[发明专利]固态成像装置和半导体器件

说明书

本发明提供了一种小尺寸廉价固态成像装置。包括在固态成像装置的逐次比较型A/D转换器中的D/A转换器包括多路复用器，当执行粗略A/D转换时，选择参考电压VR0至VR16的任一个并且设置其作为模拟参考信号，以及当执行精细A/D转换时，选择参考电源VR0至VR16的参考电压VR(n‑1)至VR(n+2)；以及包括电容器阵列，当执行精细A/D转换时，基于参考电压VR(n‑1)至VR(n+2)而生成模拟参考信号。因此能够不使用冗余电容器而减小参考电压的建立误差。

相关申请的交叉引用

包括说明书、附图和摘要的于2013年6月11日提交的第2013-122933号日本专利申请的公开内容通过整体引用并入本文。

技术领域

本发明涉及一种固态成像装置和半导体器件，并且适用于例如均配备有逐次比较型A/D转换器的固态成像装置和半导体器件。

背景技术

数字相机捕捉对象并且在固态成像装置上形成图像而作为光学图像。固态成像装置粗略地划分为CCD(电荷耦合器件)和CMOS(互补金属氧化物半导体)图像传感器。从获得高性能相机的角度看，易于配备有用于图像处理的CMOS电路作为外围电路的CMOS图像传感器逐渐引起了关注。作为CMOS图像传感器，已知的有模拟图像传感器和数字图像传感器。尽管它们的每一个具有各自优点和缺点，但是在数据处理速度方面对数字图像传感器具有更高期望。

在数字图像传感器中，在像素阵列的每一列中提供A/D(模拟至数字)转换器。例如在非专利文献1中已经公开了使用逐次比较型A/D转换器的数字图像传感器。在这种类型数字图像传感器中，提供了一种包括布置在多个行和多个列中的多个像素的像素阵列，并且模拟像素信号被输出至对应于每一列的列信号线。

在每一列中提供逐次比较型A/D转换器，并且分别配备有S/H(采样和保持)电路、D/A(数字至模拟)转换器、比较器、以及逐次逼近寄存器。模拟像素信号的电压以及D/A转换器的输出电压相互比较。逐次逼近寄存器根据其比较结果以如下方式执行二分查找控制以使得D/A转换器的输出电压逼近模拟像素信号。当D/A转换器的输出信号逼近模拟像素信号时，逐次逼近寄存器的控制码被输出作为数字像素信号。

通过使用多个子范围区域执行两步的A/D转换，已经减小了D/A转换器的区域并且已经进一步改进了微分非线性(DNL)。在两步A/D转换中，通过二分查找对子范围区域执行粗略A/D转换。使用二进制加权的电容器阵列、使用针对给定区域的参考电压通过常规逐次比较对选择的子范围区域执行剩余的精细A/D转换。此外，因为参考电压的建立时间在设置有并联的多个A/D转换器的固态成像装置中成为问题，所以通过耦合至每一个外部去耦电容器来实现对参考电压的稳定化。

此外，在非专利文献2中已经公开了一种电路，该电路校正了逐次比较型A/D转换器的参考电压的建立误差。生成比较电压的D/A转换器设置有冗余电容器以执行冗余逐次比较操作，由此通过数字信号处理实现了对建立误差的校正。

[相关领域文献]

[非专利文献1]“Design of a PTC-Inspired Segmented ADC for High SpeedColumn Parallel CMOS Image Sensor”,Forza Silicon(USA),INTERNATIONAL IMAGESENSOR WORKSHOP,2011

[非专利文献2]“A10b100MS/s1.13mW SAR ADC with Binary-Scaled ErrorCompensation”,National Cheng-Kung University(Taiwan),IEEE InternationalSolid-State Circuits Conference,2010

发明内容