器)。作為解決上述的要求的方法，已知專利文獻(xiàn)1。在專利文獻(xiàn)1的光電變換裝置中， 包括恒流電路的多個(gè)放大電路排列在規(guī)定的重復(fù)方向上，恒流電路包括場(chǎng)效應(yīng)晶體管。并且，場(chǎng)效應(yīng)晶體管的溝道長(zhǎng)度方向與相對(duì)放大電路的重復(fù)方向垂直的方向一致。通過(guò)這樣構(gòu)成，不會(huì)受到單元間隔的限制?？蓴U(kuò)大場(chǎng)效應(yīng)晶體管的溝道長(zhǎng)度。專利文獻(xiàn)1 日本特開(kāi)2005-217158號(hào)公報(bào)近年來(lái)，為了提高模擬/數(shù)字變換器的性能，除了擴(kuò)大晶體管的溝道長(zhǎng)度外，還要求擴(kuò)大晶體管的溝道寬度。例如，為了模擬/數(shù)字變換器中包含的比較器的比較精度的提高和比較器的高速化，要求增加比較器中包含的差動(dòng)晶體管的溝道長(zhǎng)度和溝道寬度這兩者，且增加差動(dòng)晶體管的互導(dǎo)(gm)。但是，在專利文獻(xiàn)1的技術(shù)中，由于使晶體管的溝道長(zhǎng)度方向與垂直于放大電路的重復(fù)方向的方向一致，所以晶體管的溝道寬度受到單元間隔的限制，難以任意地設(shè)定晶體管的溝道長(zhǎng)度和溝道寬度這兩者。因此，由于不能擴(kuò)大晶體管的溝道長(zhǎng)度和溝道寬度這兩者，所以不能提高模擬/數(shù)字變換器的性能
發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的在于，提供一種能夠兼顧高集成化和性能提高的模擬/數(shù)字變換器以及圖像傳感器系統(tǒng)。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，模擬/數(shù)字變換器包括參考信號(hào)生成電路，生成電壓值隨著時(shí)間的經(jīng)過(guò)而增加或者減少的參考信號(hào)；η個(gè)比較器，以規(guī)定的單元間隔排列在第一方向上，且分別對(duì)應(yīng)于η個(gè)(η為2以上的整數(shù))輸入電壓，分別對(duì)所述參考信號(hào)的電壓值和對(duì)應(yīng)于自己的輸入電壓進(jìn)行比較；η個(gè)計(jì)數(shù)器，分別對(duì)應(yīng)于所述η個(gè)比較器，分別與規(guī)定時(shí)鐘同步地執(zhí)行計(jì)數(shù)動(dòng)作，輸出對(duì)應(yīng)于自己的比較器的輸出反轉(zhuǎn)時(shí)的計(jì)數(shù)值；以及η個(gè)數(shù)字存儲(chǔ)器，分別對(duì)應(yīng)于所述η個(gè)計(jì)數(shù)器，分別保持從對(duì)應(yīng)于自己的計(jì)數(shù)器輸出的計(jì)數(shù)值，所述 η個(gè)比較器的每一個(gè)包括分別提供所述參考信號(hào)和對(duì)應(yīng)于該比較器的輸入電壓的第一和第二差動(dòng)晶體管，所述第一差動(dòng)晶體管由所述參考信號(hào)被提供到各自的柵極的、串聯(lián)連接的P 個(gè)(P為2以上的整數(shù))第一單位晶體管構(gòu)成，所述第二差動(dòng)晶體管由所述輸入電壓被提供到各自的柵極的、串聯(lián)連接的P個(gè)第二單位晶體管構(gòu)成。在所述模擬/數(shù)字變換器中，通過(guò)將第一和第二差動(dòng)晶體管分別分割為P個(gè)第一單位晶體管和P個(gè)第二單位晶體管，所以能夠在比較器的單元間隔內(nèi)構(gòu)成第一和第二差動(dòng)晶體管。此外，由于能夠任意地設(shè)定第一和第二差動(dòng)晶體管的各自的溝道長(zhǎng)度和溝道寬度的雙方，所以能夠提高比較器的比較精度。另外，優(yōu)選地，在所述η個(gè)比較器的每一個(gè)中，所述ρ個(gè)第一單位晶體管和所述P 個(gè)第二單位晶體管排列在與所述第一方向正交的第二方向上，以使各自的溝道長(zhǎng)度方向與所述第一方向一致，所述P個(gè)第一單位晶體管和所述P個(gè)第二單位晶體管各自的溝道長(zhǎng)度小于相當(dāng)于所述第一方向上的所述單元間隔的長(zhǎng)度的單元間隔寬度。此外，也可以在所述η個(gè)比較器的每一個(gè)中，以沿著所述第二方向延伸的直線為基準(zhǔn)線，與所述P個(gè)第一單位晶體管線對(duì)稱地排列所述P個(gè)第二單位晶體管，以使所述P個(gè)第二單位晶體管通過(guò)位于該比較器的單元間隔內(nèi)的基準(zhǔn)點(diǎn)。通過(guò)這樣構(gòu)成，由于能夠在η 個(gè)比較器的每一個(gè)中確保第一和第二差動(dòng)晶體管的差動(dòng)特性，所以能夠提高比較器的比較精度。此外，也可以將在所述η個(gè)比較器的每一個(gè)中包含的第k個(gè)(KkSp)第一單位晶體管和第k個(gè)第二單位晶體管配置成在所述第一方向上排列在同一條線上，所述ρ個(gè)第一單位晶體管和所述P個(gè)第二單位晶體管的各自的溝道長(zhǎng)度小于所述單元間隔寬度的 1/2。通過(guò)這樣構(gòu)成，能夠抑制因晶體管的配置位置引起的比較器之間的特性偏差。此外， 能夠抑制比較器的電路面積的增大?；蛘?，也可以將在所述η個(gè)比較器的每一個(gè)中包含的ρ個(gè)第一單位晶體管和P個(gè)第二單位晶體管配置成在所述第一方向上不會(huì)相鄰于與該比較器相鄰的其他的比較器所包含的P個(gè)第一單位晶體管和P個(gè)第二單位晶體管。通過(guò)這樣構(gòu)成，能夠擴(kuò)大第一和第二差動(dòng)晶體管的溝道長(zhǎng)度，能夠進(jìn)一步提高比較器的性能?；蛘?，也可以在所述η個(gè)比較器的每一個(gè)中，以位于該比較器的單元間隔內(nèi)的基準(zhǔn)點(diǎn)為中心，與所述P個(gè)第一單位晶體管點(diǎn)對(duì)稱地排列所述P個(gè)第二單位晶體管。通過(guò)這樣構(gòu)成，由于能夠在η個(gè)比較器的每一個(gè)中確保第一和第二差動(dòng)晶體管的差動(dòng)特性，所以能夠提高比較器的比較精度。另外，也可以是所述ρ個(gè)第一單位晶體管具有相互相同的溝道長(zhǎng)度，所述ρ個(gè)第二單位晶體管具有相互相同的溝道長(zhǎng)度。通過(guò)這樣構(gòu)成，能夠防止在半導(dǎo)體基板(用于形成模擬/數(shù)字變換器的半導(dǎo)體基板)上產(chǎn)生無(wú)用區(qū)域(不能形成元件的區(qū)域)?；蛘撸部梢允撬靓褌€(gè)第一單位晶體管具有互不相同的溝道長(zhǎng)度，所述ρ個(gè)第二單位晶體管具有互不相同的溝道長(zhǎng)度。通過(guò)這樣構(gòu)成，與單位晶體管的每一個(gè)具有相互相同的溝道長(zhǎng)度的情況相比，能夠削減分別構(gòu)成第一和第二差動(dòng)晶體管的單位晶體管的個(gè)數(shù)。此外，所述η個(gè)比較器的每一個(gè)還包括用于對(duì)所述第一和第二差動(dòng)晶體管提供基準(zhǔn)電流的電流源晶體管，所述電流源晶體管由用于供給所述基準(zhǔn)電流的偏置電壓被提供到各自的柵極的、串聯(lián)連接的多個(gè)單位晶體管構(gòu)成。由此，通過(guò)將比較器的電流源晶體管分割為多個(gè)單位晶體管，從而能夠在比較器的單元間隔內(nèi)構(gòu)成比較器的電流源晶體管。此外，由于能夠任意地設(shè)定η個(gè)比較器的每一個(gè)所包含的電流源晶體管的溝道長(zhǎng)度和溝道寬度，所以能夠提高η個(gè)比較器的每一個(gè)中的對(duì)于電源電壓的變動(dòng)的耐性。此外，所述模擬/數(shù)字變換器還包括η個(gè)放大器，該η個(gè)放大器以規(guī)定的單元間隔排列在所述第一方向上，且分別對(duì)應(yīng)于所述η個(gè)輸入電壓，分別放大對(duì)應(yīng)于自己的輸入電壓后提供給對(duì)應(yīng)于自己的比較器，所述η個(gè)放大器的每一個(gè)包括用于供給規(guī)定電流的電流源晶體管，所述η個(gè)放大器的每一個(gè)所包含的電流源晶體管由用于供給所述規(guī)定電流的偏置電壓被提供到各自的柵極的、串聯(lián)連接的多個(gè)單位晶體管構(gòu)成。由此，通過(guò)將放大器的電流源晶體管分割為多個(gè)單位晶體管，從而能夠在放大器的單元間隔內(nèi)構(gòu)成放大器的電流源晶體管。此外，由于能夠任意地設(shè)定η個(gè)放大器的每一個(gè)所包含的電流源晶體管的溝道長(zhǎng)度和溝道寬度，所以能夠提高η個(gè)放大器的每一個(gè)中的對(duì)于電源電壓的變動(dòng)的耐性。根據(jù)本發(fā)明的其他方面，圖像傳感器系統(tǒng)包括nXm個(gè)像素部，排列成分別生成與入射光量對(duì)應(yīng)的電荷的η列m行的二維矩陣狀；垂直掃描電路，以行為單位選擇所述 nXm個(gè)像素部；11個(gè)讀出電路，分別對(duì)應(yīng)于所述nXm個(gè)像素部的η個(gè)像素列，分別生成與由通過(guò)所述垂直掃描電路選擇的η個(gè)像素部中對(duì)應(yīng)于自己的像素部生成的電荷相對(duì)應(yīng)的像素電壓；將由所述η個(gè)讀出電路生成的η個(gè)像素電壓變換為η個(gè)數(shù)字值的所述模擬/數(shù)字變換器；以及水平掃描電路，將通過(guò)所述模擬/數(shù)字變換器獲得的η個(gè)數(shù)字值作為攝像數(shù)據(jù)來(lái)依次傳送。在上述圖像傳感器系統(tǒng)中，由于能夠兼顧模擬/數(shù)字變換器的高集成化和性能提高，因此能夠?qū)D像傳感器進(jìn)行高集成化，并且能夠提供高清晰的攝像數(shù)據(jù)。另外，也可以是所述η個(gè)讀出電路的每一個(gè)包括與對(duì)應(yīng)于該讀出電路的像素部一同構(gòu)成源極跟蹤電路的電流源晶體管，所述η個(gè)讀出電路的每一個(gè)包含的電流源晶體管由用于供給讀出電流的基準(zhǔn)電壓被提供到各自的柵極的、串聯(lián)連接的多個(gè)單位晶體管構(gòu)成。 由此，通過(guò)將讀出電路的電流源晶體管分割為多個(gè)單位晶體管，從而能夠在讀出電路的單元間隔內(nèi)構(gòu)成讀出電路的電流源晶體管。此外，由于能夠任意地設(shè)定在η個(gè)讀出電路的各自中包含的電流源晶體管的溝道長(zhǎng)度和溝道寬度，所以能夠提高η個(gè)讀出電路的每一個(gè)中的對(duì)于電源電壓的變動(dòng)的耐性。根據(jù)本發(fā)明的其他方面，模擬/數(shù)字變換器包括參考信號(hào)生成電路，生成電壓值隨著時(shí)間的經(jīng)過(guò)而增加或者減少的參考信號(hào)；η個(gè)比較器，以規(guī)定的單元間隔排列在第一方向上，且分別對(duì)應(yīng)于η個(gè)輸入電壓，分別對(duì)所述參考信號(hào)的電壓值和對(duì)應(yīng)于自己的輸入電壓進(jìn)行比較；η個(gè)計(jì)數(shù)器，分別對(duì)應(yīng)于所述η個(gè)比較器，分別與規(guī)定時(shí)鐘同步地執(zhí)行計(jì)數(shù)動(dòng)作，輸出在對(duì)應(yīng)于自己的比較器的輸出反轉(zhuǎn)時(shí)的計(jì)數(shù)值；以及η個(gè)數(shù)字存儲(chǔ)器，分別對(duì)應(yīng)于所述η個(gè)計(jì)數(shù)器，分別保持從對(duì)應(yīng)于自己的計(jì)數(shù)器輸出的計(jì)數(shù)值，所述η個(gè)比較器的每一個(gè)包括用于供給基準(zhǔn)電流的電流源晶體管，所述電流源晶體管由用于供給所述基準(zhǔn)電流的偏置電壓被提供到各自的柵極的、串聯(lián)連接的多個(gè)單位晶體管構(gòu)成。在所述模擬/數(shù)字變換器中，通過(guò)將比較器的電流源晶體管分割為多個(gè)單位晶體管，從而能夠在比較器的單元間隔內(nèi)構(gòu)成比較器的電流源晶體管。此外，由于能夠任意地設(shè)定在η個(gè)比較器的每一個(gè)中包含的電流源晶體管的溝道長(zhǎng)度和溝道寬度，所以能夠提高η個(gè)比較器的每一個(gè)中的對(duì)于電源電壓的變動(dòng)的耐性。根據(jù)本發(fā)明的其他方面，模擬/數(shù)字變換器包括參考信號(hào)生成電路，生成電壓值隨著時(shí)間的經(jīng)過(guò)而增加或者減少的參考信號(hào)；η個(gè)放大器，以規(guī)定的單元間隔排列在第一方向上，且分別對(duì)應(yīng)于η個(gè)輸入電壓，分別放大對(duì)應(yīng)于自己的輸入電壓；η個(gè)比較器，分別對(duì)應(yīng)于所述η個(gè)放大器，分別對(duì)所述參考信號(hào)的電壓值和由對(duì)應(yīng)于自己的放大器放大的輸入電壓進(jìn)行比較；η個(gè)計(jì)數(shù)器，分別對(duì)應(yīng)于所述η個(gè)比較器，分別與規(guī)定時(shí)鐘同步地執(zhí)行計(jì)數(shù)動(dòng)作，輸出對(duì)應(yīng)于自己的比較器的輸出反轉(zhuǎn)時(shí)的計(jì)數(shù)值；以及η個(gè)數(shù)字存儲(chǔ)器，分別對(duì)應(yīng)于所述η個(gè)計(jì)數(shù)器，分別保持從對(duì)應(yīng)于自己的計(jì)數(shù)器輸出的計(jì)數(shù)值，所述η個(gè)放大器的每一個(gè)包括用于供給規(guī)定電流的電流源晶體管，所述電流源晶體管由用于供給所述規(guī)定電流的偏置電壓被提供到各自的柵極的、串聯(lián)連接的多個(gè)單位晶體管構(gòu)成。在所述模擬/數(shù)字變換器中，通過(guò)將放大器的電流源晶體管分割為多個(gè)單位晶體管，從而能夠在放大器的單元間隔內(nèi)構(gòu)成放大器的電流源晶體管。此外，由于能夠任意地設(shè)定在η個(gè)放大器的每一個(gè)中包含的電流源晶體管的溝道長(zhǎng)度和溝道寬度，所以能夠提高η個(gè)放大器的每一個(gè)中的對(duì)于電源電壓的變動(dòng)的耐性。根據(jù)本發(fā)明的其他方面，圖像傳感器系統(tǒng)包括nXm個(gè)像素部，排列成分別生成與入射光量對(duì)應(yīng)的電荷的η列m行的二維矩陣狀；垂直掃描電路，以行為單位選擇所述 ηXm個(gè)像素部；η個(gè)讀出電路，分別對(duì)應(yīng)于所述ηXm個(gè)像素部的η個(gè)像素列，分別生成與由通過(guò)所述垂直掃描電路選擇的η個(gè)像素部中對(duì)應(yīng)于自己的像素部生成的電荷對(duì)應(yīng)的像素電壓；模擬/數(shù)字變換器，將由所述η個(gè)讀出電路生成的η個(gè)像素電壓變換為η個(gè)數(shù)字值； 以及水平掃描電路，將通過(guò)所述模擬/數(shù)字變換器獲得的η個(gè)數(shù)字值作為攝像數(shù)據(jù)來(lái)依次傳送，所述η個(gè)讀出電路的每一個(gè)包括與對(duì)應(yīng)于該讀出電路的像素部一同構(gòu)成源極跟蹤電路的電流源晶體管，所述電流源晶體管由用于供給讀出電流的基準(zhǔn)電壓被提供到各自的柵極的、串聯(lián)連接的多個(gè)單位晶體管構(gòu)成。在所述圖像傳感器系統(tǒng)中，通過(guò)將讀出電路的電流源晶體管分割為多個(gè)單位晶體管，從而能夠在讀出電路的單元間隔內(nèi)構(gòu)成讀出電路的電流源晶體管。此外，由于能夠任意地設(shè)定在η個(gè)讀出電路的每一個(gè)中包含的電流源晶體管的溝道長(zhǎng)度和溝道寬度，所以能夠提高η個(gè)讀出電路的每一個(gè)中的對(duì)于電源電壓的變動(dòng)的耐性。根據(jù)本發(fā)明的其他方面，半導(dǎo)體集成電路包括在半導(dǎo)體基板上形成的多個(gè)單位晶體管，通過(guò)串聯(lián)連接和/或并聯(lián)連接所述多個(gè)單位晶體管中的兩個(gè)以上的單位晶體管，從而構(gòu)成具有期望的溝道長(zhǎng)度和期望的溝道寬度的晶體管。在所述半導(dǎo)體集成電路中，通過(guò)準(zhǔn)備多個(gè)單位晶體管，能夠自由地設(shè)定由兩個(gè)以上的單位晶體管構(gòu)成的晶體管的溝道長(zhǎng)度和溝道寬度，能夠提高設(shè)計(jì)自由度。(發(fā)明效果)
如上所述，能夠兼顧模擬/數(shù)字變換器的高集成化和性能提高。


圖1是表示實(shí)施方式1的圖像傳感器系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)例的圖。圖2是用于說(shuō)明圖1所示的像素部、讀出電路以及偏置電路的結(jié)構(gòu)例的圖。圖3是圖1所示的圖像傳感器系統(tǒng)的概要布局圖。圖4是表示圖1所示的比較器的結(jié)構(gòu)例的圖。圖5是用于說(shuō)明晶體管特性的圖。圖6是用于說(shuō)明圖1所示的比較器的布局例1的圖。圖7是用于說(shuō)明圖1所示的比較器的布局例2的圖。圖8是用于說(shuō)明圖1所示的比較器的布局例3的圖。圖9是用于說(shuō)明圖1所示的比較器的布局例4的圖。圖10是用于說(shuō)明模擬/數(shù)字變換器的變形例的圖。圖11是表示圖10所示的放大器的結(jié)構(gòu)例的圖。圖12是表示圖10所示的放大器的變形例的圖。圖13是表示圖1所示的讀出電路和偏置電路的變形例的圖。圖14是表示實(shí)施方式2的圖像傳感器系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)例的圖。圖15是表示圖14所示的比較器的結(jié)構(gòu)例的圖。圖16是用于說(shuō)明圖14所示的比較器的布局例1的圖。圖17是用于說(shuō)明圖14所示的比較器的布局例2的圖。圖18是用于說(shuō)明包括圖1或圖14所示的圖像傳感器系統(tǒng)的照相機(jī)裝置的圖。符號(hào)說(shuō)明1、2_圖像傳感器系統(tǒng)；10-攝像電路；11-垂直掃描電路；12、22_模擬/數(shù)字變換器；13-水平掃描電路；14-定時(shí)控制電路；100-像素部；101-參考信號(hào)生成電路；102、202_比較器；103-計(jì)數(shù)器；104-數(shù)字存儲(chǔ)器；105-放大器；110-讀出電路； 111-偏置電路；PD-光電二極管；MT-傳送晶體管；MR-復(fù)位晶體管；MA-放大晶體管；MS-選擇晶體管；MlOU MlOla-電流源晶體管；M102、M103、M102a、M103a-差動(dòng)晶體管；M104、 M105-負(fù)載晶體管；M106、M106a-電流源晶體管；M107、M107a_電流反射鏡晶體管；Il-電流源；M108-電流源晶體管；M109-驅(qū)動(dòng)晶體管；M121、M122、……、M12p-單位晶體管；M131、
M132、......、M13p-單位晶體管；M161、M162、......、M16p-單位晶體管；M171、M172、......、
M17p-單位晶體管；M181、M182、……、M18p-單位晶體管；31-透鏡；32-數(shù)據(jù)校正電路； 33-數(shù)據(jù)顯示電路；34-編解碼處理電路；35-數(shù)據(jù)記錄電路；36-控制器；37-主時(shí)鐘生成電路；38-操作部。
具體實(shí)施例方式以下，參照附圖詳細(xì)說(shuō)明實(shí)施方式。另外，圖中對(duì)相同或者相應(yīng)的部分賦予相同的符號(hào)，不重復(fù)對(duì)于它們的說(shuō)明。(實(shí)施方式1)圖1表示實(shí)施方式1的圖像傳感器系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)例。圖像傳感器系統(tǒng)1包括圖像傳感器10、垂直掃描電路11、模擬/數(shù)字變換器12、水平掃描電路13以及定時(shí)控制電路14。
圖像傳感器系統(tǒng)10包括以η列m行(n、m為2以上的整數(shù))的二維矩陣狀排列的nXm個(gè)像素部100,100,……、100 ；以規(guī)定的單元間隔(例如，像素間隔)在規(guī)定的重復(fù)方向(例如，圖像傳感器10的行方向)上配置的η個(gè)讀出電路110、110、……、110;以及偏置電路111。nXm個(gè)像素部100、100、……、100的每一個(gè)生成對(duì)應(yīng)于入射光量的電荷。 垂直掃描電路11響應(yīng)控制信號(hào)Cl，一條條按順序輸出m條行選擇信號(hào)S1、S2、……、Sm，從而以行為單位選擇像素部100、100、……、100。讀出電路110、110、……、110分別對(duì)應(yīng)于 nXm個(gè)像素部的η個(gè)像素列(即，η根列信號(hào)線L1、L2、……、Ln)，生成與由通過(guò)垂直掃描電路11選擇的η個(gè)像素部100、100、……、100中對(duì)應(yīng)于該讀出電路110的像素部100生成的電荷對(duì)應(yīng)的像素電壓VPl、VP2、……,VPn0像素部、讀出電路、偏置電路的結(jié)構(gòu)例例如，如圖2所示，像素部100、100、……UOO的每一個(gè)都包括光電二極管PD、傳
送晶體管MT、復(fù)位晶體管MR、放大晶體管MA以及開(kāi)關(guān)晶體管MS，讀出電路110、110、……、 110的每一個(gè)都包括電流源晶體管M106，偏置電路111包括電流源Il和電流反射鏡晶體管 M107。向電流源晶體管M106的柵極提供來(lái)自偏置電路111的基準(zhǔn)電壓VR，電流源晶體管 M106將對(duì)應(yīng)于基準(zhǔn)電壓VR的讀出電流提供給列信號(hào)線(在圖2中列信號(hào)線Li)。電流反射鏡晶體管M107與在讀出電路110、110、……、110的每一個(gè)中包含的電流源晶體管M106 一同構(gòu)成電流反射鏡電路，且輸出對(duì)應(yīng)于來(lái)自電流源Il的電流的基準(zhǔn)電壓VR。像素電壓的讀出動(dòng)作這里，參照?qǐng)D2說(shuō)明像素電壓VP1、VP2、……、VPn的讀出動(dòng)作。首先，垂直掃描電路11輸出行選擇信號(hào)Si，從而將開(kāi)關(guān)晶體管MS設(shè)定為導(dǎo)通狀態(tài)。由此，在被提供行選擇信號(hào)Sl的η個(gè)像素部100、100、……、100的每一個(gè)中，放大晶體管MA的漏極連接到對(duì)應(yīng)于該像素部的讀出電路所包含的電流源晶體管Μ106的源極。S卩，由通過(guò)垂直掃描電路11選擇的η個(gè)像素部100、100、……、100的每一個(gè)包含的放大晶體管ΜΑ、和對(duì)應(yīng)于該像素部的讀出電路所包含的電流源晶體管Μ106構(gòu)成源極跟蹤電路。在這樣的狀態(tài)下，垂直掃描電路 11輸出復(fù)位信號(hào)RST，從而將復(fù)位晶體管MR設(shè)定為導(dǎo)通狀態(tài)。由此，對(duì)浮動(dòng)擴(kuò)散(floating diffusion)部FD(放大晶體管MA的柵極節(jié)點(diǎn))的電壓進(jìn)行初始化。接著，若光入射到光電二極管PD，則光電二極管PD生成對(duì)應(yīng)于入射光量的電荷。垂直掃描電路11輸出傳送信號(hào) TR，從而將傳送晶體管MR設(shè)定為導(dǎo)通狀態(tài)。由此，在光電二極管PD中生成的電荷被傳送到浮動(dòng)擴(kuò)散部FD。由此，在列信號(hào)線Ll中，生成對(duì)應(yīng)于傳送到浮動(dòng)擴(kuò)散部FD的電荷和電流源晶體管M106的讀出電流的像素電壓VP1。與此相同地，在列信號(hào)線L2、L3、……、Ln中， 分別生成對(duì)應(yīng)于浮動(dòng)擴(kuò)散部FD的電荷和電流源晶體管M106的讀出電流的像素電壓VP2、 VP3、......、VPn。另外，也可以在像素部100、100、……、100的每一個(gè)中不設(shè)置傳送晶體管MT，而是將在光電二極管PD中生成的電荷直接提供給浮動(dòng)擴(kuò)散部FD。此外，像素部100、100、……、 100的每一個(gè)也可以不包括開(kāi)關(guān)晶體管MS。此時(shí)，垂直掃描電路11也可以按nXm個(gè)像素部100、100、……、100的m個(gè)像素行的每行控制傳送信號(hào)TR和復(fù)位信號(hào)RST，以使以行為單位選擇nXm個(gè)像素部100、100、……、100 ( S卩，η個(gè)像素部100、100、……、100的電荷分別被傳送到列信號(hào)線Li、L2、……、Ln)。模擬/數(shù)字變換器
返回到圖1，模擬/數(shù)字變換器12是將經(jīng)由列信號(hào)線Li、L2、……、Ln而提供的像素電壓(輸入電壓)VP1、VP2、……、VPn分別變換為數(shù)字值D1、D2、……、Dn的器件，包括參考信號(hào)生成電路101、n個(gè)比較器102、102、……、102、n個(gè)計(jì)數(shù)器103、103、……、103 以及η個(gè)數(shù)字存儲(chǔ)器104、104、……、104。參考信號(hào)生成電路101生成電壓值隨著時(shí)間的經(jīng)過(guò)而增加(或者減少)的參考信號(hào)REF(例如，傾斜波等)。例如，參考信號(hào)生成電路101 響應(yīng)于控制信號(hào)C2而開(kāi)始輸出參考信號(hào)REF，與時(shí)鐘CLKl同步地使參考信號(hào)REF的電壓值緩慢增加(或者減少)。η個(gè)比較器102、102、……、102以規(guī)定的單元間隔排列在規(guī)定的重復(fù)方向(例如，圖像傳感器10的行方向)上。此外，η個(gè)比較器102、102、……、102 分別對(duì)應(yīng)于η個(gè)像素電壓VPl、VP2、……、VPn，對(duì)參考信號(hào)REF的電壓值和對(duì)應(yīng)于該比較器102的像素電壓VPl、VP2、……、VPn進(jìn)行比較。η個(gè)計(jì)數(shù)器103、103、……、103分別對(duì)應(yīng)于η個(gè)比較器102、102、……、102，分別被提供η個(gè)比較器的輸出電壓VC1、VC2、……、 VCn0此外，計(jì)數(shù)器103、103、……、103響應(yīng)于控制信號(hào)C3而開(kāi)始與時(shí)鐘CLK2同步的計(jì)數(shù)動(dòng)作(增加計(jì)數(shù)或者減少計(jì)數(shù))，將對(duì)應(yīng)于該計(jì)數(shù)器的比較器102的輸出電壓反轉(zhuǎn)時(shí)的計(jì)數(shù)值作為數(shù)字值Dl、D2、……、Dn來(lái)輸出。數(shù)字存儲(chǔ)器104、104、……、104分別對(duì)應(yīng)于η 個(gè)計(jì)數(shù)器103、103、……、103，響應(yīng)于控制信號(hào)C4而保持來(lái)自η個(gè)計(jì)數(shù)器103、103、……、 103 的數(shù)字值 D1、D2、......、Dn。水平掃描電路水平掃描電路13響應(yīng)于控制信號(hào)C5，一個(gè)一個(gè)按順序選擇數(shù)字存儲(chǔ)器104、 104、……、104，從而將在數(shù)字存儲(chǔ)器104、104、……、104中分別保持的數(shù)字值Dl、D2、……、 Dn作為攝像數(shù)據(jù)DDD來(lái)傳送。定時(shí)控制電路定時(shí)控制電路14根據(jù)控制信號(hào)Cl、C2、C3、C4、C5，對(duì)垂直掃描電路11、參考信號(hào)生成電路101、計(jì)數(shù)器103、103、……、103、數(shù)字存儲(chǔ)器104、104、……、104以及水平掃描電路13進(jìn)行控制。例如，定時(shí)控制電路14根據(jù)控制信號(hào)Cl控制垂直掃描電路11的動(dòng)作， 以使垂直掃描電路11在適當(dāng)?shù)臅r(shí)刻輸出傳送信號(hào)TR、復(fù)位信號(hào)RST以及行選擇信號(hào)Si、 S2、......、Sn。此外，定時(shí)控制電路14輸出時(shí)鐘CLKl、CLK2。概要布局圖3表示圖1所示的圖像傳感器系統(tǒng)的概要布局的例子。如圖3所示，比較器102、 102、……、102在圖像傳感器10的行方向上重復(fù)排列。單元間隔寬度CP(重復(fù)方向上的比較器102的單元間隔的長(zhǎng)度)是由圖像傳感器10的像素間隔決定的。例如，比較器102的單元間隔寬度CP相當(dāng)于全部單元長(zhǎng)度LLL除以圖像傳感器10的列數(shù)(S卩，比較器的個(gè)數(shù)) 而得到的長(zhǎng)度。此外，在隔著q個(gè)(q為2以上的整數(shù))的像素列而配置一個(gè)比較器102的情況下，也可以將全部單元長(zhǎng)度LLL除以“圖像傳感器10的列數(shù)/q ( S卩，比較器的個(gè)數(shù)/q)，， 而得到的長(zhǎng)度作為比較器102的單元間隔。另外，也可以在圖像傳感器10的兩端(S卩，列信號(hào)線L1、L2、……、Ln的兩端)設(shè)置模擬/數(shù)字變換器12。比較器圖4表示圖1所示的比較器102的結(jié)構(gòu)例。比較器102包括電流源晶體管M101、 差動(dòng)晶體管M102、M103以及負(fù)載晶體管M104、M105。電流源晶體管MlOl向差動(dòng)晶體管M102、M103提供基準(zhǔn)電流。電流源晶體管MlOl的源極連接到提供接地電壓GND的接地節(jié)點(diǎn)，向電流源晶體管MlOl的柵極提供用于供給基準(zhǔn)電流的偏置電壓VB1。向差動(dòng)晶體管M102、M103分別提供參考信號(hào)REF和對(duì)應(yīng)于該比較器102的輸入電壓(這里是輸入電壓VPl)。此外，差動(dòng)晶體管M102由P個(gè)(P為2以上的整數(shù))單位晶體
管M121、M122、......、M12p構(gòu)成。單位晶體管M121、M122、......、M12p串聯(lián)連接在電流源
晶體管MlOl的漏極和負(fù)載晶體管M104的漏極之間，向各自的柵極提供參考信號(hào)REF。與此相同地，差動(dòng)晶體管M103由向各自的柵極提供輸入電壓VPl的串聯(lián)連接的ρ個(gè)單位晶體管 M131、M132、……、M13p構(gòu)成。差動(dòng)晶體管M102、M103的源極(這里是單位晶體管M121、 M131的源極)連接到電流源晶體管MlOl的漏極。另外，也可以向差動(dòng)晶體管M102的柵極 (單位晶體管M121、M122、……、M12p的柵極)提供輸入電壓VP1，向差動(dòng)晶體管M103的柵極(單位晶體管M131、M132、……、M13p的柵極)提供參考信號(hào)REF。負(fù)載晶體管M104、M105的源極分別連接到提供電源電壓VDD的電源節(jié)點(diǎn)，負(fù)載晶體管M104、M105的漏極分別連接到差動(dòng)晶體管M102、M103的漏極(這里是單位晶體管 M12p、M13p的漏極)。此外，負(fù)載晶體管M104的柵極連接到負(fù)載晶體管M105的柵極和負(fù)載晶體管M104的漏極。即，負(fù)載晶體管M104、M105構(gòu)成電流反射鏡電路。另外，也可以不連接負(fù)載晶體管M104的柵極和負(fù)載晶體管M104的漏極，而是向負(fù)載晶體管M104、M105的柵極提供偏置電壓?；蛘?，比較器102也可以包括在電源節(jié)點(diǎn)和差動(dòng)晶體管M102的漏極之間連接的電阻元件以及在電源節(jié)點(diǎn)和差動(dòng)晶體管M103的漏極之間連接的電阻元件，來(lái)代替負(fù)載晶體管M104、M105。由此，比較器102也可以具有完全差動(dòng)型的結(jié)構(gòu)。晶體管特性這里，參照?qǐng)D5A、圖5B，說(shuō)明圖4所示的單位晶體管M121、M122、……、M12p和單位晶體管M131、M132、……、M13p的晶體管特性。《nMOS晶體管M10》首先，說(shuō)明圖5A所示的nMOS晶體管MlO的晶體管特性。在圖5A中，Vgs、Vds、Ids 分別表示nMOS晶體管MlO的柵極-源極間電壓、漏極-源極間電壓、漏極-源極間電流。(1)飽和區(qū)域在nMOS晶體管MlO在飽和區(qū)域內(nèi)工作的情況下(Vgs < Vds+Vt)，漏極-源極間電流Ids如以下的(式A)所示。Ids = 1/2 · μ · Cox · ff/L · (Vgs-Vt)2......(式 A)(2)非飽和區(qū)域另一方面，在nMOS晶體管MlO在非飽和區(qū)域內(nèi)工作的情況下(Vgs彡Vds+Vt)，漏極-源極間電流Ids如以下的(式B)所示。Ids = μ · Cox · W/L · {(Vgs-Vt) · Vds-1/2 · Vds2}......(式 B)另外，“Vt”表示nMOS晶體管MlO的閾值電壓，“W/L”表示nMOS晶體管MlO的溝道寬度/溝道長(zhǎng)度，“μ ”表示載流子遷移率，“Cox”表示柵極氧化膜。其中，這里，為了簡(jiǎn)化說(shuō)明，忽略了溝道長(zhǎng)度調(diào)制系數(shù)λ、基板偏壓效應(yīng)系數(shù)γ。 《nMOS晶體管Ml、M2之1》 接著，參照?qǐng)D5B，說(shuō)明串聯(lián)連接的nMOS晶體管M1、M2的晶體管特性。在圖5B中， Vgs,VdsUIdsl分別表示nMOS晶體管Ml的柵極-源極間電壓、漏極-源極間電壓、漏極-源極間電流，Ids2表示nMOS晶體管M2的漏極-源極間電流，Vds表示nMOS晶體管Ml的源極和nMOS晶體管M2的漏極間電壓。另外，在這里，設(shè)為nMOS晶體管Ml、M2的各自的溝道寬度/溝道長(zhǎng)度為W/(L/2)。S卩，設(shè)為nMOS晶體管Ml、M2的溝道長(zhǎng)度為nMOS晶體管MlO的溝道長(zhǎng)度的1/2。此時(shí)，nMOS晶體管Ml始終在非飽和區(qū)域(Vgs彡Vdsl+Vt)內(nèi)工作。(1)飽和區(qū)域在nMOS晶體管M2在飽和區(qū)域內(nèi)工作的情況下((Vgs-Vdsl) < {(Vds-Vdsl)+Vt})，漏極-源極間電流Idsl、Ids2如以下的(式1)、(式2)所示。Idsl = μ · Cox · W/ (L/2) · {(Vgs-Vt) · Vdsl-1/2 · Vdsl2}......(式 1)Ids2 = 1/2 · μ · Cox · W/ (L/2) · (Vgs-Vdsl-Vt)2......(式 2)這里，由于Idsl = Ids2，所以通過(guò)(式1)、(式2)，求出以下的(式3)。(Vgs-Vt) · Vdsl-1/2 · Vdsl2 = 1/4 · (Vgs-Vt)2......(式 3)若將(式3)代入(式1)，則求出以下的(式4)。Idsl = 1/2 · μ · Cox · ff/L · (Vgs-Vt)2......(式 4)由此，nMOS晶體管M2在飽和區(qū)域內(nèi)工作時(shí)的晶體管特性式(式4)與nMOS晶體管MlO在飽和區(qū)域內(nèi)工作時(shí)的晶體管特性式(式A)相等。(2)非飽和區(qū)域另一方面，nMOS晶體管M2在非飽和區(qū)域內(nèi)工作的時(shí)， ((Vgs-Vdsl)彡{(Vds-Vdsl)+Vt})，漏極-源極間電流 Idsl、Ids2 如以下的(式 5)、(式 6)所示。Idsl = μ · Cox · W/ (L/2) · {(Vgs-Vt) · Vdsl-1/2 · Vdsl2}......(式 5)Ids2 = μ 'Cox 'W/ (L/2) ·{ (Vgs-Vdsl-Vt) ‘ (Vds-Vdsl)-1/2 ‘ (Vds-Vdsl)2}......
(式6)這里，由于Idsl = Ids2，所以通過(guò)(式5)、(式6)，求出以下的(式7)。(Vgs-Vt) · Vdsl-1/2 · Vdsl2 = 1/2 · {(Vgs-Vt) · Vds-1/2 · Vds2}......(式 7)若將(式7)代入(式5)，則求出以下的(式8)。Idsl = μ · Cox · W/L · {(Vgs-Vt) · Vds-1/2 · Vds2}......(式 8)由此，nMOS晶體管M2在非飽和區(qū)域內(nèi)工作時(shí)的晶體管特性式(式8)與nMOS晶體管MlO在非飽和區(qū)域內(nèi)工作時(shí)的晶體管特性式(式B)相等?！秐MOS晶體管M1、M2之2》另外，nMOS晶體管M1、M2也可以具有互不相同的W/L。這里，說(shuō)明在圖5B中nMOS 晶體管M1、M2的溝道寬度/溝道長(zhǎng)度分別為W/(L/3)、WA2L/3)的例子(即，nMOS晶體管 M1、M2的溝道長(zhǎng)度分別為nMOS晶體管MlO的溝道長(zhǎng)度的1/3、2/3的例子)。(1)飽和區(qū)域當(dāng)nMOS晶體管M2在飽和區(qū)域內(nèi)工作時(shí)，漏極-源極間電流Idsl、Ids2如以下的 (式11)、(式12)所示。Idsl= μ · Cox · W/(2L/3) · {(Vgs-Vt) ‘ Vdsl-1/2 ‘ Vdsl2}......(式 11)Ids2 = 1/2 · μ · Cox · W/ (L/3) · (Vgs-Vdsl-Vt)2......(式 12)這里，由于Idsl = Ids2，所以通過(guò)(式11)、(式12)，求出以下的(式13)。(Vgs-Vt) · Vdsl-1/2 · Vdsl2 = 1/3 · (Vgs-Vt)2......(式 13)
若將(式13)代入(式11)，則求出以下的(式14)。Idsl = 1/2 · μ · Cox · ff/L · (Vgs-Vt)2......(式 14)由此，nMOS晶體管M2在飽和區(qū)域內(nèi)工作時(shí)的晶體管特性式(式14)與nMOS晶體管MlO在飽和區(qū)域內(nèi)工作時(shí)的晶體管特性式(式A)相等。(2)非飽和區(qū)域另一方面，當(dāng)nMOS晶體管M2在非飽和區(qū)域內(nèi)工作時(shí)，漏極-源極間電流Idsl、 Ids2如以下的(式15)、(式16)所示。Ids2 = μ · Cox · W/ (2L/3) · {(Vgs-Vt) · Vdsl-1/2 · Vdsl2}......(式 15)Idsl= μ 'Cox 'W/ (L/3) ·{ (Vgs-Vdsl-Vt) ‘ (Vds-Vdsl)-1/2 ‘ (Vds-Vdsl)2}......
(式 16)這里，由于Idsl = Ids2，所以通過(guò)(式15)、(式16)，求出以下的(式17)。(Vgs-Vt) · Vdsl-1/2 · Vdsl2 = 2/3 · {(Vgs-Vt) · Vds-1/2 · Vds2}......(式 17)若將(式17)代入(式15)，則求出以下的(式18)。Idsl = μ · Cox · ff/L · {(Vgs-Vt) · Vds-1/2 · Vds2}......(式 18)由此，nMOS晶體管M2在非飽和區(qū)域內(nèi)工作時(shí)的晶體管特性式(式18)與nMOS晶體管MlO在非飽和區(qū)域內(nèi)工作時(shí)的晶體管特性式(式B)相等。另外，雖然在這里省略了說(shuō)明，但是在將nMOS晶體管Ml、M2的溝道長(zhǎng)度分別設(shè)為 nMOS晶體管MlO的溝道長(zhǎng)度的2/3、1/3的情況下(相互替換了 nMOS晶體管M1、M2的情況下)，也表示與nMOS晶體管MlO相同的晶體管特性。此外，在串聯(lián)連接了各自的溝道長(zhǎng)度的總值與nMOS晶體管MlO的溝道長(zhǎng)度相等的3個(gè)以上的nMOS晶體管，且對(duì)各自的柵極提供了相同的電壓的情況下，也表示與nMOS晶體管MlO相同的晶體管特性。由此，通過(guò)串聯(lián)連接多個(gè)單位晶體管并向各自的柵極提供相同的電壓(或者，相同的信號(hào))，從而能夠構(gòu)成具有與多個(gè)單位晶體管的各自的溝道長(zhǎng)度的總值相等的溝道長(zhǎng)度的晶體管。即，在圖4所示的比較器102中，能夠由單位晶體管M121、M122、……、M12p構(gòu)成具有與單位晶體管M121、 M122、……、M12p的溝道長(zhǎng)度的總值相等的溝道長(zhǎng)度的差動(dòng)晶體管M102。對(duì)于單位晶體管 M131、M132、......、M13p 也是相同的。如上所述，通過(guò)將差動(dòng)晶體管M102分割為ρ個(gè)單位晶體管M121、M122、……、M12p， 能夠在比較器102的單元間隔內(nèi)構(gòu)成差動(dòng)晶體管M102。此外，能夠任意地設(shè)定差動(dòng)晶體管 M102的溝道長(zhǎng)度。例如，能夠?qū)⒉顒?dòng)晶體管M102的溝道長(zhǎng)度設(shè)置得比比較器102的單元間隔寬度(CP)長(zhǎng)。此外，由于也可以不需要使單位晶體管M121、M122、……、M12p的溝道寬度方向與比較器102的重復(fù)方向一致，所以能夠任意地設(shè)定差動(dòng)晶體管M102的溝道寬度。 另外，對(duì)于差動(dòng)放大器M103也是相同的。由此，由于能夠任意地設(shè)定差動(dòng)晶體管M102、M103 的溝道長(zhǎng)度和溝道寬度這兩者，所以能夠確保差動(dòng)晶體管M102、M103的互導(dǎo)(gm)，能夠?qū)崿F(xiàn)比較器102的比較精度的提高和比較器102的高速化。此外，由于能夠兼顧模擬/數(shù)字變換器12的高集成化和性能提高，所以能夠使圖像傳感器10高像素化，能夠正確地提供高清晰的攝像數(shù)據(jù)DDD。布局例1接著，參照?qǐng)D6說(shuō)明圖1所示的比較器102、102、……、102的布局例1。這里，例示了 η = 4、ρ = 2的情況(以下，對(duì)于圖7、圖8、圖9、圖16、圖17也是相同的)。
在比較器102、102、……、102的每一個(gè)中，單位晶體管M121、M122和單位晶體管 M131、M132排列在Y軸方向(與X軸方向正交的方向)上，以使各自的溝道長(zhǎng)度方向與X軸方向(重復(fù)方向)一致。此外，單位晶體管機(jī)21、11122、11131、機(jī)32的各自的溝道長(zhǎng)度(L) 比比較器102的單元間隔寬度(CP)短。因此，由于能夠?qū)挝痪w管M121、M122、M131、 M132配置在比較器102的單元間隔寬度內(nèi)，所以能夠提高比較器102的集成度。此外，在比較器102、102、……、102的每一個(gè)中，以沿著Y軸方向延伸的直線為基準(zhǔn)線與單位晶體管M121、M122線對(duì)稱地配置單位晶體管M131、M132，以使通過(guò)該比較器102 的單元間隔內(nèi)的基準(zhǔn)點(diǎn)(例如，單位晶體管M121、M131的源極和電流源晶體管MlOl的漏極的連接節(jié)點(diǎn)NN)。通過(guò)這樣構(gòu)成，能夠確保差動(dòng)晶體管M102、M103的差動(dòng)特性，能夠提高比較器102的比較精度。此外，在比較器102、102、……、102的每一個(gè)中包含的單位晶體管M121配置為在X軸方向(重復(fù)方向)上分別排列于同一條直線上。對(duì)于單位晶體管M121、M131、 M132也是相同的。S卩，在比較器102、102、……、102的每一個(gè)中包含的第k個(gè)單位晶體管 M12k(l < k < ρ)和第k個(gè)單位晶體管M13k配置為在X軸方向上分別排列于同一條直線上。另外，單位晶體管M121、M122、M131、M132的各自的溝道長(zhǎng)度(L)比比較器102的單元間距寬度(CP)的1/2短。通過(guò)這樣構(gòu)成，能夠抑制因晶體管的配置引起的比較器的特性偏差。例如，能夠抑制比較器102、102、……、102之間的固定模式噪聲。此外，能夠抑制比較器102、102、……、102的電路面積的增大。布局例2接著，參照?qǐng)D7說(shuō)明圖1所示的比較器102、102、……、102的布局例2。在圖7所示的布局例中，與圖6相同地，以沿著Y軸方向延伸的直線為基準(zhǔn)線線對(duì)稱地配置單位晶體管M121、M122和單位晶體管M131、M132，以使通過(guò)比較器102的單元間隔內(nèi)的基準(zhǔn)點(diǎn)(例如，連接節(jié)點(diǎn)NN)。其中，在圖7中，在比較器102、102、……、102的每一個(gè)中包含的單位晶體管M121、M122、M131、M132配置成在X軸方向上不會(huì)相鄰于與該比較器相鄰的其他的比較器所包含的單位晶體管M121、M122、M131、M132的任一個(gè)。通過(guò)這樣構(gòu)成， 能夠在X軸方向(重復(fù)方向)上部分?jǐn)U大比較器102、102、……、102的單元間隔。即，能
夠在X軸方向上擴(kuò)大單位晶體管M121、M122、......、M12p和單位晶體管M131、M132、......、
M13p的形成區(qū)域。因此，能夠擴(kuò)大單位晶體管M121、M122、……、M12p和單位晶體管M131、 M132、……、M13p的溝道長(zhǎng)度(L)，其結(jié)果，能夠擴(kuò)大差動(dòng)晶體管M102、M103的溝道長(zhǎng)度。 由此，能夠進(jìn)一步提高比較器102的性能。布局例3接著，參照?qǐng)D8說(shuō)明圖1所示的比較器102、102、……、102的布局例3。在比較器102、102、……、102的每一個(gè)中，單位晶體管M121、M122和單位晶體管 M131、M132在Y軸方向(與X軸方向正交的方向)上排列成各自的溝道長(zhǎng)度方向與X軸方
向一致。此外，在比較器102,102,……、102的每一個(gè)中，以該比較器102的單元間隔內(nèi)的基準(zhǔn)點(diǎn)(例如，單位晶體管M121、M131的源極和電流源晶體管MlOl的漏極的連接節(jié)點(diǎn)NN) 為中心與單位晶體管M121、M122點(diǎn)對(duì)稱地配置單位晶體管M131、M132。通過(guò)這樣構(gòu)成，能夠確保差動(dòng)晶體管M102、M103的差動(dòng)特性，能夠提高比較器102的比較精度。
此外，在比較器102、102、……、102的每一個(gè)中包含的第k個(gè)單位晶體管 M12k(l^k^p)配置成在X軸方向上分別排列在同一條直線上。與此相同地，在比較器 102、102、……、102的每一個(gè)中包含的第k個(gè)單位晶體管M13k配置成在X軸方向上分別排列在同一條直線上。另外，此時(shí)，單位晶體管M121、M122、M131、M132的各自的溝道長(zhǎng)度(L) 比比較器102的單元間距寬度(CP)短。通過(guò)這樣構(gòu)成，與圖6的布局例相比，更能夠擴(kuò)大
單位晶體管M121、M122、......、M12p和單位晶體管M131、M132、......、M13p的溝道長(zhǎng)度，其
結(jié)果，能夠擴(kuò)大差動(dòng)晶體管M102、M103的溝道長(zhǎng)度。由此，能夠進(jìn)一步提高比較器102的性能。布局例4接著，參照?qǐng)D9說(shuō)明圖1所示的比較器102、102、……、102的布局例4。在圖9所示的布局例中，與圖8相同地，以比較器102的單元間隔內(nèi)的基準(zhǔn)點(diǎn)為中心(例如，連接節(jié)點(diǎn)NN)點(diǎn)對(duì)稱地配置單位晶體管M121、M122和單位晶體管M131、M132。其
中，在圖9中，在比較器102、102、......、102的每一個(gè)中包含的單位晶體管M121、M122、M131、
M132配置成在X軸方向上不會(huì)相鄰于與該比較器相鄰的其他的比較器所包含的單位晶體管M121、M122、M131、M132的任一個(gè)。通過(guò)這樣構(gòu)成，能夠在X軸方向(重復(fù)方向)上部分?jǐn)U大比較器102、102、……、102的單元間隔，所以能夠擴(kuò)大單位晶體管M121、M122、……、 M12p和單位晶體管M131、M132、……、M13p的溝道長(zhǎng)度(L)。由此，能夠擴(kuò)大差動(dòng)晶體管 M102、M103的溝道長(zhǎng)度，能夠進(jìn)一步提高比較器102的性能。(實(shí)施方式1的變形例)單位晶體管的溝道長(zhǎng)度另外，在比較器102、102、……、102的每一個(gè)中，單位晶體管M121、M122、……、 M12p的每一個(gè)也可以具有相互相同的溝道長(zhǎng)度。通過(guò)這樣構(gòu)成，能夠防止在半導(dǎo)體基板 (用于形成模擬/數(shù)字變換器的半導(dǎo)體基板)上產(chǎn)生無(wú)用的區(qū)域(不能形成元件的區(qū)域)。 或者，單位晶體管M121、M122、……、M12p的每一個(gè)也可以具有相互不同的溝道長(zhǎng)度。通過(guò)這樣構(gòu)成，與單位晶體管M121、M122、……、M12p的每一個(gè)具有相互相同的溝道長(zhǎng)度的情況相比，能夠削減構(gòu)成差動(dòng)晶體管M102的單位晶體管的個(gè)數(shù)。另外，對(duì)于單位晶體管M131、 M132、......、M13p也是相同的。負(fù)載晶體管此外，在比較器102、102、……、102的每一個(gè)中，負(fù)載晶體管M104、M105也可以與差動(dòng)晶體管M102、M103相同地由多個(gè)單位晶體管構(gòu)成。例如，負(fù)載晶體管M104也可以由串聯(lián)連接在電源節(jié)點(diǎn)和差動(dòng)晶體管M102的漏極之間的多個(gè)單位晶體管構(gòu)成。此外，構(gòu)成負(fù)載晶體管M104、M105的多個(gè)單位晶體管既可以如圖6、圖7那樣被配置成線對(duì)稱，也可以如圖 8、圖9那樣被配置成點(diǎn)對(duì)稱。放大器如圖10所示，模擬/數(shù)字變換器12也可以還包括η個(gè)放大器105、105、……、 105。放大器105、105、……、105以規(guī)定的單元間隔排列在規(guī)定的重復(fù)方向(例如，圖像傳感器10的行方向)上。此外，放大器105、105、……、105分別對(duì)應(yīng)于η個(gè)像素電壓VP1、 VP2、……、VPn，放大對(duì)應(yīng)于該放大器的像素電壓，并將放大的像素電壓VP1’、VP2’、……、 VPn'輸出到對(duì)應(yīng)于該放大器的比較器。
例如，如圖11所示，放大器105、105、……、105的每一個(gè)包括電流源晶體管M108 以及驅(qū)動(dòng)晶體管M109。向電流源晶體管M108的柵極提供用于供給規(guī)定電流的偏置電壓 VB2,電流源晶體管M108的源極連接到接地節(jié)點(diǎn)。向驅(qū)動(dòng)晶體管M109的柵極提供對(duì)應(yīng)于該放大器105的像素電壓(這里是像素電壓VPl)，驅(qū)動(dòng)晶體管M109的源極連接到電源節(jié)點(diǎn)， 驅(qū)動(dòng)晶體管M109的漏極連接到電流源晶體管M108的漏極。另外，如圖12所示，放大器105、105、……、105的每一個(gè)也可以代替圖11所示的電流源晶體管M108而包括由ρ個(gè)單位晶體管M181、M182、……、M18p構(gòu)成的電流源晶體管 M108a。單位晶體管M181、M182、……、M18p串聯(lián)連接在接地節(jié)點(diǎn)和驅(qū)動(dòng)晶體管M109的漏極之間，且各自的柵極被提供偏置電壓VB2。由此，通過(guò)將電流源晶體管MlOSa分割為單位晶體管M181、M182、……、M18p，能夠在放大器105的單元間隔內(nèi)構(gòu)成電流源晶體管M108a。 此外，能夠任意地設(shè)定在放大器105、105、……、105的每一個(gè)中包含的電流源晶體管MlOSa 的溝道長(zhǎng)度和溝道寬度，能夠提高放大器105、105、……、105的每一個(gè)中的對(duì)于電源電壓的變動(dòng)的耐性。由此，能夠提高模擬/數(shù)字變換器12的性能。另外，模擬/數(shù)字變換器12也可以在η個(gè)比較器102,102,……、102和η個(gè)計(jì)數(shù)器103、103、……、103之間還包括η個(gè)放大器。這些η個(gè)放大器分別對(duì)輸出電壓VP1、 VP2、……、VPn中、對(duì)應(yīng)于該放大器的輸出電壓進(jìn)行放大，并輸出到對(duì)應(yīng)于該放大器的計(jì)數(shù)器。此外，這些η個(gè)放大器既可以具有如圖11所示的結(jié)構(gòu)，也可以具有如圖12所示的結(jié)構(gòu) (包括由P個(gè)單位晶體管構(gòu)成的電流源晶體管的結(jié)構(gòu))。此外，放大器的結(jié)構(gòu)并不限于在這里示出的結(jié)構(gòu)，只要是能夠放大電壓的結(jié)構(gòu)，則可以是任意的結(jié)構(gòu)。讀出電路、偏置電路此外，如圖13所示，讀出電路110、110、……、110的每一個(gè)也可以代替如圖2所示的電流源晶體管Μ106而包括由ρ個(gè)單位晶體管Μ161、Μ162、……、Μ16ρ構(gòu)成的電流源晶體管M106a。單位晶體管M161、M162、……、M16p串聯(lián)連接在接地節(jié)點(diǎn)和對(duì)應(yīng)于讀出電路110 的列信號(hào)線(這里是列信號(hào)線Li)之間，且各自的柵極被提供基準(zhǔn)電壓VR。由此，通過(guò)將電流源晶體管M106a分割為單位晶體管M161、M162、……、M16p，能夠在讀出電路110的單元間隔內(nèi)構(gòu)成電流源晶體管M106a。此外，能夠任意地設(shè)定在讀出電路110、110、……UlO 的每一個(gè)中包含的電流源晶體管M106a的溝道長(zhǎng)度和溝道寬度，能夠提高讀出電路110、 110、……、110的每一個(gè)中的對(duì)于電源電壓的變動(dòng)的耐性。由此，能夠提高圖像傳感器系統(tǒng) 1的性能。此外，如圖13所示，偏置電路111也可以代替如圖2所示的電流反射鏡晶體管 M107而包括由ρ個(gè)單位晶體管M171、M172、……、M17p構(gòu)成的電流反射鏡晶體管M107a。 尤其是，在讀出電路110、110、……、110的每一個(gè)所包含的電流源晶體管由ρ個(gè)單位晶體管構(gòu)成的情況下，優(yōu)選將在偏置電路111中包含的電流反射鏡晶體管由P個(gè)單位晶體管構(gòu)成。通過(guò)這樣構(gòu)成，能夠提高電流精度。另夕卜，也可以僅將讀出電路110、110、……、110的電流源晶體管和偏置電路111 的電流反射鏡晶體管中的任一個(gè)由P個(gè)單位晶體管構(gòu)成。通過(guò)這樣構(gòu)成，能夠調(diào)整讀出電路110、110、……、110的電流源晶體管和偏置電路111的電流反射鏡晶體管的電流比。相關(guān)二次采樣另外，圖1所示的圖像傳感器系統(tǒng)1也可以具有相關(guān)二次采樣(⑶S CorrelatedDouble Sampling)功能。例如，定時(shí)控制電路14控制圖像傳感器系統(tǒng)1的各個(gè)部分，以使圖像傳感器系統(tǒng)1的各個(gè)部分按照如下方式工作。首先，垂直掃描電路11輸出行選擇信號(hào)S1、S2、……、Sn中的任一個(gè)，來(lái)選擇η個(gè)像素部100、100、……、100。接著，垂直掃描電路11對(duì)nXm個(gè)像素部100、100、……UOO 輸出復(fù)位信號(hào)RST來(lái)對(duì)nXm個(gè)像素部100、100、……、100的電荷進(jìn)行初始化，之后，參考信號(hào)生成電路101開(kāi)始輸出參考信號(hào)REF，計(jì)數(shù)器103、103、……、103開(kāi)始計(jì)數(shù)動(dòng)作，數(shù)字存儲(chǔ)器104、104、……、104保持來(lái)自計(jì)數(shù)器103、103、……、103的數(shù)字值Dl、D2、……、 Dn0由此，獲得相當(dāng)于像素電壓VP1、VP2、……、VPn的偏移量的數(shù)字值Dl、D2、……、Dn。 接著，垂直掃描電路11向η Xm個(gè)像素部100、100、……、100輸出傳送信號(hào)TR，由此在η Xm 個(gè)像素部100、100、……、100的每一個(gè)中執(zhí)行電荷傳送(從光電二極管FD向浮動(dòng)擴(kuò)散部FD 的電荷傳送)，之后，參考信號(hào)生成電路101開(kāi)始輸出參考信號(hào)REF，計(jì)數(shù)器103、103、……、 103開(kāi)始計(jì)數(shù)動(dòng)作。由此，獲得相當(dāng)于所選擇的η個(gè)像素部100、100、……、100的像素電壓
VP1、VP2、......、VPn的數(shù)字值D1、D2、......、Dn。另外，在這些像素電壓VP1、VP2、......、VPn
中包括偏移(offset)。這里，數(shù)字存儲(chǔ)器104、104、……、104從由計(jì)數(shù)器103、103、……、 103獲得的數(shù)字值D1、D2、……、Dn中減去偏移數(shù)字值(相當(dāng)于偏移量的數(shù)字值)，并保持通過(guò)該減法運(yùn)算而獲得的數(shù)字值。通過(guò)這樣控制，能夠除去附加在數(shù)字值D1、D2、……、Dn中的偏移。尤其是，在比較器102、102、……、102具有如圖8或圖9所示的點(diǎn)對(duì)稱的布局的情況下，由于在比較器 102,102,……、102的每一個(gè)中晶體管配置為點(diǎn)對(duì)稱、但信號(hào)布線不是點(diǎn)對(duì)稱，所以存在差動(dòng)特性的惡化和偏移電壓的附加的可能性，因此，施加相關(guān)二次采樣會(huì)比較有效。(實(shí)施方式2)圖14表示實(shí)施方式2的圖像傳感器系統(tǒng)2的結(jié)構(gòu)例。圖像傳感器系統(tǒng)2代替圖 1所示的模擬/數(shù)字變換器12而包括模擬/數(shù)字變換器22。模擬/數(shù)字變換器22代替圖 1所示的η個(gè)比較器102、102、……、102而包括η個(gè)比較器202、202、……、202。其他結(jié)構(gòu)與圖1相同。圖15表示圖14所示的比較器202的結(jié)構(gòu)例。比較器202代替圖4所示的電流源晶體管MlOl和差動(dòng)晶體管Μ102、Μ103,包括電流源晶體管MlOla和差動(dòng)晶體管M102a、 M103a。電流源晶體管MlOla由ρ個(gè)單位晶體管Mill、M112、……、Mllp構(gòu)成。單位晶體管M111、M112、……,Mllp串聯(lián)連接在接地節(jié)點(diǎn)和差動(dòng)晶體管MlOh(M103a)的漏極之間， 且各自的柵極被提供偏置電壓VBl。差動(dòng)晶體管M102a、M103a的源極連接到電流源晶體管 MlOla的漏極(這里是單位晶體管Mllp的漏極)。如上所述，通過(guò)將電流源晶體管MlOl分割為ρ個(gè)單位晶體管Mill、M112、……、 Mllp，從而能夠在比較器202的單元間隔內(nèi)構(gòu)成電流源晶體管MIOla。此外，能夠任意地設(shè)定電流源晶體管MlOla的溝道長(zhǎng)度。例如，能夠?qū)㈦娏髟淳w管MlOla的溝道長(zhǎng)度設(shè)置得比比較器202的單元間隔寬度(CP)長(zhǎng)。此外，由于也可以不需要使單位晶體管Mill、 M112、……、Μ11ρ的溝道寬度方向與比較器202的重復(fù)方向一致，所以能夠任意地設(shè)定電流源晶體管MlOla的溝道寬度。由此，由于能夠任意地設(shè)定電流源晶體管MlOla的溝道長(zhǎng)度和溝道寬度這兩者，所以能夠提高比較器202、202、……、202的每一個(gè)中的對(duì)于電源電壓的變動(dòng)的耐性。由此，能夠提高模擬/數(shù)字變換器22的性能。
布局例1接著，參照?qǐng)D16說(shuō)明圖14所示的比較器202、202、……、202的布局例1。在比較器202、202、……、202的每一個(gè)中，單位晶體管Mill、M112排列在Y軸方向上，以使各自的溝道長(zhǎng)度方向與X軸方向一致。此外，單位晶體管M111、M112的各自的溝道長(zhǎng)度(L)比比較器102的單元間隔寬度(CP)短。此外，在比較器202、202、……、202的每一個(gè)中包含的單位晶體管Mill配置成在X軸方向上分別排列在同一條直線上。對(duì)于單位晶體管M112也是相同的。S卩，在比較器 202,202,……、202的每一個(gè)中包含的第k個(gè)單位晶體管Mllk(l配置成在X軸方向上分別排列在同一條直線上。另外，單位晶體管Mill、M112的各自的溝道長(zhǎng)度(L)比比較器102的單元間距寬度(CP)短。通過(guò)這樣構(gòu)成，能夠?qū)挝痪w管M111、M112配置在比較器202的單元間隔內(nèi)，并且能夠提高比較器202、202、……、202的每一個(gè)中的對(duì)于電源電壓的變動(dòng)的耐性。這樣的結(jié)構(gòu)在單鏡頭照相機(jī)系統(tǒng)等列方向的像素?cái)?shù)較多的情況下， 尤其有效。布局例2接著，參照?qǐng)D17說(shuō)明圖14所示的比較器202、202、……、202的布局例2。圖17所示的布局例與圖16相同，單位晶體管M111、M112排列在Y軸方向上，以使各自的溝道長(zhǎng)度方向與X軸方向一致。其中，在圖17中，在比較器202、202、……、202的每一個(gè)中包含的單位晶體管M111、M112排列成在X軸方向上不會(huì)相鄰于與該比較器相鄰的其他比較器所包含的單位晶體管Mill、M112的任一個(gè)。通過(guò)這樣構(gòu)成，由于能夠在X軸方向(重復(fù)方向)上部分?jǐn)U大比較器202、202、……、202的單元間隔，所以能夠擴(kuò)大單位晶體管M111、M112、……、Μ11ρ的溝道長(zhǎng)度(L)。由此，能夠擴(kuò)大電流源晶體管Mllla的溝道長(zhǎng)度，能夠提高比較器202的性能(例如，強(qiáng)化對(duì)于電源電壓的變動(dòng)的耐性)。(實(shí)施方式2的變形例)另外，比較器202、202、......、202的每一個(gè)也可以代替差動(dòng)晶體管M102a、M103a而
包括如圖4所示的差動(dòng)晶體管M102、M103。此外，讀出電路110,110,……UlO的每一個(gè)也可以包括如圖13所示的電流源晶體管M106a (單位晶體管M161、M162、……、M16p)，偏置電路111也可以包括如圖13所示的電流反射鏡晶體管M107a(單位晶體管M171、M172、……、 M17p)。即，除了比較器202、202、……、202的電流源晶體管之外，比較器202、202、……、 202的差動(dòng)晶體管和負(fù)載晶體管、讀出電路110、110、……、110的電流源晶體管、偏置電路 111的電流反射鏡晶體管也可以由多個(gè)單位晶體管構(gòu)成。另外，構(gòu)成電流源晶體管M106a 的單位晶體管M161、M162、……、M16p、構(gòu)成電流反射鏡晶體管M107a的單位晶體管M171、 M172、……、M17p既可以排列成如圖16那樣，也可以排列成如圖17那樣。此外，模擬/數(shù)字變換器22也可以還包括如圖10所示的η個(gè)放大器105、
105、......、105，也可以在η個(gè)比較器202、202、......、202和η個(gè)計(jì)數(shù)器103、103、......、
103之間包括η個(gè)放大器。這些放大器既可以如圖11所示那樣構(gòu)成，也可以如圖12那樣構(gòu)成。另外，構(gòu)成各個(gè)放大器的多個(gè)單位晶體管既可以排列成如圖16那樣，也可以排列成如圖17那樣。此外，在比較器202、202、......、202的每一個(gè)中，單位晶體管Mill、Μ112、......、
Mllp的每一個(gè)既可以具有相互相同的溝道長(zhǎng)度，也可以具有互不相同的溝道長(zhǎng)度。與此相同地，對(duì)于比較器202的負(fù)載晶體管、讀出電路110的電流源晶體管、偏置電路111的電流反射鏡晶體管、放大器的電流源晶體管的每一個(gè)而言，構(gòu)成該晶體管的單位晶體管也可以具有相互相同的溝道長(zhǎng)度，也可以具有互不相同的溝道長(zhǎng)度。(照相機(jī)裝置)如圖18所示，圖像傳感器系統(tǒng)1、2還能夠應(yīng)用于照相機(jī)裝置(例如，數(shù)碼攝像機(jī)、 數(shù)碼相機(jī)、車(chē)載攝像頭、監(jiān)視攝像機(jī)等)。如圖18所示的照相機(jī)裝置除了圖像傳感器系統(tǒng)1 之外，還包括透鏡31、數(shù)據(jù)處理電路(數(shù)據(jù)校正電路32、數(shù)據(jù)顯示電路33、編解碼(codec) 處理電路34、數(shù)據(jù)記錄電路35等)、控制器36、主時(shí)鐘生成電路37以及操作部38。另外， 照相機(jī)裝置可以是拍攝靜止畫(huà)面的裝置、拍攝運(yùn)動(dòng)畫(huà)面的裝置或者拍攝這兩種畫(huà)面的裝置中的任一種。圖像傳感器系統(tǒng)1將經(jīng)由透鏡31入射的被攝體的影像變換為攝像數(shù)據(jù)DDD，并響應(yīng)于來(lái)自控制器36的控制信號(hào)，將攝像數(shù)據(jù)DDD提供給數(shù)據(jù)校正電路32。數(shù)據(jù)校正電路 32對(duì)來(lái)自圖像傳感器系統(tǒng)1的攝像數(shù)據(jù)DDD實(shí)施數(shù)據(jù)校正處理(伽馬校正處理、白平衡處理、顏色分離處理等)，并將完成處理的攝像數(shù)據(jù)提供給數(shù)據(jù)顯示電路33和編解碼處理電路34。另外，數(shù)據(jù)校正電路32也可以將實(shí)施了相同的校正處理的攝像數(shù)據(jù)提供給數(shù)據(jù)顯示電路33和編解碼處理電路34，也可以將實(shí)施了對(duì)應(yīng)于數(shù)據(jù)顯示電路33的校正處理的攝像數(shù)據(jù)提供給數(shù)據(jù)顯示電路33，并且將實(shí)施了對(duì)應(yīng)于編解碼處理電路34的校正處理的攝像數(shù)據(jù)提供給編解碼處理電路；34。數(shù)據(jù)顯示電路33基于來(lái)自數(shù)據(jù)校正電路32的攝像數(shù)據(jù)， 將影像顯示在顯示器中。編解碼處理電路34通過(guò)規(guī)定的壓縮方式對(duì)來(lái)自數(shù)據(jù)校正電路32 的攝像數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮，并提供給數(shù)據(jù)記錄電路35。數(shù)據(jù)記錄電路35響應(yīng)于控制器36的控制，將由編解碼處理電路34壓縮的攝像數(shù)據(jù)記錄在記錄介質(zhì)(例如，半導(dǎo)體存儲(chǔ)器、磁盤(pán)、 光盤(pán)、存儲(chǔ)卡等)中。該記錄介質(zhì)既可以內(nèi)置在照相機(jī)裝置中，也可以以可裝卸的方式外置于照相機(jī)裝置?？刂破?6響應(yīng)于提供給操作部38的用戶的操作，控制圖像傳感器系統(tǒng) 1、數(shù)據(jù)校正電路32、數(shù)據(jù)顯示電路33、編解碼處理電路34、數(shù)據(jù)記錄電路35以及主時(shí)鐘生成電路37。此外，控制器36將控制數(shù)據(jù)Data提供給圖像傳感器系統(tǒng)1(例如，定時(shí)控制電路14)。主時(shí)鐘生成電路37生成用于使圖像傳感器系統(tǒng)1工作的主時(shí)鐘MCLK，并將主時(shí)鐘 MCLK提供給圖像傳感器系統(tǒng)1(例如，定時(shí)控制電路14)。操作部38由操作按鈕(例如，靜止畫(huà)面拍攝的快門(mén)按鈕、運(yùn)動(dòng)畫(huà)面拍攝的開(kāi)始按鈕及停止按鈕等)、操作桿、推動(dòng)轉(zhuǎn)盤(pán)(jog dial)、觸摸面板等構(gòu)成，將對(duì)應(yīng)于用戶操作的操作信號(hào)提供給控制器36。如上所述，通過(guò)將圖像傳感器系統(tǒng)1 (或者圖像傳感器2、搭載在照相機(jī)裝置中，能夠?qū)崿F(xiàn)照相機(jī)裝置的小型化和高像素化，并且能夠正確地提供高清晰的攝像數(shù)據(jù)。(其他實(shí)施方式)在以上的說(shuō)明中，說(shuō)明了由“nMOS晶體管”構(gòu)成電流源晶體管M101、M101a、差動(dòng)晶體管M102、M102a、M103、M103a，由“pMOS晶體管”構(gòu)成負(fù)載晶體管M104、M105的例子，但是在由“pMOS晶體管”構(gòu)成電流源晶體管M101、M101a、差動(dòng)晶體管M102、Ml(^a、M103、M103a， 且由“nMOS晶體管”構(gòu)成負(fù)載晶體管M104、M105的情況下(逆轉(zhuǎn)信號(hào)極性來(lái)使用的情況下)，也能夠兼顧模擬/數(shù)字變換器的高集成化和性能提高。另外，對(duì)于其他結(jié)構(gòu)(例如，放大器105)，也可以逆轉(zhuǎn)信號(hào)極性來(lái)使用。此外，也可以利用多個(gè)單位晶體管構(gòu)成比較器的電流源晶體管、差動(dòng)晶體管、負(fù)載晶體管、讀出電路的電流源晶體管、偏置電路的電流反射鏡晶體管以及放大器(在比較的前級(jí)設(shè)置的放大器、在比較器的后級(jí)設(shè)置的放大器)的電流源晶體管中的至少一個(gè)。例如， 也可以僅將在η個(gè)比較器的每一個(gè)中包含的負(fù)載晶體管由多個(gè)單位晶體管構(gòu)成。此外，也可以僅將在η個(gè)讀出電路的每一個(gè)中包含的電流源晶體管由多個(gè)單位晶體管構(gòu)成。由此， 通過(guò)將在η個(gè)讀出電路的每一個(gè)中包含的電流源晶體管分割為多個(gè)單位晶體管，能夠在讀出電路的單元間隔內(nèi)構(gòu)成讀出電路的電流源晶體管。此外，能夠任意地設(shè)定在η個(gè)讀出電路的每一個(gè)中包含的電流源晶體管的溝道長(zhǎng)度和溝道寬度，能夠提高η個(gè)讀出電路的每一個(gè)中的對(duì)于電源電壓的變動(dòng)的耐性。此外，也可以僅將偏置電路的電流反射鏡晶體管利用多個(gè)單位晶體管來(lái)構(gòu)成，也可以僅將在η個(gè)放大器(在η個(gè)比較器的前級(jí)設(shè)置的η個(gè)放大器，或者在η個(gè)比較器的后級(jí)設(shè)置的η個(gè)放大器)的每一個(gè)中包含的電流源晶體管利用多個(gè)單位晶體管構(gòu)成。由此，通過(guò)將在η個(gè)放大器的每一個(gè)中包含的電流源晶體管分割為多個(gè)單位晶體管，能夠在放大器的單元間隔內(nèi)構(gòu)成放大器的電流源晶體管。此外，能夠任意地設(shè)定在η個(gè)放大器的每一個(gè)中包含的電流源晶體管的溝道長(zhǎng)度和溝道寬度，能夠提高η個(gè)放大器的每一個(gè)中的對(duì)于電源電壓的變動(dòng)的耐性。此外，也可以在半導(dǎo)體基板(用于形成模擬/數(shù)字變換器的半導(dǎo)體基板)上預(yù)先準(zhǔn)備用于構(gòu)成模擬/數(shù)字變換器12 的比較器102(20 的多個(gè)單位晶體管。即，模擬/ 數(shù)字變換器也可以包括用于構(gòu)成η個(gè)比較器的多個(gè)單位晶體管。此時(shí)，通過(guò)串聯(lián)連接兩個(gè)以上的單位晶體管，并對(duì)串聯(lián)連接的單位晶體管的每一個(gè)的柵極提供相同的電壓(或者， 相同的信號(hào))，從而能夠構(gòu)成具有與串聯(lián)連接的單位晶體管各自的溝道長(zhǎng)度的總值相等的溝道長(zhǎng)度的晶體管。此外，通過(guò)并聯(lián)連接兩個(gè)以上的單位晶體管，并對(duì)并聯(lián)連接的單位晶體管各自的柵極提供相同的電壓(或者，相同的信號(hào))，從而能夠構(gòu)成具有與并聯(lián)連接的單位晶體管各自的溝道寬度的總值相等的溝道寬度的晶體管。由此，通過(guò)在半導(dǎo)體基板上預(yù)先準(zhǔn)備多個(gè)單位晶體管，從而能夠自由地設(shè)定由兩個(gè)以上的單位晶體管構(gòu)成的晶體管的溝道長(zhǎng)度和溝道寬度，能夠提高設(shè)計(jì)自由度。例如，只要變更金屬層或通孔層，就能夠變更晶體管性能。另外，優(yōu)選用于構(gòu)成η個(gè)比較器的多個(gè)單位晶體管(在半導(dǎo)體基板上預(yù)先準(zhǔn)備的單位晶體管)排列在與重復(fù)方向正交的方向(Y軸方向)上，以使各自的溝道長(zhǎng)度方向與重復(fù)方向(X軸方向)一致。此外，在半導(dǎo)體基板上預(yù)先準(zhǔn)備的多個(gè)單位晶體管的每一個(gè)既可以具有相互相同的溝道長(zhǎng)度(或者，溝道寬度)，也可以具有互不相同的溝道長(zhǎng)度(或者，溝道寬度)。例如，在準(zhǔn)備具有相同的溝道長(zhǎng)度的多個(gè)單位晶體管的情況下，能夠防止在半導(dǎo)體基板上產(chǎn)生無(wú)用區(qū)域(不能形成元件的區(qū)域)。另一方面，在準(zhǔn)備具有不同的溝道長(zhǎng)度的多個(gè)單位晶體管的情況下，能夠擴(kuò)大設(shè)計(jì)時(shí)的選擇范圍。另外，除了模擬/數(shù)字變換器或圖像傳感器系統(tǒng)之外，上述的技術(shù)(通過(guò)在半導(dǎo)體基板上預(yù)先形成多個(gè)單位晶體管，且串聯(lián)連接和/或并聯(lián)連接多個(gè)單位晶體管中的兩個(gè)以上的單位晶體管，從而構(gòu)成具有期望的溝道長(zhǎng)度和期望的溝道寬度的晶體管的技術(shù))還可以應(yīng)用于其他的半導(dǎo)體集成電路中。(產(chǎn)業(yè)上的可利用性)如以上所說(shuō)明，由于上述的模擬/數(shù)字變換器和圖像傳感器系統(tǒng)能夠兼顧高集成化和性能提高，所以在驅(qū)動(dòng)包括圖像傳感器系統(tǒng)的照相機(jī)裝置、顯示面板的面板驅(qū)動(dòng)器 (例如，液晶驅(qū)動(dòng)器或PDP驅(qū)動(dòng)器)等中有用。
權(quán)利要求
1.一種模擬/數(shù)字變換器，其特征在于，包括參考信號(hào)生成電路，生成電壓值隨著時(shí)間的經(jīng)過(guò)而增加或者減少的參考信號(hào)； η個(gè)比較器，以規(guī)定的單元間隔排列在第一方向上，且分別對(duì)應(yīng)于η個(gè)輸入電壓，分別對(duì)所述參考信號(hào)的電壓值和對(duì)應(yīng)于自己的輸入電壓進(jìn)行比較，其中，η是2以上的整數(shù)；η個(gè)計(jì)數(shù)器，分別對(duì)應(yīng)于所述η個(gè)比較器，分別與規(guī)定時(shí)鐘同步地執(zhí)行計(jì)數(shù)動(dòng)作，并輸出對(duì)應(yīng)于自己的比較器的輸出反轉(zhuǎn)時(shí)的計(jì)數(shù)值；以及η個(gè)數(shù)字存儲(chǔ)器，分別對(duì)應(yīng)于所述η個(gè)計(jì)數(shù)器，分別保持從對(duì)應(yīng)于自己的計(jì)數(shù)器輸出的計(jì)數(shù)值，所述η個(gè)比較器的每一個(gè)都包括分別被提供所述參考信號(hào)和對(duì)應(yīng)于該比較器的輸入電壓的第一和第二差動(dòng)晶體管，所述第一差動(dòng)晶體管由所述參考信號(hào)被提供到各自的柵極的、串聯(lián)連接的P個(gè)第一單位晶體管構(gòu)成，其中，P是2以上的整數(shù)，所述第二差動(dòng)晶體管由所述輸入電壓被提供到各自的柵極的、串聯(lián)連接的P個(gè)第二單位晶體管構(gòu)成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模擬/數(shù)字變換器，其特征在于，在所述η個(gè)比較器的每一個(gè)中，所述ρ個(gè)第一單位晶體管和所述ρ個(gè)第二單位晶體管排列在與所述第一方向正交的第二方向上，以使各自的溝道長(zhǎng)度方向與所述第一方向一致，所述P個(gè)第一單位晶體管和所述P個(gè)第二單位晶體管各自的溝道長(zhǎng)度小于相當(dāng)于所述第一方向上的所述單元間隔的長(zhǎng)度的單元間隔寬度。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的模擬/數(shù)字變換器，其特征在于，在所述η個(gè)比較器的每一個(gè)中，以沿著所述第二方向延伸的直線為基準(zhǔn)線，與所述ρ個(gè)第一單位晶體管線對(duì)稱地排列所述P個(gè)第二單位晶體管，以使所述P個(gè)第二單位晶體管通過(guò)位于該比較器的單元間隔內(nèi)的基準(zhǔn)點(diǎn)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的模擬/數(shù)字變換器，其特征在于，在所述η個(gè)比較器的每一個(gè)中包含的第k個(gè)第一單位晶體管和第k個(gè)第二單位晶體管配置成在所述第一方向上排列在同一條線上，其中，1 ^k^p,所述P個(gè)第一單位晶體管和所述P個(gè)第二單位晶體管各自的溝道長(zhǎng)度小于所述單元間隔寬度的1/2。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的模擬/數(shù)字變換器，其特征在于，在所述η個(gè)比較器的每一個(gè)中包含的P個(gè)第一單位晶體管和P個(gè)第二單位晶體管配置成在所述第一方向上不會(huì)相鄰于與該比較器相鄰的其他的比較器所包含的P個(gè)第一單位晶體管和P個(gè)第二單位晶體管。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的模擬/數(shù)字變換器，其特征在于，在所述η個(gè)比較器的每一個(gè)中，以位于該比較器的單元間隔內(nèi)的基準(zhǔn)點(diǎn)為中心，與所述P個(gè)第一單位晶體管點(diǎn)對(duì)稱地排列所述P個(gè)第二單位晶體管。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的模擬/數(shù)字變換器，其特征在于，在所述η個(gè)比較器的每一個(gè)中包含的第k個(gè)第一單位晶體管和第k個(gè)第二單位晶體管配置成在所述第一方向上分別排列在同一條線上，其中，1 ^k^p,所述P個(gè)第一單位晶體管和所述P個(gè)第二單位晶體管各自的溝道長(zhǎng)度小于所述單元間隔寬度。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的模擬/數(shù)字變換器，其特征在于，在所述η個(gè)比較器的每一個(gè)中包含的P個(gè)第一單位晶體管和P個(gè)第二單位晶體管配置成在所述第一方向上不會(huì)相鄰于與該比較器相鄰的其他的比較器所包含的P個(gè)第一單位晶體管和P個(gè)第二單位晶體管。
9.根據(jù)權(quán)利要求1 8的任一項(xiàng)所述的模擬/數(shù)字變換器，其特征在于， 所述P個(gè)第一單位晶體管具有相互相同的溝道長(zhǎng)度，所述P個(gè)第二單位晶體管具有相互相同的溝道長(zhǎng)度。
10.根據(jù)權(quán)利要求1 8的任一項(xiàng)所述的模擬/數(shù)字變換器，其特征在于， 所述P個(gè)第一單位晶體管具有互不相同的溝道長(zhǎng)度，所述ρ個(gè)第二單位晶體管具有互不相同的溝道長(zhǎng)度。
11.根據(jù)權(quán)利要求1 10的任一項(xiàng)所述的模擬/數(shù)字變換器，其特征在于，所述η個(gè)比較器的每一個(gè)還包括用于對(duì)所述第一和第二差動(dòng)晶體管提供基準(zhǔn)電流的電流源晶體管，所述電流源晶體管由用于供給所述基準(zhǔn)電流的偏置電壓被提供到各自的柵極的、串聯(lián)連接的多個(gè)單位晶體管構(gòu)成。
12.根據(jù)權(quán)利要求1 11的任一項(xiàng)所述的模擬/數(shù)字變換器，其特征在于，所述模擬/數(shù)字變換器還包括m個(gè)放大器，以規(guī)定的單元間隔在所述第一方向上排列該η個(gè)放大器，且該η個(gè)放大器分別對(duì)應(yīng)于所述η個(gè)輸入電壓，分別放大對(duì)應(yīng)于自己的輸入電壓后提供給對(duì)應(yīng)于自己的比較器，所述η個(gè)放大器的每一個(gè)包括用于供給規(guī)定電流的電流源晶體管， 所述η個(gè)放大器的每一個(gè)所包含的電流源晶體管由用于供給所述規(guī)定電流的偏置電壓被提供到各自的柵極的、串聯(lián)連接的多個(gè)單位晶體管構(gòu)成。
13.一種圖像傳感器系統(tǒng)，其特征在于，包括nXm個(gè)像素部，排列成分別生成與入射光量對(duì)應(yīng)的電荷的η列m行的二維矩陣狀； 垂直掃描電路，以行為單位選擇所述nXm個(gè)像素部；η個(gè)讀出電路，分別對(duì)應(yīng)于所述nXm個(gè)像素部的η個(gè)像素列，分別生成與由通過(guò)所述垂直掃描電路選擇的η個(gè)像素部中對(duì)應(yīng)于自己的像素部生成的電荷相對(duì)應(yīng)的像素電壓；權(quán)利要求1至12的任一項(xiàng)所述的模擬/數(shù)字變換器，將由所述η個(gè)讀出電路生成的η 個(gè)像素電壓變換為η個(gè)數(shù)字值；以及水平掃描電路，將通過(guò)所述模擬/數(shù)字變換器獲得的η個(gè)數(shù)字值作為攝像數(shù)據(jù)來(lái)依次傳送。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的圖像傳感器系統(tǒng)，其特征在于，所述η個(gè)讀出電路的每一個(gè)包括與對(duì)應(yīng)于該讀出電路的像素部一同構(gòu)成源極跟蹤電路的電流源晶體管，在所述η個(gè)讀出電路的每一個(gè)中包含的電流源晶體管由用于供給讀出電流的基準(zhǔn)電壓被提供到各自的柵極的、串聯(lián)連接的多個(gè)單位晶體管構(gòu)成。
15.一種照相機(jī)裝置，其特征在于，包括權(quán)利要求13或14所述的圖像傳感器系統(tǒng)；以及數(shù)據(jù)處理電路，對(duì)從所述圖像傳感器系統(tǒng)傳送的攝像數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。
16.一種模擬/數(shù)字變換器，其特征在于，包括參考信號(hào)生成電路，生成電壓值隨著時(shí)間的經(jīng)過(guò)而增加或者減少的參考信號(hào)； η個(gè)比較器，以規(guī)定的單元間隔排列在第一方向上，且分別對(duì)應(yīng)于η個(gè)輸入電壓，分別對(duì)所述參考信號(hào)的電壓值和對(duì)應(yīng)于自己的輸入電壓進(jìn)行比較；η個(gè)計(jì)數(shù)器，分別對(duì)應(yīng)于所述η個(gè)比較器，分別與規(guī)定時(shí)鐘同步地執(zhí)行計(jì)數(shù)動(dòng)作，輸出在對(duì)應(yīng)于自己的比較器的輸出反轉(zhuǎn)時(shí)的計(jì)數(shù)值；以及η個(gè)數(shù)字存儲(chǔ)器，分別對(duì)應(yīng)于所述η個(gè)計(jì)數(shù)器，分別保持從對(duì)應(yīng)于自己的計(jì)數(shù)器輸出的計(jì)數(shù)值，所述η個(gè)比較器的每一個(gè)包括用于供給基準(zhǔn)電流的電流源晶體管， 所述電流源晶體管由用于供給所述基準(zhǔn)電流的偏置電壓被提供到各自的柵極的、串聯(lián)連接的多個(gè)單位晶體管構(gòu)成。
17.一種模擬/數(shù)字變換器，其特征在于，包括參考信號(hào)生成電路，生成電壓值隨著時(shí)間的經(jīng)過(guò)而增加或者減少的參考信號(hào)； η個(gè)放大器，以規(guī)定的單元間隔排列在第一方向上，且分別對(duì)應(yīng)于η個(gè)輸入電壓，分別放大對(duì)應(yīng)于自己的輸入電壓；η個(gè)比較器，分別對(duì)應(yīng)于所述η個(gè)放大器，分別對(duì)所述參考信號(hào)的電壓值和由對(duì)應(yīng)于自己的放大器放大的輸入電壓進(jìn)行比較；η個(gè)計(jì)數(shù)器，分別對(duì)應(yīng)于所述η個(gè)比較器，分別與規(guī)定時(shí)鐘同步地執(zhí)行計(jì)數(shù)動(dòng)作，輸出在對(duì)應(yīng)于自己的比較器的輸出反轉(zhuǎn)時(shí)的計(jì)數(shù)值；以及η個(gè)數(shù)字存儲(chǔ)器，分別對(duì)應(yīng)于所述η個(gè)計(jì)數(shù)器，分別保持從對(duì)應(yīng)于自己的計(jì)數(shù)器輸出的計(jì)數(shù)值，所述η個(gè)放大器的每一個(gè)包括用于供給規(guī)定電流的電流源晶體管， 所述電流源晶體管由用于供給所述規(guī)定電流的偏置電壓被提供到各自的柵極的、串聯(lián)連接的多個(gè)單位晶體管構(gòu)成。
18.一種圖像傳感器系統(tǒng)，其特征在于，包括nXm個(gè)像素部，排列成分別生成與入射光量對(duì)應(yīng)的電荷的η列m行的二維矩陣狀； 垂直掃描電路，以行為單位選擇所述nXm個(gè)像素部；η個(gè)讀出電路，分別對(duì)應(yīng)于所述nXm個(gè)像素部的η個(gè)像素列，分別生成與由通過(guò)所述垂直掃描電路選擇的η個(gè)像素部中對(duì)應(yīng)于自己的像素部生成的電荷對(duì)應(yīng)的像素電壓；模擬/數(shù)字變換器，將由所述η個(gè)讀出電路生成的η個(gè)像素電壓變換為η個(gè)數(shù)字值；以及水平掃描電路，將通過(guò)所述模擬/數(shù)字變換器獲得的η個(gè)數(shù)字值作為攝像數(shù)據(jù)來(lái)依次傳送，所述η個(gè)讀出電路的每一個(gè)包括與對(duì)應(yīng)于該讀出電路的像素部一同構(gòu)成源極跟蹤電路的電流源晶體管，所述電流源晶體管由用于供給讀出電流的基準(zhǔn)電壓被提供到各自的柵極的、串聯(lián)連接的多個(gè)單位晶體管構(gòu)成。
19. 一種半導(dǎo)體集成電路，其特征在于， 包括在半導(dǎo)體基板上形成的多個(gè)單位晶體管，通過(guò)串聯(lián)連接和/或并聯(lián)連接所述多個(gè)單位晶體管中的兩個(gè)以上的單位晶體管，從而構(gòu)成具有期望的溝道長(zhǎng)度和期望的溝道寬度的晶體管。
全文摘要
模擬/數(shù)字變換器包括n個(gè)比較器(102、102、……)，該n個(gè)比較器以規(guī)定的單元間隔排列在第一方向上，且分別對(duì)應(yīng)于n個(gè)輸入電壓，分別對(duì)電壓值隨著時(shí)間的經(jīng)過(guò)而增加或者減少的參考信號(hào)(REF)的電壓值和對(duì)應(yīng)于自己的輸入電壓進(jìn)行比較。n個(gè)比較器的每一個(gè)包括分別提供參考信號(hào)(REF)和輸入電壓(VP1)的差動(dòng)晶體管(M102、M103)。差動(dòng)晶體管(M102)由參考信號(hào)被提供到各自的柵極的、串聯(lián)連接的p個(gè)單位晶體管(M121、M122、……、M12p)構(gòu)成，差動(dòng)晶體管(M103)由輸入電壓被提供到各自的柵極的、串聯(lián)連接的p個(gè)單位晶體管(M131、M132、……、M13p)構(gòu)成。
文檔編號(hào)H03M1/56GK102334293SQ20098015750
公開(kāi)日2012年1月25日 申請(qǐng)日期2009年10月27日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月11日
發(fā)明者生熊誠(chéng), 西村佳壽子, 阿部豊 申請(qǐng)人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社