固态摄像元件的制作方法

技术特征：
1.固态摄像元件，包括：第一比较器，其包括：第一输入晶体管，其基于输入到所述第一输入晶体管的源极的来自第一像素的输入电压与输入到所述第一输入晶体管的栅极的第一参照电压之间的第一电压差，从所述第一输入晶体管的漏极输出与所述输入电压对应的第一电压；和第一输出晶体管，其基于输入到所述第一输出晶体管的源极的所述输入电压与输入到所述第一输出晶体管的栅极的所述第一电压之间的第二电压差，从所述第一输出晶体管的漏极输出所述输入电压与所述第一参照电压之间相互比较的比较结果，以及第二比较器，其包括：第二输入晶体管，其基于输入到所述第二输入晶体管的源极的所述输入电压与输入到所述第二输入晶体管的栅极的第二参照电压之间的第三电压差，从所述第二输入晶体管的漏极输出与所述输入电压对应的第二电压；和第二输出晶体管，其基于输入到所述第二输出晶体管的源极的所述输入电压与输入到所述第二输出晶体管的栅极的所述第二电压之间的第四电压差，从所述第二输出晶体管的漏极输出所述输入电压与所述第二参照电压之间相互比较的比较结果。2.根据权利要求1所述的固态摄像元件，其中，所述第一比较器还包括：第一电流源，其连接到所述第一输入晶体管的漏极；第一箝位晶体管，其设置在所述第一输入晶体管的源极与漏极之间；第二电流源，其连接到所述第一输出晶体管的漏极；和第二箝位晶体管，其设置在所述第一输出晶体管的源极与漏极之间，所述第二比较器还包括：第三电流源，其连接到所述第二输入晶体管的漏极；第三箝位晶体管，其设置在所述第二输入晶体管的源极与漏极之间；第四电流源，其连接到所述第二输出晶体管的漏极；和第四箝位晶体管，其设置在所述第二输出晶体管的源极与漏极之间，并且，在所述第一箝位晶体管至所述第四箝位晶体管每一者中，栅极和漏极是彼此短路的。3.根据权利要求1所述的固态摄像元件，其中，所述第一比较器还包括：第一开关，其设置在所述第一输入晶体管的栅极与漏极之间；和第二开关，其设置在所述第一输出晶体管的栅极与漏极之间，并且，所述第二比较器还包括：第三开关，其设置在所述第二输入晶体管的栅极与漏极之间；和第四开关，其设置在所述第二输出晶体管的栅极与漏极之间。4.根据权利要求1所述的固态摄像元件，其中，所述第一参照电压和所述第二参照电压以彼此不同的斜坡随时间变化，所述固态摄像元件还包括：第一计数器，其接收来自所述第一比较器的比较结果，对从所述第一参照电压的斜坡
起始处到从所述第一比较器接收的所述比较结果的反转处的第一期间进行计数，且基于所述第一期间的计数值输出第一数字信号；和第二计数器，其接收来自所述第二比较器的比较结果，对从所述第二参照电压的斜坡起始处到从所述第二比较器接收的所述比较结果的第二期间进行计数，且基于所述第二期间的计数值输出第二数字信号，并且所述第一计数器和所述第二计数器几乎同时操作。5.根据权利要求4所述的固态摄像元件，其中，所述第二参照电压的斜坡比所述第一参照电压的斜坡更陡峭，并且所述第一计数器和所述第二计数器通过使用具有基本相同频率的时钟信号分别测量所述第一期间和所述第二期间。6.根据权利要求4所述的固态摄像元件，还包括：选择部，其选择所述第一数字信号或所述第二数字信号以合成图像。7.根据权利要求2所述的固态摄像元件，还包括：像素信号线，其连接于所述第一像素与所述第一比较器之间及所述第一像素与所述第二比较器之间，其中，在所述像素信号线中流过的电流是在所述第一电流源至所述第四电流源中流过的电流的总和。8.根据权利要求1所述的固态摄像元件，其中，当所述输入电压和所述第一参照电压变得大致相等时，所述第一输入晶体管从所述第一输入晶体管的漏极输出所述第一电压，所述第一输出晶体管输出用于表明所述输入电压和所述第一电压之间的差是否超过所述第一输出晶体管的阈值电压的信号，作为所述输入电压和所述第一参照电压之间相互比较的比较结果，当所述输入电压和所述第二参照电压变得大致相等时，所述第二输入晶体管从所述第二输入晶体管的漏极输出所述第二电压，并且所述第二输出晶体管输出用于表明所述输入电压和所述第二电压是否超过所述第二输出晶体管的阈值电压的信号，作为所述输入电压和所述第二参照电压之间相互比较的比较结果。9.根据权利要求1所述的固态摄像元件，还包括：第一参照电压供给部，其供给所述第一参照电压；第一自动调零电容器，其设置在所述第一输入晶体管的栅极和所述第一参照电压供给部之间；第一缓冲器，其设置在所述第一参照电压供给部和所述第一自动调零电容器之间；第二参照电压供给部，其供给所述第二参照电压；第二自动调零电容器，其设置在所述第二输入晶体管的栅极和所述第二参照电压供给部之间；和第二缓冲器，其设置在所述第二参照电压供给部和所述第二自动调零电容器之间。10.根据权利要求1所述的固态摄像元件，其中，所述第一输入晶体管、所述第二输入晶体管、所述第一输出晶体和所述第二输出晶体
管每一者都是p型晶体管。11.根据权利要求2所述的固态摄像元件，其中，所述第一箝位晶体管至所述第四箝位晶体管每一者都是使栅极和漏极彼此短路的p型晶体管，并且所述固态摄像元件还包括：第五箝位晶体管至第八箝位晶体管，它们分别与所述第一箝位晶体管至所述第四箝位晶体管并联连接，并且它们每一者都由n型晶体管构成。12.根据权利要求2所述的固态摄像元件，其中，所述第一电流源至所述第四电流源分别包括：第一电流源晶体管至第四电流源晶体管，它们分别设置在所述第一输入晶体管、所述第一输出晶体管、所述第二输入晶体管和所述第二输出晶体管各者的漏极与预定的基准端子之间；第一电容器至第四电容器，它们分别连接于所述第一电流源晶体管至所述第四电流源晶体管各者的栅极与所述基准端子之间；和第一采样保持开关至第四采样保持开关，它们分别连接到所述第一电流源晶体管至所述第四电流源晶体管各者的栅极。13.根据权利要求1所述的固态摄像元件，还包括：第一逻辑门，其连接到所述第一输出晶体管的漏极；和第二逻辑门，其连接到所述第二输出晶体管的漏极。14.根据权利要求1所述的固态摄像元件，还包括：像素信号线，其连接于所述第一像素与所述第一比较器之间及所述第一像素与所述第二比较器之间；和第五电流源，其连接到所述像素信号线。15.根据权利要求1所述的固态摄像元件，还包括：第五电容器，其设置在所述第一输入晶体管的漏极和所述第一输出晶体管的栅极之间；第五开关，其设置在所述第一输出晶体管的栅极与漏极之间；第六电容器，其设置在所述第二输入晶体管的漏极和所述第二输出晶体管的栅极之间；和第六开关，其设置在所述第二输出晶体管的栅极与漏极之间。16.根据权利要求1所述的固态摄像元件，还包括：第一缓冲晶体管，其连接于电源与所述第一输出晶体管的源极之间，所述第一缓冲晶体管的栅极连接到所述第一输入晶体管的源极；和第二缓冲晶体管，其连接于所述电源与所述第二输出晶体管的源极之间，所述第二缓冲晶体管的栅极连接到所述第二输入晶体管的源极。17.根据权利要求1所述的固态摄像元件，还包括：公共参照电压供给部，其供给公共参照电压；第一自动调零电容器，其设置在所述第一输入晶体管的栅极和所述公共参照电压供给部之间；分压电容器，其连接于所述第一输入晶体管的栅极和预定的基准端子之间；和
第二自动调零电容器，其设置在所述第二输入晶体管的栅极和所述公共参照电压供给部之间，其中，所述第一自动调零电容器和所述分压电容器对所述公共参照电压进行分压，且将分压后的公共参照电压作为所述第一参照电压传送到所述第一输入晶体管的栅极，并且所述第二自动调零电容器将所述公共参照电压作为所述第二参照电压传送到所述第二输入晶体管的栅极。18.根据权利要求6所述的固态摄像元件，其中，所述选择部包括：数字比较器，其将所述第一数字信号和所述第二数字信号中的一者或两者与阈值进行比较；寄存器，其存储所述阈值；和多路复用器，其基于从所述数字比较器接收的比较结果来选择所述第一数字信号或所述第二数字信号，并且将所选择的数字信号作为所述第一像素的像素信号与所述比较结果一起输出。19.根据权利要求18所述的固态摄像元件，其中，所述第二参照电压的斜坡比所述第一参照电压的斜坡更陡峭，在所述第一数字信号和所述第二数字信号中的一者或两者低于所述阈值的情况下，所述多路复用器选择所述第一数字信号，在所述第一数字信号和所述第二数字信号中的一者或两者高于所述阈值的情况下，所述多路复用器选择所述第二数字信号，并且所述固态摄像元件还包括：计算部，其基于所述第一参照电压的斜坡与所述第二参照电压的斜坡的比率来转换所述第一数字信号。20.根据权利要求1所述的固态摄像元件，还包括：第三比较器，其包括：第三输入晶体管，其基于输入到所述第三输入晶体管的源极的所述输入电压与输入到所述第三输入晶体管的栅极的第三参照电压之间的第五电压差，从所述第三输入晶体管的漏极输出与所述输入电压对应的第五电压；和第三输出晶体管，其基于输入到所述第三输出晶体管的源极的所述输入电压与输入到所述第三输出晶体管的栅极的所述第五电压之间的第六电压差，从所述第三输出晶体管的漏极输出所述输入电压和所述第三参照电压之间相互比较的比较结果。

技术总结
本发明提供能够防止图像质量劣化且减少电力消耗及AD转换时间的固态摄像元件，其包括第一比较器和第二比较器。所述第一、第二比较器分别包括：第一、第二输入晶体管，其基于输入到该输入晶体管的源极的来自第一像素的输入电压与输入到该输入晶体管的栅极的第一、第二参照电压之间的第一、第三电压差从该输入晶体管的漏极输出与所述输入电压对应的第一、第二电压；以及第一、第二输出晶体管，其基于输入到该输出晶体管的源极的所述输入电压与输入到该输出晶体管的栅极的所述第一、第二电压之间的第二、第四电压差从该输出晶体管的漏极输出所述输入电压与所述第一、第二参照电压相互比较的比较结果。较的比较结果。较的比较结果。


技术研发人员：松浦浩二 植野洋介
受保护的技术使用者：索尼半导体解决方案公司
技术研发日：2020.07.31
技术公布日：2022/4/26