JP2003169256A - Solid-state imaging unit - Google Patents

Solid-state imaging unit

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JP2003169256A
JP2003169256A JP2001369257A JP2001369257A JP2003169256A JP 2003169256 A JP2003169256 A JP 2003169256A JP 2001369257 A JP2001369257 A JP 2001369257A JP 2001369257 A JP2001369257 A JP 2001369257A JP 2003169256 A JP2003169256 A JP 2003169256A
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JP
Japan
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potential
power supply
transfer
solid
gate
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Application number
JP2001369257A
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Japanese (ja)
Inventor
Yasushi Watanabe
恭志 渡辺
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Sharp Corp
Original Assignee
Sharp Corp
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Publication date
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a solid-state imaging unit with high sensitivity and high image quality capable of eliminating after-image caused by defective transfer of electric charges and considerably reducing also transfer noise. <P>SOLUTION: A vertical scanning circuit 24 for power supply pulse once brings a high level power supply voltage VD(i) supplied to a drain terminal of a reset transistor 3 to a low level when a transfer transistor 2 and the reset transistor 3 are both turned on after the signal charge transfer operation where an electric charge transfer vertical scanning circuit 23 applies a high level voltage of an electric charge transfer pulse voltage VTX(i) to a gate of the transfer transistor 2. Thus, the electric charges excessively discharged by thermal emission in a non-depletion surface region other than a pinning layer of a photodiode 1A are supplemented by skimming operations from the drain region. <P>COPYRIGHT: (C)2003,JPO

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】本発明は、被写体を撮像する
例えばCMOSイメージャなどの固体撮像装置に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a solid-state image pickup device such as a CMOS imager for picking up an image of a subject.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、この増幅型固体撮像装置は、縦方
向と横方向にマトリクス状に配列された複数の画素部
と、この複数の画素部の周辺に配設された走査回路とを
有し、この走査回路により複数の画素部から画素データ
を読出し可能になっている。特に、複数の画素部は、各
画素毎に増幅機能を持っている。また、複数の画素部の
画素構成を、その周辺の走査回路を含む駆動回路および
信号処理回路との一体化に有利なCMOS構成としたA
PS(Active Pixel Sensor)型イメージセンサが知られ
ている。
2. Description of the Related Art Conventionally, this amplification type solid-state image pickup device has a plurality of pixel portions arranged in a matrix in the vertical and horizontal directions and a scanning circuit arranged around the plurality of pixel portions. However, this scanning circuit can read pixel data from a plurality of pixel portions. In particular, the plurality of pixel units have an amplification function for each pixel. In addition, the pixel configuration of the plurality of pixel portions has a CMOS configuration that is advantageous for integration with a drive circuit including a scanning circuit and a signal processing circuit in the periphery thereof.
A PS (Active Pixel Sensor) type image sensor is known.

【0003】このAPS型イメージセンサには、1画素
内に光電変換部、増幅部、画素選択部およびリセット部
を形成する必要がある。また、APS型イメージセンサ
には通常、フォトダイオード(PD)からなる光電変換
部の他に、増幅部、画素選択部およびリセット部のため
に3個〜4個のMOS型トランジスタ(Tr)が用いら
れている。
In this APS type image sensor, it is necessary to form a photoelectric conversion section, an amplification section, a pixel selection section and a reset section in one pixel. Further, in the APS type image sensor, usually three to four MOS type transistors (Tr) are used for the amplification section, the pixel selection section and the reset section, in addition to the photoelectric conversion section formed of a photodiode (PD). Has been.

【0004】図4は、従来の増幅型固体撮像装置の要部
構成を示す回路図である。図4には、1個のフォトダイ
オード(PD)と4個のMOS型トランジスタ(Tr)
を用いて、PD+4Tr方式としたAPS型イメージセ
ンサの画素構成例を示している。このPD+4Tr方式
は、例えば「A0.6μmCMOS Pinned Photodiode ColorIma
ge Technology」R.M.Guidash et a1.,IEDM Tech.Diges
t,pp927(1997)に開示されている。
FIG. 4 is a circuit diagram showing a main structure of a conventional amplification type solid-state image pickup device. FIG. 4 shows one photodiode (PD) and four MOS transistors (Tr).
Is used to show a pixel configuration example of an APS type image sensor of PD + 4Tr system. This PD + 4Tr system is based on, for example, “A0.6 μm CMOS Pinned Photodiode ColorIma
ge Technology ”RM Guidash et a1., IEDM Tech.Diges
t, pp927 (1997).

【0005】図4において、増幅型固体撮像装置は、被
写体撮像用の画素部を構成する複数のAPS型イメージ
センサ10と、その水平方向周辺に設けられて垂直方向
に行単位で各画素部を走査する垂直走査回路部20と、
その垂直方向周辺に設けられて水平方向に列単位で各画
素部を走査する水平走査回路部30とを有している。
In FIG. 4, an amplification type solid-state image pickup device includes a plurality of APS type image sensors 10 constituting a pixel portion for picking up an image of a subject and a plurality of APS type image sensors 10 provided around the horizontal direction of the pixel portion in the vertical direction in units of rows. A vertical scanning circuit unit 20 for scanning,
A horizontal scanning circuit unit 30 is provided around the vertical direction and horizontally scans each pixel unit on a column-by-column basis.

【0006】APS型イメージセンサ10は、撮像部
(光電変換部)としてのフォトダイオード1と、フォト
ダイオード1に蓄積された信号電荷を転送するトランス
ファ用トランジスタ2(信号転送部)と、駆動端子の一
端(信号電荷検出部FD)がトランスファ用トランジス
タ2に接続され、その他端が電源線14に接続されたリ
セット用トランジスタ3(リセット部)と、駆動端子の
一端が電源線14に接続され、制御端子がトランジスタ
2,3の接続点(信号電荷検出部FD)に接続された増
幅用トランジスタ4(増幅部)と、増幅用トランジスタ
4の駆動端子の他端が一端に接続された画素選択用トラ
ンジスタ5(画素選択部)とを有している。PDとして
フォトダイオード1が用いられ、4Trとしてトランジ
スタ2〜5が用いられて、PD+4Tr方式となってい
る。
The APS type image sensor 10 includes a photodiode 1 as an image pickup section (photoelectric conversion section), a transfer transistor 2 (signal transfer section) for transferring signal charges accumulated in the photodiode 1, and a drive terminal. One end (the signal charge detection unit FD) is connected to the transfer transistor 2 and the other end is connected to the power supply line 14, and the reset transistor 3 (reset unit) and one end of the drive terminal are connected to the power supply line 14 for control. An amplification transistor 4 (amplification unit) whose terminal is connected to a connection point (signal charge detection unit FD) of the transistors 2 and 3, and a pixel selection transistor whose other end of the drive terminal of the amplification transistor 4 is connected to one end. 5 (pixel selection unit). The photodiode 1 is used as the PD, and the transistors 2 to 5 are used as the 4Tr, which is a PD + 4Tr system.

【0007】垂直走査回路部20は、画素選択用垂直走
査回路21、リセット用垂直走査回路22および電荷転
送用垂直走査回路23と、行方向の画素部毎に水平方向
(行方向)にそれぞれ引き出された複数の画素選択クロ
ックライン15、リセットクロックライン13および電
荷転送クロックライン12とを有している。
The vertical scanning circuit section 20 includes a pixel selection vertical scanning circuit 21, a reset vertical scanning circuit 22, and a charge transfer vertical scanning circuit 23, which are drawn out in the horizontal direction (row direction) for each pixel section in the row direction. It has a plurality of pixel selection clock lines 15, a reset clock line 13 and a charge transfer clock line 12.

【0008】画素選択用垂直走査回路21には、画素選
択用トランジスタ5の制御端子(ゲート)に接続された
画素選択クロックライン15の一端が接続されており、
例えばi行目の画素選択クロックライン15を介して駆
動パルス電圧VSE(i)が垂直走査回路21から画素
選択用トランジスタ5のゲートに印加される。
One end of a pixel selection clock line 15 connected to the control terminal (gate) of the pixel selection transistor 5 is connected to the pixel selection vertical scanning circuit 21,
For example, the drive pulse voltage VSE (i) is applied from the vertical scanning circuit 21 to the gate of the pixel selection transistor 5 via the pixel selection clock line 15 of the i-th row.

【0009】リセット用垂直走査回路22には、リセッ
ト用トランジスタ3の制御端子(ゲート)に接続された
リセットクロックライン13の一端が接続されており、
例えばi行目のリセットクロックライン13を介して駆
動パルス電圧VRS(i)がリセット用垂直走査回路2
2からリセット用トランジスタ3のリセットゲートに印
加される。
The reset vertical scanning circuit 22 is connected to one end of a reset clock line 13 connected to the control terminal (gate) of the reset transistor 3.
For example, the driving pulse voltage VRS (i) is supplied to the reset vertical scanning circuit 2 via the reset clock line 13 of the i-th row.
2 is applied to the reset gate of the reset transistor 3.

【0010】電荷転送用垂直走査回路23には、トラン
スファ用トランジスタ2の制御端子(ゲート)に接続さ
れた電荷転送クロックライン12の一端が接続されてお
り、例えばi行目の電荷転送クロックライン12を介し
て駆動パルス電圧VTX(i)が電荷転送用垂直走査回
路23からトランスファ用トランジスタ2のゲートに印
加される。
One end of the charge transfer clock line 12 connected to the control terminal (gate) of the transfer transistor 2 is connected to the charge transfer vertical scanning circuit 23. For example, the charge transfer clock line 12 of the i-th row. The drive pulse voltage VTX (i) is applied to the gate of the transfer transistor 2 from the charge transfer vertical scanning circuit 23 via the.

【0011】これらの各駆動パルス電圧VSE(i),
VRS(i),VTX(i)はそれぞれ、図5にて後述
する所定のタイミングで供給される。
Each of these drive pulse voltages VSE (i),
VRS (i) and VTX (i) are supplied at predetermined timings described later with reference to FIG.

【0012】水平走査回路部30は、列方向の画素部毎
に垂直方向(列方向)に引き出された複数の垂直信号線
16と、外部に信号出力するための水平信号線36と、
各垂直信号線16上の出力信号を水平信号線36上に時
系列的に順次信号出力させる水平走査回路34およびそ
の駆動部とを有している。
The horizontal scanning circuit section 30 has a plurality of vertical signal lines 16 drawn out in the vertical direction (column direction) for each pixel section in the column direction, and a horizontal signal line 36 for outputting a signal to the outside.
It has a horizontal scanning circuit 34 for sequentially outputting the output signal on each vertical signal line 16 to a horizontal signal line 36 in a time series and a drive unit thereof.

【0013】各列毎の垂直信号線16には負荷トランジ
スタ17が接続されている。また、水平信号線36にも
負荷トランジスタ33が接続されている。垂直信号線1
6上の出力信号は、上記駆動部を構成する駆動トランジ
スタ31および水平選択スイッチトランジスタ32によ
り水平信号線36に伝達される。
A load transistor 17 is connected to the vertical signal line 16 for each column. The load transistor 33 is also connected to the horizontal signal line 36. Vertical signal line 1
The output signal on 6 is transmitted to the horizontal signal line 36 by the drive transistor 31 and the horizontal selection switch transistor 32 which form the drive section.

【0014】駆動トランジスタ31は、その制御端子
(ゲート)に垂直信号線16の出力信号が入力すること
により駆動する。水平選択スイッチトランジスタ32
は、その制御端子(ゲート)に水平走査回路34から水
平走査信号が水平走査信号線35を介して入力すること
により駆動する。駆動トランジスタ31および水平選択
スイッチトランジスタ32の駆動によって、電源電圧V
Dが駆動トランジスタ31および水平選択スイッチトラ
ンジスタ32を通して水平信号線36に出力され、その
水平信号線36に出力され信号は、バッファアンプ37
で増幅された後に、外部に出力信号OSとして出力され
る。
The drive transistor 31 is driven by inputting the output signal of the vertical signal line 16 to its control terminal (gate). Horizontal selection switch transistor 32
Is driven by inputting a horizontal scanning signal from the horizontal scanning circuit 34 to the control terminal (gate) via the horizontal scanning signal line 35. By driving the drive transistor 31 and the horizontal selection switch transistor 32, the power supply voltage V
D is output to the horizontal signal line 36 through the drive transistor 31 and the horizontal selection switch transistor 32, and the signal output to the horizontal signal line 36 is the buffer amplifier 37.
After being amplified by, the output signal OS is output to the outside.

【0015】図5は、図4の増幅型固体撮像装置におけ
る各種駆動パルス電圧信号のタイミングチャートであ
る。図5を用いて、図4で示したPD+4Tr方式の回
路動作を説明する。なお、VD(i)は一定電圧の電源
電圧である。マトリクス状に配列された各画素部のi行
目の各駆動パルス電圧VSE(i),VRS(i),V
TX(i)と、i+1行目の各駆動パルス電圧VSE
(i+1),VRS(i+1),VTX(i+1)と
は、1水平走査期間(1H)を隔てて出力される同様の
各駆動パルス電圧波形であるため、ここではi行目につ
いてのみ説明する。
FIG. 5 is a timing chart of various drive pulse voltage signals in the amplification type solid-state image pickup device of FIG. The circuit operation of the PD + 4Tr method shown in FIG. 4 will be described with reference to FIG. Note that VD (i) is a constant power supply voltage. Each driving pulse voltage VSE (i), VRS (i), V of the i-th row of each pixel portion arranged in a matrix
TX (i) and each drive pulse voltage VSE of the (i + 1) th row
Since (i + 1), VRS (i + 1), and VTX (i + 1) are similar drive pulse voltage waveforms that are output with one horizontal scanning period (1H), only the i-th row will be described here.

【0016】まず、期間t1では、リセット用の駆動パ
ルス電圧VRS(i)がオンしていることから、リセッ
トトランジスタ3のリセットゲートRS(i)がオン状
態となり、リセットゲートRS(i)のポテンシャル電
位が上がるため、電荷検出部FDよりリセットトランジ
スタ3のドレインへ電荷移動が起こり、電荷検出部FD
の電位が電源電圧VDにリセットされる。
First, in the period t1, since the reset drive pulse voltage VRS (i) is on, the reset gate RS (i) of the reset transistor 3 is turned on, and the potential of the reset gate RS (i) is increased. Since the potential rises, charge transfer from the charge detection unit FD to the drain of the reset transistor 3 occurs, and the charge detection unit FD
Is reset to the power supply voltage VD.

【0017】次に、期間t2では、リセット用の駆動パ
ルス電圧VRS(i)がオフすることから、リセットト
ランジスタ3のリセットゲートRS(i)はオフ状態に
なるが、電荷検出部FDではリセット時の電位VDが保
持されている。
Next, in the period t2, since the reset drive pulse voltage VRS (i) is turned off, the reset gate RS (i) of the reset transistor 3 is turned off, but the charge detection unit FD is reset. Potential of VD is held.

【0018】さらに、期間t3では、電荷転送用の駆動
パルス電圧VTX(i)がオンすることから、トランス
ファ用トランジスタ2のトランスファゲートTX(i)
がオン状態となり、トランスファゲートTX(i)のポ
テンシャル電位が上がるため光電変換部のフォトダイオ
ード1に蓄積された信号電荷が信号電荷検出部FDに転
送される。
Further, since the drive pulse voltage VTX (i) for charge transfer is turned on in the period t3, the transfer gate TX (i) of the transfer transistor 2 is turned on.
Is turned on and the potential potential of the transfer gate TX (i) rises, so that the signal charge accumulated in the photodiode 1 of the photoelectric conversion unit is transferred to the signal charge detection unit FD.

【0019】さらに、期間t4では、電荷転送用の駆動
パルス電圧VTX(i)がオフしていることから、トラ
ンスファ用トランジスタ2のトランスファゲートTX
(i)はオフ状態となるが、信号電荷検出部FDでは信
号電荷転送時のフォトダイオード1からの電位が保持さ
れている。
Further, during the period t4, the drive pulse voltage VTX (i) for charge transfer is off, so that the transfer gate TX of the transfer transistor 2 is transferred.
Although (i) is turned off, the signal charge detection unit FD holds the potential from the photodiode 1 at the time of signal charge transfer.

【0020】さらに、期間t6では、電荷転送用の駆動
パルス電圧VTX(i)およびリセット用の駆動パルス
電圧VRS(i)が共にオンすることから、トランスフ
ァ用トランジスタ2のトランスファゲートTX(i),
リセットトランジスタ3のリセットゲートRS(i)が
共にオン状態となり、両方のゲートのポテンシャル電位
が上がるために、フォトダイオード1および信号電荷検
出部FDからリセットトランジスタ3のゲートRS
(i)を介してドレインへ電荷移動が起こる。これによ
て、フォトダイオード1の電位が、トランスファ用トラ
ンジスタ2のゲートハイレベルに依存する電位(φT
H)になり、また、信号電荷検出部FDの電位が電源電
圧VDにリセットされる。
Further, during the period t6, both the drive pulse voltage VTX (i) for charge transfer and the drive pulse voltage VRS (i) for reset are turned on, so that the transfer gate TX (i),
Since the reset gates RS (i) of the reset transistor 3 are both turned on and the potential potentials of both gates rise, the gate RS of the reset transistor 3 is removed from the photodiode 1 and the signal charge detection unit FD.
Charge transfer occurs to the drain via (i). As a result, the potential of the photodiode 1 depends on the gate high level of the transfer transistor 2 (φT
H), and the potential of the signal charge detection unit FD is reset to the power supply voltage VD.

【0021】さらに、期間t7では、電荷転送用の駆動
パルス電圧VTX(i)がオフすることから、トランス
ファ用トランジスタ2のトランスファゲートTX(i)
がオフ状態となり、フォトダイオード1を外部回路から
電気的に遮断する。この期間t7は、フォトダイオード
1の電位をトランスファゲートTX(i)に依存する電
位(φTH)に保持した後に、信号電荷検出部FDをも
外部回路から電気的に遮断するための予備期間となる。
Further, during the period t7, the drive pulse voltage VTX (i) for charge transfer is turned off, so that the transfer gate TX (i) of the transfer transistor 2 is transferred.
Is turned off, and the photodiode 1 is electrically cut off from the external circuit. This period t7 is a preliminary period for electrically disconnecting the signal charge detection unit FD from the external circuit after holding the potential of the photodiode 1 at the potential (φTH) depending on the transfer gate TX (i). .

【0022】以上の期間t1〜t4では、画素選択用の
駆動パルス電圧VSE(i)がオンしていることから、
画素選択クロックライン15の駆動パルス電圧VSE
(i)が画素選択用トランジスタ5のゲートへ印加さ
れ、画素選択用トランジスタ5がオン状態になってい
る。したがって、この期間t1〜t4では、信号電荷検
出部FDでの検出信号が増幅用トランジスタ4で増幅さ
れて垂直信号線16に信号出力される。
Since the drive pulse voltage VSE (i) for pixel selection is on during the above periods t1 to t4,
Driving pulse voltage VSE of the pixel selection clock line 15
(I) is applied to the gate of the pixel selection transistor 5, and the pixel selection transistor 5 is in the ON state. Therefore, in the period t1 to t4, the detection signal in the signal charge detection unit FD is amplified by the amplification transistor 4 and output as a signal to the vertical signal line 16.

【0023】[0023]

【発明が解決しようとする課題】以上説明した図4の回
路構成および図5の回路動作では、フォトダイオード1
から信号電荷検出部FDへのトランスファ用トランジス
タ2を介した電荷転送時に以下に示すような問題が生じ
る。この問題について、図6(a),図6(b)および
図7(a),図7(b)を用いて説明する。
In the circuit configuration shown in FIG. 4 and the circuit operation shown in FIG. 5, the photodiode 1 is used.
When the charge is transferred from the signal charge detecting section FD to the signal charge detecting section FD via the transfer transistor 2, the following problems occur. This problem will be described with reference to FIGS. 6 (a), 6 (b) and 7 (a), 7 (b).

【0024】図6(a)は従来の増幅型固体撮像装置に
おける画素断面図、図6(b)は図6(a)の画素断面
に対応したポテンシャル電位分布図である。なお、ここ
では、信号電荷が電子よりなるnチャネル型について示
すことにする。
FIG. 6A is a pixel sectional view of a conventional amplification type solid-state image pickup device, and FIG. 6B is a potential potential distribution diagram corresponding to the pixel sectional view of FIG. 6A. Note that here, an n-channel type in which signal charge is electrons is shown.

【0025】図6(a)において、p型基板100上に
左側から右側に、フォトダイオード1、トランスファ用
トランジスタ2、電荷検出部104、リセットトランジ
スタ3、ドレイン105の順にそれぞれ形成されてい
る。なお、106は増幅回路(バッファアンプ37な
ど)を示している。
In FIG. 6A, a photodiode 1, a transfer transistor 2, a charge detection unit 104, a reset transistor 3 and a drain 105 are formed in this order from left to right on a p-type substrate 100. Reference numeral 106 denotes an amplifier circuit (buffer amplifier 37 or the like).

【0026】図6(b)において、光電変換された電荷
をフォトダイオード1から電荷検出部104へ転送する
際に、信号電荷読み出し後のフォトダイオード1の電位
は、熱放出効果のためにトランスファ用トランジスタ2
のゲートのハイレベル電位φTHに留まることができ
ず、転送期間と読み出し回数に依存する。即ち、次の蓄
積期間の電荷蓄積量に影響を与え、残像を生じることに
なる。これを不完全電荷転送モードと称する。また、図
6(a)および図6(b)の場合には、フォトダイオー
ド1から電荷検出部104へ電荷を転送する際に転送ノ
イズが発生し、その量ΔVnは次式(1)で表される。
このことは、「Analysis and enhancementof low-light
-level performance of photodiode-type CMOS active
pixel imagers operated with sub-threshold reset」,
Bedabrata Pain et al.,IEEE Workshop on CCDs and Ad
vanced Image Sensors 1999,p.140 に開示されている。
In FIG. 6B, when the photoelectrically converted charges are transferred from the photodiode 1 to the charge detection unit 104, the potential of the photodiode 1 after reading the signal charges is used for transfer due to the heat emission effect. Transistor 2
Cannot remain at the high-level potential φTH of the gate of, and depends on the transfer period and the number of times of reading. That is, the amount of charges accumulated in the next accumulation period is affected, and an afterimage is generated. This is called an incomplete charge transfer mode. Further, in the case of FIGS. 6A and 6B, transfer noise occurs when the charges are transferred from the photodiode 1 to the charge detection unit 104, and the amount ΔVn thereof is expressed by the following equation (1). To be done.
This is `` Analysis and enhancement of low-light
-level performance of photodiode-type CMOS active
pixel imagers operated with sub-threshold reset '',
Bedabrata Pain et al., IEEE Workshop on CCDs and Ad
vanced Image Sensors 1999, p.140.

【0027】 ΔVn=√(kTCj/2) (1) ここで、Cjはフォトダイオード部容量で、主に接合容
量であり、その低減は困難である。
ΔVn = √ (kTCj / 2) (1) Here, Cj is the capacitance of the photodiode portion, which is mainly the junction capacitance, and its reduction is difficult.

【0028】以上の問題を解決する手段として、ピン型
(埋め込み型)フォトダイオードを用いた完全電荷転送
方式が、例えば「New LV-BPD(Low Buried Photo-Diode)
forCMOS Imager」Ikuko Inoue et al.,IEDMT Tech.Dige
st,pp883(1999)に提案されている。これを図7(a)お
よび図7(b)に示している。
As a means for solving the above problems, a complete charge transfer method using a pin type (embedded type) photodiode is disclosed in, for example, "New LV-BPD (Low Buried Photo-Diode)".
for CMOS Imager ”Ikuko Inoue et al., IEDMT Tech.Dige
st, pp883 (1999). This is shown in FIGS. 7 (a) and 7 (b).

【0029】図7(a)は従来の別の増幅型固体撮像装
置における画素断面図、図7(b)は図7(a)の画素
断面に対応したポテンシャル電位分布図である。
FIG. 7A is a pixel sectional view of another conventional amplification type solid-state image pickup device, and FIG. 7B is a potential potential distribution diagram corresponding to the pixel sectional view of FIG. 7A.

【0030】図7(a)において、フォトダイオード1
を、比較的低濃度のn型よりなる電荷蓄積層101と、
その表面側に電位をピンニングする高濃度のp型よりな
るピンニング層102によって構成したものである。こ
の構成例では、電荷蓄積層101とピンニング層102
の形成条件を最適化することにより、フォトダイオード
1から信号電荷検出部104(FD)へ信号電荷を転送
後に、電荷蓄積層101を完全に空乏化させることが可
能である。この場合、フォトダイオード電位は空乏化ポ
テンシャル電位(φdep)となり、これがトランスフ
ァゲートハイレベル電位(φTH)より低ければ、フォ
トダイオード1から電荷検出部104へ電荷を完全に転
送することが可能となる。これを完全電荷転送モードと
称する。
In FIG. 7A, the photodiode 1
A charge storage layer 101 of a relatively low concentration of n-type,
A high concentration p-type pinning layer 102 for pinning the potential is formed on the surface side. In this configuration example, the charge storage layer 101 and the pinning layer 102
It is possible to completely deplete the charge storage layer 101 after the signal charge is transferred from the photodiode 1 to the signal charge detection unit 104 (FD) by optimizing the formation conditions of (1). In this case, the photodiode potential becomes the depletion potential (φdep), and if it is lower than the transfer gate high level potential (φTH), it is possible to completely transfer the charges from the photodiode 1 to the charge detection unit 104. This is called a complete charge transfer mode.

【0031】しかしながら、実際には電荷蓄積層101
とピンニング層102の形成条件を最適化することが極
めて困難である。即ち、図7(a)において、ピンニン
グ層102のトランスファ用トランジスタ2のゲート側
端部の位置が僅かに拡大すれば、即ち、ピンニング層1
02がトランスファ用トランジスタ2のゲート方向にズ
レ込んだ場合には、図7(b)に示すようなポテンシャ
ルバリヤ110が形成される。逆に、ピンニング層10
2のトランスファゲード側端部への位置が僅かに縮小し
た場合には、図7(b)に示すようなポテンシャルポケ
ット111が形成される。これらのポテンシャルバリヤ
110やポテンシャルポケット111の何れの場合にも
不完全電荷転送の原因となって、残像を生じる。
However, in practice, the charge storage layer 101
It is extremely difficult to optimize the conditions for forming the pinning layer 102. That is, in FIG. 7A, if the position of the gate side end of the transfer transistor 2 of the pinning layer 102 is slightly enlarged, that is, the pinning layer 1
When 02 is shifted in the gate direction of the transfer transistor 2, a potential barrier 110 as shown in FIG. 7B is formed. On the contrary, the pinning layer 10
When the position of 2 on the transfer gate side end is slightly reduced, a potential pocket 111 as shown in FIG. 7B is formed. In either case of the potential barrier 110 and the potential pocket 111, an afterimage is generated as a cause of incomplete charge transfer.

【0032】本発明は、上記事情に鑑みて為されたもの
で、電荷転送不良により発生する残像現象を解消すると
共に、転送ノイズも大幅に低減できる高感度で高画質の
固体撮像装置を提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides a high-sensitivity and high-quality solid-state image pickup device which can eliminate the afterimage phenomenon caused by defective charge transfer and can significantly reduce transfer noise. The purpose is to

【0033】[0033]

【課題を解決するための手段】本発明の固体撮像装置
は、一または複数の画素部を有し、該画素部は、光電変
換素子からトランスファゲートを介して信号電荷検出部
が設けられ、この信号電荷検出部からリセットゲートを
介して所定の半導体領域が設けられ、この半導体領域
(ドレイン領域またはソース領域)から電荷検出部への
電源電圧(ドレイン電圧またはソース電圧)によるリセ
ット動作後に光電変換素子から信号電荷検出部への信号
電荷転送動作を行う固体撮像装置において、光電変換素
子の半導体表面領域のうち少なくとも一部領域がピンニ
ング層で覆われており、信号電荷転送動作後のトランス
ファゲートおよびリセットゲートのオン時に、該半導体
領域(ドレイン領域またはソース領域)への電源電圧
(ドレイン電圧またはソース電圧)のハイレベル電位を
一旦ローレベル電位に変化させる電源電位制御手段(ド
レイン電位制御手段またはソース電位制御手段)を有し
たものであり、そのことにより上記目的が達成される。
これらのリセット動作および信号電荷転送動作とは、リ
セットゲートを介して半導体領域から信号電荷検出部の
電位をリセットした後に、トランスファゲートを介して
光電変換素子の信号電荷を信号電荷検出部に転送する動
作であり、これによって信号電荷の検出を行う。また、
ここで、電源電圧とは電圧源から供給される電圧(ここ
では電源パルス電圧VDの半導体領域印加電圧で具体的
にはドレイン電圧またはソース電圧)であり、一般的に
用いられる電源とは限らず、一般的に用いられる電源か
ら更に新たに作った電圧であってもよく、例えば通常の
電源電圧の中間の電圧であってもよい。
A solid-state image pickup device of the present invention has one or a plurality of pixel portions, and the pixel portion is provided with a signal charge detection portion from a photoelectric conversion element through a transfer gate. A predetermined semiconductor region is provided from the signal charge detection unit via the reset gate, and the photoelectric conversion element is provided after the reset operation by the power supply voltage (drain voltage or source voltage) from the semiconductor region (drain region or source region) to the charge detection unit. In the solid-state imaging device performing the signal charge transfer operation from the signal charge detection unit to the signal charge detection unit, at least a part of the semiconductor surface area of the photoelectric conversion element is covered with the pinning layer, and the transfer gate and the reset after the signal charge transfer operation are performed. When the gate is turned on, the power supply voltage (drain voltage or source voltage) to the semiconductor region (drain region or source region) is increased. Scan voltage) are those having once power supply voltage control means for changing the low-level potential high level potential of (the drain potential control means or the source potential control means), the object is achieved.
The reset operation and the signal charge transfer operation are to reset the potential of the signal charge detection unit from the semiconductor region via the reset gate and then transfer the signal charge of the photoelectric conversion element to the signal charge detection unit via the transfer gate. This is an operation, and the signal charge is detected by this operation. Also,
Here, the power supply voltage is a voltage supplied from a voltage source (here, a voltage applied to the semiconductor region of the power supply pulse voltage VD, specifically, a drain voltage or a source voltage), and is not limited to a generally used power supply. Alternatively, it may be a voltage newly generated from a commonly used power supply, for example, an intermediate voltage of a normal power supply voltage.

【0034】また、好ましくは、本発明の固体撮像装置
におけるピンニング層は、トランスファゲートの隣接領
域以外の領域に設けられている。つまり、光電変換素子
の半導体表面領域のうち、少なくともトランスファゲー
トに隣接した領域がピンニング層で覆われていない。
Further, preferably, the pinning layer in the solid-state image pickup device of the present invention is provided in a region other than a region adjacent to the transfer gate. That is, at least the region adjacent to the transfer gate in the semiconductor surface region of the photoelectric conversion element is not covered with the pinning layer.

【0035】さらに、好ましくは、本発明の固体撮像装
置において、ピンニング層の下の信号電荷蓄積部が空乏
化したときの該信号電荷蓄積部の電位が、前記トランス
ファゲートがオン状態のときの該トランスファゲート下
チャネル電位よりも低い電位である。
Further, in the solid-state image pickup device of the present invention, preferably, the potential of the signal charge storage portion under the pinning layer is depleted, and the potential of the signal charge storage portion is depleted when the transfer gate is in the ON state. The potential is lower than the channel potential under the transfer gate.

【0036】さらに、好ましくは、本発明の固体撮像装
置において、前記半導体領域への電源電圧のハイレベル
電位はリセットゲートがオン状態のときの該リセットゲ
ート下チャネル電位よりも低く、かつ該半導体領域への
電源電圧のローレベル電位はトランスファゲートがオン
状態のときの該トランスファゲート下チャネル電位より
も低い電位である。
Further, preferably, in the solid-state imaging device of the present invention, the high level potential of the power supply voltage to the semiconductor region is lower than the channel potential below the reset gate when the reset gate is in the ON state, and the semiconductor region. The low-level potential of the power supply voltage to the transfer gate is lower than the channel potential under the transfer gate when the transfer gate is in the ON state.

【0037】さらに、好ましくは、本発明の固体撮像装
置は、信号電荷検出部の電位変化を増幅する増幅部と、
この増幅部の出力信号を選択的に読出し可能とする画素
選択部とを有する固体撮像装置において、画素選択部に
よる出力信号の読出し動作後に、前記半導体領域への電
源電圧を一旦ローレベル電位に変化させて、前記ピンニ
ング層以外の表面領域の電位が該読出し動作後毎に一定
電位にプリセットされる。
Further, preferably, the solid-state image pickup device of the present invention comprises an amplification section for amplifying a potential change of the signal charge detection section,
In a solid-state imaging device having a pixel selection unit capable of selectively reading the output signal of the amplification unit, after the read operation of the output signal by the pixel selection unit, the power supply voltage to the semiconductor region is temporarily changed to a low level potential. Then, the potential of the surface region other than the pinning layer is preset to a constant potential after each read operation.

【0038】さらに、好ましくは、本発明の固体撮像装
置において、光電変換素子から信号電荷検出部に信号電
荷の転送を行う期間をT1、前記半導体領域の電位をロ
ーレベル電位からハイレベル電位に変化させてからトラ
ンスファゲートをオフするまでの期間をT2とした場
合、T1=T2とする。
Further, preferably, in the solid-state image pickup device of the present invention, the period for transferring the signal charge from the photoelectric conversion element to the signal charge detecting portion is T1, and the potential of the semiconductor region is changed from the low level potential to the high level potential. When the period from when the transfer gate is turned off to when the transfer gate is turned off is T2, T1 = T2.

【0039】さらに、好ましくは、本発明の固体撮像装
置において、複数の画素部は行および列方向にマトリク
ス状に配列され、電源電位制御手段は、水平方向の行単
位で前記半導体領域に独立に接続された走査回路で構成
されており、走査回路によりパルス状の駆動電圧を行単
位で該半導体領域に順次印加する。
Further, preferably, in the solid-state image pickup device of the present invention, the plurality of pixel portions are arranged in a matrix in the row and column directions, and the power supply potential control means is independent in the semiconductor region in units of horizontal rows. The scanning circuits are connected to each other, and a pulsed driving voltage is sequentially applied to the semiconductor regions in units of rows by the scanning circuits.

【0040】さらに、好ましくは、本発明の固体撮像装
置において、前記半導体領域への供給電源は前記増幅部
への供給電源とは異なる供給電源とする。
Further, preferably, in the solid-state image pickup device of the present invention, the power supply to the semiconductor region is different from the power supply to the amplification section.

【0041】上記構成により、以下、その作用を説明す
る。
The operation of the above structure will be described below.

【0042】電源電位制御手段が、信号電荷転送動作後
のトランスファゲートおよびリセットゲートがオン時
に、半導体領域へのハイレベル電源電位を一旦ローレベ
ル電位にする一連の動作を行う。これによって、光電変
換素子のピンニング層以外の非空乏化表面領域において
熱放出により過剰に排出された電荷が、半導体領域から
のスキミング動作により穴埋めされる。これにより残像
現象とノイズが大幅に抑制される。
The power supply potential control means performs a series of operations for temporarily setting the high level power supply potential to the semiconductor region to the low level potential when the transfer gate and the reset gate after the signal charge transfer operation are turned on. As a result, the charges excessively discharged by heat emission in the non-depleted surface region other than the pinning layer of the photoelectric conversion element are filled by the skimming operation from the semiconductor region. As a result, the afterimage phenomenon and noise are significantly suppressed.

【0043】[0043]

【発明の実施の形態】以下、本発明の固体撮像装置の実
施形態として本発明を増幅型固体撮像装置に適用した場
合について、図面を参照しながら詳細に説明する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, a case where the present invention is applied to an amplification type solid-state image pickup device as an embodiment of the solid-state image pickup device of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

【0044】図1は、本発明の増幅型固体撮像装置の一
実施形態における要部構成を示す回路図である。なお、
以下、従来技術と同様の作用効果を奏する部材には同一
の符号番号を付している。
FIG. 1 is a circuit diagram showing a main configuration of an embodiment of the amplification type solid-state image pickup device of the present invention. In addition,
Hereinafter, members having the same effects as those of the conventional art are designated by the same reference numerals.

【0045】図1において、増幅型固体撮像装置50
は、行方向および列方向にマトリクス状に配列された被
写体撮像用の複数の画素部10Aと、その水平方向周辺
に設けられて垂直方向に行単位で各画素部を走査する垂
直走査回路部20Aと、その垂直方向周辺に設けられて
水平方向に列単位で各画素部を走査する水平走査回路部
30とを有している。
In FIG. 1, an amplification type solid-state image pickup device 50.
Is a plurality of pixel portions 10A for subject imaging arranged in a matrix in the row direction and the column direction, and a vertical scanning circuit portion 20A provided around the horizontal direction and scanning each pixel portion in the vertical direction row by row. And a horizontal scanning circuit section 30 provided around the vertical direction and scanning each pixel section in the horizontal direction in units of columns.

【0046】画素部10Aは、撮像部(光電変換素子)
としてのフォトダイオード1Aと、フォトダイオード1
Aに蓄積された信号電荷を信号電荷検出部FDに転送す
る信号転送部としてのトランスファ用トランジスタ2
と、電源電圧としての電源パルス電圧VD(半導体領域
印加電圧)が供給される半導体領域としてのドレイン領
域から信号電荷検出部FDの電位をリセットするリセッ
ト部としてのリセット用トランジスタ3と、電源固定電
圧VODが後述する電源電位供給ライン141を介して
供給され、信号電荷検出部FDの電位に応じて信号増幅
する増幅部としての増幅用トランジスタ4と、増幅用ト
ランジスタ4で増幅した出力信号を読出し可能とする画
素選択部としての画素選択用トランジスタ5とを有して
いる。
The pixel section 10A is an image pickup section (photoelectric conversion element).
Photodiode 1A as a photo diode 1
Transfer transistor 2 as a signal transfer unit for transferring the signal charge accumulated in A to the signal charge detection unit FD
A reset transistor 3 as a reset unit for resetting the potential of the signal charge detection unit FD from a drain region as a semiconductor region to which a power supply pulse voltage VD (semiconductor region applied voltage) as a power supply voltage is supplied; VOD is supplied via a power supply potential supply line 141 described later, and the amplification transistor 4 as an amplification unit that amplifies the signal according to the potential of the signal charge detection unit FD and the output signal amplified by the amplification transistor 4 can be read. And a pixel selection transistor 5 as a pixel selection unit.

【0047】垂直走査回路部20Aは、画素選択用垂直
走査回路21、リセット用垂直走査回路22A、電荷転
送用垂直走査回路23Aおよび電源供給パルス用垂直走
査回路24(電源電位制御手段)と、行方向の画素部毎
に水平方向(行方向)にそれぞれ引き出された複数の画
素選択クロックライン15、リセットクロックライン1
3、電荷転送クロックライン12および電源線としての
電源電位供給ライン140とを有している。
The vertical scanning circuit portion 20A includes a pixel selection vertical scanning circuit 21, a reset vertical scanning circuit 22A, a charge transfer vertical scanning circuit 23A, and a power supply pulse vertical scanning circuit 24 (power supply potential control means). A plurality of pixel selection clock lines 15 and a reset clock line 1 that are drawn out in the horizontal direction (row direction) for each pixel portion in the direction.
3, a charge transfer clock line 12, and a power supply potential supply line 140 as a power supply line.

【0048】画素選択用垂直走査回路21には、画素選
択用トランジスタ5の制御端子(ゲート)に接続された
画素選択クロックライン15の一端が接続されており、
例えばi行目の画素選択クロックライン15を介して駆
動パルス電圧VSE(i)のハイレベル電位が画素選択
時(後述する図3の期間t1〜t4)に垂直走査回路2
1から画素選択用トランジスタ5のゲートに印加され
る。
To the pixel selection vertical scanning circuit 21, one end of a pixel selection clock line 15 connected to the control terminal (gate) of the pixel selection transistor 5 is connected,
For example, when the high-level potential of the drive pulse voltage VSE (i) is selected through the pixel selection clock line 15 of the i-th row during pixel selection (periods t1 to t4 in FIG. 3 described later), the vertical scanning circuit 2
1 to the gate of the pixel selection transistor 5.

【0049】リセット用垂直走査回路22Aには、リセ
ット用トランジスタ3の制御端子(ゲート)に接続され
たリセットクロックライン13の一端が接続されてお
り、例えばi行目のリセットクロックライン13を介し
て駆動パルス電圧VRS(i)のハイレベル電位がリセ
ット時(後述する図3の期間t1,t5〜t7)にリセ
ット用垂直走査回路22Aからリセット用トランジスタ
3のゲートに印加される。
One end of the reset clock line 13 connected to the control terminal (gate) of the reset transistor 3 is connected to the reset vertical scanning circuit 22A, and for example, via the reset clock line 13 of the i-th row. The high-level potential of the drive pulse voltage VRS (i) is applied to the gate of the reset transistor 3 from the reset vertical scanning circuit 22A at the time of reset (periods t1, t5 to t7 in FIG. 3 described later).

【0050】電荷転送用垂直走査回路23Aには、トラ
ンスファ用トランジスタ2の制御端子(ゲート)に接続
された電荷転送クロックライン12の一端が接続されて
おり、例えばi行目の信号電荷転送クロックライン12
を介して駆動パルス電圧VTX(i)のハイレベル電位
が信号電荷転送時(後述する図3の期間t3,t5,t
6)に電荷転送用垂直走査回路23Aからトランスファ
用トランジスタ2のゲートに印加される。
One end of the charge transfer clock line 12 connected to the control terminal (gate) of the transfer transistor 2 is connected to the charge transfer vertical scanning circuit 23A. For example, the signal charge transfer clock line of the i-th row. 12
The high-level potential of the drive pulse voltage VTX (i) is transferred via the signal charge transfer period (periods t3, t5, t in FIG.
6) is applied to the gate of the transfer transistor 2 from the charge transfer vertical scanning circuit 23A.

【0051】電源供給パルス用垂直走査回路24には、
リセット用トランジスタ3のドレイン端子(半導体領域
としてのドレイン領域)に接続された電源電位供給ライ
ン140の一端が接続されており、例えばi行目の電源
電位供給ライン140を介して電源パルス電圧VD
(i)のローレベル電位に、信号電荷転送動作後であっ
て画素選択動作直後のトランスファ用トランジスタ2お
よびリセット用トランジスタ3がオン時(後述する図3
の期間t5)に、一旦変化させるように、そのローレベ
ル電位を電源電位供給用垂直走査回路24からリセット
用トランジスタ3のドレイン端子(ドレイン領域)に所
定期間印加する。
In the vertical scanning circuit 24 for power supply pulse,
One end of a power supply potential supply line 140 connected to the drain terminal (drain region as a semiconductor region) of the reset transistor 3 is connected, and for example, the power supply pulse voltage VD is supplied via the power supply potential supply line 140 of the i-th row.
When the transfer transistor 2 and the reset transistor 3 are turned on to the low level potential of (i) after the signal charge transfer operation and immediately after the pixel selection operation (see FIG.
In the period t5), the low-level potential is applied to the drain terminal (drain region) of the reset transistor 3 for a predetermined period from the vertical scanning circuit 24 for supplying the power potential so as to be changed once.

【0052】リセット用トランジスタ3のドレイン電位
の電源パルス電圧VDと、増幅用トランジスタ4のソー
スフォロワの電源固定電圧VODとは別の電源から供給
される電源電圧である。このソースフォロワは行単位で
駆動されるから、ソースフォロワの電源固定電圧VOD
を水平方向に引き出した場合には、行単位の電源線に駆
動電流が集中し、配線抵抗の影響が画素部からの出力信
号に出る可能性がある。これに対して、本発明のソース
フォロワ電源は電源電位供給ライン141を介して列単
位で垂直方向に増幅用トランジスタ4のソースに接続さ
れ、駆動電流の集中を避けることが可能となる。一方、
リセットドレイン領域に流れる電流は、受光部信号電荷
の放電と容量の充放電の電流であり、これは小さいた
め、電源電位供給ライン140を介して水平方向に接続
しても駆動電流の集中などの問題は生じない。
The power supply pulse voltage VD of the drain potential of the reset transistor 3 and the power supply fixed voltage VOD of the source follower of the amplification transistor 4 are power supply voltages supplied from different power supplies. Since this source follower is driven row by row, the source follower fixed voltage VOD
When is extracted in the horizontal direction, the drive current is concentrated on the power supply line in units of rows, and the influence of the wiring resistance may appear in the output signal from the pixel portion. On the other hand, the source follower power supply of the present invention is connected to the source of the amplifying transistor 4 in the column direction in the vertical direction via the power supply potential supply line 141, and it becomes possible to avoid concentration of the drive current. on the other hand,
The current flowing in the reset drain region is the current for discharging the signal charges of the light receiving unit and the charge / discharge of the capacitance, and since it is small, even if it is connected in the horizontal direction via the power supply potential supply line 140, the concentration of the drive current or the like is reduced. There is no problem.

【0053】水平走査回路部30は、列方向の画素部毎
に垂直方向(列方向)に引き出された複数の垂直信号線
16と、外部に信号出力するための水平信号線36と、
各垂直信号線16上への出力信号を水平信号線36上に
時系列的に順次信号出力させる水平走査回路34および
その駆動部とを有している。
The horizontal scanning circuit section 30 includes a plurality of vertical signal lines 16 drawn in the vertical direction (column direction) for each pixel section in the column direction, and a horizontal signal line 36 for outputting a signal to the outside.
It has a horizontal scanning circuit 34 for sequentially outputting the output signal on each vertical signal line 16 to the horizontal signal line 36 in time series and a drive unit thereof.

【0054】各列毎の垂直信号線16には、負荷トラン
ジスタ17が接続されており、垂直信号線16上の出力
信号が駆動トランジスタ31および水平選択スイッチト
ランジスタ32を介して、水平信号線36に伝達され
る。この水平選択スイッチトランジスタ32は水平走査
回34から駆動信号により駆動される。
A load transistor 17 is connected to the vertical signal line 16 for each column, and an output signal on the vertical signal line 16 is sent to a horizontal signal line 36 via a drive transistor 31 and a horizontal selection switch transistor 32. Transmitted. The horizontal selection switch transistor 32 is driven by a drive signal from the horizontal scanning circuit 34.

【0055】水平信号線36には、負荷トランジスタ3
3が接続されている。水平信号線36の信号はバッファ
アンプ37で増幅され出力信号OSとなる。
The load transistor 3 is connected to the horizontal signal line 36.
3 is connected. The signal on the horizontal signal line 36 is amplified by the buffer amplifier 37 and becomes the output signal OS.

【0056】ここで、本発明の画素部10Aの半導体構
造およびその制御に基づく、電荷転送不良による残像現
象および転送ノイズの低減効果について説明する。
Here, the effect of reducing the afterimage phenomenon and transfer noise due to charge transfer failure based on the semiconductor structure of the pixel portion 10A of the present invention and its control will be described.

【0057】図2は、図1の増幅型固体撮像装置の画素
部を示す図であり、(a)はその平面図、(b)はその
断面図、(c)はそのポテンシャル電位分布図である。
2A and 2B are views showing a pixel portion of the amplification type solid-state image pickup device of FIG. 1. FIG. 2A is a plan view thereof, FIG. 2B is a sectional view thereof, and FIG. is there.

【0058】図2(a)および図2(b)において、本
発明の増幅型固体撮像装置50の画素部10Aは、光電
変換素子としてのフォトダイオード1Aからトランスフ
ァ用トランジスタ2のトランスファゲートを介して信号
電荷検出部104(FD)が設けられ、この電荷検出部
104(FD)からリセット用トランジスタ3のリセッ
トゲートを介してドレイン領域105が設けられてい
る。
2A and 2B, the pixel portion 10A of the amplification type solid-state image pickup device 50 of the present invention includes a photodiode 1A as a photoelectric conversion element and a transfer gate of a transfer transistor 2. The signal charge detection unit 104 (FD) is provided, and the drain region 105 is provided from the charge detection unit 104 (FD) via the reset gate of the reset transistor 3.

【0059】フォトダイオード1Aは、p型半導体基板
100上に、n型半導体層101と、その表面の一部に
高濃度p型半導体層よりなるピンニング層102が形成
されて構成されている。n型半導体層101のうち、ピ
ンニング層102で覆われている高濃度p型半導体領域
では、トランスファ用トランジスタ2がオン状態になっ
てフォトダイオード1Aから電荷検出部104へ信号電
荷転送時に完全空乏化し、そのポテンシャル電位はφd
pとなる。ピンニング層102の下のポテンシャル電位
φdepは、トランスファ用トランジスタ2がオン状態
時のポテンシャル電位φTHよりも低くしなければなら
ない。つまり、ピンニング層102の下の信号電荷蓄積
部が空乏化したときの信号電荷蓄積部の電位が、トラン
スファ用トランジスタ2がオン状態のときのトランスフ
ァゲート下チャネル電位よりも低い電位にしなければな
らない。
The photodiode 1A is constructed by forming an n-type semiconductor layer 101 on a p-type semiconductor substrate 100 and a pinning layer 102 made of a high-concentration p-type semiconductor layer on a part of the surface thereof. In the high-concentration p-type semiconductor region of the n-type semiconductor layer 101 covered with the pinning layer 102, the transfer transistor 2 is turned on and completely depleted during signal charge transfer from the photodiode 1A to the charge detection unit 104. , Its potential is φd
p. The potential potential φdep under the pinning layer 102 must be lower than the potential potential φTH when the transfer transistor 2 is in the ON state. That is, the potential of the signal charge storage portion when the signal charge storage portion under the pinning layer 102 is depleted must be lower than the potential below the transfer gate channel when the transfer transistor 2 is in the ON state.

【0060】一方、n型半導体層101のうち、トラン
スファ用トランジスタ2のゲートに隣接する領域103
は、ピンニング層102で覆われていない。即ち、ピン
ニング層102は、トランスファ用トランジスタ2のト
ランスファゲートの隣接領域103の以外の領域に設け
られている。このような表面状態であれば、従来では、
前述したように不完全転送モードとなり残像が生じてし
まう。
On the other hand, in the n-type semiconductor layer 101, a region 103 adjacent to the gate of the transfer transistor 2
Are not covered with the pinning layer 102. That is, the pinning layer 102 is provided in a region other than the region 103 adjacent to the transfer gate of the transfer transistor 2. With such a surface condition, conventionally,
As described above, the incomplete transfer mode is set and an afterimage occurs.

【0061】しかしながら、本発明では、以下の制御動
作により領域103は残像を起さない。図2(c)に示
すように、ドレイン領域105はDC固定電位ではな
く、高レベル(VDH)と低レベル(VDL)となる電
源パルス電圧VDである。ここで、VDHはリセットト
ランジスタ3のゲートハイレベル電位φRHよりもやや
高い電位とされ、VDLはトランスファ用トランジスタ
2のゲートハイレベル電位φTHよりもやや低い電位と
される。ドレイン領域105がVDLとなるのは、通常
のリセット動作およびトランスファ動作が終了し、画素
選択動作が終了した直後である。即ち、通常の画素選択
動作(後述の図3におけるtl〜t4の期間)が終了
後、再度、トランスファ用トランジスタ2およびリセッ
トトランジスタ3の各ゲートをハイレベルにしてから、
ドレイン領域105を一旦VDLとし、再度、VDHへ
戻すように動作させる。その後、トランスファ用トラン
ジスタ2のゲートはローレベルに戻る。この一連の動作
により、非空乏化領域103において熱放出により過剰
に排出された電荷が、ドレイン領域105からのスキミ
ング動作により穴埋めされる。これにより残像現象が抑
圧される。このスキミング動作により電荷が注入・排出
されるのは非空乏化領域103のみである。この非空乏
化領域103の容量をC0とすると、スキミング動作に
より非空乏化領域103に発生するノイズの量ΔVnは
次式で表される。
However, in the present invention, the after-image does not occur in the area 103 due to the following control operation. As shown in FIG. 2C, the drain region 105 is not the DC fixed potential but the power supply pulse voltage VD which becomes the high level (VDH) and the low level (VDL). Here, VDH is set to a potential slightly higher than the gate high level potential φRH of the reset transistor 3, and VDL is set to a potential slightly lower than the gate high level potential φTH of the transfer transistor 2. The drain region 105 becomes VDL immediately after the normal reset operation and transfer operation are completed and the pixel selection operation is completed. That is, after the normal pixel selection operation (the period from tl to t4 in FIG. 3 described later) is completed, the gates of the transfer transistor 2 and the reset transistor 3 are set to the high level again,
The drain region 105 is once set to VDL and is operated to return to VDH again. After that, the gate of the transfer transistor 2 returns to the low level. By this series of operations, the charges excessively discharged by heat emission in the non-depleted region 103 are filled by the skimming operation from the drain region 105. This suppresses the afterimage phenomenon. It is only in the non-depleted region 103 that charges are injected and discharged by this skimming operation. When the capacitance of the non-depleted region 103 is C0, the amount of noise ΔVn generated in the non-depleted region 103 due to the skimming operation is expressed by the following equation.

【0062】 ΔVn=√(kTC0/2) (2) 上記式(2)を、前述した式(1)と比べると、図1
(c)と図6(b)の比較により明らかのように、C0
≪Cjになる。したがって、本発明においては式(1)
で表されるノイズの量ΔVnを大幅に低減することがで
きる。即ち、本発明の構成によって、残像を抑えると共
に、ノイズをも大幅に抑圧することが可能となる。
ΔVn = √ (kTC0 / 2) (2) Comparing the above equation (2) with the above equation (1), FIG.
As is clear from the comparison between (c) and FIG. 6 (b), C0
≪Cj. Therefore, in the present invention, the formula (1)
The amount of noise ΔVn represented by can be significantly reduced. That is, with the configuration of the present invention, it is possible to suppress the afterimage and also significantly suppress the noise.

【0063】また、本発明の他の利点として、非空乏化
領域103の形成を許容する。したがって、従来は、ポ
テンシャルバリヤやポテンシャルポケットの形成を防ぐ
ために、非常に厳しい位置精度が要求されたピン型フォ
トダイオードの形成が、大変容易になる。更にまた、フ
ォトダイオード領域の大部分はピン型とすることで、フ
ォトダイオード性能の重要なファクタであった暗電流に
ついても、大幅に低減することが可能となる。
As another advantage of the present invention, the formation of the non-depleted region 103 is allowed. Therefore, conventionally, it becomes very easy to form a pin-type photodiode that requires extremely strict positional accuracy in order to prevent the formation of a potential barrier and a potential pocket. Furthermore, by making most of the photodiode region a pin type, it is possible to significantly reduce the dark current, which was an important factor of the photodiode performance.

【0064】上記構成により、以下、その動作を説明す
る。
With the above configuration, the operation will be described below.

【0065】図3は、図2(b)の半導体構造の画素部
を持つ図1の増幅型固体撮像装置の動作を説明するため
の各駆動パルス電圧のタイミングチャートである。な
お、i行目、i+1行目の各駆動パルス電圧VSE
(i),VRS(i),VTX(i),VSE(i+
1),VRS(i+1),VTX(i+1)および電源
パルス電圧VD(i),VD(i+1)は、1水平走査
期間(1H)を隔てて同様のパルス電圧波形であるた
め、i行目についてのみ説明する。
FIG. 3 is a timing chart of each drive pulse voltage for explaining the operation of the amplification type solid-state imaging device of FIG. 1 having the pixel portion of the semiconductor structure of FIG. 2 (b). In addition, each drive pulse voltage VSE of the i-th row and the i + 1-th row
(I), VRS (i), VTX (i), VSE (i +
1), VRS (i + 1), VTX (i + 1) and power supply pulse voltages VD (i), VD (i + 1) have similar pulse voltage waveforms with one horizontal scanning period (1H), and therefore, for the i-th row Only explained.

【0066】本発明では、リセットドレイン電圧の電源
パルス電圧VDも読み出し動作に同期して変化する。こ
のときの電源パルス電圧VDの電圧波形VD(i)は、
図3に示すように水平方向に行単位で変化する。
In the present invention, the power supply pulse voltage VD of the reset drain voltage also changes in synchronization with the read operation. The voltage waveform VD (i) of the power supply pulse voltage VD at this time is
As shown in FIG. 3, it changes in the horizontal direction row by row.

【0067】図3に示すように、まず、期間tlでは、
リセットトランジスタ3のゲートRS(i)がオン状態
となり、ゲートRS(i)のポテンシャル電位が上がる
ため、電荷検出部FDよりリセットトランジスタ3のド
レイン領域に電荷移動が起こり、電荷検出部FDの電位
が電源電圧VDのハイレベル電位VD(H)にリセット
される。
As shown in FIG. 3, first, in the period tl,
Since the gate RS (i) of the reset transistor 3 is turned on and the potential potential of the gate RS (i) rises, charge transfer from the charge detection unit FD to the drain region of the reset transistor 3 occurs and the potential of the charge detection unit FD changes. The high level potential VD (H) of the power supply voltage VD is reset.

【0068】次に、期間t2では、リセットトランジス
タ3のゲートRS(i)はオフ状態になるが、電荷検出
部FDではリセット時の電位VD(i)が保持される。
Next, in the period t2, the gate RS (i) of the reset transistor 3 is turned off, but the electric potential VD (i) at the time of reset is held in the charge detection portion FD.

【0069】さらに、期間t3では、トランスファ用ト
ランジスタ2のゲートTX(i)がオン状態となり、ゲ
ートTX(i)のポテンシャル電位が上がるため、フォ
トダイオード1Aに蓄積された信号電荷が電荷検出部F
Dに転送される。この電荷転送により、フォトダイオー
ド1Aのうち空乏領域のピンニング層102下では、空
乏化しポテンシャル電位φdepとなるが、非空乏化領
域103では、熱放出効果により電位は固定化しない。
Further, in the period t3, the gate TX (i) of the transfer transistor 2 is turned on, and the potential potential of the gate TX (i) rises, so that the signal charge accumulated in the photodiode 1A is charged.
Forwarded to D. Due to this charge transfer, under the pinning layer 102 in the depletion region of the photodiode 1A, the potential becomes φdep, but in the non-depleted region 103, the potential is not fixed due to the heat emission effect.

【0070】さらに、期間t4では、トランスファ用ト
ランジスタ2のゲートTX(i)がオフ状態となるが、
信号電荷検出部FDでは信号電荷転送時の電位が保持さ
れている。ここまでの期間t1〜t4では、リセットド
レイン電圧VD(i)および駆動パルス電圧VSE
(i)は、ハイレベル電位VD(H)を保持している。
即ち、期間tl〜t4において、画素選択クロックライ
ン15の駆動パルス電圧VSE(i)が画素選択用トラ
ンジスタ5のゲートへ印加され、画素選択用トランジス
タ5がオン状態であるため、信号電荷検出部FDの検出
信号に応じて増幅された出力信号が画素選択用トランジ
スタ5を介して垂直信号線16へと出力される。
Further, in the period t4, the gate TX (i) of the transfer transistor 2 is turned off,
The signal charge detection unit FD holds the potential at the time of signal charge transfer. In the periods t1 to t4 so far, the reset drain voltage VD (i) and the drive pulse voltage VSE
(I) holds the high level potential VD (H).
That is, in the period tl to t4, the drive pulse voltage VSE (i) of the pixel selection clock line 15 is applied to the gate of the pixel selection transistor 5, and the pixel selection transistor 5 is in the ON state, so the signal charge detection unit FD The output signal amplified in accordance with the detection signal is output to the vertical signal line 16 via the pixel selecting transistor 5.

【0071】さらに、期間t5では、リセットトランジ
スタ3のリセットドレイン電圧VD(i)がローレベル
電位VD(L)に変化し、トランスファ用トランジスタ
2のゲートTX(i)、リセットトランジスタ3のゲー
トRS(i)が共にオン状態になっているため、リセッ
トトランジスタ3のドレイン領域からフォトダイオード
1Aの非空乏化領域103に対して電荷の注入が為され
る。
Further, in the period t5, the reset drain voltage VD (i) of the reset transistor 3 changes to the low level potential VD (L), the gate TX (i) of the transfer transistor 2 and the gate RS (of the reset transistor 3 Since i) is both turned on, charges are injected from the drain region of the reset transistor 3 into the non-depleted region 103 of the photodiode 1A.

【0072】さらに、期間t6では、リセットトランジ
スタ3のリセットドレイン電圧VD(i)が再びハイレ
ベル電位VD(H)となり、トランスファ用トランジス
タ2のゲートTX(i)、リセットトランジスタ3のゲ
ートRS(i)がオン状態であるため、フォトダイオー
ド1Aの非空乏化領域103に注入された電荷量のうち
で、トランスファ用トランジスタ2のゲートTX(i)
のハイレベル電位φTHを越える電荷量が再びリセット
トランジスタ3のドレイン領域に戻されると共に、フォ
トダイオード1Aの非空乏化領域103の電位が電位φ
THにプリセットされる。このときのフォトダイオード
1Aの非空乏化領域103の電位は、期間t3における
動作時の電位と同じであることから、読み出し動作後の
状態を常に一定に保つことが可能となる。これによっ
て、残像現象を生じない。
Further, in the period t6, the reset drain voltage VD (i) of the reset transistor 3 becomes the high level potential VD (H) again, and the gate TX (i) of the transfer transistor 2 and the gate RS (i of the reset transistor 3 are obtained. ) Is in the ON state, the gate TX (i) of the transfer transistor 2 is included in the charge amount injected into the non-depleted region 103 of the photodiode 1A.
Is returned to the drain region of the reset transistor 3 again, and the potential of the non-depleted region 103 of the photodiode 1A is reduced to the potential φ.
It is preset to TH. Since the potential of the non-depleted region 103 of the photodiode 1A at this time is the same as the potential during the operation in the period t3, the state after the read operation can be always kept constant. As a result, the afterimage phenomenon does not occur.

【0073】さらに、期間t7では、電荷転送用の駆動
パルス電圧VTX(i)がオフすることから、トランス
ファ用トランジスタ2のトランスファゲートTX(i)
がオフ状態となり、フォトダイオード1Aを外部回路か
ら電気的に遮断する。この期間t7は、フォトダイオー
ド1Aの電位をトランスファゲートTX(i)に依存す
る電位(φTH)に保持した後に、電荷検出部FDをも
外部回路から電気的に遮断するための予備期間となる。
Further, in the period t7, the drive pulse voltage VTX (i) for charge transfer is turned off, so that the transfer gate TX (i) of the transfer transistor 2 is transferred.
Is turned off, and the photodiode 1A is electrically cut off from the external circuit. This period t7 is a preliminary period for electrically disconnecting the charge detection unit FD from the external circuit after holding the potential of the photodiode 1A at the potential (φTH) depending on the transfer gate TX (i).

【0074】以上により、本実施形態によれば、ピン型
フォトダイオード1Aを用いながら、その領域表面の一
部に非空乏化領域103の形成を許容するため、フォト
ダイオード1Aの形成が大変容易になる。しかも、スキ
ミング動作により残像をなくすことが可能となる。ま
た、フォトダイオード領域の大部分はピン型とすること
で、フォトダイオード性能の重要なファクタであった暗
電流についても、大幅に低減することが可能となる。こ
れらに加えて、非空乏化領域103の容量を極めて小さ
くできることから、転送ノイズも大幅に低減することが
可能になる。以上により、高性能イメージセンサの形成
に本発明は極めて有用である。
As described above, according to the present embodiment, since the non-depleted region 103 is allowed to be formed in a part of the surface of the pin type photodiode 1A, the photodiode 1A can be formed very easily. Become. Moreover, the afterimage can be eliminated by the skimming operation. Further, by making most of the photodiode region a pin type, it is possible to significantly reduce the dark current, which was an important factor in the photodiode performance. In addition to these, since the capacitance of the non-depleted region 103 can be made extremely small, it is possible to significantly reduce transfer noise. As described above, the present invention is extremely useful for forming a high performance image sensor.

【0075】なお、熱放出効果による電位変化は対数的
に変化する。したがって、上述した期間のうち、期間t
3=期間t6とすることにより、それぞれの期間での電
位変化を同一にすることができる。以上より、本発明で
は期間t3=期間t6とすることが望ましい。
The potential change due to the heat release effect changes logarithmically. Therefore, of the above-mentioned periods, the period t
By setting 3 = period t6, the potential change in each period can be made the same. From the above, in the present invention, it is desirable that the period t3 = the period t6.

【0076】また、図2に示した回路例では、リセット
用トランジスタ3のドレイン領域に接続されたリセット
ドレイン電圧供給用の電源電位供給ライン140とソー
スフォロワの電源電位供給ライン141とは別回路とし
たが、本発明はこれに限定されるものではない。つま
り、ソースフォロワに駆動電流が流れるのは図3におい
て期間t1〜期間t4の間であるから、電源供給パルス
用垂直走査回路24からの電源パルス電圧信号VD
(i)等によって時系列にパルス駆動することが可能で
ある。したがって、行単位の電源線にソースフォロワの
駆動電流が集中しても配線抵抗の影響がでないようにす
れば、図示しないがソースフォロワの電源電位供給ライ
ン141とリセットドレイン電圧供給用の電源電位供給
ライン140とを共通接続し、電源供給パルス用垂直走
査回路24からの新たな電源パルス電圧信号VD(i)
が印加されるようにしてもよい。
In the circuit example shown in FIG. 2, the power supply potential supply line 140 for supplying the reset drain voltage connected to the drain region of the reset transistor 3 and the power supply potential supply line 141 of the source follower are different circuits. However, the present invention is not limited to this. That is, since the drive current flows through the source follower in the period t1 to the period t4 in FIG. 3, the power supply pulse voltage signal VD from the power supply pulse vertical scanning circuit 24 is supplied.
Pulse driving can be performed in time series by (i) or the like. Therefore, if the wiring resistance is not affected even if the drive current of the source follower is concentrated on the power supply line of each row, although not shown, the power supply potential supply line 141 of the source follower and the power supply potential supply for supplying the reset drain voltage are not shown. A new power supply pulse voltage signal VD (i) from the vertical scanning circuit 24 for power supply pulse, which is commonly connected to the line 140.
May be applied.

【0077】[0077]

【発明の効果】以上より、本発明によれば、電源電位制
御手段が、信号電荷転送動作後のトランスファゲートお
よびリセットゲートがオン時に、半導体領域へのハイレ
ベル電源電位を一旦ローレベル電位にするため、光電変
換素子のピンニング層以外の非空乏化表面領域において
熱放出により過剰に排出された電荷が、上記半導体領域
からのスキミング動作により穴埋めされる。これによっ
て、従来、電荷転送不良により発生する残像現象を解消
できると共に転送ノイズも大幅に低減できて、高感度で
高画質の固体撮像装置を得ることができる。
As described above, according to the present invention, the power supply potential control means temporarily sets the high level power supply potential to the semiconductor region to the low level potential when the transfer gate and the reset gate after the signal charge transfer operation are turned on. Therefore, the charges excessively discharged by heat emission in the non-depleted surface region other than the pinning layer of the photoelectric conversion element are filled by the skimming operation from the semiconductor region. As a result, it is possible to eliminate the afterimage phenomenon that has conventionally been caused by defective charge transfer and also to significantly reduce transfer noise, so that it is possible to obtain a high-sensitivity and high-quality solid-state imaging device.

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

【図1】本発明の増幅型固体撮像装置の一実施形態にお
ける要部構成を示す回路図である。
FIG. 1 is a circuit diagram showing a main part configuration in an embodiment of an amplification type solid-state imaging device of the present invention.

【図2】図1の増幅型固体撮像装置の画素部について説
明するための図であり、(a)はその平面図、(b)は
その断面図、(c)はそのポテンシャル電位分布図であ
る。
2A and 2B are diagrams for explaining a pixel portion of the amplification type solid-state imaging device of FIG. 1, in which FIG. 2A is a plan view thereof, FIG. 2B is a sectional view thereof, and FIG. is there.

【図3】図1の増幅型固体撮像装置における各駆動パル
ス電圧のタイミングチャートである。
3 is a timing chart of each drive pulse voltage in the amplification type solid-state imaging device of FIG.

【図4】従来の増幅型固体撮像装置の要部構成を示す回
路図である。
FIG. 4 is a circuit diagram showing a main configuration of a conventional amplification type solid-state imaging device.

【図5】図4の増幅型固体撮像装置における各駆動パル
ス電圧のタイミングチャートである。
5 is a timing chart of each drive pulse voltage in the amplification type solid-state imaging device of FIG.

【図6】(a)は従来の増幅型固体撮像装置における画
素断面図、(b)は(a)の画素断面に対応したポテン
シャル電位分布図である。
FIG. 6A is a pixel cross-sectional view of a conventional amplification type solid-state imaging device, and FIG. 6B is a potential potential distribution diagram corresponding to the pixel cross-section of FIG.

【図7】(a)は従来の別の増幅型固体撮像装置におけ
る画素断面図、(b)は(a)の画素断面に対応したポ
テンシャル電位分布図である。
7A is a pixel cross-sectional view of another conventional amplification type solid-state imaging device, and FIG. 7B is a potential potential distribution diagram corresponding to the pixel cross-section of FIG. 7A.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

50 増幅型固体撮像装置 10A 画素部 1A フォトダイオード 100 p型半導体基板 101 n型半導体層 102 ピンニング層 103 トランスファゲート隣接領域 2 トランスファ用トランジスタ 104(FD) 信号電荷検出部 3 リセット用トランジスタ 105 ドレイン領域(半導体領域) 4 増幅用トランジスタ 5 画素選択用トランジスタ 20A 垂直走査回路部 21 画素選択用垂直走査回路 22A リセット用垂直走査回路 23A 電荷転送用垂直走査回路 24 電源電位供給用垂直走査回路 15 画素選択クロックライン 13 リセットクロックライン 12 電荷転送クロックライン 140,141 電源電位供給ライン FD 信号電荷検出部 VD 電源パルス電圧 VOD 電源固定電圧 50 Amplification type solid-state imaging device 10A pixel part 1A photodiode 100 p-type semiconductor substrate 101 n-type semiconductor layer 102 pinning layer 103 Transfer gate adjacent area 2 Transistor for transfer 104 (FD) Signal charge detection unit 3 Reset transistor 105 drain region (semiconductor region) 4 amplification transistor 5 Pixel selection transistor 20A vertical scanning circuit section 21 Vertical scanning circuit for pixel selection 22A reset vertical scanning circuit 23A Vertical scanning circuit for charge transfer 24 Vertical scanning circuit for power supply potential supply 15 pixel selection clock line 13 Reset clock line 12 Charge transfer clock line 140, 141 Power supply line FD signal charge detector VD power supply pulse voltage VOD power supply fixed voltage

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 一または複数の画素部を有し、該画素部
は、光電変換素子からトランスファゲートを介して信号
電荷検出部が設けられ、該信号電荷検出部からリセット
ゲートを介して所定の半導体領域が設けられ、該半導体
領域から該電荷検出部への電源電圧によるリセット動作
後に該光電変換素子から該信号電荷検出部への信号電荷
転送動作を行う固体撮像装置において、 該光電変換素子の半導体表面領域のうち少なくとも一部
領域がピンニング層で覆われており、 該信号電荷転送動作後の該トランスファゲートおよびリ
セットゲートのオン時に、該半導体領域への該電源電圧
のハイレベル電位を一旦ローレベル電位に変化させる電
源電位制御手段を有した固体撮像装置。
1. A pixel unit having one or a plurality of pixel units, wherein the pixel unit is provided with a signal charge detection unit from a photoelectric conversion element via a transfer gate, and from the signal charge detection unit to a predetermined unit via a reset gate. In a solid-state imaging device provided with a semiconductor region and performing a signal charge transfer operation from the photoelectric conversion element to the signal charge detection unit after a reset operation by a power supply voltage from the semiconductor region to the charge detection unit, At least a part of the semiconductor surface region is covered with the pinning layer, and when the transfer gate and the reset gate are turned on after the signal charge transfer operation, the high level potential of the power supply voltage to the semiconductor region is once set to low. A solid-state imaging device having power supply potential control means for changing to a level potential.
【請求項2】 前記ピンニング層は、前記トランスファ
ゲートの隣接領域以外の領域に設けられている請求項1
記載の固体撮像装置。
2. The pinning layer is provided in a region other than a region adjacent to the transfer gate.
The solid-state imaging device described.
【請求項3】 前記ピンニング層の下の信号電荷蓄積部
が空乏化したときの該信号電荷蓄積部の電位が、前記ト
ランスファゲートがオン状態のときの該トランスファゲ
ート下チャネル電位よりも低い電位である請求項1また
は2記載の固体撮像装置。
3. The potential of the signal charge storage portion when the signal charge storage portion under the pinning layer is depleted is lower than the potential of the transfer gate lower channel when the transfer gate is in the ON state. The solid-state imaging device according to claim 1 or 2.
【請求項4】 前記半導体領域への前記電源電圧のハイ
レベル電位は前記リセットゲートがオン状態のときの該
リセットゲート下チャネル電位よりも低く、かつ該半導
体領域への該電源電圧のローレベル電位は前記トランス
ファゲートがオン状態のときの該トランスファゲート下
チャネル電位よりも低い電位である請求項1〜3の何れ
かに記載の固体撮像装置。
4. A high level potential of the power supply voltage to the semiconductor region is lower than a channel potential under the reset gate when the reset gate is in an ON state, and a low level potential of the power supply voltage to the semiconductor region. 4. The solid-state imaging device according to claim 1, wherein is a potential lower than a channel potential under the transfer gate when the transfer gate is in an ON state.
【請求項5】 前記信号電荷検出部の電位変化を増幅す
る増幅部と、該増幅部の出力信号を選択的に読出し可能
とする画素選択部とを有する固体撮像装置において、 該画素選択部による該出力信号の読出し動作後に、前記
半導体領域への電源電圧を一旦ローレベル電位に変化さ
せて、前記ピンニング層以外の表面領域の電位が該読出
し動作後毎に一定電位にプリセットされる請求項1また
は2記載の固体撮像装置。
5. A solid-state imaging device comprising: an amplification section for amplifying a potential change of the signal charge detection section; and a pixel selection section capable of selectively reading an output signal of the amplification section. The power supply voltage to the semiconductor region is temporarily changed to a low level potential after the read operation of the output signal, and the potential of the surface region other than the pinning layer is preset to a constant potential after the read operation. Alternatively, the solid-state imaging device according to item 2.
【請求項6】 前記光電変換素子から前記信号電荷検出
部に信号電荷の転送を行う期間をT1、前記半導体領域
の電位をローレベル電位からハイレベル電位に変化させ
てから前記トランスファゲートをオフするまでの期間を
T2とした場合、T1=T2とする請求項1記載の固体
撮像装置。
6. The transfer gate is turned off after changing a potential of the semiconductor region from a low level potential to a high level potential in a period T1 in which a signal charge is transferred from the photoelectric conversion element to the signal charge detection unit. The solid-state image pickup device according to claim 1, wherein T1 = T2, where T2 is the period up to.
【請求項7】 前記複数の画素部は行および列方向にマ
トリクス状に配列され、前記電源電位制御手段は、水平
方向の行単位で前記半導体領域に独立に接続された走査
回路で構成されており、該走査回路によりパルス状の駆
動電圧を行単位で該半導体領域に順次印加する請求項1
記載の固体撮像装置。
7. The plurality of pixel portions are arranged in a matrix in the row and column directions, and the power supply potential control means is composed of a scanning circuit independently connected to the semiconductor region in horizontal row units. The scanning circuit sequentially applies a pulsed drive voltage to the semiconductor region row by row.
The solid-state imaging device described.
【請求項8】 前記半導体領域への供給電源は前記増幅
部への供給電源とは異なる供給電源とする請求項5記載
の固体撮像装置。
8. The solid-state imaging device according to claim 5, wherein the power supply to the semiconductor region is different from the power supply to the amplifier.
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