[发明专利]固态成像设备

说明书

本申请是申请日为2008年5月19日、申请号为200810097156.0的、名称为“固态成像设备、成像装置和电子装置”的发明专利申请的分案申请

技术领域

本发明涉及作为用于检测物理量分布的半导体设备的例子的固态成像设备、成像装置和电子装置，且更具体地，涉及一种(例如，通过水平地传送信号)向其它功能单元和向外部顺序地输出信号的机制。

背景技术

在电路领域中，由特定功能单元生成的电信号通常(例如，通过水平传送)被顺序地传送给其它功能单元和外部。

例如，在各种领域中使用通过以矩阵形状排列多个单位元件(例如像素)的物理量分布检测半导体设备，其中这些单位元件具有对在从外部输入的诸如光或辐射的电磁波、压力(接触等)等等的物理量的改变的敏感性。

作为例子，在视频装置的领域中，使用包括CCD(电荷耦合器件)型或MOS(金属氧化物半导体)或CMOS(互补金属氧化物半导体)型的成像元件(成像设备)在内的固态成像设备，作为物理量的例子，其检测光(电磁波的例子)的变化。

近年来，作为固态成像设备的例子，能够克服在CCD图像传感固有的各种问题的MOS和CMOS图像传感器备受关注。在计算机装置领域，使用基于压力的电特性的变化或光特性的变化来检测指纹的图像的指纹验证设备等等。这些设备读出作为电信号的物理量分布，其被单位元件(固态成像设备中的像素)转换成电信号。

例如，对于每个像素，CMOS图像传感器具有由浮动扩散放大器等配置的放大器电路。在读出像素信号时，常常使用被称为列并行输出型或列型的系统。该列并行输出系统或列系统是用于(作为地址控制的例子)选择像素阵列单元的特定行、同时访问这一行中的像素、并对这一行中的所有像素同时且并行地从像素阵列单元中读出像素信号的系统。

在固态成像设备中，可以采用用于通过模拟-数字转换器将从像素阵列单元读出的模拟像素信号转换成数字数据然后输出该数字数据的系统。

这同样也适用于列并行输出型的固态成像设备。已经提出各种信号输出电路作为固态成像设备的信号输出电路。作为最先进型的信号输出电路，考虑包括用于每列的AD转换器且将图像信号取出到外部作为数字数据的系统(参见例如W.Yang et al.，“An Integrated 800×600 CMOS image system”，ISSCC99 DIFEST OF TECHNICAL PAPERS，SESSION 17/PAPER WA17.3，PP.304-305，Feb.，IEEE，1999(此后称为非专利文献1))。

作为AD转换系统，已经从电路大小、处理速度(速度的增加)、分辨率等等的角度来考虑各种系统。作为例子，存在被称为斜率积分型或斜坡信号比较型(在本说明书中此后被称为参考信号比较型)的AD转换系统，其用于比较模拟单元信号与其值逐渐改变的所谓斜坡状参考信号(斜坡波)，用于将单元信号转换成数字数据，与该比较处理并行地进行计数处理，以及基于当完成比较处理时的点处的计数值来获取单元信号的数字数据。在非专利文献1中，公开了采用参考信号比较型的AD转换系统的配置示例。像素的模拟输出可以在低频带中以列并行进行AD转换。可以说这适合于实现高图像质量和高速度这两者的图像传感器。

发明内容

但是，当基于从单位像素获得的图像信号的关于像素的信息被输出到后一级(通常被称为水平传送)时，在用于水平传送的信号线(信息传送路径：具体地，被称为水平信号线)上出现的寄生电容引发了问题。当寄生电容的电容值增加时，寄生电容很有可能导致信号延迟，且防止在信息传送的速度的提高。

例如，当进行高速操作用于例如增加帧速率时，有必要以高速进行诸如行扫描和水平传送的操作。当包含AD转换时，也有必要以高速进行AD转换。当希望在高速操作期间增加水平传送的速度时，直到由列地址选择来指定的列的信息输出级驱动了水平信号线且列的信息到达了后一级的电路的时间是主要的。

当采用列并行输出型时，在水平方向上用于像素列的信息输出级被连接到水平信号线。各个信息输出级的寄生电容被组合以形成总体寄生电容C。由于作为信息传送路径的水平信号线的长度而导致的线电阻R取决于像素列的数量而增加。用大的寄生电容C和大的线电阻R作为负载来驱动所选列的信息输出级。寄生CR限制了像素信息的传送速度。近年来，由于存在对于像素增加的需求，被连接于水平信号线的信息输出级的数量趋于增加。这限制了近年来特别需求的高速操作。

因此，希望提供一种向设备的其它功能单元和外部顺序地传送和输出信号，且能够以高速传送信号的机制。