JP2011109694A - Semiconductor device - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor device having a high aperture ratio without increasing the number of masks and the number of steps by providing pixels having a new configuration. <P>SOLUTION: The semiconductor device eliminates the need of power supply lines. The higher aperture ratio compared with those of previous semiconductor devices can be achieved without increasing the number of masks and the number of steps required in manufacturing a panel. Furthermore, a high aperture ratio in each pixel improves utilization efficiency of light , and a power-saving and compact semiconductor device can be achieved. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、半導体装置に関する。より詳細には、半導体基板上又は絶縁表面上に作製されたトランジスタを有するアクティブマトリクス型半導体装置に関する。   The present invention relates to a semiconductor device. More specifically, the present invention relates to an active matrix semiconductor device having a transistor manufactured over a semiconductor substrate or an insulating surface.

イメージセンサ機能を有する半導体装置には、光電変換素子と該光電変換素子を制御する一つまたは複数のトランジスタが設けられる。光電変換素子としては、PN型のフォトダイオードが用いられる場合が多い。その他には、PIN型のフォトダイオード、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、フォトトランジスタなどがある。その他には、X線用のフォトコンダクタや赤外線用のセンサなどもあるが、本発明の半導体装置は公知のどのような素子を用いることが出来る。   A semiconductor device having an image sensor function is provided with a photoelectric conversion element and one or a plurality of transistors for controlling the photoelectric conversion element. As the photoelectric conversion element, a PN type photodiode is often used. In addition, there are a PIN type photodiode, an avalanche type diode, an npn buried type diode, a Schottky type diode, a phototransistor, and the like. In addition, there are an X-ray photoconductor and an infrared sensor, but any known element can be used for the semiconductor device of the present invention.

イメージセンサ機能を有する半導体装置は、大別してCCD型とCMOS型に分類される。CMOS型の半導体装置は、増幅用回路を搭載していないものはパッシブ型、増幅用回路を搭載しているものはアクティブ型に分類される。増幅用回路は、光電変換素子が読み取った被写体の画像信号を増幅したりする機能を有する。その結果、ノイズなどの影響を受けにくく、増幅用回路が搭載されたアクティブ型のCMOS型半導体装置は多く採用されている。   Semiconductor devices having an image sensor function are roughly classified into a CCD type and a CMOS type. CMOS type semiconductor devices are classified as passive types without an amplification circuit and active types with an amplification circuit. The amplification circuit has a function of amplifying the image signal of the subject read by the photoelectric conversion element. As a result, active CMOS semiconductor devices that are not easily affected by noise or the like and on which an amplification circuit is mounted are widely used.

ここで、光電変換素子と複数のトランジスタを1画素中に設けた半導体装置について、図5〜図7を用いて説明する。     Here, a semiconductor device in which a photoelectric conversion element and a plurality of transistors are provided in one pixel will be described with reference to FIGS.

図5に本発明の半導体装置の概略図の一例を示す。図5の半導体装置は、画素部103、画素部103の周辺に配置されたソース信号線駆動回路101、ゲート信号線駆動回路102を有している。なお、本実施の形態において示す半導体装置はソース信号線駆動回路101と、ゲート信号線駆動回路102とをそれぞれ1つずつ有しているが、本発明はこれに限定されない。ソース信号線駆動回路101と、ゲート信号線駆動回路102の数は任意に定めることができる。     FIG. 5 shows an example of a schematic diagram of a semiconductor device of the present invention. The semiconductor device in FIG. 5 includes a pixel portion 103, a source signal line driver circuit 101 and a gate signal line driver circuit 102 which are arranged around the pixel portion 103. Note that the semiconductor device described in this embodiment includes one source signal line driver circuit 101 and one gate signal line driver circuit 102; however, the present invention is not limited to this. The number of source signal line driver circuits 101 and gate signal line driver circuits 102 can be arbitrarily determined.

また、画素部103は、半導体基板上又は絶縁表面上にマトリクス状に形成された複数の画素100、ソース信号線駆動回路101と接続された信号線、ゲート信号線駆動回路102と接続された信号線を有している。なお、ソース信号線駆動回路101とゲート信号線駆動回路102とに接続される信号線の数は、後述する画素100の構成により異なっている。また、ソース信号線駆動回路101は、バイアス用回路101a、サンプルホールド回路101b、信号出力線駆動回路101c、最終出力増幅用回路101dなどを有しているが、これらの回路に関しては実施例において詳しく説明する。     The pixel portion 103 includes a plurality of pixels 100 formed in a matrix on a semiconductor substrate or an insulating surface, a signal line connected to the source signal line driver circuit 101, and a signal connected to the gate signal line driver circuit 102. Has a line. Note that the number of signal lines connected to the source signal line driver circuit 101 and the gate signal line driver circuit 102 differs depending on the configuration of the pixel 100 described later. The source signal line drive circuit 101 includes a bias circuit 101a, a sample hold circuit 101b, a signal output line drive circuit 101c, a final output amplification circuit 101d, and the like. These circuits are described in detail in the embodiment. explain.

図6と図7は、図5で示した画素部103におけるi行目j列目に設けられた画素100の回路図を示す。     6 and 7 are circuit diagrams of the pixel 100 provided in the i-th row and the j-th column in the pixel portion 103 shown in FIG.

図6(A)に示す画素100は、信号出力線(S1〜Sx)のいずれか1つと、電源線(VB1〜VBx)のいずれか1つと、ゲート信号線(G1〜Gy)
のいずれか1つと、リセット信号線(R1〜Ry)のいずれか1つとを有している。また、画素100は、スイッチング用トランジスタ512と、増幅用トランジスタ513と、リセット用トランジスタ514と、光電変換素子511とを有している。
A pixel 100 illustrated in FIG. 6A includes any one of signal output lines (S1 to Sx), one of power supply lines (VB1 to VBx), and gate signal lines (G1 to Gy).
And any one of the reset signal lines (R1 to Ry). In addition, the pixel 100 includes a switching transistor 512, an amplification transistor 513, a reset transistor 514, and a photoelectric conversion element 511.

光電変換素子511は、nチャネル型端子、pチャネル型端子、およびnチャネル型端子とpチャネル型端子の間に設けられている光電変換層を有している。pチャネル型端子及びnチャネル型端子の一方は、電源基準線521に接続されており、もう一方は増幅用トランジスタ513のゲート電極に接続されている。     The photoelectric conversion element 511 includes an n-channel terminal, a p-channel terminal, and a photoelectric conversion layer provided between the n-channel terminal and the p-channel terminal. One of the p-channel terminal and the n-channel terminal is connected to the power supply reference line 521, and the other is connected to the gate electrode of the amplifying transistor 513.

スイッチング用トランジスタ512のゲート電極はゲート信号線(Gj)に接続されている。そしてスイッチング用トランジスタ512のソース領域とドレイン領域は、一方は増幅用トランジスタ513のソース領域に接続されており、もう一方は信号出力線(Si)に接続されている。スイッチング用トランジスタ512は、光電変換素子511の信号を出力するときのスイッチング素子として機能するトランジスタである。     The gate electrode of the switching transistor 512 is connected to the gate signal line (Gj). One of the source region and the drain region of the switching transistor 512 is connected to the source region of the amplifying transistor 513, and the other is connected to the signal output line (Si). The switching transistor 512 is a transistor that functions as a switching element when a signal from the photoelectric conversion element 511 is output.

増幅用トランジスタ513のドレイン領域は電源線(VBi)に接続されている。そして増幅用トランジスタ513のソース領域はスイッチング用トランジスタ512のソース領域又はドレイン領域に接続されている。増幅用トランジスタ513は、画素部103の下部に設けられたバイアス用トランジスタ(図示せず)とソースフォロワ回路を形成する。そのため、増幅用トランジスタ513とバイアス用トランジスタの極性は同じである方がよい。     The drain region of the amplifying transistor 513 is connected to the power supply line (VBi). The source region of the amplifying transistor 513 is connected to the source region or the drain region of the switching transistor 512. The amplifying transistor 513 forms a source follower circuit with a biasing transistor (not shown) provided below the pixel portion 103. For this reason, the polarity of the amplifying transistor 513 and the biasing transistor is preferably the same.

リセット用トランジスタ514のゲート電極は、リセット信号線(Rj)に接続されている。リセット用トランジスタ514のソース領域とドレイン領域は、一方は電源線(VBi)に接続されており、もう一方は、光電変換素子511及び増幅用トランジスタ513のゲート電極に接続されている。リセット用トランジスタ514は、光電変換素子511を初期化(リセット)するための素子(スイッチング素子)として機能するトランジスタである。   The gate electrode of the reset transistor 514 is connected to the reset signal line (Rj). One of the source region and the drain region of the reset transistor 514 is connected to the power supply line (VBi), and the other is connected to the photoelectric conversion element 511 and the gate electrode of the amplification transistor 513. The resetting transistor 514 is a transistor that functions as an element (switching element) for initializing (resetting) the photoelectric conversion element 511.

図6(B)に示す画素100は、信号出力線(S1〜Sx)のいずれか1つと、電源線(VB1〜VBx)のいずれか1つと、ゲート信号線(G1〜Gy)のいずれか1つと、リセット信号線(R1〜Ry)のいずれか1つとを有している。また、画素100は、スイッチング用コンデンサ712と、増幅用トランジスタ713と、リセット用トランジスタ714と、光電変換素子711とを有している。   A pixel 100 illustrated in FIG. 6B includes any one of signal output lines (S1 to Sx), one of power supply lines (VB1 to VBx), and one of gate signal lines (G1 to Gy). And any one of the reset signal lines (R1 to Ry). In addition, the pixel 100 includes a switching capacitor 712, an amplification transistor 713, a reset transistor 714, and a photoelectric conversion element 711.

光電変換素子711は、nチャネル型端子、pチャネル型端子、およびnチャネル型端子とpチャネル型端子の間に設けられている光電変換層を有している。
pチャネル型端子、nチャネル型端子の一方は、電源基準線721に接続されており、もう一方はスイッチング用コンデンサ712の一方の端子に接続されている。
The photoelectric conversion element 711 includes an n-channel terminal, a p-channel terminal, and a photoelectric conversion layer provided between the n-channel terminal and the p-channel terminal.
One of the p-channel terminal and the n-channel terminal is connected to the power supply reference line 721, and the other is connected to one terminal of the switching capacitor 712.

スイッチング用コンデンサ712のもう一方の端子は、ゲート信号線(Gj)
に接続されている。スイッチング用コンデンサ712は、光電変換素子711の信号を出力するときのスイッチング素子として機能するコンデンサである。
The other terminal of the switching capacitor 712 is a gate signal line (Gj)
It is connected to the. The switching capacitor 712 is a capacitor that functions as a switching element when the signal of the photoelectric conversion element 711 is output.

増幅用トランジスタ713のドレイン領域は電源線(VBi)に接続されている。そして増幅用トランジスタ713のソース領域は信号出力線(Si)に接続されている。増幅用トランジスタ713は、画素部103の下部に設けられたバイアス用トランジスタ(図示せず)とソースフォロワ回路を形成する。そのため、増幅用トランジスタ713とバイアス用トランジスタの極性は同じである方がよい。   The drain region of the amplifying transistor 713 is connected to the power supply line (VBi). The source region of the amplifying transistor 713 is connected to the signal output line (Si). The amplifying transistor 713 forms a source follower circuit with a biasing transistor (not shown) provided below the pixel portion 103. For this reason, the polarity of the amplifying transistor 713 and the biasing transistor is preferably the same.

リセット用トランジスタ714のゲート電極は、リセット信号線(Rj)に接続されている。リセット用トランジスタ714のソース領域とドレイン領域は、一方は電源線(VBi)に接続されており、もう一方は、光電変換素子711及び増幅用トランジスタ713のゲート電極に接続されている。リセット用トランジスタ714は、光電変換素子711を初期化(リセット)するための素子(スイッチング素子)として機能するトランジスタである。   The gate electrode of the reset transistor 714 is connected to the reset signal line (Rj). One of the source region and the drain region of the reset transistor 714 is connected to the power supply line (VBi), and the other is connected to the photoelectric conversion element 711 and the gate electrode of the amplification transistor 713. The resetting transistor 714 is a transistor that functions as an element (switching element) for initializing (resetting) the photoelectric conversion element 711.

図6(C)に示す画素100は、図6(A)に示す画素100のスイッチング用トランジスタと増幅用トランジスタの接続の構成が異なる例を示す。画素100は、信号出力線(S1〜Sx)のいずれか1つと、電源線(VB1〜VBx)のいずれか1つと、ゲート信号線(G1〜Gy)のいずれか1つと、リセット信号線(R1〜Ry)のいずれか1つとを有している。また、画素100は、スイッチング用トランジスタ5120と、増幅用トランジスタ5130と、リセット用トランジスタ5140と、光電変換素子5110とを有している。     A pixel 100 illustrated in FIG. 6C illustrates an example in which the connection structure of the switching transistor and the amplifying transistor in the pixel 100 illustrated in FIG. 6A is different. The pixel 100 includes one of signal output lines (S1 to Sx), one of power supply lines (VB1 to VBx), one of gate signal lines (G1 to Gy), and a reset signal line (R1). To Ry). In addition, the pixel 100 includes a switching transistor 5120, an amplification transistor 5130, a reset transistor 5140, and a photoelectric conversion element 5110.

光電変換素子5110は、nチャネル型端子、pチャネル型端子、およびnチャネル型端子とpチャネル型端子の間に設けられている光電変換層を有している。pチャネル型端子及びnチャネル型端子の一方は、電源基準線5210に接続されており、もう一方は増幅用トランジスタ5130のゲート電極に接続されている。     The photoelectric conversion element 5110 includes an n-channel terminal, a p-channel terminal, and a photoelectric conversion layer provided between the n-channel terminal and the p-channel terminal. One of the p-channel terminal and the n-channel terminal is connected to the power supply reference line 5210, and the other is connected to the gate electrode of the amplifying transistor 5130.

スイッチング用トランジスタ5120のゲート電極はゲート信号線(Gj)
に接続されている。そしてスイッチング用トランジスタ5120のソース領域とドレイン領域は、一方は増幅用トランジスタ5130のソース領域に接続されており、もう一方は電源供給線(VBi)に接続されている。スイッチング用トランジスタ5120は、光電変換素子5110の信号を出力するときのスイッチング素子として機能するトランジスタである。
The gate electrode of the switching transistor 5120 is a gate signal line (Gj)
It is connected to the. One of the source region and the drain region of the switching transistor 5120 is connected to the source region of the amplifying transistor 5130, and the other is connected to the power supply line (VBi). The switching transistor 5120 is a transistor that functions as a switching element when a signal from the photoelectric conversion element 5110 is output.

増幅用トランジスタ5130のドレイン領域は信号出力線(Si)に接続されている。そして増幅用トランジスタ5130のソース領域はスイッチング用トランジスタ512のソース領域又はドレイン領域の一方に接続されている。増幅用トランジスタ5130は、画素部103の下部に設けられたバイアス用トランジスタ(図示せず)とソースフォロワ回路を形成する。そのため、増幅用トランジスタ5130とバイアス用トランジスタの極性は同じである方がよい。     The drain region of the amplifying transistor 5130 is connected to the signal output line (Si). The source region of the amplifying transistor 5130 is connected to one of the source region and the drain region of the switching transistor 512. The amplifying transistor 5130 forms a source follower circuit with a biasing transistor (not shown) provided below the pixel portion 103. Therefore, the polarity of the amplifying transistor 5130 and the biasing transistor is preferably the same.

リセット用トランジスタ5140のゲート電極は、リセット信号線(Rj)に接続されている。リセット用トランジスタ5140のソース領域とドレイン領域は、一方は電源線(VBi)に接続されており、もう一方は、光電変換素子5110及び増幅用トランジスタ5130のゲート電極に接続されている。リセット用トランジスタ5140は、光電変換素子511を初期化(リセット)するための素子(スイッチング素子)として機能するトランジスタである。   The gate electrode of the reset transistor 5140 is connected to the reset signal line (Rj). One of the source region and the drain region of the reset transistor 5140 is connected to the power supply line (VBi), and the other is connected to the gate electrodes of the photoelectric conversion element 5110 and the amplification transistor 5130. The reset transistor 5140 is a transistor that functions as an element (switching element) for initializing (resetting) the photoelectric conversion element 511.

なお、図6(C)に示す画素100では、スイッチング用トランジスタ5120のソース領域及びドレイン領域の一方が電源供給線(VBi)に接続されている。図示しないが、このような構成は、図6(A)、(B)に示す画素100にも適用される。   Note that in the pixel 100 illustrated in FIG. 6C, one of a source region and a drain region of the switching transistor 5120 is connected to the power supply line (VBi). Although not shown, such a configuration is also applied to the pixel 100 shown in FIGS.

図7(A)に示す画素100は、信号出力線(S1〜Sx)のいずれか1つと、電源線(VB1〜VBx)のいずれか1つと、ゲート信号線(G1〜Gy)のいずれか1つと、リセット信号線(R1〜Ry)のいずれか1つと、転送信号線(T1〜Ty)のいずれか一つと、フォトゲート信号線(F1〜Fy)のいずれか一つとを有している。また、画素100は、スイッチング用トランジスタ612と、増幅用トランジスタ613と、リセット用トランジスタ614と、転送用トランジスタ615と、フォトゲート611とを有している。   A pixel 100 illustrated in FIG. 7A includes any one of signal output lines (S1 to Sx), one of power supply lines (VB1 to VBx), and one of gate signal lines (G1 to Gy). One of the reset signal lines (R1 to Ry), one of the transfer signal lines (T1 to Ty), and one of the photogate signal lines (F1 to Fy). In addition, the pixel 100 includes a switching transistor 612, an amplification transistor 613, a reset transistor 614, a transfer transistor 615, and a photogate 611.

フォトゲート611の一方の端子は、フォトゲート信号線(Fj)に接続されており、もう一方の端子は転送用トランジスタ615に接続されている。   One terminal of the photogate 611 is connected to the photogate signal line (Fj), and the other terminal is connected to the transfer transistor 615.

スイッチング用トランジスタ612のゲート電極は、ゲート信号線(Gj)に接続されている。そしてスイッチング用トランジスタ612のソース領域及びドレイン領域は、一方は信号出力線(Si)に接続されており、もう一方は増幅用トランジスタ613のソース領域に接続されている。スイッチング用トランジスタ612は、フォトゲート611に信号を出力するときのスイッチング素子として機能するトランジスタである。   The gate electrode of the switching transistor 612 is connected to the gate signal line (Gj). One of the source region and the drain region of the switching transistor 612 is connected to the signal output line (Si), and the other is connected to the source region of the amplifying transistor 613. The switching transistor 612 is a transistor that functions as a switching element when a signal is output to the photogate 611.

増幅用トランジスタ613のドレイン領域は電源線(VBi)に接続されている。そして増幅用トランジスタ613のソース領域はスイッチング用トランジスタ612の端子に接続されている。増幅用トランジスタ613は、画素部103の下部に設けられたバイアス用トランジスタ(図示せず)とソースフォロワ回路を形成する。そのため、増幅用トランジスタ613とバイアス用トランジスタの極性は同じである方がよい。   The drain region of the amplifying transistor 613 is connected to the power supply line (VBi). The source region of the amplifying transistor 613 is connected to the terminal of the switching transistor 612. The amplifying transistor 613 forms a source follower circuit with a biasing transistor (not shown) provided below the pixel portion 103. Therefore, it is preferable that the polarity of the amplifying transistor 613 and the biasing transistor be the same.

リセット用トランジスタ614のゲート電極は、リセット信号線(Rj)に接続されている。リセット用トランジスタ614のソース領域とドレイン領域は、一方は電源線(VBi)に接続されており、もう一方は、増幅用トランジスタ613のゲート電極に接続されている。リセット用トランジスタ614は、フォトゲート611を初期化(リセット)するための素子(スイッチング素子)として機能するトランジスタである。     The gate electrode of the reset transistor 614 is connected to the reset signal line (Rj). One of the source region and the drain region of the reset transistor 614 is connected to the power supply line (VBi), and the other is connected to the gate electrode of the amplification transistor 613. The reset transistor 614 is a transistor that functions as an element (switching element) for initializing (resetting) the photogate 611.

転送用トランジスタ615のゲート電極は、転送信号線(Tj)に接続されている。そして転送用トランジスタ615のソース領域及びドレイン領域は、一方は増幅用トランジスタ613のゲート電極及びリセット用トランジスタ614のソース領域に接続されており、もう一方はフォトゲート611に接続されている。     The gate electrode of the transfer transistor 615 is connected to the transfer signal line (Tj). One of the source region and the drain region of the transfer transistor 615 is connected to the gate electrode of the amplification transistor 613 and the source region of the reset transistor 614, and the other is connected to the photogate 611.

図7(B)に示す画素100は、信号出力線(S1〜Sx)のいずれか1つと、電源線(VB1〜VBx)のいずれか1つと、ゲート信号線(G1〜Gy)
のいずれか1つと、リセット信号線(R1〜Ry)のいずれか1つと、転送信号線(T1〜Tx)を有している。また、画素100は、スイッチング用トランジスタ812と、増幅用トランジスタ813と、リセット用トランジスタ814と、転送用トランジスタ815と、光電変換素子811とを有している。
A pixel 100 illustrated in FIG. 7B includes any one of signal output lines (S1 to Sx), one of power supply lines (VB1 to VBx), and gate signal lines (G1 to Gy).
, Any one of reset signal lines (R1 to Ry), and transfer signal lines (T1 to Tx). In addition, the pixel 100 includes a switching transistor 812, an amplification transistor 813, a reset transistor 814, a transfer transistor 815, and a photoelectric conversion element 811.

光電変換素子811は、nチャネル型端子、pチャネル型端子、およびnチャネル型端子とpチャネル型端子の間に設けられている光電変換層を有している。pチャネル型端子及びnチャネル型端子の一方は、電源基準線821に接続されており、もう一方は転送用トランジスタ815のソース領域又はドレイン領域に接続されている。     The photoelectric conversion element 811 includes an n-channel terminal, a p-channel terminal, and a photoelectric conversion layer provided between the n-channel terminal and the p-channel terminal. One of the p-channel terminal and the n-channel terminal is connected to the power supply reference line 821, and the other is connected to the source region or the drain region of the transfer transistor 815.

スイッチング用トランジスタ812のゲート電極はゲート信号線(Gj)に接続されている。そしてスイッチング用トランジスタ812のソース領域とドレイン領域は、一方は増幅用トランジスタ813のソース領域に接続されており、もう一方は信号出力線(Si)に接続されている。スイッチング用トランジスタ812は、光電変換素子811の信号を出力するときのスイッチング素子として機能するトランジスタである。     The gate electrode of the switching transistor 812 is connected to the gate signal line (Gj). One of the source region and the drain region of the switching transistor 812 is connected to the source region of the amplifying transistor 813, and the other is connected to the signal output line (Si). The switching transistor 812 is a transistor that functions as a switching element when a signal from the photoelectric conversion element 811 is output.

増幅用トランジスタ813のドレイン領域は電源線(VBi)に接続されている。そして増幅用トランジスタ813のソース領域はスイッチング用トランジスタ812のソース領域又はドレイン領域に接続されている。増幅用トランジスタ813は、画素部103の下部に設けられたバイアス用トランジスタ(図示せず)とソースフォロワ回路を形成する。そのため、増幅用トランジスタ813とバイアス用トランジスタの極性は同じである方がよい。     The drain region of the amplifying transistor 813 is connected to the power supply line (VBi). The source region of the amplifying transistor 813 is connected to the source region or the drain region of the switching transistor 812. The amplifying transistor 813 forms a source follower circuit with a biasing transistor (not shown) provided below the pixel portion 103. Therefore, the polarity of the amplifying transistor 813 and the biasing transistor should be the same.

リセット用トランジスタ814のゲート電極は、リセット信号線(Rj)に接続されている。リセット用トランジスタ814のソース領域とドレイン領域は、一方は電源線(VBi)に接続されており、もう一方は、増幅用トランジスタ813のゲート電極に接続されている。リセット用トランジスタ814は、光電変換素子811および増幅用トランジスタ813のゲート電極を初期化(リセット)するための素子(スイッチング素子)として機能するトランジスタである。   The gate electrode of the reset transistor 814 is connected to the reset signal line (Rj). One of a source region and a drain region of the reset transistor 814 is connected to a power supply line (VBi), and the other is connected to a gate electrode of the amplification transistor 813. The reset transistor 814 is a transistor that functions as an element (switching element) for initializing (resetting) the gate electrodes of the photoelectric conversion element 811 and the amplification transistor 813.

転送用トランジスタ815のゲート電極は、転送信号線(Tj)に接続されている。転送用トランジスタ815のソース領域とドレイン領域は、一方は増幅用トランジスタ813のゲート電極に接続されており、もう一方は、光電変換素子811に接続されている。   The gate electrode of the transfer transistor 815 is connected to the transfer signal line (Tj). One of a source region and a drain region of the transfer transistor 815 is connected to the gate electrode of the amplification transistor 813, and the other is connected to the photoelectric conversion element 811.

以上の内容に関しては、JIECセミナ資料:日本工業技術センター(平成10年2月20日):CMOSセンサの開発展望、ISSCC'99 An Integrated 800*600 CMOS Imaging System、ISSCC'97 A 1/4 Inch 330k Square Pixel Progressive Scan CMOS Active Pixel Image Sensor、ISSCC'95 A 256*256 CMOS Active Pixel Image Sensor with Motion Detection、IEDM'98 A snap-shot CMOS Active Pixel Imager for Low-Noise,High-Speed Imaging、IEDM'97 CMOS Image Sensor-Recent Advances and Device Scaling Considerationsなどに報告されている。     Regarding the above contents, JIEC seminar material: Japan Industrial Technology Center (February 20, 1998): CMOS sensor development prospects, ISSCC'99 An Integrated 800 * 600 CMOS Imaging System, ISSCC'97 A 1/4 Inch 330k Square Pixel Progressive Scan CMOS Active Pixel Image Sensor, ISSCC'95 A 256 * 256 CMOS Active Pixel Image Sensor with Motion Detection, IEDM'98 A snap-shot CMOS Active Pixel Imager for Low-Noise, High-Speed Imaging, IEDM ' 97 Reported in CMOS Image Sensor-Recent Advances and Device Scaling Considerations.

イメージセンサ機能を有する半導体装置においては、その性能の面から光感度を上げるため、高開口率化が求められている。各画素が高い開口率を持つことにより、光の利用効率が向上し、半導体装置の省電力化および小型化が達成できる。   A semiconductor device having an image sensor function is required to have a high aperture ratio in order to increase the photosensitivity in terms of performance. Since each pixel has a high aperture ratio, light use efficiency is improved, and power saving and miniaturization of the semiconductor device can be achieved.

しかしながら、近年、高解像度化が進み、画素サイズの微小化が求められている。画素サイズを微小化させると、相対的に1つの画素に占めるトランジスタ及び配線の形成面積が大きくなり、画素の開口率が低下してしまう。   However, in recent years, the resolution has been increased and the pixel size has been reduced. When the pixel size is reduced, the formation area of transistors and wirings occupying one pixel relatively increases, and the aperture ratio of the pixel decreases.

そこで、規定の画素サイズの中で、各画素の高開口率を得るためには、画素の回路構成に必要な回路要素を効率よくレイアウトすることが不可欠である。   Therefore, in order to obtain a high aperture ratio of each pixel within a specified pixel size, it is indispensable to efficiently lay out circuit elements necessary for the circuit configuration of the pixel.

本発明はそのような要求に答えるものであり、新しい構成を有する画素を提供することによって、マスク数及び工程数を増加させることなく、高い開口率を実現した半導体装置を提供することを課題とする。   The present invention meets such a demand, and it is an object of the present invention to provide a semiconductor device that realizes a high aperture ratio without increasing the number of masks and the number of steps by providing a pixel having a new structure. To do.

上述した従来技術の課題を解決するために、本発明においては以下の手段を講じた。   In order to solve the above-described problems of the prior art, the following measures are taken in the present invention.

本発明の半導体装置は、その画素部の構成において、あるゲート信号線が、その選択期間以外の期間においては、一定の電位をとっている点に着目した。本発明の半導体装置における特徴は、i行目のゲート信号線が選択されているとき、i行目の画素に電流を供給する電流供給線を、i行目のゲート信号線を含むゲート信号線のいずれか1本によって代用することにより、画素部においてある割合を占めている電流供給線を省略することが出来る、というものである。   The semiconductor device of the present invention focuses on the point that a certain gate signal line has a constant potential in a period other than the selection period in the structure of the pixel portion. The semiconductor device of the present invention is characterized in that when an i-th gate signal line is selected, a current supply line for supplying a current to a pixel in the i-th row is a gate signal line including the i-th gate signal line. By substituting any one of these, a current supply line occupying a certain proportion in the pixel portion can be omitted.

また本発明の半導体装置における特徴は、i行目のリセット信号線が選択されているとき、i行目の画素に電流を供給する電流供給線を、i行目のリセット信号線を含むリセット信号線のいずれか1本によって代用することにより、画素部においてある割合を占めている電流供給線を省略することが出来る、というものである。   The semiconductor device according to the present invention is characterized in that when an i-th reset signal line is selected, a current supply line for supplying a current to a pixel in the i-th row is used as a reset signal including the i-th reset signal line. By substituting any one of the lines, the current supply line occupying a certain proportion in the pixel portion can be omitted.

上記の方法により、マスク枚数や作成工程数を増加させることなく、画素部において高い開口率を実現することが出来る。また、従来の開口率と同等にするならば、信号線の幅をより大きくとることが出来るため、抵抗の低減やノイズの低減といった、画質の向上に寄与することが出来る。   By the above method, a high aperture ratio can be realized in the pixel portion without increasing the number of masks and the number of manufacturing steps. Further, if the aperture ratio is made equal to the conventional aperture ratio, the width of the signal line can be increased, which can contribute to the improvement of image quality such as resistance reduction and noise reduction.

また、電源供給線の代用として、ゲート信号線やリセット信号線だけでなく、転送信号線、フォトゲート信号線などの他の信号線を用いることも可能である。   In addition to the gate signal line and the reset signal line, other signal lines such as a transfer signal line and a photogate signal line can be used as a substitute for the power supply line.

本発明の半導体装置を用いることにより、電源線が必要なくなるため、従来の半導体装置に比べて、パネル作成プロセスにおけるマスク枚数や工程数の増加を伴うことなく、より高い開口率を実現することが出来る。あるいは、従来通りの開口率であれば、その分、信号線を太くすることが出来るため、抵抗率が下がり、クロストークなどを低減することが出来、画質の向上を実現することが出来る。   By using the semiconductor device of the present invention, a power line is not necessary, so that a higher aperture ratio can be realized without increasing the number of masks and the number of steps in the panel manufacturing process compared to conventional semiconductor devices. I can do it. Alternatively, if the aperture ratio is the same as the conventional one, the signal line can be made thicker accordingly, so that the resistivity can be reduced, crosstalk and the like can be reduced, and an improvement in image quality can be realized.

本発明の半導体装置の画素の回路図を示す図。FIG. 10 is a diagram illustrating a circuit diagram of a pixel of a semiconductor device of the invention. 本発明の半導体装置の画素の回路図を示す図。FIG. 10 is a diagram illustrating a circuit diagram of a pixel of a semiconductor device of the invention. 本発明の半導体装置の画素の回路図を示す図。FIG. 10 is a diagram illustrating a circuit diagram of a pixel of a semiconductor device of the invention. 本発明の半導体装置の画素の回路図を示す図。FIG. 10 is a diagram illustrating a circuit diagram of a pixel of a semiconductor device of the invention. 本発明の半導体装置の概略図を示す図。1 is a diagram showing a schematic view of a semiconductor device of the present invention. 従来の半導体装置の画素の回路図を示す図。FIG. 9 is a diagram illustrating a circuit diagram of a pixel of a conventional semiconductor device. 従来の半導体装置の画素の回路図を示す図。FIG. 9 is a diagram illustrating a circuit diagram of a pixel of a conventional semiconductor device. 半導体装置のソース信号線駆動回路を説明する図。6A and 6B illustrate a source signal line driver circuit of a semiconductor device. 半導体装置のソース信号線駆動回路を説明する図。6A and 6B illustrate a source signal line driver circuit of a semiconductor device. 半導体装置のソース信号線駆動回路を説明する図。6A and 6B illustrate a source signal line driver circuit of a semiconductor device. 画素に出力する信号のタイミングチャートを示す図。FIG. 5 is a diagram illustrating a timing chart of signals output to pixels. 本発明の半導体装置の断面構造を示す図。FIG. 9 is a diagram showing a cross-sectional structure of a semiconductor device of the invention. 本発明の半導体装置の上面図および断面図。4A and 4B are a top view and a cross-sectional view of a semiconductor device of the present invention. 本発明の半導体装置が適用可能な電子機器の一例を示した図。FIG. 11 illustrates an example of an electronic device to which the semiconductor device of the invention can be applied.

(実施の形態1)
図5に本発明の半導体装置の概略図の一例を示す。図5の半導体装置は、画素部103、画素部103の周辺に配置されたソース信号線駆動回路101、ゲート信号線駆動回路102を有している。なお、本実施の形態において示す半導体装置はソース信号線駆動回路101と、ゲート信号線駆動回路102とをそれぞれ1つずつ有しているが、本発明はこれに限定されない。ソース信号線駆動回路101と、ゲート信号線駆動回路102の数は任意に定めることができる。
(Embodiment 1)
FIG. 5 shows an example of a schematic diagram of a semiconductor device of the present invention. The semiconductor device in FIG. 5 includes a pixel portion 103, a source signal line driver circuit 101 and a gate signal line driver circuit 102 which are arranged around the pixel portion 103. Note that the semiconductor device described in this embodiment includes one source signal line driver circuit 101 and one gate signal line driver circuit 102; however, the present invention is not limited to this. The number of source signal line driver circuits 101 and gate signal line driver circuits 102 can be arbitrarily determined.

また、画素部103は、半導体基板上又は絶縁表面上にマトリクス状に形成された複数の画素100、ソース信号線駆動回路101と接続された信号線、ゲート信号線駆動回路102と接続された信号線を有している。なお、ソース信号線駆動回路101とゲート信号線駆動回路102と接続された信号線の数は、後述する画素100の構成により異なっている。また、ソース信号線駆動回路101は、バイアス用回路101a、サンプルホールド回路101b、信号出力線駆動回路101c、最終出力増幅用回路101dなどを有しているが、これらの回路に関しては実施例において詳しく説明する。     The pixel portion 103 includes a plurality of pixels 100 formed in a matrix on a semiconductor substrate or an insulating surface, a signal line connected to the source signal line driver circuit 101, and a signal connected to the gate signal line driver circuit 102. Has a line. Note that the number of signal lines connected to the source signal line driver circuit 101 and the gate signal line driver circuit 102 differs depending on the configuration of the pixel 100 described later. The source signal line drive circuit 101 includes a bias circuit 101a, a sample hold circuit 101b, a signal output line drive circuit 101c, a final output amplification circuit 101d, and the like. These circuits are described in detail in the embodiment. explain.

図1乃至図4は、図5で示した画素部におけるi行目j列目に設けられた画素100の回路図を示す。     1 to 4 are circuit diagrams of the pixel 100 provided in the i-th row and the j-th column in the pixel portion shown in FIG.

図1(A)、(B)に示す画素100は、信号出力線(S1〜Sx)のいずれか1つと、電源線(VB1〜VBx)のいずれか1つと、ゲート信号線(G1〜Gy)のいずれか1つと、リセット信号線(R1〜Ry)のいずれか1つとを有している。また、画素100は、スイッチング用トランジスタ112と、増幅用トランジスタ113と、リセット用トランジスタ114と、光電変換素子111とを有している。     A pixel 100 shown in FIGS. 1A and 1B includes any one of signal output lines (S1 to Sx), one of power supply lines (VB1 to VBx), and gate signal lines (G1 to Gy). And any one of the reset signal lines (R1 to Ry). In addition, the pixel 100 includes a switching transistor 112, an amplification transistor 113, a reset transistor 114, and a photoelectric conversion element 111.

光電変換素子111は、nチャネル型端子、pチャネル型端子、およびnチャネル型端子とpチャネル型端子の間に設けられている光電変換層を有している。pチャネル型端子及びnチャネル型端子の一方は、電源基準線121に接続されており、もう一方は増幅用トランジスタ113のゲート電極に接続されている。     The photoelectric conversion element 111 includes an n-channel terminal, a p-channel terminal, and a photoelectric conversion layer provided between the n-channel terminal and the p-channel terminal. One of the p-channel terminal and the n-channel terminal is connected to the power supply reference line 121, and the other is connected to the gate electrode of the amplifying transistor 113.

スイッチング用トランジスタ112のゲート電極はゲート信号線(Gj)に接続されている。そしてスイッチング用トランジスタ112のソース領域とドレイン領域は、一方は増幅用トランジスタ113のソース領域に接続されており、もう一方は信号出力線(Si)に接続されている。スイッチング用トランジスタ112は、光電変換素子111の信号を出力するときのスイッチング素子として機能するトランジスタである。     The gate electrode of the switching transistor 112 is connected to the gate signal line (Gj). One of the source region and the drain region of the switching transistor 112 is connected to the source region of the amplifying transistor 113, and the other is connected to the signal output line (Si). The switching transistor 112 is a transistor that functions as a switching element when a signal from the photoelectric conversion element 111 is output.

図1(A)に示す画素100の増幅用トランジスタ113のドレイン領域は、画素(i、j)の上部に位置する画素(i、j-1)のリセット信号線(Rj-1)に接続され、画素(i、j)よりも先に走査される。     The drain region of the amplifying transistor 113 of the pixel 100 shown in FIG. 1A is connected to the reset signal line (Rj-1) of the pixel (i, j-1) located above the pixel (i, j). , Scanning is performed before the pixel (i, j).

リセット用トランジスタ114のゲート電極は、リセット信号線(Rj)に接続されている。リセット用トランジスタ514のソース領域とドレイン領域は、一方はリセット信号線(Rj-1)に接続されており、もう一方は、光電変換素子111及び増幅用トランジスタ113のゲート電極に接続されている。   The gate electrode of the reset transistor 114 is connected to the reset signal line (Rj). One of the source region and the drain region of the reset transistor 514 is connected to the reset signal line (Rj-1), and the other is connected to the gate electrodes of the photoelectric conversion element 111 and the amplification transistor 113.

一方、図1(B)に示す画素100の増幅用トランジスタ113のドレイン領域は、画素(i、j)の下部に位置する画素(i、j+1)のゲート信号線(Gj+1)に接続され、画素(i、j)よりも後に走査される。     On the other hand, the drain region of the amplifying transistor 113 of the pixel 100 shown in FIG. 1B is connected to the gate signal line (Gj + 1) of the pixel (i, j + 1) located below the pixel (i, j). Connected and scanned after pixel (i, j).

リセット用トランジスタ114のゲート電極は、リセット信号線(Rj)に接続されている。リセット用トランジスタ114のソース領域とドレイン領域は、一方はゲート信号線(Gj+1)に接続されており、もう一方は、光電変換素子111及び増幅用トランジスタ113のゲート電極に接続されている。   The gate electrode of the reset transistor 114 is connected to the reset signal line (Rj). One of the source region and the drain region of the reset transistor 114 is connected to the gate signal line (Gj + 1), and the other is connected to the gate electrodes of the photoelectric conversion element 111 and the amplification transistor 113.

また、図1(C)に示す画素100の増幅用トランジスタ113のドレイン領域は、画素(i、j)の上部に位置する画素(i、j-1)のリセット信号線(Rj-1)に接続され、画素(i、j)よりも後に走査される。     In addition, the drain region of the amplifying transistor 113 of the pixel 100 illustrated in FIG. 1C is connected to the reset signal line (Rj-1) of the pixel (i, j-1) located above the pixel (i, j). Connected and scanned after pixel (i, j).

リセット用トランジスタ114のゲート電極は、リセット信号線(Rj)に接続されている。リセット用トランジスタ114のソース領域及びドレイン領域の一方は、画素(i、j)の下部に位置する画素(i、j+1)のゲート信号線(Gj+1)に接続され、画素(i、j)よりも後に走査される。リセット用トランジスタ114のソース領域及びドレイン領域の他方は、光電変換素子111及び増幅用トランジスタ113のゲート電極に接続されている。   The gate electrode of the reset transistor 114 is connected to the reset signal line (Rj). One of the source region and the drain region of the reset transistor 114 is connected to the gate signal line (Gj + 1) of the pixel (i, j + 1) located below the pixel (i, j), and the pixel (i, Scanned after j). The other of the source region and the drain region of the reset transistor 114 is connected to the gate electrodes of the photoelectric conversion element 111 and the amplification transistor 113.

次いで、スイッチング用素子としての役割を有するコンデンサが設けられた画素100の構成について、図2を用いて説明する。   Next, a structure of the pixel 100 provided with a capacitor serving as a switching element will be described with reference to FIG.

図2(A)、(B)に示す画素100は、信号出力線(S1〜Sx)のいずれか1つと、電源線(VB1〜VBx)のいずれか1つと、ゲート信号線(G1〜Gy)のいずれか1つと、リセット信号線(R1〜Ry)のいずれか1つとを有している。また、画素100は、スイッチング用コンデンサ312と、増幅用トランジスタ313と、リセット用トランジスタ314と、光電変換素子311とを有している。   A pixel 100 shown in FIGS. 2A and 2B includes any one of signal output lines (S1 to Sx), one of power supply lines (VB1 to VBx), and gate signal lines (G1 to Gy). And any one of the reset signal lines (R1 to Ry). The pixel 100 includes a switching capacitor 312, an amplifying transistor 313, a resetting transistor 314, and a photoelectric conversion element 311.

光電変換素子311は、nチャネル型端子、pチャネル型端子、およびnチャネル型端子とpチャネル型端子の間に設けられている光電変換層を有している。
pチャネル型端子、nチャネル型端子の一方は、電源基準線321に接続されており、もう一方はスイッチング用コンデンサ312の一方の端子に接続されている。
The photoelectric conversion element 311 includes an n-channel terminal, a p-channel terminal, and a photoelectric conversion layer provided between the n-channel terminal and the p-channel terminal.
One of the p-channel terminal and the n-channel terminal is connected to the power supply reference line 321, and the other is connected to one terminal of the switching capacitor 312.

スイッチング用コンデンサ312のもう一方の端子は、ゲート信号線(Gj)
に接続されている。スイッチング用コンデンサ312は、光電変換素子311の信号を出力するときのスイッチング素子として機能するコンデンサである。
The other terminal of the switching capacitor 312 is a gate signal line (Gj).
It is connected to the. The switching capacitor 312 is a capacitor that functions as a switching element when the signal of the photoelectric conversion element 311 is output.

図2(A)に示す画素100の増幅用トランジスタ313のドレイン領域は、画素(i、j)の上部に位置する画素(i、j-1)のリセット信号線(Rj-1)に接続され、画素(i、j)よりも先に走査される。     The drain region of the amplifying transistor 313 of the pixel 100 shown in FIG. 2A is connected to the reset signal line (Rj-1) of the pixel (i, j-1) located above the pixel (i, j). , Scanning is performed before the pixel (i, j).

リセット用トランジスタ314のゲート電極は、リセット信号線(Rj)に接続されている。リセット用トランジスタ514のソース領域とドレイン領域は、一方はリセット信号線(Rj-1)に接続されており、もう一方は、光電変換素子111及び増幅用トランジスタ113のゲート電極に接続されている。   The gate electrode of the reset transistor 314 is connected to the reset signal line (Rj). One of the source region and the drain region of the reset transistor 514 is connected to the reset signal line (Rj-1), and the other is connected to the gate electrodes of the photoelectric conversion element 111 and the amplification transistor 113.

一方、図2(B)に示す画素100の増幅用トランジスタ313のドレイン領域は、画素(i、j)の下部に位置する画素(i、j+1)のゲート信号線(Gj+1)に接続され、画素(i、j)よりも後に走査される。     On the other hand, the drain region of the amplifying transistor 313 of the pixel 100 illustrated in FIG. 2B is connected to the gate signal line (Gj + 1) of the pixel (i, j + 1) located below the pixel (i, j). Connected and scanned after pixel (i, j).

リセット用トランジスタ314のゲート電極は、リセット信号線(Rj)に接続されている。リセット用トランジスタ314のソース領域とドレイン領域は、一方はゲート信号線(Gj+1)に接続されており、もう一方は、光電変換素子111及び増幅用トランジスタ313のゲート電極に接続されている。   The gate electrode of the reset transistor 314 is connected to the reset signal line (Rj). One of the source region and the drain region of the reset transistor 314 is connected to the gate signal line (Gj + 1), and the other is connected to the gate electrodes of the photoelectric conversion element 111 and the amplification transistor 313.

本発明の着眼点は、現在選択している行から信号を出力しているとき、又は光電変換素子をリセットしているとき、既に別の行は非選択状態に戻っているということである。そして、再び選択されるようになるまでの間は、電位は一定(非選択状態)に保たれる。そこで、1行前のリセット信号線(Rj-1)及び1行後のゲート信号線(Gj+1)を定電位線、つまり、電流供給線として取り扱う点に特徴がある。つまり、リセット信号線とゲート信号線のどちらか一方と電流供給線とを共用するようにする。その結果、配線数を減らすことが出来、開口率を向上させることが出来る。   The point of the present invention is that when a signal is output from the currently selected row or when the photoelectric conversion element is reset, another row has already returned to the non-selected state. The potential is kept constant (non-selected state) until it is selected again. Therefore, the reset signal line (Rj-1) before one row and the gate signal line (Gj + 1) after one row are treated as constant potential lines, that is, current supply lines. That is, either the reset signal line or the gate signal line and the current supply line are shared. As a result, the number of wirings can be reduced and the aperture ratio can be improved.

なお本実施の形態では、1行前のリセット信号線(Rj-1)及び1行後のゲート信号線(Gj+1)を電源線の代用して用いる例を示したが、本発明はこれに限定されない。何行前のリセット信号線および何行前のゲート信号線を用いて代用することも出来るし、何行後のリセット信号線および何行後ゲート信号線を用いて代用することも出来る。また、自分の画素が有するリセット信号線およびゲート信号線を用いて代用することも出来る。つまり、画素部が有するリセット信号線およびゲート信号線のいずれか1本に接続されていればよい。   In the present embodiment, an example is shown in which the reset signal line (Rj-1) in the previous row and the gate signal line (Gj + 1) in the next row are used in place of the power supply line. It is not limited to. It is possible to substitute a reset signal line and a gate signal line before how many rows, or substitute a reset signal line and a gate signal line after how many rows. Alternatively, a reset signal line and a gate signal line included in the own pixel can be used instead. That is, it is only necessary to be connected to any one of the reset signal line and the gate signal line included in the pixel portion.

また本実施の形態では、増幅用トランジスタのソース領域及びドレイン領域の一方とリセット用トランジスタのソース領域及びドレイン領域の一方を同じ配線に接続したが、本発明はこれに限定されない。例えば、増幅用トランジスタの端子を自分の画素(i、j)のリセット信号線(Rj)に接続し、リセット用トランジスタの端子を自分の画素(i、j)のゲート信号線(Gj)に接続してもよい。このような構成にすることにより、リセット信号線(Rj)とゲート信号線(Gj)を用いて電源線を代用することが出来る。   In this embodiment mode, one of the source region and the drain region of the amplification transistor and one of the source region and the drain region of the reset transistor are connected to the same wiring. However, the present invention is not limited to this. For example, the terminal of the amplifying transistor is connected to the reset signal line (Rj) of its own pixel (i, j), and the terminal of the resetting transistor is connected to the gate signal line (Gj) of its own pixel (i, j). May be. With such a configuration, the power supply line can be substituted by using the reset signal line (Rj) and the gate signal line (Gj).

さらに本発明を適用するに際し、電源供給線の代用として用いる配線によっては、図1に示すスイッチング用トランジスタ112、増幅用トランジスタ113、リセット用トランジスタ114のそれぞれのトランジスタの極性、および図2に示す増幅用トランジスタ313、リセット用トランジスタ314のそれぞれのトランジスタの極性に注意する必要がある。   Further, when applying the present invention, depending on the wiring used as a substitute for the power supply line, the polarity of each of the switching transistor 112, the amplifying transistor 113, and the resetting transistor 114 shown in FIG. 1, and the amplification shown in FIG. It is necessary to pay attention to the polarities of the transistors 313 and 314 for resetting.

ここで、図1(A)を例に挙げて説明する。図1(A)に示す画素100では、リセット信号線(Rj-1)を電源線として利用している。1行前のリセット信号線(Rj-1)は、殆どの期間で定電位である必要があり、そのときのリセット信号線(Rj-1)の電位は、削除しなかった場合の画素が有する電源線と同じ電位にする必要がある。そのため、リセット信号線(Rj-1)に接続されているリセット用トランジスタ114の極性には注意する必要がある。   Here, FIG. 1A will be described as an example. In the pixel 100 illustrated in FIG. 1A, the reset signal line (Rj-1) is used as a power supply line. The reset signal line (Rj-1) in the previous row needs to be at a constant potential for most of the period, and the potential of the reset signal line (Rj-1) at that time has in the pixel when not deleted. Must be the same potential as the power line. Therefore, it is necessary to pay attention to the polarity of the reset transistor 114 connected to the reset signal line (Rj-1).

もし、殆どの期間でリセット信号線(Rj-1)がHighの電位にある場合には、リセット信号線(Rj-1)に接続されたリセット用トランジスタ114はpチャネル型トランジスタを用いる必要がある。仮に、リセット用トランジスタ114にnチャネル型トランジスタを用いると、そのトランジスタは、殆ど導通状態になってしまうからである。また増幅用トランジスタ113のドレイン領域は、リセット信号線(Rj-1)と接続されるので、nチャネル型トランジスタを用いる必要がある。なおこの場合において、増幅用トランジスタ113とバイアス用トランジスタ(図示せず)がソースフォロワ回路を形成するのであれば、バイアス用トランジスタもnチャネル型トランジスタを用いる必要がある。但しソースフォロワ回路を形成しないのであれば、バイアス用トランジスタにnチャネル型トランジスタを用いる必要はない。   If the reset signal line (Rj-1) is at a high potential in most periods, the reset transistor 114 connected to the reset signal line (Rj-1) needs to be a p-channel transistor. . This is because if an n-channel transistor is used as the reset transistor 114, the transistor is almost in a conductive state. Since the drain region of the amplifying transistor 113 is connected to the reset signal line (Rj-1), it is necessary to use an n-channel transistor. In this case, if the amplifying transistor 113 and the biasing transistor (not shown) form a source follower circuit, the biasing transistor must also be an n-channel transistor. However, if the source follower circuit is not formed, it is not necessary to use an n-channel transistor as the biasing transistor.

また、殆どの期間でリセット信号線(Rj-1)がLowの電位にある場合には、リセット信号線(Rj-1)に接続されたリセット用トランジスタ114はnチャネル型トランジスタを用いる必要がある。つまり、電源線の代用として用いるリセット信号線およびゲート信号線の電位に注意して、適当な極性のトランジスタを用いる必要がある。   In the case where the reset signal line (Rj-1) is at a low potential in almost all periods, the reset transistor 114 connected to the reset signal line (Rj-1) needs to be an n-channel transistor. . That is, it is necessary to pay attention to the potentials of the reset signal line and the gate signal line used as a substitute for the power supply line, and to use transistors with appropriate polarities.

さらに、光電変換素子(図1に示す光電変換素子111と図2に示す光電変換素子311)としてダイオードを用いる場合には、その向きにも注意する必要がある。   Furthermore, when a diode is used as the photoelectric conversion element (the photoelectric conversion element 111 shown in FIG. 1 and the photoelectric conversion element 311 shown in FIG. 2), it is necessary to pay attention to its direction.

ここで、図1(A)を例に挙げて説明する。光電変換素子111は、リセットされた時には、逆バイアス状態になる必要がある。よって光電変換素子111の向きを逆にした場合には、電源線として用いるリセット信号線(Rj-1)と、電源基準線121の電位を入れ替える必要が出てくる。実際に電位を入れ替えた場合には、リセット信号線(Rj-1)に接続されたリセット用トランジスタ114の極性には注意する必要がある。つまり、殆どの期間でリセット信号線(Rj-1)がHighの電位にある場合には、リセット用トランジスタ114はpチャネル型トランジスタを用いる必要があり、殆どの期間でLowの電位にある場合には、リセット用トランジスタ114はnチャネル型トランジスタを用いる必要がある。なおこの場合のように、リセット信号線(R1〜Ry)を電源供給線の代用として用いる場合には、スイッチング用トランジスタ112の極性は特に限定されない。   Here, FIG. 1A will be described as an example. When the photoelectric conversion element 111 is reset, it needs to be in a reverse bias state. Therefore, when the direction of the photoelectric conversion element 111 is reversed, it is necessary to exchange the potential of the reset signal line (Rj-1) used as the power supply line and the power supply reference line 121. When the potential is actually changed, it is necessary to pay attention to the polarity of the reset transistor 114 connected to the reset signal line (Rj-1). That is, when the reset signal line (Rj-1) is at a high potential in most periods, a p-channel transistor needs to be used as the reset transistor 114, and when it is at a low potential in most periods. The reset transistor 114 needs to be an n-channel transistor. In this case, when the reset signal lines (R1 to Ry) are used as substitutes for the power supply lines, the polarity of the switching transistor 112 is not particularly limited.

また図1(B)に示すように、ゲート信号線(G1〜Gy)を電源供給線の代用として用いる際にも、同様に増幅用トランジスタ113とリセット用トランジスタ114の極性には注意する必要がある。つまり、本発明を適用するに際し、電源線の代用として用いるリセット信号線およびゲート信号線の電位と、電源基準線(図1に示す電源基準線121と図2に示す電源基準線321)の電位とに注意して、適当な極性のトランジスタを用いる必要がある。   Further, as shown in FIG. 1B, when the gate signal lines (G1 to Gy) are used as substitutes for the power supply lines, it is necessary to pay attention to the polarities of the amplifying transistor 113 and the resetting transistor 114. is there. That is, when the present invention is applied, the potential of the reset signal line and the gate signal line used as a substitute for the power supply line, and the potential of the power supply reference line (the power supply reference line 121 shown in FIG. 1 and the power supply reference line 321 shown in FIG. 2). Therefore, it is necessary to use a transistor having an appropriate polarity.

(実施の形態2)
本実施の形態では、実施の形態1とは異なり、電源線の代わりに、転送信号線、フォトゲート線を用いた場合について説明する。
(Embodiment 2)
In this embodiment mode, a case where a transfer signal line and a photogate line are used instead of the power supply line, unlike in Embodiment Mode 1, will be described.

図3(A)、(B)に示す画素100は、信号出力線(S1〜Sx)のいずれか1つと、電源線(VB1〜VBx)のいずれか1つと、ゲート信号線(G1〜Gy)のいずれか1つと、リセット信号線(R1〜Ry)のいずれか1つと、転送信号線(T1〜Ty)のいずれか一つと、フォトゲート信号線(F1〜Fy)
のいずれか一つとを有している。また、画素100は、スイッチング用トランジスタ212と、増幅用トランジスタ213と、リセット用トランジスタ214と、転送用トランジスタ215と、フォトゲート211とを有している。
A pixel 100 shown in FIGS. 3A and 3B includes any one of signal output lines (S1 to Sx), one of power supply lines (VB1 to VBx), and gate signal lines (G1 to Gy). , Any one of the reset signal lines (R1 to Ry), any one of the transfer signal lines (T1 to Ty), and the photogate signal lines (F1 to Fy)
One of these. The pixel 100 also includes a switching transistor 212, an amplification transistor 213, a reset transistor 214, a transfer transistor 215, and a photogate 211.

フォトゲート211の端子は、フォトゲート信号線(Fj)に接続されており、もう一方の端子は転送用トランジスタ215のソース領域又はドレイン領域のどちらか一方に接続されている。   The terminal of the photogate 211 is connected to the photogate signal line (Fj), and the other terminal is connected to either the source region or the drain region of the transfer transistor 215.

スイッチング用トランジスタ212のゲート電極は、ゲート信号線(Gj)に接続されている。そしてスイッチング用トランジスタ212のソース領域及びドレイン領域は、一方は信号出力線(Si)に接続されており、もう一方は増幅用トランジスタ213のソース領域又はドレイン領域のどちらか一方に接続されている。   The gate electrode of the switching transistor 212 is connected to the gate signal line (Gj). One of the source region and the drain region of the switching transistor 212 is connected to the signal output line (Si), and the other is connected to either the source region or the drain region of the amplifying transistor 213.

転送用トランジスタ215のゲート電極は、転送信号線(Tj)に接続されている。そして転送用トランジスタ215のソース領域及びドレイン領域は、一方は増幅用トランジスタ213のゲート電極及びリセット用トランジスタ214のソース領域に接続されており、もう一方はフォトゲート211に接続されている。     The gate electrode of the transfer transistor 215 is connected to the transfer signal line (Tj). One of the source region and the drain region of the transfer transistor 215 is connected to the gate electrode of the amplification transistor 213 and the source region of the reset transistor 214, and the other is connected to the photogate 211.

そして、図3(A)に示す画素100の増幅用トランジスタ213のソース領域およびドレイン領域のどちらか一方は、画素(i、j)の上部に位置する画素(i、j-1)の転送信号線(Tj-1)に接続され、画素(i、j)よりも先に走査される。   Then, either the source region or the drain region of the amplifying transistor 213 of the pixel 100 shown in FIG. 3A is a transfer signal of the pixel (i, j−1) located above the pixel (i, j). It is connected to the line (Tj-1) and scanned before the pixel (i, j).

リセット用トランジスタ214のゲート電極は、リセット信号線(Rj)に接続されている。そしてリセット用トランジスタ214のソース領域とドレイン領域は、一方は転送信号線(Tj-1)に接続されており、もう一方は、増幅用トランジスタ213のゲート電極に接続されている。   The gate electrode of the reset transistor 214 is connected to the reset signal line (Rj). One of the source region and the drain region of the resetting transistor 214 is connected to the transfer signal line (Tj-1), and the other is connected to the gate electrode of the amplifying transistor 213.

また、図3(B)に示す画素100の増幅用トランジスタ213のソース領域およびドレイン領域のどちらか一方は、画素(i、j)の上部に位置する画素(i、j-1)のフォトゲート信号線(Tj-1)に接続され、画素(i、j)よりも先に走査される。   In addition, either the source region or the drain region of the amplifying transistor 213 of the pixel 100 illustrated in FIG. 3B is a photogate of the pixel (i, j−1) located above the pixel (i, j). It is connected to the signal line (Tj-1) and scanned before the pixel (i, j).

リセット用トランジスタ214のゲート電極は、フォトゲート信号線(Tj-1)に接続されている。そしてリセット用トランジスタ214のソース領域とドレイン領域は、一方は転送信号線(Tj-1)に接続されており、もう一方は、増幅用トランジスタ213のゲート電極に接続されている。   The gate electrode of the reset transistor 214 is connected to the photogate signal line (Tj-1). One of the source region and the drain region of the resetting transistor 214 is connected to the transfer signal line (Tj-1), and the other is connected to the gate electrode of the amplifying transistor 213.

なお、本実施の形態では、1行前の転送信号線(Tj-1)及び1行前のフォトゲート信号線(Tj-1)を電源線の代用して用いる例を示したが、本発明はこれに限定されない。何行前の転送信号線および何行前フォトゲート信号線を用いて代用することも出来るし、何行後の転送信号線および何行後フォトゲート信号線を用いて代用することも出来る。また、自分の画素が有する転送信号線(Ti)およびフォトゲート信号線(Fi)を用いて代用することも出来る。つまり、画素部が有する転送信号線(T1〜Ty)およびフォトゲート信号線(F1〜Fy)のいずれか1本に接続されていればよい。   Note that in this embodiment mode, an example in which the transfer signal line (Tj-1) in the previous row and the photogate signal line (Tj-1) in the previous row are used instead of the power supply lines has been described. Is not limited to this. It is possible to substitute the transfer signal line before and how many photogate signal lines before, and substitute the transfer signal line after and how many photogate signal lines after. Further, a transfer signal line (Ti) and a photogate signal line (Fi) included in the own pixel can be used instead. That is, it is only necessary to be connected to any one of the transfer signal lines (T1 to Ty) and the photogate signal lines (F1 to Fy) included in the pixel portion.

また、本実施の形態では、増幅用トランジスタ213のソース領域及びドレイン領域の一方とリセット用トランジスタ214のソース領域及びドレイン領域の一方を同じ配線に接続したが、本発明はこれに限定されない。例えば、増幅用トランジスタの端子213を自分の画素(i、j)の転送信号線(Tj)に接続し、リセット用トランジスタ214の端子を自分の画素(i、j)のフォトゲート信号線(Fj)に接続してもよい。このような構成にすることにより、転送信号線およびフォトゲート信号線を用いて電源線を代用することが出来る。   In this embodiment mode, one of the source region and the drain region of the amplifying transistor 213 and one of the source region and the drain region of the reset transistor 214 are connected to the same wiring; however, the present invention is not limited to this. For example, the terminal 213 of the amplifying transistor is connected to the transfer signal line (Tj) of its own pixel (i, j), and the terminal of the resetting transistor 214 is connected to the photogate signal line (Fj of its own pixel (i, j). ) May be connected. With such a configuration, a power supply line can be substituted by using a transfer signal line and a photogate signal line.

さらに本発明を適用するに際し、電源供給線の代用として用いる配線によって、図3に示すスイッチング用トランジスタ212、増幅用トランジスタ213、リセット用トランジスタ214、転送用トランジスタ215のそれぞれのトランジスタの極性に注意する必要がある。   Further, when applying the present invention, attention should be paid to the polarities of the switching transistor 212, the amplifying transistor 213, the resetting transistor 214, and the transfer transistor 215 shown in FIG. 3 depending on the wiring used as a substitute for the power supply line. There is a need.

ここで、図3(A)を例に挙げて説明する。図3(A)に示す画素100では、転送信号線(Tj-1)を電源線として利用している。1行前の転送信号線(Tj-1)は、殆どの期間で定電位である必要があり、そのときの転送信号線(Tj-1)の電位は、削除しなかった場合の画素が有する電源供給線と同じ電位にする必要がある。そのため、転送信号線(Tj-1)に接続されている転送用トランジスタ215の極性には注意する必要がある。   Here, FIG. 3A will be described as an example. In the pixel 100 illustrated in FIG. 3A, the transfer signal line (Tj-1) is used as a power supply line. The transfer signal line (Tj-1) in the previous row needs to be at a constant potential for most of the period, and the potential of the transfer signal line (Tj-1) at that time has in the pixel when not deleted. It is necessary to have the same potential as the power supply line. Therefore, it is necessary to pay attention to the polarity of the transfer transistor 215 connected to the transfer signal line (Tj-1).

もし、殆どの期間で転送信号線(Tj-1)がHighの電位にある場合には、転送信号線(Tj-1)に接続された転送用トランジスタ215はpチャネル型トランジスタを用いる必要がある。仮に、転送用トランジスタ215にnチャネル型トランジスタを用いると、そのトランジスタは殆ど導通状態になってしまうからである。   If the transfer signal line (Tj-1) is at a high potential for most of the period, it is necessary to use a p-channel transistor as the transfer transistor 215 connected to the transfer signal line (Tj-1). . This is because if an n-channel transistor is used as the transfer transistor 215, the transistor becomes almost conductive.

また、殆どの期間で転送信号線(Tj-1)がLowの電位にある場合には、転送信号線(Tj-1)に接続された転送用トランジスタ215はnチャネル型トランジスタを用いる必要がある。つまり、電源線の代用として用いる転送信号線およびフォトゲート信号線の電位に注意して、適当な極性のトランジスタを用いる必要がある。   In the case where the transfer signal line (Tj-1) is at a low potential in most periods, the transfer transistor 215 connected to the transfer signal line (Tj-1) needs to be an n-channel transistor. . That is, it is necessary to use a transistor having an appropriate polarity while paying attention to the potentials of the transfer signal line and the photogate signal line used as a substitute for the power supply line.

なお本実施の形態では、転送信号線およびフォトゲート信号線を用いた例について説明したが、本発明はこれに限定されず、ゲート信号線、リセット信号線などの他の配線を用いてもよい。   Note that although an example using transfer signal lines and photogate signal lines is described in this embodiment mode, the present invention is not limited thereto, and other wirings such as a gate signal line and a reset signal line may be used. .

(実施の形態3)
本実施の形態では、実施の形態1、2とは異なる例として、電源線の代わりとして、転送信号線、ゲート信号線を用いる構成の半導体装置について説明する。
(Embodiment 3)
In this embodiment, a semiconductor device having a structure in which a transfer signal line and a gate signal line are used instead of a power supply line will be described as an example different from Embodiments 1 and 2.

図4(A)、(B)に示す画素100は、信号出力線(S1〜Sx)のいずれか1つと、電源線(VB1〜VBx)のいずれか1つと、ゲート信号線(G1〜Gy)のいずれか1つと、リセット信号線(R1〜Ry)のいずれか1つと、転送信号線(T1〜Ty)を有している。また、画素100は、スイッチング用トランジスタ412と、増幅用トランジスタ413と、リセット用トランジスタ414と、転送用トランジスタ415と、光電変換素子411とを有している。     A pixel 100 shown in FIGS. 4A and 4B includes any one of signal output lines (S1 to Sx), one of power supply lines (VB1 to VBx), and gate signal lines (G1 to Gy). , Any one of reset signal lines (R1 to Ry), and transfer signal lines (T1 to Ty). In addition, the pixel 100 includes a switching transistor 412, an amplification transistor 413, a reset transistor 414, a transfer transistor 415, and a photoelectric conversion element 411.

光電変換素子411は、nチャネル型端子、pチャネル型端子、およびnチャネル型端子とpチャネル型端子の間に設けられている光電変換層を有している。pチャネル型端子及びnチャネル型端子の一方は、電源基準線421に接続されており、もう一方は転送用トランジスタ415のソース領域又はドレイン領域に接続されている。     The photoelectric conversion element 411 includes an n-channel terminal, a p-channel terminal, and a photoelectric conversion layer provided between the n-channel terminal and the p-channel terminal. One of the p-channel terminal and the n-channel terminal is connected to the power supply reference line 421, and the other is connected to the source region or the drain region of the transfer transistor 415.

スイッチング用トランジスタ412のゲート電極はゲート信号線(Gj)に接続されている。そしてスイッチング用トランジスタ412のソース領域とドレイン領域は、一方は増幅用トランジスタ413のソース領域に接続されており、もう一方は信号出力線(Si)に接続されている。     The gate electrode of the switching transistor 412 is connected to the gate signal line (Gj). One of the source region and the drain region of the switching transistor 412 is connected to the source region of the amplifying transistor 413, and the other is connected to the signal output line (Si).

図4(A)に示す画素100の増幅用トランジスタ413のドレイン領域は、画素(i、j)の上部に位置する画素(i、j-1)の転送信号線(Tj-1)
に接続され、画素(i、j)よりも先に走査される。
The drain region of the amplifying transistor 413 of the pixel 100 shown in FIG. 4A is the transfer signal line (Tj-1) of the pixel (i, j-1) located above the pixel (i, j).
And is scanned before the pixel (i, j).

リセット用トランジスタ414のゲート電極は、リセット信号線(Rj)に接続されている。リセット用トランジスタ414のソース領域とドレイン領域は、一方は転送信号線(Tj-1)に接続されており、もう一方は、光電変換素子411及び増幅用トランジスタ113のゲート電極に接続されている。   The gate electrode of the reset transistor 414 is connected to the reset signal line (Rj). One of the source region and the drain region of the reset transistor 414 is connected to the transfer signal line (Tj-1), and the other is connected to the photoelectric conversion element 411 and the gate electrode of the amplification transistor 113.

一方、図1(B)に示す画素100の増幅用トランジスタ413のドレイン領域は、画素(i、j)の下部に位置する画素(i、j+1)のゲート信号線(Gj+1)に接続され、画素(i、j)よりも後に走査される。     On the other hand, the drain region of the amplifying transistor 413 of the pixel 100 illustrated in FIG. 1B is connected to the gate signal line (Gj + 1) of the pixel (i, j + 1) located below the pixel (i, j). Connected and scanned after pixel (i, j).

リセット用トランジスタ414のゲート電極は、リセット信号線(Rj)に接続されている。リセット用トランジスタ414のソース領域とドレイン領域は、一方はゲート信号線(Gj+1)に接続されており、もう一方は、光電変換素子411及び増幅用トランジスタ413のゲート電極に接続されている。   The gate electrode of the reset transistor 414 is connected to the reset signal line (Rj). One of the source region and the drain region of the reset transistor 414 is connected to the gate signal line (Gj + 1), and the other is connected to the gate electrodes of the photoelectric conversion element 411 and the amplification transistor 413.

転送用トランジスタ415のゲート電極は、転送信号線(Tj)に接続されている。転送用トランジスタ415のソース領域とドレイン領域は、一方は増幅用トランジスタ413のゲート電極に接続されており、もう一方は、光電変換素子411に接続されている。   The gate electrode of the transfer transistor 415 is connected to the transfer signal line (Tj). One of the source region and the drain region of the transfer transistor 415 is connected to the gate electrode of the amplification transistor 413, and the other is connected to the photoelectric conversion element 411.

なお、本実施の形態では、1行前の転送信号線(Tj-1)及び1行後のゲート信号線(Gj+1)を電源線の代用して用いる例を示したが、本発明はこれに限定されない。何行前の転送信号線および何行前のゲート信号線を用いて代用することも出来るし、何行後の転送信号線および何行後のゲート信号線を用いて代用することも出来る。また、自分の画素が有する転送信号線およびゲート信号線を用いて代用することも出来る。つまり、画素部が有する転送信号線およびゲート信号線のいずれか1本に接続されていればよい。   In the present embodiment, an example in which the transfer signal line (Tj-1) in the previous row and the gate signal line (Gj + 1) in the next row are used in place of the power supply line is shown. It is not limited to this. The transfer signal line and the gate signal line before and how many rows can be substituted, and the transfer signal line and the gate signal line after how many rows can be substituted. Further, a transfer signal line and a gate signal line included in the own pixel can be used instead. That is, it is only necessary to be connected to one of the transfer signal line and the gate signal line included in the pixel portion.

また、本実施の形態では、転送信号線およびゲート信号線を用いた例について説明したが、本発明はこれに限定されず、リセット信号線を用いてもよい。   Further, although an example using the transfer signal line and the gate signal line has been described in this embodiment mode, the present invention is not limited thereto, and a reset signal line may be used.

また、本実施の形態では、増幅用トランジスタ413のソース領域及びドレイン領域の一方とリセット用トランジスタ414のソース領域及びドレイン領域の一方を同じ配線に接続したが、本発明はこれに限定されない。例えば、増幅用トランジスタ413の端子を自分の画素(i、j)の転送信号線(Tj)に接続し、リセット用トランジスタ414の端子を自分の画素(i、j)のゲート信号線(Gj)に接続してもよい。このような構成にすることにより、転送信号線(Tj)とゲート信号線(Gj)を用いて電源線を代用することが出来る。   In this embodiment mode, one of the source region and the drain region of the amplification transistor 413 and one of the source region and the drain region of the reset transistor 414 are connected to the same wiring; however, the present invention is not limited to this. For example, the terminal of the amplifying transistor 413 is connected to the transfer signal line (Tj) of its own pixel (i, j), and the terminal of the resetting transistor 414 is connected to the gate signal line (Gj) of its own pixel (i, j). You may connect to. With such a configuration, the power supply line can be substituted by using the transfer signal line (Tj) and the gate signal line (Gj).

さらに本発明を適用するに際し、電源供給線の代用として用いる配線によっては、図4に示すスイッチング用トランジスタ412、増幅用トランジスタ413、リセット用トランジスタ414、転送用トランジスタ415のそれぞれのトランジスタの極性に注意する必要がある。   Furthermore, when applying the present invention, depending on the wiring used as a substitute for the power supply line, attention should be paid to the polarities of the switching transistor 412, the amplifying transistor 413, the resetting transistor 414, and the transferring transistor 415 shown in FIG. There is a need to.

ここで、図4(A)を例に挙げて説明する。図4(A)に示す画素100では、転送信号線(Tj-1)を電源線として利用している。1行前の転送信号線(Tj-1)は、殆どの期間で定電位である必要があり、そのときの転送信号線(Tj-1)の電位は、削除しなかった場合の画素が有する電源線と同じ電位にする必要がある。そのため、転送信号線(Tj-1)に接続されている転送用トランジスタ415の極性には注意する必要がある。   Here, FIG. 4A will be described as an example. In the pixel 100 illustrated in FIG. 4A, the transfer signal line (Tj-1) is used as a power supply line. The transfer signal line (Tj-1) in the previous row needs to be at a constant potential for most of the period, and the potential of the transfer signal line (Tj-1) at that time has in the pixel when not deleted. Must be the same potential as the power line. Therefore, it is necessary to pay attention to the polarity of the transfer transistor 415 connected to the transfer signal line (Tj-1).

もし、殆どの期間で転送信号線(Tj-1)がHighの電位にある場合には、転送信号線(Tj-1)に接続された転送用トランジスタ415はpチャネル型トランジスタを用いる必要がある。仮に、転送用トランジスタ415にnチャネル型トランジスタを用いると、そのトランジスタは、殆ど導通状態になってしまうからである。また、殆どの期間で転送信号線(Tj-1)がLowの電位にある場合には、転送信号線(Tj-1)に接続された転送用トランジスタ415はnチャネル型トランジスタを用いる必要がある。つまり、電源線の代用として用いる転送信号線、ゲート信号線およびリセット信号線の電位に注意して、適当な極性のトランジスタを用いる必要がある。なお、増幅用トランジスタ113とバイアス用トランジスタ(図示せず)がソースフォロワ回路を形成するのであれば、増幅用トランジスタ113とバイアス用トランジスタは同じ極性のトランジスタを用いる必要がある。但し、ソースフォロワ回路を形成しないのであればこの限りではない。   If the transfer signal line (Tj-1) is at a high potential in most periods, the transfer transistor 415 connected to the transfer signal line (Tj-1) needs to use a p-channel transistor. . This is because if an n-channel transistor is used as the transfer transistor 415, the transistor becomes almost conductive. In the case where the transfer signal line (Tj-1) is at a low potential in most periods, the transfer transistor 415 connected to the transfer signal line (Tj-1) needs to be an n-channel transistor. . That is, it is necessary to use a transistor having an appropriate polarity while paying attention to the potentials of the transfer signal line, the gate signal line, and the reset signal line used as a substitute for the power supply line. Note that if the amplifying transistor 113 and the biasing transistor (not shown) form a source follower circuit, the amplifying transistor 113 and the biasing transistor must be transistors having the same polarity. However, this does not apply as long as the source follower circuit is not formed.

さらに、光電変換素子(図4に示す光電変換 素子411)としてダイオードを用いる場合における光電変換素子の向きにも注意する必要がある。   Furthermore, it is necessary to pay attention to the direction of the photoelectric conversion element when a diode is used as the photoelectric conversion element (photoelectric conversion element 411 shown in FIG. 4).

ここで、図4(A)を例に挙げて説明する。光電変換素子111は、リセットされた時には、逆バイアス状態になる必要がある。よって、光電変換素子411の光電変換素子411の向きを逆にした場合には、電源線として用いる転送信号線(Tj-1)と、電源基準線421の電位を入れ替える必要が出てくる。実際に電位を入れ替えた場合には、転送信号線(Tj-1)に接続された転送用トランジスタ415の極性には注意する必要がある。つまり、殆どの期間で転送信号線(Tj-1)がHighの電位にある場合には、転送用トランジスタ415はpチャネル型トランジスタを用いる必要があり、殆どの期間でLowの電位にある場合には、転送用トランジスタ415はnチャネル型トランジスタを用いる必要がある。なおこの場合のように、転送信号線(T1〜Ty)を電源供給線の代用として用いる場合には、スイッチング用トランジスタ412の極性は特に限定されない。   Here, FIG. 4A will be described as an example. When the photoelectric conversion element 111 is reset, it needs to be in a reverse bias state. Therefore, when the direction of the photoelectric conversion element 411 of the photoelectric conversion element 411 is reversed, the potential of the transfer signal line (Tj-1) used as the power supply line and the power supply reference line 421 need to be switched. When the potential is actually changed, it is necessary to pay attention to the polarity of the transfer transistor 415 connected to the transfer signal line (Tj-1). That is, when the transfer signal line (Tj-1) is at a high potential in most periods, a p-channel transistor needs to be used as the transfer transistor 415. When the transfer signal line (Tj-1) is at a low potential in most periods. The transfer transistor 415 needs to be an n-channel transistor. Note that the polarity of the switching transistor 412 is not particularly limited when the transfer signal lines (T1 to Ty) are used instead of the power supply lines as in this case.

つまり、本発明を適用するに際し、電源線の代用として用いる転送信号線(T1〜Ty)、ゲート信号線(G1〜Gy)およびリセット信号線(R1〜Ry)
の電位と、電源基準線(図4に示す電源基準線421)の電位とに注意して、適当な極性のトランジスタを用いる必要がある。
That is, when the present invention is applied, transfer signal lines (T1 to Ty), gate signal lines (G1 to Gy), and reset signal lines (R1 to Ry) used as substitutes for power supply lines.
Therefore, it is necessary to use a transistor having an appropriate polarity while paying attention to the potential of the power supply reference line and the potential of the power supply reference line (power supply reference line 421 shown in FIG. 4).

図5には本発明の半導体装置の概略図の一例を示すが、本実施例では、図5に示すソース信号線駆動回路101について詳しく説明する。ソース信号線駆動回路101は、ソース信号線駆動回路101は、バイアス用回路101a、サンプルホールド回路101b、信号出力用駆動回路101c、最終出力増幅用回路101dを有している。   FIG. 5 shows an example of a schematic diagram of the semiconductor device of the present invention. In this embodiment, the source signal line driver circuit 101 shown in FIG. 5 will be described in detail. The source signal line drive circuit 101 includes a bias circuit 101a, a sample hold circuit 101b, a signal output drive circuit 101c, and a final output amplification circuit 101d.

なお、本発明はこれに限定されず、ソース信号線駆動回路101に、アナログ・デジタル信号変換回路、雑音低減回路、信号処理回路などを設けてもよい。   Note that the present invention is not limited to this, and the source signal line driver circuit 101 may be provided with an analog / digital signal conversion circuit, a noise reduction circuit, a signal processing circuit, or the like.

バイアス用回路101a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。サンプルホールド回路101bは、信号をいったん保存したり、アナログ・デジタル変換を行ったり、雑音を低減する回路を有している。また、信号出力用駆動回路101c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する回路を有している。そして、最終出力増幅用回路101dは、サンプルホールド回路101bと信号出力用駆動回路101cにより出力された信号を増幅する回路を有している。なお、最終出力増幅用回路101dは、信号を増幅する必要のない場合には設けなくてもよい。   The bias circuit 101a is paired with the amplifying transistor of each pixel to form a source follower circuit. The sample hold circuit 101b has a circuit for temporarily storing a signal, performing analog-digital conversion, and reducing noise. In addition, the signal output drive circuit 101c includes a circuit that outputs a signal for sequentially outputting the temporarily stored signals. The final output amplification circuit 101d has a circuit that amplifies the signal output by the sample hold circuit 101b and the signal output drive circuit 101c. The final output amplifying circuit 101d may not be provided when it is not necessary to amplify the signal.

次いで、バイアス用回路101a、サンプルホールド回路101bおよび信号出力線用駆動回路101cのi行目周辺部分101eの回路図を図8に示す。なお、本実施例では、全てのトランジスタがnチャネル型トランジスタとする。   Next, FIG. 8 shows a circuit diagram of the i-th row peripheral portion 101e of the bias circuit 101a, the sample hold circuit 101b, and the signal output line driving circuit 101c. In this embodiment, all transistors are n-channel transistors.

バイアス用回路101aは、バイアス用トランジスタ5510aを有している。バイアス用トランジスタ5510aは、各画素の増幅用トランジスタと同じ極性を有し、ソースフォロワ回路を形成する。バイアス用トランジスタ5510aのゲート電極は、バイアス信号線511に接続されている。バイアス用トランジスタ5510aのソース領域およびドレイン領域は、一方は信号出力線(Si)
に接続されており、もう一方は電源基準線5510bに接続されている。なお、本実施例では、nチャネル型トランジスタをバイアス用トランジスタ5510aに用いた場合を示したが、本発明はこれに限定されない。例えば、pチャネル型トランジスタをバイアス用トランジスタ5510aに用いることもできるが、その場合には、バイアス用トランジスタ5510aは電源基準線ではなく電源線に接続される。
The bias circuit 101a includes a bias transistor 5510a. The bias transistor 5510a has the same polarity as the amplification transistor of each pixel, and forms a source follower circuit. A gate electrode of the bias transistor 5510 a is connected to the bias signal line 511. One of the source region and the drain region of the bias transistor 5510a is a signal output line (Si).
The other is connected to the power supply reference line 5510b. Note that although the case where an n-channel transistor is used as the biasing transistor 5510a is described in this embodiment, the present invention is not limited to this. For example, a p-channel transistor can be used as the biasing transistor 5510a. In that case, the biasing transistor 5510a is connected to the power supply line instead of the power supply reference line.

転送用トランジスタ5512のゲート電極は、トランスファー信号線5513に接続されている。転送用トランジスタ5512のソース領域とドレイン領域は、一方は信号出力線(Si)に接続され、もう一方はコンデンサ5514bに接続されている。転送用トランジスタ5512は、信号出力線(Si)の電位をコンデンサ5514bに転送する機能を有している。なお、本実施例では、nチャネル型トランジスタを転送用トランジスタ512に用いた場合を示したが、本発明はこれに限定されない。例えば、pチャネル型トランジスタとnチャネル型トランジスタを並列に接続して、それらのトランジスタを転送用トランジスタとして用いてもよい。   A gate electrode of the transfer transistor 5512 is connected to the transfer signal line 5513. One of a source region and a drain region of the transfer transistor 5512 is connected to a signal output line (Si), and the other is connected to a capacitor 5514b. The transfer transistor 5512 has a function of transferring the potential of the signal output line (Si) to the capacitor 5514b. Note that in this embodiment, the case where an n-channel transistor is used as the transfer transistor 512 is described, but the present invention is not limited to this. For example, a p-channel transistor and an n-channel transistor may be connected in parallel, and these transistors may be used as transfer transistors.

コンデンサ5514bは、転送用トランジスタ5512と電源基準線5514cに接続されている。コンデンサ5514bは、信号出力線(Si)から出力された信号を一時的に蓄積する。   The capacitor 5514b is connected to the transfer transistor 5512 and the power supply reference line 5514c. The capacitor 5514b temporarily accumulates the signal output from the signal output line (Si).

放電用トランジスタ5514aのゲート電極は、プリ放電信号線5515に接続されている。そして放電用トランジスタ5514aのソース領域とドレイン領域は、一方はコンデンサ5514bに接続され、もう一方は電源基準線5514cにそれぞれ接続されている。放電用トランジスタ5514aは、信号出力線(Si)の電位をコンデンサ5514bに入力する前に、コンデンサ514bの電荷を放電する機能を有している。   The gate electrode of the discharge transistor 5514a is connected to the pre-discharge signal line 5515. One of the source region and the drain region of the discharging transistor 5514a is connected to the capacitor 5514b, and the other is connected to the power supply reference line 5514c. The discharging transistor 5514a has a function of discharging the electric charge of the capacitor 514b before inputting the potential of the signal output line (Si) to the capacitor 5514b.

そして、コンデンサ5514bと最終出力線5518の間には、最終選択用トランジスタ5516が接続される。最終選択用トランジスタ5516のソース領域とドレイン領域は、一方はコンデンサ514bに接続され、もう一方は最終出力線518に接続される。最終選択用トランジスタ5516のゲート電極は、i行目最終選択線519に接続されている。   A final selection transistor 5516 is connected between the capacitor 5514 b and the final output line 5518. One of the source region and the drain region of the final selection transistor 5516 is connected to the capacitor 514 b and the other is connected to the final output line 518. The gate electrode of the final selection transistor 5516 is connected to the i-th row final selection line 519.

最終選択線は、画素部にマトリクス状に設けられており、1列目からy列目まで順に走査される。仮に、図8に示すようにi行目最終選択線5519が選択され、最終選択用トランジスタ5516が導通状態になると、コンデンサ5514bの電位とi行目最終選択線5519の電位が等しくなる。そうすると、コンデンサ5514bに蓄積していた信号を最終出力線5518に出力することができる。   The final selection lines are provided in a matrix in the pixel portion, and are scanned in order from the first column to the yth column. If the i-th row final selection line 5519 is selected and the final selection transistor 5516 is turned on as shown in FIG. 8, the potential of the capacitor 5514b and the potential of the i-th row final selection line 5519 become equal. Then, the signal accumulated in capacitor 5514b can be output to final output line 5518.

但し、最終出力線5518に信号を出力する前に、最終出力線5518に電荷が蓄積されている場合がある。そうすると、該電荷によって最終出力線5518に信号を出力したときの電位は影響を受けてしまう。そこで、最終出力線5518に信号を出力する前に、最終出力線5518の電位を、ある電位値までに初期化することが必要である。   Note that charges may be accumulated in the final output line 5518 before a signal is output to the final output line 5518. Then, the potential when a signal is output to the final output line 5518 is affected by the charge. Therefore, before outputting a signal to the final output line 5518, it is necessary to initialize the potential of the final output line 5518 to a certain potential value.

図8では、最終出力線5518と電源基準線5517bの間に、最終リセット用トランジスタ5517aが設けられている。最終リセット用トランジスタ5517aのゲート電極は、i行目最終リセット線5520に接続されている。また、最終リセット用トランジスタ5517aのソース領域及びドレイン領域は、一方は最終出力線5518に接続され、もう一方は電源基準線5517bに接続されている。   In FIG. 8, a final reset transistor 5517a is provided between the final output line 5518 and the power supply reference line 5517b. The gate electrode of the final reset transistor 5517a is connected to the i-th final reset line 5520. One of the source region and the drain region of the final reset transistor 5517a is connected to the final output line 5518, and the other is connected to the power supply reference line 5517b.

そして、i行目最終選択線5519を選択する前に、i行目最終リセット線5520を選択し、最終出力線5518の電位を電源基準線5517bの電位に初期化する。その後、i行目最終選択線5519を選択し、最終出力線5518に、コンデンサ5514bに蓄積していた信号を出力する。   Then, before selecting the i-th row final selection line 5519, the i-th row final reset line 5520 is selected, and the potential of the final output line 5518 is initialized to the potential of the power supply reference line 5517b. Thereafter, the i-th row final selection line 5519 is selected, and the signal accumulated in the capacitor 5514b is output to the final output line 5518.

なお、最終出力線5518に出力される信号は、そのまま外部に取り出しても良い。しかし、出力される信号が微弱である場合には、外部に取り出す前に増幅しておくことが好ましい。信号を増幅するための回路として、最終出力増幅用回路101dの回路を図9(A)、(B)に示す。なお、本実施例では、最も簡単な信号増幅回路として、ソースフォロワ回路を示すが、本発明はこれに限定されない。例えば、演算増幅器など、公知の増幅回路を用いてもよい。   Note that the signal output to the final output line 5518 may be extracted to the outside as it is. However, if the output signal is weak, it is preferable to amplify it before taking it out. As a circuit for amplifying a signal, a circuit of a final output amplification circuit 101d is shown in FIGS. In this embodiment, a source follower circuit is shown as the simplest signal amplifier circuit, but the present invention is not limited to this. For example, a known amplifier circuit such as an operational amplifier may be used.

図9(A)は、nチャネル型のソースフォロワ回路を有する最終増幅回路101dを示す。最終出力増幅用回路101dへの信号の入力は、最終出力線5518を介して行われる。最終出力線5518は、画素部にマトリクス状に設けられており、その1列目からy列目まで順に信号が出力される。   FIG. 9A illustrates a final amplifier circuit 101d having an n-channel source follower circuit. A signal is input to the final output amplification circuit 101d through a final output line 5518. The final output line 5518 is provided in a matrix in the pixel portion, and signals are sequentially output from the first column to the y-th column.

最終出力線5518から出力された信号は、最終出力増幅用回路101dによって、増幅されて外部に出力する。最終出力線5518は、増幅用トランジスタ5521のゲート電極に接続されている。増幅用トランジスタ5521のドレイン領域は、電源線520に接続され、ソース領域は出力端子となっている。   The signal output from the final output line 5518 is amplified by the final output amplification circuit 101d and output to the outside. The final output line 5518 is connected to the gate electrode of the amplifying transistor 5521. The drain region of the amplifying transistor 5521 is connected to the power supply line 520, and the source region is an output terminal.

一方、バイアス用トランジスタ5522のゲート電極は、最終出力増幅用バイアス信号線5523に接続されている。バイアス用トランジスタ5522のソース領域とドレイン領域は、一方は電源基準線524に接続され、もう一方は増幅用トランジスタ5521のソース領域に接続されている。   On the other hand, the gate electrode of the bias transistor 5522 is connected to the final output amplification bias signal line 5523. One of a source region and a drain region of the bias transistor 5522 is connected to the power supply reference line 524, and the other is connected to a source region of the amplification transistor 5521.

次いで、図9(B)には、pチャネル型のソースフォロワ回路を有する最終増幅回路101dを示す。最終出力線5518は、増幅用トランジスタ5521のゲート電極に接続されている。増幅用トランジスタ5521のドレイン領域は、電源基準線5520に接続され、ソース領域は、出力端子となる。   Next, FIG. 9B illustrates a final amplifier circuit 101d having a p-channel source follower circuit. The final output line 5518 is connected to the gate electrode of the amplifying transistor 5521. The drain region of the amplifying transistor 5521 is connected to the power supply reference line 5520, and the source region serves as an output terminal.

一方、バイアス用トランジスタ5522のゲート電極は、最終出力増幅用バイアス信号線5523と接続されている。バイアス用トランジスタ5522のソース領域とドレイン領域は、一方は電源線520と接続されており、もう一方は増幅用トランジスタ521のソース領域と接続されている。なお、pチャネル型のソースフォロワ回路を有する図9(B)に示す最終出力増幅用バイアス信号線5523の電位は、nチャネル型のソースフォロワ回路を有する図9(A)に示すの最終出力増幅用バイアス信号線523の電位とは異なっている。   On the other hand, the gate electrode of the bias transistor 5522 is connected to the final output amplification bias signal line 5523. One of a source region and a drain region of the bias transistor 5522 is connected to the power supply line 520, and the other is connected to a source region of the amplification transistor 521. Note that the potential of the final output amplification bias signal line 5523 shown in FIG. 9B having a p-channel source follower circuit is the final output amplification shown in FIG. 9A having an n-channel source follower circuit. This is different from the potential of the bias signal line 523 for use.

次いで、図8に示すj列目周辺回路のタイミングチャートを図10に示す。なお、本実施例では、一例として、i行目のゲート信号線(Gi)が選択された場合のタイミングチャートを示す。   Next, FIG. 10 shows a timing chart of the j-th column peripheral circuit shown in FIG. In this embodiment, as an example, a timing chart when the i-th gate signal line (Gi) is selected is shown.

はじめに、i行目のゲート信号線(Gi)が選択され、次いでプリ放電信号線5515を選択される。そうすると、放電用トランジスタ5514aが導通状態になる。そして、トランスファー信号線5513が選択されると、それぞれの画素の信号が各列のコンデンサ5514bに出力される。   First, the i-th gate signal line (Gi) is selected, and then the pre-discharge signal line 5515 is selected. Then, the discharge transistor 5514a is turned on. When the transfer signal line 5513 is selected, the signal of each pixel is output to the capacitor 5514b in each column.

そして、各列のコンデンサ5514bに蓄積された信号は、最終出力線5518に順に出力されていく。次いで、1行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5517aを導通状態にし、最終出力線5518を電源基準線5517bの電位に初期化する。その後、1列目の最終選択線を選択し、最終選択用トランジスタ5516を導通状態にし、1列目のコンデンサ5514bの信号を最終出力線5518に出力する。   Then, the signals accumulated in the capacitors 5514b in each column are sequentially output to the final output line 5518. Next, the final reset line in the first row is selected, the final reset transistor 5517a is turned on, and the final output line 5518 is initialized to the potential of the power supply reference line 5517b. Thereafter, the final selection line in the first column is selected, the final selection transistor 5516 is turned on, and the signal of the capacitor 5514 b in the first column is output to the final output line 5518.

次に、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5517aを導通状態にし、最終出力線5518を電源基準線5517bの電位に初期化する。その後、2列目の最終選択線を選択し、最終選択用トランジスタ5516を導通状態にし、2列目のコンデンサ5514bの信号を最終出力線5518に出力する。このようにして、同様の動作を繰り返す。   Next, the final reset line in the second column is selected, the final reset transistor 5517a is turned on, and the final output line 5518 is initialized to the potential of the power supply reference line 5517b. Thereafter, the final selection line in the second column is selected, the final selection transistor 5516 is turned on, and the signal of the capacitor 5514b in the second column is output to the final output line 5518. In this way, the same operation is repeated.

次いで、i行目の場合を説明する。はじめに、i行目最終リセット線5520を選択し、最終リセット用トランジスタ5157aを導通状態にして、最終出力線5518を電源基準線5517bの電位に初期化する。その後、i行目最終選択線5519を選択し、最終選択用トランジスタ5516を導通状態にし、i行目のコンデンサ5514bの信号を最終出力線5518に出力する。   Next, the case of the i-th row will be described. First, the i-th row final reset line 5520 is selected, the final reset transistor 5157a is turned on, and the final output line 5518 is initialized to the potential of the power supply reference line 5517b. Thereafter, the i-th row final selection line 5519 is selected, the final selection transistor 5516 is turned on, and the signal of the i-th row capacitor 5514b is output to the final output line 5518.

次いで、(i+1)列目の最終リセット線5520を選択し、最終リセット用トランジスタ5517aを導通状態にし、最終出力線5518を電源基準線5517bの電位に初期化する。その後、(i+1)列目最終選択線5519を選択し、最終選択用トランジスタ5516を導通状態にし、(i+1)列目のコンデンサ5514bの信号を最終出力線5518に出力する。   Next, the final reset line 5520 in the (i + 1) th column is selected, the final reset transistor 5517a is turned on, and the final output line 5518 is initialized to the potential of the power supply reference line 5517b. After that, the (i + 1) th column final selection line 5519 is selected, the final selection transistor 5516 is turned on, and the signal of the capacitor 5514b in the (i + 1) th column is output to the final output line 5518.

このようにして、同様の動作を繰り返し、全ての列の信号を最終出力線5518に出力していく。そして、最終出力線5518に出力された信号は、最終出力増幅用回路101dで増幅され、外部へ出力されていく。なお、最終出力線5518に信号を出力していく期間においては、バイアス信号線5511の電位は、一定に保たれている。   In this way, the same operation is repeated, and the signals of all the columns are output to the final output line 5518. Then, the signal output to the final output line 5518 is amplified by the final output amplification circuit 101d and output to the outside. Note that the potential of the bias signal line 5511 is kept constant during a period in which a signal is output to the final output line 5518.

なお、本実施例においては、PN型のフォトダイオードを用いた場合について説明したが、本発明はこれに限定されない。光電変換素子には、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を用いてもよい。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、その光を読み取るようにしてもよい。   In this embodiment, the case where a PN photodiode is used has been described, but the present invention is not limited to this. As the photoelectric conversion element, a PIN diode, an avalanche diode, an NPN buried diode, a Schottky diode, an X-ray photoconductor, an infrared sensor, or the like may be used. Moreover, after converting X-rays into light by a fluorescent material or a scintillator, the light may be read.

上述のように、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、本発明はこれに限定されず、フォトゲート型のようにスイッチを間に挟んでもよいし、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, the present invention is not limited to this, and a switch may be sandwiched between them as in a photogate type, or a signal after processing to have a logarithmic value of light intensity as in a logarithmic conversion type is input to an input terminal. You may enter.

また、本実施例は、実施の形態1乃至実施の形態3と自由に組み合わせることが可能である。   In addition, this embodiment can be freely combined with Embodiment Modes 1 to 3.

本実施例では、画素100に設けられたトランジスタに出力する信号のタイミングについて図11を用いて説明する。なお、本実施例では、一例として図1(A)に示す半導体装置の画素100に設けられたトランジスタに出力する信号のタイミングについて説明する。   In this embodiment, timing of signals output to transistors provided in the pixel 100 will be described with reference to FIG. Note that in this embodiment, the timing of a signal output to a transistor provided in the pixel 100 of the semiconductor device illustrated in FIG. 1A is described as an example.

始めに、リセット信号線(R1〜Ry)を制御し、リセット用トランジスタ114を導通状態にする。   First, the reset signal lines (R1 to Ry) are controlled, and the reset transistor 114 is turned on.

次に、光電変換素子111のnチャネル型端子の電位は、電源電位Vddにまで充電される。なお、本発明の半導体装置においては、リセット信号線(R1〜Ry)が電源線の代用をしているので、リセット信号線(R1〜Ry)を電源電位Vddと同じ電位にしておく必要がある。すなわち、画素100がリセットされる。それから、リセット信号線(R1〜Ry)を制御し、リセット用トランジスタ114を非導通状態にする。   Next, the potential of the n-channel terminal of the photoelectric conversion element 111 is charged to the power supply potential Vdd. In the semiconductor device of the present invention, since the reset signal lines (R1 to Ry) substitute for the power supply lines, the reset signal lines (R1 to Ry) must be set to the same potential as the power supply potential Vdd. . That is, the pixel 100 is reset. Then, the reset signal lines (R1 to Ry) are controlled, and the reset transistor 114 is turned off.

その後、光電変換素子111に光が照射されていると、光強度に応じた電荷が光電変換素子111に発生する。そして、リセットにより充電された電荷が、徐々に放電され、光電変換素子111のnチャネル型端子の電位が低くなってくる。   Thereafter, when the photoelectric conversion element 111 is irradiated with light, a charge corresponding to the light intensity is generated in the photoelectric conversion element 111. Then, the charge charged by the reset is gradually discharged, and the potential of the n-channel terminal of the photoelectric conversion element 111 becomes low.

図11に示すように、光電変換素子111に明るい光が照射されている場合は、放電される量が多いため、光電変換素子111のnチャネル型端子の電位は低くなる。光電変換素子111に暗い光が照射されている場合は、放電される量が少なく、光電変換素子111のnチャネル型端子の電位は、明るい光が照射されている場合に比べると、あまり低くならない。   As shown in FIG. 11, when the photoelectric conversion element 111 is irradiated with bright light, the amount of discharge is large, so that the potential of the n-channel terminal of the photoelectric conversion element 111 is low. When the photoelectric conversion element 111 is irradiated with dark light, the amount of discharge is small, and the potential of the n-channel terminal of the photoelectric conversion element 111 is not much lower than that when the photoelectric conversion element 111 is irradiated with bright light. .

そして、ある時点において、スイッチング用トランジスタ112を導通状態にして、光電変換素子111のnチャネル型端子の電位を信号として読み出す。この信号は、光電変換素子111に照射された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114を導通状態にして光電変換素子111をリセットし、上述の動作を繰り返していく。   At a certain point in time, the switching transistor 112 is turned on, and the potential of the n-channel terminal of the photoelectric conversion element 111 is read as a signal. This signal is proportional to the intensity of light applied to the photoelectric conversion element 111. Then, the reset transistor 114 is turned on again to reset the photoelectric conversion element 111, and the above-described operation is repeated.

但し、非常に明るい光が照射された場合は、光電変換素子111の電荷の放電される量が非常に多いため、光電変換素子111のnチャネル型端子の電位は、非常に低下してしまう。しかし、光電変換素子111のnチャネル型端子の電位は、光電変換素子111のpチャネル型端子、つまり電源基準線121の電位より低くなることはない。   However, when very bright light is irradiated, since the amount of electric charge discharged from the photoelectric conversion element 111 is very large, the potential of the n-channel terminal of the photoelectric conversion element 111 is extremely lowered. However, the potential of the n-channel terminal of the photoelectric conversion element 111 does not become lower than the potential of the p-channel terminal of the photoelectric conversion element 111, that is, the power supply reference line 121.

また、非常に明るい光が照射された場合は、光電変換素子111のnチャネル型端子の電位が低くなってくるが、その電位が電源基準線121の電位まで低くなると、電位は変化しなくなる。このような状況を飽和と呼ぶ。飽和すると、光電変換素子111のnチャネル型端子の電位が変化しなくなってしまうため、正しい光強度に応じた信号を出力できない。よって、正常に動作させるためには、光電変換素子111が飽和しないようにして、動作させる必要がある。   In addition, when very bright light is irradiated, the potential of the n-channel terminal of the photoelectric conversion element 111 is lowered. However, when the potential is lowered to the potential of the power supply reference line 121, the potential does not change. Such a situation is called saturation. When saturated, the potential of the n-channel terminal of the photoelectric conversion element 111 does not change, so that a signal corresponding to the correct light intensity cannot be output. Therefore, in order to operate normally, it is necessary to operate the photoelectric conversion element 111 so as not to be saturated.

また、画素100がリセットされてから、信号を出力する時までの期間は、蓄積時間と呼ばれる。蓄積時間とは、光電変換素子の受光部に光を照射し、信号を蓄積している時間のことであり、露光時間ともよばれる。蓄積時間において、光電変換素子111は、光電変換素子111に照射された光によって生成される電荷を蓄積している。   A period from when the pixel 100 is reset to when a signal is output is referred to as an accumulation time. The accumulation time is a time during which light is irradiated to the light receiving portion of the photoelectric conversion element and signals are accumulated, and is also referred to as an exposure time. In the accumulation time, the photoelectric conversion element 111 accumulates charges generated by the light irradiated on the photoelectric conversion element 111.

よって、蓄積時間が異なると、たとえ同じ光強度であっても、光によって生成される電荷の総量が異なるため、信号値も異なってしまう。例えば、強い光が光電変換素子111に照射された場合は、短い蓄積時間で飽和してしまう。また、弱い光が光電変換素子111に照射された場合であっても、蓄積時間が長いと、いずれは飽和状態に達する。つまり、信号は、光電変換素子111に照射される光の強さと蓄積時間との積によって決定する。   Therefore, if the accumulation time is different, even if the light intensity is the same, the total amount of charge generated by the light is different, and the signal value is also different. For example, when intense light is irradiated to the photoelectric conversion element 111, it is saturated in a short accumulation time. Further, even when weak light is irradiated onto the photoelectric conversion element 111, when the accumulation time is long, it eventually reaches a saturated state. That is, the signal is determined by the product of the intensity of light applied to the photoelectric conversion element 111 and the accumulation time.

また、本実施例は、実施の形態1乃至実施の形態3、実施例1と自由に組み合わせることが可能である。   In addition, this embodiment can be freely combined with Embodiment Modes 1 to 3 and Embodiment 1.

本実施例では、図1において説明した光電変換素子と複数のトランジスタを一画素中に設けた半導体装置の断面構造について図12を用いて説明する。   In this embodiment, a cross-sectional structure of a semiconductor device in which the photoelectric conversion element and the plurality of transistors described in FIG. 1 are provided in one pixel will be described with reference to FIGS.

図12において、6000は絶縁表面を有する基板であり、6001は下地膜である。下地膜6001上には光電変換素子111、増幅用トランジスタ113、スイッチング用トランジスタ112、リセット用トランジスタ114が形成されている。また、駆動回路として、nチャネル型TFTとpチャネル型TFTを組み合わせたCMOS回路を図示する。なお、それぞれのトランジスタは公知の如何なる構造のトランジスタを用いてもよい。   In FIG. 12, 6000 is a substrate having an insulating surface, and 6001 is a base film. On the base film 6001, a photoelectric conversion element 111, an amplification transistor 113, a switching transistor 112, and a reset transistor 114 are formed. In addition, a CMOS circuit in which an n-channel TFT and a p-channel TFT are combined is illustrated as a driver circuit. Each transistor may have any known structure.

絶縁表面を有する基板6000上に形成された各トランジスタの構造について説明する。増幅用トランジスタ113において、6023はゲート電極、6008はゲート絶縁膜、6037はp型の不純物領域からなるソース領域及びドレイン領域、6042はソース配線、6043はドレイン配線である。   A structure of each transistor formed over the substrate 6000 having an insulating surface is described. In the amplifying transistor 113, reference numeral 6023 denotes a gate electrode, 6008 denotes a gate insulating film, 6037 denotes a source region and a drain region made of a p-type impurity region, 6042 denotes a source wiring, and 6043 denotes a drain wiring.

スイッチング用トランジスタ112において、6024はゲート電極、6008はゲート絶縁膜、6038はp型の不純物領域からなるソース領域及びドレイン領域、6044はソース配線、6045はドレイン配線である。   In the switching transistor 112, reference numeral 6024 denotes a gate electrode, 6008 denotes a gate insulating film, 6038 denotes a source region and a drain region made of a p-type impurity region, 6044 denotes a source wiring, and 6045 denotes a drain wiring.

リセット用トランジスタ114において、6025はゲート電極、6008はゲート絶縁膜、6019はn型の不純物領域からなるソース領域及びドレイン領域、6030はLDD領域(ライトドープドレイン領域)、6046はソース配線、6047はドレイン配線である。   In the reset transistor 114, reference numeral 6025 denotes a gate electrode, 6008 denotes a gate insulating film, 6019 denotes a source region and a drain region made of n-type impurity regions, 6030 denotes an LDD region (lightly doped drain region), 6046 denotes a source wiring, and 6047 denotes This is a drain wiring.

光電変換素子111において、6036はp型の不純物領域からなるp型半導体層、6020bはn型の不純物領域からなるn型半導体層、6054は非晶質半導体膜からなる光電変換層(i層)である。   In the photoelectric conversion element 111, 6036 is a p-type semiconductor layer made of a p-type impurity region, 6020b is an n-type semiconductor layer made of an n-type impurity region, and 6054 is a photoelectric conversion layer (i layer) made of an amorphous semiconductor film. It is.

駆動回路部のnチャネル型トランジスタにおいて、6026はゲート電極、6008はゲート絶縁膜、6021はn型の不純物領域からなるソース領域及びドレイン領域、6031はLDD領域(ライトドープドレイン領域)、6050はソース配線、6051はドレイン配線である。   In the n-channel transistor in the driver circuit portion, 6026 is a gate electrode, 6008 is a gate insulating film, 6021 is a source region and a drain region made of an n-type impurity region, 6031 is an LDD region (lightly doped drain region), and 6050 is a source. A wiring 6051 is a drain wiring.

また、駆動回路部のpチャネル型トランジスタにおいて、6027はゲート電極、6008はゲート絶縁膜、6039はp型の不純物領域からなるソース領域及びドレイン領域、6052はドレイン配線、6053はソース配線である。   In the p-channel transistor of the driver circuit portion, reference numeral 6027 denotes a gate electrode, 6008 denotes a gate insulating film, 6039 denotes a source region and a drain region made of a p-type impurity region, 6052 denotes a drain wiring, and 6053 denotes a source wiring.

そして、増幅用トランジスタ113、スイッチング用トランジスタ112、リセット用トランジスタ114、nチャネル型トランジスタ、pチャネル型トランジスタを覆って、第一層間絶縁膜6041、第二層間絶縁膜6059が設けられている。   A first interlayer insulating film 6041 and a second interlayer insulating film 6059 are provided so as to cover the amplifying transistor 113, the switching transistor 112, the resetting transistor 114, the n-channel transistor, and the p-channel transistor.

また、本実施例は、実施の形態1乃至実施の形態3、実施例1、2と自由に組み合わせることが可能である。   This embodiment can be freely combined with Embodiment Modes 1 to 3 and Embodiments 1 and 2.

実施例3では、半導体装置の断面構造について説明したが、本実施例では、半導体装置を封止してFPCを取り付けた状態について説明する。   In Embodiment 3, the cross-sectional structure of the semiconductor device has been described. In this embodiment, a state in which the FPC is attached after sealing the semiconductor device will be described.

図13(A)は本発明を用いた半導体装置の上面図であり、図13(A)をX−X'面で切断した断面図を図13(B)に示す。図13(A)において、4001は基板、4002は画素部、4003はソース信号線駆動回路、4004はゲート信号線駆動回路であり、それぞれの駆動回路は配線4005、4006、4007を経てFPC4008に至り、外部機器へと接続される。   FIG. 13A is a top view of a semiconductor device using the present invention, and FIG. 13B is a cross-sectional view taken along the line XX ′ of FIG. 13A, reference numeral 4001 denotes a substrate, 4002 denotes a pixel portion, 4003 denotes a source signal line driver circuit, and 4004 denotes a gate signal line driver circuit. Each driver circuit reaches an FPC 4008 through wirings 4005, 4006, and 4007. Connected to an external device.

このとき、少なくとも画素部、好ましくは駆動回路および画素部を囲むようにしてカバー材4009、密封材4010、シーリング材(ハウジング材ともいう)4011(図13(B)に図示)が設けられている。   At this time, a cover member 4009, a sealing member 4010, and a sealing member (also referred to as a housing member) 4011 (illustrated in FIG. 13B) are provided so as to surround at least the pixel portion, preferably the driver circuit and the pixel portion.

また、図13(B)は本実施例の半導体装置の断面構造であり、基板4001、下地膜4012の上に駆動回路部(但し、ここではnチャネル型TFTとpチャネル型TFTを組み合わせたCMOS回路を図示している)4013および画素部4014(但し、ここでは説明を簡単にするために光電変換素子とスイッチング用トランジスタのみを図示する)が形成されている。   FIG. 13B shows a cross-sectional structure of the semiconductor device of this embodiment. A driver circuit portion (here, a CMOS in which an n-channel TFT and a p-channel TFT are combined) is formed over a substrate 4001 and a base film 4012. 4013 and a pixel portion 4014 (however, only a photoelectric conversion element and a switching transistor are illustrated for the sake of simplicity) are formed.

公知の作製方法を用いて駆動回路部4013、画素部4014が完成したら、樹脂材料でなる第一層間絶縁膜(平坦化膜)4015を形成する。   When the driver circuit portion 4013 and the pixel portion 4014 are completed using a known manufacturing method, a first interlayer insulating film (planarization film) 4015 made of a resin material is formed.

次いで、樹脂材料でなる第二層間絶縁膜4017を形成し、第二層間絶縁膜4017を覆うようにパッシベーション膜4022、充填材4023、カバー材4009が形成される。   Next, a second interlayer insulating film 4017 made of a resin material is formed, and a passivation film 4022, a filler 4023, and a cover material 4009 are formed so as to cover the second interlayer insulating film 4017.

さらに、カバー材4009と基板4001の内側にシーリング材4011が設けられ、さらにシーリング材4011の外側には密封材(第2のシーリング材)4010が形成される。 Further, a sealing material 4011 is provided inside the cover material 4009 and the substrate 4001, and a sealing material (second sealing material) 4010 is formed outside the sealing material 4011.

このとき、この充填材4023は、カバー材4009を接着するための接着剤としても機能する。充填材4023としては、PVC(ポリビニルクロライド)
、エポキシ樹脂、シリコン樹脂、PVB(ポリビニルブチラル)またはEVA(エチレンビニルアセテート)を用いることができる。この充填材4023の内部に乾燥剤を設けておくと、吸湿効果を保持できるので好ましい。
At this time, the filler 4023 also functions as an adhesive for bonding the cover material 4009. As filler 4023, PVC (polyvinyl chloride)
Epoxy resin, silicon resin, PVB (polyvinyl butyral) or EVA (ethylene vinyl acetate) can be used. It is preferable to provide a desiccant inside the filler 4023 because a moisture absorption effect can be maintained.

また、充填材4023の中にスペーサーを含有させてもよい。このとき、スペーサーをBaOなどからなる粒状物質とし、スペーサー自体に吸湿性をもたせてもよい。スペーサーを設けた場合、パッシベーション膜4022はスペーサー圧を緩和することができる。また、パッシベーション膜とは別に、スペーサー圧を緩和する樹脂膜などを設けてもよい。   Further, a spacer may be contained in the filler 4023. At this time, the spacer may be a granular material made of BaO or the like, and the spacer itself may be hygroscopic. In the case where a spacer is provided, the passivation film 4022 can relieve the spacer pressure. In addition to the passivation film, a resin film for relaxing the spacer pressure may be provided.

また、カバー材4009としては、ガラス板、アルミニウム板、ステンレス板、FRP(Fiberglass-Reinforced Plastics)板、PVF(ポリビニルフルオライド)フィルム、マイラーフィルム、ポリエステルフィルムまたはアクリルフィルムを用いることができる。なお、充填材4023としてPVBやEVAを用いる場合、数十[μm]のアルミニウムホイルをPVFフィルムやマイラーフィルムで挟んだ構造のシートを用いることが好ましい。   As the cover member 4009, a glass plate, an aluminum plate, a stainless steel plate, a FRP (Fiberglass-Reinforced Plastics) plate, a PVF (polyvinyl fluoride) film, a mylar film, a polyester film, or an acrylic film can be used. Note that when PVB or EVA is used as the filler 4023, it is preferable to use a sheet having a structure in which an aluminum foil of several tens [μm] is sandwiched between PVF films or Mylar films.

配線4007は、駆動回路4013が有するトランジスタに接続され、また、シーリング材4011および密封材4010と基板4001との隙間を通ってFPC4008に電気的に接続される。なお、ここでは配線4007について説明したが、他の配線4005、4006も同様にしてシーリング材4011および密封材4010の下を通ってFPC4008に電気的に接続される。   The wiring 4007 is connected to a transistor included in the driver circuit 4013 and is electrically connected to the FPC 4008 through a gap between the sealing material 4011 and the sealing material 4010 and the substrate 4001. Note that although the wiring 4007 is described here, the other wirings 4005 and 4006 are also electrically connected to the FPC 4008 under the sealing material 4011 and the sealing material 4010 in the same manner.

なお本実施例では、充填材4023を設けてからカバー材4009を接着し、充填材4023の側面(露呈面)を覆うようにシーリング材4011を取り付けているが、カバー材4009およびシーリング材4011を取り付けてから、充填材4023を設けても良い。この場合、基板4001、カバー材4009およびシーリング材4011で形成されている空隙に通じる充填材の注入口を設ける。そして前記空隙を真空状態(10-2Torr以下)にし、充填材の入っている水槽に注入口を浸してから、空隙の外の気圧を空隙の中の気圧よりも高くして、充填材を空隙の中に充填する。 In this embodiment, the cover material 4009 is bonded after the filler 4023 is provided, and the sealing material 4011 is attached so as to cover the side surface (exposed surface) of the filler 4023. However, the cover material 4009 and the sealing material 4011 are attached. After the attachment, the filler 4023 may be provided. In this case, a filler inlet that leads to a gap formed by the substrate 4001, the cover member 4009, and the sealing member 4011 is provided. Then, the void is evacuated (10 -2 Torr or less), the inlet is immersed in a water tank containing the filler, and the pressure outside the void is made higher than the pressure inside the void, Fill in the void.

また本実施例は、実施の形態1乃至実施の形態3、実施例1乃至実施例3と自由に組み合わせることが可能である。   This embodiment can be freely combined with Embodiment Modes 1 to 3 and Embodiments 1 to 3.

本発明の半導体装置を用いた電子機器の実施例として、図14を用いて説明する。   An example of an electronic device using the semiconductor device of the present invention will be described with reference to FIG.

図14(A)は、ラインセンサを用いたハンドスキャナーである。CCD型(CMOS型)のイメージセンサ1001の上には、ロッドレンズアレイなどの光学系1002が設けられている。光学系1002は、被写体1004上の画像がイメージセンサ1001上に映し出されるようにするために用いられる。そして、LEDや蛍光灯などの光源1003は、被写体1004に光を照射できる位置に設けられている。そして、被写体1004の下部には、ガラス1005が設けられている。   FIG. 14A illustrates a hand scanner using a line sensor. An optical system 1002 such as a rod lens array is provided on a CCD type (CMOS type) image sensor 1001. The optical system 1002 is used so that an image on the subject 1004 is displayed on the image sensor 1001. A light source 1003 such as an LED or a fluorescent lamp is provided at a position where light can be emitted to the subject 1004. A glass 1005 is provided below the subject 1004.

光源1003を出た光は、ガラス1005を介して被写体1004に入射する。被写体1004で反射した光は、ガラス1005を介して、光学系1002に入射する。光学系1002に入射した光は、イメージセンサ1001に入射し、そこで光電変換される。本発明の半導体装置は、イメージセンサ1001に用いることができる。   Light emitted from the light source 1003 enters the subject 1004 through the glass 1005. Light reflected by the subject 1004 enters the optical system 1002 through the glass 1005. The light that has entered the optical system 1002 enters the image sensor 1001, where it is photoelectrically converted. The semiconductor device of the present invention can be used for the image sensor 1001.

図14(B)は、1801は基板、1802は画素部、1803はタッチパネル、1804はタッチペンである。タッチパネル1803は透光性を有しており、画素部1802から発せられる光及び、画素部1802に入射する光を透過することができ、タッチパネル1803を通して被写体上の画像を読み込むことができる。また画素部1802に画像が表示されている場合にも、タッチパネル1803を通して、画素部1802上の画像を見ることが可能である。   In FIG. 14B, reference numeral 1801 denotes a substrate, 1802 denotes a pixel portion, 1803 denotes a touch panel, and 1804 denotes a touch pen. The touch panel 1803 has a light-transmitting property, can transmit light emitted from the pixel portion 1802 and light incident on the pixel portion 1802, and can read an image on a subject through the touch panel 1803. Even when an image is displayed on the pixel portion 1802, the image on the pixel portion 1802 can be viewed through the touch panel 1803.

タッチペン1804がタッチパネル1803に触れると、タッチペン1804とタッチパネル1803とが接している部分の位置の情報を、電気信号として半導体装置に取り込むことができる。本実施例で用いられるタッチパネル1803及びタッチペン1804は、タッチパネル1803が透光性を有していて、なおかつタッチペン1804とタッチパネル1803とが接している部分の位置の情報を、電気信号として半導体装置に取り込むことができるものならば、公知のものを用いることができる。なお、本発明の半導体装置は、画素部1802に用いることができる。   When the touch pen 1804 touches the touch panel 1803, information on a position where the touch pen 1804 and the touch panel 1803 are in contact with each other can be taken into the semiconductor device as an electric signal. In the touch panel 1803 and the touch pen 1804 used in this embodiment, information on the position of the portion where the touch pen 1803 is translucent and the touch pen 1804 and the touch panel 1803 are in contact is taken into the semiconductor device as an electrical signal. Any known one can be used. Note that the semiconductor device of the present invention can be used for the pixel portion 1802.

図14(C)は、図14(B)とは異なる携帯型ハンドスキャナーであり、本体1901、画素部1902、上部カバー1903、外部接続ポート1904、操作スイッチ1905で構成されている。図14(D)は図14(C)と同じ携帯型ハンドスキャナーの上部カバー1903を閉じた図である。   FIG. 14C is a portable hand scanner different from that in FIG. 14B, and includes a main body 1901, a pixel portion 1902, an upper cover 1903, an external connection port 1904, and an operation switch 1905. FIG. 14D is a view in which the upper cover 1903 of the same portable hand scanner as FIG. 14C is closed.

画素部1902で読み込んだ画像信号を、外部接続ポート1904から携帯型ハンドスキャナーの外部に接続されている電子機器に送り、パソコンにおいて画像を補正、合成、編集等を行うことも可能である。なお、本発明の半導体装置は、画素部1802に用いることができる。   An image signal read by the pixel portion 1902 can be sent from an external connection port 1904 to an electronic device connected to the outside of the portable hand scanner, and the image can be corrected, combined, edited, and the like on a personal computer. Note that the semiconductor device of the present invention can be used for the pixel portion 1802.

また、本発明の半導体装置を用いた電子機器として、ビデオカメラ、デジタルスチルカメラ、ノート型パーソナルコンピュータ、携帯情報端末(モバイルコンピュータ、携帯電話、携帯型ゲーム機または電子書籍等)などが挙げられる。   Further, examples of the electronic device using the semiconductor device of the present invention include a video camera, a digital still camera, a notebook personal computer, a portable information terminal (a mobile computer, a mobile phone, a portable game machine, an electronic book, or the like).

図14(E)はビデオカメラであり、本体2601、表示部2602、筐体2603、外部接続ポート2604、リモコン受信部2605、受像部2606、バッテリー2607、音声入力部2608、操作キー2609等を含む。本発明の半導体装置は表示部2602に用いることができる。   FIG. 14E shows a video camera, which includes a main body 2601, a display portion 2602, a housing 2603, an external connection port 2604, a remote control receiving portion 2605, an image receiving portion 2606, a battery 2607, an audio input portion 2608, operation keys 2609, and the like. . The semiconductor device of the present invention can be used for the display portion 2602.

図14(F)はモバイルコンピュータ(情報携帯端末)であり、本体2301、表示部2302、スイッチ2303、操作キー2304、赤外線ポート2305等を含む。本発明の半導体装置2302に用いることができる。   FIG. 14F illustrates a mobile computer (information portable terminal), which includes a main body 2301, a display portion 2302, a switch 2303, operation keys 2304, an infrared port 2305, and the like. It can be used for the semiconductor device 2302 of the present invention.

図14(G)は携帯電話(携帯端末)であり、本体2701、筐体2702、表示部2703、音声入力部2704、音声出力部2705、操作キー2706、外部接続ポート2707、アンテナ2708等を含む。本発明の半導体装置は表示部2703に用いることができる。   FIG. 14G illustrates a cellular phone (portable terminal) which includes a main body 2701, a housing 2702, a display portion 2703, an audio input portion 2704, an audio output portion 2705, operation keys 2706, an external connection port 2707, an antenna 2708, and the like. . The semiconductor device of the present invention can be used for the display portion 2703.

以上の様に、本発明の適用範囲は極めて広く、あらゆる分野の電子機器に用いることが可能である。   As described above, the applicable range of the present invention is so wide that it can be used for electronic devices in various fields.

Claims (5)

第1の画素と、前記第1の画素と隣接して配置される第2の画素と、前記第1の画素と隣接して配置される第3の画素と、を有し、
前記第1の画素、前記第2の画素及び前記第3の画素は、各々、光電変換素子と、第1のトランジスタと、第2のトランジスタと、第3のトランジスタと、を有し、
前記第1の画素において、
前記第1のトランジスタのゲートは、第1の配線と電気的に接続され、
前記第1のトランジスタのソース及びドレインの一方は、第2の配線と電気的に接続され、
前記第2のトランジスタのゲートは、前記第1のトランジスタのソース及びドレインの他方と電気的に接続され、
前記第2のトランジスタのソース及びドレインの一方は、第3の配線と電気的に接続され、
前記第3のトランジスタのゲートは、第4の配線と電気的に接続され、
前記第3のトランジスタのソース及びドレインの一方は、前記第1のトランジスタのソース及びドレインの他方と電気的に接続され、
前記第3のトランジスタのソース及びドレインの他方は、前記光電変換素子と電気的に接続され、
前記第2の配線は、前記第2の画素と電気的に接続され、
前記第3の配線は、前記第3の画素と電気的に接続されることを特徴とする半導体装置。
A first pixel; a second pixel disposed adjacent to the first pixel; and a third pixel disposed adjacent to the first pixel;
Each of the first pixel, the second pixel, and the third pixel includes a photoelectric conversion element, a first transistor, a second transistor, and a third transistor,
In the first pixel,
A gate of the first transistor is electrically connected to a first wiring;
One of a source and a drain of the first transistor is electrically connected to a second wiring;
A gate of the second transistor is electrically connected to the other of the source and the drain of the first transistor;
One of a source and a drain of the second transistor is electrically connected to a third wiring;
A gate of the third transistor is electrically connected to a fourth wiring;
One of a source and a drain of the third transistor is electrically connected to the other of the source and the drain of the first transistor;
The other of the source and the drain of the third transistor is electrically connected to the photoelectric conversion element,
The second wiring is electrically connected to the second pixel;
The semiconductor device is characterized in that the third wiring is electrically connected to the third pixel.
請求項1において、
前記第2の配線は、前記第2のトランジスタのゲートへの信号を伝達することができる機能を有し、
前記第3の配線は、前記第2のトランジスタに電流を供給することができる機能を有し、
前記信号は、デジタルパルス信号であることを特徴とする半導体装置。
In claim 1,
The second wiring has a function of transmitting a signal to the gate of the second transistor,
The third wiring has a function of supplying a current to the second transistor;
The semiconductor device, wherein the signal is a digital pulse signal.
請求項11又は請求項2において、
サンプルホールド回路と、信号出力回路と、を有し、
前記サンプルホールド回路は、前記第2のトランジスタから出力される第1の信号を保持することができる機能を有し、
前記信号出力回路は、前記第1の信号を前記サンプルホールド回路から出力するための第2の信号を出力することができる機能を有する半導体装置。
In claim 11 or claim 2,
A sample hold circuit, and a signal output circuit,
The sample and hold circuit has a function capable of holding a first signal output from the second transistor,
The semiconductor device having a function in which the signal output circuit can output a second signal for outputting the first signal from the sample hold circuit.
請求項1乃至請求項3のいずれか一項において、
レンズアレイが設けられ、前記レンズアレイを介して光が入射することを特徴とする半導体装置。
In any one of Claims 1 thru | or 3,
A semiconductor device, wherein a lens array is provided, and light enters through the lens array.
請求項1乃至請求項4のいずれか一項に記載の半導体装置と、アンテナと、音声入力部と、を具備する電子機器。   An electronic apparatus comprising the semiconductor device according to claim 1, an antenna, and an audio input unit.
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