固體攝像裝置的制造方法
【專利說(shuō)明】固體攝像裝置
[0001]關(guān)聯(lián)申請(qǐng)的參照:本申請(qǐng)享受于2014年3月20日提交的日本專利申請(qǐng)?zhí)?014-57708的優(yōu)先權(quán)利益，該日本專利申請(qǐng)的全部?jī)?nèi)容被援用本申請(qǐng)。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本實(shí)施方式總體上涉及一種固體攝像裝置。
【背景技術(shù)】
[0003]在固體攝像裝置中，存在通過(guò)設(shè)置按照每列對(duì)像素信號(hào)進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換的列ADC電路來(lái)對(duì)像素信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)的固體攝像裝置。當(dāng)該列ADC電路發(fā)生故障時(shí)，產(chǎn)生不良列，制造成品率降低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明要解決的課題在于，提供一種能夠援救不良列的固體攝像裝置。
[0005]一個(gè)實(shí)施方式的固體攝像裝置具備:像素陣列部，呈矩陣狀配置有m(m為正整數(shù))行Xn(n為正整數(shù))列量的對(duì)光電轉(zhuǎn)換后的電荷進(jìn)行蓄積的像素#」ADC電路，基于從上述像素讀出的像素信號(hào)與基準(zhǔn)電壓的比較結(jié)果，按照每列來(lái)計(jì)算上述像素信號(hào)的AD轉(zhuǎn)換值；冗余列ADC電路，能夠按照每列來(lái)置換上述列ADC電路；以及列選擇電路，能夠按照每列進(jìn)行選擇，以使向上述列ADC電路輸入的像素信號(hào)也向上述冗余列ADC電路輸入。
[0006]根據(jù)上述構(gòu)成的固體攝像裝置，能夠援救不良列。
【附圖說(shuō)明】
[0007]圖1是表示第一實(shí)施方式的固體攝像裝置的概略構(gòu)成的框圖。
[0008]圖2是表示圖1的固體攝像裝置的像素的構(gòu)成例的電路圖。
[0009]圖3是表示圖1的像素的讀出動(dòng)作時(shí)的各部分的電壓波形的時(shí)間圖。
[0010]圖4是表示圖1的列切換電路的構(gòu)成例的框圖。
[0011]圖5是表示應(yīng)用于第二實(shí)施方式的固體攝像裝置的列切換電路的構(gòu)成例的框圖。
[0012]圖6是表示應(yīng)用于第三實(shí)施方式的固體攝像裝置的列切換電路的構(gòu)成例的框圖。
[0013]圖7是表示應(yīng)用了第四實(shí)施方式的固體攝像裝置的數(shù)碼攝像機(jī)的概略構(gòu)成的框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0014]根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式，固體攝像裝置具備像素陣列部、列ADC電路、冗余列ADC電路以及列選擇電路。像素陣列部呈矩陣狀配置有m(m為正整數(shù))行Xn(n為正整數(shù))列量的對(duì)光電轉(zhuǎn)換后的電荷進(jìn)行蓄積的像素。列ADC電路基于從上述像素讀出的像素信號(hào)與基準(zhǔn)電壓的比較結(jié)果，按照每列來(lái)計(jì)算上述像素信號(hào)的AD轉(zhuǎn)換值。冗余列ADC電路能夠按照每列來(lái)援救上述列ADC電路。列選擇電路能夠按照每列進(jìn)行選擇，以使向上述列ADC電路輸入的像素信號(hào)也向上述冗余列ADC電路輸入。
[0015]以下，參照附圖對(duì)實(shí)施方式的固體攝像裝置進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。另外，本發(fā)明不由這些實(shí)施方式限定。
[0016](第一實(shí)施方式)
[0017]圖1是表示第一實(shí)施方式的固體攝像裝置的概略構(gòu)成的框圖。
[0018]在圖1中，在固體攝像裝置中設(shè)置有像素陣列部I。在像素陣列部I中，沿著行方向RD以及列方向CD呈矩陣狀配置有m(m為正整數(shù))行X η (η為正整數(shù))列量的對(duì)光電轉(zhuǎn)換后的電荷進(jìn)行蓄積的像素PC。另外，在該像素陣列部I中，在行方向RD上設(shè)置有進(jìn)行像素PC的讀出控制的水平控制線Hlin，在列方向CD上設(shè)置有對(duì)從像素PC讀出的信號(hào)進(jìn)行傳送的垂直信號(hào)線Vlin。
[0019]另外，在固體攝像裝置中設(shè)置有:垂直掃描電路2，沿垂直方向?qū)Τ蔀樽x出對(duì)象的像素PC進(jìn)行掃描；負(fù)載電路3，通過(guò)在與像素PC之間進(jìn)行源極跟隨動(dòng)作，由此按照每列來(lái)從像素PC向垂直信號(hào)線Vlin讀出信號(hào)；列ADC電路4，通過(guò)⑶S (相關(guān)雙采樣)按照每列來(lái)對(duì)各像素PC的信號(hào)成分進(jìn)行檢測(cè)；水平掃描電路5，沿水平方向?qū)Τ蔀樽x出對(duì)象的像素PC進(jìn)行掃描；基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路6，向列ADC電路4輸出基準(zhǔn)電壓VREF ;以及定時(shí)控制電路7，對(duì)各像素PC的讀出、蓄積的定時(shí)進(jìn)行控制。
[0020]另外，在固體攝像裝置中設(shè)置有:能夠按照每列來(lái)援救列ADC電路4的冗余列ADC電路Rl、R2 ;以及列選擇電路8，能夠按照每列進(jìn)行選擇，以使向列ADC電路4輸入的像素信號(hào)也向冗余列ADC電路Rl、R2輸入。此處，例如，能夠?qū)Ζ橇辛康牧羞M(jìn)行分組，而生成兩個(gè)組G1、G2。此外，列選擇電路8能夠針對(duì)組Gl的列來(lái)選擇冗余列ADC電路Rl，針對(duì)組G2的列來(lái)選擇冗余列ADC電路R2。此處，當(dāng)將列ADC電路4的個(gè)數(shù)設(shè)為η、將冗余列ADC電路Rl、R2的個(gè)數(shù)設(shè)為P時(shí)，水平掃描電路5能夠由水平地傳送(η+ρ)個(gè)輸出信號(hào)的水平寄存器構(gòu)成。
[0021]此外，通過(guò)由垂直掃描電路2沿垂直方向掃描像素PC，由此沿行方向RD選擇像素PC。此外，在負(fù)載電路3中，在與該像素PC之間進(jìn)行源極跟隨動(dòng)作，由此從像素PC讀出的像素信號(hào)經(jīng)由垂直信號(hào)線Vlin傳送，并輸送至列ADC電路4。另外，在基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路6中，作為基準(zhǔn)電壓VREF而設(shè)定斜波，并輸送至列ADC電路4。此外，在列ADC電路4中，進(jìn)行時(shí)鐘的計(jì)數(shù)動(dòng)作直到從像素PC讀出的信號(hào)電平和復(fù)位電平與斜波的電平一致為止，并取得此時(shí)的信號(hào)電平與復(fù)位電平的差分，由此通過(guò)CDS對(duì)各像素PC的信號(hào)成分進(jìn)行檢測(cè)，并作為輸出信號(hào)SI輸出。
[0022]此處，在針對(duì)組Gl的列而在列ADC電路4中產(chǎn)生不良列的情況下，向該列ADC電路4的不良列輸入的像素信號(hào)也向冗余列ADC電路Rl輸入。此外，在冗余列ADC電路Rl中，進(jìn)行時(shí)鐘的計(jì)數(shù)動(dòng)作直到從不良列的像素PC讀出的信號(hào)電平和復(fù)位電平與斜波的電平一致為止，并取得此時(shí)的信號(hào)電平與復(fù)位電平的差分，由此通過(guò)CDS對(duì)不良列的像素PC的信號(hào)成分進(jìn)行檢測(cè)，并作為輸出信號(hào)SI輸出。由此，即使在列ADC電路4中產(chǎn)生不良列的情況下，也能夠援救該不良列，并能夠提高制造成品率。
[0023]圖2是表示圖1的固體攝像裝置的像素的構(gòu)成例的電路圖。
[0024]在圖2中，在各像素PC中設(shè)置有光電二極管H)、行選擇晶體管Ta、放大晶體管Tb、復(fù)位晶體管Tr以及讀出晶體管Td。另外，在放大晶體管Tb、復(fù)位晶體管Tr以及讀出晶體管Td的連接點(diǎn)，作為檢測(cè)節(jié)點(diǎn)而形成有浮動(dòng)傳播區(qū)FD。
[0025]此外，在像素PC中，讀出晶體管Td的源極與光電二極管ro連接，向讀出晶體管Td的柵極輸入讀出信號(hào)OD。另外，復(fù)位晶體管Tr的源極與讀出晶體管Td的漏極連接，向復(fù)位晶體管Tr的柵極輸入復(fù)位信號(hào)ΦΙ復(fù)位晶體管Tr的漏極與電源電位VDD連接。另外，向行選擇晶體管Ta的柵極輸入行選擇信號(hào)Φ A，行選擇晶體管Ta的漏極與電源電位VDD連接。另外，放大晶體管Tb的源極與垂直信號(hào)線Vlin連接，放大晶體管Tb的柵極與讀出晶體管Td的漏極連接，放大晶體管Tb的漏極與行選擇晶體管Ta的源極連接。并且，圖1的水平控制線Hlin能夠按照每行向像素PC傳送讀出信號(hào)Φ?、復(fù)位信號(hào)ΦΙ?以及行選擇信號(hào)ΦΑ。在圖1的負(fù)載電路3中，按照每列設(shè)置有恒流源GA1，恒流源GAl與垂直信號(hào)線Vlin連接。
[0026]圖3是表示圖1的像素的讀出動(dòng)作時(shí)的各部分的電壓波形的時(shí)間圖。
[0027]在圖3中，在行選擇信號(hào)ΦΑ為低電平的情況下，行選擇晶體管Ta成為截止?fàn)顟B(tài)而不進(jìn)行源極跟隨動(dòng)作，因此不向垂直信號(hào)線Vlin輸出信號(hào)。此時(shí)，當(dāng)讀出信號(hào)Φ?和復(fù)位信號(hào)OR成為高電平時(shí)，讀出晶體管Td導(dǎo)通，蓄積于光電二極管ro的電荷向浮動(dòng)傳播區(qū)FD排出。然后，經(jīng)由復(fù)位晶體管Tr向電源電位VDD排出。
[0028]在蓄積于光電二極管H)的電荷被向電源電位VDD排出之后，當(dāng)讀出信號(hào)Φ?成為低電平時(shí)，在光電二極管ro中開始有效的信號(hào)電荷的蓄積。
[0029]接著，當(dāng)復(fù)位信號(hào)ΦR上升時(shí)，復(fù)位晶體管Tr導(dǎo)通，在浮動(dòng)傳播區(qū)FD中因漏電流等而產(chǎn)生的多余的電荷被復(fù)位。
[0030]此外，當(dāng)行選擇信號(hào)ΦΑ成為高電平時(shí)，像素PC的行選擇晶體管Ta導(dǎo)通，對(duì)放大晶體管Tb的漏極施加電源電位VDD，由此通過(guò)放大晶體管Tb和恒流源GAl構(gòu)成源極跟隨器。此外，與浮動(dòng)傳播區(qū)FD的復(fù)位電平RL相應(yīng)的電壓施加于放大晶體管Tb的柵極。此處，由于通過(guò)放大晶體管Tb和恒流源GAl構(gòu)成源極跟隨器，所以垂直信號(hào)線Vlin的電壓跟隨于對(duì)放大晶體管Tb的柵極施加的電壓，復(fù)位電平RL的像素信號(hào)Vsig經(jīng)由垂直信號(hào)線Vlin輸出至列ADC電路4。
[0031]此時(shí)，作為基準(zhǔn)電壓VREF而賦予斜波WR，對(duì)復(fù)位電平RL的像素信號(hào)Vsig與基準(zhǔn)電壓VREF進(jìn)行比較。然后，進(jìn)行遞減計(jì)數(shù)直到復(fù)位電平RL的像素信號(hào)Vsig與基準(zhǔn)電壓VREF的電平一致為止，由此復(fù)位電平RL的像素信號(hào)Vsig被轉(zhuǎn)換成數(shù)字值DR并保持。
[0032]接著，當(dāng)讀出信號(hào)Φ?上升時(shí)，讀出晶體管Td導(dǎo)通，蓄積于光電二極管ro的電荷向浮動(dòng)傳播區(qū)FD傳送，與浮動(dòng)傳播區(qū)FD的信號(hào)電平SL相應(yīng)的電壓施加于放大晶體管Tb的柵極。此處，由于通過(guò)放大晶體管Tb和恒流源GAl構(gòu)成源極跟隨器，因此垂直信號(hào)線Vlin的電壓跟隨于對(duì)放大晶體管Tb的柵極施加的電壓，信號(hào)電平SL的像素信號(hào)Vsig經(jīng)由垂直信號(hào)線Vlin輸出至列ADC電路4。
[0033]此時(shí)，作為基準(zhǔn)電壓VREF而賦予斜波WS，對(duì)信號(hào)電平SL的像素信號(hào)Vsig與基準(zhǔn)電壓VREF進(jìn)行比較。然后，這次進(jìn)行遞加計(jì)數(shù)直到信號(hào)電平SL的像素信號(hào)Vsig與基準(zhǔn)電壓VREF的電平一致為止，由此信號(hào)電平SL的像素信號(hào)Vsig被轉(zhuǎn)換成數(shù)字值DS。此外，保持復(fù)位電平RL的像素信號(hào)Vsig與信號(hào)電平SL的像素信號(hào)Vsig之間的差分DR-DS，該AD轉(zhuǎn)換值被作為輸出信號(hào)SI輸出。
[0034]圖4是表示圖1的列切換電路的構(gòu)成例的框圖。并且，在圖4中，表示對(duì)η列量的列CO?Cn-1進(jìn)行分組，而生成由列CO?Ck-1 (k為2以上且η以下的整數(shù))構(gòu)成的組Gl以及由列Ck?Cn-1構(gòu)成的組G2的例子。并且，在各組G1、G2中例如能夠包含k個(gè)列。各組G1、G2所包含的列的數(shù)量也可以相互不同。
[0035]在圖4中，在像素陣列部I中設(shè)置有按照每列CO?Cn-1來(lái)傳送從像素PC讀出的信號(hào)的垂直信號(hào)線VlinO?Vlinn-Ι。在垂直掃描電路2中設(shè)置有按照每行來(lái)驅(qū)動(dòng)像素PC的驅(qū)動(dòng)器B。在列ADC電路4中，按照每列設(shè)置有列ADC部AO?An-1，并且按照每組Gl、G2設(shè)置有冗余列ADC電路Rl、R2。此處，列ADC部AO?An-1能夠輸出對(duì)各列CO?Cn-1的像素信號(hào)進(jìn)行了 AD轉(zhuǎn)換后的輸出信號(hào)OUTO?OUTn-1。在列選擇電路8中設(shè)置有列選擇器9，并且按照每組Gl、G2設(shè)置有多路調(diào)制器S1、S2。多路調(diào)制器SI能夠從列CO?Ck-1的像素信號(hào)中