JP2001230406A - Solid-state image sensing device - Google Patents
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Landscapes
- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
- Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
- Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、固体撮像素子に関
し、より詳細には、光電変換部で検出された微弱な電気
信号を増幅するバッファ機能を有する出力アンプ部に関
するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a solid-state imaging device, and more particularly to an output amplifier having a buffer function for amplifying a weak electric signal detected by a photoelectric conversion unit.
【0002】[0002]
【従来の技術】MOS型固体撮像素子は、光電変換によ
って光を電荷に変換する撮像領域部、電荷を転送する電
荷転送部、及び、電荷を所定の電圧信号に変換する出力
アンプ部を備える。撮像領域部は、例えばアレイ状に多
数が配置されたフォトダイオードによって入射光に応じ
た電荷を発生する。出力アンプ部は、出力インピーダン
スが低いソースフォロア型アンプとして構成され、撮像
領域部及び電荷転送部と共に同一基板上に搭載される。2. Description of the Related Art A MOS solid-state imaging device includes an imaging region for converting light into electric charges by photoelectric conversion, a charge transfer unit for transferring electric charges, and an output amplifier for converting electric charges to a predetermined voltage signal. The imaging region generates charges corresponding to incident light by, for example, a large number of photodiodes arranged in an array. The output amplifier section is configured as a source follower type amplifier having a low output impedance, and is mounted on the same substrate together with the imaging area section and the charge transfer section.
【0003】図5(a)及び(b)は、特開昭60−2
23161号公報に記載の固体撮像素子の回路図及び構
造図である。同図(a)は、ソースフォロア型アンプを
成す出力部の回路図である。ソースフォロア型アンプ
は、相互に直列に接続された、電気信号Siをゲートに
入力するドライバトランジスタQ14、及び、バイアス
電圧Vbをゲートに入力するロードトランジスタQ24
を有する。ドライバトランジスタQ14は、ソースフォ
ロア型増幅器として作動し、ロードトランジスタQ24
は、ソースフォロア型アンプの定電流源(ソース側抵
抗)として働く。FIGS. 5 (a) and 5 (b) show Japanese Unexamined Patent Publication No.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a circuit diagram and a structural diagram of a solid-state imaging device described in Japanese Patent No. 23161. FIG. 1A is a circuit diagram of an output unit constituting a source follower type amplifier. The source follower type amplifier includes a driver transistor Q14 connected in series with each other and inputting an electric signal Si to a gate, and a load transistor Q24 inputting a bias voltage Vb to a gate.
Having. Driver transistor Q14 operates as a source follower amplifier, and load transistor Q24
Works as a constant current source (source-side resistor) of the source follower amplifier.
【0004】同図(b)は、固体撮像素子の出力アンプ
部の構造を示す断面図である。固体撮像素子は、第1導
電型(N型)半導体基板10上に形成される。ドライバ
トランジスタQ14は、図中の中央側に示す第2の第2
導電型(P型)領域11内に形成され、ロードトランジ
スタQ24は、図中の左側に示す第1の第2導電型(P
型)領域11内に形成される。ドライバトランジスタQ
14及びロードトランジスタQ24は、同図(a)のソ
ースフォロア型アンプを構成する。FIG. 1B is a cross-sectional view showing a structure of an output amplifier section of the solid-state imaging device. The solid-state imaging device is formed on a first conductivity type (N-type) semiconductor substrate 10. The driver transistor Q14 is connected to the second
The load transistor Q24 is formed in the conductivity type (P-type) region 11 and has a first second conductivity type (P-type) shown on the left side in FIG.
(Mold) region 11. Driver transistor Q
14 and the load transistor Q24 constitute the source follower amplifier of FIG.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】上記公報に記載の技術
は、ドライバトランジスタQ14のソースとサブストレ
ートとが接続されることにより、ソースフォロア型アン
プの利得を高めている。The technique disclosed in the above publication increases the gain of the source follower type amplifier by connecting the source and the substrate of the driver transistor Q14.
【0006】また、固体撮像素子は、撮像領域にあるフ
ォトダイオードが良好な特性を示すように、半導体基板
10に基板電圧Vsが供給され、ソースフォロア型アン
プの動作が線形な範囲を確保できるようにソースフォロ
ア型アンプのドレイン側に電源電圧VDDが供給され
る。従来、基板電圧Vs及び電源電圧VDDの電圧は、
15V程度であったが、消費電力を削減する低電圧化に
伴い、現在は基板電圧Vsを5V程度に抑えている。In the solid-state imaging device, the substrate voltage Vs is supplied to the semiconductor substrate 10 so that the photodiode in the imaging region exhibits good characteristics, and the operation of the source follower type amplifier can secure a linear range. The power supply voltage VDD is supplied to the drain side of the source follower amplifier. Conventionally, the voltages of the substrate voltage Vs and the power supply voltage VDD are
The substrate voltage was about 15 V, but the substrate voltage Vs is currently suppressed to about 5 V with the reduction in power consumption.
【0007】ソースフォロア型アンプは、線形な動作範
囲が確保できるように、ドライバトランジスタQ14の
ソース拡散層18aの電位が電源電圧VDDの中間電圧
の7.5V程度に維持され、図中の中央側に示す第2の
第2導電型領域11は、ドライバトランジスタQ14の
ソース拡散層18aの電位と同じである。ここで、低電
圧化のために基板電圧Vsを5V程度に抑えることによ
って、第2の第2導電型領域11は、第1導電型半導体
基板10に比して2.5V程度電位が高くなるので、半
導体基板10とのPN接合面が順方向にバイアスされる
こととなる。この場合、第2の第2導電型領域11と第
1導電型半導体基板10とが電気的に分離されないの
で、ドライバトランジスタQ14の機能が損なわれる。In the source follower amplifier, the potential of the source diffusion layer 18a of the driver transistor Q14 is maintained at about 7.5 V, which is an intermediate voltage of the power supply voltage VDD, so that a linear operation range can be secured. Is the same as the potential of the source diffusion layer 18a of the driver transistor Q14. Here, by lowering the substrate voltage Vs to about 5 V for lowering the voltage, the potential of the second second conductivity type region 11 becomes higher by about 2.5 V than that of the first conductivity type semiconductor substrate 10. Therefore, the PN junction surface with the semiconductor substrate 10 is biased in the forward direction. In this case, the function of driver transistor Q14 is impaired because second second conductivity type region 11 and first conductivity type semiconductor substrate 10 are not electrically separated.
【0008】本発明は、上記したような従来の技術が有
する問題点を解決するためになされたものであり、基板
電圧Vsに比して高電位の電源電圧VDDを供給する際
に、有効にPN接合面に逆バイアス電圧を供給すること
ができる高利得のソースフォロア型アンプを備える固体
撮像素子を提供することを目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems of the prior art, and is effective in supplying a power supply voltage VDD having a higher potential than the substrate voltage Vs. It is an object of the present invention to provide a solid-state imaging device including a high-gain source follower amplifier capable of supplying a reverse bias voltage to a PN junction surface.
【0009】[0009]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の固体撮像素子は、ソースフォロア型アンプ
を有する固体撮像素子において、第1導電型基板と、前
記第1導電型基板内に形成された第2導電型領域と、該
第2導電型領域内に形成された第1導電型ウエル及びロ
ードトランジスタと、前記第1導電型ウエル内に形成さ
れた第2導電型ウエルと、該第2導電型ウエル内に形成
されたドライバトランジスタとを備え、前記ロードトラ
ンジスタと前記ドライバトランジスタとがソースフォロ
ア型アンプを形成することを特徴とする。In order to achieve the above object, a solid-state image pickup device according to the present invention is a solid-state image pickup device having a source follower type amplifier, comprising: a first conductive type substrate; A second conductivity type region formed, a first conductivity type well and a load transistor formed in the second conductivity type region; a second conductivity type well formed in the first conductivity type well; A driver transistor formed in a second conductivity type well, wherein the load transistor and the driver transistor form a source follower amplifier.
【0010】本発明の固体撮像素子は、第1導電型半導
体基板に供給する基板電圧をドライバトランジスタのド
レインに供給する電源電圧より低くしても、ドライバト
ランジスタのソースである第2導電型ウエルは第1導電
型半導体基板から電気的に分離されるので、高利得のソ
ースフォロア型アンプとして動作する。In the solid-state imaging device according to the present invention, even if the substrate voltage supplied to the first conductivity type semiconductor substrate is lower than the power supply voltage supplied to the drain of the driver transistor, the second conductivity type well which is the source of the driver transistor is formed. Since it is electrically separated from the first conductivity type semiconductor substrate, it operates as a high gain source follower amplifier.
【0011】本発明の固体撮像素子は、前記ドライバト
ランジスタのソースと前記第2導電型ウエルとが接続さ
れること、又は、前記ドライバトランジスタのドレイン
と前記第1導電型ウエルとが接続されることが好まし
い。この場合、確実に第1導電型ウエルと第2導電型ウ
エルとが電気的に分離される。In the solid-state imaging device according to the present invention, the source of the driver transistor is connected to the second conductivity type well, or the drain of the driver transistor is connected to the first conductivity type well. Is preferred. In this case, the first conductivity type well and the second conductivity type well are reliably electrically separated.
【0012】本発明の固体撮像素子では、前記固体撮像
素子がカスケード接続された3段のソースフォロア型ア
ンプを備え、初段のソースフォロア型アンプのドライバ
トランジスタは前記第2導電型領域内に形成されてお
り、第2及び第3段のソースフォロア型アンプのドライ
バトランジスタが前記第2導電型ウエル内に形成されて
いることもできる。In the solid-state image pickup device of the present invention, the solid-state image pickup device has a three-stage source follower amplifier connected in cascade, and a driver transistor of the first-stage source follower amplifier is formed in the second conductivity type region. The driver transistors of the source follower amplifiers of the second and third stages may be formed in the second conductivity type well.
【0013】また、本発明の固体撮像素子は、前記ドラ
イバトランジスタ及び前記ロードトランジスタが、表面
型又は埋込み型であることもできる。In the solid-state imaging device according to the present invention, the driver transistor and the load transistor may be of a surface type or a buried type.
【0014】[0014]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態例に基づ
いて、本発明の固体撮像素子について図面を参照して説
明する。図1は、本発明の一実施形態例の固体撮像素子
の構造を示す断面図である。本実施形態例の固体撮像素
子は、光電変換し電気信号を発生する撮像領域部10
2、及び、電気信号を検出信号に変換する出力アンプ部
101を有し、第1導電型(N型)半導体基板10上に
構成される。第1導電型半導体基板10は、5V程度の
基板電圧Vsに接続される。第1導電型半導体基板10
上に、第2導電型(P型)領域11が形成され、第2導
電型領域11内に、第1導電型ウェル12が形成され、
第1導電型ウェル12内に、第2導電型ウェル13が形
成される。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a solid-state imaging device according to the present invention will be described based on an embodiment of the present invention with reference to the drawings. FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a structure of a solid-state imaging device according to an embodiment of the present invention. The solid-state imaging device according to the present embodiment includes an imaging region unit 10 that performs photoelectric conversion and generates an electric signal.
2, and an output amplifier unit 101 for converting an electric signal into a detection signal, and is configured on a first conductivity type (N-type) semiconductor substrate 10. The first conductivity type semiconductor substrate 10 is connected to a substrate voltage Vs of about 5V. First conductivity type semiconductor substrate 10
A second conductivity type (P-type) region 11 is formed thereon, a first conductivity type well 12 is formed in the second conductivity type region 11,
A second conductivity type well 13 is formed in the first conductivity type well 12.
【0015】図2は、図1の出力アンプ部101の回路
図である。各段のソースフォロア型アンプ3〜5は夫
々、nチャネル型のドライバトランジスタQ11〜Q1
3とnチャネル型のロードトランジスタQ21〜Q23
とを1組として構成される。ドライバトランジスタQ1
1〜Q13のドレインは全て、15V程度の電源電圧V
DDに接続される。ロードトランジスタQ21〜Q23
のゲート、ソース、及び、サブストレートは全て、グラ
ンドに接続される。ドライバトランジスタQ11〜Q1
3のソースは夫々、対応するロードトランジスタQ21
〜Q23のドレインに接続される。FIG. 2 is a circuit diagram of the output amplifier section 101 of FIG. The source follower amplifiers 3 to 5 at each stage are n-channel driver transistors Q11 to Q1 respectively.
3 and n-channel type load transistors Q21 to Q23
Are configured as a set. Driver transistor Q1
All the drains of 1 to Q13 have a power supply voltage V of about 15V.
Connected to DD. Load transistors Q21 to Q23
Gate, source, and substrate are all connected to ground. Driver transistors Q11-Q1
3 are the corresponding load transistors Q21
To Q23.
【0016】ドライバトランジスタQ11は、ゲートが
入力端子1に接続され、サブストレートがグランドに接
続され、ソースがドライバトランジスタQ12のゲート
に接続される。ドライバトランジスタQ12は、ソース
がそのサブストレート、及び、ドライバトランジスタQ
13のゲートに接続される。ドライバトランジスタQ1
3は、ソースがサブストレート、及び、出力端子2に接
続される。固体撮像素子は、入力端子1が図示されない
撮像領域部の電気信号出力端子に接続され、出力端子2
が図示されない外部回路の信号入力端子に接続される。The driver transistor Q11 has a gate connected to the input terminal 1, a substrate connected to the ground, and a source connected to the gate of the driver transistor Q12. The driver transistor Q12 has a source of the substrate and a driver transistor Q12.
13 gates. Driver transistor Q1
Reference numeral 3 denotes a source connected to the substrate and the output terminal 2. In the solid-state imaging device, an input terminal 1 is connected to an electric signal output terminal of an imaging region (not shown), and an output terminal 2
Are connected to a signal input terminal of an external circuit (not shown).
【0017】ドライバトランジスタQ11〜Q13は、
夫々のゲートに入力する信号を低インピーダンス変換
し、そのソースから同相の信号として出力する。ロード
トランジスタQ21〜Q23は、設定された一定のドレ
イン電流が流れる定電流源として動作し、ドレイン・ソ
ース間が見かけ上高インピーダンスになる。ソースフォ
ロア型アンプ3〜5は、ドライバトランジスタのソース
とグランドとの間の抵抗分が小さいと増幅度が小さくな
る。ドライバトランジスタのソースとグランドとの間
は、定電流源が接続される場合に比して、固定抵抗が接
続される場合には、ソースから出力する信号の振幅が減
衰する。The driver transistors Q11 to Q13 are
Signals input to the respective gates are converted to low impedance, and output from the sources as in-phase signals. The load transistors Q21 to Q23 operate as a constant current source through which a set constant drain current flows, and the apparent impedance becomes high between the drain and the source. The source follower amplifiers 3 to 5 have low amplification when the resistance between the source of the driver transistor and the ground is small. When a fixed resistor is connected between the source of the driver transistor and the ground, the amplitude of a signal output from the source is attenuated when a fixed resistor is connected.
【0018】図3は、図2のソースフォロア型アンプ5
の構造を示す断面図である。第1導電型拡散層16は、
アルミ配線と接続するためのコンタクト領域を構成し、
第1導電型ウェル12上の表面部分に形成される。第1
導電型ウェル12は、第1導電型拡散層16を介して電
源電圧VDDに接続される。ドライバトランジスタQ1
3は、第2導電型ウェル13上に形成され、予めチャネ
ルが存在しない表面型である。ロードトランジスタQ2
3は、第2導電型領域11上に形成され、第1導電型チ
ャネル領域14として予めチャネルが存在する埋込み型
であり、ドライバトランジスタQ11及びQ13以外の
トランジスタは、全て埋込み型である。FIG. 3 shows the source follower type amplifier 5 shown in FIG.
FIG. 3 is a cross-sectional view showing the structure of FIG. The first conductivity type diffusion layer 16
Configure the contact area to connect with the aluminum wiring,
It is formed on a surface portion on the first conductivity type well 12. First
The conductivity type well 12 is connected to the power supply voltage VDD via the first conductivity type diffusion layer 16. Driver transistor Q1
Reference numeral 3 denotes a surface type formed on the second conductivity type well 13 and having no channel in advance. Load transistor Q2
Reference numeral 3 denotes a buried type which is formed on the second conductivity type region 11 and has a channel as the first conductivity type channel region 14 in advance, and all transistors except the driver transistors Q11 and Q13 are buried type.
【0019】全てのトランジスタについて、ゲ−ト長及
びゲ−ト幅の設計値は、帯域等のトランジスタ特性が設
計基準を満たすように、最適値が夫々採用される。ここ
で、表面型又は埋込み型の何れかであるかを指定すれ
ば、トランジスタ構造は同じになる。As for the design values of the gate length and the gate width, optimum values are adopted for all the transistors so that the transistor characteristics such as the band satisfy the design criteria. Here, if either the surface type or the buried type is designated, the transistor structure becomes the same.
【0020】ゲ−ト絶縁膜は、シリコン酸化膜のみの構
造、又は、シリコン酸化膜で窒化シリコン膜を挟んだ構
造(ONO膜)から成る。ゲ−ト電極19a及び19b
は、ポリシリコンから成り、リン等のN型不純物を拡散
することで金属のように低抵抗化される。第1導電型拡
散層16、ソ−ス拡散層18a、18b、ドレイン拡散
層17a、及び、17bは、リン等のN型不純物をド−
プすることによって形成される。イオン注入は、P型領
域及びN型領域に対して双方とも、数百keVの加速エ
ネルギーを用い、注入濃度が1E12のオ−ダ−で行わ
れる。The gate insulating film has a structure of only a silicon oxide film or a structure in which a silicon nitride film is sandwiched between silicon oxide films (ONO film). Gate electrodes 19a and 19b
Is made of polysilicon and has a low resistance like a metal by diffusing an N-type impurity such as phosphorus. The first conductivity type diffusion layer 16, the source diffusion layers 18a and 18b, and the drain diffusion layers 17a and 17b are doped with an N-type impurity such as phosphorus.
Formed by pressing. The ion implantation is performed on the P-type region and the N-type region at an implantation concentration of 1E12 using acceleration energy of several hundred keV.
【0021】図4は、図2のソースフォロア型アンプ5
の構造を示す平面図である。配線21〜24は、配線材
料としてアルミが使用される。コンタクト34は、P型
の領域との接続であるので、第2導電型ウェル13と直
接に接続される。コンタクト31〜33及び35〜38
は夫々、N型領域との接続であり、良好なオーム接触が
得られるように、N型不純物が注入された拡散層を介し
て接続される。FIG. 4 shows the source follower type amplifier 5 of FIG.
It is a top view which shows the structure of. The wirings 21 to 24 use aluminum as a wiring material. The contact 34 is directly connected to the second conductivity type well 13 because it is connected to the P-type region. Contacts 31-33 and 35-38
Are connections to the N-type regions, respectively, and are connected via diffusion layers into which N-type impurities have been implanted so that good ohmic contact can be obtained.
【0022】ここで、ソースフォロア型アンプのゲイン
Gについて説明する。ソースフォロア型アンプは、ドラ
イバトランジスタに対して、相互コンダクタンスをg
m、サブストレートのコンダクタンスをgmb、出力コ
ンダクタンスをgds1とし、ロードトランジスタに対
して、出力コンダクタンスをgds2とすると、利得G
がgm/(gm+gmb+gds1+gds2)で表現
される。ドライバトランジスタのサブストレートとソー
スとを接続すれば、上式のgmbが0となるので、利得
Gが高くなる。Here, the gain G of the source follower type amplifier will be described. The source follower amplifier has a transconductance of g for the driver transistor.
m, the conductance of the substrate is gmb, the output conductance is gds1, and the output conductance of the load transistor is gds2.
Is represented by gm / (gm + gmb + gds1 + gds2). If the substrate and the source of the driver transistor are connected, gmb in the above equation becomes 0, and the gain G increases.
【0023】ドライバトランジスタQ13は、チャネル
がゲート酸化膜を介してゲート電極19aと結合し、チ
ャネルが直下の空乏層を介して第2導電型ウェル13と
結合している。ドライバトランジスタQ13は、ゲート
電極19aに信号を入力すると、チャネル電位が変調さ
れる。チャネル電位の変調は、ゲート電極19aとチャ
ネルとの結合度を示す相互コンダクタンスgmが大きい
と促進され、一定電位である第2導電型ウェル13とチ
ャネルとの結合度を示すサブストレートのコンダクタン
スgmbが小さいと促進される。Driver transistor Q13 has a channel coupled to gate electrode 19a via a gate oxide film, and a channel coupled to second conductivity type well 13 via a depletion layer immediately below. Driver transistor Q13 modulates the channel potential when a signal is input to gate electrode 19a. The modulation of the channel potential is promoted when the mutual conductance gm indicating the degree of coupling between the gate electrode 19a and the channel is large, and the conductance gmb of the substrate indicating the degree of coupling between the second conductive type well 13 and the channel, which is a constant potential, is increased. Promoted when small.
【0024】固体撮像素子においては、光電変換により
得られた信号電荷を出力部の、浮遊電荷容量と、浮
遊電荷容量から初段ドライバトランジスタQ11までの
配線容量と、初段ドライバトランジスタQ11の入力
容量、の合計から成る電荷検出容量で電圧に変換してソ
ースフォロアアンプを介して出力するため、電荷検出容
量が大きいと出力電圧が減少する。初段ソースフォロア
3にも本発明を適用すると初段ソースフォロア3の利得
Gは増加するものの、浮遊電荷容量から初段ドライバト
ランジスタQ11までの配線長がのびて電荷検出容量が
増加してしまうため、出力電圧としては初段ソースフォ
ロア3には本発明を適用しない方が増加する場合が多
い。従って、本実施例では初段ソースフォロア3には本
発明を適用していない。ドライバトランジスタQ11
は、サブストレートをグランドに接続するトランジスタ
構造にしている。また、利得Gの向上を重視する場合、
又は、配線容量が小さい場合には、全てのソースフォロ
ア型アンプ3〜5に対して、ドライバトランジスタのサ
ブストレートとソースとが接続されるトランジスタ構造
が採用される。In the solid-state imaging device, the signal charge obtained by the photoelectric conversion is converted into the floating charge capacity of the output section, the wiring capacity from the floating charge capacity to the first-stage driver transistor Q11, and the input capacity of the first-stage driver transistor Q11. Since the voltage is converted by the charge detection capacitance composed of the sum and output via the source follower amplifier, the output voltage decreases if the charge detection capacitance is large. When the present invention is applied to the first-stage source follower 3, the gain G of the first-stage source follower 3 increases, but the wiring length from the floating charge capacitance to the first-stage driver transistor Q11 increases, and the charge detection capacitance increases. However, it is often the case that the present invention is not applied to the first stage source follower 3. Therefore, in the present embodiment, the present invention is not applied to the first-stage source follower 3. Driver transistor Q11
Has a transistor structure in which the substrate is connected to the ground. When importance is attached to the improvement of the gain G,
Alternatively, when the wiring capacitance is small, a transistor structure in which the substrate and the source of the driver transistor are connected to all the source follower amplifiers 3 to 5 is employed.
【0025】第1導電型ウェル12の電位は15Vにな
り、第2導電型ウェル13の電位は7.5Vになり、第
1導電型半導体基板10の電位は5Vになり、第2導電
型領域11の電位は0Vになる。第1導電型ウェル1
2、第2導電型ウェル13、第1導電型半導体基板1
0、及び、第2導電型領域11は、形成されるPN接合
面が全て逆バイアスされる。The potential of the well 12 of the first conductivity type becomes 15 V, the potential of the well 13 of the second conductivity type becomes 7.5 V, the potential of the semiconductor substrate 10 of the first conductivity type becomes 5 V, and the region of the second conductivity type becomes The potential of 11 becomes 0V. First conductivity type well 1
2, second conductivity type well 13, first conductivity type semiconductor substrate 1
In the 0 and second conductivity type regions 11, the PN junction surfaces formed are all reverse-biased.
【0026】上記実施形態例によれば、第1導電型半導
体基板に供給する基板電圧をドライバトランジスタのド
レインに供給する電源電圧より低くしても、ドライバト
ランジスタのソースである第2導電型ウェルは第1導電
型半導体基板から電気的に分離されるので、高利得のソ
ースフォロア型アンプとして動作する。According to the above embodiment, even if the substrate voltage supplied to the semiconductor substrate of the first conductivity type is lower than the power supply voltage supplied to the drain of the driver transistor, the well of the second conductivity type, which is the source of the driver transistor, remains Since it is electrically separated from the first conductivity type semiconductor substrate, it operates as a high gain source follower amplifier.
【0027】なお、上記実施形態例ではNチャンネルト
ランジスタについて説明したが、不純物の導電型をかえ
ればPチャンネルトランジスタについても同様な効果が
得られる。また、上記実施形態例ではドライバトランジ
スタQ13及びQ23のみが表面型である構成ついて説
明したが、各トランジスタが表面型又は埋込み型の何れ
かである構成についても本発明は適用できる。Although the N-channel transistor has been described in the above embodiment, a similar effect can be obtained for a P-channel transistor by changing the conductivity type of the impurity. In the above embodiment, the configuration in which only the driver transistors Q13 and Q23 are of the surface type has been described. However, the present invention can be applied to a configuration in which each transistor is either of the surface type or the buried type.
【0028】以上、本発明をその好適な実施形態例に基
づいて説明したが、本発明の固体撮像素子は、上記実施
形態例の構成にのみ限定されるものでなく、上記実施形
態例の構成から種々の修正及び変更を施した固体撮像素
子も、本発明の範囲に含まれる。Although the present invention has been described based on the preferred embodiment, the solid-state image pickup device of the present invention is not limited to the configuration of the above-described embodiment, but the configuration of the above-described embodiment. The solid-state imaging device in which various modifications and changes have been made are also included in the scope of the present invention.
【0029】[0029]
【発明の効果】以上説明したように、本発明の固体撮像
素子では、第1導電型半導体基板に供給する基板電圧を
ドライバトランジスタのドレインに供給する電源電圧よ
り低くしても、ドライバトランジスタのソースである第
2導電型ウェルは第1導電型半導体基板から電気的に分
離されるので、高利得のソースフォロア型アンプとして
動作する。また、供給する基板電圧を低く設定できるの
で、低消費電力対策に貢献できる。As described above, in the solid-state imaging device of the present invention, even if the substrate voltage supplied to the first conductivity type semiconductor substrate is lower than the power supply voltage supplied to the drain of the driver transistor, the source of the driver transistor is not affected. Is electrically isolated from the semiconductor substrate of the first conductivity type, so that it operates as a source follower amplifier with high gain. Further, since the substrate voltage to be supplied can be set low, it is possible to contribute to low power consumption measures.
【図1】本発明の一実施形態例の固体撮像素子の構造を
示す断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a structure of a solid-state imaging device according to an embodiment of the present invention.
【図2】図1の固体撮像素子の出力アンプ部の回路図で
ある。FIG. 2 is a circuit diagram of an output amplifier of the solid-state imaging device of FIG. 1;
【図3】図2の第3段ソースフォロア型アンプ5の構造
を示す断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view showing a structure of a third-stage source follower amplifier 5 of FIG. 2;
【図4】図2の第3段ソースフォロア型アンプ5の構造
を示す平面図である。FIG. 4 is a plan view showing a structure of a third-stage source follower amplifier 5 of FIG. 2;
【図5】同図(a)及び(b)は、特開昭60−223
161号公報に記載の固体撮像素子の回路図及び構造図
である。FIGS. 5 (a) and 5 (b) show Japanese Patent Application Laid-Open No. 60-223.
161 is a circuit diagram and a structural diagram of a solid-state imaging device described in JP-A-161-161.
1 入力端子 2 出力端子 3 初段ソースフォロア型アンプ 4 第2段ソースフォロア型アンプ 5 第3段ソースフォロア型アンプ 10 第1導電型半導体基板(N型) 11 第2導電型領域(P型) 12 第1導電型ウェル(N型) 13 第2導電型ウェル(P型) 14 第1導電型チャネル領域(N型) 16 第1導電型拡散層(N型) 17a,17b ドレイン拡散層(N型) 18a,18b ソース拡散層(N型) 19a,19b ゲート電極 21〜24 配線 31〜38 コンタクト Q11〜Q14 ドライバトランジスタ(nチャネル
型) Q21〜Q24 ロードトランジスタ(nチャネル型) VDD 電源電圧 Vs 基板電圧 Vb バイアス電圧 Si 電気信号 So 検出信号DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Input terminal 2 Output terminal 3 First stage source follower amplifier 4 Second stage source follower amplifier 5 Third stage source follower amplifier 10 First conductivity type semiconductor substrate (N type) 11 Second conductivity type region (P type) 12 First conductivity type well (N type) 13 Second conductivity type well (P type) 14 First conductivity type channel region (N type) 16 First conductivity type diffusion layer (N type) 17a, 17b Drain diffusion layer (N type) 18a, 18b Source diffusion layer (N type) 19a, 19b Gate electrode 21-24 Wiring 31-38 Contact Q11-Q14 Driver transistor (n-channel type) Q21-Q24 Load transistor (n-channel type) VDD Power supply voltage Vs Substrate voltage Vb bias voltage Si electric signal So detection signal
Claims (5)
像素子において、 第1導電型基板と、前記第1導電型基板内に形成された
第2導電型領域と、該第2導電型領域内に形成された第
1導電型ウエル及びロードトランジスタと、前記第1導
電型ウエル内に形成された第2導電型ウエルと、該第2
導電型ウエル内に形成されたドライバトランジスタとを
備え、前記ロードトランジスタと前記ドライバトランジ
スタとがソースフォロア型アンプを形成することを特徴
とする固体撮像素子。1. A solid-state imaging device having a source-follower type amplifier, wherein a first conductivity type substrate, a second conductivity type region formed in the first conductivity type substrate, and a second conductivity type region are formed in the second conductivity type region. The first conductivity type well and the load transistor, the second conductivity type well formed in the first conductivity type well, and the second conductivity type well and the load transistor.
A solid-state imaging device comprising: a driver transistor formed in a conductive well; wherein the load transistor and the driver transistor form a source follower amplifier.
記第2導電型ウエルとが接続される、請求項1に記載の
固体撮像素子。2. The solid-state imaging device according to claim 1, wherein a source of said driver transistor is connected to said second conductivity type well.
前記第1導電型ウエルとが接続される、請求項1に記載
の固体撮像素子。3. The solid-state imaging device according to claim 1, wherein a drain of said driver transistor is connected to said first conductivity type well.
た3段のソースフォロア型アンプを備え、初段のソース
フォロア型アンプのドライバトランジスタは前記第2導
電型領域内に形成されており、第2及び第3段のソース
フォロア型アンプのドライバトランジスタが前記第2導
電型ウエル内に形成されていることを特徴とする、請求
項1〜3の何れかに記載の固体撮像素子。4. A solid-state imaging device comprising a cascade-connected three-stage source-follower amplifier, and a driver transistor of the first-stage source-follower amplifier is formed in the second conductivity type region. The solid-state imaging device according to claim 1, wherein a driver transistor of a third-stage source-follower amplifier is formed in the second conductivity type well.
ドトランジスタが、表面型又は埋込み型である、請求項
1〜4の何れかに記載の固体撮像素子。5. The solid-state imaging device according to claim 1, wherein said driver transistor and said load transistor are of a surface type or a buried type.
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