專利名稱：具有串?dāng)_噪聲消減電路的半導(dǎo)體裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于減小諸如固態(tài)圖像傳感設(shè)備之類的半導(dǎo)體裝置中信號(hào)線之間的串?dāng)_噪聲的技術(shù)。
背景技術(shù)：
諸如固態(tài)圖像傳感設(shè)備、液晶顯示設(shè)備、半導(dǎo)體存儲(chǔ)器之類的某些半導(dǎo)體裝置包括多個(gè)驅(qū)動(dòng)器電路、連接到驅(qū)動(dòng)器電路用于傳輸控制信號(hào)的多種類型的控制信號(hào)線、以及與多種類型的控制信號(hào)線連接并由驅(qū)動(dòng)器電路驅(qū)動(dòng)的一組元件。
這種半導(dǎo)體裝置總是存在這樣的問(wèn)題信號(hào)線之間的串?dāng)_以及由此引起的誤操作。下面使用固態(tài)圖像傳感設(shè)備作為示例來(lái)描述這一問(wèn)題。
如在下面的專利參考文獻(xiàn)1和專利參考文獻(xiàn)2中所述，諸如互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)圖像傳感器之類的固態(tài)圖像傳感設(shè)備具有像素陣列，像素由光電二極管和多個(gè)晶體管、用于指定要讀取的像素的移位寄存器、用于控制每個(gè)像素的晶體管的驅(qū)動(dòng)器電路以及放置在像素周圍的類似元件組成，并且控制信號(hào)線被布設(shè)在陣列中。
隨著半導(dǎo)體集成電路技術(shù)的發(fā)展，固態(tài)圖像傳感設(shè)備的像素大小已經(jīng)減小，并且陣列大小已經(jīng)增大到了超過(guò)百萬(wàn)像素(即，陣列的一邊已經(jīng)變長(zhǎng))。于是，在像素中的控制信號(hào)之間容易發(fā)生串?dāng)_。
當(dāng)像素中第一控制線的控制信號(hào)改變時(shí)，在與該第一控制線相鄰安裝的第二控制線中出現(xiàn)串?dāng)_噪聲，因而第二控制信號(hào)有時(shí)無(wú)意識(shí)地改變。
例如，如果第一和第二控制信號(hào)分別是電荷傳輸控制信號(hào)和像素復(fù)位信號(hào)，則像素復(fù)位信號(hào)使存儲(chǔ)的信號(hào)無(wú)意識(shí)地復(fù)位，因而輸出圖像惡化。因?yàn)檫@一現(xiàn)象的程度取決于到像素陣列中驅(qū)動(dòng)器的距離，所以輸出圖像具有陰影(shading)特性。
下面介紹涉及本發(fā)明的現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)。
如上所述，專利參考文獻(xiàn)1和專利參考文獻(xiàn)2每個(gè)都公開(kāi)了一種固態(tài)圖像傳感設(shè)備。專利參考文獻(xiàn)1涉及一種用于將固態(tài)圖像傳感設(shè)備中傳感器的動(dòng)態(tài)范圍向高亮度一側(cè)等擴(kuò)展的技術(shù)。雖然在關(guān)于圖像傳感器中的噪聲方面，該文獻(xiàn)公開(kāi)了在初始化信號(hào)電荷時(shí)所導(dǎo)致的復(fù)位噪聲，但是其沒(méi)有公開(kāi)像素中的控制信號(hào)之間的串?dāng)_。
專利參考文獻(xiàn)2公開(kāi)了在固態(tài)圖像傳感器中減少了線路的數(shù)目。專利參考文獻(xiàn)2中所描述的固態(tài)圖像傳感器配備有移位寄存器，用于選擇位于像素陣列每側(cè)垂直方向上的像素。然而，專利文獻(xiàn)2也沒(méi)有公開(kāi)像素中的控制信號(hào)之間的串?dāng)_。
專利參考文獻(xiàn)3涉及液晶顯示器，并公開(kāi)了跨過(guò)液晶顯示設(shè)備在信號(hào)驅(qū)動(dòng)器的對(duì)面配備補(bǔ)償電壓應(yīng)用電路，以便解決在屏幕上出現(xiàn)顯示變化(串?dāng)_)的問(wèn)題。在專利參考文獻(xiàn)3中，像素被放置為陣列，并且布設(shè)信號(hào)線，但是其沒(méi)有公開(kāi)信號(hào)線之間的串?dāng)_問(wèn)題。
如上所述，通常，作為減少信號(hào)線之間串?dāng)_的措施，在設(shè)計(jì)階段中保證信號(hào)線之間有足夠的距離?；蛘?，在半導(dǎo)體裝置中的每個(gè)元件處考慮對(duì)策以防止由于串?dāng)_引起的誤操作。然而，這些措施導(dǎo)致增大了芯片面積，并且增加了半導(dǎo)體裝置的大小，而這是不能令人滿意的。
采取這些串?dāng)_消減措施不是優(yōu)選的，因?yàn)樗鼈冊(cè)黾恿税雽?dǎo)體裝置中線路的數(shù)目，或者它們干擾用于驅(qū)動(dòng)半導(dǎo)體裝置中每個(gè)元件的邏輯，并且限制驅(qū)動(dòng)邏輯。
專利參考文獻(xiàn)1日本已公開(kāi)專利申請(qǐng)No.2004-159274專利參考文獻(xiàn)2日本已公開(kāi)專利申請(qǐng)No.2003-134399專利參考文獻(xiàn)3日本已公開(kāi)專利申請(qǐng)No.H08-129158發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是減小半導(dǎo)體裝置內(nèi)控制信號(hào)線之間引起的串?dāng)_噪聲，而不增加半導(dǎo)體裝置的大小，尤其用在包括多個(gè)驅(qū)動(dòng)器電路、與多個(gè)驅(qū)動(dòng)器電路中的每一個(gè)相連接用于傳輸來(lái)自每個(gè)驅(qū)動(dòng)器電路的控制信號(hào)的多條控制信號(hào)線、以及與多條控制信號(hào)線相連接并且由驅(qū)動(dòng)器電路向其提供控制信號(hào)并使用控制信號(hào)來(lái)驅(qū)動(dòng)的多個(gè)元件的半導(dǎo)體裝置中。
在控制信號(hào)線上驅(qū)動(dòng)器電路的相對(duì)端提供了用于該控制信號(hào)線的噪聲保護(hù)電路，以減小串?dāng)_噪聲的影響。噪聲保護(hù)電路這樣來(lái)進(jìn)行控制當(dāng)相關(guān)控制信號(hào)線的邏輯是用于驅(qū)動(dòng)元件的正邏輯時(shí)，增加相關(guān)控制信號(hào)線和固定電勢(shì)之間的阻抗；并且當(dāng)相關(guān)控制信號(hào)線的邏輯是用于驅(qū)動(dòng)元件的負(fù)邏輯時(shí)，減小相關(guān)控制信號(hào)線和固定電勢(shì)之間的阻抗。
這樣，可以防止由于串?dāng)_而引起的誤操作，并且還可以防止芯片面積的增加。


圖1示出了本發(fā)明的基本配置。
圖2示出了本發(fā)明第一優(yōu)選實(shí)施例的電路配置。
圖3是本發(fā)明第一優(yōu)選實(shí)施例中控制信號(hào)線的操作時(shí)序圖。
圖4示出了本發(fā)明第二優(yōu)選實(shí)施例的電路配置。
圖5A是本發(fā)明第二優(yōu)選實(shí)施例中控制信號(hào)線的第一操作時(shí)序圖。
圖5B是本發(fā)明第二優(yōu)選實(shí)施例中控制信號(hào)線的第二操作時(shí)序圖。
具體實(shí)施例方式
下面使用固態(tài)圖像傳感設(shè)備作為半導(dǎo)體裝置的示例，并且使用復(fù)位信號(hào)線(用于復(fù)位所存儲(chǔ)的像素)和傳輸門(transfer gate)信號(hào)線(用于控制像素中存儲(chǔ)的電荷的傳輸)作為控制信號(hào)線的示例，來(lái)描述本發(fā)明。
圖1示出了本發(fā)明的基本配置。用于選擇位于垂直方向的像素的V移位寄存器11和控制信號(hào)線的驅(qū)動(dòng)器12放置于像素陣列10的一側(cè)，并且噪聲保護(hù)(noise guard)13放置在另一側(cè)。作為控制信號(hào)線，描述了傳輸門(TG)信號(hào)線14、復(fù)位(RST)信號(hào)線15和選擇(SEL)信號(hào)線16。只有復(fù)位信號(hào)線15連接到噪聲保護(hù)13。
復(fù)位信號(hào)線15被分為從驅(qū)動(dòng)器側(cè)開(kāi)始的箭頭線和從噪聲保護(hù)側(cè)開(kāi)始的箭頭線。這表示在本發(fā)明中，在遠(yuǎn)離驅(qū)動(dòng)器側(cè)(其位于另一側(cè))的噪聲保護(hù)側(cè)提供了足夠的復(fù)位信號(hào)。
下面參考圖2至圖5描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。
(第一優(yōu)選實(shí)施例)圖2示出了第一優(yōu)選實(shí)施例的電路配置，其示出了本發(fā)明的固態(tài)圖像傳感設(shè)備的一個(gè)像素以及在該像素所屬的行上配備的噪聲保護(hù)。圖3是在第一優(yōu)選實(shí)施例中在像素讀取時(shí)控制信號(hào)線的操作時(shí)序圖。
圖2所示的噪聲保護(hù)23包括用于將復(fù)位信號(hào)線15的邏輯反相的反相器231和N溝道MOS晶體管232，反相器231的輸出連接到該晶體管的柵極，反相器231的漏極連接到復(fù)位信號(hào)線15，并且其源極接地。
如圖3所示，在像素讀取時(shí)，首先選擇信號(hào)SEL上升，并且讀取晶體管26變?yōu)榻油?。然后，?dāng)復(fù)位信號(hào)變?yōu)楦邥r(shí)，復(fù)位晶體管25變?yōu)榻油?，并且消除了剩余電荷。在?fù)位信號(hào)返回低后的預(yù)定時(shí)刻，傳輸信號(hào)變?yōu)楦?，并且電荷傳輸晶體管24變?yōu)榻油ā＿@樣，存儲(chǔ)在光電二極管27中的信號(hào)電荷被引出，并且被放大晶體管28放大，并經(jīng)由讀取晶體管26輸出到輸出信號(hào)線29。標(biāo)號(hào)為21的線是供電線。
噪聲保護(hù)23采用復(fù)位信號(hào)的邏輯，并且當(dāng)沒(méi)有復(fù)位信號(hào)時(shí)，因?yàn)榫w管231接通，所以噪聲保護(hù)23的阻抗為低。因此，即使傳輸門信號(hào)升高，也可以減小串?dāng)_噪聲。
當(dāng)復(fù)位信號(hào)上升時(shí)，晶體管231變?yōu)閿嚅_(kāi)，并且可以獲得與在從驅(qū)動(dòng)器12的對(duì)面提供復(fù)位信號(hào)時(shí)相同的效果。
(第二優(yōu)選實(shí)施例)圖4示出了本發(fā)明第二優(yōu)選實(shí)施例的電路配置。相同的標(biāo)號(hào)被加在了與第一優(yōu)選實(shí)施例中相同的部件上。像素部分與圖2相同，但是噪聲保護(hù)33的配置不同于圖2所示的噪聲保護(hù)。圖5A和圖5B每個(gè)都是第二優(yōu)選實(shí)施例中在像素讀取時(shí)每條控制信號(hào)線的操作時(shí)序圖。
在第二優(yōu)選實(shí)施例的噪聲保護(hù)33中，復(fù)位信號(hào)線的邏輯經(jīng)由NOR電路331被提供給晶體管332的柵極。禁用端的信號(hào)被提供給NOR電路331的另一輸入。
即，第二優(yōu)選實(shí)施例中的噪聲保護(hù)33是通過(guò)將第一優(yōu)選實(shí)施例中的噪聲保護(hù)23的反相器231替換為NOR電路331獲得的，并且可以從外部輸入控制信號(hào)。
至于選擇(SEL)信號(hào)、復(fù)位信號(hào)和傳輸門信號(hào)，圖5A和5B中所示的每條控制信號(hào)線在像素讀取時(shí)的操作時(shí)序與圖3所示的第一優(yōu)選實(shí)施例相同，但是第二優(yōu)選實(shí)施例與第一優(yōu)選實(shí)施例的不同之處在于添加了用于提供給禁用端的復(fù)位保持(RSTHLD)信號(hào)。
圖5A所示的復(fù)位保持信號(hào)在復(fù)位信號(hào)線被長(zhǎng)時(shí)間保護(hù)時(shí)使用。復(fù)位保持信號(hào)在復(fù)位信號(hào)上升之前馬上上升，并且在復(fù)位信號(hào)下降之后馬上下降。因此，復(fù)位信號(hào)線和地之間的阻抗在復(fù)位期期間變高，而在其他情況下則變低。因此，可以確保復(fù)位操作，并且還可以避免來(lái)自傳輸門信號(hào)線的串?dāng)_以及其他噪聲的影響。
圖5B所示的復(fù)位保持信號(hào)在復(fù)位信號(hào)線被短時(shí)間保護(hù)時(shí)使用。復(fù)位保持信號(hào)在傳輸門信號(hào)上升之前從高降到低，并且在傳輸門信號(hào)下降之后返回到高。因此，復(fù)位信號(hào)線和地之間的阻抗在傳輸門信號(hào)上升之前可以保持為低。因此，可以防止由傳輸門信號(hào)引起的串?dāng)_。
圖4所示的禁用端的使用并不限于圖5A和圖5B所示的復(fù)位保持信號(hào)，禁用端還可以根據(jù)其應(yīng)用被用于多種信號(hào)輸入。例如，禁用端還可以被用來(lái)總是保持晶體管332斷開(kāi)。
至此，使用示例詳細(xì)描述了如何減小固態(tài)圖像傳感設(shè)備的復(fù)位信號(hào)線和傳輸門線路之間的串?dāng)_。然而，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言清楚的是，本發(fā)明的目標(biāo)不是限于固態(tài)圖像傳感設(shè)備的復(fù)位信號(hào)線和傳輸門線路之間的串?dāng)_。
本發(fā)明的噪聲保護(hù)被配置在作為噪聲保護(hù)目標(biāo)的控制信號(hào)線的驅(qū)動(dòng)器側(cè)的相對(duì)端，并且在最小配置的情況下，其可以通過(guò)一個(gè)晶體管和一個(gè)反相器來(lái)實(shí)現(xiàn)。因此，不會(huì)增加很多芯片面積。另外，因?yàn)楸景l(fā)明的噪聲保護(hù)基本上以其控制信號(hào)線的邏輯工作，所以其不需要用于其自身的專用控制信號(hào)。因此，不需要增加線路數(shù)目，并且邏輯與其他控制邏輯兼容，因?yàn)槠洳粫?huì)干擾其他控制邏輯。
作為用于減小控制信號(hào)線阻抗的一個(gè)晶體管，可以采用大尺寸的晶體管，以便進(jìn)一步減小阻抗。
如果為了減小固態(tài)圖像傳感設(shè)備的復(fù)位信號(hào)線和傳輸門線路之間的串?dāng)_而應(yīng)用本發(fā)明，則可以進(jìn)一步獲得如下效果。
(1)因?yàn)榭梢苑乐篃o(wú)意識(shí)的復(fù)位，所以可以減小輸出圖像(陰影)的像素位置相關(guān)性。
(2)因?yàn)樵谙袼赝獠刻峁┝嗽肼暠Ｗo(hù)，所以決不會(huì)減小像素的填滿率(filfactor)。
(3)因?yàn)橄袼氐奶顫M率和線路的數(shù)目不改變，所以靈敏度不會(huì)惡化。
(4)本發(fā)明與需要諸如光學(xué)膜(blooming)對(duì)策之類的像素掃描邏輯的設(shè)備相兼容。
本發(fā)明不限于上述優(yōu)選實(shí)施例，并且可以做出多種關(guān)于其的變化和修改，只要不偏離本發(fā)明的主題。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體裝置，具有多個(gè)驅(qū)動(dòng)器電路、與所述多個(gè)驅(qū)動(dòng)器電路中的每一個(gè)相連接用于傳輸來(lái)自每個(gè)所述驅(qū)動(dòng)器電路的控制信號(hào)的多條控制信號(hào)線、以及與所述多條控制信號(hào)線相連接并且由所述驅(qū)動(dòng)器電路向其提供控制信號(hào)并使用所述控制信號(hào)來(lái)驅(qū)動(dòng)的多個(gè)元件，所述半導(dǎo)體裝置還包括噪聲保護(hù)電路，用于通過(guò)相關(guān)控制信號(hào)線的邏輯來(lái)控制相關(guān)控制信號(hào)線和固定電勢(shì)之間的阻抗，所述噪聲保護(hù)電路位于至少一條控制信號(hào)線上與該控制信號(hào)線一端相連接的驅(qū)動(dòng)器電路的相對(duì)端。
2.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其中所述噪聲保護(hù)電路以這樣的方式來(lái)進(jìn)行控制當(dāng)所述至少一條控制信號(hào)線的邏輯是用于驅(qū)動(dòng)元件的正邏輯時(shí)，增加相關(guān)控制信號(hào)線和固定電勢(shì)之間的阻抗，并且以這樣的方式來(lái)進(jìn)行控制當(dāng)所述至少一條控制信號(hào)線的邏輯是用于驅(qū)動(dòng)元件的負(fù)邏輯時(shí)，減小相關(guān)控制信號(hào)線和固定電勢(shì)之間的阻抗。
3.如權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體裝置，其中所述噪聲保護(hù)電路包括用于將所述至少一條控制信號(hào)線的邏輯反相的反相器電路和晶體管，所述晶體管的柵極連接到所述反相器電路的輸出，所述晶體管的漏極連接到所述控制信號(hào)線，并且所述晶體管的源極連接到所述固定電勢(shì)。
4.如權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體裝置，其中所述噪聲保護(hù)電路包括或非電路和晶體管，其中所述或非電路的一個(gè)輸入連接到所述至少一條控制信號(hào)線，并且所述或非電路的另一輸入連接到外部端子，所述晶體管的柵極連接到所述或非電路的輸出，所述晶體管的漏極連接到所述控制信號(hào)線，并且所述晶體管的源極連接到所述固定電勢(shì)。
5.如權(quán)利要求4所述的半導(dǎo)體裝置，其中向所述外部端子提供下述信號(hào)，所述信號(hào)在所述至少一條控制信號(hào)線的控制信號(hào)上升時(shí)斷開(kāi)所述晶體管，并且在對(duì)所述至少一條控制信號(hào)線造成串?dāng)_影響的控制信號(hào)線中相關(guān)控制信號(hào)上升之前接通所述晶體管。
6.一種固態(tài)圖像傳感設(shè)備，其包括驅(qū)動(dòng)器電路，用于經(jīng)由控制信號(hào)線來(lái)使像素陣列中的像素能夠工作，所述驅(qū)動(dòng)器電路只位于所述像素陣列的一側(cè)，所述圖像傳感設(shè)備還包括噪聲保護(hù)電路，用于通過(guò)相關(guān)控制信號(hào)線的邏輯來(lái)控制相關(guān)控制信號(hào)線和固定電勢(shì)之間的阻抗，所述噪聲保護(hù)電路位于至少一條控制信號(hào)線上與該控制信號(hào)線一端相連接的驅(qū)動(dòng)器電路的相對(duì)端。
7.如權(quán)利要求6所述的固態(tài)圖像傳感設(shè)備，其中所述噪聲保護(hù)電路以這樣的方式來(lái)進(jìn)行控制當(dāng)所述至少一條控制信號(hào)線的邏輯是用于驅(qū)動(dòng)元件的正邏輯時(shí)，增加相關(guān)控制信號(hào)線和固定電勢(shì)之間的阻抗，并且以這樣的方式來(lái)進(jìn)行控制當(dāng)所述至少一條控制信號(hào)線的邏輯是用于驅(qū)動(dòng)元件的負(fù)邏輯時(shí)，減小相關(guān)控制信號(hào)線和固定電勢(shì)之間的阻抗。
8.如權(quán)利要求7所述的固態(tài)圖像傳感設(shè)備，其中所述噪聲保護(hù)電路包括用于將所述至少一條控制信號(hào)線的邏輯反相的反相器電路和晶體管，所述晶體管的柵極連接到所述反相器電路的輸出，所述晶體管的漏極連接到所述控制信號(hào)線，并且所述晶體管的源極連接到所述固定電勢(shì)。
9.如權(quán)利要求7所述的固態(tài)圖像傳感設(shè)備，其中所述噪聲保護(hù)電路包括或非電路和晶體管，其中所述或非電路的一個(gè)輸入連接到所述至少一條控制信號(hào)線，并且所述或非電路的另一輸入連接到外部端子，所述晶體管的柵極連接到所述或非電路的輸出，所述晶體管的漏極連接到所述控制信號(hào)線，并且所述晶體管的源極連接到所述固定電勢(shì)。
10.如權(quán)利要求9所述的固態(tài)圖像傳感設(shè)備，其中向所述外部端子提供下述信號(hào)，所述信號(hào)在所述至少一條控制信號(hào)線的控制信號(hào)上升時(shí)斷開(kāi)所述晶體管，并且在對(duì)所述至少一條控制信號(hào)線造成串?dāng)_影響的控制信號(hào)線中相關(guān)控制信號(hào)上升之前接通所述晶體管。
11.如權(quán)利要求10所述的固態(tài)圖像傳感設(shè)備，其中所述至少一條控制信號(hào)線是復(fù)位信號(hào)線，并且造成串?dāng)_影響的控制信號(hào)線是傳輸門信號(hào)線。
全文摘要
為了減小半導(dǎo)體裝置中控制信號(hào)線之間引起的串?dāng)_而不增加半導(dǎo)體裝置的大小，在控制信號(hào)線上驅(qū)動(dòng)器電路的相對(duì)端提供了噪聲保護(hù)電路。噪聲保護(hù)電路這樣來(lái)進(jìn)行控制當(dāng)相關(guān)控制信號(hào)線的邏輯是用于驅(qū)動(dòng)元件的正邏輯時(shí)，增加相關(guān)控制信號(hào)線和固定電勢(shì)之間的阻抗；并且當(dāng)相關(guān)控制信號(hào)線的邏輯是用于驅(qū)動(dòng)元件的負(fù)邏輯時(shí)，減小相關(guān)控制信號(hào)線和固定電勢(shì)之間的阻抗。
文檔編號(hào)H04N5/376GK1816116SQ200510077308
公開(kāi)日2006年8月9日 申請(qǐng)日期2005年6月20日 優(yōu)先權(quán)日2005年2月4日
發(fā)明者船越純, 樋口剛 申請(qǐng)人:富士通株式會(huì)社