專利名稱：具有串擾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)體裝置中信號線之間的串擾噪聲的技術(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)體存儲器之類的某些半導(dǎo)體裝置包括多個驅(qū)動器電路、連接到驅(qū)動器電路用于傳輸控制信號的多種類型的控制信號線、以及與多種類型的控制信號線連接并由驅(qū)動器電路驅(qū)動的一組元件。
這種半導(dǎo)體裝置總是存在這樣的問題信號線之間的串擾以及由此引起的誤操作。下面使用固態(tài)圖像傳感設(shè)備作為示例來描述這一問題。
如在下面的專利參考文獻1和專利參考文獻2中所述，諸如互補金屬氧化物半導(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、用于控制每個像素的晶體管的驅(qū)動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)增大到了超過百萬像素(即，陣列的一邊已經(jīng)變長)。于是，在像素中的控制信號之間容易發(fā)生串擾。
當像素中第一控制線的控制信號改變時，在與該第一控制線相鄰安裝的第二控制線中出現(xiàn)串擾噪聲，因而第二控制信號有時無意識地改變。
例如，如果第一和第二控制信號分別是電荷傳輸控制信號和像素復(fù)位信號，則像素復(fù)位信號使存儲的信號無意識地復(fù)位，因而輸出圖像惡化。因為這一現(xiàn)象的程度取決于到像素陣列中驅(qū)動器的距離，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。
如上所述，專利參考文獻1和專利參考文獻2每個都公開了一種固態(tài)圖像傳感設(shè)備。專利參考文獻1涉及一種用于將固態(tài)圖像傳感設(shè)備中傳感器的動態(tài)范圍向高亮度一側(cè)等擴展的技術(shù)。雖然在關(guān)于圖像傳感器中的噪聲方面，該文獻公開了在初始化信號電荷時所導(dǎo)致的復(fù)位噪聲，但是其沒有公開像素中的控制信號之間的串擾。
專利參考文獻2公開了在固態(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2也沒有公開像素中的控制信號之間的串擾。
專利參考文獻3涉及液晶顯示器，并公開了跨過液晶顯示設(shè)備在信號驅(qū)動器的對面配備補償電壓應(yīng)用電路，以便解決在屏幕上出現(xiàn)顯示變化(串擾)的問題。在專利參考文獻3中，像素被放置為陣列，并且布設(shè)信號線，但是其沒有公開信號線之間的串擾問題。
如上所述，通常，作為減少信號線之間串擾的措施，在設(shè)計階段中保證信號線之間有足夠的距離?；蛘撸诎雽?dǎo)體裝置中的每個元件處考慮對策以防止由于串擾引起的誤操作。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。
采取這些串擾消減措施不是優(yōu)選的，因為它們增加了半導(dǎo)體裝置中線路的數(shù)目，或者它們干擾用于驅(qū)動半導(dǎo)體裝置中每個元件的邏輯，并且限制驅(qū)動邏輯。
專利參考文獻1日本已公開專利申請No.2004-159274專利參考文獻2日本已公開專利申請No.2003-134399專利參考文獻3日本已公開專利申請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)控制信號線之間引起的串擾噪聲，而不增加半導(dǎo)體裝置的大小，尤其用在包括多個驅(qū)動器電路、與多個驅(qū)動器電路中的每一個相連接用于傳輸來自每個驅(qū)動器電路的控制信號的多條控制信號線、以及與多條控制信號線相連接并且由驅(qū)動器電路向其提供控制信號并使用控制信號來驅(qū)動的多個元件的半導(dǎo)體裝置中。
在控制信號線上驅(qū)動器電路的相對端提供了用于該控制信號線的噪聲保護電路，以減小串擾噪聲的影響。噪聲保護電路這樣來進行控制當相關(guān)控制信號線的邏輯是用于驅(qū)動元件的正邏輯時，增加相關(guān)控制信號線和固定電勢之間的阻抗；并且當相關(guān)控制信號線的邏輯是用于驅(qū)動元件的負邏輯時，減小相關(guān)控制信號線和固定電勢之間的阻抗。
這樣，可以防止由于串擾而引起的誤操作，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)選實施例的電路配置。
圖3是本發(fā)明第一優(yōu)選實施例中控制信號線的操作時序圖。
圖4示出了本發(fā)明第二優(yōu)選實施例的電路配置。
圖5A是本發(fā)明第二優(yōu)選實施例中控制信號線的第一操作時序圖。
圖5B是本發(fā)明第二優(yōu)選實施例中控制信號線的第二操作時序圖。
具體實施例方式
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)位信號線(用于復(fù)位所存儲的像素)和傳輸門(transfer gate)信號線(用于控制像素中存儲的電荷的傳輸)作為控制信號線的示例，來描述本發(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和控制信號線的驅(qū)動器12放置于像素陣列10的一側(cè)，并且噪聲保護(noise guard)13放置在另一側(cè)。作為控制信號線，描述了傳輸門(TG)信號線14、復(fù)位(RST)信號線15和選擇(SEL)信號線16。只有復(fù)位信號線15連接到噪聲保護13。
復(fù)位信號線15被分為從驅(qū)動器側(cè)開始的箭頭線和從噪聲保護側(cè)開始的箭頭線。這表示在本發(fā)明中，在遠離驅(qū)動器側(cè)(其位于另一側(cè))的噪聲保護側(cè)提供了足夠的復(fù)位信號。
下面參考圖2至圖5描述本發(fā)明的優(yōu)選實施例。
(第一優(yōu)選實施例)圖2示出了第一優(yōu)選實施例的電路配置，其示出了本發(fā)明的固態(tài)圖像傳感設(shè)備的一個像素以及在該像素所屬的行上配備的噪聲保護。圖3是在第一優(yōu)選實施例中在像素讀取時控制信號線的操作時序圖。
圖2所示的噪聲保護23包括用于將復(fù)位信號線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)位信號線15，并且其源極接地。
如圖3所示，在像素讀取時，首先選擇信號SEL上升，并且讀取晶體管26變?yōu)榻油?。然后，當?fù)位信號變?yōu)楦邥r，復(fù)位晶體管25變?yōu)榻油?，并且消除了剩余電荷。在?fù)位信號返回低后的預(yù)定時刻，傳輸信號變?yōu)楦?，并且電荷傳輸晶體管24變?yōu)榻油ā＿@樣，存儲在光電二極管27中的信號電荷被引出，并且被放大晶體管28放大，并經(jīng)由讀取晶體管26輸出到輸出信號線29。標號為21的線是供電線。
噪聲保護23采用復(fù)位信號的邏輯，并且當沒有復(fù)位信號時，因為晶體管231接通，所以噪聲保護23的阻抗為低。因此，即使傳輸門信號升高，也可以減小串擾噪聲。
當復(fù)位信號上升時，晶體管231變?yōu)閿嚅_，并且可以獲得與在從驅(qū)動器12的對面提供復(fù)位信號時相同的效果。
(第二優(yōu)選實施例)圖4示出了本發(fā)明第二優(yōu)選實施例的電路配置。相同的標號被加在了與第一優(yōu)選實施例中相同的部件上。像素部分與圖2相同，但是噪聲保護33的配置不同于圖2所示的噪聲保護。圖5A和圖5B每個都是第二優(yōu)選實施例中在像素讀取時每條控制信號線的操作時序圖。
在第二優(yōu)選實施例的噪聲保護33中，復(fù)位信號線的邏輯經(jīng)由NOR電路331被提供給晶體管332的柵極。禁用端的信號被提供給NOR電路331的另一輸入。
即，第二優(yōu)選實施例中的噪聲保護33是通過將第一優(yōu)選實施例中的噪聲保護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。
至于選擇(SEL)信號、復(fù)位信號和傳輸門信號，圖5A和5B中所示的每條控制信號線在像素讀取時的操作時序與圖3所示的第一優(yōu)選實施例相同，但是第二優(yōu)選實施例與第一優(yōu)選實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。
圖5A所示的復(fù)位保持信號在復(fù)位信號線被長時間保護時使用。復(fù)位保持信號在復(fù)位信號上升之前馬上上升，并且在復(fù)位信號下降之后馬上下降。因此，復(fù)位信號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，并且還可以避免來自傳輸門信號線的串擾以及其他噪聲的影響。
圖5B所示的復(fù)位保持信號在復(fù)位信號線被短時間保護時使用。復(fù)位保持信號在傳輸門信號上升之前從高降到低，并且在傳輸門信號下降之后返回到高。因此，復(fù)位信號線和地之間的阻抗在傳輸門信號上升之前可以保持為低。因此，可以防止由傳輸門信號引起的串擾。
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，禁用端還可以根據(jù)其應(yīng)用被用于多種信號輸入。例如，禁用端還可以被用來總是保持晶體管332斷開。
至此，使用示例詳細描述了如何減小固態(tài)圖像傳感設(shè)備的復(fù)位信號線和傳輸門線路之間的串擾。然而，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言清楚的是，本發(fā)明的目標不是限于固態(tài)圖像傳感設(shè)備的復(fù)位信號線和傳輸門線路之間的串擾。
本發(fā)明的噪聲保護被配置在作為噪聲保護目標的控制信號線的驅(qū)動器側(cè)的相對端，并且在最小配置的情況下，其可以通過一個晶體管和一個反相器來實現(xiàn)。因此，不會增加很多芯片面積。另外，因為本發(fā)明的噪聲保護基本上以其控制信號線的邏輯工作，所以其不需要用于其自身的專用控制信號。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，因為其不會干擾其他控制邏輯。
作為用于減小控制信號線阻抗的一個晶體管，可以采用大尺寸的晶體管，以便進一步減小阻抗。
如果為了減小固態(tài)圖像傳感設(shè)備的復(fù)位信號線和傳輸門線路之間的串擾而應(yīng)用本發(fā)明，則可以進一步獲得如下效果。
(1)因為可以防止無意識的復(fù)位，所以可以減小輸出圖像(陰影)的像素位置相關(guān)性。
(2)因為在像素外部提供了噪聲保護，所以決不會減小像素的填滿率(filfactor)。
(3)因為像素的填滿率和線路的數(shù)目不改變，所以靈敏度不會惡化。
(4)本發(fā)明與需要諸如光學膜(blooming)對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，具有多個驅(qū)動器電路、與所述多個驅(qū)動器電路中的每一個相連接用于傳輸來自每個所述驅(qū)動器電路的控制信號的多條控制信號線、以及與所述多條控制信號線相連接并且由所述驅(qū)動器電路向其提供控制信號并使用所述控制信號來驅(qū)動的多個元件，所述半導(dǎo)體裝置還包括噪聲保護電路，用于通過相關(guān)控制信號線的邏輯來控制相關(guān)控制信號線和固定電勢之間的阻抗，所述噪聲保護電路位于至少一條控制信號線上與該控制信號線一端相連接的驅(qū)動器電路的相對端。
2.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其中所述噪聲保護電路以這樣的方式來進行控制當所述至少一條控制信號線的邏輯是用于驅(qū)動元件的正邏輯時，增加相關(guān)控制信號線和固定電勢之間的阻抗，并且以這樣的方式來進行控制當所述至少一條控制信號線的邏輯是用于驅(qū)動元件的負邏輯時，減小相關(guān)控制信號線和固定電勢之間的阻抗。
3.如權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體裝置，其中所述噪聲保護電路包括用于將所述至少一條控制信號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線，并且所述晶體管的源極連接到所述固定電勢。
4.如權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體裝置，其中所述噪聲保護電路包括或非電路和晶體管，其中所述或非電路的一個輸入連接到所述至少一條控制信號線，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線，并且所述晶體管的源極連接到所述固定電勢。
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，所述信號在所述至少一條控制信號線的控制信號上升時斷開所述晶體管，并且在對所述至少一條控制信號線造成串擾影響的控制信號線中相關(guān)控制信號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)動器電路，用于經(jīng)由控制信號線來使像素陣列中的像素能夠工作，所述驅(qū)動器電路只位于所述像素陣列的一側(cè)，所述圖像傳感設(shè)備還包括噪聲保護電路，用于通過相關(guān)控制信號線的邏輯來控制相關(guān)控制信號線和固定電勢之間的阻抗，所述噪聲保護電路位于至少一條控制信號線上與該控制信號線一端相連接的驅(qū)動器電路的相對端。
7.如權(quán)利要求6所述的固態(tài)圖像傳感設(shè)備，其中所述噪聲保護電路以這樣的方式來進行控制當所述至少一條控制信號線的邏輯是用于驅(qū)動元件的正邏輯時，增加相關(guān)控制信號線和固定電勢之間的阻抗，并且以這樣的方式來進行控制當所述至少一條控制信號線的邏輯是用于驅(qū)動元件的負邏輯時，減小相關(guān)控制信號線和固定電勢之間的阻抗。
8.如權(quán)利要求7所述的固態(tài)圖像傳感設(shè)備，其中所述噪聲保護電路包括用于將所述至少一條控制信號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線，并且所述晶體管的源極連接到所述固定電勢。
9.如權(quán)利要求7所述的固態(tài)圖像傳感設(shè)備，其中所述噪聲保護電路包括或非電路和晶體管，其中所述或非電路的一個輸入連接到所述至少一條控制信號線，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線，并且所述晶體管的源極連接到所述固定電勢。
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，所述信號在所述至少一條控制信號線的控制信號上升時斷開所述晶體管，并且在對所述至少一條控制信號線造成串擾影響的控制信號線中相關(guān)控制信號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線是復(fù)位信號線，并且造成串擾影響的控制信號線是傳輸門信號線。
全文摘要
為了減小半導(dǎo)體裝置中控制信號線之間引起的串擾而不增加半導(dǎo)體裝置的大小，在控制信號線上驅(qū)動器電路的相對端提供了噪聲保護電路。噪聲保護電路這樣來進行控制當相關(guān)控制信號線的邏輯是用于驅(qū)動元件的正邏輯時，增加相關(guān)控制信號線和固定電勢之間的阻抗；并且當相關(guān)控制信號線的邏輯是用于驅(qū)動元件的負邏輯時，減小相關(guān)控制信號線和固定電勢之間的阻抗。
文檔編號H04N5/376GK1816116SQ200510077308
公開日2006年8月9日 申請日期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 申請人:富士通株式會社