JP2001308306A - Semiconductor device and its driving method - Google Patents

Semiconductor device and its driving method

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JP2001308306A
JP2001308306A JP2000120920A JP2000120920A JP2001308306A JP 2001308306 A JP2001308306 A JP 2001308306A JP 2000120920 A JP2000120920 A JP 2000120920A JP 2000120920 A JP2000120920 A JP 2000120920A JP 2001308306 A JP2001308306 A JP 2001308306A
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transistor
line
side power
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Hajime Kimura
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  • Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor device that can reduce the influence of current leaking from a transistor for resetting to a photoelectric conversion element, and the driving method of the semiconductor device. SOLUTION: In this semiconductor device and its driving method, the semiconductor device has the transistor for resetting, the photoelectric conversion element, and reset- and diode-side power lines, and the potential of the reset-side power line is brought closer to that of the diode-side power line when the transistor for resetting does not conduct electricity.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本願発明は、半導体装置およ
びその駆動方法に関する。より詳細には、イメージセン
サ機能を有するMOS型センサ装置およびその駆動方法
に関する。
[0001] 1. Field of the Invention [0002] The present invention relates to a semiconductor device and a driving method thereof. More specifically, the present invention relates to a MOS sensor device having an image sensor function and a driving method thereof.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、パソコン等の情報機器が広く普及
し、様々な情報を電子情報としてパソコンなどに読み込
みたいという要求が高くなっている。そのため、従来の
銀塩カメラに代わるものとしてデジタルスチルカメラ
が、また、紙などに印刷されたものを読み取るための手
段としてスキャナが、大きく注目されている。
2. Description of the Related Art In recent years, information devices such as personal computers have become widespread, and demands for reading various information as electronic information into personal computers and the like have increased. For this reason, digital still cameras have attracted much attention as alternatives to conventional silver halide cameras, and scanners as means for reading objects printed on paper or the like.

【0003】デジタルスチルカメラでは、画素が2次元
に配列されたエリアセンサが用いられている。スキャナ
やコピー機などでは、画素が1次元に配列されたライン
センサが用いられている。ラインセンサを用いて2次元
の画像を読み取る場合は、ラインセンサを移動させなが
ら信号を読み取っている。
In a digital still camera, an area sensor in which pixels are two-dimensionally arranged is used. Scanners, copiers, and the like use a line sensor in which pixels are arranged one-dimensionally. When reading a two-dimensional image using a line sensor, signals are read while moving the line sensor.

【0004】これらの画像読み取り機器では、イメージ
センサとしてCCD型センサが主に使われている。CCD型セ
ンサでは、各画素のフォトダイオードで光電変換を行
い、その信号を、CCDを用いて読み出している。しかし
ながら、近年、周辺回路を内蔵できることや、ワンチッ
プ化できること、リアルタイム信号処理に適しているこ
と、消費電力が低いことなどを武器に、単結晶シリコン
基板を用いて作成されたMOS型センサが一部で普及の
兆しを見せている。また、研究レベルでは、ガラス基板
上にTFTを用いて作成したMOS型センサも開発され
ている。MOS型センサでは、各画素のフォトダイオード
で光電変換を行い、MOSトランジスタによって形成され
たスイッチを用いて、各画素の信号を読み出している。
In these image reading devices, CCD type sensors are mainly used as image sensors. In a CCD sensor, photoelectric conversion is performed by a photodiode of each pixel, and the signal is read using a CCD. However, in recent years, there has been one type of MOS sensor manufactured using a single-crystal silicon substrate, taking advantage of the fact that peripheral circuits can be built-in, that it can be integrated into one chip, that it is suitable for real-time signal processing, and that power consumption is low. The department is showing signs of spread. At the research level, a MOS type sensor formed using a TFT on a glass substrate has also been developed. In the MOS sensor, photoelectric conversion is performed by a photodiode of each pixel, and a signal of each pixel is read using a switch formed by a MOS transistor.

【0005】MOS型センサの画素構成としては、様々な
タイプのものが開発されている。それらは、2つの種
類、つまり、パッシブセンサとアクティブセンサとに、
大まかには分類できる。パッシブセンサは、各画素に信
号増幅素子を搭載しないセンサであり、アクティブセン
サは、各画素に信号増幅素子を搭載するセンサである。
アクティブセンサでは、各画素内で信号が増幅されるた
め、パッシブセンサよりも雑音に強いというメリットが
ある。
Various types of pixel configurations have been developed for the MOS type sensor. They are divided into two types: passive sensors and active sensors.
They can be roughly classified. The passive sensor is a sensor that does not have a signal amplifying element mounted on each pixel, and the active sensor is a sensor that has a signal amplifying element mounted on each pixel.
Active sensors have the advantage of being more resistant to noise than passive sensors because signals are amplified in each pixel.

【0006】図3に、パッシブセンサにおける画素の回
路例を示す。画素305は、スイッチ用トランジスタ301と
フォトダイオード304で構成されている。フォトダイオ
ード304は、電源基準線306とスイッチ用トランジスタ30
1のソース端子に接続されている。スイッチ用トランジ
スタ301のゲート端子には、ゲート信号線302が接続さ
れ、ドレイン端子には、信号出力線303が接続されてい
る。フォトダイオード304では、光電変換が行われる。
つまり、入射した光に応じて電荷を生成し、電荷をそこ
に蓄積する。そして、ゲート信号線302を制御して、ス
イッチ用トランジスタ301を導通状態にして、フォトダ
イオード304の電荷を信号出力線303を通して読み出して
いる。
FIG. 3 shows a circuit example of a pixel in a passive sensor. The pixel 305 includes a switching transistor 301 and a photodiode 304. The photodiode 304 includes a power supply reference line 306 and the switch transistor 30.
1 is connected to the source terminal. A gate signal line 302 is connected to a gate terminal of the switching transistor 301, and a signal output line 303 is connected to a drain terminal. In the photodiode 304, photoelectric conversion is performed.
That is, charges are generated in accordance with the incident light, and the charges are stored therein. Then, the gate signal line 302 is controlled to make the switching transistor 301 conductive, and the charge of the photodiode 304 is read out through the signal output line 303.

【0007】アクティブセンサの画素の構成としては、
様々なタイプがある。IEDM95:p17:CMOS Image Sensor
s, Electronic Camera On a Chip、あるいはIEDM97:p2
01:CMOS Image Sensors - Recent Advances and Devic
e Scaling Considerationsでは、フォトダイオード型、
フォトゲート型などの画素構成と動作を紹介している。
ISSCC97:p180: A 1/4 Inch 330k Square Pixel Progr
essive Scan CMOS Active Pixel Image Sensorでは、画
素の選択方法という観点で画素構成を分類している。つ
まり、選択する素子として、トランジスタを使う場合
や、容量を使う場合などについて、述べている。このよ
うに、1画素を構成するトランジスタ数に関して、様々
なものがある。JIECセミナ:CMOSカメラの開発展望:平
成10年2月20日には、CMOS型センサの全般について広く
紹介しており、リセット用トランジスタのゲート電極と
ドレイン電極を接続することにより、光強度の対数の信
号を出力する対数変換型などについても、述べている。
[0007] As a configuration of the pixel of the active sensor,
There are various types. IEDM95: p17: CMOS Image Sensor
s, Electronic Camera On a Chip or IEDM97: p2
01: CMOS Image Sensors-Recent Advances and Devic
e Scaling Considerations, photodiode type,
It introduces the pixel configuration and operation of the photo gate type and so on.
ISSCC97: p180: A 1/4 Inch 330k Square Pixel Progr
In the essive Scan CMOS Active Pixel Image Sensor, pixel configurations are classified in terms of pixel selection method. That is, the case where a transistor or a capacitor is used as an element to be selected is described. As described above, there are various types regarding the number of transistors forming one pixel. JIEC Seminar: Prospects for CMOS Camera Development: On February 20, 1998, a general introduction to CMOS sensors was introduced, and the logarithm of light intensity was obtained by connecting the gate and drain electrodes of a reset transistor. It also describes a logarithmic conversion type that outputs the above signal.

【0008】最もよく採用されているアクティブセンサ
の画素構成は、図4に示すように、3つのNチャネル型ト
ランジスタと1つのフォトダイオードで1つの画素408
を構成するタイプである。フォトダイオード404のPチ
ャネル側端子は電源基準線412に接続され、Nチャネル
側端子は、増幅用トランジスタ406のゲート端子と接続
されている。増幅用トランジスタ406のドレイン端子と
ソース端子は、電源線409とスイッチ用トランジスタ401
のドレイン端子に接続されている。スイッチ用トランジ
スタ401のゲート端子には、ゲート信号線402が接続さ
れ、ソース端子には、信号出力線403が接続されてい
る。リセット用トランジスタ407のゲート端子は、リセ
ット信号線405に接続されている。リセット用トランジ
スタ407のソース端子とドレイン端子は、電源線409と増
幅用トランジスタ406のゲート端子に接続されている。
As shown in FIG. 4, the most commonly employed pixel configuration of an active sensor is one pixel 408 composed of three N-channel transistors and one photodiode.
Is the type that constitutes The P channel side terminal of the photodiode 404 is connected to the power supply reference line 412, and the N channel side terminal is connected to the gate terminal of the amplification transistor 406. The power supply line 409 and the switching transistor 401
Is connected to the drain terminal. A gate signal line 402 is connected to a gate terminal of the switching transistor 401, and a signal output line 403 is connected to a source terminal. The gate terminal of the reset transistor 407 is connected to the reset signal line 405. The source terminal and the drain terminal of the reset transistor 407 are connected to the power supply line 409 and the gate terminal of the amplification transistor 406.

【0009】エリアセンサの場合、一本の信号出力線40
3には、1個の画素408だけでなく、多くの画素が接続さ
れている。ただし、バイアス用トランジスタ411は、1
本の信号出力線403につき、1個だけ配置されている。
バイアス用トランジスタ411のゲート端子には、バイア
ス信号線410が接続されている。バイアス用トランジス
タ411のソース端子とドレイン端子は、信号出力線403と
バイアス用電源線413に接続されている。
In the case of an area sensor, one signal output line 40
3, not only one pixel 408 but also many pixels are connected. However, the bias transistor 411 is
Only one signal output line 403 is arranged.
A bias signal line 410 is connected to a gate terminal of the bias transistor 411. A source terminal and a drain terminal of the bias transistor 411 are connected to a signal output line 403 and a bias power supply line 413.

【0010】次に、画素408の基本的な動作について述
べる。
Next, the basic operation of the pixel 408 will be described.

【0011】まず、リセット用トランジスタ407を導通
状態する。フォトダイオード404のPチャネル側端子が
電源基準線412に接続され、Nチャネル側端子が電源線4
09と電気的につながる状態になり、電源基準線412の電
位は基準電位0Vであり、電源線409の電位は電源電位Vd
dであるため、フォトダイオード404には、逆バイアス電
圧が加わることになる。以後、フォトダイオード404の
Nチャネル側端子の電位が電源線409の電位にまで充電
される動作を、リセットと呼ぶことにする。その後、リ
セット用トランジスタ407を非導通状態にする。する
と、フォトダイオード404に光が照射されている場合、
光電変換により、電荷が発生する。そのため、時間が経
過するにしたがって、電源線409の電位にまで充電され
ていたフォトダイオード404のNチャネル側端子の電位
が、光によって発生した電荷が原因となって、徐々に小
さくなってくる。そして、ある一定時間経過した後、ス
イッチ用トランジスタ401を導通状態にする。すると、
増幅用トランジスタ406を通って、信号出力線403へ信号
が出力される。
First, the reset transistor 407 is turned on. The P channel side terminal of the photodiode 404 is connected to the power supply reference line 412, and the N channel side terminal is connected to the power supply line 4.
09 is electrically connected, the potential of the power supply reference line 412 is the reference potential 0 V, and the potential of the power supply line 409 is the power supply potential Vd.
Since it is d, a reverse bias voltage is applied to the photodiode 404. Hereinafter, an operation in which the potential of the N-channel terminal of the photodiode 404 is charged to the potential of the power supply line 409 is referred to as reset. After that, the reset transistor 407 is turned off. Then, when light is emitted to the photodiode 404,
Electric charges are generated by photoelectric conversion. Therefore, as time passes, the potential of the N-channel terminal of the photodiode 404, which has been charged to the potential of the power supply line 409, gradually decreases due to charge generated by light. After a certain period of time, the switching transistor 401 is turned on. Then
A signal is output to the signal output line 403 through the amplification transistor 406.

【0012】ただし、信号が出力されている時、バイア
ス信号線410には、電位が加えられており、バイアス用
トランジスタ411には、電流が流れるようになってい
る。よって、増幅用トランジスタ406とバイアス用トラ
ンジスタ411は、いわゆる、ソースフォロワ回路として
動作することになる。
However, when a signal is being output, a potential is applied to the bias signal line 410, and a current flows through the bias transistor 411. Therefore, the amplification transistor 406 and the bias transistor 411 operate as a so-called source follower circuit.

【0013】図4では、フォトダイオード404のPチャネ
ル側端子が接続されている配線、つまり、電源基準線41
2は、ダイオード側電源線と呼んでも良い。ダイオード
側電源線の電位は、フォトダイオード404の向きによっ
て変わる。図4では、ダイオード側電源線には、フォト
ダイオード404のPチャネル側端子が接続されており、そ
の電位は基準電位0Vである。そのため、図4では、ダイ
オード側電源線を電源基準線と呼んでいる。
In FIG. 4, the wiring to which the P-channel terminal of the photodiode 404 is connected, that is, the power supply reference line 41 is shown.
2 may be called a diode-side power supply line. The potential of the diode-side power supply line changes depending on the direction of the photodiode 404. In FIG. 4, the P-channel terminal of the photodiode 404 is connected to the diode-side power supply line, and its potential is the reference potential 0V. Therefore, in FIG. 4, the diode-side power supply line is called a power supply reference line.

【0014】同様に、図4では、リセット用トランジス
タ407が接続されている配線、つまり、電源線409は、リ
セット側電源線と呼んでも良い。リセット側電源線の電
位は、フォトダイオード404の向きによって変わる。図4
では、リセット側電源線には、リセット用トランジスタ
407を介して、フォトダイオード404のNチャネル側端子
が接続されており、その電位は電源電位Vddである。そ
のため、図4では、リセット側電源線を電源線と呼んで
いる。
Similarly, in FIG. 4, the wiring to which the reset transistor 407 is connected, that is, the power supply line 409 may be called a reset-side power supply line. The potential of the reset-side power supply line changes depending on the direction of the photodiode 404. Figure 4
Then, the reset side power line has a reset transistor
The N-channel side terminal of the photodiode 404 is connected via 407, and its potential is the power supply potential Vdd. Therefore, in FIG. 4, the reset-side power supply line is called a power supply line.

【0015】フォトダイオード404をリセットするとい
うことは、フォトダイオード404に逆バイアス電圧を加
えるということと同じである。よって、フォトダイオー
ド404の向きによって、ダイオード側電源線とリセット
側電源線の電位の大小関係は変わる。
Resetting the photodiode 404 is the same as applying a reverse bias voltage to the photodiode 404. Therefore, the magnitude relationship between the potentials of the diode-side power line and the reset-side power line changes depending on the orientation of the photodiode 404.

【0016】次に、図5に最も基本的なソースフォロワ
回路の例を示す。図5では、Nチャネル型トランジスタを
用いた場合について示す。Pチャネル型トランジスタを
用いてソースフォロワ回路を構成することも出来る。増
幅側電源線503には、電源電位Vddが加えられている。バ
イアス側電源線504には、基準電位0Vが加えられてい
る。増幅用トランジスタ501のドレイン端子は増幅側電
源線503に接続され、ソース端子はバイアス用トランジ
スタ502のドレイン端子に接続されている。バイアス用
トランジスタ502のソース端子は、バイアス側電源線504
に接続されている。バイアス用トランジスタ502のゲー
ト端子には、バイアス電位Vbが加えられている。よっ
て、バイアス用トランジスタ502には、バイアス電流Ib
が流れることになる。バイアス用トランジスタ502は、
基本的には、定電流源として動作する。増幅用トランジ
スタ501のゲート端子が、入力端子506になる。よって、
増幅用トランジスタ501のゲート端子には、入力電位Vin
が加えられる。増幅用トランジスタ501のソース端子が
出力端子507になる。よって、増幅用トランジスタ501の
ソース端子の電位が、出力電位Voutとなる。このときの
ソースフォロワ回路の入出力関係は、Vout=Vin-Vbとな
る。
Next, FIG. 5 shows an example of the most basic source follower circuit. FIG. 5 illustrates a case where an N-channel transistor is used. A source follower circuit can be formed using P-channel transistors. The power supply potential Vdd is applied to the amplification-side power supply line 503. A reference potential of 0 V is applied to the bias-side power supply line 504. The drain terminal of the amplification transistor 501 is connected to the amplification-side power supply line 503, and the source terminal is connected to the drain terminal of the bias transistor 502. The source terminal of the bias transistor 502 is connected to the bias side power line 504
It is connected to the. A bias potential Vb is applied to a gate terminal of the bias transistor 502. Therefore, the bias current Ib
Will flow. The bias transistor 502
Basically, it operates as a constant current source. The gate terminal of the amplification transistor 501 becomes the input terminal 506. Therefore,
The input terminal Vin is connected to the gate terminal of the transistor 501 for amplification.
Is added. The source terminal of the amplification transistor 501 becomes the output terminal 507. Therefore, the potential of the source terminal of the amplification transistor 501 becomes the output potential Vout. The input / output relationship of the source follower circuit at this time is Vout = Vin−Vb.

【0017】図4と図5を比較させた場合、増幅用トラン
ジスタ406は、増幅用トランジスタ501に対応する。バイ
アス用トランジスタ411は、バイアス用トランジスタ502
に対応する。スイッチ用トランジスタ401は、導通状態
であることを想定しているため、図5では、省略されて
いると考えることが出来る。フォトダイオード404のN
チャネル側端子の電位は、入力電位Vin(増幅用トラン
ジスタ501のゲート電位、つまり入力端子506の電位)に
対応する。信号出力線403の電位は、出力電位Vout(増
幅用トランジスタ501のソース電位、つまり出力端子507
の電位)に対応する。電源線409は、増幅側電源線503に
対応する。
4 and FIG. 5, the amplifying transistor 406 corresponds to the amplifying transistor 501. The bias transistor 411 includes a bias transistor 502
Corresponding to Since the switching transistor 401 is assumed to be in a conductive state, it can be considered to be omitted in FIG. N of photodiode 404
The potential of the channel side terminal corresponds to the input potential Vin (the gate potential of the amplification transistor 501, that is, the potential of the input terminal 506). The potential of the signal output line 403 is equal to the output potential Vout (the source potential of the amplifying transistor 501, that is, the output terminal 507).
Potential). The power supply line 409 corresponds to the amplification-side power supply line 503.

【0018】従って、図4において、フォトダイオード4
04のNチャネル側端子の電位をVpdとし、バイアス信号
線410の電位、つまり、バイアス電位をVbとし、信号出
力線403の電位をVoutとし、電源基準線412とバイアス側
電源線413の電位を0Vとすると、Vout=Vpd-Vbとなる。よ
って、フォトダイオード404のNチャネル側端子の電位V
pdが変化すると、Voutも変化することになり、Vpdの変
化を信号として出力し、光強度を読みとることが出来
る。
Therefore, in FIG.
The potential of the N-channel side terminal of 04 is Vpd, the potential of the bias signal line 410, that is, the bias potential is Vb, the potential of the signal output line 403 is Vout, and the potentials of the power supply reference line 412 and the bias side power supply line 413 are Assuming 0V, Vout = Vpd-Vb. Therefore, the potential V of the N-channel side terminal of the photodiode 404
When pd changes, Vout also changes, so that the change in Vpd is output as a signal, and the light intensity can be read.

【0019】次に、画素409での信号タイミングチャー
トを図6に示す。まず、リセット信号線405を制御するこ
とにより、リセット用トランジスタ407を導通状態にす
る。すると、フォトダイオード404のNチャネル側端子
の電位は、電源線409の電位である電源電位Vddにまで充
電される。すなわち、画素がリセットされる。それか
ら、リセット信号線405を制御することにより、リセッ
ト用トランジスタ407を非導通状態にする。その後、フ
ォトダイオード404に光が照射されていると、光強度に
応じた電荷が生成される。そのため、リセット動作によ
り充電された電荷が、徐々に放電されていく。つまり、
フォトダイオード404のNチャネル側端子の電位が下が
ってくる。暗い光が照射されている場合は、放電される
量も少ないため、フォトダイオード404のNチャネル側
端子の電位もあまり下がらない。そして、ある時点にお
いて、スイッチ用トランジスタ401を導通状態にして、
フォトダイオード404のNチャネル側端子の電位を信号
として読み出す。この信号は、光の強度に比例してい
る。そして再び、リセット用トランジスタ407を導通状
態にしてフォトダイオード404をリセットし、同様の動
作を繰り返していく。
Next, a signal timing chart at the pixel 409 is shown in FIG. First, the reset transistor 407 is turned on by controlling the reset signal line 405. Then, the potential of the N-channel side terminal of the photodiode 404 is charged to the power supply potential Vdd which is the potential of the power supply line 409. That is, the pixels are reset. Then, the reset transistor 407 is turned off by controlling the reset signal line 405. After that, when the photodiode 404 is irradiated with light, charges corresponding to the light intensity are generated. Therefore, the electric charge charged by the reset operation is gradually discharged. That is,
The potential of the N-channel side terminal of the photodiode 404 decreases. When dark light is applied, the amount of discharge is small, and the potential of the N-channel side terminal of the photodiode 404 does not decrease much. At some point, the switching transistor 401 is turned on,
The potential of the N-channel side terminal of the photodiode 404 is read as a signal. This signal is proportional to the light intensity. Then, the reset transistor 407 is turned on again to reset the photodiode 404, and the same operation is repeated.

【0020】次に、画素408でのトランジスタについて
述べる。極性については、全てNチャネル型であること
が多い。まれに、リセット用トランジスタをPチャネル
型にしている場合がある(JIECセミナ:CMOSカメラの開
発展望:平成10年2月20日:p9,図11参照)。また、増幅
用トランジスタと選択用トランジスタの並び方について
は、両トランジスタともNチャネル型を用いて、図4のよ
うに、電源線409と増幅用トランジスタ406を接続し、増
幅用トランジスタ406とスイッチ用トランジスタ401を接
続し、スイッチ用トランジスタ401と信号出力線403を接
続していることが多い。まれに、両トランジスタともN
チャネル型を用いて、電源線409とスイッチ用トランジ
スタ401を接続し、スイッチ用トランジスタ401と増幅用
トランジスタ406を接続し、増幅用トランジスタ406と信
号出力線403を接続している場合もある(ISSCC97:p18
0: A 1/4 Inch 330k Square Pixel Progressive Scan
CMOSActive Pixel Image Sensor)。
Next, a transistor in the pixel 408 will be described. Regarding polarity, all are often of the N-channel type. In rare cases, the reset transistor may be a P-channel type (JIEC Seminar: Prospects for CMOS Camera Development: February 20, 1998: p9, see FIG. 11). As for the arrangement of the amplifying transistor and the selecting transistor, both transistors are of the N-channel type, and the power supply line 409 and the amplifying transistor 406 are connected as shown in FIG. In many cases, the switching transistor 401 is connected to the switching transistor 401 and the signal output line 403. Rarely, both transistors have N
In some cases, the power supply line 409 and the switching transistor 401 are connected, the switching transistor 401 and the amplification transistor 406 are connected, and the amplification transistor 406 and the signal output line 403 are connected using a channel type (ISSCC97). : P18
0: A 1/4 Inch 330k Square Pixel Progressive Scan
CMOS Active Pixel Image Sensor).

【0021】次に、光電変換などを行うセンサ部につい
て、述べる。通常は、PN型のフォトダイオードを用い
て、光を電気に変換する。その他に、PIN型のダイオー
ド、アバランシェ型ダイオード、npn埋め込み型ダイオ
ード、ショットキー型ダイオードなどがある。その他に
は、X線用にフォトコンダクタや、赤外線用のセンサな
どもある。これについては、固体撮像素子の基礎ー電子
の目のしくみ:安藤隆男、菰淵寛仁著:日本理工出版
界、に述べられている。
Next, a sensor unit for performing photoelectric conversion and the like will be described. Usually, light is converted into electricity using a PN type photodiode. Other examples include a PIN diode, an avalanche diode, an npn buried diode, and a Schottky diode. In addition, there are photoconductors for X-rays and sensors for infrared rays. This is described in Fundamentals of solid-state imaging devices: The mechanism of electronics: Takao Ando and Hirohito Kobuchi: Nippon Riko Publishing Co., Ltd.

【0022】次に、センサの適用製品について、述べ
る。通常のデジタルスチルカメラや、スキャナなどの他
に、X線用カメラにも用いられている。その場合、X線
を直接電気信号に変換するフォトコンダクタを用いる場
合や、蛍光材やシンチレータにより、X線を光に変換し
た後、その光を読みとる場合などがある。Euro Display
99:p203:X-ray Detectors based on Amorphous Silicon
Active Matrixでは、シンチレータにより、 X線を光に
変換した後、その光を読みとる場合について述べてい
る。IEDM 98:p21:amorphous silicon tft x-ray image
sensorsでは、アモルファスシリコンを用いて読みとっ
ており、AM-LCD99:p45:real-time imaging flat panal
x-ray detectorでは、フォトコンダクタを用いて読みと
る場合について、報告されている。
Next, products to which the sensor is applied will be described. It is used for X-ray cameras in addition to ordinary digital still cameras and scanners. In such a case, a photoconductor that directly converts X-rays into an electric signal is used, or X-rays are converted into light by a fluorescent material or a scintillator, and then the light is read. Euro Display
99: p203: X-ray Detectors based on Amorphous Silicon
Active Matrix describes a case where a scintillator converts X-rays into light and then reads the light. IEDM 98: p21: amorphous silicon tft x-ray image
Sensors read using amorphous silicon, AM-LCD99: p45: real-time imaging flat panal
An x-ray detector has been reported for reading using a photoconductor.

【0023】[0023]

【発明が解決しようとする課題】従来の電源線409の電
位は、一定である。一方、リセット用トランジスタ407
が非導通状態の時、光が照射されていると、フォトダイ
オード404には、電荷が生成される。その電荷が要因と
なって、リセット動作によって充電された電荷が、放電
されていく。その結果、フォトダイオード404のNチャ
ネル側端子の電位が下がってくる。この時の状況をリセ
ット用トランジスタ407の立場で考えてみる。
The potential of the conventional power supply line 409 is constant. On the other hand, the reset transistor 407
When light is irradiated when is off, charges are generated in the photodiode 404. Due to the charge, the charge charged by the reset operation is discharged. As a result, the potential of the N-channel side terminal of the photodiode 404 decreases. The situation at this time will be considered from the standpoint of the reset transistor 407.

【0024】フォトダイオード404のNチャネル側端子
の電位が下がるということは、リセット用トランジスタ
407のソース・ドレイン間電圧Vdsが大きくなることに等
しい。ここで、この時の一般的なトランジスタの電流特
性を図7に示す。横軸にゲート・ソース間電圧Vgsをと
り、縦軸にはドレイン・ソース間電流Idsの対数をとっ
ている。そして、ソース・ドレイン間電圧Vdsをパラメ
ータとして、複数本のグラフを示している。図7から分
かるように、非導通状態(ゲート・ソース間電圧Vgs<
0)の領域において、ソース・ドレイン間電圧Vdsが大き
くなると、つまりフォトダイオード404のNチャネル側
端子の電位が下がってくると、もれ電流が大きくなる
(本来、非導通状態においては、ドレイン・ソース間電
流Idsは流れないことが理想である。そのため、非導通
状態において流れてしまうドレイン・ソース間電流Ids
のことを、もれ電流とよぶことがある)。そのため、図
8に示すように、リセット用トランジスタ807を通って、
フォトダイオード804に、もれ電流814が流れてしまう。
このもれ電流814は、電源線809からフォトダイオード80
4の方に流れ、フォトダイオード804のNチャネル側端子
の電位を電源線809の電位に近づけるように作用する。
その結果、図9に示すように、フォトダイオード804のN
チャネル側端子の電位が下がりにくくなる。
A decrease in the potential of the N-channel terminal of the photodiode 404 means that the reset transistor
This is equivalent to an increase in the source-drain voltage Vds of 407. Here, FIG. 7 shows current characteristics of a general transistor at this time. The horizontal axis indicates the gate-source voltage Vgs, and the vertical axis indicates the logarithm of the drain-source current Ids. Then, a plurality of graphs are shown using the source-drain voltage Vds as a parameter. As can be seen from FIG. 7, the non-conductive state (gate-source voltage Vgs <
In the region 0), when the source-drain voltage Vds increases, that is, when the potential of the N-channel side terminal of the photodiode 404 decreases, the leakage current increases. Ideally, the source-to-source current Ids does not flow, so the drain-source current Ids that flows in the non-conductive state
This is sometimes called leakage current.) Therefore, the figure
As shown in FIG. 8, through the reset transistor 807,
A leak current 814 flows through the photodiode 804.
This leakage current 814 is transferred from the power line 809 to the photodiode 80.
4 and acts to bring the potential of the N-channel terminal of the photodiode 804 closer to the potential of the power supply line 809.
As a result, as shown in FIG.
It becomes difficult for the potential of the channel side terminal to drop.

【0025】以上のことを考えると、リセット用トラン
ジスタ807のもれ電流に関して、次のような問題点が考
えられる。
Taking the above into consideration, the following problems are conceivable regarding the leakage current of the reset transistor 807.

【0026】まず、フォトダイオード804において光に
よって生成される単位時間当たりの電荷量をIphotoとす
ると、フォトダイオード804に照射される光が弱い場
合、Iphotoがもれ電流814よりも小さいことが考えられ
る。そのような場合は、どれだけ時間が経過しても、フ
ォトダイオード804の電位が下がらない。そのため、弱
い光の場合は、全く信号を得られなくなってしまうと考
えられる。
First, assuming that the amount of charge per unit time generated by light in the photodiode 804 is Iphoto, if the light applied to the photodiode 804 is weak, the Iphoto leaks and is smaller than the current 814. . In such a case, no matter how much time passes, the potential of the photodiode 804 does not decrease. Therefore, in the case of weak light, it is considered that no signal can be obtained at all.

【0027】また、図7から分かるように、もれ電流814
はフォトダイオード804のNチャネル側端子の電位(つ
まり、リセット用トランジスタ807のソース・ドレイン
間電圧)によって異なる。よって、フォトダイオード80
4のNチャネル側端子の電位と蓄積時間の関係は非線形
になってしまう。ここで、蓄積時間とは、フォトダイオ
ード804をリセットした後から、スイッチ用トランジス
タ801を導通状態にして信号を出力する時までの時間の
ことであり、すなわち、フォトダイオード804に、光に
よって生成される電荷を蓄積しておく期間のことであ
る。もし、もれ電流814が無かった場合は、フォトダイ
オード804のNチャネル側端子の電位は時間とともに小
さくなるため、フォトダイオード804のNチャネル側端
子の電位と蓄積時間との関係は線形になる。しかし、も
れ電流814がある場合は、フォトダイオード804のNチャ
ネル側端子の電位は時間とともに小さくなるが、フォト
ダイオード804のNチャネル側端子の電位が小さくなる
と、リセット用トランジスタ807のもれ電流が大きくな
る。よって、フォトダイオード804のNチャネル側端子
の電位が小さくなりにくくなってくる。そのため、フォ
トダイオード804のNチャネル側端子の電位と蓄積時間
との関係は線形にならない。その結果、フォトダイオー
ド804の電位と光強度の関係も非線形になってしまうた
め、イメージセンサのガンマ特性が悪化してしまう。
As can be seen from FIG. 7, the leakage current 814
Depends on the potential of the N-channel terminal of the photodiode 804 (that is, the voltage between the source and drain of the reset transistor 807). Therefore, the photodiode 80
The relationship between the potential of the N-channel side terminal 4 and the storage time becomes non-linear. Here, the accumulation time is a time period from the time when the photodiode 804 is reset to the time when the switching transistor 801 is turned on to output a signal. This is the period during which the accumulated charge is stored. If there is no leakage current 814, the potential of the N-channel terminal of the photodiode 804 decreases with time, and the relationship between the potential of the N-channel terminal of the photodiode 804 and the accumulation time becomes linear. However, when there is a leakage current 814, the potential of the N-channel terminal of the photodiode 804 decreases with time, but when the potential of the N-channel terminal of the photodiode 804 decreases, the leakage current of the reset transistor 807 decreases. Becomes larger. Therefore, the potential of the N-channel side terminal of the photodiode 804 does not easily decrease. Therefore, the relationship between the potential of the N-channel terminal of the photodiode 804 and the storage time is not linear. As a result, the relationship between the potential of the photodiode 804 and the light intensity becomes non-linear, and the gamma characteristics of the image sensor deteriorate.

【0028】より詳細に考えてみると、図10に示したよ
うに、光によってフォトダイオード804のNチャネル側
端子の電位が下がった結果、つまり、リセット用トラン
ジスタ807のソース・ドレイン間電圧Vdsが大きくなった
結果、もれ電流814と光によって生成される単位時間当
たりの電荷Iphotoとが等しくなる場合が考えられる。そ
の様な状態になると、もうそれ以上、フォトダイオード
804のNチャネル側端子の電位は下がらなくなってしま
う。もれ電流814が無い場合では、たとえ光が弱くて
も、光によって生成される電荷を蓄積する時間を長くす
れば、フォトダイオード804のNチャネル側端子の電位
を下げることが出来た。つまり、信号値を大きくするこ
とが出来た。しかし、もれ電流814と光によって生成さ
れる単位時間当たりの電荷Iphotoとが等しい場合、光に
よって生成される電荷を蓄積する時間を長くしても、フ
ォトダイオード804のNチャネル側端子の電位は変化し
ない。よって、蓄積時間を長くすることによって信号値
を大きくすることが出来なくなる。
More specifically, as shown in FIG. 10, as a result of the light, the potential of the N-channel terminal of the photodiode 804 is reduced by light, that is, the source-drain voltage Vds of the reset transistor 807 is reduced. As a result, the leakage current 814 may be equal to the charge Iphoto generated by light per unit time. In such a state, the photodiode
The potential of the N-channel terminal 804 does not decrease. In the case where there is no leakage current 814, even if the light is weak, the potential of the N-channel side terminal of the photodiode 804 can be reduced by increasing the time for accumulating the charge generated by the light. That is, the signal value could be increased. However, when the leakage current 814 is equal to the charge Iphoto generated per unit time generated by light, the potential of the N-channel side terminal of the photodiode 804 can be increased even if the time for storing the charge generated by light is lengthened. It does not change. Therefore, the signal value cannot be increased by increasing the accumulation time.

【0029】本願発明は、上記従来技術の問題点を解決
することを目的とする。
An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems of the prior art.

【0030】[0030]

【課題を解決するための手段】従来であれば、リセット
用トランジスタのソース端子、あるいはドレイン端子に
関して、フォトダイオードと接続されていない側の端子
が接続されている配線、つまり、電源線(リセット側電
源線)の電位は、一定であった。本発明においては、リ
セット動作時以外の時、リセット用トランジスタのソー
ス端子、あるいはドレイン端子に関して、フォトダイオ
ードと接続されていない側の端子が接続されている配線
の電位値、つまり、電源線(リセット側電源線)の電位
を、フォトダイオードのPチャネル側端子の電位、つま
り、電源基準線(ダイオード側電源線)の電位に近づけ
る。その結果、電源線(リセット側電源線)の方からフ
ォトダイオードの方へ漏れ電流が流れにくくなる。
Conventionally, with respect to the source terminal or the drain terminal of a reset transistor, a wiring to which a terminal that is not connected to a photodiode is connected, that is, a power supply line (reset side) The potential of the power line was constant. In the present invention, at the time other than the reset operation, with respect to the source terminal or the drain terminal of the reset transistor, the potential value of the wiring to which the terminal which is not connected to the photodiode is connected, that is, the power supply line (the reset line) The potential of the power supply line is brought closer to the potential of the P-channel terminal of the photodiode, that is, the potential of the power supply reference line (diode-side power supply line). As a result, leakage current hardly flows from the power supply line (reset-side power supply line) to the photodiode.

【0031】フォトダイオードのNチャネル側端子の電
位が、電源線の電位よりも高い場合は、フォトダイオー
ドから電源線の方へ漏れ電流が流れる。そのため、フォ
トダイオードのNチャネル側端子の電位が下がりやすく
なる。フォトダイオードのNチャネル側端子の電位が、
電源線の電位よりも低い場合でも、従来よりも、リセッ
ト用トランジスタのソース・ドレイン間電圧が小さいた
め、もれ電流は小さい。そのため、フォトダイオードの
Nチャネル側端子の電位が下がりにくくなることを抑え
ることが出来る。
When the potential of the N-channel terminal of the photodiode is higher than the potential of the power supply line, a leakage current flows from the photodiode to the power supply line. Therefore, the potential of the N-channel side terminal of the photodiode tends to decrease. When the potential of the N-channel side terminal of the photodiode is
Even when the potential is lower than the potential of the power supply line, the leakage current is smaller than in the related art because the source-drain voltage of the reset transistor is smaller. Therefore, the photodiode
It is possible to prevent the potential of the N-channel side terminal from becoming difficult to fall.

【0032】ただし、フォトダイオードをリセットして
いる時は、充電するための電位が必要である。よって、
リセット動作時では、リセット用トランジスタのソース
端子、あるいはドレイン端子に関して、フォトダイオー
ドと接続されていない側の端子が接続されている配線の
電位、つまり、電源線(リセット側電源線)の電位値
は、従来と同様にしておく。
However, when the photodiode is reset, a potential for charging is required. Therefore,
At the time of reset operation, the potential of the wiring to which the terminal which is not connected to the photodiode is connected with the source terminal or the drain terminal of the reset transistor, that is, the potential value of the power supply line (reset-side power supply line) is , In the same manner as in the prior art.

【0033】また、図11に示すように、電源線1109(リ
セット側電源線)には、リセット用トランジスタ1107だ
けでなく、増幅用トランジスタ1106やスイッチ用トラン
ジスタ1101も接続されていることが多い。その場合、増
幅用トランジスタ1106に電流を流して動作させている時
には、電源線1109(リセット側電源線)の電位が低いと
問題である。よって、電源線1109(リセット側電源線)
に増幅用トランジスタ1106やスイッチ用トランジスタ11
01も接続されている場合は、増幅用トランジスタ1106を
動作させている間、電源線1109(リセット側電源線)の
電位値は、従来と同様にしておく。
As shown in FIG. 11, the power supply line 1109 (reset-side power supply line) is often connected to not only the resetting transistor 1107 but also the amplifying transistor 1106 and the switching transistor 1101. In that case, a problem arises when the potential of the power supply line 1109 (reset-side power supply line) is low when the amplifier transistor 1106 is operated by flowing a current. Therefore, power supply line 1109 (reset side power supply line)
Amplifying transistor 1106 and switching transistor 11
When 01 is also connected, the potential value of the power supply line 1109 (reset-side power supply line) is kept the same as in the related art while the amplifying transistor 1106 is operating.

【0034】このように、電源線1109(リセット側電源
線)の電位を電源基準線1112(ダイオード側電源線)の
電位に近づけることにより、リセット用トランジスタ11
07のもれ電流による問題を改善する事が出来る。よっ
て、フォトダイオード1104に照射される光が弱い場合に
も、リセット用トランジスタ1107のもれ電流は、フォト
ダイオード1104において光によって生成される単位時間
当たりの電荷量Iphotoを打ち消さない。そのため、弱い
光の場合でも、フォトダイオード1104が放電されて、そ
の電位が下がるので、画素から信号を読み取ることが可
能になる。それによって、ダイナミックレンジが広が
り、画質が向上する。また、リセット用トランジスタの
ソース・ドレイン間電圧が小さくなることにより、もれ
電流が減るため、フォトダイオード1104の電位と蓄積時
間との非線形な関係が改善される。その結果、ガンマ特
性が良くなる。
As described above, by bringing the potential of the power supply line 1109 (reset-side power supply line) closer to the potential of the power supply reference line 1112 (diode-side power supply line), the reset transistor 11
07 The problem caused by leakage current can be improved. Therefore, even when the light applied to the photodiode 1104 is weak, the leakage current of the resetting transistor 1107 does not cancel the charge Iphoto generated per unit time by light in the photodiode 1104. Therefore, even in the case of weak light, the photodiode 1104 is discharged and its potential decreases, so that a signal can be read from the pixel. Thereby, the dynamic range is widened and the image quality is improved. In addition, since the leak current is reduced by reducing the source-drain voltage of the reset transistor, the nonlinear relationship between the potential of the photodiode 1104 and the storage time is improved. As a result, the gamma characteristics are improved.

【0035】以下に、本願発明の構成を示す。本願発明
は上記構成によって、リセット用トランジスタと光電変
換素子とリセット側電源線とダイオード側電源線とリセ
ット信号線と増幅用トランジスタとを有する半導体装置
であって、前記リセット用トランジスタのゲート端子は
前記リセット信号線に接続されており、前記リセット用
トランジスタのドレイン端子またはソース端子の一方
は、前記リセット側電源線に接続されており、他方は前
記光電変換素子に接続されており、前記光電変換素子の
一方の端子は、前記ダイオード側電源線と接続されてお
り、他方の端子は、前記リセット用トランジスタのソー
ス端子もしくはドレイン端子とに接続されており、前記
リセット用トランジスタのソース端子もしくはドレイン
端子と前記光電変換素子とに接続されている端子に、前
記増幅用トランジスタのゲート端子が接続されており、
前記リセット側電源線と前記リセット信号線とが平行に
配置されていることを特徴とする半導体装置が提供され
る。
The configuration of the present invention will be described below. According to the present invention, a semiconductor device having a reset transistor, a photoelectric conversion element, a reset-side power line, a diode-side power line, a reset signal line, and an amplifying transistor according to the above configuration, wherein a gate terminal of the reset transistor is A reset signal line, one of a drain terminal and a source terminal of the reset transistor is connected to the reset side power supply line, and the other is connected to the photoelectric conversion element, and the photoelectric conversion element Is connected to the diode-side power line, and the other terminal is connected to a source terminal or a drain terminal of the reset transistor, and is connected to a source terminal or a drain terminal of the reset transistor. A terminal connected to the photoelectric conversion element is connected to the amplification transistor. The gate terminal of Njisuta are connected,
A semiconductor device is provided, wherein the reset-side power supply line and the reset signal line are arranged in parallel.

【0036】本願発明は上記構成によって、リセット用
トランジスタと光電変換素子とリセット側電源線とダイ
オード側電源線とリセット信号線と増幅用トランジスタ
と信号発生装置とを有する半導体装置であって、前記リ
セット用トランジスタのゲート端子は前記リセット信号
線に接続されており、前記リセット用トランジスタのド
レイン端子またはソース端子の一方は、前記リセット側
電源線に接続されており、他方は前記光電変換素子に接
続されており、前記光電変換素子の一方の端子は、前記
ダイオード側電源線と接続されており、他方の端子は、
前記リセット用トランジスタのソース端子もしくはドレ
イン端子とに接続されており、前記リセット用トランジ
スタのソース端子もしくはドレイン端子と前記光電変換
素子とに接続されている端子に、前記増幅用トランジス
タのゲート端子が接続されており、前記リセット側電源
線の電位を前記ダイオード側電源線の電位に近づけるよ
うに動作する信号発生装置が前記リセット側電源線に接
続されていることを特徴とする半導体装置が提供され
る。
According to the present invention, there is provided a semiconductor device having a reset transistor, a photoelectric conversion element, a reset-side power line, a diode-side power line, a reset signal line, an amplifying transistor, and a signal generator. A gate terminal of the reset transistor is connected to the reset signal line, one of a drain terminal and a source terminal of the reset transistor is connected to the reset power supply line, and the other is connected to the photoelectric conversion element. One terminal of the photoelectric conversion element is connected to the diode-side power line, the other terminal,
A gate terminal of the amplification transistor is connected to a source terminal or a drain terminal of the reset transistor, and a terminal connected to the source terminal or the drain terminal of the reset transistor and the photoelectric conversion element. And a signal generator operable to bring the potential of the reset-side power supply line closer to the potential of the diode-side power supply line is connected to the reset-side power supply line. .

【0037】本願発明は上記構成によって、リセット用
トランジスタと光電変換素子とリセット側電源線とダイ
オード側電源線とリセット信号線とを有し、前記リセッ
ト用トランジスタのゲート端子は前記リセット信号線に
接続されており、前記リセット用トランジスタのドレイ
ン端子またはソース端子の一方は、前記リセット側電源
線に接続されており、他方は前記光電変換素子に接続さ
れており、前記光電変換素子の一方の端子は、前記ダイ
オード側電源線と接続されており、他方の端子は、前記
リセット用トランジスタのソース端子もしくはドレイン
端子とに接続されており、前記リセット用トランジスタ
が非導通状態の時に、前記リセット側電源線の電位を前
記ダイオード側電源線の電位に近づけることを特徴とす
る半導体装置の駆動方法が提供される。
According to the present invention, the above-described configuration has a reset transistor, a photoelectric conversion element, a reset-side power line, a diode-side power line, and a reset signal line, and a gate terminal of the reset transistor is connected to the reset signal line. One of a drain terminal and a source terminal of the reset transistor is connected to the reset-side power supply line, the other is connected to the photoelectric conversion element, and one terminal of the photoelectric conversion element is , The other terminal is connected to a source terminal or a drain terminal of the reset transistor, and when the reset transistor is non-conductive, the reset power line is The potential of the semiconductor device closer to the potential of the diode-side power supply line. A method is provided.

【0038】本願発明は上記構成によって、リセット用
トランジスタと光電変換素子とリセット側電源線とダイ
オード側電源線とリセット信号線とを有し、前記リセッ
ト用トランジスタのゲート端子は前記リセット信号線に
接続されており、前記リセット用トランジスタのドレイ
ン端子またはソース端子の一方は、前記リセット側電源
線に接続されており、他方は前記光電変換素子に接続さ
れており、前記光電変換素子の一方の端子は、前記ダイ
オード側電源線と接続されており、他方の端子は、前記
リセット用トランジスタのソース端子もしくはドレイン
端子とに接続されている半導体装置の駆動方法におい
て、前記リセット用トランジスタが非導通状態の時に、
前記リセット側電源線の電位を、前記リセット用トラン
ジスタが導通状態の時の電位と前記ダイオード側電源線
の電位の中間の電位にすることを特徴とする半導体装置
の駆動方法が提供される。
According to the above configuration, the present invention has a reset transistor, a photoelectric conversion element, a reset-side power line, a diode-side power line, and a reset signal line, and a gate terminal of the reset transistor is connected to the reset signal line. One of a drain terminal and a source terminal of the reset transistor is connected to the reset-side power supply line, the other is connected to the photoelectric conversion element, and one terminal of the photoelectric conversion element is A driving method of a semiconductor device, wherein the other terminal is connected to the source terminal or the drain terminal of the reset transistor, and the other terminal is connected to the diode-side power line. ,
A method for driving a semiconductor device is provided, wherein a potential of the reset-side power supply line is set to an intermediate potential between a potential when the reset transistor is in a conductive state and a potential of the diode-side power supply line.

【0039】本願発明は上記構成によって、リセット用
トランジスタと光電変換素子とリセット側電源線とダイ
オード側電源線とリセット信号線と増幅用トランジスタ
とを有し、前記リセット用トランジスタのゲート端子は
前記リセット信号線に接続されており、前記リセット用
トランジスタのドレイン端子またはソース端子の一方
は、前記リセット側電源線に接続されており、他方は前
記光電変換素子に接続されており、前記光電変換素子の
一方の端子は、前記ダイオード側電源線と接続されてお
り、他方の端子は、前記リセット用トランジスタのソー
ス端子もしくはドレイン端子とに接続されており、前記
リセット用トランジスタのソース端子もしくはドレイン
端子と前記光電変換素子とに接続されている端子に、前
記増幅用トランジスタのゲート端子が接続されている半
導体装置の駆動方法において、前記リセット用トランジ
スタが非導通状態の時に、前記リセット側電源線の電位
を前記ダイオード側電源線の電位に近づけることを特徴
とする半導体装置の駆動方法が提供される。
According to the present invention, the reset transistor, the photoelectric conversion element, the reset-side power line, the diode-side power line, the reset signal line, and the amplifying transistor have the above-described configuration, and the gate terminal of the reset transistor is the reset terminal. Connected to a signal line, one of a drain terminal and a source terminal of the reset transistor is connected to the reset-side power supply line, and the other is connected to the photoelectric conversion element. One terminal is connected to the diode-side power line, the other terminal is connected to a source terminal or a drain terminal of the reset transistor, and the source terminal or the drain terminal of the reset transistor is connected to the reset terminal. The amplifying transistor is connected to a terminal connected to the photoelectric conversion element. Wherein the potential of the reset-side power supply line is made closer to the potential of the diode-side power supply line when the reset transistor is in a non-conductive state. Is provided.

【0040】本願発明は上記構成によって、リセット用
トランジスタと光電変換素子とリセット側電源線とダイ
オード側電源線とリセット信号線と増幅用トランジスタ
とを有し、前記リセット用トランジスタのゲート端子は
前記リセット信号線に接続されており、前記リセット用
トランジスタのドレイン端子またはソース端子の一方
は、前記リセット側電源線に接続されており、他方は前
記光電変換素子に接続されており、前記光電変換素子の
一方の端子は、前記ダイオード側電源線と接続されてお
り、他方の端子は、前記リセット用トランジスタのソー
ス端子もしくはドレイン端子とに接続されており、前記
リセット用トランジスタのソース端子もしくはドレイン
端子と前記光電変換素子とに接続されている端子に、前
記増幅用トランジスタのゲート端子が接続されている半
導体装置の駆動方法において、前記リセット用トランジ
スタが非導通状態の時に、前記リセット側電源線の電位
を、前記リセット用トランジスタが導通状態の時の電位
と前記ダイオード側電源線の電位の中間の電位にするこ
とを特徴とする半導体装置の駆動方法が提供される。
According to the present invention, the present invention has a reset transistor, a photoelectric conversion element, a reset-side power line, a diode-side power line, a reset signal line, and an amplifying transistor, wherein the gate terminal of the reset transistor is the reset terminal. Connected to a signal line, one of a drain terminal and a source terminal of the reset transistor is connected to the reset-side power supply line, and the other is connected to the photoelectric conversion element. One terminal is connected to the diode-side power line, the other terminal is connected to a source terminal or a drain terminal of the reset transistor, and the source terminal or the drain terminal of the reset transistor is connected to the reset terminal. The amplifying transistor is connected to a terminal connected to the photoelectric conversion element. In the method of driving a semiconductor device to which the gate terminal is connected, when the reset transistor is in a non-conductive state, the potential of the reset-side power supply line is set to the potential when the reset transistor is in a conductive state and the potential of the diode side. There is provided a method for driving a semiconductor device, wherein the potential of the semiconductor device is set to an intermediate potential between the power supply lines.

【0041】前記光電変換素子が、X線センサまたは赤
外線センサであることを特徴としていても良い。
[0041] The photoelectric conversion element may be an X-ray sensor or an infrared sensor.

【0042】前記光電変換素子が、フォトダイオード、
ショットキーダイオード、アバランシェダイオード、ま
たはフォトコンダクタのいずれか1つであることを特徴
としていても良い。
The photoelectric conversion element is a photodiode,
It may be one of a Schottky diode, an avalanche diode, and a photoconductor.

【0043】前記フォトダイオードが、PN型、PIN型、
またはNPN埋め込み型のいずれか1つであることを特徴
としていても良い。
The photodiode is a PN type, a PIN type,
Alternatively, it may be characterized by one of the NPN embedded type.

【0044】[0044]

【発明の実施の形態】[実施の形態1]以下に、本願発明
の代表的な実施の形態を示す。まず、アクティブセンサ
を用いた場合に、本願発明を実施した形態について、回
路図を図1に、タイミングチャートを図2に示す。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS [Embodiment 1] Hereinafter, representative embodiments of the present invention will be described. First, FIG. 1 is a circuit diagram and FIG. 2 is a timing chart of an embodiment of the present invention when an active sensor is used.

【0045】回路図は、従来と同様である。ただし、リ
セット側電源線109と増幅側電源線108は、従来では、接
続されていることが多かった。本実施の形態では、接続
されていても、接続されていなくても、どちらでもよ
い。まず、接続されていない場合について、そのタイミ
ングチャートを述べる。
The circuit diagram is the same as the conventional one. However, the reset-side power supply line 109 and the amplification-side power supply line 108 are conventionally connected in many cases. In the present embodiment, either connected or not connected may be used. First, a timing chart of a case where the connection is not performed will be described.

【0046】まず、リセット信号線105を制御して、リ
セット用トランジスタ107を導通状態にし、フォトダイ
オード104をリセットする。その後、リセット用トラン
ジスタ107を非導通状態にし、蓄積時間に入る。その
時、リセット側電源線109の電位を下げて、ダイオード
側電源線110の電位に近づける。その時に、最も望まし
いリセット側電源線109の電位は、リセット時のリセッ
ト側電源線109の電位と、ダイオード側電源線110の電位
の中間の電位である。
First, the reset signal line 105 is controlled to make the reset transistor 107 conductive, and the photodiode 104 is reset. After that, the reset transistor 107 is turned off and the storage time starts. At this time, the potential of the reset-side power supply line 109 is lowered to approach the potential of the diode-side power supply line 110. At that time, the most desirable potential of the reset-side power supply line 109 is an intermediate potential between the potential of the reset-side power supply line 109 at the time of reset and the potential of the diode-side power supply line 110.

【0047】すると、暗い場合、フォトダイオード104
のNチャネル側端子の電位は、リセット側電源線109の電
位よりも高いため、もれ電流は、フォトダイオード104
からリセット側電源線109の方へ流れる。そのため、暗
くても、フォトダイオード104のNチャネル側端子の電位
は下がりやすくなる。
Then, in the case of darkness, the photodiode 104
Is higher than the potential of the reset-side power supply line 109, the leakage current is
Flows to the reset-side power line 109 from the Therefore, even at darkness, the potential of the N-channel side terminal of the photodiode 104 tends to decrease.

【0048】明るい場合は、フォトダイオード104のNチ
ャネル側端子の電位は、時間が経過するにしたがって、
下がってくる。当初は、フォトダイオード104のNチャネ
ル側端子の電位がリセット側電源線109の電位よりも高
いため、もれ電流は、フォトダイオード104からリセッ
ト側電源線109の方へ流れる。その後、フォトダイオー
ド104のNチャネル側端子の電位よりもリセット側電源線
109の電位の方が高くなり、もれ電流は、リセット側電
源線109からフォトダイオード104の方へ流れる。このよ
うに、もれ電流の流れる向きが反転するため、もれ電流
の悪影響を相殺することができる。また、リセット用ト
ランジスタ107のソース・ドレイン間電圧が小さいた
め、従来よりも、もれ電流自体が少なくなる。
In a bright case, the potential of the N-channel side terminal of the photodiode 104 changes as time passes.
Come down. Initially, the potential of the N-channel side terminal of the photodiode 104 is higher than the potential of the reset-side power supply line 109, so that leakage current flows from the photodiode 104 to the reset-side power supply line 109. Then, the potential of the N-channel side terminal of the photodiode 104
The potential of 109 becomes higher, and the leakage current flows from the reset power supply line 109 to the photodiode 104. As described above, since the direction in which the leakage current flows is reversed, the adverse effect of the leakage current can be offset. Further, since the source-drain voltage of the resetting transistor 107 is small, the leakage current itself is smaller than in the related art.

【0049】そして、再びフォトダイオード104をリセ
ットする前に、ゲート信号線102を制御し、スイッチ用
トランジスタ101を導通状態にして、信号出力線103に信
号を出力する。その後、再びフォトダイオード104をリ
セットする。その時には、リセット側電源線109の電位
は、もとに戻しておく。
Before resetting the photodiode 104 again, the gate signal line 102 is controlled, the switching transistor 101 is turned on, and a signal is output to the signal output line 103. After that, the photodiode 104 is reset again. At that time, the potential of the reset-side power supply line 109 is returned to its original state.

【0050】ただし、リセット側電源線109と増幅側電
源線108が、接続されている場合は、信号出力線103に信
号を出力するときに、リセット側電源線109の電位が下
がっていると、正しい信号を出力できない。よって、リ
セット側電源線109と増幅側電源線108が、接続されてい
る場合は、信号を出力するときにも、リセット側電源線
109の電位を、もとに戻しておく。
However, when the reset-side power supply line 109 and the amplification-side power supply line 108 are connected, when outputting a signal to the signal output line 103, if the potential of the reset-side power supply line 109 decreases, Cannot output correct signal. Therefore, if the reset-side power line 109 and the amplification-side power line 108 are connected, the reset-side power line
The potential of 109 is restored.

【0051】なお、図2では、蓄積時間中の増幅側電源
線108の電位は、中間くらいであったが、図12に示すよ
うに、ダイオード側電源線110の電位と、ほぼ等しくな
るくらいにまで下げてもよい。
In FIG. 2, the potential of the amplification-side power supply line 108 during the accumulation time was about the middle, but as shown in FIG. May be lowered.

【0052】図1では、フォトダイオード104のPチャネ
ル側端子がダイオード側電源線110と接続されていた。
しかしながら、図13に示すように、フォトダイオード13
04のNチャネル側端子がダイオード側電源線1310と接続
されていてもよい。ただし、その場合、電位の大小関係
が逆になる。図1では、リセット側電源線109の電位の方
が、ダイオード側電源線110の電位よりも高い。一方、
図13では、リセット側電源線1309の電位の方が、ダイオ
ード側電源線1310の電位よりも低い。これは、フォトダ
イオード1304をリセットするときに、逆バイアス電圧が
加わるようにするためである。図2に対応する図を図14
に、図12に対応する図を図15に示す。
In FIG. 1, the P-channel terminal of the photodiode 104 is connected to the diode-side power line 110.
However, as shown in FIG.
The N-channel side terminal 04 may be connected to the diode-side power supply line 1310. However, in that case, the magnitude relationship between the potentials is reversed. In FIG. 1, the potential of the reset-side power line 109 is higher than the potential of the diode-side power line 110. on the other hand,
In FIG. 13, the potential of the reset-side power supply line 1309 is lower than the potential of the diode-side power supply line 1310. This is because a reverse bias voltage is applied when the photodiode 1304 is reset. Figure 14 corresponding to Figure 2
FIG. 15 shows a diagram corresponding to FIG.

【0053】なお、図13においても、リセット側電源線
1309と増幅側電源線1308は、接続されていても、接続さ
れていなくても、どちらでもよい。
It should be noted that also in FIG.
Either the connection 1309 or the amplification side power supply line 1308 may or may not be connected.

【0054】なお、図1、図13において、増幅用トラン
ジスタ、リセット用トランジスタ、スイッチ用トランジ
スタは、Nチャネル型でもPチャネル型でもよい。
In FIGS. 1 and 13, the amplifying transistor, the resetting transistor, and the switching transistor may be an N-channel type or a P-channel type.

【0055】なお、図1、図13において、スイッチ用ト
ランジスタは、増幅側電源線と増幅用トランジスタの間
に配置されていてもよいし、増幅用トランジスタと信号
出力線の間に配置されていてもよい。
In FIGS. 1 and 13, the switching transistor may be arranged between the power supply line on the amplification side and the transistor for amplification, or may be arranged between the transistor for amplification and the signal output line. Is also good.

【0056】[0056]

【実施例】[実施例1]次に、周辺に駆動回路を搭載し、
画素を2次元に配置したエリアセンサに、本願発明を適
用した実施例について述べる。全体の回路図を図16に示
す。まず、画素が2次元に配列された画素配列部1605が
ある。そして、各々の画素のゲート信号線やリセット信
号線や電源線を駆動するための駆動回路が、画素配列部
1605の左右に配置されている。図16では、ゲート信号線
リセット信号線用駆動回路1606が左側に、電源線用駆動
回路1607が右側に配置されている。
[Embodiment 1] Next, a driving circuit is mounted on the periphery,
An embodiment in which the present invention is applied to an area sensor in which pixels are arranged two-dimensionally will be described. FIG. 16 shows the entire circuit diagram. First, there is a pixel array unit 1605 in which pixels are two-dimensionally arranged. A driving circuit for driving a gate signal line, a reset signal line, and a power supply line of each pixel is provided in a pixel array section.
It is located to the left and right of 1605. In FIG. 16, the gate signal line reset signal line drive circuit 1606 is arranged on the left side, and the power supply line drive circuit 1607 is arranged on the right side.

【0057】そして、画素配列部1605の上側には、信号
処理用の回路などが配置されている。図16では、画素配
列部1605の上に、バイアス用回路1603が配置されてい
る。このバイアス用回路1603は、各画素の増幅用トラン
ジスタと対になって、ソースフォロワ回路を形成する。
バイアス用回路1603の上には、サンプルホールド&信号
処理用回路1602が配置されている。ここでは、信号をい
ったん保存しておいたり、アナログ・デジタル変換を行
ったり、雑音を低減したりするための回路などが配置さ
れている。サンプルホールド&信号処理用回路1602の上
には、信号出力線用駆動回路1601が配置されている。信
号出力線用駆動回路1601は、一時的に保存されていた信
号を、順に出力していくための信号を出力している。そ
して、外に信号を出す前に、最終出力増幅用回路1604が
配置されている。ここでは、サンプルホールド&信号処
理用回路1602と信号出力線用駆動回路1601とにより、順
に出力されてくる信号を、外に出す前に、増幅してい
る。よって、信号を増幅しない場合は必要ないが、現実
的には、配置されることが多い。
A circuit for signal processing and the like are arranged above the pixel array section 1605. In FIG. 16, a bias circuit 1603 is arranged on the pixel array section 1605. The bias circuit 1603 forms a source follower circuit by pairing with the amplification transistor of each pixel.
Above the bias circuit 1603, a sample hold & signal processing circuit 1602 is arranged. Here, circuits for storing signals once, performing analog-to-digital conversion, and reducing noise are arranged. A signal output line driving circuit 1601 is arranged above the sample hold and signal processing circuit 1602. The signal output line driver circuit 1601 outputs a signal for sequentially outputting the signals stored temporarily. Then, before outputting a signal to the outside, a final output amplification circuit 1604 is arranged. Here, the signals sequentially output are amplified by the sample hold and signal processing circuit 1602 and the signal output line driving circuit 1601 before being output to the outside. Therefore, it is not necessary when the signal is not amplified, but is practically arranged in many cases.

【0058】次に、各部分の回路図を示す。まず、2次
元に配列されている画素配列部1605の中から、例とし
て、i行j列目画素部回路1608の回路図を、図17に示す。
図17では、Pチャネル型リセット用トランジスタ1707、
Pチャネル型スイッチ用トランジスタ1701、Nチャネル型
増幅用トランジスタ1706、光電変換素子(ここでは、最
も代表的なフォトダイオード1704)から構成されてい
る。フォトダイオード1704では、Pチャネル側端子は電
源基準線1712に、Nチャネル側端子は、増幅用トランジ
スタ1706のゲート端子に接続されている。リセット用ト
ランジスタ1707のゲート端子には、i行目リセット信号
線1705が接続され、ソース端子とドレイン端子は、i行
目電源線1709と増幅用トランジスタ1706のゲート端子に
接続されている。スイッチ用トランジスタ1701のゲート
端子は、i行目ゲート信号線1702に接続され、ソース端
子とドレイン端子は、 i行目電源線1709と増幅用トラン
ジスタ1706に接続されている。増幅用トランジスタ1706
のソース端子とドレイン端子は、j列目信号出力線1703
とスイッチ用トランジスタ1701に接続されている。 j列
目信号出力線1703とi行目ゲート信号線1702は、従来通
り、交差して配置されており、 j列目信号出力線1703は
縦方向に配線が伸びている。i行目ゲート信号線1702とi
行目リセット信号線1705は、従来通り、横方向に配線が
伸びており、平行に配置されている。図16および図17で
は、i行目電源線1709も、横方向に伸びており、 i行目
リセット信号線1705と平行に配置されている。従来は、
縦方向に伸びていた。これは、1行ごとに画素のフォト
ダイオードを選択していくため、同様に、1行ごとに電
源線の電圧を変えることが出来るようにするためであ
る。
Next, a circuit diagram of each part is shown. First, as an example, a circuit diagram of the pixel unit circuit 1608 in the i-th row and the j-th column from the two-dimensionally arranged pixel array unit 1605 is shown in FIG.
In FIG. 17, a P-channel reset transistor 1707,
It comprises a P-channel switch transistor 1701, an N-channel amplifier transistor 1706, and a photoelectric conversion element (here, the most typical photodiode 1704). In the photodiode 1704, the P channel side terminal is connected to the power supply reference line 1712, and the N channel side terminal is connected to the gate terminal of the amplification transistor 1706. The reset signal line 1705 of the i-th row is connected to the gate terminal of the reset transistor 1707, and the source terminal and the drain terminal are connected to the power supply line 1709 of the i-th row and the gate terminal of the transistor 1706 for amplification. The gate terminal of the switching transistor 1701 is connected to the i-th gate signal line 1702, and the source terminal and the drain terminal are connected to the i-th power supply line 1709 and the amplifying transistor 1706. Amplifying transistor 1706
Source and drain terminals are connected to the j-th column signal output line 1703.
And the switching transistor 1701. The j-th column signal output line 1703 and the i-th row gate signal line 1702 are arranged so as to intersect as before, and the j-th column signal output line 1703 extends in the vertical direction. i-th gate signal line 1702 and i
The row reset signal line 1705 has a wiring extending in the horizontal direction as usual, and is arranged in parallel. 16 and 17, the i-th power line 1709 also extends in the horizontal direction, and is arranged in parallel with the i-th reset signal line 1705. conventionally,
It stretched vertically. This is because the voltage of the power supply line can be changed for each row since the photodiode of the pixel is selected for each row.

【0059】図17では、リセット用トランジスタ1707
は、Pチャネル型を用いている。しかし、リセット用ト
ランジスタは、Nチャネル型でもよい。ただし、Nチャネ
ル型の場合、リセット動作のとき、ゲート・ソース間電
圧が大きくとれない。よって、リセット用トランジスタ
が飽和領域で動作することになり、フォトダイオード17
04を十分に充電できない。したがって、リセット用トラ
ンジスタは、Nチャネル型でも動作するが、Pチャネル型
の方が望ましい。
In FIG. 17, the reset transistor 1707 is used.
Uses a P-channel type. However, the reset transistor may be an N-channel transistor. However, in the case of the N-channel type, a large gate-source voltage cannot be obtained during a reset operation. Therefore, the reset transistor operates in the saturation region, and the photodiode 17
04 cannot be charged sufficiently. Therefore, the reset transistor operates with an N-channel type, but a P-channel type is more preferable.

【0060】スイッチ用トランジスタ1701については、
i行目電源線1709と増幅用トランジスタ1706の間に配置
し、かつ、Pチャネル型を用いるのが望ましい。しか
し、従来と同様、Nチャネル型でも動作するため、Nチャ
ネル型でも構わないし、j列目信号出力線1703と増幅用
トランジスタ1706の間に配置しても構わない。ただし、
正しく信号を出力しにくいため、スイッチ用トランジス
タ1701は、i行目電源線1709と増幅用トランジスタ1706
の間に配置し、かつ、Pチャネル型を用いるのが望まし
い。
As for the switching transistor 1701,
It is desirable to arrange between the i-th power supply line 1709 and the amplifying transistor 1706 and use a P-channel type. However, as in the conventional case, since the N-channel type operates, the N-channel type may be used, or the N-channel type may be provided between the j-th column signal output line 1703 and the amplifying transistor 1706. However,
Since it is difficult to output a signal correctly, the switching transistor 1701 is connected to the i-th power line 1709 and the amplifying transistor 1706.
It is desirable to use a P-channel type.

【0061】増幅用トランジスタ1706については、図17
では、Nチャネル型を用いている。しかし、Pチャネル型
を用いることも可能である。ただしその場合、バイアス
用トランジスタと組み合わせてソースフォロワ回路とし
て動作させるためには、回路の接続方法を変える必要が
ある。つまり、単純に、図17の回路図において、増幅用
トランジスタ1706の極性を変えるだけでは、動作しな
い。
As for the amplifying transistor 1706, FIG.
Uses an N-channel type. However, it is also possible to use a P-channel type. However, in that case, in order to operate as a source follower circuit in combination with a bias transistor, it is necessary to change a circuit connection method. That is, simply changing the polarity of the amplifying transistor 1706 in the circuit diagram of FIG. 17 does not operate.

【0062】そこで、 Pチャネル型の増幅用トランジス
タを用いた時の回路構成の一例を図18に示す。図17との
違いは、増幅用トランジスタ1806の極性がPチャネル型
であることと、フォトダイオードの向きが逆になってい
ることと、電源線と電源基準線とが入れ替わっているこ
とである。増幅用トランジスタにPチャネル型を用いる
場合は、バイアス用トランジスタもPチャネル型を用い
る必要がある。なぜなら、バイアス用トランジスタは、
定電流源として動作させる必要があるからである。よっ
て、図18では、参考のため、バイアス用トランジスタ18
11も記述している。図18に示すi行j列画素部回路1608
は、Nチャネル型リセット用トランジスタ1807、Nチャネ
ル型スイッチ用トランジスタ1801、Pチャネル型増幅用
トランジスタ1806、光電変換素子(ここでは、最も代表
的なフォトダイオード1804)から構成されている。フォ
トダイオード1804は、Nチャネル側端子は電源線1809
に、Pチャネル側端子は、増幅用トランジスタ1806のゲ
ート端子に接続されている。リセット用トランジスタ18
07のゲート端子には、i行目リセット信号線1805が接続
され、ソース端子とドレイン端子は、i行目電源基準線1
812と増幅用トランジスタ1806のゲート端子に接続され
ている。スイッチ用トランジスタ1801のゲート端子は、
i行目ゲート信号線1802に接続され、ソース端子とドレ
イン端子は、i行目電源基準線1812と増幅用トランジス
タ1806に接続されている。増幅用トランジスタ1806のソ
ース端子とドレイン端子は、j列目信号出力線1803とス
イッチ用トランジスタ1801に接続されている。バイアス
用トランジスタ1811のゲート端子には、バイアス信号線
1810が接続され、ソース端子とドレイン端子は、j列目
信号出力線1803と電源線1809に接続されている。
FIG. 18 shows an example of a circuit configuration using a P-channel type amplifying transistor. The difference from FIG. 17 is that the polarity of the amplifying transistor 1806 is a P-channel type, the direction of the photodiode is reversed, and the power supply line and the power supply reference line are switched. When a P-channel transistor is used for the amplification transistor, it is necessary to use a P-channel transistor for the bias transistor. Because the bias transistor is
This is because it is necessary to operate as a constant current source. Therefore, in FIG. 18, for reference, the bias transistor 18
11 is also described. The i-th row and j-column pixel unit circuit 1608 shown in FIG.
Comprises an N-channel reset transistor 1807, an N-channel switch transistor 1801, a P-channel amplification transistor 1806, and a photoelectric conversion element (here, the most typical photodiode 1804). For the photodiode 1804, the N-channel side terminal is the power supply line 1809
In addition, the P-channel side terminal is connected to the gate terminal of the amplification transistor 1806. Reset transistor 18
The reset signal line 1805 of the i-th row is connected to the gate terminal of 07, and the source terminal and the drain terminal are connected to the power reference line 1 of the i-th row.
812 and the gate terminal of the amplifying transistor 1806. The gate terminal of the switching transistor 1801 is
The source terminal and the drain terminal are connected to the i-th row gate signal line 1802, and the i-th row power supply reference line 1812 and the amplifying transistor 1806 are connected. The source terminal and the drain terminal of the amplifying transistor 1806 are connected to the j-th column signal output line 1803 and the switching transistor 1801. A bias signal line is connected to the gate terminal of the bias transistor 1811.
1810 is connected, and the source terminal and the drain terminal are connected to the j-th column signal output line 1803 and the power supply line 1809.

【0063】図18では、リセット用トランジスタ1807
は、Nチャネル型を用いている。しかし、リセット用ト
ランジスタは、Pチャネル型でもよい。ただし、Pチャネ
ル型の場合、リセット動作のとき、ゲート・ソース間電
圧が大きくとれない。よって、リセット用トランジスタ
が飽和領域で動作することになり、フォトダイオード18
04を十分に充電できない。したがって、リセット用トラ
ンジスタは、Pチャネル型でも動作するが、Nチャネル型
の方が望ましい。
In FIG. 18, the reset transistor 1807
Uses an N-channel type. However, the reset transistor may be of a P-channel type. However, in the case of the P-channel type, a large gate-source voltage cannot be obtained during a reset operation. Therefore, the reset transistor operates in the saturation region, and the photodiode 18
04 cannot be charged sufficiently. Therefore, although the reset transistor also operates with a P-channel type, an N-channel type is more preferable.

【0064】図18では、スイッチ用トランジスタ1801に
ついては、 j列目電源基準線1812と増幅用トランジスタ
1806の間に配置し、かつ、Nチャネル型を用いるのが望
ましい。しかし、Pチャネル型でも動作するため、Pチャ
ネル型でも構わないし、j列目信号出力線1803と増幅用
トランジスタ1806の間に配置しても構わない。ただし、
正しく信号を出力しにくいため、スイッチ用トランジス
タ1801は、 j列目電源基準線1809と増幅用トランジスタ
1806の間に配置し、かつ、Nチャネル型を用いるのが望
ましい。
In FIG. 18, the switching transistor 1801 includes a j-th power supply reference line 1812 and an amplifying transistor.
It is desirable to arrange between 1806 and use the N-channel type. However, since it operates with a P-channel type, it may be a P-channel type, or may be arranged between the j-th column signal output line 1803 and the amplifying transistor 1806. However,
Since it is difficult to output a signal correctly, the switching transistor 1801 is connected to the j-th power supply reference line 1809 and the amplifying transistor.
It is desirable to arrange between 1806 and use the N-channel type.

【0065】このように、図17と図18を比較すると分か
るように、増幅用トランジスタの極性が異なると、最適
なトランジスタの構成、フォトダイオードの向きなども
異なってくる。
As can be seen from a comparison between FIG. 17 and FIG. 18, when the polarities of the amplifying transistors are different, the optimum transistor configuration, the direction of the photodiode, and the like also differ.

【0066】図17では、スイッチ用トランジスタ1701と
リセット用トランジスタ1707の両方に、1本の電源線か
ら電流を供給している。図18では、スイッチ用トランジ
スタ1801とリセット用トランジスタ1807の両方に、1本
の電源基準線から電流を供給している。このように、フ
ォトダイオードの向きと増幅用トランジスタの極性を合
わせることにより、配線を共有出来る。
In FIG. 17, current is supplied to both the switch transistor 1701 and the reset transistor 1707 from one power supply line. In FIG. 18, current is supplied to both the switch transistor 1801 and the reset transistor 1807 from one power supply reference line. In this manner, the wiring can be shared by matching the direction of the photodiode and the polarity of the amplifying transistor.

【0067】しかし、電流を供給する配線を1本増やし
て、それぞれ別々に電流を供給しても構わない。その場
合、スイッチ用トランジスタに電流を供給する配線の電
位は、定電位でよい。また、フォトダイオードの向きと
増幅用トランジスタの極性を合わせる必要もない。
However, the number of wires for supplying current may be increased by one, and the current may be supplied separately. In that case, the potential of the wiring for supplying current to the switching transistor may be a constant potential. Also, there is no need to match the direction of the photodiode with the polarity of the amplifying transistor.

【0068】次に、バイアス用回路1603とサンプルホー
ルド&信号処理用回路1602の中から、1列分の回路とし
て、j列目周辺部回路1609の回路図を、図19に示す。バ
イアス用回路1603には、バイアス用トランジスタ1911が
配置されている。その極性は、各画素の増幅用トランジ
スタの極性と同じものである。よって、画素の増幅用ト
ランジスタがNチャネル型の場合は、バイアス用トラン
ジスタもNチャネル型になる。図19では、バイアス用バ
イアス用トランジスタ1911は、Nチャネル型である。バ
イアス用トランジスタ1911のゲート端子には、バイアス
信号線1910が接続され、ソース端子とドレイン端子は、
j列目信号出力線1903と電源基準線1912に接続されてい
る(バイアス用トランジスタがPチャネル型の場合は、
電源基準線の代わりに、電源線を用いる)。バイアス用
トランジスタは1911は、各画素の増幅用トランジスタと
対になって、ソースフォロワ回路として動作する。転送
用トランジスタ1913のゲート端子には、転送信号線1914
が接続され、ソース端子とドレイン端子は、j列目信号
出力線1903と負荷容量1915に接続されている。転送用ト
ランジスタは、信号出力線1903の電位を負荷容量1915に
転送するときに、動作させる。よって、Pチャネル型の
転送用トランジスタを追加して、Nチャネル型転送用ト
ランジスタ1914と並列に接続してもよい。負荷容量1915
は、転送用トランジスタ1913と電源基準線1912に接続さ
れている。負荷容量1915の役割は、信号出力線1903から
出力される信号を一時的に蓄積することである。放電用
トランジスタ1916のゲート端子は、プリ放電信号線1917
に接続され、ソース端子とドレイン端子は、負荷容量19
15と電源基準線1912に接続されている。放電用トランジ
スタ1916は、信号出力線1903の電位を負荷容量1915に入
力する前に、いったん、負荷容量1915にたまっている電
荷を放電するように動作する。
Next, FIG. 19 shows a circuit diagram of a j-th column peripheral circuit 1609 as a circuit for one column among the bias circuit 1603 and the sample hold & signal processing circuit 1602. A bias transistor 1911 is provided in the bias circuit 1603. The polarity is the same as the polarity of the amplification transistor of each pixel. Therefore, when the amplification transistor of the pixel is an N-channel type, the biasing transistor is also an N-channel type. In FIG. 19, the biasing bias transistor 1911 is of an N-channel type. A bias signal line 1910 is connected to a gate terminal of the bias transistor 1911, and a source terminal and a drain terminal
It is connected to the j-th column signal output line 1903 and the power supply reference line 1912 (when the bias transistor is a P-channel type,
Use a power line instead of a power reference line). The bias transistor 1911 operates as a source follower circuit in a pair with the amplification transistor of each pixel. The transfer signal line 1914 is connected to the gate terminal of the transfer transistor 1913.
Are connected, and the source terminal and the drain terminal are connected to the j-th column signal output line 1903 and the load capacitance 1915. The transfer transistor is operated when transferring the potential of the signal output line 1903 to the load capacitance 1915. Therefore, a P-channel transfer transistor may be added and connected in parallel with the N-channel transfer transistor 1914. Load capacity 1915
Are connected to the transfer transistor 1913 and the power supply reference line 1912. The role of the load capacitance 1915 is to temporarily store the signal output from the signal output line 1903. The gate terminal of the discharging transistor 1916 is connected to the pre-discharge signal line 1917
And the source and drain terminals are connected to the load capacitance 19
15 and the power supply reference line 1912. The discharging transistor 1916 operates so as to discharge the charge accumulated in the load capacitor 1915 before the potential of the signal output line 1903 is input to the load capacitor 1915.

【0069】なお、アナログ・デジタル信号変換回路や
雑音低減回路などを配置することも可能である。
Note that it is also possible to arrange an analog / digital signal conversion circuit, a noise reduction circuit, and the like.

【0070】そして、負荷容量1915と最終出力線1920の
間に、最終選択用トランジスタ1919が接続される。最終
選択用トランジスタ1919のソース端子とドレイン端子
は、負荷容量1915と最終出力線1920に接続され、ゲート
端子は、j列目最終選択線1918に接続される。最終選択
線は、1列目から順にスキャンされる。そして、j列目
最終選択線1918が選択され、最終選択用トランジスタ19
19が導通状態になると、負荷容量1915の電位と最終出力
線1920の電位が等しくなる。その結果、負荷容量1915に
蓄積していた信号を最終出力線1920に出力することが出
来る。ただし、最終出力線1920に信号を出力する前に、
最終出力線1920に電荷が蓄積されていると、その電荷に
より、最終出力線1920に信号を出力したときの電位が影
響を受けてしまう。そこで、最終出力線1920に信号を出
力するまえに、最終出力線1920の電位を、ある電位値に
初期化しなければならない。図19では、最終出力線1920
と電源基準線1912の間に、最終リセット用トランジスタ
1922を配置している。そして、最終リセット用トランジ
スタ1922のゲート端子には、j列目最終リセット線1921
が接続されている。そして、j列目最終選択線1918を選
択する前に、j列目最終リセット線1921を選択し、最終
出力線1920の電位を電源基準線1912の電位に初期化す
る。その後、j列目最終選択線1918を選択し、最終出力
線1920に、負荷容量1915に蓄積していた信号を出力す
る。
Then, a final selection transistor 1919 is connected between the load capacitance 1915 and the final output line 1920. The source terminal and the drain terminal of the final selection transistor 1919 are connected to the load capacitance 1915 and the final output line 1920, and the gate terminal is connected to the j-th column final selection line 1918. The final selection line is scanned in order from the first column. Then, the j-th column final selection line 1918 is selected, and the final selection transistor 19 is selected.
When 19 becomes conductive, the potential of the load capacitance 1915 and the potential of the final output line 1920 become equal. As a result, the signal stored in the load capacitance 1915 can be output to the final output line 1920. However, before outputting the signal to the final output line 1920,
When electric charge is accumulated in the final output line 1920, the electric charge affects the potential when a signal is output to the final output line 1920. Therefore, before outputting a signal to the final output line 1920, the potential of the final output line 1920 must be initialized to a certain potential value. In FIG. 19, the final output line 1920
Between the power supply reference line 1912 and the final reset transistor
1922 is located. The gate terminal of the final reset transistor 1922 has a final reset line 1921 in the j-th column.
Is connected. Then, before selecting the j-th column final selection line 1918, the j-th column final reset line 1921 is selected, and the potential of the final output line 1920 is initialized to the potential of the power supply reference line 1912. After that, the j-th column final selection line 1918 is selected, and the signal stored in the load capacitance 1915 is output to the final output line 1920.

【0071】最終出力線1920に出力される信号は、その
まま外に取り出しても良い。しかしながら、信号が微弱
であるため、外に取り出す前に、信号を増幅しておく場
合が多い。そのための回路として、図20に、最終部回路
1610の回路を示す。信号を増幅する回路としては、演算
増幅器など、様々なものがある。信号を増幅する回路で
あれば、どのような回路でもよいが、ここでは、最も簡
単な回路構成として、ソースフォロワ回路を示す。図20
では、Nチャネル型の場合を示す。最終出力増幅用回路1
604への入力は、最終出力線2002となる。最終出力線200
2には、1列目から順に、信号が出力される。その信号
を、最終出力増幅用回路1604によって、増幅し、外に出
力する。最終出力線2002は、最終出力増幅向け増幅用ト
ランジスタ2004のゲート端子に接続される。最終出力増
幅向け増幅用トランジスタ2004のドレイン端子は、電源
線2006に接続され、ソース端子は、出力端子となる。最
終出力増幅向けバイアス用トランジスタ2003のゲート端
子は、最終出力増幅用バイアス信号線2005と接続され
る。ソース端子とドレイン端子は、電源基準線2007と最
終出力増幅向け増幅用トランジスタ2004のソース端子と
に接続される。
The signal output to the final output line 1920 may be taken out as it is. However, since the signal is weak, the signal is often amplified before being taken out. FIG. 20 shows a circuit for this purpose.
The circuit of 1610 is shown. There are various circuits for amplifying a signal, such as an operational amplifier. Any circuit may be used as long as the circuit amplifies a signal. Here, a source follower circuit is shown as the simplest circuit configuration. Fig. 20
Here, an N-channel type is shown. Circuit for final output amplification 1
The input to 604 is the final output line 2002. Final output line 200
2, a signal is output in order from the first column. The signal is amplified by the final output amplification circuit 1604 and output to the outside. The final output line 2002 is connected to the gate terminal of the amplification transistor 2004 for final output amplification. The drain terminal of the amplification transistor 2004 for final output amplification is connected to the power supply line 2006, and the source terminal is an output terminal. The gate terminal of the final output amplification bias transistor 2003 is connected to the final output amplification bias signal line 2005. The source terminal and the drain terminal are connected to the power supply reference line 2007 and the source terminal of the amplification transistor 2004 for final output amplification.

【0072】図21に、Pチャネル型の場合のソースフォ
ロワ回路を用いた場合の回路図を示す。図20との違い
は、電源線と電源基準線を逆にしていることである。最
終出力線2102は、最終出力増幅向け増幅用トランジスタ
2104のゲート端子に接続される。最終出力増幅向け増幅
用トランジスタ2104のドレイン端子は、電源基準線2107
に接続され、ソース端子は、出力端子となる。最終出力
増幅向けバイアス用トランジスタ2103のゲート端子は、
最終出力増幅用バイアス信号線2105と接続される。ソー
ス端子とドレイン端子は、電源線2106と最終出力増幅向
け増幅用トランジスタ2104のソース端子とに接続され
る。最終出力増幅用バイアス信号線2105の電位は、Nチ
ャネル型を用いた場合の最終出力増幅用バイアス信号線
2005とは、値が異なる。
FIG. 21 is a circuit diagram in the case of using a source follower circuit of the P-channel type. The difference from FIG. 20 is that the power supply line and the power supply reference line are reversed. The final output line 2102 is an amplifying transistor for final output amplification
Connected to the gate terminal of 2104. The drain terminal of the amplification transistor 2104 for final output amplification is connected to the power supply reference line 2107.
And the source terminal becomes the output terminal. The gate terminal of the bias transistor 2103 for final output amplification is
Connected to final output amplification bias signal line 2105. The source terminal and the drain terminal are connected to the power supply line 2106 and the source terminal of the amplification transistor 2104 for final output amplification. The potential of the final output amplification bias signal line 2105 is the final output amplification bias signal line when the N-channel type is used.
The value is different from 2005.

【0073】図20と図21では、ソースフォロワ回路を1
段のみで構成していた。しかしながら、複数段で構成し
ても良い。例えば、2段で構成する場合は、1段目の出
力端子を2段目の入力端子に接続すればよい。また、各
々の段において、Nチャネル型を用いても、Pチャネル型
を用いても、どちらでも良い。
In FIG. 20 and FIG.
It consisted only of columns. However, a plurality of stages may be used. For example, in the case of a two-stage configuration, the first-stage output terminal may be connected to the second-stage input terminal. In each stage, either an N-channel type or a P-channel type may be used.

【0074】ゲート信号線リセット信号線用駆動回路16
06や電源線用駆動回路1607や信号出力線用駆動回路1601
は、単に、パルス信号を出力しているだけの回路であ
る。よって、公知の技術を用いて実施出来る。
Gate signal line reset signal line drive circuit 16
06 and power supply line drive circuit 1607 and signal output line drive circuit 1601
Is a circuit that simply outputs a pulse signal. Therefore, it can be implemented using a known technique.

【0075】次に、信号のタイミングチャートについて
述べる。まず、図16と図17の回路におけるタイミングチ
ャートについて、図22と図23に示す。リセット信号線
は、1行目から順にスキャンしていく。例えば、(i-1)
行目を選択し、その次に、i行目を選択し、次に、(i+1)
行目を選択していく。再び同じ行を選択するまでの期間
がフレーム期間に相当する。ゲート信号線も、同様に、
1行目から順にスキャンしていく。ただし、リセット信
号線をスキャンし始めるタイミングよりも、ゲート信号
線をスキャンし始めるタイミングの方が遅い。例えば、
i行目の画素に着目すると、i行目リセット信号線が選択
されて、その後、i行目ゲート信号線が選択される。i行
目ゲート信号線が選択されると、i行目の画素から信号
が出力される。画素がリセットされてから、信号を出力
する時までの期間が、蓄積時間になる。蓄積時間の間、
フォトダイオードにおいて、光によって生成される電荷
を蓄積している。各行で、リセットされるタイミングと
信号を出力するタイミングは、異なる。よって、蓄積時
間は全行の画素で等しいが、蓄積している時刻は異な
る。
Next, a signal timing chart will be described. First, timing charts of the circuits in FIGS. 16 and 17 are shown in FIGS. The reset signal line scans sequentially from the first row. For example, (i-1)
Select the row, then the i-th row, then (i + 1)
Select the line. A period until the same row is selected again corresponds to a frame period. Similarly, for the gate signal line,
Scan sequentially from the first line. However, the timing to start scanning the gate signal line is later than the timing to start scanning the reset signal line. For example,
Focusing on the pixels in the i-th row, the i-th row reset signal line is selected, and then the i-th gate signal line is selected. When the i-th gate signal line is selected, a signal is output from the i-th row pixel. The period from when the pixel is reset to when the signal is output is the accumulation time. During the accumulation time,
In the photodiode, charge generated by light is accumulated. In each row, the reset timing and the signal output timing are different. Therefore, the accumulation time is equal for all rows of pixels, but the accumulation time is different.

【0076】電源線1709については、リセット用トラン
ジスタ1707を非導通状態にした後、電源線1709の電圧も
順に下げていく。電源線1709の電圧を下げるタイミング
を遅くしている理由は、フォトダイオード1704の電圧が
電源線1709の影響を受けないようにするためには、リセ
ット用トランジスタ1707が完全に非導通状態になった後
で、電源線1709の電圧を下げなければならないからであ
る。このときの電源線1709の電圧は、図22では、完全に
下まで下げず、半分程度だけ下げている。図23では、完
全に下まで下げている。その後、フォトダイオード1704
に光が照射されている場合、光強度に応じた電荷がフォ
トダイオード1704に生成され、その結果、光強度に応じ
てフォトダイオード1704の電圧が下がってくる。光強度
が強い方が、より多くの電荷が生成されるため、フォト
ダイオード1704の電圧の下がり方も大きい。
As for the power supply line 1709, after the reset transistor 1707 is turned off, the voltage of the power supply line 1709 is also reduced in order. The reason for delaying the timing of lowering the voltage of the power supply line 1709 is that the reset transistor 1707 is completely turned off in order to prevent the voltage of the photodiode 1704 from being affected by the power supply line 1709. This is because the voltage of the power supply line 1709 must be reduced later. In FIG. 22, the voltage of the power supply line 1709 at this time is not completely lowered but is reduced by about half. In FIG. 23, it is completely lowered. Then, photodiode 1704
Is irradiated with light, charges corresponding to the light intensity are generated in the photodiode 1704, and as a result, the voltage of the photodiode 1704 decreases according to the light intensity. The higher the light intensity, the more charges are generated, and the lower the voltage of the photodiode 1704 is.

【0077】図22では、電源線1709の電圧は、半分程度
だけ下がっている。よって、リセット用トランジスタ17
07のもれ電流の流れる方向は、フォトダイオード1704の
電圧の値によって変化する。まず、光が弱い場合、フォ
トダイオード1704の電圧は、あまり下がらない。よっ
て、リセット用トランジスタ1707のもれ電流はフォトダ
イオード1704から電源線1709の方へ流れる。従って、光
によって生成される単位時間当たりの電荷量Iphotoが小
さくても、フォトダイオード1704の電圧の変化に寄与す
るので、信号を得ることが出来る。次に、光が強い場
合、フォトダイオード1704の電圧は、十分に下がる。よ
って、リセット用トランジスタ1707のもれ電流は電源線
1709からフォトダイオード1704の方へ流れる。ただし、
リセット用トランジスタ1707のソース・ドレイン間電圧
が小さいため、従来よりもリセット用トランジスタ1707
のもれ電流は小さい。また、最初は、フォトダイオード
1704から電源線1709の方へ流れ、フォトダイオード1704
の電圧が電源線1709の電圧よりも下がると、もれ電流
は、電源線1709からフォトダイオード1704の方へ流れ
る。つまり、リセット用トランジスタ1707のもれ電流の
向きが変わる。従って、互いに打ち消し合うため、リセ
ット用トランジスタ1707のもれ電流の影響が小さくな
る。以上のことから、フォトダイオード1704の電圧と蓄
積時間との非線形な関係が改善される。その結果、ガン
マ特性が良くなる。
In FIG. 22, the voltage of the power supply line 1709 is reduced by about half. Therefore, the reset transistor 17
The direction in which the leakage current flows in 07 changes depending on the value of the voltage of the photodiode 1704. First, when the light is weak, the voltage of the photodiode 1704 does not drop much. Therefore, the leakage current of the reset transistor 1707 flows from the photodiode 1704 to the power supply line 1709. Therefore, even if the amount of charge Iphoto per unit time generated by light is small, it contributes to a change in the voltage of the photodiode 1704, so that a signal can be obtained. Next, when light is strong, the voltage of the photodiode 1704 drops sufficiently. Therefore, the leakage current of the reset transistor 1707 is
It flows from 1709 to the photodiode 1704. However,
Since the source-drain voltage of the reset transistor 1707 is small, the reset transistor 1707 is
The leakage current is small. Also, first, a photodiode
It flows from 1704 to the power line 1709, and the photodiode 1704
Is lower than the voltage of the power supply line 1709, the leakage current flows from the power supply line 1709 to the photodiode 1704. That is, the direction of the leakage current of the reset transistor 1707 changes. Therefore, the effects of the leakage current of the reset transistor 1707 are reduced because they cancel each other. From the above, the non-linear relationship between the voltage of the photodiode 1704 and the storage time is improved. As a result, the gamma characteristics are improved.

【0078】図23では、電源線1709の電圧は、完全に低
くなっている。よって、電源線1709からフォトダイオー
ド1704の方へ、リセット用トランジスタ1707のもれ電流
が流れることを防ぐことが出来る。よって、暗い光がフ
ォトダイオード1704に照射されている時に、フォトダイ
オード1704の電圧が下がりにくくなるという問題が改善
されている。
In FIG. 23, the voltage of the power supply line 1709 is completely low. Therefore, leakage current of the reset transistor 1707 can be prevented from flowing from the power supply line 1709 to the photodiode 1704. Therefore, the problem that the voltage of the photodiode 1704 is hardly reduced when the photodiode 1704 is irradiated with dark light is improved.

【0079】それから、ゲート信号線1702を制御して、
信号を出力する。図17では、スイッチ用トランジスタ17
01とリセット用トランジスタ1707の両方に、1本の電源
線から電流を供給している。その場合は、信号を出力す
る時にも、電源線1709の電位をもとに戻しておく必要が
ある。もし、別々の配線を用いて電流を供給する場合
は、スイッチ用トランジスタ1701に電流を供給する配線
の電位は、時間的に変化させず、定電位でよい。その
時、電源線1709の電位をもとに戻しておく必要もない。
Then, by controlling the gate signal line 1702,
Output a signal. In FIG. 17, the switching transistor 17
Current is supplied to both 01 and the reset transistor 1707 from one power supply line. In that case, the potential of the power supply line 1709 needs to be returned to the original level even when a signal is output. In the case where current is supplied using different wirings, the potential of the wiring for supplying current to the switching transistor 1701 may be constant without changing over time. At that time, it is not necessary to return the potential of the power supply line 1709 to the original.

【0080】次に、図16と図18の回路におけるタイミン
グチャートについて、図24と図25に示す。トランジスタ
の極性やフォトダイオードの向きが異なるため、電位の
大小関係がことなるが、動作自体は、図22、図23と同じ
である。
Next, FIGS. 24 and 25 show timing charts in the circuits of FIGS. 16 and 18. FIG. Since the polarity of the transistor and the direction of the photodiode are different, the magnitude relationship of the potentials is different, but the operation itself is the same as in FIGS.

【0081】次に、図19における信号のタイミングチャ
ートを図26に示す。繰り返しの動作になるため、例とし
て、i行目のゲート信号線が選択されている時を考え
る。まず、i行目のゲート信号線1702が選択された後、
プリ放電信号線1917を選択し、放電用トランジスタ1916
を導通状態にする。その後、転送信号線1914を選択す
る。すると、i行目の画素から、各列の信号が各列の負
荷容量1915に出力される。
Next, FIG. 26 shows a timing chart of the signals in FIG. Since the operation is repeated, it is assumed that the gate signal line in the i-th row is selected as an example. First, after the gate signal line 1702 in the i-th row is selected,
Select the pre-discharge signal line 1917 and discharge transistor 1916
Is turned on. After that, the transfer signal line 1914 is selected. Then, a signal in each column is output from the pixel in the i-th row to the load capacitance 1915 in each column.

【0082】i行目の全ての画素の信号を、各列の負荷
容量1915に蓄積した後、最終出力線1920に各列の信号を
順に出力していく。転送信号線1914が非選択になってか
ら、ゲート信号線が選択されているまでの間、信号出力
線用駆動回路1601により、全列をスキャンしていく。ま
ず、1列目の最終リセット線を選択し、最終リセット用
トランジスタ1922を導通状態にし、最終出力線1920を電
源基準線1912の電位に初期化する。その後、1列目の最
終選択線1918を選択し、最終選択用トランジスタ1919を
導通状態にし、1列目の負荷容量1915の信号を最終出力
線1920に出力する。つぎに、2列目の最終リセット線を
選択し、最終リセット用トランジスタ1922を導通状態に
し、最終出力線1920を電源基準線1912の電位に初期化す
る。その後、2列目の最終選択線1918を選択し、最終選
択用トランジスタ1919を導通状態にし、2列目の負荷容
量1915の信号を最終出力線1920に出力する。その後も、
同様の動作を繰り返していく。j列目の場合も、j列目の
最終リセット線を選択し、最終リセット用トランジスタ
1922を導通状態にし、最終出力線1920を電源基準線1912
の電位に初期化する。その後、j列目の最終選択線1918
を選択し、最終選択用トランジスタ1919を導通状態に
し、j列目の負荷容量1915の信号を最終出力線1920に出
力する。つぎに、(j+1)列目の最終リセット線を選択
し、最終リセット用トランジスタ1922を導通状態にし、
最終出力線1920を電源基準線1912の電位に初期化する。
その後、(j+1)列目の最終選択線1918を選択し、最終選
択用トランジスタ1919を導通状態にし、(j+1)列目の負
荷容量1915の信号を最終出力線1920に出力する。その後
も、同様の動作を繰り返し、全列の信号を最終出力線
に、順次、出力していく。そのあいだ、バイアス信号線
1910は、一定のままである。最終出力線1920に出力され
た信号は、最終出力増幅用回路1604で増幅され、外へ出
力されていく。
After accumulating the signals of all the pixels in the i-th row in the load capacitors 1915 of each column, the signals of each column are sequentially output to the final output line 1920. From when the transfer signal line 1914 is deselected to when the gate signal line is selected, the signal output line driver circuit 1601 scans all columns. First, the final reset line in the first column is selected, the final reset transistor 1922 is turned on, and the final output line 1920 is initialized to the potential of the power supply reference line 1912. Thereafter, the final selection line 1918 in the first column is selected, the final selection transistor 1919 is turned on, and the signal of the load capacitance 1915 in the first column is output to the final output line 1920. Next, the final reset line in the second column is selected, the final reset transistor 1922 is turned on, and the final output line 1920 is initialized to the potential of the power supply reference line 1912. Then, the final selection line 1918 in the second column is selected, the final selection transistor 1919 is turned on, and the signal of the load capacitance 1915 in the second column is output to the final output line 1920. Since then,
The same operation is repeated. In the case of the j-th column, select the final reset line in the j-th column,
1922 is turned on, and the final output line 1920 is connected to the power supply reference line 1912.
To the potential of. Then, the final selection line 1918 in the j-th column
Is selected, the final selection transistor 1919 is turned on, and the signal of the j-th column load capacitance 1915 is output to the final output line 1920. Next, the final reset line in the (j + 1) th column is selected, and the final reset transistor 1922 is turned on.
The final output line 1920 is initialized to the potential of the power supply reference line 1912.
After that, the final selection line 1918 in the (j + 1) th column is selected, the final selection transistor 1919 is turned on, and the signal of the load capacitance 1915 in the (j + 1) th column is output to the final output line 1920. Thereafter, the same operation is repeated, and the signals of all columns are sequentially output to the final output line. Meanwhile, the bias signal line
1910 remains constant. The signal output to the final output line 1920 is amplified by the final output amplifying circuit 1604 and output to the outside.

【0083】次に、i+1行目ゲート信号線が選択され
る。すろと、i行目ゲート信号線が選択されたのと同様
に、動作させる。そして、さらに、次の行のゲート信号
線が選択され、同様の動作を繰り返していく。
Next, the (i + 1) th gate signal line is selected. Soon, the operation is performed in the same manner as when the i-th gate signal line is selected. Then, the gate signal line of the next row is selected, and the same operation is repeated.

【0084】なお、光電変換などを行うセンサ部につい
ては、通常のPN型のフォトダイオードの他に、PIN型の
ダイオード、アバランシェ型ダイオード、npn埋め込み
型ダイオード、ショットキー型ダイオード、X線用のフ
ォトコンダクタ、赤外線用のセンサなどでもよい。ま
た、蛍光材やシンチレータにより、X線を光に変換した
後、その光を読みとってもよい。
The sensor section for performing photoelectric conversion and the like includes a PIN diode, an avalanche diode, an npn buried diode, a Schottky diode, and an X-ray photodiode in addition to a normal PN photodiode. A conductor, a sensor for infrared rays, or the like may be used. Further, after converting X-rays into light with a fluorescent material or a scintillator, the light may be read.

【0085】これまで述べてきたように、光電変換素子
は、ソースフォロワ回路の入力端子に接続されることが
多い。しかし、フォトゲート型のように、スイッチを間
に挟んでもよい。あるいは、対数変換型のように、光強
度の対数値なるように処理した後の信号を入力端子に入
力してもよい。
As described above, the photoelectric conversion element is often connected to the input terminal of the source follower circuit. However, a switch may be interposed like a photogate type. Alternatively, a signal processed so as to be a logarithmic value of light intensity, such as a logarithmic conversion type, may be input to an input terminal.

【0086】なお、本実施例では、画素が2次元に配置
されたエリアセンサについて述べたが、画素が1次元に
配置されたラインセンサを実現することも出来る。
In this embodiment, the area sensor in which the pixels are arranged two-dimensionally has been described. However, a line sensor in which the pixels are arranged one-dimensionally can be realized.

【0087】[実施例2]本願発明のセンサを、 TFT
を用いてガラス上に作製する場合の作製方法について、
図27〜図30を用いて説明する。
[Embodiment 2] The sensor of the present invention is replaced with a TFT
About the manufacturing method when manufacturing on glass using
This will be described with reference to FIGS.

【0088】まず、図27(A)に示すように、ガラス
基板200上に下地膜201を300nmの厚さに形成
する。本実施例では下地膜201として窒化酸化珪素膜
を積層して用いる。この時、ガラス基板200に接する
方の窒素濃度を10〜25wt%としておくと良い。ま
た、下地膜201に放熱効果を持たせることは有効であ
り、DLC(ダイヤモンドライクカーボン)膜を設けて
も良い。
First, as shown in FIG. 27A, a base film 201 is formed on a glass substrate 200 to a thickness of 300 nm. In this embodiment, a silicon nitride oxide film is stacked and used as the base film 201. At this time, the nitrogen concentration in contact with the glass substrate 200 is preferably set to 10 to 25 wt%. It is effective to give the base film 201 a heat radiation effect, and a DLC (diamond-like carbon) film may be provided.

【0089】次に下地膜201の上に50nmの厚さの
非晶質珪素膜(図示せず))を公知の成膜法で形成す
る。なお、非晶質珪素膜に限定する必要はなく、非晶質
構造を含む半導体膜(微結晶半導体膜を含む)であれば
良い。さらに非晶質シリコンゲルマニウム膜などの非晶
質構造を含む化合物半導体膜でも良い。また、膜厚は2
0〜100nmの厚さであれば良い。
Next, an amorphous silicon film (not shown) having a thickness of 50 nm is formed on the base film 201 by a known film forming method. Note that the present invention is not limited to an amorphous silicon film, and may be any semiconductor film including an amorphous structure (including a microcrystalline semiconductor film). Further, a compound semiconductor film having an amorphous structure such as an amorphous silicon germanium film may be used. The film thickness is 2
The thickness may be 0 to 100 nm.

【0090】そして、公知の技術により非晶質珪素膜を
結晶化し、結晶質珪素膜(多結晶シリコン膜若しくはポ
リシリコン膜ともいう)202を形成する。公知の結晶
化方法としては、電熱炉を使用した熱結晶化方法、レー
ザー光を用いたレーザーアニール結晶化法、赤外光を用
いたランプアニール結晶化法がある。本実施例では、X
eClガスを用いたエキシマレーザー光を用いて結晶化
する。
Then, the amorphous silicon film is crystallized by a known technique, and a crystalline silicon film (also referred to as a polycrystalline silicon film or a polysilicon film) 202 is formed. Known crystallization methods include a thermal crystallization method using an electric furnace, a laser annealing crystallization method using laser light, and a lamp annealing crystallization method using infrared light. In this embodiment, X
Crystallization is performed using excimer laser light using eCl gas.

【0091】なお、本実施例では線状に加工したパルス
発振型のエキシマレーザー光を用いるが、矩形であって
も良いし、連続発振型のアルゴンレーザー光や連続発振
型のエキシマレーザー光を用いることもできる。
In this embodiment, a pulse oscillation type excimer laser beam processed into a linear shape is used, but a rectangular shape may be used, or a continuous oscillation type argon laser beam or a continuous oscillation type excimer laser beam may be used. You can also.

【0092】また、本実施例では結晶質珪素膜をTFT
の活性層として用いるが、非晶質珪素膜を用いることも
可能である。
In this embodiment, the crystalline silicon film is formed by using a TFT.
, But it is also possible to use an amorphous silicon film.

【0093】なお、オフ電流を低減する必要のあるリセ
ット用トランジスタの活性層を非晶質珪素膜で形成し、
増幅用トランジスタの活性層を結晶質珪素膜で形成する
ことは有効である。非晶質珪素膜はキャリア移動度が低
いため電流を流しにくくオフ電流が流れにくい。即ち、
電流を流しにくい非晶質珪素膜と電流を流しやすい結晶
質珪素膜の両者の利点を生かすことができる。
It is to be noted that the active layer of the reset transistor for which the off current needs to be reduced is formed of an amorphous silicon film,
It is effective to form the active layer of the amplifying transistor with a crystalline silicon film. Since the amorphous silicon film has a low carrier mobility, it is difficult for an electric current to flow and an off current is hard to flow. That is,
The advantages of both an amorphous silicon film through which a current is hard to flow and a crystalline silicon film through which a current easily flows can be utilized.

【0094】次に、図27(B)に示すように、結晶質
珪素膜202上に酸化珪素膜でなる保護膜203を13
0nmの厚さに形成する。この厚さは100〜200n
m(好ましくは130〜170nm)の範囲で選べば良
い。また、珪素を含む絶縁膜であれば他の膜でも良い。
この保護膜203は不純物を添加する際に結晶質珪素膜
が直接プラズマに曝されないようにするためと、微妙な
濃度制御を可能にするために設ける。
Next, as shown in FIG. 27B, a protective film 203 made of a silicon oxide film is
It is formed to a thickness of 0 nm. This thickness is 100-200n
m (preferably 130 to 170 nm). Further, any other insulating film containing silicon may be used.
The protective film 203 is provided to prevent the crystalline silicon film from being directly exposed to plasma when adding impurities and to enable fine concentration control.

【0095】そして、その上にレジストマスク204
a、204b、204cを形成し、保護膜203を介し
てn型を付与する不純物元素(以下、n型不純物元素と
いう)を添加する。なお、n型不純物元素としては、代
表的には周期表の15族に属する元素、典型的にはリン
又は砒素を用いることができる。なお、本実施例ではフ
ォスフィン(PH3)を質量分離しないでプラズマ励起
したプラズマドーピング法を用い、リンを1×1018at
oms/cm3の濃度で添加する。勿論、質量分離を行うイオ
ンインプランテーション法を用いても良い。
Then, a resist mask 204 is formed thereon.
a, 204b, and 204c are formed, and an impurity element imparting n-type (hereinafter, referred to as an n-type impurity element) is added via the protective film 203. Note that, as the n-type impurity element, an element belonging to Group 15 of the periodic table, typically, phosphorus or arsenic can be used. In this embodiment, the phosphorous is doped with 1 × 10 18 at by using a plasma doping method in which phosphine (PH 3 ) is plasma-excited without mass separation.
Add at a concentration of oms / cm 3 . Of course, an ion implantation method for performing mass separation may be used.

【0096】この工程により形成されるn型不純物領域
(b)205a、205bには、n型不純物元素が2×
1016〜5×1019atoms/cm3(代表的には5×1017
〜5×1018atoms/cm3)の濃度で含まれるようにドー
ズ量を調節する。
In the n-type impurity regions (b) 205a and 205b formed in this step, 2 ×
10 16 to 5 × 10 19 atoms / cm 3 (typically 5 × 10 17
The dose is adjusted so as to be contained at a concentration of about 5 × 10 18 atoms / cm 3 ).

【0097】次に、図27(C)に示すように、保護膜
203、レジストマスク204a、204b、204c
を除去し、添加したn型不純物元素の活性化を行う。活
性化手段は公知の技術を用いれば良いが、本実施例では
エキシマレーザー光の照射(レーザーアニール)により
活性化する。勿論、パルス発振型でも連続発振型でも良
いし、エキシマレーザー光に限定する必要はない。但
し、添加された不純物元素の活性化が目的であるので、
結晶質珪素膜が溶融しない程度のエネルギーで照射する
ことが好ましい。なお、保護膜203をつけたままレー
ザー光を照射しても良い。
Next, as shown in FIG. 27C, the protective film 203 and the resist masks 204a, 204b, 204c
Is removed, and the added n-type impurity element is activated. As the activating means, a known technique may be used. In this embodiment, the activating means is activated by excimer laser light irradiation (laser annealing). Needless to say, a pulse oscillation type or a continuous oscillation type may be used, and it is not necessary to limit to an excimer laser beam. However, since the purpose is to activate the added impurity element,
It is preferable to irradiate with an energy that does not melt the crystalline silicon film. Note that laser light irradiation may be performed with the protective film 203 attached.

【0098】なお、このレーザー光による不純物元素の
活性化に際して、熱処理(ファーネスアニール)による
活性化を併用しても構わない。熱処理による活性化を行
う場合は、基板の耐熱性を考慮して450〜550℃程
度の熱処理を行えば良い。
When activating the impurity element by the laser beam, activation by heat treatment (furnace annealing) may be used in combination. When activation by heat treatment is performed, heat treatment at about 450 to 550 ° C. may be performed in consideration of the heat resistance of the substrate.

【0099】この工程によりn型不純物領域(b)20
5a、205bの端部、即ち、n型不純物領域(b)2
05a、205bの周囲に存在するn型不純物元素を添
加していない領域との境界部(接合部)が明確になる。
このことは、後にTFTが完成した時点において、LD
D領域とチャネル形成領域とが非常に良好な接合部を形
成しうることを意味する。
By this step, n-type impurity region (b) 20
5a, 205b, that is, n-type impurity region (b) 2
A boundary portion (junction portion) between the region 05a and 205b and the region to which the n-type impurity element is not added becomes clear.
This means that when the TFT is completed later, the LD
This means that the D region and the channel forming region can form a very good junction.

【0100】次に、図27(D)に示すように、結晶質
珪素膜の不要な部分を除去して、島状の半導体膜(以
下、活性層という)206〜210を形成する。
Next, as shown in FIG. 27D, unnecessary portions of the crystalline silicon film are removed to form island-like semiconductor films (hereinafter, referred to as active layers) 206 to 210.

【0101】次に、図28(A)に示すように、活性層
206〜210を覆ってゲート絶縁膜211を形成す
る。ゲート絶縁膜211としては、10〜200nm、
好ましくは50〜150nmの厚さの珪素を含む絶縁膜
を用いれば良い。これは単層構造でも積層構造でも良
い。本実施例では110nm厚の窒化酸化珪素膜を用い
る。
Next, as shown in FIG. 28A, a gate insulating film 211 is formed to cover the active layers 206 to 210. 10 to 200 nm as the gate insulating film 211,
Preferably, an insulating film containing silicon with a thickness of 50 to 150 nm is used. This may have a single-layer structure or a laminated structure. In this embodiment, a 110-nm-thick silicon nitride oxide film is used.

【0102】次に、200〜400nm厚の導電膜を形
成し、パターニングしてゲート電極212〜216を形
成する。なお本実施例では、ゲート電極とゲート電極に
電気的に接続された引き回しのための配線(以下、ゲー
ト配線という)とを同一材料で形成している。勿論、ゲ
ート電極と、ゲート配線とを別の材料で形成しても良
い。具体的にはゲート電極よりも低抵抗な材料をゲート
配線として用いても良い。これは、ゲート電極としては
微細加工が可能な材料を用い、ゲート配線には微細加工
はできなくとも配線抵抗が小さい材料を用いるためであ
る。このような構造とすることでゲート配線の配線抵抗
を非常に小さくすることができるため、面積の大きいセ
ンサ部を形成することができる。即ち、画面の大きさが
対角10インチ以上(さらには30インチ以上)のセン
サ部を有するエリアセンサを実現する上で、上記の画素
構造は極めて有効である。
Next, a conductive film having a thickness of 200 to 400 nm is formed and patterned to form gate electrodes 212 to 216. Note that in this embodiment, the gate electrode and a wiring for wiring (hereinafter, referred to as a gate wiring) electrically connected to the gate electrode are formed of the same material. Of course, the gate electrode and the gate wiring may be formed of different materials. Specifically, a material having lower resistance than the gate electrode may be used for the gate wiring. This is because a material that can be finely processed is used for the gate electrode, and a material that does not allow fine processing and has low wiring resistance is used for the gate wiring. With such a structure, the wiring resistance of the gate wiring can be extremely reduced, so that a sensor portion having a large area can be formed. That is, the above-described pixel structure is extremely effective in realizing an area sensor having a sensor unit having a screen size of 10 inches or more (more preferably 30 inches or more) diagonally.

【0103】また、ゲート電極は単層の導電膜で形成し
ても良いが、必要に応じて二層、三層といった積層膜と
することが好ましい。ゲート電極212〜216の材料
としては公知のあらゆる導電膜を用いることができる。
The gate electrode may be formed of a single-layer conductive film, but it is preferable to form a two-layer or three-layer film as needed. As the material of the gate electrodes 212 to 216, any known conductive film can be used.

【0104】代表的には、アルミニウム(Al)、タン
タル(Ta)、チタン(Ti)、モリブデン(Mo)、
タングステン(W)、クロム(Cr)、シリコン(S
i)から選ばれた元素でなる膜、または前記元素の窒化
物膜(代表的には窒化タンタル膜、窒化タングステン
膜、窒化チタン膜)、または前記元素を組み合わせた合
金膜(代表的にはMo−W合金、Mo−Ta合金)、ま
たは前記元素のシリサイド膜(代表的にはタングステン
シリサイド膜、チタンシリサイド膜)を用いることがで
きる。勿論、単層で用いても積層して用いても良い。
Typically, aluminum (Al), tantalum (Ta), titanium (Ti), molybdenum (Mo),
Tungsten (W), chromium (Cr), silicon (S
i) a film made of an element selected from the above, a nitride film of the element (typically, a tantalum nitride film, a tungsten nitride film, a titanium nitride film), or an alloy film combining the above elements (typically, Mo) -W alloy, Mo-Ta alloy) or a silicide film of the above element (typically, a tungsten silicide film or a titanium silicide film) can be used. Of course, they may be used as a single layer or stacked.

【0105】本実施例では、30nm厚の窒化タングス
テン(WN)膜と、370nm厚のタングステン(W)
膜とでなる積層膜を用いる。これはスパッタ法で形成す
れば良い。また、スパッタガスとしてXe、Ne等の不
活性ガスを添加すると応力による膜はがれを防止するこ
とができる。
In this embodiment, a 30 nm thick tungsten nitride (WN) film and a 370 nm thick tungsten (W)
A laminated film composed of a film is used. This may be formed by a sputtering method. When an inert gas such as Xe or Ne is added as a sputtering gas, the film can be prevented from peeling due to stress.

【0106】またこの時、ゲート電極213、216は
それぞれn型不純物領域(b)205a、205bの一
部とゲート絶縁膜211を介して重なるように形成す
る。この重なった部分が後にゲート電極と重なったLD
D領域となる。
At this time, the gate electrodes 213 and 216 are formed so as to overlap a part of the n-type impurity regions (b) 205a and 205b via the gate insulating film 211, respectively. The LD where this overlapped portion later overlaps the gate electrode
This is the D area.

【0107】次に、図28(B)に示すように、ゲート
電極212〜216をマスクとして自己整合的にn型不
純物元素(本実施例ではリン)を添加する。こうして形
成されるn型不純物領域(c)217〜224にはn型
不純物領域(b)205a、205bの1/2〜1/1
0(代表的には1/3〜1/4)の濃度でリンが添加さ
れるように調節する。具体的には、1×1016〜5×1
18atoms/cm3(典型的には3×1017〜3×1018ato
ms/cm3)の濃度が好ましい。
Next, as shown in FIG. 28B, an n-type impurity element (phosphorus in this embodiment) is added in a self-aligned manner using the gate electrodes 212 to 216 as a mask. The n-type impurity regions (c) 217 to 224 formed in this manner have 1/2 to 1/1 of the n-type impurity regions (b) 205a and 205b.
Adjust so that phosphorus is added at a concentration of 0 (typically 1/3 to 1/4). Specifically, 1 × 10 16 to 5 × 1
0 18 atoms / cm 3 (typically 3 × 10 17 to 3 × 10 18 ato
A concentration of ms / cm 3 ) is preferred.

【0108】次に、図28(C)に示すように、ゲート
電極212、214、215を覆う形でレジストマスク
225a〜225cを形成し、n型不純物元素(本実施
例ではリン)を添加して高濃度にリンを含むn型不純物
領域(a)226〜233を形成する。ここでもフォス
フィン(PH3)を用いたイオンドープ法で行い、この
領域のリンの濃度は1×1020〜1×1021atoms/cm3
(代表的には2×102 0〜5×1021atoms/cm3)とな
るように調節する。
Next, as shown in FIG. 28C, resist masks 225a to 225c are formed so as to cover the gate electrodes 212, 214 and 215, and an n-type impurity element (phosphorus in this embodiment) is added. Then, n-type impurity regions (a) 226 to 233 containing phosphorus at a high concentration are formed. Also in this case, the ion doping method using phosphine (PH 3 ) is performed, and the concentration of phosphorus in this region is 1 × 10 20 to 1 × 10 21 atoms / cm 3.
(Typically 2 × 10 2 0 ~5 × 10 21 atoms / cm 3) is adjusted to be.

【0109】この工程によってnチャネル型TFTのソ
ース領域若しくはドレイン領域が形成される。そしてn
チャネル型TFTでは、図28(B)の工程で形成した
n型不純物領域217、218、222、223の一部
を残す。この残された領域がLDD領域となる。
By this step, a source region or a drain region of the n-channel TFT is formed. And n
In the case of the channel type TFT, part of the n-type impurity regions 217, 218, 222, and 223 formed in the step of FIG. This remaining region becomes an LDD region.

【0110】次に、図28(D)に示すように、レジス
トマスク225a〜225cを除去し、新たにレジスト
マスク234a、234bを形成する。そして、p型不
純物元素(本実施例ではボロン)を添加し、高濃度にボ
ロンを含むp型不純物領域235、236を形成する。
ここではジボラン(B26)を用いたイオンドープ法に
より3×1020〜3×1021atoms/cm3(代表的には5
×1020〜1×1021atoms/cm3ノ)濃度となるようにボ
ロンを添加する。
Next, as shown in FIG. 28D, the resist masks 225a to 225c are removed, and new resist masks 234a and 234b are formed. Then, a p-type impurity element (boron in this embodiment) is added to form p-type impurity regions 235 and 236 containing boron at a high concentration.
Here, 3 × 10 20 to 3 × 10 21 atoms / cm 3 (typically 5 × 10 20 to 3 × 10 21 atoms / cm 3 ) by an ion doping method using diborane (B 2 H 6 ).
Boron is added to a concentration of (× 10 20 to 1 × 10 21 atoms / cm 3 ).

【0111】なお、不純物領域235、236には既に
1×1020〜1×1021atoms/cm3の濃度でリンが添加
されているが、ここで添加されるボロンはその少なくと
も3倍以上の濃度で添加される。そのため、予め形成さ
れていたn型の不純物領域は完全にp型に反転し、p型
の不純物領域として機能する。
Note that phosphorus is already added to the impurity regions 235 and 236 at a concentration of 1 × 10 20 to 1 × 10 21 atoms / cm 3 , and the boron added here is at least three times as large as that. It is added at a concentration. Therefore, the n-type impurity region formed in advance is completely inverted to p-type, and functions as a p-type impurity region.

【0112】次に、レジストマスク234a、234b
を除去した後、それぞれの濃度で添加されたn型または
p型不純物元素を活性化する。活性化手段としては、フ
ァーネスアニール法、レーザーアニール法、またはラン
プアニール法で行うことができる。本実施例では電熱炉
において窒素雰囲気中、550℃、4時間の熱処理を行
う。
Next, the resist masks 234a and 234b
Is removed, the n-type or p-type impurity element added at each concentration is activated. As the activation means, a furnace annealing method, a laser annealing method, or a lamp annealing method can be used. In this embodiment, heat treatment is performed in an electric furnace at 550 ° C. for 4 hours in a nitrogen atmosphere.

【0113】このとき雰囲気中の酸素を極力排除するこ
とが重要である。なぜならば酸素が少しでも存在してい
ると露呈したゲート電極の表面が酸化され、抵抗の増加
を招くからである。従って、上記活性化工程における処
理雰囲気中の酸素濃度は1ppm以下、好ましくは0.
1ppm以下とすることが望ましい。
At this time, it is important to eliminate oxygen in the atmosphere as much as possible. This is because the surface of the exposed gate electrode is oxidized in the presence of even a small amount of oxygen, which causes an increase in resistance. Therefore, the oxygen concentration in the processing atmosphere in the activation step is 1 ppm or less, preferably 0.1 ppm or less.
It is desirable that the content be 1 ppm or less.

【0114】次に、図29(A)に示すように、第1層
間絶縁膜237を形成する。第1層間絶縁膜237とし
ては、珪素を含む絶縁膜を単層で用いるか、その中で組
み合わせた積層膜を用いれば良い。また、膜厚は400
nm〜1.5μmとすれば良い。本実施例では、200
nm厚の窒化酸化珪素膜の上に800nm厚の酸化珪素
膜を積層した構造とする。
Next, as shown in FIG. 29A, a first interlayer insulating film 237 is formed. As the first interlayer insulating film 237, an insulating film containing silicon may be used as a single layer or a stacked film obtained by combining them. The film thickness is 400
It may be in the range of nm to 1.5 μm. In this embodiment, 200
A structure in which a silicon oxide film having a thickness of 800 nm is stacked over a silicon nitride oxide film having a thickness of nm.

【0115】さらに、3〜100%の水素を含む雰囲気
中で、300〜450℃で1〜12時間の熱処理を行い
水素化処理を行う。この工程は熱的に励起された水素に
より半導体膜の不対結合手を水素終端する工程である。
水素化の他の手段として、プラズマ水素化(プラズマに
より励起された水素を用いる)を行っても良い。
Further, in an atmosphere containing 3 to 100% of hydrogen, a heat treatment is performed at 300 to 450 ° C. for 1 to 12 hours to perform a hydrogenation treatment. This step is a step of terminating dangling bonds of the semiconductor film with thermally excited hydrogen.
As another means of hydrogenation, plasma hydrogenation (using hydrogen excited by plasma) may be performed.

【0116】なお、水素化処理は第1層間絶縁膜237
を形成する間に入れても良い。即ち、200nm厚の窒
化酸化珪素膜を形成した後で上記のように水素化処理を
行い、その後で残り800nm厚の酸化珪素膜を形成し
ても構わない。
The hydrogenation process is performed for the first interlayer insulating film 237.
May be inserted during formation. That is, a hydrogenation treatment may be performed as described above after a 200-nm-thick silicon nitride oxide film is formed, and then a remaining 800-nm-thick silicon oxide film may be formed.

【0117】次に、ゲート絶縁膜211及び第1層間絶
縁膜237に対してコンタクトホールを形成し、ソース
配線238〜242と、ドレイン配線243〜247を
形成する。なお、本実施例ではこの電極を、Ti膜を1
00nm、Tiを含むアルミニウム膜を300nm、T
i膜150nmをスパッタ法で連続形成した3層構造の
積層膜とする。勿論、他の導電膜でも良い。
Next, contact holes are formed in the gate insulating film 211 and the first interlayer insulating film 237, and source wirings 238 to 242 and drain wirings 243 to 247 are formed. In the present embodiment, this electrode is used as a Ti film.
00 nm, an aluminum film containing Ti is 300 nm, T
An i film having a thickness of 150 nm is continuously formed by a sputtering method to form a laminated film having a three-layer structure. Of course, other conductive films may be used.

【0118】次に、50〜500nm(代表的には20
0〜300nm)の厚さで第1パッシベーション膜24
8を形成する。本実施例では第1パッシベーション膜2
48として300nm厚の窒化酸化珪素膜を用いる。こ
れは窒化珪素膜で代用しても良い。なお、窒化酸化珪素
膜の形成に先立ってH2、NH3等水素を含むガスを用い
てプラズマ処理を行うことは有効である。この前処理に
より励起された水素が第1層間絶縁膜237に供給さ
れ、熱処理を行うことで、第1パッシベーション膜24
8の膜質が改善される。それと同時に、第1層間絶縁膜
237に添加された水素が下層側に拡散するため、効果
的に活性層を水素化することができる。
Next, 50 to 500 nm (typically 20 to 500 nm)
The first passivation film 24 with a thickness of
8 is formed. In this embodiment, the first passivation film 2
A silicon nitride oxide film having a thickness of 300 nm is used as 48. This may be replaced by a silicon nitride film. Note that it is effective to perform plasma treatment using a gas containing hydrogen such as H 2 or NH 3 before forming the silicon nitride oxide film. Hydrogen excited by this pretreatment is supplied to the first interlayer insulating film 237, and is subjected to a heat treatment so that the first passivation film 24
8 is improved. At the same time, the hydrogen added to the first interlayer insulating film 237 diffuses to the lower layer side, so that the active layer can be effectively hydrogenated.

【0119】次に、図29(B)に示すように有機樹脂
からなる第2層間絶縁膜249を形成する。有機樹脂と
してはポリイミド、ポリアミド、アクリル、BCB(ベ
ンゾシクロブテン)等を使用することができる。特に、
第2層間絶縁膜249は平坦化の意味合いが強いので、
平坦性に優れたアクリルが好ましい。本実施例ではTF
Tによって形成される段差を十分に平坦化しうる膜厚で
アクリル膜を形成する。好ましくは1〜5μm(さらに
好ましくは2〜4μm)とすれば良い。
Next, as shown in FIG. 29B, a second interlayer insulating film 249 made of an organic resin is formed. As the organic resin, polyimide, polyamide, acrylic, BCB (benzocyclobutene), or the like can be used. In particular,
Since the second interlayer insulating film 249 has a strong meaning of flattening,
Acrylic having excellent flatness is preferable. In this embodiment, TF
An acrylic film is formed with a thickness that can sufficiently flatten a step formed by T. The thickness is preferably 1 to 5 μm (more preferably 2 to 4 μm).

【0120】次に、第2層間絶縁膜249及び第1パッ
シベーション膜248にドレイン配線245に達するコ
ンタクトホールを形成し、ドレイン配線245に接する
ようにフォトダイオードのカソード電極250を形成す
る。本実施例では、カソード電極250としてスパッタ
法によって形成したアルミニウム膜を用いたが、その他
の金属、例えばチタン、タンタル、タングステン、銅を
用いることができる。また、チタン、アルミニウム、チ
タンでなる積層膜を用いてもよい。
Next, a contact hole reaching the drain wiring 245 is formed in the second interlayer insulating film 249 and the first passivation film 248, and a cathode electrode 250 of a photodiode is formed so as to be in contact with the drain wiring 245. In this embodiment, an aluminum film formed by a sputtering method is used as the cathode electrode 250, but other metals, for example, titanium, tantalum, tungsten, and copper can be used. Alternatively, a stacked film including titanium, aluminum, and titanium may be used.

【0121】次に、水素を含有する非晶質珪素膜を基板
全面に成膜した後にパターニングし、光電変換層251
を形成する。次に、基板全面に透明導電膜を形成する。
本実施例では透明導電膜として厚さ200nmのITO
をスパッタ法で成膜する。透明導電膜をパターニング
し、アノード電極252を形成する。(図29(C))
Next, an amorphous silicon film containing hydrogen is formed over the entire surface of the substrate and then patterned to form a photoelectric conversion layer 251.
To form Next, a transparent conductive film is formed on the entire surface of the substrate.
In this embodiment, a 200 nm thick ITO is used as the transparent conductive film.
Is formed by a sputtering method. The anode electrode 252 is formed by patterning the transparent conductive film. (FIG. 29 (C))

【0122】次に、図30(A)に示すように第3層間
絶縁膜253を形成する。第3層間絶縁膜253とし
て、ポリイミド、ポリアミド、ポリイミドアミド、アク
リル等の樹脂を用いることで、平坦な表面を得ることが
できる。本実施例では、第3層間絶縁膜253として厚
さ0.7μmのポリイミド膜を基板全面に形成した。
Next, as shown in FIG. 30A, a third interlayer insulating film 253 is formed. By using a resin such as polyimide, polyamide, polyimide amide, or acrylic as the third interlayer insulating film 253, a flat surface can be obtained. In this embodiment, a polyimide film having a thickness of 0.7 μm is formed on the entire surface of the substrate as the third interlayer insulating film 253.

【0123】次に、第3層間絶縁膜253に、アノード
電極252に達するコンタクトホールを形成し、センサ
用配線254を形成する。本実施例ではアルミニウム合
金膜(1wt%のチタンを含有したアルミニウム膜)を3
00nmの厚さに形成する。
Next, a contact hole reaching the anode electrode 252 is formed in the third interlayer insulating film 253, and a sensor wiring 254 is formed. In this embodiment, an aluminum alloy film (an aluminum film containing 1 wt% of titanium) is 3
It is formed to a thickness of 00 nm.

【0124】こうして図30(B)に示すような構造の
センサ基板が完成する。
Thus, a sensor substrate having a structure as shown in FIG. 30B is completed.

【0125】270は増幅用TFT、271はスイッチ
用TFT、272はリセット用TFT、273はバイア
ス用TFT、274は放電用TFTである。
270 is an amplifying TFT, 271 is a switching TFT, 272 is a reset TFT, 273 is a bias TFT, and 274 is a discharge TFT.

【0126】本実施例では、増幅用TFT270及びバ
イアス用TFT273がnチャネル型TFTであり、そ
れぞれソース領域側とドレイン領域側の両方にそれぞれ
LDD領域281〜284を有している。なおこのLD
D領域281〜284はゲート絶縁膜211を間に介し
てゲート電極212、215と重なっていない。上記構
成により、増幅用TFT270及びバイアス用TFT2
73は、極力ホットキャリア注入を低減させることがで
きる。
In this embodiment, the amplifying TFT 270 and the biasing TFT 273 are n-channel TFTs, and have LDD regions 281 to 284 on both the source region side and the drain region side. This LD
The D regions 281 to 284 do not overlap the gate electrodes 212 and 215 with the gate insulating film 211 interposed therebetween. With the above configuration, the amplification TFT 270 and the bias TFT 2
73 can reduce injection of hot carriers as much as possible.

【0127】また本実施例では、スイッチ用TFT27
1及び放電用TFT274がnチャネル型TFTであ
り、それぞれドレイン領域側にのみそれぞれLDD領域
283、286を有している。なおこのLDD領域28
3、286はゲート絶縁膜211を間に介してゲート電
極213、216と重なっている。
In this embodiment, the switching TFT 27 is used.
1 and the discharge TFT 274 are n-channel TFTs, and have LDD regions 283 and 286 only on the drain region side. This LDD region 28
Reference numerals 3 and 286 overlap the gate electrodes 213 and 216 with the gate insulating film 211 interposed therebetween.

【0128】ドレイン領域側のみにLDD領域283、
286を形成しているのは、ホットキャリア注入を低減
させ、なおかつ動作速度を落とさないための配慮であ
る。また、このスイッチ用271及び放電用TFT27
4はオフ電流値をあまり気にする必要はなく、それより
も動作速度を重視した方が良い。従って、LDD領域2
83、286は完全にゲート電極213、216と重ね
てしまい、極力抵抗成分を少なくすることが望ましい。
即ち、いわゆるオフセットはなくした方がよい。特に、
ソース信号線駆動回路又はゲート信号線駆動回路を15
V〜20Vで駆動させる場合、本実施例の放電用TFT
274の上記構成は、ホットキャリア注入を低減させ、
なおかつ動作速度を落とさないのに有効である。
The LDD region 283 is provided only on the drain region side.
The reason why 286 is formed is to reduce hot carrier injection and not to reduce the operation speed. The switch 271 and the discharge TFT 27
In the case of No. 4, it is not necessary to care much about the off-current value, and it is better to emphasize the operation speed. Therefore, LDD region 2
83 and 286 completely overlap the gate electrodes 213 and 216, and it is desirable to reduce the resistance component as much as possible.
That is, it is better to eliminate the so-called offset. In particular,
15 source signal line driving circuits or gate signal line driving circuits
In the case of driving at V to 20 V, the discharge TFT of this embodiment is used.
The above configuration of 274 reduces hot carrier injection,
In addition, it is effective in not lowering the operation speed.

【0129】また本実施例では、リセット用TFT27
2はpチャネル型TFTであり、LDD領域を有してい
ない。pチャネル型TFTは、ホットキャリア注入によ
る劣化が殆ど気にならないので、特にLDD領域を設け
なくても良い。勿論、nチャネル型TFTと同様にLD
D領域を設け、ホットキャリア対策を講じることも可能
である。また、リセット用TFT272がnチャネル型
TFTであっても良い。
In this embodiment, the reset TFT 27 is used.
Reference numeral 2 denotes a p-channel TFT, which does not have an LDD region. Since the p-channel TFT is hardly concerned about deterioration due to hot carrier injection, it is not necessary to particularly provide an LDD region. Of course, like the n-channel type TFT, LD
It is also possible to provide a D region and take measures against hot carriers. Further, the reset TFT 272 may be an n-channel TFT.

【0130】また、基板上に形成された素子又は回路か
ら引き回された端子と外部信号端子とを接続するための
コネクター(フレキシブルプリントサーキット:FP
C)を取り付けて製品として完成する。
Further, a connector (flexible printed circuit: FP) for connecting terminals routed from elements or circuits formed on the substrate to external signal terminals.
C) is attached to complete the product.

【0131】なお、本実施例では、ガラス上のTFTや
フォトダイオードを用いて、センサを作製しているが、
単結晶シリコン基板上のトランジスタを用いて、センサ
を作製することも可能である。
In this embodiment, the sensor is manufactured using TFTs and photodiodes on glass.
A sensor can be manufactured using a transistor over a single crystal silicon substrate.

【0132】[実施例3]本願発明を実施して形成された
センサは、様々な電子機器に用いることが出来る。その
様な本願発明の電子機器としては、スキャナ、デジタル
スチルカメラ、X線カメラ、携帯情報端末(モバイルコ
ンピュータ、携帯電話、携帯型ゲーム機)、ノート型パ
ーソナルコンピュータ、ゲーム機器、テレビ電話、等が
挙げられる。
[Embodiment 3] A sensor formed by carrying out the present invention can be used for various electronic devices. Examples of such electronic devices of the present invention include scanners, digital still cameras, X-ray cameras, portable information terminals (mobile computers, mobile phones, and portable game machines), notebook personal computers, game devices, video phones, and the like. No.

【0133】図31(A)は、スキャナであり、読みとり領
域3102、センサ部3101、読みとり開始スイッチ3103等を
含む。本願発明は、センサ部3101に用いることが出来
る。
FIG. 31A shows a scanner, which includes a reading area 3102, a sensor section 3101, a reading start switch 3103, and the like. The present invention can be used for the sensor unit 3101.

【0134】図31(B)は、デジタルスチルカメラであ
り、ファインダ3105、センサ部3104、シャッターボタン
3106等を含む。本願発明は、センサ部3104に用いること
が出来る。
FIG. 31B shows a digital still camera including a finder 3105, a sensor unit 3104, and a shutter button.
3106 etc. The present invention can be used for the sensor unit 3104.

【0135】図32は、X線カメラであり、X線発生器320
1、センサ部3203、信号処理用コンピュータ3204等を含
む。 X線発生器3201とセンサ部3203の間に、人間3202が
入って、X線写真を取る。本願発明は、センサ部3203に
用いることが出来る。
FIG. 32 shows an X-ray camera, and an X-ray generator 320.
1, including a sensor unit 3203, a signal processing computer 3204, and the like. A human 3202 enters between the X-ray generator 3201 and the sensor unit 3203 and takes an X-ray photograph. The present invention can be used for the sensor unit 3203.

【0136】図33はパーソナルコンピュータであり、本
体3301、筐体3302、表示装置3303、キーボード33
04、センサ部3305等を含む。本願発明はセンサ部33
05に用いることができる。
FIG. 33 shows a personal computer, which includes a main body 3301, a housing 3302, a display device 3303, and a keyboard 33.
04, a sensor unit 3305, and the like. The present invention is a sensor unit 33
05.

【0137】ここで図34は携帯電話であり、本体340
1、音声出力部3402、音声入力部3403、表示装置34
04、操作スイッチ3405、アンテナ3406、センサ部
3407を含む。本願発明はセンサ部3407に用いること
ができる。
Here, FIG. 34 shows a mobile phone, and the main body 340 is shown.
1. Audio output unit 3402, audio input unit 3403, display device 34
04, operation switch 3405, antenna 3406, sensor unit
Includes 3407. The present invention can be used for the sensor portion 3407.

【0138】なお、実施例1〜実施例3は、各々の実施
例と自由に組み合わせることが可能である。
Note that the first to third embodiments can be freely combined with each embodiment.

【発明の効果】【The invention's effect】

【0139】本願発明は、リセット用トランジスタのも
れ電流が光電変換素子に与える悪影響を小さくすること
が出来る。そのため、高い画質をもつセンサが実現され
る。
According to the present invention, it is possible to reduce the adverse effect of the leakage current of the reset transistor on the photoelectric conversion element. Therefore, a sensor having high image quality is realized.

【0140】[0140]

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 本願発明の画素の回路の回路図FIG. 1 is a circuit diagram of a pixel circuit according to the present invention.

【図2】 本願発明の画素の回路のタイミングチャートFIG. 2 is a timing chart of a pixel circuit according to the present invention.

【図3】 従来のパッシブセンサの画素の回路図FIG. 3 is a circuit diagram of a pixel of a conventional passive sensor.

【図4】 従来のアクティブセンサの画素の回路図FIG. 4 is a circuit diagram of a pixel of a conventional active sensor.

【図5】 従来のソースフォロワ回路の回路図FIG. 5 is a circuit diagram of a conventional source follower circuit.

【図6】 アクティブセンサでのタイミングチャートFIG. 6 is a timing chart for an active sensor.

【図7】 トランジスタの電流特性図FIG. 7 is a current characteristic diagram of a transistor.

【図8】 従来のアクティブセンサの画素の回路図とも
れ電流を表す図
FIG. 8 is a circuit diagram of a pixel of a conventional active sensor and a diagram showing leakage current.

【図9】 従来のアクティブセンサでのタイミングチャ
ート
FIG. 9 is a timing chart of a conventional active sensor.

【図10】 従来のアクティブセンサでのタイミングチ
ャート
FIG. 10 is a timing chart of a conventional active sensor.

【図11】 本願発明の画素の回路の回路図FIG. 11 is a circuit diagram of a pixel circuit according to the present invention.

【図12】 本願発明のアクティブセンサでのタイミン
グチャート
FIG. 12 is a timing chart of the active sensor according to the present invention.

【図13】 本願発明の画素の回路の回路図FIG. 13 is a circuit diagram of a pixel circuit according to the present invention.

【図14】 本願発明のアクティブセンサでのタイミン
グチャート
FIG. 14 is a timing chart of the active sensor according to the present invention.

【図15】 本願発明のアクティブセンサでのタイミン
グチャート
FIG. 15 is a timing chart of the active sensor according to the present invention.

【図16】 本願発明のエリアセンサのブロック図FIG. 16 is a block diagram of an area sensor of the present invention.

【図17】 本願発明のアクティブセンサの画素の回路
FIG. 17 is a circuit diagram of a pixel of the active sensor of the present invention.

【図18】 本願発明のアクティブセンサの画素の回路
FIG. 18 is a circuit diagram of a pixel of the active sensor of the present invention.

【図19】 本願発明の信号処理回路の回路図FIG. 19 is a circuit diagram of a signal processing circuit according to the present invention.

【図20】 本願発明の最終出力増幅用回路の回路図FIG. 20 is a circuit diagram of a circuit for final output amplification of the present invention.

【図21】 本願発明の最終出力増幅用回路の回路図FIG. 21 is a circuit diagram of a circuit for amplifying final output according to the present invention.

【図22】 本願発明のエリアセンサのタイミングチャ
ート
FIG. 22 is a timing chart of the area sensor of the present invention.

【図23】 本願発明のエリアセンサのタイミングチャ
ート
FIG. 23 is a timing chart of the area sensor of the present invention.

【図24】 本願発明のエリアセンサのタイミングチャ
ート
FIG. 24 is a timing chart of the area sensor of the present invention.

【図25】 本願発明のエリアセンサのタイミングチャ
ート
FIG. 25 is a timing chart of the area sensor of the present invention.

【図26】 本願発明のエリアセンサのタイミングチャ
ート
FIG. 26 is a timing chart of the area sensor of the present invention.

【図27】 本願発明のイメージセンサの作製行程を示
す図
FIG. 27 is a diagram showing a process of manufacturing the image sensor of the present invention.

【図28】 本願発明のイメージセンサの作製行程を示
す図
FIG. 28 is a diagram showing a manufacturing process of the image sensor of the present invention.

【図29】 本願発明のイメージセンサの作製行程を示
す図
FIG. 29 is a view showing a process of manufacturing the image sensor of the present invention.

【図30】 本願発明のイメージセンサの作製行程を示
す図
FIG. 30 is a diagram showing a manufacturing process of the image sensor of the present invention.

【図31】 本願発明のイメージセンサを用いた電子機
器の図
FIG. 31 is a diagram of an electronic device using the image sensor of the present invention.

【図32】 本願発明のイメージセンサを用いた電子機
器の図
FIG. 32 is a diagram of an electronic device using the image sensor of the present invention.

【図33】 本願発明のイメージセンサを用いた電子機
器の図
FIG. 33 is a diagram of an electronic device using the image sensor of the present invention.

【図34】 本願発明のイメージセンサを用いた電子機
器の図
FIG. 34 is a diagram of an electronic device using the image sensor of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

101 スイッチ用トランジスタ 102 ゲート信号線 103 信号出力線 104 フォトダイオード 105 リセット信号線 106 増幅用トランジスタ 107 リセット用トランジスタ 108 増幅側電源線 109 リセット側電源線 110 ダイオード側電源線 101 Switching transistor 102 Gate signal line 103 Signal output line 104 Photodiode 105 Reset signal line 106 Amplification transistor 107 Reset transistor 108 Amplification side power line 109 Reset side power line 110 Diode side power line

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H04N 5/335 H01L 29/78 613Z 31/10 G Fターム(参考) 2G065 AB02 AB04 BA06 BA09 BC02 BC03 BC08 BC18 BC22 BE08 DA10 DA18 DA20 4M118 AA10 AB01 AB10 BA05 BA14 CA03 CA04 CA05 CA06 CB06 CB11 CB14 DD09 DD12 FA06 FB09 FB13 FB20 GA10 5C024 AX01 AX11 CY47 GX03 GX15 GY31 5F049 MA03 MA04 MA05 MA07 MA20 NA01 UA01 UA14 WA01 WA07 5F110 BB10 CC02 DD02 DD12 DD15 EE01 EE03 EE04 EE05 EE06 EE09 EE15 EE44 FF04 FF09 GG01 GG02 GG13 GG15 GG25 HJ01 HJ04 HJ12 HJ13 HJ18 HJ23 HL04 HL06 HL12 HL23 HM15 NN03 NN04 NN22 NN23 NN27 NN78 PP02 PP03 QQ11 QQ23 QQ24 QQ25 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI Theme coat ゛ (Reference) H04N 5/335 H01L 29/78 613Z 31/10 G F-term (Reference) 2G065 AB02 AB04 BA06 BA09 BC02 BC03 BC08 BC18 BC22 BE08 DA10 DA18 DA20 4M118 AA10 AB01 AB10 BA05 BA14 CA03 CA04 CA05 CA06 CB06 CB11 CB14 DD09 DD12 FA06 FB09 FB13 FB20 GA10 5C024 AX01 AX11 CY47 GX03 GX15 GY31 5F049 MA03 MA04 MA05 MA07 MA10 MA01 MA01 MA01 NA01 DD01 EE03 EE04 EE05 EE06 EE09 EE15 EE44 FF04 FF09 GG01 GG02 GG13 GG15 GG25 HJ01 HJ04 HJ12 HJ13 HJ18 HJ23 HL04 HL06 HL12 HL23 HM15 NN03 NN04 NN22 NN23 NN27 NN11 QQ25

Claims (17)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】リセット用トランジスタと光電変換素子と
リセット側電源線とダイオード側電源線とリセット信号
線と増幅用トランジスタとを有する半導体装置であっ
て、 前記リセット用トランジスタのゲート端子は前記リセッ
ト信号線に接続されており、 前記リセット用トランジスタのドレイン端子またはソー
ス端子の一方は、前記リセット側電源線に接続されてお
り、他方は前記光電変換素子に接続されており、 前記光電変換素子の一方の端子は、前記ダイオード側電
源線と接続されており、他方の端子は、前記リセット用
トランジスタのソース端子もしくはドレイン端子とに接
続されており、 前記リセット用トランジスタのソース端子もしくはドレ
イン端子と前記光電変換素子とに接続されている端子
に、前記増幅用トランジスタのゲート端子が接続されて
おり、 前記リセット側電源線と前記リセット信号線とが平行に
配置されていることを特徴とする半導体装置。
1. A semiconductor device having a reset transistor, a photoelectric conversion element, a reset-side power line, a diode-side power line, a reset signal line, and an amplifying transistor, wherein a gate terminal of the reset transistor has a reset signal. One of the drain terminal or the source terminal of the reset transistor is connected to the reset-side power supply line, the other is connected to the photoelectric conversion element, and one of the photoelectric conversion elements Is connected to the diode-side power line, and the other terminal is connected to a source terminal or a drain terminal of the reset transistor. The source terminal or the drain terminal of the reset transistor is connected to the photoelectric terminal. The terminal connected to the conversion element is connected to the gate of the amplification transistor. A reset terminal, and the reset-side power supply line and the reset signal line are arranged in parallel.
【請求項2】リセット用トランジスタと光電変換素子と
リセット側電源線とダイオード側電源線とリセット信号
線と増幅用トランジスタと信号発生装置とを有する半導
体装置であって、 前記リセット用トランジスタのゲート端子は前記リセッ
ト信号線に接続されており、 前記リセット用トランジスタのドレイン端子またはソー
ス端子の一方は、前記リセット側電源線に接続されてお
り、他方は前記光電変換素子に接続されており、 前記光電変換素子の一方の端子は、前記ダイオード側電
源線と接続されており、他方の端子は、前記リセット用
トランジスタのソース端子もしくはドレイン端子とに接
続されており、 前記リセット用トランジスタのソース端子もしくはドレ
イン端子と前記光電変換素子とに接続されている端子
に、前記増幅用トランジスタのゲート端子が接続されて
おり、 前記リセット側電源線の電位を前記ダイオード側電源線
の電位に近づけるように動作する信号発生装置が前記リ
セット側電源線に接続されていることを特徴とする半導
体装置。
2. A semiconductor device comprising a reset transistor, a photoelectric conversion element, a reset-side power line, a diode-side power line, a reset signal line, an amplifying transistor, and a signal generator, wherein a gate terminal of the reset transistor is provided. Is connected to the reset signal line, one of a drain terminal and a source terminal of the reset transistor is connected to the reset side power supply line, and the other is connected to the photoelectric conversion element. One terminal of the conversion element is connected to the diode-side power line, and the other terminal is connected to a source terminal or a drain terminal of the reset transistor. A source terminal or a drain of the reset transistor A terminal connected to the terminal and the photoelectric conversion element is connected to the amplification amplifier. A gate terminal of a transistor is connected, and a signal generator operable to bring the potential of the reset-side power supply line closer to the potential of the diode-side power supply line is connected to the reset-side power supply line. Semiconductor device.
【請求項3】請求項1または請求項2において、 前記光電変換素子が、X線センサまたは赤外線センサで
あることを特徴とする半導体装置。
3. The semiconductor device according to claim 1, wherein the photoelectric conversion element is an X-ray sensor or an infrared sensor.
【請求項4】請求項1または請求項2において、 前記光電変換素子が、フォトダイオード、ショットキー
ダイオード、アバランシェダイオード、またはフォトコ
ンダクタのいずれか1つであることを特徴とする半導体
装置。
4. The semiconductor device according to claim 1, wherein the photoelectric conversion element is one of a photodiode, a Schottky diode, an avalanche diode, and a photoconductor.
【請求項5】請求項4において、 前記フォトダイオードが、PN型、PIN型、またはNPN埋め
込み型のいずれか1つであることを特徴とする半導体装
置。
5. The semiconductor device according to claim 4, wherein the photodiode is one of a PN type, a PIN type, and an NPN embedded type.
【請求項6】請求項1乃至請求項5のいずれか1項に記
載の前記半導体装置を用いることを特徴とするスキャ
ナ。
6. A scanner using the semiconductor device according to any one of claims 1 to 5.
【請求項7】請求項1乃至請求項5のいずれか1項に記
載の前記半導体装置を用いることを特徴とするデジタル
スチルカメラ。
7. A digital still camera using the semiconductor device according to any one of claims 1 to 5.
【請求項8】請求項1乃至請求項5のいずれか1項に記
載の前記半導体装置を用いることを特徴とするX線カメ
ラ。
8. An X-ray camera using the semiconductor device according to any one of claims 1 to 5.
【請求項9】請求項1乃至請求項5のいずれか1項に記
載の前記半導体装置を用いることを特徴とする携帯情報
端末。
9. A portable information terminal using the semiconductor device according to any one of claims 1 to 5.
【請求項10】請求項1乃至請求項5のいずれか1項に
記載の前記半導体装置を用いることを特徴とするコンピ
ュータ。
10. A computer using the semiconductor device according to any one of claims 1 to 5.
【請求項11】リセット用トランジスタと光電変換素子
とリセット側電源線とダイオード側電源線とリセット信
号線とを有し、 前記リセット用トランジスタのゲート端子は前記リセッ
ト信号線に接続されており、 前記リセット用トランジスタのドレイン端子またはソー
ス端子の一方は、前記リセット側電源線に接続されてお
り、他方は前記光電変換素子に接続されており、 前記光電変換素子の一方の端子は、前記ダイオード側電
源線と接続されており、他方の端子は、前記リセット用
トランジスタのソース端子もしくはドレイン端子とに接
続されており、 前記リセット用トランジスタが非導通状態の時に、前記
リセット側電源線の電位を前記ダイオード側電源線の電
位に近づけることを特徴とする半導体装置の駆動方法。
11. A reset transistor, a photoelectric conversion element, a reset-side power line, a diode-side power line, and a reset signal line, wherein a gate terminal of the reset transistor is connected to the reset signal line. One of a drain terminal and a source terminal of the reset transistor is connected to the reset-side power line, and the other is connected to the photoelectric conversion element. One terminal of the photoelectric conversion element is connected to the diode-side power supply. The other terminal is connected to a source terminal or a drain terminal of the reset transistor. When the reset transistor is in a non-conductive state, the potential of the reset side power supply line is set to the diode. A method for driving a semiconductor device, wherein the potential of the semiconductor device is approximated to a potential of a side power supply line.
【請求項12】リセット用トランジスタと光電変換素子
とリセット側電源線とダイオード側電源線とリセット信
号線とを有し、 前記リセット用トランジスタのゲート端子は前記リセッ
ト信号線に接続されており、 前記リセット用トランジスタのドレイン端子またはソー
ス端子の一方は、前記リセット側電源線に接続されてお
り、他方は前記光電変換素子に接続されており、 前記光電変換素子の一方の端子は、前記ダイオード側電
源線と接続されており、他方の端子は、前記リセット用
トランジスタのソース端子もしくはドレイン端子とに接
続されている半導体装置の駆動方法において、 前記リセット用トランジスタが非導通状態の時に、前記
リセット側電源線の電位を、前記リセット用トランジス
タが導通状態の時の電位と前記ダイオード側電源線の電
位の中間の電位にすることを特徴とする半導体装置の駆
動方法。
12. A reset transistor, a photoelectric conversion element, a reset-side power line, a diode-side power line, and a reset signal line, wherein a gate terminal of the reset transistor is connected to the reset signal line. One of a drain terminal and a source terminal of the reset transistor is connected to the reset-side power line, and the other is connected to the photoelectric conversion element. One terminal of the photoelectric conversion element is connected to the diode-side power supply. A driving circuit for driving the semiconductor device, wherein the other terminal is connected to a source terminal or a drain terminal of the reset transistor. The potential of the line and the potential when the reset transistor is in a conductive state and the diode A method for driving a semiconductor device, wherein the potential is set to an intermediate potential between the potentials of the side power supply lines.
【請求項13】リセット用トランジスタと光電変換素子
とリセット側電源線とダイオード側電源線とリセット信
号線と増幅用トランジスタとを有し、 前記リセット用トランジスタのゲート端子は前記リセッ
ト信号線に接続されており、 前記リセット用トランジスタのドレイン端子またはソー
ス端子の一方は、前記リセット側電源線に接続されてお
り、他方は前記光電変換素子に接続されており、 前記光電変換素子の一方の端子は、前記ダイオード側電
源線と接続されており、他方の端子は、前記リセット用
トランジスタのソース端子もしくはドレイン端子とに接
続されており、 前記リセット用トランジスタのソース端子もしくはドレ
イン端子と前記光電変換素子とに接続されている端子
に、前記増幅用トランジスタのゲート端子が接続されて
いる半導体装置の駆動方法において、 前記リセット用トランジスタが非導通状態の時に、前記
リセット側電源線の電位を前記ダイオード側電源線の電
位に近づけることを特徴とする半導体装置の駆動方法。
13. A reset transistor, a photoelectric conversion element, a reset-side power line, a diode-side power line, a reset signal line, and an amplification transistor, wherein a gate terminal of the reset transistor is connected to the reset signal line. One of a drain terminal and a source terminal of the reset transistor is connected to the reset-side power supply line, and the other is connected to the photoelectric conversion element. One terminal of the photoelectric conversion element is The other terminal is connected to the source terminal or the drain terminal of the reset transistor, and the other terminal is connected to the source terminal or the drain terminal of the reset transistor and the photoelectric conversion element. The gate terminal of the amplifying transistor is connected to the connected terminal. The method of driving a semiconductor device according to claim 1, wherein the potential of the reset-side power supply line is made closer to the potential of the diode-side power supply line when the reset transistor is off.
【請求項14】リセット用トランジスタと光電変換素子
とリセット側電源線とダイオード側電源線とリセット信
号線と増幅用トランジスタとを有し、 前記リセット用トランジスタのゲート端子は前記リセッ
ト信号線に接続されており、 前記リセット用トランジスタのドレイン端子またはソー
ス端子の一方は、前記リセット側電源線に接続されてお
り、他方は前記光電変換素子に接続されており、 前記光電変換素子の一方の端子は、前記ダイオード側電
源線と接続されており、他方の端子は、前記リセット用
トランジスタのソース端子もしくはドレイン端子とに接
続されており、 前記リセット用トランジスタのソース端子もしくはドレ
イン端子と前記光電変換素子とに接続されている端子
に、前記増幅用トランジスタのゲート端子が接続されて
いる半導体装置の駆動方法において、 前記リセット用トランジスタが非導通状態の時に、前記
リセット側電源線の電位を、前記リセット用トランジス
タが導通状態の時の電位と前記ダイオード側電源線の電
位の中間の電位にすることを特徴とする半導体装置の駆
動方法。
14. A reset transistor, a photoelectric conversion element, a reset-side power line, a diode-side power line, a reset signal line, and an amplifying transistor, wherein a gate terminal of the reset transistor is connected to the reset signal line. One of a drain terminal and a source terminal of the reset transistor is connected to the reset-side power supply line, and the other is connected to the photoelectric conversion element. One terminal of the photoelectric conversion element is The other terminal is connected to the source terminal or the drain terminal of the reset transistor, and the other terminal is connected to the source terminal or the drain terminal of the reset transistor and the photoelectric conversion element. The gate terminal of the amplifying transistor is connected to the connected terminal. The reset transistor is in a non-conducting state, the potential of the reset-side power supply line is intermediate between the potential of the reset transistor in a conducting state and the potential of the diode-side power line. A method for driving a semiconductor device, comprising:
【請求項15】請求項11乃至請求項14のいずれか1
項において、 前記光電変換素子が、X線センサまたは赤外線センサで
あることを特徴とする半導体装置の駆動方法。
15. The method according to claim 11, wherein:
In the paragraph, the method for driving a semiconductor device, wherein the photoelectric conversion element is an X-ray sensor or an infrared sensor.
【請求項16】請求項11乃至請求項14のいずれか1
項において、 前記光電変換素子が、フォトダイオード、ショットキー
ダイオード、アバランシェダイオード、またはフォトコ
ンダクタのいずれか1つであることを特徴とする半導体
装置の駆動方法。
16. The method according to claim 11, wherein:
In the paragraph, the method for driving a semiconductor device, wherein the photoelectric conversion element is one of a photodiode, a Schottky diode, an avalanche diode, and a photoconductor.
【請求項17】請求項16において、 前記フォトダイオードが、PN型、PIN型、またはNPN埋め
込み型のいずれか1つであることを特徴とする半導体装
置の駆動方法。
17. The method according to claim 16, wherein the photodiode is one of a PN type, a PIN type, and an NPN embedded type.
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