JP2012054952A - Semiconductor device and driving method of semiconductor device - Google Patents

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JP2012054952A JP2011212227A JP2011212227A JP2012054952A JP 2012054952 A JP2012054952 A JP 2012054952A JP 2011212227 A JP2011212227 A JP 2011212227A JP 2011212227 A JP2011212227 A JP 2011212227A JP 2012054952 A JP2012054952 A JP 2012054952A
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Hajime Kimura
肇 木村
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor device for increasing a range where a signal amplification value is large and an input/output relation operates linearly while preventing the extension of a signal writing period, and a driving method of the semiconductor device.SOLUTION: A semiconductor device including an amplification transistor 101 and a bias transistor 102 performs pre-discharge by the provision of a discharge transistor 108. Alternatively, a semiconductor device including the amplification transistor 101 and the bias transistor 102 performs pre-discharge by making the potential of a bias-side power source line 104 connected to the bias transistor 102 closer to the potential of an amplification side power source line 103 connected to the amplification transistor.

Description

本願発明は、半導体装置およびその駆動方法に関する。より詳細には、イメージセンサ
機能を有するMOS型センサ装置およびその駆動方法に関する。
The present invention relates to a semiconductor device and a driving method thereof. More specifically, the present invention relates to a MOS sensor device having an image sensor function and a driving method thereof.

近年、パソコン等の情報機器が広く普及し、様々な情報を電子情報としてパソコンなど
に読み込みたいという要求が高くなっている。そのため、従来の銀塩カメラに代わるもの
としてデジタルスチルカメラが、また、紙などに印刷されたものを読み取るための手段と
してスキャナが、大きく注目されている。
In recent years, information devices such as personal computers have become widespread, and there is an increasing demand for reading various information into a personal computer as electronic information. For this reason, a digital still camera is attracting much attention as an alternative to the conventional silver salt camera, and a scanner as a means for reading what is printed on paper or the like.

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

これらの画像読み取り機器では、イメージセンサとしてCCD型センサが主に使われてい
る。CCD型センサでは、各画素のフォトダイオードで光電変換を行い、その信号を、CCDを
用いて読み出している。しかしながら、近年、周辺回路を内蔵できることや、ワンチップ
化できること、リアルタイム信号処理に適していること、消費電力が低いことなどを武器
に、単結晶シリコン基板を用いて作成されたMOS型センサが一部で普及の兆しを見せて
いる。また、研究レベルでは、ガラス基板上にTFTを用いて作成したMOS型センサも
開発されている。MOS型センサでは、各画素のフォトダイオードで光電変換を行い、MOSト
ランジスタによって形成されたスイッチを用いて、各画素の信号を読み出している。
In these image reading devices, CCD type sensors are mainly used as image sensors. In a CCD sensor, photoelectric conversion is performed by a photodiode of each pixel, and the signal is read out using a CCD. However, in recent years, a single MOS-type sensor made using a single crystal silicon substrate has been developed with the advantage of being able to incorporate peripheral circuits, being able to be integrated into one chip, being suitable for real-time signal processing, and having low power consumption. Shows signs of widespread use. At the research level, MOS type sensors created using TFTs on glass substrates have also been developed. In the MOS sensor, photoelectric conversion is performed by a photodiode of each pixel, and a signal of each pixel is read using a switch formed by a MOS transistor.

MOS型センサの画素構成としては、様々なタイプのものが開発されている。それらは、
2つの種類、つまり、パッシブセンサとアクティブセンサとに、大まかには分類できる。
パッシブセンサは、各画素に信号増幅素子を搭載しないセンサであり、アクティブセンサ
は、各画素に信号増幅素子を搭載するセンサである。
アクティブセンサでは、各画素内で信号が増幅されるため、パッシブセンサよりも雑音に
強いというメリットがある。
Various types of pixel configurations for MOS sensors have been developed. They are,
It can be roughly classified into two types: passive sensors and active sensors.
A passive sensor is a sensor in which no signal amplification element is mounted on each pixel, and an active sensor is a sensor in which a signal amplification element is mounted on each pixel.
An active sensor has a merit that it is more resistant to noise than a passive sensor because a signal is amplified in each pixel.

図2に、パッシブセンサにおける画素の回路例を示す。画素10005は、スイッチ用トラン
ジスタ10001とフォトダイオード10004で構成されている。フォトダイオード10004は、電
源基準線10006とスイッチ用トランジスタ10001のソース端子に接続されている。スイッチ
用トランジスタ10001のゲート端子には、ゲート信号線10002が接続され、ドレイン端子に
は、信号出力線10003が接続されている。フォトダイオード10004では、光電変換が行われ
る。つまり、入射した光に応じて電荷を生成し、電荷をそこに蓄積する。そして、ゲート
信号線10003を制御して、スイッチ用トランジスタ10001を導通状態にして、フォトダイオ
ード10004の電荷を信号出力線10003を通して読み出している。
FIG. 2 shows a circuit example of a pixel in the passive sensor. The pixel 10005 includes a switching transistor 10001 and a photodiode 10004. The photodiode 10004 is connected to the power supply reference line 10006 and the source terminal of the switching transistor 10001. A gate signal line 10002 is connected to the gate terminal of the switching transistor 10001, and a signal output line 10003 is connected to the drain terminal. In the photodiode 10004, photoelectric conversion is performed. That is, a charge is generated according to incident light, and the charge is accumulated there. Then, the gate signal line 10003 is controlled to turn on the switching transistor 10001, and the charge of the photodiode 10004 is read out through the signal output line 10003.

アクティブセンサの画素の構成としては、様々なタイプがある。IEDM95:p17:CMOS Im
age Sensors, Electronic Camera On a Chip、あるいはIEDM97:p201:CMOS Image Senso
rs - Recent Advances and Device Scaling Considerationsでは、フォトダイオード型、
フォトゲート型などの画素構成と動作を紹介している。ISSCC97:p180: A 1/4 Inch 330
k Square Pixel Progressive Scan CMOS Active Pixel Image Sensorでは、画素の選択方
法という観点で画素構成を分類している。つまり、選択する素子として、トランジスタを
使う場合や、容量を使う場合などについて、述べている。このように、1画素を構成する
トランジスタ数に関して、様々なものがある。JIECセミナ:CMOSカメラの開発展望:平成
10年2月20日には、CMOS型センサの全般について広く紹介しており、リセット用トランジ
スタのゲート電極とドレイン電極を接続することにより、光強度の対数の信号を出力する
対数変換型などについても、述べている。
There are various types of pixel configurations of the active sensor. IEDM95: p17: CMOS Im
age Sensors, Electronic Camera On a Chip, or IEDM97: p201: CMOS Image Senso
rs-Recent Advances and Device Scaling Considerations
It introduces the pixel configuration and operation of the photogate type. ISSCC97: p180: A 1/4 Inch 330
k Square Pixel Progressive Scan CMOS Active Pixel Image Sensor classifies pixel configurations in terms of pixel selection methods. That is, the case where a transistor is used as the element to be selected or the case where a capacitor is used is described. As described above, there are various types of transistors constituting one pixel. JIEC Seminar: CMOS Camera Development Outlook: Heisei
On February 20, 2010, we introduced a wide range of CMOS-type sensors, including a logarithmic conversion type that outputs a logarithmic signal of light intensity by connecting the gate electrode and drain electrode of a reset transistor. Also said.

最もよく採用されているアクティブセンサの画素構成は、図3に示すように、3つのNチ
ャネル型トランジスタと1つのフォトダイオードで1つの画素308を構成するタイプであ
る。フォトダイオード304のPチャネル側端子は電源基準線312に接続され、Nチャネル側
端子は、増幅用トランジスタ306のゲート端子と接続されている。増幅用トランジスタ306
のドレイン端子とソース端子は、電源線309とスイッチ用トランジスタ301のドレイン端子
に接続されている。スイッチ用トランジスタ301のゲート端子には、ゲート信号線302が接
続され、ソース端子には、信号出力線303が接続されている。リセット用トランジスタ307
のゲート端子は、リセット信号線306に接続されている。リセット用トランジスタ307のソ
ース端子とドレイン端子は、電源線309と増幅用トランジスタ306のゲート端子に接続され
ている。
As shown in FIG. 3, the pixel configuration of the active sensor most often adopted is a type in which one pixel 308 is constituted by three N-channel transistors and one photodiode. The P-channel side terminal of the photodiode 304 is connected to the power supply reference line 312, and the N-channel side terminal is connected to the gate terminal of the amplifying transistor 306. Amplifying transistor 306
The drain terminal and the source terminal are connected to the power supply line 309 and the drain terminal of the switching transistor 301. A gate signal line 302 is connected to the gate terminal of the switching transistor 301, and a signal output line 303 is connected to the source terminal. Reset transistor 307
The gate terminal is connected to the reset signal line 306. The source terminal and the drain terminal of the reset transistor 307 are connected to the power supply line 309 and the gate terminal of the amplification transistor 306.

エリアセンサの場合、一本の信号出力線303には、1個の画素308だけでなく、多くの画
素が接続されている。ただし、バイアス用トランジスタ311は、1本の信号出力線303につ
き、1個だけ配置されている。バイアス用トランジスタのゲート端子には、バイアス信号
線310が接続されている。バイアス用トランジスタのソース端子とドレイン端子は、信号
出力線303とバイアス用電源線313に接続されている。
In the case of an area sensor, not only one pixel 308 but many pixels are connected to one signal output line 303. However, only one biasing transistor 311 is arranged for one signal output line 303. A bias signal line 310 is connected to the gate terminal of the bias transistor. The source terminal and the drain terminal of the bias transistor are connected to the signal output line 303 and the bias power supply line 313.

次に、画素308の基本的な動作について述べる。   Next, a basic operation of the pixel 308 will be described.

まず、リセット用トランジスタ307を導通状態にする。フォトダイオード304のPチャネ
ル側端子が電源基準線312に接続され、Nチャネル側端子が電源線309と電気的につながる
状態になるため、フォトダイオード304には、逆バイアス電圧が加わることになる。以後
、フォトダイオード304のNチャネル側端子の電位が電源線309の電位にまで充電される動
作を、リセットと呼ぶことにする。その後、リセット用トランジスタ307を非導通状態に
する。すると、フォトダイオード304に光が照射されている場合、光電変換により、電荷
が発生する。そのため、時間が経過するにしたがって、電源線309の電位にまで充電され
ていたフォトダイオード304のNチャネル側端子の電位が、光によって発生した電荷が原
因となって、徐々に小さくなってくる。そして、ある一定時間経過した後、スイッチ用ト
ランジスタ301を導通状態にする。すると、増幅用トランジスタ306を通って、信号出力線
303へ信号が出力される。
First, the reset transistor 307 is turned on. Since the P-channel terminal of the photodiode 304 is connected to the power supply reference line 312 and the N-channel terminal is electrically connected to the power supply line 309, a reverse bias voltage is applied to the photodiode 304. Hereinafter, an operation in which the potential of the N-channel side terminal of the photodiode 304 is charged to the potential of the power supply line 309 is referred to as reset. Thereafter, the reset transistor 307 is turned off. Then, when light is irradiated to the photodiode 304, electric charge is generated by photoelectric conversion. Therefore, as time passes, the potential of the N-channel side terminal of the photodiode 304 that has been charged to the potential of the power supply line 309 gradually decreases due to charges generated by light. After a certain period of time has elapsed, the switching transistor 301 is turned on. Then, the signal output line passes through the amplifying transistor 306.
A signal is output to 303.

ただし、信号が出力されている時、バイアス信号線310には、電位が加えられており、
バイアス用トランジスタ311には、電流が流れるようになっている。よって、増幅用トラ
ンジスタ306とバイアス用トランジスタ311は、いわゆる、ソースフォロワ回路として動作
することになる。
However, when a signal is output, a potential is applied to the bias signal line 310,
A current flows through the biasing transistor 311. Therefore, the amplifying transistor 306 and the biasing transistor 311 operate as a so-called source follower circuit.

そこで、図4に最も基本的なソースフォロワ回路の例を示す。図4では、Nチャネル型ト
ランジスタを用いた場合について示す。Pチャネル型トランジスタを用いてソースフォロ
ワ回路を構成することも出来る。増幅側電源線403には、電源電位Vddが加えられている。
バイアス側電源線404には、基準電位0Vが加えられている。増幅用トランジスタ401のド
レイン端子は増幅側電源線403に接続され、ソース端子はバイアス用トランジスタ402のド
レイン端子に接続されている。バイアス用トランジスタ402のソース端子は、バイアス側
電源線404に接続されている。バイアス用トランジスタ402のゲート端子には、バイアス電
位Vbが加えられている。よって、バイアス用トランジスタ402には、バイアス電流Ibが流
れることになる。バイアス用トランジスタ402は、基本的には、定電流源として動作する
。増幅用トランジスタ401のゲート端子が、入力端子406になる。よって、増幅用トランジ
スタ401のゲート端子には、入力電位Vinが加えられる。増幅用トランジスタ401のソース
端子が出力端子407になる。よって、増幅用トランジスタ401のソース端子の電位が、出力
電位Voutとなる。このときのソースフォロワ回路の入出力関係は、Vout=Vin-Vbとなる。
FIG. 4 shows an example of the most basic source follower circuit. FIG. 4 shows the case where an N-channel transistor is used. A source follower circuit can also be configured using a P-channel transistor. A power supply potential Vdd is applied to the amplification side power supply line 403.
A reference potential 0 V is applied to the bias side power supply line 404. The drain terminal of the amplifying transistor 401 is connected to the amplifying side power supply line 403, and the source terminal is connected to the drain terminal of the biasing transistor 402. The source terminal of the bias transistor 402 is connected to the bias side power line 404. A bias potential Vb is applied to the gate terminal of the bias transistor 402. Therefore, the bias current Ib flows through the bias transistor 402. The bias transistor 402 basically operates as a constant current source. The gate terminal of the amplifying transistor 401 becomes the input terminal 406. Therefore, the input potential Vin is applied to the gate terminal of the amplifying transistor 401. The source terminal of the amplifying transistor 401 becomes the output terminal 407. Therefore, the potential of the source terminal of the amplifying transistor 401 becomes the output potential Vout. The input / output relationship of the source follower circuit at this time is Vout = Vin−Vb.

図3と図4を比較させた場合、増幅用トランジスタ306は、増幅用トランジスタ401に対応
する。バイアス用トランジスタ311は、バイアス用トランジスタ402に対応する。スイッチ
用トランジスタ301は、導通状態であることを想定しているため、図4では、省略されてい
ると考えることが出来る。フォトダイオード304のNチャネル側端子の電位は、入力電位V
in(増幅用トランジスタ401のゲート電位、つまり入力端子406の電位)に対応する。信号
出力線303の電位は、出力電位Vout(増幅用トランジスタ401のソース電位、つまり出力端
子407の電位)に対応する。
When FIG. 3 and FIG. 4 are compared, the amplifying transistor 306 corresponds to the amplifying transistor 401. The bias transistor 311 corresponds to the bias transistor 402. Since the switching transistor 301 is assumed to be in a conductive state, it can be considered that it is omitted in FIG. The potential of the N-channel side terminal of the photodiode 304 is the input potential V
This corresponds to in (the gate potential of the amplifying transistor 401, that is, the potential of the input terminal 406). The potential of the signal output line 303 corresponds to the output potential Vout (the source potential of the amplifying transistor 401, that is, the potential of the output terminal 407).

従って、図3において、フォトダイオード304のNチャネル側端子の電位をVpdとし、バ
イアス信号線310の電位、つまり、バイアス電位をVbとし、信号出力線303の電位をVoutと
し、電源基準線312とバイアス側電源線313の電位を0Vとすると、Vout=Vpd-Vbとなる。よ
って、フォトダイオード304のNチャネル側端子の電位Vpdが変化すると、Voutも変化する
ことになり、Vpdの変化を信号として出力し、光強度を読みとることが出来る。
Therefore, in FIG. 3, the potential of the N-channel side terminal of the photodiode 304 is Vpd, the potential of the bias signal line 310, that is, the bias potential is Vb, the potential of the signal output line 303 is Vout, and the power supply reference line 312 When the potential of the bias side power supply line 313 is 0 V, Vout = Vpd−Vb. Therefore, when the potential Vpd of the N-channel side terminal of the photodiode 304 changes, Vout also changes, so that the change in Vpd can be output as a signal and the light intensity can be read.

ソースフォロワ回路の基本的な動作は、上述のようなものである。しかし、本発明の動
作の説明に必要なため、次に、詳細にソースフォロワ回路の動作原理を述べておく。ここ
での説明では、簡単のため、増幅用トランジスタとバイアス用トランジスタは、サイズ、
特性が同一であると仮定する。また、電流特性も理想的なものである、つまり、ソース・
ドレイン間電圧が変わっても、飽和領域における電流値は変わらないと仮定する。
The basic operation of the source follower circuit is as described above. However, since it is necessary to explain the operation of the present invention, the operation principle of the source follower circuit will be described in detail next. In the description here, for simplicity, the amplifying transistor and the biasing transistor are
Assume that the characteristics are the same. Also, the current characteristics are ideal, that is, the source
It is assumed that even if the drain-to-drain voltage changes, the current value in the saturation region does not change.

まず、図4に示すように、バイアス用トランジスタ402のゲート端子には、バイアス電位
Vb加えられている。バイアス用トランジスタ402が飽和領域で動作する場合は、図5に示す
ように、電流Ibが流れるとする。一方、両トランジスタは直列に接続されているため、定
常状態では、増幅用トランジスタ401とバイアス用トランジスタ402には、同量の電流が流
れるはずである。よって、バイアス用トランジスタ402に電流Ibが流れている時は、増幅
用トランジスタ401にも電流Ibが流れていることになる。増幅用トランジスタ401に電流Ib
が流れるためには、増幅用トランジスタ401のゲート・ソース間電圧Vgsがバイアス電位Vb
と等しい、ということが必要である。
First, as shown in FIG. 4, the bias potential is applied to the gate terminal of the bias transistor 402.
Vb has been added. When the biasing transistor 402 operates in the saturation region, it is assumed that a current Ib flows as shown in FIG. On the other hand, since both transistors are connected in series, the same amount of current should flow through the amplifying transistor 401 and the biasing transistor 402 in a steady state. Therefore, when the current Ib flows through the biasing transistor 402, the current Ib also flows through the amplifying transistor 401. Amplifying transistor 401 has current Ib
In order to flow, the gate-source voltage Vgs of the amplifying transistor 401 is equal to the bias potential Vb.
It is necessary to be equal to

そこで、ソースフォロワ回路における出力電位Voutを求めてみる。出力電位Voutは、入
力電位Vinよりも増幅用トランジスタ401のゲート・ソース間電圧Vgsの分だけ低い電位で
ある。よって、Vout =Vin-Vgsとなる。ここで、増幅用トランジスタ401のゲート・ソース
間電圧Vgsは、バイアス電位Vbと等しいため、Vout=Vin-Vb となる。ただし、この式は、
図5に示すように、バイアス用トランジスタ402が飽和領域で動作する場合(これは、Vin
が大きい場合に相当する)にのみ、成立する。Vinが小さくてバイアス用トランジスタ402
が線形領域で動作する場合では、図6に示すように、 Vout=Vin-Vbの式は成立しなくなる
。バイアス用トランジスタ402が線形領域で動作する場合は、Vout=Vin-Vb'となる。ここ
で、Vb'は、その時の増幅用トランジスタ401でのゲート・ソース間電圧である。バイアス
用トランジスタ402が線形領域で動作する場合に流れる電流を、Ib'とすると、Ib'<Ibであ
る。よって、Vb'<Vbとなる。つまり、Vin、Ib' が小さくなると、Vb'も小さくなる。その
結果、図7に示すように、入出力関係(VinとVoutの関係)は、非線形になる。
Therefore, the output potential Vout in the source follower circuit is obtained. The output potential Vout is lower than the input potential Vin by the gate-source voltage Vgs of the amplifying transistor 401. Therefore, Vout = Vin−Vgs. Here, since the gate-source voltage Vgs of the amplifying transistor 401 is equal to the bias potential Vb, Vout = Vin−Vb. However, this formula is
As shown in FIG. 5, when the biasing transistor 402 operates in the saturation region (this is Vin
This is only true if Bias transistor 402 with small Vin
When operating in the linear region, the equation of Vout = Vin−Vb does not hold as shown in FIG. When the biasing transistor 402 operates in the linear region, Vout = Vin−Vb ′. Here, Vb ′ is a gate-source voltage in the amplifying transistor 401 at that time. If the current flowing when the biasing transistor 402 operates in the linear region is Ib ′, then Ib ′ <Ib. Therefore, Vb ′ <Vb. That is, as Vin and Ib ′ become smaller, Vb ′ also becomes smaller. As a result, as shown in FIG. 7, the input / output relationship (the relationship between Vin and Vout) becomes nonlinear.

以上のことから、次のようなことが分かる。   From the above, the following can be understood.

まず、ソースフォロワ回路における出力電位Voutの振幅値を大きくするためには、バイ
アス電位Vbを小さくした方がよい。Vout=Vin-Vbなので、Vbが小さいと、Voutを大きく出
来る。ただし、バイアス用トランジスタ402が、導通状態にあることが必要である。よっ
て、バイアス電位Vbは、バイアス用トランジスタ402のしきい値電圧よりも大きい値にし
なければならない。
First, in order to increase the amplitude value of the output potential Vout in the source follower circuit, it is better to decrease the bias potential Vb. Since Vout = Vin-Vb, Vout can be increased if Vb is small. However, the bias transistor 402 needs to be in a conductive state. Therefore, the bias potential Vb must be larger than the threshold voltage of the biasing transistor 402.

一方、バイアス電位Vbが大きい場合は、入力電位Vinが小さくなると、バイアス用トラ
ンジスタ402が線形領域で動作しやすくなる。その結果、ソースフォロワ回路の入出力関
係が、非線形になりやすくなってしまう。この点から考えても、バイアス電位Vbは、小さ
い方が良い。
On the other hand, when the bias potential Vb is large, the bias transistor 402 is easily operated in the linear region when the input potential Vin is small. As a result, the input / output relationship of the source follower circuit tends to be nonlinear. Considering this point, the bias potential Vb should be small.

これまでは、ソースフォロワ回路における定常状態での動作について述べてきた。次に
、ソースフォロワ回路における過渡状態での動作について述べる。回路構成としては、図
4の回路に、負荷が追加されたものとする。つまり、図8に示すように、出力端子、つまり
、増幅用トランジスタ801のソース端子と、負荷容量用電源線806の間に、負荷容量805を
接続したものを考える。よって、負荷容量805の電位は、ソースフォロワ回路の出力電位V
outと同一である。
So far, the operation in the steady state in the source follower circuit has been described. Next, the operation in the transient state in the source follower circuit will be described. As circuit configuration,
It is assumed that a load is added to the circuit of 4. That is, as shown in FIG. 8, a case where a load capacitor 805 is connected between an output terminal, that is, a source terminal of the amplifying transistor 801, and a load capacitor power supply line 806 is considered. Therefore, the potential of the load capacitor 805 is the output potential V of the source follower circuit.
Same as out.

まず、初期状態において、出力電位Voutが小さい場合、つまり、Vout<Vin-Vbの場合に
ついて考える。図8(A)に回路図、図8(B)にタイミングチャートを示す。その場合、増幅
用トランジスタ801のゲート・ソース間電圧Vgsは、バイアス用トランジスタ802のゲート
・ソース間電圧Vgsよりも大きい値である。よって、増幅用トランジスタ801には、大きな
電流が流れる。そのため、負荷容量805は急速に充電され、出力電位Voutは大きくなり、
増幅用トランジスタ801のゲート・ソース間電圧Vgsは小さくなってくる。そして遂に、増
幅用トランジスタ801のゲート・ソース間電圧Vgsがバイアス電位Vbに等しくなると、定常
状態になる。その時の出力電位Vout=Vin-Vgs=Vin-Vbである。このようにVout<Vin-Vbの場
合、過渡状態では、当初、増幅用トランジスタ801のゲート・ソース間電圧Vgsが大きいの
で、増幅用トランジスタ801を通って、負荷容量805に大きな電流が流れる。そのため、負
荷容量805への信号書き込み時間は、短くてすむ。
First, a case where the output potential Vout is small in the initial state, that is, a case where Vout <Vin−Vb is considered. FIG. 8A shows a circuit diagram, and FIG. 8B shows a timing chart. In that case, the gate-source voltage Vgs of the amplifying transistor 801 is larger than the gate-source voltage Vgs of the biasing transistor 802. Therefore, a large current flows through the amplifying transistor 801. Therefore, the load capacity 805 is charged quickly, and the output potential Vout increases.
The gate-source voltage Vgs of the amplifying transistor 801 becomes smaller. Finally, when the gate-source voltage Vgs of the amplifying transistor 801 becomes equal to the bias potential Vb, a steady state is reached. The output potential at that time is Vout = Vin−Vgs = Vin−Vb. As described above, when Vout <Vin−Vb, in the transient state, the gate-source voltage Vgs of the amplifying transistor 801 is initially large, so that a large current flows through the amplifying transistor 801 to the load capacitor 805. Therefore, the signal writing time to the load capacitor 805 can be short.

一方、初期状態において、出力電位Voutが大きい場合、つまり、Vout>Vin-Vbの場合に
ついて考える。図9(A)に回路図、図9(B)にタイミングチャートを示す。
その場合、増幅用トランジスタ901のゲート・ソース間電圧Vgsは小さい値であるため、増
幅用トランジスタ901は非導通状態にある。そして、負荷容量905に蓄積されていた電荷は
、バイアス用トランジスタ902を流れて、放電される。その時、バイアス用トランジスタ9
02のゲート・ソース間電圧は、バイアス電位Vbであるので、バイアス用トランジスタ902
を流れる電流はIbとなる。そして、徐々に、出力電位Voutが小さくなり、増幅用トランジ
スタ901のゲート・ソース間電圧Vgsが大きくなる。そして遂に、増幅用トランジスタ901
のゲート・ソース間電圧VgsがVbに等しくなると、定常状態になる。定常状態では、Vout
は一定値であり、負荷容量905には電流は流れない。ソースフォロワ回路の2つのトラン
ジスタには、電流Ibが流れ続ける。
On the other hand, the case where the output potential Vout is large in the initial state, that is, the case where Vout> Vin−Vb is considered. FIG. 9A shows a circuit diagram, and FIG. 9B shows a timing chart.
In that case, since the gate-source voltage Vgs of the amplifying transistor 901 is a small value, the amplifying transistor 901 is in a non-conductive state. The charge accumulated in the load capacitor 905 flows through the bias transistor 902 and is discharged. At that time, the bias transistor 9
Since the gate-source voltage of 02 is the bias potential Vb, the bias transistor 902
The current flowing through is Ib. Then, the output potential Vout gradually decreases, and the gate-source voltage Vgs of the amplifying transistor 901 increases. Finally, the amplification transistor 901
When the gate-source voltage Vgs becomes equal to Vb, a steady state is reached. In steady state, Vout
Is a constant value, and no current flows through the load capacitor 905. The current Ib continues to flow through the two transistors of the source follower circuit.

以上のことから、 Vout>Vin-Vbの場合の負荷容量905の放電時間、つまり、信号書き込
み時間は、バイアス用トランジスタ902を流れる電流Ibによって決定されることが分かる
。電流Ibは、バイアス電位Vbの大きさによって、決定される。
従って、電流Ibを大きくして、負荷容量905への信号書き込み時間を短くするためには、
バイアス電位Vbを大きくする必要がある。
From the above, it can be seen that the discharge time of the load capacitor 905 when Vout> Vin−Vb, that is, the signal writing time is determined by the current Ib flowing through the biasing transistor 902. The current Ib is determined by the magnitude of the bias potential Vb.
Therefore, in order to increase the current Ib and shorten the signal writing time to the load capacitor 905,
It is necessary to increase the bias potential Vb.

次に、画素309での信号タイミングチャートを図10に示す。まず、リセット信号線305を
制御することにより、リセット用トランジスタ307を導通状態にする。
すると、フォトダイオード304のNチャネル側端子の電位は、電源線309の電位Vddにまで
充電される。すなわち、画素がリセットされる。それから、リセット信号線305を制御す
ることにより、リセット用トランジスタ307を非導通状態にする。その後、フォトダイオ
ード304に光が照射されていると、光強度に応じた電荷が生成される。そのため、リセッ
ト動作により充電された電荷が、徐々に放電されていく。つまり、フォトダイオード304
のNチャネル側端子の電位が下がってくる。暗い光が照射されている場合は、放電される
量も少ないため、フォトダイオード304のNチャネル側端子の電位もあまり下がらない。
そして、ある時点において、スイッチ用トランジスタ301を導通状態にして、フォトダイ
オード304のNチャネル側端子の電位を信号として読み出す。この信号は、光の強度に比
例している。そして再び、リセット用トランジスタ307を導通状態にしてフォトダイオー
ド304をリセットし、同様の動作を繰り返していく。
Next, a signal timing chart in the pixel 309 is shown in FIG. First, the reset transistor 307 is turned on by controlling the reset signal line 305.
Then, the potential of the N-channel side terminal of the photodiode 304 is charged to the potential Vdd of the power supply line 309. That is, the pixel is reset. Then, the reset transistor 307 is turned off by controlling the reset signal line 305. Thereafter, when the photodiode 304 is irradiated with light, a charge corresponding to the light intensity is generated. Therefore, the charge charged by the reset operation is gradually discharged. That is, photodiode 304
The potential of the N-channel side terminal of the terminal is lowered. When dark light is irradiated, since the amount of discharge is small, the potential of the N-channel side terminal of the photodiode 304 does not drop so much.
At a certain point, the switching transistor 301 is turned on, and the potential of the N-channel side terminal of the photodiode 304 is read as a signal. This signal is proportional to the light intensity. Then, the reset transistor 307 is turned on again to reset the photodiode 304, and the same operation is repeated.

次に、画素309でのトランジスタについて述べる。極性については、全てNチャネル型で
あることが多い。まれに、リセット用トランジスタをPチャネル型にしている場合がある
(JIECセミナ:CMOSカメラの開発展望:平成10年2月20日:p9,図11参照)。また、増幅用
トランジスタと選択用トランジスタの並び方については、両トランジスタともNチャネル
型を用いて、図3のように、電源線309と増幅用トランジスタ306を接続し、増幅用トラン
ジスタ306とスイッチ用トランジスタ301を接続し、スイッチ用トランジスタ301と信号出
力線303を接続していることが多い。まれに、両トランジスタともNチャネル型を用いて、
電源線309とスイッチ用トランジスタ301を接続し、スイッチ用トランジスタ301と増幅用
トランジスタ306を接続し、増幅用トランジスタ306と信号出力線303を接続している場合
もある(ISSCC97:p180: A 1/4 Inch 330k Square Pixel Progressive Scan CMOS Activ
e Pixel Image Sensor)。
Next, a transistor in the pixel 309 is described. The polarities are often all N-channel types. In rare cases, the reset transistor may be a P-channel type (JIEC Seminar: CMOS Camera Development Outlook: February 20, 1998: p9, see Fig. 11). As for the arrangement of the amplifying transistor and the selecting transistor, both transistors are N-channel type, and as shown in FIG. 3, the power line 309 and the amplifying transistor 306 are connected, and the amplifying transistor 306 and the switching transistor are connected. In many cases, 301 is connected, and the switch transistor 301 and the signal output line 303 are connected. In rare cases, both transistors use N-channel type,
In some cases, the power supply line 309 and the switching transistor 301 are connected, the switching transistor 301 and the amplification transistor 306 are connected, and the amplification transistor 306 and the signal output line 303 are connected (ISSCC97: p180: A 1 / 4 Inch 330k Square Pixel Progressive Scan CMOS Activ
e Pixel Image Sensor).

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

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

まず、ソースフォロワ回路405に要求する項目について考える。最も必要なことは、出
力電位Voutの振幅として、出来るだけ大きな値、つまり、入力電位Vinの振幅と同程度の
値を得ることである。出力電位Voutの振幅が大きければ、階調数の多い信号を得ることが
出来る。その結果、イメージセンサからの読み取り画像の画質が向上する。また、入出力
関係が線形であることも必要である。つまり、ソースフォロワ回路における入力電位Vin
と出力電位Voutの関係が、線形で動作する範囲が広いことが重要である。つまり、入力電
位Vinが小さくなっても、Vout=Vin-Vbの関係を維持していること、要するに、バイアス用
トランジスタ402が飽和領域で動作していることが重要である。その他に必要なのは、負
荷容量への出力信号Voutの書き込み時間が短いことである。信号書き込み時間が長いと、
動作が遅くなってしまう。
First, items required for the source follower circuit 405 will be considered. What is most necessary is to obtain as large a value as possible as the amplitude of the output potential Vout, that is, a value comparable to the amplitude of the input potential Vin. If the amplitude of the output potential Vout is large, a signal having a large number of gradations can be obtained. As a result, the image quality of the image read from the image sensor is improved. Also, the input / output relationship must be linear. In other words, the input potential Vin in the source follower circuit
It is important that the relationship between the output potential Vout is linear and the operating range is wide. That is, it is important that the relationship of Vout = Vin−Vb is maintained even when the input potential Vin becomes small, that is, that the biasing transistor 402 operates in the saturation region. In addition, the time required for writing the output signal Vout to the load capacitor is short. If the signal writing time is long,
Operation becomes slow.

そこで、上で述べたソースフォロワ回路への要求項目を満たすための方法について考え
てみる。
Therefore, consider a method for satisfying the requirements for the source follower circuit described above.

まず、出力電位Voutの振幅を大きくするためには、Vout=Vin-Vbなので、バイアス電位V
bを小さくすれば良い。また、入出力関係が線形である動作領域を広くする場合にも、バ
イアス電位Vbを小さくすれば良い。なぜなら、バイアス電位Vbが小さい場合、出力電位Vo
utが小さくなっても、バイアス用トランジスタ402が飽和領域で動作しやすいからである
。しかしながら、バイアス電位Vbが小さい場合、出力信号の書き込み時間が長くなってし
まう。
First, in order to increase the amplitude of the output potential Vout, since Vout = Vin−Vb, the bias potential V
b should be small. In addition, the bias potential Vb may be reduced when the operation region where the input / output relationship is linear is widened. Because when the bias potential Vb is small, the output potential Vo
This is because even if ut becomes small, the biasing transistor 402 easily operates in the saturation region. However, when the bias potential Vb is small, the writing time of the output signal becomes long.

つまり、出力電位の振幅と信号書き込み時間とは、トレードオフの関係にある。出力電
位の振幅値を大きくしつつ、出力電位の書き込み時間を短くすることは、出来ない。また
、出力電位の振幅値を大きくしつつ、入出力関係が線形である動作領域を広くすることも
、出来ない。
That is, the amplitude of the output potential and the signal writing time are in a trade-off relationship. It is impossible to shorten the writing time of the output potential while increasing the amplitude value of the output potential. In addition, it is impossible to increase the operation region where the input / output relationship is linear while increasing the amplitude value of the output potential.

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

本発明では、Nチャネル型トランジスタを用いたソースフォロワ回路においては、そこ
から信号を出力する前に、いったん、出力電位(負荷容量の電位)を低くする(Pチャネ
ル型トランジスタを用いたソースフォロワ回路の場合は、出力電位を高くする)。以下で
は、ソースフォロワ回路の出力電位(負荷容量の電位)を、いったん低くすること(Pチ
ャネル型トランジスタを用いた場合は、高くすること)をプリ放電と呼び、プリ放電のた
めの期間をプリ放電期間と呼ぶことにする。本発明では、プリ放電の後、実際の信号を出
力する。
In the present invention, in a source follower circuit using N-channel transistors, the output potential (potential of load capacitance) is once lowered before outputting a signal therefrom (source follower circuit using P-channel transistors). In this case, increase the output potential). Hereinafter, lowering the output potential of the source follower circuit (load capacitance potential) once (in the case of using a P-channel transistor) is referred to as pre-discharge, and the pre-discharge period is pre-discharged. This is called a discharge period. In the present invention, an actual signal is output after the pre-discharge.

従来は、Nチャネル型トランジスタを用いたソースフォロワ回路では、初期状態におい
てVout>Vin-Vbの時、バイアス用トランジスタを通って、負荷容量の電荷を放電していた
。しかしながら、本発明では、いったん、負荷容量の電位を低くして、Vout<Vin-Vbの状
態にしておく。この動作がプリ放電である。その後、実際の信号を出力する。実際の信号
を出力するときには、 既にVout<Vin-Vbとなっているので、増幅用トランジスタを通って
、負荷容量に信号を出力する。そのため、信号書き込み時間が長くならない。
Conventionally, in a source follower circuit using an N-channel transistor, when Vout> Vin−Vb in the initial state, the charge of the load capacitance is discharged through the bias transistor. However, in the present invention, the potential of the load capacitance is once lowered to a state of Vout <Vin−Vb. This operation is pre-discharge. Thereafter, an actual signal is output. When outputting an actual signal, Vout <Vin−Vb is already satisfied, so that the signal is output to the load capacitor through the amplifying transistor. Therefore, the signal writing time does not become long.

実際の信号を出力するときのバイアス用トランジスタのゲート電位、つまり、バイアス
電位Vbには、出来るだけ低い電位値、つまり、バイアス用トランジスタのしきい値電圧よ
りもわずかに大きい電位を加えておく。なぜなら、ソースフォロワ回路の入出力関係Vout
=Vin-Vbを考慮すると、出力電位Voutを大きくするためには、バイアス電位Vbは出来るだ
け低くした方がよいからである。ただし、バイアス用トランジスタは、導通状態になって
いる必要がある。つまり、バイアス用トランジスタは、飽和領域で動作していることが必
要がある。よって、実際の信号を出力するときのバイアス用トランジスタのゲート電位、
つまり、バイアス電位Vbは、バイアス用トランジスタのしきい値電圧よりも、僅かに大き
い電位とする。現実的には、回路中の全てのバイアス用トランジスタの中で、最も大きい
しきい値電圧の値よりも、僅かに大きい電位にする。
A potential value that is as low as possible, that is, a potential slightly higher than the threshold voltage of the bias transistor, is added to the gate potential of the bias transistor when an actual signal is output, that is, the bias potential Vb. Because the input / output relationship Vout of the source follower circuit
Considering = Vin−Vb, in order to increase the output potential Vout, the bias potential Vb should be as low as possible. However, the biasing transistor needs to be in a conductive state. That is, the bias transistor needs to operate in the saturation region. Therefore, the gate potential of the bias transistor when the actual signal is output,
That is, the bias potential Vb is set slightly higher than the threshold voltage of the biasing transistor. Actually, the potential is set slightly higher than the maximum threshold voltage value of all the bias transistors in the circuit.

このようにバイアス電位Vbを小さくして、そのため、バイアス用トランジスタの電流量
が小さくなっても、バイアス用トランジスタを通って負荷容量の電荷を放電することはな
いため、信号書き込み時間が長くなってしまうことはない。また、バイアス電位Vbが小さ
いため、入出力関係が線形である動作領域を広い。その結果、信号書き込み時間を長くな
ってしまうことを防ぎつつ、出力電位の振幅を大きくすることと、入出力関係が線形であ
る動作領域を広くすることが、同時に実現出来る。以下に、本願発明の構成を示す。
Thus, the bias potential Vb is reduced, so that even if the current amount of the biasing transistor is reduced, the charge of the load capacitance is not discharged through the biasing transistor. There is no end. In addition, since the bias potential Vb is small, the operation region where the input / output relationship is linear is wide. As a result, it is possible to simultaneously increase the amplitude of the output potential and widen the operation region in which the input / output relationship is linear while preventing the signal writing time from becoming long. The configuration of the present invention is shown below.

本願発明は上記構成によって、増幅用トランジスタとバイアス用トランジスタと増幅側
電源線とバイアス側電源線とバイアス信号線と放電用トランジスタと放電用電源線とを有
する半導体装置であって、前記増幅用トランジスタのドレイン端子は前記増幅側電源線に
接続されており、前記バイアス用トランジスタのソース端子は前記バイアス側電源線に接
続されており、前記増幅用トランジスタのソース端子は前記バイアス用トランジスタのド
レイン端子に接続されており、前記バイアス用トランジスタのゲート端子は前記バイアス
信号線に接続されており、前記増幅用トランジスタのゲート端子が入力端子になっており
、前記増幅用トランジスタのソース端子が出力端子になっており、前記出力端子と前記放
電用電源線とは、一方は前記放電用トランジスタのソース端子に、一方は前記放電用トラ
ンジスタのドレイン端子に接続されていることを特徴とする半導体装置が提供される。
The present invention is a semiconductor device having an amplifying transistor, a bias transistor, an amplifying side power line, a bias side power line, a bias signal line, a discharging transistor, and a discharging power line according to the above configuration, and the amplifying transistor The drain terminal of the amplifying transistor is connected to the amplifying side power line, the source terminal of the biasing transistor is connected to the biasing side power line, and the source terminal of the amplifying transistor is connected to the drain terminal of the biasing transistor. And the gate terminal of the biasing transistor is connected to the bias signal line, the gate terminal of the amplifying transistor is an input terminal, and the source terminal of the amplifying transistor is an output terminal. One of the output terminal and the discharge power supply line is the discharge terminal. The source terminal of the use transistors, one semiconductor device, characterized in that connected to the drain terminal of said discharge transistor is provided.

本願発明は上記構成によって、増幅用トランジスタとバイアス用トランジスタと増幅側
電源線とバイアス側電源線とバイアス信号線とを有する半導体装置であって、前記増幅用
トランジスタのドレイン端子は前記増幅側電源線に接続されており、前記バイアス用トラ
ンジスタのソース端子は前記バイアス側電源線に接続されており、前記増幅用トランジス
タのソース端子は前記バイアス用トランジスタのドレイン端子に接続されており、前記バ
イアス用トランジスタのゲート端子は前記バイアス信号線に接続されており、前記増幅用
トランジスタのゲート端子が入力端子になっており、前記増幅用トランジスタのソース端
子が出力端子になっており、前記バイアス側電源線の電位を前記増幅側電源線の電位に近
づけるように動作する信号発生装置が前記バイアス信号線に接続されていることを特徴と
する半導体装置が提供される。
The present invention is a semiconductor device having an amplifying transistor, a biasing transistor, an amplifying power supply line, a biasing power supply line, and a bias signal line according to the above configuration, wherein the drain terminal of the amplifying transistor is the amplifying power supply line A source terminal of the bias transistor is connected to the bias-side power line, a source terminal of the amplifier transistor is connected to a drain terminal of the bias transistor, and the bias transistor Is connected to the bias signal line, the gate terminal of the amplifying transistor is an input terminal, the source terminal of the amplifying transistor is an output terminal, and the bias-side power line Signal generation that operates to bring the potential closer to that of the power supply line on the amplification side Wherein a the location is connected to the bias signal line is provided.

本願発明は上記構成によって、負荷容量の一方の端子が前記出力端子に接続されており
、前記負荷容量のもう一方の端子が負荷容量用電源線に接続されていることを特徴とする
半導体装置が提供される。
According to the present invention, there is provided a semiconductor device characterized in that one terminal of a load capacitor is connected to the output terminal and the other terminal of the load capacitor is connected to a power supply line for a load capacitor. Provided.

本願発明は上記構成によって、前記放電用電源線と前記バイアス側電源線が接続されて
いることを特徴とする半導体装置が提供される。
According to the present invention, there is provided a semiconductor device characterized in that the discharge power line and the bias-side power line are connected by the above-described configuration.

本願発明は上記構成によって、前記放電用電源線、前記負荷容量用電源線、または前記
バイアス側電源線の少なくとも2本が接続されていることを特徴とする半導体装置が提供
される。
According to the present invention, there is provided a semiconductor device characterized in that at least two of the discharge power supply line, the load capacity power supply line, or the bias side power supply line are connected.

本願発明は上記構成によって、前記負荷容量用電源線が前記増幅側電源線に接続されて
いることを特徴とする半導体装置が提供される。
According to the present invention, there is provided a semiconductor device characterized in that the load capacity power supply line is connected to the amplification power supply line.

本願発明は上記構成によって、前記増幅側電源線、あるいは前記バイアス側電源線から
、前記負荷容量、あるいは前記出力端子へ流れる電流を制御する選択スイッチを少なくと
も1つ有することを特徴とする半導体装置が提供される。
According to the present invention, there is provided a semiconductor device characterized by having at least one selection switch for controlling a current flowing from the amplification side power supply line or the bias side power supply line to the load capacitance or the output terminal. Provided.

本願発明は上記構成によって、前記増幅側電源線、あるいは前記バイアス側電源線から
、前記出力端子へ流れる電流を制御する選択スイッチを少なくとも1つ有することを特徴
とする半導体装置が提供される。
According to the present invention, there is provided a semiconductor device having at least one selection switch for controlling a current flowing from the amplification side power supply line or the bias side power supply line to the output terminal.

本願発明は上記構成によって、前記選択スイッチが、Nチャネル型トランジスタまたは
Pチャネル型トランジスタの少なくとも1つを有することを特徴とする半導体装置が提供
される。
According to the present invention, there is provided a semiconductor device characterized in that the selection switch includes at least one of an N-channel transistor or a P-channel transistor.

本願発明は上記構成によって、前記バイアス用トランジスタのゲート・ソース間電圧の
絶対値が、前記バイアス用トランジスタを導通状態にするために必要なゲート・ソース間
電圧の絶対値の最小値に等しいことを特徴とする半導体装置が提供される。
According to the present invention, the absolute value of the gate-source voltage of the biasing transistor is equal to the minimum value of the absolute value of the gate-source voltage necessary for bringing the biasing transistor into a conductive state. A semiconductor device is provided.

本願発明は上記構成によって、前記入力端子に光電変換素子が接続されていることを特
徴とする半導体装置が提供される。
According to the present invention, there is provided a semiconductor device characterized in that a photoelectric conversion element is connected to the input terminal.

本願発明は上記構成によって、前記入力端子に光電変換素子で生成された信号が入力す
ることを特徴とする半導体装置が提供される。
According to the present invention, there is provided a semiconductor device characterized in that a signal generated by a photoelectric conversion element is input to the input terminal by the above configuration.

本願発明は上記構成によって、前記光電変換素子が、X線センサまたは赤外線センサで
あることを特徴とする半導体装置が提供される。
According to the present invention, there is provided a semiconductor device characterized in that the photoelectric conversion element is an X-ray sensor or an infrared sensor.

本願発明は上記構成によって、前記光電変換素子が、フォトダイオード、ショットキー
ダイオード、アバランシェダイオード、またはフォトコンダクタのいずれか1つであるこ
とを特徴とする半導体装置が提供される。
According to the present invention, there is provided a semiconductor device characterized in that the photoelectric conversion element is any one of a photodiode, a Schottky diode, an avalanche diode, or a photoconductor.

本願発明は上記構成によって、前記フォトダイオードが、PN型、PIN型、またはNPN埋め
込み型のいずれか1つであることを特徴とする半導体装置が提供される。
According to the present invention, there is provided a semiconductor device characterized in that the photodiode is any one of a PN type, a PIN type, and an NPN buried type.

本願発明は上記構成によって、リセット用トランジスタを有しており、前記リセット用
トランジスタのソース端子もしくはドレイン端子が前記光電変換素子と接続されているこ
とを特徴とする半導体装置が提供される。
According to the present invention, there is provided a semiconductor device having a reset transistor, the source terminal or the drain terminal of the reset transistor being connected to the photoelectric conversion element.

本願発明は上記構成によって、前記バイアス用トランジスタを複数有する場合、前記複
数のバイアス用トランジスタのゲート・ソース間電圧の絶対値が、前記複数のバイアス用
トランジスタの全てを導通状態にするために必要なゲート・ソース間電圧の絶対値の最小
値に等しいことを特徴とする半導体装置が提供される。
According to the present invention, in the case where a plurality of the bias transistors are provided, the absolute value of the gate-source voltage of the plurality of bias transistors is necessary for making all of the plurality of bias transistors conductive. A semiconductor device is provided that is equal to the minimum absolute value of the gate-source voltage.

本願発明は上記構成によって、前記増幅用トランジスタと前記バイアス用トランジスタ
と前記放電用トランジスタが同じ極性のトランジスタであることを特徴とする半導体装置
が提供される。
According to the present invention, there is provided a semiconductor device characterized in that the amplifying transistor, the biasing transistor, and the discharging transistor are transistors having the same polarity.

本願発明は上記構成によって、増幅用トランジスタとバイアス用トランジスタと増幅側
電源線とバイアス側電源線とバイアス信号線とを有し、 前記増幅用トランジスタのドレ
イン端子は前記増幅側電源線に接続されており、前記バイアス用トランジスタのソース端
子は前記バイアス側電源線に接続されており、前記増幅用トランジスタのソース端子は前
記バイアス用トランジスタのドレイン端子に接続されており、前記バイアス用トランジス
タのゲート端子は前記バイアス信号線に接続されており、前記増幅用トランジスタのゲー
ト端子が入力端子になっており、前記増幅用トランジスタのソース端子が出力端子になっ
ている半導体装置の駆動方法において、プリ放電を行った後、信号を出力することを特徴
とする半導体装置の駆動方法が提供される。
The present invention has an amplification transistor, a bias transistor, an amplification side power supply line, a bias side power supply line, and a bias signal line, and the drain terminal of the amplification transistor is connected to the amplification side power supply line. A source terminal of the bias transistor is connected to the bias-side power supply line, a source terminal of the amplifier transistor is connected to a drain terminal of the bias transistor, and a gate terminal of the bias transistor is In the method for driving a semiconductor device, which is connected to the bias signal line, the gate terminal of the amplification transistor is an input terminal, and the source terminal of the amplification transistor is an output terminal, pre-discharge is performed. After that, there is provided a method for driving a semiconductor device, characterized by outputting a signal. Provided.

本願発明は上記構成によって、増幅用トランジスタとバイアス用トランジスタと増幅側
電源線とバイアス側電源線とバイアス信号線とを有し、前記増幅用トランジスタのドレイ
ン端子は前記増幅側電源線に接続されており、前記バイアス用トランジスタのソース端子
は前記バイアス側電源線に接続されており、前記増幅用トランジスタのソース端子は前記
バイアス用トランジスタのドレイン端子に接続されており、前記バイアス用トランジスタ
のゲート端子は前記バイアス信号線に接続されており、前記増幅用トランジスタのゲート
端子が入力端子になっており、前記増幅用トランジスタのソース端子が出力端子になって
いる半導体装置の駆動方法において、前記バイアス側電源線の電位を前記増幅側電源線の
電位に近づけることによりプリ放電を行った後、信号を出力することを特徴とする半導体
装置の駆動方法が提供される。
The present invention has an amplification transistor, a bias transistor, an amplification side power supply line, a bias side power supply line, and a bias signal line, and the drain terminal of the amplification transistor is connected to the amplification side power supply line. A source terminal of the bias transistor is connected to the bias-side power supply line, a source terminal of the amplifier transistor is connected to a drain terminal of the bias transistor, and a gate terminal of the bias transistor is In the method of driving a semiconductor device, which is connected to the bias signal line, the gate terminal of the amplification transistor is an input terminal, and the source terminal of the amplification transistor is an output terminal, the bias-side power supply By preliminarily bringing the potential of the line close to the potential of the amplification power After the electrodeposition, the driving method of a semiconductor device and outputs a signal.

本願発明は上記構成によって、増幅用トランジスタとバイアス用トランジスタと増幅側
電源線とバイアス側電源線とバイアス信号線と放電用トランジスタと放電用電源線とを有
し、前記増幅用トランジスタのドレイン端子は前記増幅側電源線に接続されており、前記
バイアス用トランジスタのソース端子は前記バイアス側電源線に接続されており、前記増
幅用トランジスタのソース端子は前記バイアス用トランジスタのドレイン端子に接続され
ており、前記バイアス用トランジスタのゲート端子は前記バイアス信号線に接続されてお
り、前記増幅用トランジスタのゲート端子が入力端子になっており、前記増幅用トランジ
スタのソース端子が出力端子になっており、前記出力端子と前記放電用電源線とは、一方
は前記放電用トランジスタのソース端子に、一方は前記放電用トランジスタのドレイン端
子に接続されている半導体装置の駆動方法において、前記放電用トランジスタを導通状態
にすることによりプリ放電を行った後、信号を出力することを特徴とする半導体装置の駆
動方法が提供される。
The present invention has an amplification transistor, a bias transistor, an amplification side power supply line, a bias side power supply line, a bias signal line, a discharge transistor, and a discharge power supply line, and the drain terminal of the amplification transistor is configured as described above. Connected to the amplification side power supply line, the source terminal of the bias transistor is connected to the bias side power supply line, and the source terminal of the amplification transistor is connected to the drain terminal of the bias transistor. The gate terminal of the bias transistor is connected to the bias signal line, the gate terminal of the amplification transistor is an input terminal, the source terminal of the amplification transistor is an output terminal, One of the output terminal and the discharge power supply line is the source of the discharge transistor. In the method for driving a semiconductor device, one of which is connected to the drain terminal of the discharge transistor, the pre-discharge is performed by bringing the discharge transistor into a conductive state, and then a signal is output. A method for driving a semiconductor device is provided.

本願発明は上記構成によって、前記放電用電源線の電位が前記バイアス信号線の電位と
前記バイアス側電源線の電位の間の値を取ることを特徴とする半導体装置の駆動方法が提
供される。
According to the present invention, there is provided a method for driving a semiconductor device, characterized in that the potential of the discharge power supply line takes a value between the potential of the bias signal line and the potential of the bias side power supply line.

本願発明は上記構成によって、負荷容量の一方の端子が前記出力端子に接続されており
、前記負荷容量のもう一方の端子が負荷容量用電源線に接続されていることを特徴とする
半導体装置の駆動方法が提供される。
According to the present invention, in the semiconductor device according to the above structure, one terminal of a load capacitor is connected to the output terminal, and the other terminal of the load capacitor is connected to a load capacitor power line. A driving method is provided.

本願発明は上記構成によって、前記放電用電源線と前記バイアス側電源線を接続するこ
とを特徴とする半導体装置の駆動方法が提供される。
According to the present invention, there is provided a method for driving a semiconductor device, characterized in that the discharge power supply line and the bias power supply line are connected by the above configuration.

本願発明は上記構成によって、前記放電用電源線、前記負荷容量用電源線、または前記
バイアス側電源線の少なくとも2本を接続することを特徴とする半導体装置の駆動方法が
提供される。
According to the present invention, there is provided a driving method of a semiconductor device characterized in that at least two of the discharge power supply line, the load capacity power supply line, and the bias side power supply line are connected.

本願発明は上記構成によって、前記負荷容量用電源線が前記増幅側電源線に接続されて
いることを特徴とする半導体装置の駆動方法が提供される。
According to the present invention, there is provided a method for driving a semiconductor device, characterized in that the load capacitor power supply line is connected to the amplification power supply line.

本願発明は上記構成によって、前記増幅側電源線、あるいは前記バイアス側電源線から
、前記負荷容量、あるいは前記出力端子へ流れる電流を制御する選択スイッチを少なくと
も1つ有することを特徴とする半導体装置の駆動方法が提供される。
According to the present invention, there is provided a semiconductor device characterized by having at least one selection switch for controlling a current flowing from the amplification side power supply line or the bias side power supply line to the load capacitance or the output terminal. A driving method is provided.

本願発明は上記構成によって、前記増幅側電源線、あるいは前記バイアス側電源線から
、前記出力端子へ流れる電流を制御する選択スイッチを少なくとも1つ有することを特徴
とする半導体装置の駆動方法が提供される。
According to the present invention, there is provided a driving method of a semiconductor device having at least one selection switch for controlling a current flowing from the amplification power supply line or the bias power supply line to the output terminal. The

本願発明は上記構成によって、前記選択スイッチが、Nチャネル型トランジスタまたは
Pチャネル型トランジスタの少なくとも1つを有することを特徴とする半導体装置の駆動
方法が提供される。
According to the present invention, there is provided a method for driving a semiconductor device, wherein the selection switch has at least one of an N-channel transistor or a P-channel transistor.

本願発明は上記構成によって、前記バイアス用トランジスタのゲート・ソース間電圧の
絶対値が、前記バイアス用トランジスタを導通状態にするために必要なゲート・ソース間
電圧の絶対値の最小値に等しいことを特徴とする半導体装置の駆動方法が提供される。
According to the present invention, the absolute value of the gate-source voltage of the biasing transistor is equal to the minimum value of the absolute value of the gate-source voltage necessary for bringing the biasing transistor into a conductive state. A featured method for driving a semiconductor device is provided.

本願発明は上記構成によって、前記入力端子に光電変換素子が接続されていることを特
徴とする半導体装置の駆動方法が提供される。
According to the present invention, there is provided a method for driving a semiconductor device, characterized in that a photoelectric conversion element is connected to the input terminal.

本願発明は上記構成によって、前記入力端子に光電変換素子で生成された信号が入力す
ることを特徴とする半導体装置の駆動方法が提供される。
According to the present invention, there is provided a method for driving a semiconductor device, characterized in that a signal generated by a photoelectric conversion element is input to the input terminal.

本願発明は上記構成によって、前記光電変換素子が、X線センサまたは赤外線センサで
あることを特徴とする半導体装置の駆動方法が提供される。
According to the present invention, there is provided a method for driving a semiconductor device, characterized in that the photoelectric conversion element is an X-ray sensor or an infrared sensor.

本願発明は上記構成によって、前記光電変換素子が、フォトダイオード、ショットキー
ダイオード、アバランシェダイオード、またはフォトコンダクタのいずれか1つであるこ
とを特徴とする半導体装置の駆動方法が提供される。
According to the present invention, there is provided a method for driving a semiconductor device, characterized in that the photoelectric conversion element is any one of a photodiode, a Schottky diode, an avalanche diode, or a photoconductor.

本願発明は上記構成によって、前記フォトダイオードが、PN型、PIN型、またはNPN埋め
込み型のいずれか1つであることを特徴とする半導体装置の駆動方法が提供される。
According to the present invention, there is provided a method for driving a semiconductor device, characterized in that the photodiode is any one of a PN type, a PIN type, and an NPN buried type.

本願発明は上記構成によって、リセット用トランジスタを有しており、前記リセット用
トランジスタが前記光電変換素子をリセットすることを特徴とする半導体装置の駆動方法
が提供される。
According to the present invention, there is provided a method for driving a semiconductor device, characterized in that it has a resetting transistor, and the resetting transistor resets the photoelectric conversion element.

本願発明は上記構成によって、前記バイアス用トランジスタを複数有する場合、前記複
数のバイアス用トランジスタのゲート・ソース間電圧の絶対値が、前記複数のバイアス用
トランジスタの全てを導通状態にするために必要なゲート・ソース間電圧の絶対値の最小
値に等しいことを特徴とする半導体装置の駆動方法が提供される。
According to the present invention, in the case where a plurality of the bias transistors are provided, the absolute value of the gate-source voltage of the plurality of bias transistors is necessary for making all of the plurality of bias transistors conductive. There is provided a method for driving a semiconductor device, characterized by being equal to a minimum absolute value of a gate-source voltage.

本願発明は上記構成によって、前記増幅用トランジスタと前記バイアス用トランジスタ
と前記放電用トランジスタが同じ極性のトランジスタであることを特徴とする半導体装置
の駆動方法が提供される。
According to the present invention, there is provided a method for driving a semiconductor device, characterized in that the amplifying transistor, the biasing transistor, and the discharging transistor are transistors having the same polarity.

本願発明は、ソースフォロワ回路の出力電位の書き込み時間が長くなることを避けつつ
、出力電位の振幅を大きくする事が出来る。また、同時に、ソースフォロワ回路の入出力
関係が線形である動作領域を広くすることも出来る。そのため、高い画質をもつセンサが
実現される。
The present invention can increase the amplitude of the output potential while avoiding an increase in the writing time of the output potential of the source follower circuit. At the same time, the operation region in which the input / output relationship of the source follower circuit is linear can be widened. Therefore, a sensor with high image quality is realized.

本願発明のソースフォロワ回路の回路図とタイミングチャートCircuit diagram and timing chart of source follower circuit of the present invention 従来のパッシブセンサの画素の回路図Circuit diagram of a conventional passive sensor pixel 従来のアクティブセンサの画素の回路図Conventional active sensor pixel circuit diagram 従来のソースフォロワ回路の回路図Circuit diagram of conventional source follower circuit ソースフォロワ回路の電流特性図Current characteristics of source follower circuit ソースフォロワ回路の電流特性図Current characteristics of source follower circuit ソースフォロワ回路の入出力特性図Input / output characteristics of source follower circuit ソースフォロワ回路の回路図とタイミングチャートSource follower circuit schematic and timing chart ソースフォロワ回路の回路図とタイミングチャートSource follower circuit schematic and timing chart アクティブセンサでのタイミングチャートTiming chart with active sensor 本願発明のソースフォロワ回路の回路図とタイミングチャートCircuit diagram and timing chart of source follower circuit of the present invention 本願発明のソースフォロワ回路の回路図とタイミングチャートCircuit diagram and timing chart of source follower circuit of the present invention 本願発明のソースフォロワ回路の回路図とタイミングチャートCircuit diagram and timing chart of source follower circuit of the present invention 本願発明のソースフォロワ回路の回路図とタイミングチャートCircuit diagram and timing chart of source follower circuit of the present invention 本願発明のソースフォロワ回路の回路図とタイミングチャートCircuit diagram and timing chart of source follower circuit of the present invention 本願発明のソースフォロワ回路の回路図とタイミングチャートCircuit diagram and timing chart of source follower circuit of the present invention 本願発明のソースフォロワ回路の回路図とタイミングチャートCircuit diagram and timing chart of source follower circuit of the present invention 本願発明のソースフォロワ回路の回路図とタイミングチャートCircuit diagram and timing chart of source follower circuit of the present invention 本願発明のソースフォロワ回路の回路図とタイミングチャートCircuit diagram and timing chart of source follower circuit of the present invention 本願発明のエリアセンサのブロック図Block diagram of area sensor of the present invention 本願発明のアクティブセンサの画素の回路図Circuit diagram of pixel of active sensor of the present invention 本願発明のアクティブセンサの画素の回路図Circuit diagram of pixel of active sensor of the present invention 本願発明の信号処理回路の回路図Circuit diagram of signal processing circuit of the present invention 本願発明の最終出力増幅用回路の回路図Circuit diagram of final output amplification circuit of the present invention 本願発明の最終出力増幅用回路の回路図Circuit diagram of final output amplification circuit of the present invention 本願発明のエリアセンサのタイミングチャートTiming chart of area sensor of the present invention 本願発明のエリアセンサのタイミングチャートTiming chart of area sensor of the present invention 本願発明のエリアセンサのタイミングチャートTiming chart of area sensor of the present invention 本願発明の信号処理回路の回路図Circuit diagram of signal processing circuit of the present invention 本願発明のイメージセンサの作製行程を示す図The figure which shows the preparation process of the image sensor of this invention 本願発明のイメージセンサの作製行程を示す図The figure which shows the preparation process of the image sensor of this invention 本願発明のイメージセンサの作製行程を示す図The figure which shows the preparation process of the image sensor of this invention 本願発明のイメージセンサの作製行程を示す図The figure which shows the preparation process of the image sensor of this invention 本願発明のイメージセンサを用いた電子機器の図Diagram of an electronic device using the image sensor of the present invention 本願発明のイメージセンサを用いた電子機器の図Diagram of an electronic device using the image sensor of the present invention 本願発明のイメージセンサを用いた電子機器の図Diagram of an electronic device using the image sensor of the present invention 本願発明のイメージセンサを用いた電子機器の図Diagram of an electronic device using the image sensor of the present invention

[実施の形態1] 以下に、本願発明の代表的な実施の形態を示す。
図11では、プリ放電実施方法の一例を示す。図11(A)に回路図、図11(B)に信号タイミン
グチャートを示す。図11では、専用の放電用トランジスタ1108を配置することにより、プ
リ放電を行っている。図11では、Nチャネル型トランジスタを用いて、ソースフォロワ回
路を構成した場合の例を示す。
[Embodiment 1] A typical embodiment of the present invention will be described below.
FIG. 11 shows an example of a pre-discharge implementation method. FIG. 11A shows a circuit diagram, and FIG. 11B shows a signal timing chart. In FIG. 11, pre-discharge is performed by disposing a dedicated discharge transistor 1108. FIG. 11 shows an example in which a source follower circuit is configured using N-channel transistors.

増幅用トランジスタ1101のゲート端子(入力端子1105)の電位が、入力電位Vinになり、
これは、フォトダイオードのNチャネル側端子の電位に対応する。増幅用トランジスタ11
01のドレイン端子は増幅側電源線1103と接続され、ソース端子は、バイアス用トランジス
タ1102のドレイン端子に接続されている。増幅用トランジスタ1101のソース端子は、出力
端子1107であり、そこの電位が出力電位Voutとなる。バイアス用トランジスタ1102のゲー
ト端子には、バイアス電位Vbが加えられている。バイアス用トランジスタ1102のソース端
子は、バイアス側電源線1104に接続されている。放電用トランジスタ1108のソース端子と
ドレイン端子は、ソースフォロワ回路の出力端子1107(増幅用トランジスタ1101のソース
端子)と放電用電源線1109に接続されている。
The potential of the gate terminal (input terminal 1105) of the amplifying transistor 1101 becomes the input potential Vin,
This corresponds to the potential of the N channel side terminal of the photodiode. Amplifying transistor 11
The drain terminal of 01 is connected to the amplification side power supply line 1103, and the source terminal is connected to the drain terminal of the biasing transistor 1102. The source terminal of the amplifying transistor 1101 is an output terminal 1107, and the potential thereof becomes the output potential Vout. A bias potential Vb is applied to the gate terminal of the bias transistor 1102. The source terminal of the bias transistor 1102 is connected to the bias side power supply line 1104. The source terminal and the drain terminal of the discharging transistor 1108 are connected to the output terminal 1107 of the source follower circuit (the source terminal of the amplifying transistor 1101) and the discharging power supply line 1109.

図11(B)に示すように、放電用トランジスタ1108が導通状態になると、出力端子1107の
電位が放電用電源線1109の電位になり、プリ放電が実行される。プリ放電期間中では、放
電用トランジスタ1108のゲート電位が大きいため、放電用トランジスタ1108には、大きな
電流を流すことが出来る。その結果、出力電位Voutを、急速に低くすることができ、プリ
放電期間は、短くてすむ。この方法の場合、バイアス電位Vbは、従来と同様のままで構わ
ないし、あるいは、プリ放電期間中は、大きくしても構わない。
As shown in FIG. 11B, when the discharge transistor 1108 becomes conductive, the potential of the output terminal 1107 becomes the potential of the discharge power supply line 1109, and pre-discharge is performed. During the pre-discharge period, since the gate potential of the discharging transistor 1108 is large, a large current can be passed through the discharging transistor 1108. As a result, the output potential Vout can be rapidly lowered, and the pre-discharge period can be shortened. In the case of this method, the bias potential Vb may remain the same as before, or may be increased during the pre-discharge period.

プリ放電の後、実際の信号が出力される。その場合、 Vout<Vin-Vbの状態にあるため、
増幅用トランジスタ1101には、そのゲート・ソース間電圧が大きいため、大電流が流れる
。その結果、信号書き込み時間は、短くてすむ。
After pre-discharge, an actual signal is output. In that case, because it is in the state of Vout <Vin-Vb,
A large current flows through the amplifying transistor 1101 because its gate-source voltage is large. As a result, the signal writing time can be shortened.

出力電位Voutを出力するときのバイアス電位Vbは、入出力関係Vout=Vin-Vbを考慮する
と、出力電位Voutを大きくするために、出来るだけ低くした方がよい。
ただし、バイアス用トランジスタ1202が導通状態になっていなければならない。
つまり、バイアス用トランジスタ1202が飽和領域で動作可能で、定電流が流れ得る値であ
る必要がある。よって、プリ放電期間以外でのバイアス信号電位(バイアス用トランジス
タのゲート・ソース間電圧)の絶対値の最適値は、バイアス用トランジスタ1202のしきい
値電圧の絶対値よりも、僅かに大きい電位である。
Considering the input / output relationship Vout = Vin−Vb, the bias potential Vb when outputting the output potential Vout is preferably as low as possible in order to increase the output potential Vout.
However, the biasing transistor 1202 must be in a conductive state.
That is, the bias transistor 1202 needs to be able to operate in the saturation region and have a value that allows constant current to flow. Therefore, the optimum value of the absolute value of the bias signal potential (the voltage between the gate and the source of the bias transistor) outside the pre-discharge period is a potential slightly larger than the absolute value of the threshold voltage of the bias transistor 1202. is there.

また、バイアス電位Vbが低いと、バイアス用トランジスタ1102が飽和領域で動作しやす
いため、入出力関係が線形である動作領域を広くすることが出来る。
In addition, when the bias potential Vb is low, the bias transistor 1102 easily operates in the saturation region, so that the operation region in which the input / output relationship is linear can be widened.

以上の結果、信号書き込み時間を長くなってしまうことを防ぎつつ、出力電位の振幅を
大きくすることと、入出力関係が線形である動作領域を広くすることが、同時に実現出来
る。
As a result, it is possible to simultaneously increase the amplitude of the output potential and widen the operation region in which the input / output relationship is linear while preventing the signal writing time from becoming long.

放電用トランジスタ1108の極性については、増幅用トランジスタ1101、バイアス用トラ
ンジスタ1102と同様な極性、つまり、図11では、Nチャネル型がよい。
なぜなら、放電用電源線1109は、低い電位であるので、放電用トランジスタ1108を導通状
態にするとき、Nチャネル型であれば、ゲート・ソース間電圧を大きくとれる。もし、放
電用トランジスタ1108が、増幅用トランジスタ1101、バイアス用トランジスタ1102と異な
る極性、つまり、図11では、Pチャネル型の場合、放電用トランジスタ1108のゲート端子
には、非常に低い電位、つまり、バイアス側電源線1104よりも低い電位を加える必要があ
る。以上のことから、放電用トランジスタ1108の極性は、増幅用トランジスタ1101、バイ
アス用トランジスタ1102と同様な極性にすることが望ましい。
The polarity of the discharging transistor 1108 is the same as that of the amplifying transistor 1101 and the biasing transistor 1102, that is, in FIG. 11, the N-channel type is preferable.
This is because the discharge power supply line 1109 is at a low potential, so that when the discharge transistor 1108 is turned on, the N-channel type can increase the gate-source voltage. If the discharging transistor 1108 has a polarity different from that of the amplifying transistor 1101 and the biasing transistor 1102, that is, in the case of the P channel type in FIG. 11, the gate terminal of the discharging transistor 1108 has a very low potential, that is, It is necessary to apply a potential lower than that of the bias side power supply line 1104. From the above, it is desirable that the polarity of the discharging transistor 1108 be the same as that of the amplifying transistor 1101 and the biasing transistor 1102.

なお、図11において、複数の放電用トランジスタ1108Nを用いてもよいし、その場合、
両方の極性のトランジスタを用いてもよい。
In FIG. 11, a plurality of discharge transistors 1108N may be used.
Both polarity transistors may be used.

次に、放電用電源線1109の電位について述べる。プリ放電は、Vout<Vin-Vbの状態にす
ることである。よって、放電用電源線1109の電位は、低い電位にしておく必要がある。バ
イアス側電源線1104よりも低くしてもよいが、出力端子1107の電位動作範囲は、増幅側電
源線1103の電位とバイアス側電源線1104の電位の間である。よって、放電用電源線1109の
電位は、バイアス側電源線1104の電位より低くしても、改善効果はない。放電用電源線11
09の電位が、バイアス側電源線1104の電位よりも高い場合については、バイアス信号線11
06の電位よりも高くすると、 Vout<Vin-Vbの状態に出来なくなる可能性がある。以上のこ
とから、放電用電源線1109の電位は、バイアス側電源線1104の電位以上、バイアス信号線
1106の電位以下にする必要がある。通常は、バイアス側電源線1104と同じ電位にしておけ
ばよい。よって、放電用電源線1109と、バイアス側電源線1104とを接続してもよい。
Next, the potential of the discharge power supply line 1109 will be described. The pre-discharge is to make a state of Vout <Vin−Vb. Therefore, the potential of the discharge power supply line 1109 needs to be low. Although it may be lower than the bias side power supply line 1104, the potential operating range of the output terminal 1107 is between the potential of the amplification side power supply line 1103 and the potential of the bias side power supply line 1104. Therefore, even if the potential of the discharge power supply line 1109 is lower than the potential of the bias side power supply line 1104, there is no improvement effect. Discharge power line 11
When the potential of 09 is higher than the potential of the bias side power supply line 1104, the bias signal line 11
If the potential is higher than 06, Vout <Vin-Vb may not be achieved. Therefore, the potential of the discharge power supply line 1109 is equal to or higher than the potential of the bias-side power supply line 1104 and the bias signal line
The potential needs to be 1106 or less. Normally, the same potential as that of the bias-side power supply line 1104 may be set. Therefore, the discharge power line 1109 and the bias side power line 1104 may be connected.

実際に、図11の回路を用いる場合は、出力端子1107に、負荷容量を接続し、そこに信号
を蓄積することが多い。図11に示した回路に、負荷容量が接続された場合の回路図を、図
1に示す。負荷容量110の一方の端子は、出力端子107に接続され、もう一方の端子は、負
荷容量用電源線111に接続されている。負荷容量用電源線111の電位値は、任意の値でよい
。通常は、バイアス側電源線104と同じ値にしておくことが多い。よって、負荷容量用電
源線111と、バイアス側電源線104とを接続してもよい。負荷容量用電源線111と、増幅側
電源線103とを接続してもよい。以上のことから、負荷容量用電源線111と、バイアス側電
源線104と、放電用電源線109とにおいて、いずれか2本以上を相互に接続してもよい。3
本を接続した場合の回路図とタイミングチャートを、図12(A)(B)に示す。
Actually, when the circuit of FIG. 11 is used, in many cases, a load capacitor is connected to the output terminal 1107 and a signal is stored there. A circuit diagram when a load capacitor is connected to the circuit shown in FIG.
Shown in 1. One terminal of the load capacitor 110 is connected to the output terminal 107, and the other terminal is connected to the load capacitor power line 111. The potential value of the load capacitor power supply line 111 may be an arbitrary value. Usually, the same value as that of the bias-side power supply line 104 is often set. Therefore, the load capacity power supply line 111 and the bias side power supply line 104 may be connected. The load capacity power supply line 111 and the amplification power supply line 103 may be connected. From the above, any two or more of the load capacity power supply line 111, the bias power supply line 104, and the discharge power supply line 109 may be connected to each other. 3
FIGS. 12A and 12B show a circuit diagram and a timing chart when the book is connected.

また、これまでは、 Nチャネル型トランジスタを用いて、ソースフォロワ回路を構成し
た場合について、述べてきた。しかしながら、Pチャネル型を用いて、ソースフォロワ回
路を構成することも可能である。よって、次に、 Pチャネル型を用いた場合の図を示す。
図11について、Pチャネル型を用いた場合を図13に示す。図1について、Pチャネル型を用
いた場合を図14に示す。図12について、Pチャネル型を用いた場合を図15に示す。 Nチャ
ネル型トランジスタを用いて、ソースフォロワ回路を構成した場合、増幅側電源線1103の
電位は、バイアス側電源線1104の電位よりも高い。しかし、Pチャネル型トランジスタを
用いて、ソースフォロワ回路を構成した場合、増幅側電源線1303の電位は、バイアス側電
源線1304の電位よりも低い。
So far, the case where a source follower circuit is configured using N-channel transistors has been described. However, it is also possible to configure a source follower circuit using the P channel type. Therefore, the figure when the P channel type is used is shown below.
FIG. 13 shows the case where the P channel type is used for FIG. FIG. 14 shows the case where the P channel type is used for FIG. FIG. 15 shows the case where the P channel type is used for FIG. When a source follower circuit is configured using N-channel transistors, the potential of the amplification side power supply line 1103 is higher than the potential of the bias side power supply line 1104. However, when a source follower circuit is configured using a P-channel transistor, the potential of the amplification side power supply line 1303 is lower than the potential of the bias side power supply line 1304.

複数のソースフォロワ回路を配置し、出力端子を相互に接続して配置する場合がある。
その時は、1つのソースフォロワ回路からのみ、信号が出力される必要がある。そのため
、電流の流れをせき止めるため、スイッチが配置されることがある。 図1の回路において
、出力端子1607と負荷容量1610の間に、転送用トランジスタ1612を配置した場合の回路図
とタイミングチャートを、図16(A)(B)に示す。図16の回路において、出力端子1707と増幅
用トランジスタ1701の間に、スイッチ用トランジスタ1713を配置した場合の回路図とタイ
ミングチャートを、図17に示す。図16、あるいは、図17において、増幅用トランジスタ、
およびバイアス用トランジスタ、および選択スイッチの少なくとも1個の素子を用いて、
単位画素を構成することがある。
There are cases where a plurality of source follower circuits are arranged and output terminals are connected to each other.
At that time, a signal needs to be output only from one source follower circuit. Therefore, a switch may be arranged to stop the current flow. FIGS. 16A and 16B show a circuit diagram and a timing chart when the transfer transistor 1612 is arranged between the output terminal 1607 and the load capacitor 1610 in the circuit of FIG. FIG. 17 shows a circuit diagram and a timing chart when a switching transistor 1713 is arranged between the output terminal 1707 and the amplifying transistor 1701 in the circuit of FIG. In FIG. 16 or FIG. 17, the amplifying transistor,
And at least one element of a biasing transistor and a selection switch,
A unit pixel may be configured.

なお、電流の流れをせき止めるため、スイッチは、Nチャネル型でも、Pチャネル型でも
、どちらでもよい。また、複数のスイッチを用いても良い。接続方法も、直列でも並列で
もよい。
Note that the switch may be either an N-channel type or a P-channel type in order to stop the current flow. A plurality of switches may be used. The connection method may also be serial or parallel.

[実施の形態2] 次に、実施の形態1とは異なる方法でプリ放電を行う場合の実施の形態
を図18に示す。図18(A)に回路図、図18(B)に信号タイミングチャートを示す。図18では、
バイアス電位Vbを大きくすることにより、プリ放電を行っている。図18では、Nチャネル
型トランジスタを用いて、ソースフォロワ回路を構成した場合の例を示す。
[Embodiment 2] Next, FIG. 18 shows an embodiment in which pre-discharge is performed by a method different from Embodiment 1. FIG. FIG. 18A shows a circuit diagram, and FIG. 18B shows a signal timing chart. In FIG.
Pre-discharge is performed by increasing the bias potential Vb. FIG. 18 shows an example in which a source follower circuit is configured using N-channel transistors.

増幅用トランジスタ1801のゲート端子の電位が、入力電位Vinになり、これは、フォトダ
イオードのNチャネル側端子の電位に対応する。増幅用トランジスタ1801のドレイン端子
は増幅側電源線1803と接続され、ソース端子は、バイアス用トランジスタ1802のドレイン
端子に接続されている。増幅用トランジスタ1801のソース端子は、出力端子1807であり、
そこの電位が出力電位Voutとなる。バイアス用トランジスタ1802のゲート端子には、バイ
アス電位Vbが加えられている。バイアス用トランジスタ1802のソース端子は、バイアス側
電源線1804に接続されている。
The potential of the gate terminal of the amplifying transistor 1801 becomes the input potential Vin, which corresponds to the potential of the N-channel side terminal of the photodiode. The drain terminal of the amplifying transistor 1801 is connected to the amplifying side power supply line 1803, and the source terminal is connected to the drain terminal of the biasing transistor 1802. The source terminal of the amplification transistor 1801 is the output terminal 1807,
The potential there becomes the output potential Vout. A bias potential Vb is applied to the gate terminal of the bias transistor 1802. The source terminal of the bias transistor 1802 is connected to the bias side power supply line 1804.

プリ放電期間中では、バイアス電位Vbを大きくする。その結果、出力端子1807の電位が
バイアス側電源線1804の電位になり、プリ放電が実行される。プリ放電期間中では、バイ
アス用トランジスタ1802のゲート電位、つまり、バイアス電位Vbが大きいため、バイアス
用トランジスタ1802には、大きな電流を流すことが出来る。その結果、出力電位Voutを、
急速に低くすることができ、プリ放電期間は、短くてすむ。
During the pre-discharge period, the bias potential Vb is increased. As a result, the potential of the output terminal 1807 becomes the potential of the bias side power supply line 1804, and pre-discharge is executed. During the pre-discharge period, since the gate potential of the bias transistor 1802, that is, the bias potential Vb is large, a large current can flow through the bias transistor 1802. As a result, the output potential Vout is
It can be rapidly lowered and the pre-discharge period can be short.

プリ放電の後、実際の信号が出力される。その場合、 Vout<Vin-Vbの状態にあるため、
増幅用トランジスタ1801には、そのゲート・ソース間電位が大きいため、大電流が流れる
。その結果、信号書き込み時間は、短くてすむ。
After pre-discharge, an actual signal is output. In that case, because it is in the state of Vout <Vin-Vb,
A large current flows through the amplifying transistor 1801 because its gate-source potential is large. As a result, the signal writing time can be shortened.

実際の出力電位Voutを出力するときのバイアス電位Vbは、入出力関係Vout=Vin-Vbを考
慮すると、出力電位Voutを大きくするために、出来るだけ低くした方がよい。ただし、バ
イアス用トランジスタ1802が導通状態になっていなければならない。つまり、バイアス用
トランジスタ1802が飽和領域で動作可能で、定電流が流れ得る値である必要がある。よっ
て、プリ放電期間以外でのバイアス信号電位(バイアス用トランジスタのゲート・ソース
間電圧)の絶対値の最適値は、バイアス用トランジスタ1802のしきい値電圧の絶対値より
も、僅かに大きい電位である。
Considering the input / output relationship Vout = Vin−Vb, the bias potential Vb when the actual output potential Vout is output should be as low as possible in order to increase the output potential Vout. However, the biasing transistor 1802 must be in a conductive state. That is, the bias transistor 1802 needs to be able to operate in the saturation region and have a value that allows constant current to flow. Therefore, the optimum value of the absolute value of the bias signal potential (the voltage between the gate and the source of the biasing transistor) outside the pre-discharge period is slightly higher than the absolute value of the threshold voltage of the biasing transistor 1802. is there.

また、バイアス電位Vbが低いと、バイアス用トランジスタ1802が飽和領域で動作しやす
いため、入出力関係が線形である動作領域を広くすることが出来る。
Further, when the bias potential Vb is low, the bias transistor 1802 easily operates in the saturation region, so that the operation region in which the input / output relationship is linear can be widened.

以上の結果、信号書き込み時間を長くなってしまうことを防ぎつつ、出力電位の振幅を
大きくすることと、入出力関係が線形である動作領域を広くすることが、同時に実現出来
る。
As a result, it is possible to simultaneously increase the amplitude of the output potential and widen the operation region in which the input / output relationship is linear while preventing the signal writing time from becoming long.

プリ放電時のバイアス電位Vbの電位値については、放電を行うため、なるべく高い方が
よい。よって、回路の中で最も高い電位、例えば、増幅用電源線1803にまで大きくするの
が適切である。
The potential value of the bias potential Vb at the time of pre-discharge is preferably as high as possible in order to perform discharge. Therefore, it is appropriate to increase it to the highest potential in the circuit, for example, the amplification power supply line 1803.

従来技術では、バイアス信号線1806には、定電位が加えられていた。本実施の形態では
、プリ放電時には、バイアス電位Vbが変化する。そのため、バイアス信号線1806には、バ
イアス電位Vbを変化させるため、信号発生装置が接続されている。
In the prior art, a constant potential is applied to the bias signal line 1806. In the present embodiment, the bias potential Vb changes during pre-discharge. Therefore, a signal generator is connected to the bias signal line 1806 in order to change the bias potential Vb.

また、これまでは、 Nチャネル型トランジスタを用いて、ソースフォロワ回路を構成し
た場合について、述べてきた。しかしながら、Pチャネル型を用いて、ソースフォロワ回
路を構成することも可能である。よって、Pチャネル型を用いた場合の図を図19に示す。
実施形態1と同様に、Nチャネル型トランジスタを用いて、ソースフォロワ回路を構成し
た場合と、Pチャネル型トランジスタを用いて構成した場合とでは、増幅側電源線の電位
とバイアス側電源線の電位との大小関係が異なる。
So far, the case where a source follower circuit is configured using N-channel transistors has been described. However, it is also possible to configure a source follower circuit using the P channel type. Accordingly, FIG. 19 shows a diagram in the case of using the P channel type.
As in the first embodiment, the potential of the amplification side power supply line and the potential of the bias side power supply line are the same when the source follower circuit is configured using N-channel transistors and when the source follower circuit is configured using P-channel transistors. The magnitude relationship with is different.

なお、本実施形態においても、実施形態1と同様に、負荷容量や選択スイッチを配置す
ることは、可能である。
In the present embodiment as well, it is possible to dispose a load capacitor and a selection switch as in the first embodiment.

次に、周辺に駆動回路を搭載し、画素を2次元に配置したエリアセンサに、放電用トラ
ンジスタを用いてプリ放電を行う場合の実施例について述べる。全体の回路図を図20に示
す。まず、画素が2次元に配列された画素配列部2005がある。
そして、各々の画素のゲート信号線やリセット信号線を駆動するための駆動回路が、画素
配列部2005の左右に配置されている。図20では、ゲート信号線用駆動回路2006が左側に、
リセット信号線用駆動回路2007が右側に配置されている。そして、画素配列部2005の上側
には、信号処理用の回路などが配置されている。図20では、画素配列部2005の上に、バイ
アス用回路2003が配置されている。このバイアス用回路2003は、各画素の増幅用トランジ
スタと対になって、ソースフォロワ回路を形成する。バイアス用回路2003の上には、サン
プルホールド&信号処理用回路2002が配置されている。ここでは、信号をいったん保存し
ておいたり、アナログ・デジタル変換を行ったり、雑音を低減したりするための回路など
が配置されている。サンプルホールド&信号処理用回路2002の上には、信号出力線用駆動
回路2001が配置されている。信号出力線用駆動回路2001は、一時的に保存されていた信号
を、順に出力していくための信号を出力している。そして、外に信号を出す前に、最終出
力増幅用回路2004が配置されている。ここでは、サンプルホールド&信号処理用回路2002
と信号出力線用駆動回路2001とにより、順に出力されてくる信号を、外に出す前に、増幅
している。よって、信号を増幅しない場合は必要ないが、現実的には、配置されることが
多い。
Next, an embodiment will be described in which pre-discharge is performed using a discharge transistor in an area sensor in which a driving circuit is mounted in the periphery and pixels are two-dimensionally arranged. An overall circuit diagram is shown in FIG. First, there is a pixel arrangement unit 2005 in which pixels are arranged two-dimensionally.
Drive circuits for driving the gate signal line and the reset signal line of each pixel are arranged on the left and right sides of the pixel array unit 2005. In FIG. 20, the gate signal line drive circuit 2006 is on the left side.
A reset signal line drive circuit 2007 is arranged on the right side. A signal processing circuit or the like is disposed above the pixel array unit 2005. In FIG. 20, a bias circuit 2003 is arranged on the pixel array unit 2005. The bias circuit 2003 is paired with the amplifying transistor of each pixel to form a source follower circuit. A sample hold & signal processing circuit 2002 is arranged on the bias circuit 2003. Here, a circuit for temporarily storing the signal, performing analog / digital conversion, and reducing noise is arranged. A signal output line drive circuit 2001 is arranged on the sample hold & signal processing circuit 2002. The signal output line drive circuit 2001 outputs a signal for sequentially outputting the temporarily stored signals. A final output amplification circuit 2004 is arranged before a signal is output to the outside. Here is a sample hold & signal processing circuit 2002
And the signal output line drive circuit 2001 amplify the sequentially output signals before going out. Therefore, it is not necessary when the signal is not amplified, but in reality, it is often arranged.

次に、各部分の回路図を示す。まず、2次元に配列されている画素配列部2005の中から
、例として、i行j列目画素部回路2008の回路図を、図21に示す。図21では、Pチャネル型
リセット用トランジスタ2107、Pチャネル型スイッチ用トランジスタ2101、Nチャネル型増
幅用トランジスタ2106、光電変換素子(ここでは、最も代表的なフォトダイオード2104)
から構成されている。フォトダイオード2104では、Pチャネル側端子は電源基準線2112に
、Nチャネル側端子は、増幅用トランジスタ2106のゲート端子に接続されている。リセッ
ト用トランジスタ2107のゲート端子には、i行目リセット信号線2105が接続され、ソース
端子とドレイン端子は、j列目電源線2109と増幅用トランジスタ2106のゲート端子に接続
されている。スイッチ用トランジスタ2101のゲート端子は、i行目ゲート信号線2102に接
続され、ソース端子とドレイン端子は、 j列目電源線2109と増幅用トランジスタ2106に接
続されている。増幅用トランジスタ2106のソース端子とドレイン端子は、j列目信号出力
線2103とスイッチ用トランジスタ2101に接続されている。i行目ゲート信号線2102とi行目
リセット信号線2105は、従来通り、横方向に配線が伸びている。
Next, a circuit diagram of each part is shown. First, as an example, a circuit diagram of an i-th row and j-th column pixel unit circuit 2008 from the two-dimensionally arranged pixel array unit 2005 is shown in FIG. In FIG. 21, a P-channel reset transistor 2107, a P-channel switch transistor 2101, an N-channel amplification transistor 2106, and a photoelectric conversion element (here, the most representative photodiode 2104)
It is composed of In the photodiode 2104, the P channel side terminal is connected to the power supply reference line 2112, and the N channel side terminal is connected to the gate terminal of the amplification transistor 2106. An i-th row reset signal line 2105 is connected to a gate terminal of the reset transistor 2107, and a source terminal and a drain terminal are connected to a j-th column power line 2109 and a gate terminal of the amplification transistor 2106. The switching transistor 2101 has a gate terminal connected to the i-th gate signal line 2102, and a source terminal and a drain terminal connected to the j-th column power line 2109 and the amplifying transistor 2106. The source terminal and drain terminal of the amplifying transistor 2106 are connected to the j-th column signal output line 2103 and the switching transistor 2101. The i-th gate signal line 2102 and the i-th reset signal line 2105 extend in the horizontal direction as usual.

ソースフォロワ回路での配線と対応させると、 j列目電源線2109が増幅側電源線1103に
対応し、電源基準線2112がバイアス側電源線1104に対応し、出力端子1107が、j列目信号
出力線2103に対応する。
When corresponding to the wiring in the source follower circuit, the j-th column power line 2109 corresponds to the amplification-side power line 1103, the power reference line 2112 corresponds to the bias-side power line 1104, and the output terminal 1107 corresponds to the j-th column signal. This corresponds to the output line 2103.

図21では、リセット用トランジスタ2107は、Pチャネル型を用いている。しかし、リセ
ット用トランジスタは、Nチャネル型でもよい。ただし、Nチャネル型の場合、リセット動
作のとき、ゲート・ソース間電圧が大きくとれない。よって、リセット用トランジスタが
飽和領域で動作することになり、フォトダイオード2104を十分に充電できない。したがっ
て、リセット用トランジスタは、Nチャネル型でも動作するが、Pチャネル型の方が望まし
い。
In FIG. 21, the reset transistor 2107 is a P-channel type. However, the reset transistor may be an N-channel type. However, in the N-channel type, the gate-source voltage cannot be increased during the reset operation. Therefore, the reset transistor operates in the saturation region, and the photodiode 2104 cannot be charged sufficiently. Therefore, the reset transistor operates with an N-channel type, but a P-channel type is more desirable.

スイッチ用トランジスタ2101については、i行目電源線2109と増幅用トランジスタ2106
の間に配置し、かつ、Pチャネル型を用いるのが望ましい。しかし、従来と同様、Nチャネ
ル型でも動作するため、Nチャネル型でも構わないし、j列目信号出力線2103と増幅用トラ
ンジスタ2106の間に配置しても構わない。ただし、正しく信号を出力しにくいため、スイ
ッチ用トランジスタ2101は、i行目電源線2109と増幅用トランジスタ2106の間に配置し、
かつ、Pチャネル型を用いるのが望ましい。
For the switching transistor 2101, the i-th row power line 2109 and the amplifying transistor 2106
It is desirable to use a P-channel type. However, since the N-channel type operates as in the conventional case, the N-channel type may be used, or the n-th channel type signal output line 2103 and the amplifying transistor 2106 may be disposed. However, since it is difficult to output a signal correctly, the switching transistor 2101 is arranged between the i-th power line 2109 and the amplifying transistor 2106,
In addition, it is desirable to use the P channel type.

増幅用トランジスタ2106については、図21では、Nチャネル型を用いている。
しかし、Pチャネル型を用いることも可能である。ただしその場合、バイアス用トランジ
スタと組み合わせてソースフォロワ回路として動作させるためには、回路の接続方法を変
える必要がある。つまり、単純に、図21の回路図において、増幅用トランジスタ2106の極
性を変えるだけでは、動作しない。
As the amplifying transistor 2106, an N-channel type is used in FIG.
However, it is also possible to use a P channel type. However, in that case, in order to operate as a source follower circuit in combination with the bias transistor, it is necessary to change the circuit connection method. That is, simply changing the polarity of the amplifying transistor 2106 in the circuit diagram of FIG.

そこで、 Pチャネル型の増幅用トランジスタを用いた時の回路構成の一例を図22に示す
。図21との違いは、増幅用トランジスタ2206の極性がPチャネル型であることと、フォト
ダイオードの向きが逆になっていることと、電源線と電源基準線とが入れ替わっているこ
とである。増幅用トランジスタにPチャネル型を用いる場合は、バイアス用トランジスタ
もPチャネル型を用いる必要がある。なぜなら、バイアス用トランジスタは、定電流源と
して動作させる必要があるからである。よって、図22では、参考のため、バイアス用トラ
ンジスタ2211も記述している。図22に示すi行j列画素部回路2008は、Nチャネル型リセッ
ト用トランジスタ2207、Nチャネル型スイッチ用トランジスタ2201、Pチャネル型増幅用ト
ランジスタ2206、光電変換素子(ここでは、最も代表的なフォトダイオード2204)から構
成されている。フォトダイオード2204は、Nチャネル側端子は電源線2209に、Pチャネル側
端子は、増幅用トランジスタ2206のゲート端子に接続されている。リセット用トランジス
タ2207のゲート端子には、i行目リセット信号線2205が接続され、ソース端子とドレイン
端子は、j列目電源基準線2212と増幅用トランジスタ226のゲート端子に接続されている。
スイッチ用トランジスタ2201のゲート端子は、i行目ゲート信号線2202に接続され、ソー
ス端子とドレイン端子は、 j列目電源基準線2212と増幅用トランジスタ2206に接続されて
いる。増幅用トランジスタ2206のソース端子とドレイン端子は、j列目信号出力線2203と
スイッチ用トランジスタ2201に接続されている。バイアス用トランジスタ2211のゲート端
子には、バイアス信号線2210が接続され、ソース端子とドレイン端子は、j列目信号出力
線2203と電源線2209に接続されている。
Thus, FIG. 22 shows an example of a circuit configuration when a P-channel type amplifying transistor is used. The difference from FIG. 21 is that the polarity of the amplifying transistor 2206 is a P-channel type, the direction of the photodiode is reversed, and the power supply line and the power supply reference line are interchanged. When the P-channel type is used for the amplifying transistor, it is necessary to use the P-channel type for the bias transistor. This is because the biasing transistor needs to be operated as a constant current source. Therefore, in FIG. 22, a biasing transistor 2211 is also described for reference. 22 includes an N-channel reset transistor 2207, an N-channel switch transistor 2201, a P-channel amplification transistor 2206, a photoelectric conversion element (here, the most representative photo). Diode 2204). The photodiode 2204 has an N channel side terminal connected to the power supply line 2209 and a P channel side terminal connected to the gate terminal of the amplification transistor 2206. An i-th row reset signal line 2205 is connected to the gate terminal of the reset transistor 2207, and a source terminal and a drain terminal are connected to the j-th column power supply reference line 2212 and the gate terminal of the amplification transistor 226.
The switching transistor 2201 has a gate terminal connected to the i-th gate signal line 2202, and a source terminal and a drain terminal connected to the j-th column power supply reference line 2212 and the amplifying transistor 2206. The source terminal and drain terminal of the amplifying transistor 2206 are connected to the j-th column signal output line 2203 and the switching transistor 2201. A bias signal line 2210 is connected to a gate terminal of the bias transistor 2211, and a source terminal and a drain terminal are connected to a j-th column signal output line 2203 and a power supply line 2209.

ソースフォロワ回路での配線と対応させると、 j列目電源基準線2212が増幅側電源線18
03に対応し、電源線2209がバイアス側電源線1804に対応し、出力端子1807が、j列目信号
出力線2203に対応する。
When corresponding to the wiring in the source follower circuit, the power supply line 2212 in the j-th column is
03, the power line 2209 corresponds to the bias side power line 1804, and the output terminal 1807 corresponds to the j-th column signal output line 2203.

図22では、リセット用トランジスタ2207は、Nチャネル型を用いている。しかし、リセ
ット用トランジスタは、Pチャネル型でもよい。ただし、Pチャネル型の場合、リセット動
作のとき、ゲート・ソース間電圧が大きくとれない。よって、リセット用トランジスタが
飽和領域で動作することになり、フォトダイオード2204を十分に充電できない。したがっ
て、リセット用トランジスタは、Pチャネル型でも動作するが、Nチャネル型の方が望まし
い。
In FIG. 22, the reset transistor 2207 is an N-channel type. However, the reset transistor may be a P-channel type. However, in the case of the P channel type, the gate-source voltage cannot be increased during the reset operation. Therefore, the reset transistor operates in the saturation region, and the photodiode 2204 cannot be charged sufficiently. Therefore, the reset transistor operates with a P-channel type, but is preferably an N-channel type.

図22では、スイッチ用トランジスタ2201については、 j列目電源基準線2212と増幅用ト
ランジスタ2206の間に配置し、かつ、Nチャネル型を用いるのが望ましい。しかし、Pチャ
ネル型でも動作するため、Pチャネル型でも構わないし、j列目信号出力線2203と増幅用ト
ランジスタ2206の間に配置しても構わない。ただし、正しく信号を出力しにくいため、ス
イッチ用トランジスタ2201は、 j列目電源基準線2209と増幅用トランジスタ2206の間に配
置し、かつ、Nャネル型を用いるのが望ましい。
In FIG. 22, the switching transistor 2201 is preferably disposed between the j-th column power supply reference line 2212 and the amplifying transistor 2206, and is preferably an N-channel type. However, since the P-channel type also operates, the P-channel type may be used, or it may be arranged between the j-th column signal output line 2203 and the amplifying transistor 2206. However, since it is difficult to output a signal correctly, it is desirable that the switching transistor 2201 be disposed between the j-th column power supply reference line 2209 and the amplifying transistor 2206 and to use an N-channel type.

このように、図21と図22を比較すると分かるように、増幅用トランジスタの極性が異な
ると、最適なトランジスタの構成も異なってくる。
Thus, as can be seen by comparing FIG. 21 and FIG. 22, when the polarity of the amplifying transistor is different, the optimum transistor configuration is also different.

次に、バイアス用回路2003とサンプルホールド&信号処理用回路2002の中から、1列分
の回路として、j列目周辺部回路2009の回路図を、図23に示す。バイアス用回路2003には
、バイアス用トランジスタ2311が配置されている。その極性は、各画素の増幅用トランジ
スタの極性と同じものである。よって、画素の増幅用トランジスタがNチャネル型の場合
は、バイアス用トランジスタもNチャネル型になる。図23では、バイアス用バイアス用ト
ランジスタ2311は、Nチャネル型である。バイアス用トランジスタ2311のゲート端子には
、バイアス信号線2310が接続され、ソース端子とドレイン端子は、j列目信号出力線2303
と電源基準線2312に接続されている(バイアス用トランジスタがPチャネル型の場合は、
電源基準線の代わりに、電源線を用いる)。バイアス用トランジスタは2311は、各画素の
増幅用トランジスタと対になって、ソースフォロワ回路として動作する。転送用トランジ
スタ2313のゲート端子には、転送信号線2314が接続され、ソース端子とドレイン端子は、
j列目信号出力線2303と負荷容量2315に接続されている。転送用トランジスタは、信号出
力線2303の電位を負荷容量2315に転送するときに、動作させる。よって、Pチャネル型の
転送用トランジスタを追加して、Nチャネル型転送用トランジスタ2314と並列に接続して
もよい。負荷容量2315は、転送用トランジスタ2313と電源基準線2312に接続されている。
負荷容量2315の役割は、信号出力線2303から出力される信号を一時的に蓄積することであ
る。放電用トランジスタ2316のゲート端子は、プリ放電信号線2317に接続され、ソース端
子とドレイン端子は、負荷容量2315と電源基準線2312に接続されている。放電用トランジ
スタ2316は、信号出力線2303の電位を負荷容量2315に入力する前に、いったん、負荷容量
2315にたまっている電荷を放電するように動作する。
Next, FIG. 23 shows a circuit diagram of the j-th column peripheral circuit 2009 as a circuit for one column from the bias circuit 2003 and the sample hold & signal processing circuit 2002. A bias transistor 2311 is arranged in the bias circuit 2003. The polarity is the same as the polarity of the amplifying transistor of each pixel. Therefore, when the amplifying transistor of the pixel is an N channel type, the bias transistor is also an N channel type. In FIG. 23, the biasing bias transistor 2311 is an N-channel type. A bias signal line 2310 is connected to the gate terminal of the bias transistor 2311, and the source terminal and the drain terminal are connected to the j-th column signal output line 2303.
And the power supply reference line 2312 (when the bias transistor is a P-channel type,
Use a power line instead of a power line.) The biasing transistor 2311 is paired with the amplifying transistor of each pixel and operates as a source follower circuit. A transfer signal line 2314 is connected to the gate terminal of the transfer transistor 2313, and the source terminal and the drain terminal are
The j-th column signal output line 2303 and the load capacitor 2315 are connected. The transfer transistor is operated when the potential of the signal output line 2303 is transferred to the load capacitor 2315. Therefore, a P-channel transfer transistor may be added and connected in parallel with the N-channel transfer transistor 2314. The load capacitor 2315 is connected to the transfer transistor 2313 and the power supply reference line 2312.
The role of the load capacitor 2315 is to temporarily store a signal output from the signal output line 2303. The gate terminal of the discharge transistor 2316 is connected to the pre-discharge signal line 2317, and the source terminal and the drain terminal are connected to the load capacitor 2315 and the power supply reference line 2312. Before the discharge transistor 2316 inputs the potential of the signal output line 2303 to the load capacitor 2315, the load capacitor
It operates to discharge the charge accumulated in 2315.

なお、アナログ・デジタル信号変換回路や雑音低減回路などを配置することも可能であ
る。
An analog / digital signal conversion circuit, a noise reduction circuit, or the like can be arranged.

そして、負荷容量2315と最終出力線2320の間に、最終選択用トランジスタ2319が接続さ
れる。最終選択用トランジスタ2319のソース端子とドレイン端子は、負荷容量2315と最終
出力線2320に接続され、ゲート端子は、j列目最終選択線2318に接続される。最終選択線
は、1列目から順にスキャンされる。そして、j列目最終選択線2318が選択され、最終選
択用トランジスタ2319が導通状態になると、負荷容量2315の電位と最終出力線2320の電位
が等しくなる。その結果、負荷容量2315に蓄積していた信号を最終出力線2320に出力する
ことが出来る。ただし、最終出力線2320に信号を出力する前に、最終出力線2320に電荷が
蓄積されていると、その電荷により、最終出力線2320に信号を出力したときの電位が影響
を受けてしまう。そこで、最終出力線2320に信号を出力するまえに、最終出力線2320の電
位を、ある電位値に初期化しなければならない。図23では、最終出力線2320と電源基準線
2312の間に、最終リセット用トランジスタ2322を配置している。そして、最終リセット用
トランジスタ2322のゲート端子には、j列目最終リセット線2321が接続されている。そし
て、j列目最終選択線2318を選択する前に、j列目最終リセット線2321を選択し、最終出力
線2320の電位を電源基準線2312の電位に初期化する。その後、j列目最終選択線2318を選
択し、最終出力線2320に、負荷容量2315に蓄積していた信号を出力する。
A final selection transistor 2319 is connected between the load capacitor 2315 and the final output line 2320. The source terminal and the drain terminal of the final selection transistor 2319 are connected to the load capacitor 2315 and the final output line 2320, and the gate terminal is connected to the j-th column final selection line 2318. The final selection line is scanned sequentially from the first column. When the j-th column final selection line 2318 is selected and the final selection transistor 2319 is turned on, the potential of the load capacitor 2315 and the potential of the final output line 2320 become equal. As a result, the signal accumulated in the load capacitor 2315 can be output to the final output line 2320. However, if charges are accumulated in the final output line 2320 before a signal is output to the final output line 2320, the electric potential when the signal is output to the final output line 2320 is affected by the charge. Therefore, before outputting a signal to the final output line 2320, the potential of the final output line 2320 must be initialized to a certain potential value. In FIG. 23, the final output line 2320 and the power supply reference line
A final reset transistor 2322 is arranged between the transistors 2312. The j-th column final reset line 2321 is connected to the gate terminal of the final reset transistor 2322. Then, before selecting the j-th column final selection line 2318, the j-th column final reset line 2321 is selected, and the potential of the final output line 2320 is initialized to the potential of the power supply reference line 2312. Thereafter, the j-th column final selection line 2318 is selected, and the signal accumulated in the load capacitor 2315 is output to the final output line 2320.

最終出力線2320に出力される信号は、そのまま外に取り出しても良い。しかしながら、
信号が微弱であるため、外に取り出す前に、信号を増幅しておく場合が多い。そのための
回路として、図24に、最終部回路2010の回路を示す。信号を増幅する回路としては、演算
増幅器など、様々なものがある。信号を増幅する回路であれば、どのような回路でもよい
が、ここでは、最も簡単な回路構成として、ソースフォロワ回路を示す。図24では、Nチ
ャネル型の場合を示す。最終出力増幅用回路2004への入力は、最終出力線2402となる。最
終出力線2402には、1列目から順に、信号が出力される。その信号を、最終出力増幅用回
路2004によって、増幅し、外に出力する。最終出力線2402は、最終出力増幅向け増幅用ト
ランジスタ2404のゲート端子に接続される。最終出力増幅向け増幅用トランジスタ2404の
ドレイン端子は、電源線2406に接続され、ソース端子は、出力端子となる。最終出力増幅
向けバイアス用トランジスタ2403のゲート端子は、最終出力増幅用バイアス信号線2405と
接続される。ソース端子とドレイン端子は、電源基準線2407と最終出力増幅向け増幅用ト
ランジスタ2404のソース端子とに接続される。
The signal output to the final output line 2320 may be taken out as it is. However,
Since the signal is weak, the signal is often amplified before being taken out. FIG. 24 shows a circuit of the final circuit 2010 as a circuit for that purpose. There are various circuits such as operational amplifiers for amplifying signals. Any circuit may be used as long as it is a circuit that amplifies a signal. Here, a source follower circuit is shown as the simplest circuit configuration. FIG. 24 shows an N channel type case. An input to the final output amplification circuit 2004 is a final output line 2402. Signals are output to the final output line 2402 in order from the first column. The signal is amplified by the final output amplification circuit 2004 and output to the outside. The final output line 2402 is connected to the gate terminal of the amplification transistor 2404 for final output amplification. The drain terminal of the amplifying transistor 2404 for final output amplification is connected to the power supply line 2406, and the source terminal is an output terminal. The gate terminal of the bias transistor 2403 for final output amplification is connected to the bias signal line 2405 for final output amplification. The source terminal and the drain terminal are connected to the power supply reference line 2407 and the source terminal of the amplification transistor 2404 for final output amplification.

図25に、Pチャネル型の場合のソースフォロワ回路を用いた場合の回路図を示す。図24
との違いは、電源線と電源基準線を逆にしていることである。最終出力線2502は、最終出
力増幅向け増幅用トランジスタ2504のゲート端子に接続される。最終出力増幅向け増幅用
トランジスタ2504のドレイン端子は、電源基準線2507に接続され、ソース端子は、出力端
子となる。最終出力増幅向けバイアス用トランジスタ2503のゲート端子は、最終出力増幅
用バイアス信号線2505と接続される。ソース端子とドレイン端子は、電源線2506と最終出
力増幅向け増幅用トランジスタ2504のソース端子とに接続される。最終出力増幅用バイア
ス信号線2505の電位は、Nチャネル型を用いた場合の最終出力増幅用バイアス信号線2405
とは、値が異なる。
FIG. 25 shows a circuit diagram in the case of using a source follower circuit in the case of the P channel type. Figure 24
The difference is that the power supply line and the power supply reference line are reversed. The final output line 2502 is connected to the gate terminal of the amplification transistor 2504 for final output amplification. The drain terminal of the amplification transistor 2504 for final output amplification is connected to the power supply reference line 2507, and the source terminal is an output terminal. The gate terminal of the final output amplification bias transistor 2503 is connected to the final output amplification bias signal line 2505. The source terminal and the drain terminal are connected to the power supply line 2506 and the source terminal of the amplification transistor 2504 for final output amplification. The potential of the bias signal line 2505 for final output amplification is the bias signal line 2405 for final output amplification when the N-channel type is used.
And the value is different.

図24と図25では、ソースフォロワ回路を1段のみで構成していた。しかしながら、複数
段で構成しても良い。例えば、2段で構成する場合は、1段目の出力端子を2段目の入力
端子に接続すればよい。また、各々の段において、Nチャネル型を用いても、Pチャネル型
を用いても、どちらでも良い。
In FIGS. 24 and 25, the source follower circuit is composed of only one stage. However, it may be composed of a plurality of stages. For example, in the case of two stages, the first stage output terminal may be connected to the second stage input terminal. In each stage, either an N channel type or a P channel type may be used.

ゲート信号線リセット信号線用駆動回路2006や電源線用駆動回路2007や信号出力線用駆
動回路AZ01は、単に、パルス信号を出力しているだけの回路である。よって、公知の技術
を用いて実施出来る。
The gate signal line reset signal line drive circuit 2006, the power supply line drive circuit 2007, and the signal output line drive circuit AZ01 are circuits that simply output a pulse signal. Therefore, it can be implemented using a known technique.

次に、信号のタイミングチャートについて述べる。まず、図20の回路におけるタイミン
グチャートについて、図26に示す。リセット信号線は、1行目から順にスキャンしていく
。例えば、(i-1)行目を選択し、その次に、i行目を選択し、次に、(i+1)行目を選択して
いく。再び同じ行を選択するまでの期間がフレーム期間に相当する。ゲート信号線も、同
様に、1行目から順にスキャンしていく。ただし、リセット信号線をスキャンし始めるタ
イミングよりも、ゲート信号線をスキャンし始めるタイミングの方が遅い。例えば、i行
目の画素に着目すると、i行目リセット信号線が選択されて、その後、i行目ゲート信号線
が選択される。i行目ゲート信号線が選択されると、i行目の画素から信号が出力される。
画素がリセットされてから、信号を出力する時までの期間が、蓄積時間になる。蓄積時間
の間、フォトダイオードにおいて、光によって生成される電荷を蓄積している。
各行で、リセットされるタイミングと信号を出力するタイミングは、異なる。よって、蓄
積時間は全行の画素で等しいが、蓄積している時刻は異なる。
Next, a timing chart of signals will be described. First, FIG. 26 shows a timing chart in the circuit of FIG. The reset signal line is scanned sequentially from the first row. For example, the (i-1) -th row is selected, the i-th row is then selected, and then the (i + 1) -th row is selected. A period until the same row is selected again corresponds to a frame period. Similarly, the gate signal lines are scanned sequentially from the first row. However, the timing to start scanning the gate signal line is later than the timing to start scanning the reset signal line. For example, when focusing on the pixel in the i-th row, the i-th row reset signal line is selected, and then the i-th gate signal line is selected. When the i-th gate signal line is selected, a signal is output from the i-th row pixel.
The period from when the pixel is reset to when a signal is output is the accumulation time. During the accumulation time, charges generated by light are accumulated in the photodiode.
In each row, the reset timing and the signal output timing are different. Therefore, the accumulation time is the same for all rows of pixels, but the accumulation time is different.

次に、図23における信号のタイミングチャートを図27に示す。繰り返しの動作になるた
め、例として、i行目のゲート信号線が選択されている時を考える。まず、i行目のゲート
信号線2102が選択された後、プリ放電信号線2317を選択し、放電用トランジスタ2316を導
通状態にする。その後、転送信号線2314を選択する。すると、i行目の画素から、各列の
信号が各列の負荷容量2315に出力される。
Next, FIG. 27 shows a timing chart of signals in FIG. Since this is a repetitive operation, consider the case where the i-th gate signal line is selected as an example. First, after the gate signal line 2102 in the i-th row is selected, the pre-discharge signal line 2317 is selected, and the discharging transistor 2316 is turned on. Thereafter, the transfer signal line 2314 is selected. Then, the signal of each column is output to the load capacitance 2315 of each column from the pixel in the i-th row.

i行目の全ての画素の信号を、各列の負荷容量2315に蓄積した後、最終出力線2320に各
列の信号を順に出力していく。転送信号線2314が非選択になってから、ゲート信号線が選
択されているまでの間、信号出力線用駆動回路2001により、全列をスキャンしていく。ま
ず、1列目の最終リセット線を選択し、最終リセット用トランジスタ2322を導通状態にし
、最終出力線2320を電源基準線2312の電位に初期化する。その後、1列目の最終選択線23
18を選択し、最終選択用トランジスタ2319を導通状態にし、1列目の負荷容量2315の信号
を最終出力線2320に出力する。つぎに、2列目の最終リセット線を選択し、最終リセット
用トランジスタ2322を導通状態にし、最終出力線2320を電源基準線2312の電位に初期化す
る。その後、2列目の最終選択線2318を選択し、最終選択用トランジスタ2319を導通状態
にし、2列目の負荷容量2315の信号を最終出力線2320に出力する。その後も、同様の動作
を繰り返していく。j列目の場合も、j列目の最終リセット線を選択し、最終リセット用ト
ランジスタ2322を導通状態にし、最終出力線2320を電源基準線2312の電位に初期化する。
その後、j列目の最終選択線2318を選択し、最終選択用トランジスタ2319を導通状態にし
、j列目の負荷容量2315の信号を最終出力線2320に出力する。つぎに、(j+1)列目の最終リ
セット線を選択し、最終リセット用トランジスタ2322を導通状態にし、最終出力線2320を
電源基準線2312の電位に初期化する。その後、(j+1)列目の最終選択線2318を選択し、最
終選択用トランジスタ2319を導通状態にし、(j+1)列目の負荷容量2315の信号を最終出力
線2320に出力する。その後も、同様の動作を繰り返し、全列の信号を最終出力線に、順次
、出力していく。そのあいだ、バイアス信号線2310は、一定のままである。最終出力線23
20に出力された信号は、最終出力増幅用回路2004で増幅され、外へ出力されていく。
After the signals of all the pixels in the i-th row are accumulated in the load capacitors 2315 of each column, the signals of each column are sequentially output to the final output line 2320. During the period from when the transfer signal line 2314 is not selected until the gate signal line is selected, the signal output line drive circuit 2001 scans all columns. First, the final reset line in the first column is selected, the final reset transistor 2322 is turned on, and the final output line 2320 is initialized to the potential of the power supply reference line 2312. Then, the last selection line 23 in the first column
18 is selected, the final selection transistor 2319 is turned on, and the signal of the load capacitance 2315 in the first column is output to the final output line 2320. Next, the final reset line in the second column is selected, the final reset transistor 2322 is turned on, and the final output line 2320 is initialized to the potential of the power supply reference line 2312. Thereafter, the final selection line 2318 in the second column is selected, the final selection transistor 2319 is turned on, and the signal of the load capacitance 2315 in the second column is output to the final output line 2320. Thereafter, the same operation is repeated. Also in the j-th column, the final reset line in the j-th column is selected, the final reset transistor 2322 is turned on, and the final output line 2320 is initialized to the potential of the power supply reference line 2312.
Thereafter, the final selection line 2318 in the j-th column is selected, the final selection transistor 2319 is turned on, and the signal of the load capacitor 2315 in the j-th column is output to the final output line 2320. Next, the final reset line in the (j + 1) th column is selected, the final reset transistor 2322 is turned on, and the final output line 2320 is initialized to the potential of the power supply reference line 2312. Thereafter, the final selection line 2318 in the (j + 1) th column is selected, the final selection transistor 2319 is turned on, and the signal of the load capacitor 2315 in the (j + 1) th column is output to the final output line 2320. Thereafter, the same operation is repeated, and the signals of all the columns are sequentially output to the final output line. Meanwhile, the bias signal line 2310 remains constant. Final output line 23
The signal output to 20 is amplified by the final output amplification circuit 2004 and output to the outside.

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

ここで、バイアス信号線2310の電位について述べる。図23では、バイアス用トランジス
タ2311が、複数配置されている。よって、バイアス用トランジスタ2311のしきい値電圧が
ばらついても、全てのバイアス用トランジスタ2311が導通状態になっている必要がある。
そのため、バイアス用トランジスタのゲート・ソース間電圧の絶対値は、バイアス用トラ
ンジスタの全てを導通状態にするために必要なゲート・ソース間電圧の絶対値の最小値に
等しくしておく必要がある。
Here, the potential of the bias signal line 2310 will be described. In FIG. 23, a plurality of bias transistors 2311 are arranged. Therefore, even if the threshold voltage of the biasing transistor 2311 varies, all the biasing transistors 2311 need to be in a conductive state.
Therefore, the absolute value of the gate-source voltage of the bias transistor needs to be equal to the minimum value of the absolute value of the gate-source voltage necessary for making all the bias transistors conductive.

なお、光電変換などを行うセンサ部については、通常のPN型のフォトダイオードの他に
、PIN型のダイオード、アバランシェ型ダイオード、npn埋め込み型ダイオード、ショット
キー型ダイオード、X線用のフォトコンダクタ、赤外線用のセンサなどでもよい。また、
蛍光材やシンチレータにより、X線を光に変換した後、その光を読みとってもよい。
For sensor units that perform photoelectric conversion, in addition to ordinary PN type photodiodes, PIN type diodes, avalanche type diodes, npn buried type diodes, Schottky type diodes, X-ray photoconductors, infrared rays For example, a sensor may be used. Also,
After converting X-rays into light using a fluorescent material or scintillator, the light may be read.

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

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

次に、周辺に駆動回路を搭載し、画素を2次元に配置したエリアセンサに、バイアス信
号線を制御してプリ放電を行う場合の実施例について述べる。実施例1と異なるのは、回
路図の一部(図23)と信号タイミングチャートの一部(図27)
のみである。よって、図23に対応する図として、図29を示す。図27に対応する図として、
図28を示す。
Next, an embodiment in which pre-discharge is performed by controlling a bias signal line in an area sensor in which a driving circuit is mounted in the periphery and pixels are two-dimensionally arranged will be described. The difference from the first embodiment is a part of the circuit diagram (FIG. 23) and a part of the signal timing chart (FIG. 27).
Only. Therefore, FIG. 29 is shown as a diagram corresponding to FIG. As a figure corresponding to FIG.
FIG. 28 is shown.

図29は、図23において、放電用トランジスタ2316とプリ放電信号線2317を削除した図で
ある。
FIG. 29 is a diagram in which the discharge transistor 2316 and the pre-discharge signal line 2317 are omitted from FIG.

次に、図29における信号のタイミングチャートを図28に示す。繰り返しの動作になるた
め、例として、i行目のゲート信号線が選択されている時を考える。まず、i行目のゲート
信号線2102が選択された後、バイアス信号線2910の電位と転送用トランジスタ2913の電位
を、大きくして、プリ放電を実行する。その後、バイアス信号線2910の電位を元に戻す。
すると、i行目の画素から、各列の信号が各列の負荷容量2915に出力される。そして、i行
目の全ての画素の信号を、各列の負荷容量2915に蓄積した後、最終出力線2920に各列の信
号を順に出力していく。
Next, FIG. 28 shows a timing chart of signals in FIG. Since this is a repetitive operation, consider the case where the i-th gate signal line is selected as an example. First, after the gate signal line 2102 in the i-th row is selected, the potential of the bias signal line 2910 and the potential of the transfer transistor 2913 are increased, and pre-discharge is executed. Thereafter, the potential of the bias signal line 2910 is restored.
Then, the signal of each column is output to the load capacitor 2915 of each column from the pixel in the i-th row. Then, after the signals of all the pixels in the i-th row are accumulated in the load capacitors 2915 of each column, the signals of each column are sequentially output to the final output line 2920.

なお、本実施例では、プリ放電時には、バイアス電位Vbが変化する。そのため、バイア
ス信号線2910には、バイアス電位Vbを変化させるため、信号発生装置が接続されていても
よい。
In this embodiment, the bias potential Vb changes during pre-discharge. Therefore, a signal generator may be connected to the bias signal line 2910 in order to change the bias potential Vb.

本願発明のセンサを、 TFTを用いてガラス上に作製する場合の作製方法について、
図30〜図33を用いて説明する。
About the production method when producing the sensor of the present invention on glass using TFT,
This will be described with reference to FIGS.

まず、図30(A)に示すように、ガラス基板200上に下地膜201を300nmの
厚さに形成する。本実施例では下地膜201として窒化酸化珪素膜を積層して用いる。こ
の時、ガラス基板200に接する方の窒素濃度を10〜25wt%としておくと良い。ま
た、下地膜201に放熱効果を持たせることは有効であり、DLC(ダイヤモンドライク
カーボン)膜を設けても良い。
First, as shown in FIG. 30A, a base film 201 is formed to a thickness of 300 nm over a glass substrate 200. In this embodiment, a silicon nitride oxide film is stacked and used as the base film 201. At this time, the nitrogen concentration in contact with the glass substrate 200 is preferably set to 10 to 25 wt%. In addition, it is effective to provide the base film 201 with a heat dissipation effect, and a DLC (diamond-like carbon) film may be provided.

次に下地膜201の上に50nmの厚さの非晶質珪素膜(図示せず))を公知の成膜法
で形成する。なお、非晶質珪素膜に限定する必要はなく、非晶質構造を含む半導体膜(微
結晶半導体膜を含む)であれば良い。さらに非晶質シリコンゲルマニウム膜などの非晶質
構造を含む化合物半導体膜でも良い。また、膜厚は20〜100nmの厚さであれば良い
Next, an amorphous silicon film (not shown) having a thickness of 50 nm is formed on the base film 201 by a known film formation method. Note that the semiconductor film is not limited to an amorphous silicon film, and any semiconductor film including an amorphous structure (including a microcrystalline semiconductor film) may be used. Further, a compound semiconductor film including an amorphous structure such as an amorphous silicon germanium film may be used. The film thickness may be 20 to 100 nm.

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

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

また、本実施例では結晶質珪素膜をTFTの活性層として用いるが、非晶質珪素膜を用
いることも可能である。
In this embodiment, a crystalline silicon film is used as an active layer of a TFT, but an amorphous silicon film can also be used.

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

次に、図30(B)に示すように、結晶質珪素膜202上に酸化珪素膜でなる保護膜2
03を130nmの厚さに形成する。この厚さは100〜200nm(好ましくは130
〜170nm)の範囲で選べば良い。また、珪素を含む絶縁膜であれば他の膜でも良い。
この保護膜203は不純物を添加する際に結晶質珪素膜が直接プラズマに曝されないよう
にするためと、微妙な濃度制御を可能にするために設ける。
Next, as shown in FIG. 30B, a protective film 2 made of a silicon oxide film is formed on the crystalline silicon film 202.
03 is formed to a thickness of 130 nm. This thickness is 100-200 nm (preferably 130
It may be selected in the range of ˜170 nm. Any other film may be used as long as it is an insulating film containing silicon.
This protective film 203 is provided to prevent the crystalline silicon film from being directly exposed to plasma when impurities are added, and to enable fine concentration control.

そして、その上にレジストマスク204a、204b、204cを形成し、保護膜20
3を介してn型を付与する不純物元素(以下、n型不純物元素という)
を添加する。なお、n型不純物元素としては、代表的には周期表の15族に属する元素、
典型的にはリン又は砒素を用いることができる。なお、本実施例ではフォスフィン(PH
3)を質量分離しないでプラズマ励起したプラズマドーピング法を用い、リンを1×101
8atoms/cm3の濃度で添加する。勿論、質量分離を行うイオンインプランテーション法を用
いても良い。
Then, resist masks 204a, 204b, and 204c are formed thereon, and the protective film 20
Impurity element imparting n-type via 3 (hereinafter referred to as n-type impurity element)
Add. As the n-type impurity element, typically, an element belonging to Group 15 of the periodic table,
Typically, phosphorus or arsenic can be used. In this embodiment, phosphine (PH
3 ) Using a plasma doping method in which plasma is excited without mass separation, phosphorus is 1 × 10 1
Add at a concentration of 8 atoms / cm 3 . Of course, an ion implantation method for performing mass separation may be used.

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

次に、図30(C)に示すように、保護膜203、レジストマスク204a、204b
、204cを除去し、添加したn型不純物元素の活性化を行う。活性化手段は公知の技術
を用いれば良いが、本実施例ではエキシマレーザー光の照射(レーザーアニール)により
活性化する。勿論、パルス発振型でも連続発振型でも良いし、エキシマレーザー光に限定
する必要はない。但し、添加された不純物元素の活性化が目的であるので、結晶質珪素膜
が溶融しない程度のエネルギーで照射することが好ましい。なお、保護膜203をつけた
ままレーザー光を照射しても良い。
Next, as shown in FIG. 30C, the protective film 203 and the resist masks 204a and 204b
, 204c are removed, and the added n-type impurity element is activated. As the activation means, a known technique may be used. In this embodiment, activation is performed by irradiation with excimer laser light (laser annealing). Of course, the pulse oscillation type or the continuous oscillation type may be used, and it is not necessary to limit to the excimer laser beam. However, since the purpose is to activate the added impurity element, it is preferable to irradiate with energy that does not melt the crystalline silicon film. Note that laser light may be irradiated with the protective film 203 attached.

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

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

次に、図30(D)に示すように、結晶質珪素膜の不要な部分を除去して、島状の半導
体膜(以下、活性層という)206〜210を形成する。
Next, as shown in FIG. 30D, unnecessary portions of the crystalline silicon film are removed, and island-shaped semiconductor films (hereinafter referred to as active layers) 206 to 210 are formed.

次に、図31(A)に示すように、活性層206〜210を覆ってゲート絶縁膜211
を形成する。ゲート絶縁膜211としては、10〜200nm、好ましくは50〜150
nmの厚さの珪素を含む絶縁膜を用いれば良い。これは単層構造でも積層構造でも良い。
本実施例では110nm厚の窒化酸化珪素膜を用いる。
Next, as shown in FIG. 31A, the gate insulating film 211 is covered with the active layers 206 to 210.
Form. The gate insulating film 211 is 10 to 200 nm, preferably 50 to 150.
An insulating film containing silicon with a thickness of nm may be used. This may be a single layer structure or a laminated structure.
In this embodiment, a silicon nitride oxide film having a thickness of 110 nm is used.

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

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

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

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

またこの時、ゲート電極213、216はそれぞれn型不純物領域(b)205a、2
05bの一部とゲート絶縁膜211を介して重なるように形成する。この重なった部分が
後にゲート電極と重なったLDD領域となる。
At this time, the gate electrodes 213 and 216 are n-type impurity regions (b) 205a and 2a, respectively.
It is formed so as to overlap a part of 05b with the gate insulating film 211 interposed therebetween. This overlapped portion later becomes an LDD region overlapping with the gate electrode.

次に、図31(B)に示すように、ゲート電極212〜216をマスクとして自己整合
的にn型不純物元素(本実施例ではリン)を添加する。こうして形成されるn型不純物領
域(c)217〜224にはn型不純物領域(b)205a、205bの1/2〜1/1
0(代表的には1/3〜1/4)の濃度でリンが添加されるように調節する。具体的には
、1×1016〜5×1018atoms/cm3(典型的には3×1017〜3×1018atoms/cm3)の
濃度が好ましい。
Next, as shown in FIG. 31B, an n-type impurity element (phosphorus in this embodiment) is added in a self-aligning manner using the gate electrodes 212 to 216 as masks. The n-type impurity regions (c) 217 to 224 thus formed have 1/2 to 1/1 of the n-type impurity regions (b) 205a and 205b.
Adjust so that phosphorus is added at a concentration of 0 (typically 1/3 to 1/4). Specifically, a concentration of 1 × 10 16 to 5 × 10 18 atoms / cm 3 (typically 3 × 10 17 to 3 × 10 18 atoms / cm 3 ) is preferable.

次に、図31(C)に示すように、ゲート電極212、214、215を覆う形でレジ
ストマスク225a〜225cを形成し、n型不純物元素(本実施例ではリン)を添加し
て高濃度にリンを含むn型不純物領域(a)226〜233を形成する。ここでもフォス
フィン(PH3)を用いたイオンドープ法で行い、この領域のリンの濃度は1×1020
1×1021atoms/cm3(代表的には2×1020〜5×1021atoms/cm3)となるように調節
する。
Next, as shown in FIG. 31C, resist masks 225a to 225c are formed so as to cover the gate electrodes 212, 214, and 215, and an n-type impurity element (phosphorus in this embodiment) is added to form a high concentration. N-type impurity regions (a) 226 to 233 containing phosphorus are formed. Again, the ion doping method using phosphine (PH 3 ) is used, and the phosphorus concentration in this region is 1 × 10 20 to
It is adjusted to 1 × 10 21 atoms / cm 3 (typically 2 × 10 20 to 5 × 10 21 atoms / cm 3 ).

この工程によってnチャネル型TFTのソース領域若しくはドレイン領域が形成される
。そしてnチャネル型TFTでは、図31(B)の工程で形成したn型不純物領域217
、218、222、223の一部を残す。この残された領域がLDD領域となる。
By this step, the source region or drain region of the n-channel TFT is formed. In the n-channel TFT, the n-type impurity region 217 formed in the step of FIG.
218, 222 and 223 are left. This remaining region becomes an LDD region.

次に、図31(D)に示すように、レジストマスク225a〜225cを除去し、新た
にレジストマスク234a、234bを形成する。そして、p型不純物元素(本実施例で
はボロン)を添加し、高濃度にボロンを含むp型不純物領域235、236を形成する。
ここではジボラン(B26)を用いたイオンドープ法により3×1020〜3×1021atom
s/cm3(代表的には5×1020〜1×1021atoms/cm3ノ)濃度となるようにボロンを添加
する。
Next, as shown in FIG. 31D, the resist masks 225a to 225c are removed, and new resist masks 234a and 234b are formed. Then, a p-type impurity element (boron in this embodiment) is added to form p-type impurity regions 235 and 236 containing boron at a high concentration.
Here, 3 × 10 20 to 3 × 10 21 atom is formed by ion doping using diborane (B 2 H 6 ).
Boron is added so as to have a concentration of s / cm 3 (typically 5 × 10 20 to 1 × 10 21 atoms / cm 3 ).

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

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

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

次に、図32(A)に示すように、第1層間絶縁膜237を形成する。第1層間絶縁膜
237としては、珪素を含む絶縁膜を単層で用いるか、その中で組み合わせた積層膜を用
いれば良い。また、膜厚は400nm〜1.5μmとすれば良い。本実施例では、200
nm厚の窒化酸化珪素膜の上に800nm厚の酸化珪素膜を積層した構造とする。
Next, as shown in FIG. 32A, a first interlayer insulating film 237 is formed. As the first interlayer insulating film 237, an insulating film containing silicon may be used as a single layer, or a laminated film combined therewith may be used. The film thickness may be 400 nm to 1.5 μm. In this embodiment, 200
A silicon oxide film having a thickness of 800 nm is stacked on a silicon nitride oxide film having a thickness of nm.

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

なお、水素化処理は第1層間絶縁膜237を形成する間に入れても良い。即ち、200
nm厚の窒化酸化珪素膜を形成した後で上記のように水素化処理を行い、その後で残り8
00nm厚の酸化珪素膜を形成しても構わない。
Note that the hydrogenation treatment may be performed while the first interlayer insulating film 237 is formed. That is, 200
After forming a silicon nitride oxide film having a thickness of nm, hydrogenation is performed as described above, and then the remaining 8
A silicon oxide film having a thickness of 00 nm may be formed.

次に、ゲート絶縁膜211及び第1層間絶縁膜237に対してコンタクトホールを形成
し、ソース配線238〜242と、ドレイン配線243〜247を形成する。なお、本実
施例ではこの電極を、Ti膜を100nm、Tiを含むアルミニウム膜を300nm、T
i膜150nmをスパッタ法で連続形成した3層構造の積層膜とする。勿論、他の導電膜
でも良い。
Next, contact holes are formed in the gate insulating film 211 and the first interlayer insulating film 237, and source wirings 238 to 242 and drain wirings 243 to 247 are formed. In this embodiment, this electrode is made of a Ti film of 100 nm, an aluminum film containing Ti of 300 nm, T
A laminated film having a three-layer structure in which an i film of 150 nm is continuously formed by sputtering is used. Of course, other conductive films may be used.

次に、50〜500nm(代表的には200〜300nm)の厚さで第1パッシベーシ
ョン膜248を形成する。本実施例では第1パッシベーション膜248として300nm
厚の窒化酸化珪素膜を用いる。これは窒化珪素膜で代用しても良い。なお、窒化酸化珪素
膜の形成に先立ってH2、NH3等水素を含むガスを用いてプラズマ処理を行うことは有効
である。この前処理により励起された水素が第1層間絶縁膜237に供給され、熱処理を
行うことで、第1パッシベーション膜248の膜質が改善される。それと同時に、第1層
間絶縁膜237に添加された水素が下層側に拡散するため、効果的に活性層を水素化する
ことができる。
Next, a first passivation film 248 is formed with a thickness of 50 to 500 nm (typically 200 to 300 nm). In this embodiment, the first passivation film 248 is 300 nm.
A thick silicon nitride oxide film is used. This may be replaced by a silicon nitride film. Note that it is effective to perform plasma treatment using a gas containing hydrogen such as H 2 or NH 3 prior to formation of the silicon nitride oxide film. Hydrogen excited by this pretreatment is supplied to the first interlayer insulating film 237 and heat treatment is performed, whereby the film quality of the first passivation film 248 is improved. At the same time, hydrogen added to the first interlayer insulating film 237 diffuses to the lower layer side, so that the active layer can be effectively hydrogenated.

次に、図32(B)に示すように有機樹脂からなる第2層間絶縁膜249を形成する。
有機樹脂としてはポリイミド、ポリアミド、アクリル、BCB(ベンゾシクロブテン)等
を使用することができる。特に、第2層間絶縁膜249は平坦化の意味合いが強いので、
平坦性に優れたアクリルが好ましい。本実施例ではTFTによって形成される段差を十分
に平坦化しうる膜厚でアクリル膜を形成する。好ましくは1〜5μm(さらに好ましくは
2〜4μm)とすれば良い。
Next, as shown in FIG. 32B, a second interlayer insulating film 249 made of an organic resin is formed.
As the organic resin, polyimide, polyamide, acrylic, BCB (benzocyclobutene), or the like can be used. In particular, since the second interlayer insulating film 249 has a strong meaning of planarization,
Acrylic having excellent flatness is preferred. In this embodiment, the acrylic film is formed with a film thickness that can sufficiently flatten the step formed by the TFT. The thickness is preferably 1 to 5 μm (more preferably 2 to 4 μm).

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

次に、水素を含有する非晶質珪素膜を基板全面に成膜した後にパターニングし、光電変
換層251を形成する。次に、基板全面に透明導電膜を形成する。本実施例では透明導電
膜として厚さ200nmのITOをスパッタ法で成膜する。透明導電膜をパターニングし
、アノード電極252を形成する。(図32(C))
Next, an amorphous silicon film containing hydrogen is formed over the entire surface of the substrate and then patterned to form a photoelectric conversion layer 251. Next, a transparent conductive film is formed on the entire surface of the substrate. In this embodiment, ITO having a thickness of 200 nm is formed as a transparent conductive film by a sputtering method. The transparent conductive film is patterned to form the anode electrode 252. (Fig. 32 (C))

次に、図33(A)に示すように第3層間絶縁膜253を形成する。第3層間絶縁膜2
53として、ポリイミド、ポリアミド、ポリイミドアミド、アクリル等の樹脂を用いるこ
とで、平坦な表面を得ることができる。本実施例では、第3層間絶縁膜253として厚さ
0.7μmのポリイミド膜を基板全面に形成した。
Next, as shown in FIG. 33A, a third interlayer insulating film 253 is formed. Third interlayer insulating film 2
By using a resin such as polyimide, polyamide, polyimide amide, or acrylic as 53, a flat surface can be obtained. In this example, a polyimide film having a thickness of 0.7 μm was formed on the entire surface of the substrate as the third interlayer insulating film 253.

次に、第3層間絶縁膜253に、アノード電極252に達するコンタクトホールを形成
し、センサ用配線254を形成する。本実施例ではアルミニウム合金膜(1wt%のチタン
を含有したアルミニウム膜)を300nmの厚さに形成する。
Next, a contact hole reaching the anode electrode 252 is formed in the third interlayer insulating film 253, and a sensor wiring 254 is formed. In this embodiment, an aluminum alloy film (an aluminum film containing 1 wt% titanium) is formed to a thickness of 300 nm.

こうして図33(B)に示すような構造のセンサ基板が完成する。   Thus, a sensor substrate having a structure as shown in FIG. 33B is completed.

270は増幅用TFT、271はスイッチ用TFT、272はリセット用TFT、27
3はバイアス用TFT、274は放電用TFTである。
270 is an amplifying TFT, 271 is a switching TFT, 272 is a resetting TFT, 27
3 is a bias TFT, and 274 is a discharge TFT.

本実施例では、増幅用TFT270及びバイアス用TFT273がnチャネル型TFT
であり、それぞれソース領域側とドレイン領域側の両方にそれぞれLDD領域281〜2
84を有している。なおこのLDD領域281〜284はゲート絶縁膜211を間に介し
てゲート電極212、215と重なっていない。上記構成により、増幅用TFT270及
びバイアス用TFT273は、極力ホットキャリア注入を低減させることができる。
In this embodiment, the amplification TFT 270 and the bias TFT 273 are n-channel TFTs.
LDD regions 281-2 on both the source region side and the drain region side, respectively.
84. The LDD regions 281 to 284 do not overlap with the gate electrodes 212 and 215 with the gate insulating film 211 interposed therebetween. With the above configuration, the amplification TFT 270 and the bias TFT 273 can reduce hot carrier injection as much as possible.

また本実施例では、スイッチ用TFT271及び放電用TFT274がnチャネル型T
FTであり、それぞれドレイン領域側にのみそれぞれLDD領域283、286を有して
いる。なおこのLDD領域283、286はゲート絶縁膜211を間に介してゲート電極
213、216と重なっている。
In this embodiment, the switching TFT 271 and the discharging TFT 274 are n-channel T
The FT has LDD regions 283 and 286 only on the drain region side. The LDD regions 283 and 286 overlap with the gate electrodes 213 and 216 with the gate insulating film 211 interposed therebetween.

ドレイン領域側のみにLDD領域283、286を形成しているのは、ホットキャリア
注入を低減させ、なおかつ動作速度を落とさないための配慮である。また、このスイッチ
用271及び放電用TFT274はオフ電流値をあまり気にする必要はなく、それよりも
動作速度を重視した方が良い。従って、LDD領域283、286は完全にゲート電極2
13、216と重ねてしまい、極力抵抗成分を少なくすることが望ましい。即ち、いわゆ
るオフセットはなくした方がよい。
特に、ソース信号線駆動回路又はゲート信号線駆動回路を15V〜20Vで駆動させる場
合、本実施例の放電用TFT274の上記構成は、ホットキャリア注入を低減させ、なお
かつ動作速度を落とさないのに有効である。
The reason why the LDD regions 283 and 286 are formed only on the drain region side is to reduce hot carrier injection and not to reduce the operation speed. Further, the switch 271 and the discharge TFT 274 do not need to worry about the off-current value so much, and it is better to focus on the operation speed than that. Therefore, the LDD regions 283 and 286 are completely formed in the gate electrode 2.
13 and 216, and it is desirable to reduce the resistance component as much as possible. That is, it is better to eliminate the so-called offset.
In particular, when the source signal line drive circuit or the gate signal line drive circuit is driven at 15 V to 20 V, the above-described configuration of the discharge TFT 274 of this embodiment is effective for reducing hot carrier injection and not reducing the operation speed. It is.

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

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

なお、本実施例では、ガラス上のTFTやフォトダイオードを用いて、センサを作製し
ているが、単結晶シリコン基板上のトランジスタを用いて、センサを作製することも可能
である。
Note that in this embodiment, a sensor is manufactured using a TFT or a photodiode on glass, but a sensor can be manufactured using a transistor on a single crystal silicon substrate.

本願発明を実施して形成されたセンサは、様々な電子機器に用いることが出来る。その
様な本願発明の電子機器としては、スキャナ、デジタルスチルカメラ、X線カメラ、携帯
情報端末(モバイルコンピュータ、携帯電話、携帯型ゲーム機)、ノート型パーソナルコ
ンピュータ、ゲーム機器、テレビ電話、等が挙げられる。
A sensor formed by implementing the present invention can be used in various electronic devices. Examples of such an electronic device of the present invention include a scanner, a digital still camera, an X-ray camera, a portable information terminal (mobile computer, mobile phone, portable game machine), a notebook personal computer, a game device, a video phone, and the like. Can be mentioned.

図34(A)は、スキャナであり、読みとり領域3402、センサ部3401、読みとり開始スイッ
チ3403等を含む。本願発明は、センサ部3401に用いることが出来る。
FIG. 34A shows a scanner, which includes a reading area 3402, a sensor portion 3401, a reading start switch 3403, and the like. The present invention can be used for the sensor portion 3401.

図34(B)は、デジタルスチルカメラであり、ファインダ3405、センサ部3404、シャッタ
ーボタン3406等を含む。本願発明は、センサ部3404に用いることが出来る。
FIG. 34B shows a digital still camera, which includes a finder 3405, a sensor portion 3404, a shutter button 3406, and the like. The present invention can be used for the sensor portion 3404.

図35は、X線カメラであり、X線発生器3501、センサ部3503、信号処理用コンピュータ35
04等を含む。 X線発生器3501とセンサ部3503の間に、測定対象物3502が入って、X線写真
を取る。本願発明は、センサ部3503に用いることが出来る。
FIG. 35 shows an X-ray camera, which includes an X-ray generator 3501, a sensor unit 3503, and a signal processing computer 35.
Including 04. A measurement object 3502 enters between the X-ray generator 3501 and the sensor unit 3503, and an X-ray photograph is taken. The present invention can be used for the sensor portion 3503.

図36はパーソナルコンピュータであり、本体3601、筐体3602、表示装置3603、キ
ーボード3604、センサ部3605等を含む。本願発明は表示装置3603及びセンサ部360
5に用いることができる。
FIG. 36 shows a personal computer, which includes a main body 3601, a housing 3602, a display device 3603, a keyboard 3604, a sensor portion 3605, and the like. The present invention relates to a display device 3603 and a sensor unit 360.
5 can be used.

ここで図37は携帯電話であり、本体3701、音声出力部3702、音声入力部3703、表
示装置3704、操作スイッチ3705、アンテナ3706、センサ部3707を含む。本願発明
はセンサ部3707に用いることができる。
Here, FIG. 37 shows a mobile phone, which includes a main body 3701, an audio output unit 3702, an audio input unit 3703, a display device 3704, operation switches 3705, an antenna 3706, and a sensor unit 3707. The present invention can be used for the sensor portion 3707.

101 増幅用トランジスタ
102 バイアス用トランジスタ
103 増幅側電源線
104 バイアス側電源線
105 入力端子
106 バイアス信号線
107 出力端子
108 放電用トランジスタ
109 放電用電源線
110 負荷容量
111 負荷容量用電源線
101 Amplifying transistor
102 Bias transistor
103 Amplified power line
104 Bias side power line
105 Input terminal
106 Bias signal line
107 Output terminal
108 Discharge transistor
109 Discharge power line
110 Load capacity
111 Power line for load capacity

Claims (43)

増幅用トランジスタとバイアス用トランジスタと増幅側電源線とバイアス側電源線とバイアス信号線と放電用トランジスタと放電用電源線とを有する半導体装置であって、
前記増幅用トランジスタのドレイン端子は前記増幅側電源線に接続されており、
前記バイアス用トランジスタのソース端子は前記バイアス側電源線に接続されており、
前記増幅用トランジスタのソース端子は前記バイアス用トランジスタのドレイン端子に接続されており、
前記バイアス用トランジスタのゲート端子は前記バイアス信号線に接続されており、
前記増幅用トランジスタのゲート端子が入力端子になっており、
前記増幅用トランジスタのソース端子が出力端子になっており、
前記出力端子と前記放電用電源線とは、一方は前記放電用トランジスタのソース端子に、一方は前記放電用トランジスタのドレイン端子に接続されていることを特徴とする半導体装置。
A semiconductor device having an amplifying transistor, a biasing transistor, an amplifying side power line, a bias side power line, a bias signal line, a discharging transistor, and a discharging power line,
The drain terminal of the amplification transistor is connected to the amplification-side power line,
A source terminal of the bias transistor is connected to the bias-side power line;
A source terminal of the amplifying transistor is connected to a drain terminal of the biasing transistor;
A gate terminal of the bias transistor is connected to the bias signal line;
The gate terminal of the amplifying transistor is an input terminal,
The source terminal of the amplifying transistor is an output terminal,
One of the output terminal and the discharge power supply line is connected to the source terminal of the discharge transistor, and the other is connected to the drain terminal of the discharge transistor.
増幅用トランジスタとバイアス用トランジスタと増幅側電源線とバイアス側電源線とバイアス信号線とを有する半導体装置であって、
前記増幅用トランジスタのドレイン端子は前記増幅側電源線に接続されており、
前記バイアス用トランジスタのソース端子は前記バイアス側電源線に接続されており、
前記増幅用トランジスタのソース端子は前記バイアス用トランジスタのドレイン端子に接続されており、
前記バイアス用トランジスタのゲート端子は前記バイアス信号線に接続されており、
前記増幅用トランジスタのゲート端子が入力端子になっており、
前記増幅用トランジスタのソース端子が出力端子になっており、
前記バイアス側電源線の電位を前記増幅側電源線の電位に近づけるように動作する信号発生装置が前記バイアス信号線に接続されていることを特徴とする半導体装置。
A semiconductor device having an amplifying transistor, a biasing transistor, an amplifying side power line, a bias side power line, and a bias signal line,
The drain terminal of the amplification transistor is connected to the amplification-side power line,
A source terminal of the bias transistor is connected to the bias-side power line;
A source terminal of the amplifying transistor is connected to a drain terminal of the biasing transistor;
A gate terminal of the bias transistor is connected to the bias signal line;
The gate terminal of the amplifying transistor is an input terminal,
The source terminal of the amplifying transistor is an output terminal,
A semiconductor device, characterized in that a signal generator that operates so as to bring the potential of the bias side power supply line closer to the potential of the amplification side power supply line is connected to the bias signal line.
請求項1または請求項2において、
負荷容量の一方の端子が前記出力端子に接続されており、
前記負荷容量のもう一方の端子が負荷容量用電源線に接続されていることを特徴とする半導体装置。
In claim 1 or claim 2,
One terminal of the load capacity is connected to the output terminal,
A semiconductor device, wherein the other terminal of the load capacitor is connected to a load capacitor power line.
請求項1または請求項3のいずれか1項において、
前記放電用電源線と前記バイアス側電源線が接続されていることを特徴とする半導体装置。
In any one of Claim 1 or Claim 3,
A semiconductor device, wherein the discharge power supply line and the bias side power supply line are connected.
請求項3において、
前記放電用電源線、前記負荷容量用電源線、または前記バイアス側電源線の少なくとも2本が接続されていることを特徴とする半導体装置。
In claim 3,
A semiconductor device, wherein at least two of the discharge power supply line, the load capacity power supply line, and the bias side power supply line are connected.
請求項3または請求項5のいずれか1項において、
前記負荷容量用電源線が前記増幅側電源線に接続されていることを特徴とする半導体装置。
In any one of Claim 3 or Claim 5,
The semiconductor device, wherein the load capacitor power line is connected to the amplification side power line.
請求項3乃至請求項6のいずれか1項において、
前記増幅側電源線、あるいは前記バイアス側電源線から、前記負荷容量、あるいは前記出力端子へ流れる電流を制御する選択スイッチを少なくとも1つ有することを特徴とする半導体装置。
In any one of Claims 3 thru | or 6,
A semiconductor device comprising at least one selection switch for controlling a current flowing from the amplification side power supply line or the bias side power supply line to the load capacitor or the output terminal.
請求項1乃至請求項7までのいずれか1項において、
前記増幅側電源線、あるいは前記バイアス側電源線から、前記出力端子へ流れる電流を制御する選択スイッチを少なくとも1つ有することを特徴とする半導体装置。
In any one of Claim 1 thru | or Claim 7,
A semiconductor device having at least one selection switch for controlling a current flowing from the amplification side power supply line or the bias side power supply line to the output terminal.
請求項7または請求項8において、
前記選択スイッチが、Nチャネル型トランジスタまたはPチャネル型トランジスタの少なくとも1つを有することを特徴とする半導体装置。
In claim 7 or claim 8,
The semiconductor device, wherein the selection switch includes at least one of an N-channel transistor or a P-channel transistor.
請求項1乃至請求項9のいずれか1項において、
前記バイアス用トランジスタのゲート・ソース間電圧の絶対値が、前記バイアス用トランジスタを導通状態にするために必要なゲート・ソース間電圧の絶対値の最小値に等しいことを特徴とする半導体装置。
In any one of Claims 1 thru | or 9,
A semiconductor device, wherein an absolute value of a gate-source voltage of the biasing transistor is equal to a minimum value of an absolute value of a gate-source voltage necessary for making the biasing transistor conductive.
請求項1乃至請求項10のいずれか1項において、
前記入力端子に光電変換素子が接続されていることを特徴とする半導体装置。
In any one of Claims 1 to 10,
A semiconductor device, wherein a photoelectric conversion element is connected to the input terminal.
請求項1乃至請求項10のいずれか1項において、
前記入力端子に光電変換素子で生成された信号が入力することを特徴とする半導体装置。
In any one of Claims 1 to 10,
A semiconductor device, wherein a signal generated by a photoelectric conversion element is input to the input terminal.
請求項11または請求項12において、
前記光電変換素子が、X線センサまたは赤外線センサであることを特徴とする半導体装置。
In claim 11 or claim 12,
The semiconductor device, wherein the photoelectric conversion element is an X-ray sensor or an infrared sensor.
請求項11または請求項12において、
前記光電変換素子が、フォトダイオード、ショットキーダイオード、アバランシェダイオード、またはフォトコンダクタのいずれか1つであることを特徴とする半導体装置。
In claim 11 or claim 12,
The semiconductor device, wherein the photoelectric conversion element is any one of a photodiode, a Schottky diode, an avalanche diode, or a photoconductor.
請求項14において、
前記フォトダイオードが、PN型、PIN型、またはNPN埋め込み型のいずれか1つであることを特徴とする半導体装置。
In claim 14,
The semiconductor device is characterized in that the photodiode is one of a PN type, a PIN type, and an NPN buried type.
請求項11乃至請求項15のいずれか1項において、
リセット用トランジスタを有しており、
前記リセット用トランジスタのソース端子もしくはドレイン端子が前記光電変換素子と接続されていることを特徴とする半導体装置。
In any one of Claims 11 thru | or 15,
It has a reset transistor,
A semiconductor device, wherein a source terminal or a drain terminal of the reset transistor is connected to the photoelectric conversion element.
請求項1乃至請求項16のいずれか1項において、
前記バイアス用トランジスタを複数有する場合、前記複数のバイアス用トランジスタのゲート・ソース間電圧の絶対値が、前記複数のバイアス用トランジスタの全てを導通状態にするために必要なゲート・ソース間電圧の絶対値の最小値に等しいことを特徴とする半導体装置。
In any one of Claims 1 thru | or 16,
When there are a plurality of the bias transistors, the absolute values of the gate-source voltages of the plurality of bias transistors are the absolute values of the gate-source voltages necessary for making all of the plurality of bias transistors conductive. A semiconductor device characterized by being equal to a minimum value.
請求項1、または請求項3乃至請求項17のいずれか1項において、
前記増幅用トランジスタと前記バイアス用トランジスタと前記放電用トランジスタが同じ極性のトランジスタであることを特徴とする半導体装置。
In claim 1, or any one of claims 3 to 17,
The semiconductor device, wherein the amplifying transistor, the biasing transistor, and the discharging transistor are transistors having the same polarity.
増幅用トランジスタとバイアス用トランジスタと増幅側電源線とバイアス側電源線とバイアス信号線とを有し、
前記増幅用トランジスタのドレイン端子は前記増幅側電源線に接続されており、
前記バイアス用トランジスタのソース端子は前記バイアス側電源線に接続されており、
前記増幅用トランジスタのソース端子は前記バイアス用トランジスタのドレイン端子に接続されており、
前記バイアス用トランジスタのゲート端子は前記バイアス信号線に接続されており、
前記増幅用トランジスタのゲート端子が入力端子になっており、
前記増幅用トランジスタのソース端子が出力端子になっている半導体装置の駆動方法において、
プリ放電を行った後、信号を出力することを特徴とする半導体装置の駆動方法。
An amplification transistor, a bias transistor, an amplification power line, a bias power line, and a bias signal line;
The drain terminal of the amplification transistor is connected to the amplification-side power line,
A source terminal of the bias transistor is connected to the bias-side power line;
A source terminal of the amplifying transistor is connected to a drain terminal of the biasing transistor;
A gate terminal of the bias transistor is connected to the bias signal line;
The gate terminal of the amplifying transistor is an input terminal,
In the method for driving a semiconductor device in which the source terminal of the amplifying transistor is an output terminal,
A method for driving a semiconductor device, comprising: outputting a signal after performing pre-discharge.
増幅用トランジスタとバイアス用トランジスタと増幅側電源線とバイアス側電源線とバイアス信号線とを有し、
前記増幅用トランジスタのドレイン端子は前記増幅側電源線に接続されており、
前記バイアス用トランジスタのソース端子は前記バイアス側電源線に接続されており、
前記増幅用トランジスタのソース端子は前記バイアス用トランジスタのドレイン端子に接続されており、
前記バイアス用トランジスタのゲート端子は前記バイアス信号線に接続されており、
前記増幅用トランジスタのゲート端子が入力端子になっており、
前記増幅用トランジスタのソース端子が出力端子になっている半導体装置の駆動方法において、
前記バイアス側電源線の電位を前記増幅側電源線の電位に近づけることによりプリ放電を行った後、信号を出力することを特徴とする半導体装置の駆動方法。
An amplification transistor, a bias transistor, an amplification power line, a bias power line, and a bias signal line;
The drain terminal of the amplification transistor is connected to the amplification-side power line,
A source terminal of the bias transistor is connected to the bias-side power line;
A source terminal of the amplifying transistor is connected to a drain terminal of the biasing transistor;
A gate terminal of the bias transistor is connected to the bias signal line;
The gate terminal of the amplifying transistor is an input terminal,
In the method for driving a semiconductor device in which the source terminal of the amplifying transistor is an output terminal,
A method for driving a semiconductor device, comprising: performing pre-discharge by bringing the potential of the bias side power supply line close to the potential of the amplification side power supply line and then outputting a signal.
増幅用トランジスタとバイアス用トランジスタと増幅側電源線とバイアス側電源線とバイアス信号線と放電用トランジスタと放電用電源線とを有し、
前記増幅用トランジスタのドレイン端子は前記増幅側電源線に接続されており、
前記バイアス用トランジスタのソース端子は前記バイアス側電源線に接続されており、
前記増幅用トランジスタのソース端子は前記バイアス用トランジスタのドレイン端子に接続されており、
前記バイアス用トランジスタのゲート端子は前記バイアス信号線に接続されており、
前記増幅用トランジスタのゲート端子が入力端子になっており、
前記増幅用トランジスタのソース端子が出力端子になっており、
前記出力端子と前記放電用電源線とは、一方は前記放電用トランジスタのソース端子に、一方は前記放電用トランジスタのドレイン端子に接続されている半導体装置の駆動方法において、
前記放電用トランジスタを導通状態にすることによりプリ放電を行った後、信号を出力することを特徴とする半導体装置の駆動方法。
An amplification transistor, a bias transistor, an amplification side power line, a bias side power line, a bias signal line, a discharge transistor, and a discharge power line;
The drain terminal of the amplification transistor is connected to the amplification-side power line,
A source terminal of the bias transistor is connected to the bias-side power line;
A source terminal of the amplifying transistor is connected to a drain terminal of the biasing transistor;
A gate terminal of the bias transistor is connected to the bias signal line;
The gate terminal of the amplifying transistor is an input terminal,
The source terminal of the amplifying transistor is an output terminal,
In the method of driving a semiconductor device, one of the output terminal and the discharge power supply line is connected to a source terminal of the discharge transistor and one is connected to a drain terminal of the discharge transistor.
A method for driving a semiconductor device comprising: outputting a signal after performing pre-discharge by bringing the discharging transistor into a conductive state.
請求項21において、
前記放電用電源線の電位が前記バイアス信号線の電位と前記バイアス側電源線の電位の間の値を取ることを特徴とする半導体装置の駆動方法。
In claim 21,
A driving method of a semiconductor device, wherein the potential of the discharge power supply line takes a value between the potential of the bias signal line and the potential of the bias side power supply line.
請求項19乃至請求項22のいずれか1項において、
負荷容量の一方の端子が前記出力端子に接続されており、
前記負荷容量のもう一方の端子が負荷容量用電源線に接続されていることを特徴とする半導体装置の駆動方法。
In any one of Claim 19 thru | or Claim 22,
One terminal of the load capacity is connected to the output terminal,
A method for driving a semiconductor device, wherein the other terminal of the load capacitor is connected to a load capacitor power line.
請求項21または請求項22のいずれか1項において、
前記放電用電源線と前記バイアス側電源線を接続することを特徴とする半導体装置の駆動方法。
In any one of Claim 21 or Claim 22,
A method for driving a semiconductor device, comprising: connecting the discharge power line and the bias power line.
請求項23において、
前記放電用電源線、前記負荷容量用電源線、または前記バイアス側電源線の少なくとも2本を接続することを特徴とする半導体装置の駆動方法。
In claim 23,
A method for driving a semiconductor device, comprising connecting at least two of the discharge power line, the load capacity power line, or the bias side power line.
請求項23または請求項25のいずれか1項において、
前記負荷容量用電源線が前記増幅側電源線に接続されていることを特徴とする半導体装置の駆動方法。
In any one of Claim 23 or Claim 25,
A method for driving a semiconductor device, wherein the load capacitor power line is connected to the amplification-side power line.
請求項23乃至請求項26のいずれか1項において、
前記増幅側電源線、あるいは前記バイアス側電源線から、前記負荷容量、あるいは前記出力端子へ流れる電流を制御する選択スイッチを少なくとも1つ有することを特徴とする半導体装置の駆動方法。
In any one of claims 23 to 26,
A method for driving a semiconductor device, comprising: at least one selection switch for controlling a current flowing from the amplification-side power supply line or the bias-side power supply line to the load capacitance or the output terminal.
請求項19乃至請求項26までのいずれか1項において、
前記増幅側電源線、あるいは前記バイアス側電源線から、前記出力端子へ流れる電流を制御する選択スイッチを少なくとも1つ有することを特徴とする半導体装置の駆動方法。
In any one of Claim 19 thru | or Claim 26,
A method for driving a semiconductor device, comprising: at least one selection switch for controlling a current flowing from the amplification side power supply line or the bias side power supply line to the output terminal.
請求項27または請求項28において、
前記選択スイッチが、Nチャネル型トランジスタまたはPチャネル型トランジスタの少なくとも1つを有することを特徴とする半導体装置の駆動方法。
In claim 27 or claim 28,
The method for driving a semiconductor device, wherein the selection switch includes at least one of an N-channel transistor and a P-channel transistor.
請求項19乃至請求項29のいずれか1項において、
前記バイアス用トランジスタのゲート・ソース間電圧の絶対値が、前記バイアス用トランジスタを導通状態にするために必要なゲート・ソース間電圧の絶対値の最小値に等しいことを特徴とする半導体装置の駆動方法。
30.In any one of claims 19 to 29,
Driving a semiconductor device, characterized in that the absolute value of the gate-source voltage of the bias transistor is equal to the minimum value of the absolute value of the gate-source voltage necessary for making the bias transistor conductive. Method.
請求項19乃至請求項30のいずれか1項において、
前記入力端子に光電変換素子が接続されていることを特徴とする半導体装置の駆動方法。
A device according to any one of claims 19 to 30.
A method for driving a semiconductor device, wherein a photoelectric conversion element is connected to the input terminal.
請求項19乃至請求項30のいずれか1項において、
前記入力端子に光電変換素子で生成された信号が入力することを特徴とする半導体装置の駆動方法。
A device according to any one of claims 19 to 30.
A method for driving a semiconductor device, wherein a signal generated by a photoelectric conversion element is input to the input terminal.
請求項31または請求項32において、
前記光電変換素子が、X線センサまたは赤外線センサであることを特徴とする半導体装置の駆動方法。
In claim 31 or claim 32,
The method for driving a semiconductor device, wherein the photoelectric conversion element is an X-ray sensor or an infrared sensor.
請求項31または請求項32において、
前記光電変換素子が、フォトダイオード、ショットキーダイオード、アバランシェダイオード、またはフォトコンダクタのいずれか1つであることを特徴とする半導体装置の駆動方法。
In claim 31 or claim 32,
The method for driving a semiconductor device, wherein the photoelectric conversion element is any one of a photodiode, a Schottky diode, an avalanche diode, or a photoconductor.
請求項34において、
前記フォトダイオードが、PN型、PIN型、またはNPN埋め込み型のいずれか1つであることを特徴とする半導体装置の駆動方法。
In claim 34,
The method of driving a semiconductor device, wherein the photodiode is one of a PN type, a PIN type, and an NPN buried type.
請求項31乃至請求項35のいずれか1項において、
リセット用トランジスタを有しており、
前記リセット用トランジスタが前記光電変換素子をリセットすることを特徴とする半導体装置の駆動方法。
36. In any one of claims 31 to 35,
It has a reset transistor,
A method for driving a semiconductor device, wherein the resetting transistor resets the photoelectric conversion element.
請求項19乃至請求項36のいずれか1項において、
前記バイアス用トランジスタを複数有する場合、前記複数のバイアス用トランジスタのゲート・ソース間電圧の絶対値が、前記複数のバイアス用トランジスタの全てを導通状態にするために必要なゲート・ソース間電圧の絶対値の最小値に等しいことを特徴とする半導体装置の駆動方法。
In any one of claims 19 to 36,
When there are a plurality of the bias transistors, the absolute values of the gate-source voltages of the plurality of bias transistors are the absolute values of the gate-source voltages necessary for making all of the plurality of bias transistors conductive. A method for driving a semiconductor device, characterized by being equal to a minimum value.
請求項21乃至請求項37のいずれか1項において、
前記増幅用トランジスタと前記バイアス用トランジスタと前記放電用トランジスタが同じ極性のトランジスタであることを特徴とする半導体装置の駆動方法。
In any one of claims 21 to 37,
A method for driving a semiconductor device, wherein the amplifying transistor, the biasing transistor, and the discharging transistor are transistors having the same polarity.
請求項1から請求項18までのいずれか1項に記載の前記半導体装置を用いることを特徴とするスキャナ。   A scanner using the semiconductor device according to any one of claims 1 to 18. 請求項1から請求項18までのいずれか1項に記載の前記半導体装置を用いることを特徴とするデジタルスチルカメラ。   A digital still camera using the semiconductor device according to any one of claims 1 to 18. 請求項1から請求項18までのいずれか1項に記載の前記半導体装置を用いることを特徴とするX線カメラ。   An X-ray camera using the semiconductor device according to any one of claims 1 to 18. 請求項1から請求項18までのいずれか1項に記載の前記半導体装置を用いることを特徴とする携帯情報端末。   A portable information terminal using the semiconductor device according to any one of claims 1 to 18. 請求項1から請求項18までのいずれか1項に記載の前記半導体装置を用いることを特徴とするコンピュータ。   A computer using the semiconductor device according to any one of claims 1 to 18.
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