JP2986752B2 - Semiconductor device - Google Patents

Semiconductor device

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JP2986752B2
JP2986752B2 JP9037618A JP3761897A JP2986752B2 JP 2986752 B2 JP2986752 B2 JP 2986752B2 JP 9037618 A JP9037618 A JP 9037618A JP 3761897 A JP3761897 A JP 3761897A JP 2986752 B2 JP2986752 B2 JP 2986752B2
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利明 増原
秋元  肇
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Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明はアナログ信号を伝達
増幅するための集積回路、特にCCD型固体撮像素子に
おける信号出力回路、および該回路に好適なMOSトラ
ンジスタの改良に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an integrated circuit for transmitting and amplifying an analog signal, particularly to a signal output circuit in a CCD type solid-state image pickup device, and an improvement of a MOS transistor suitable for the circuit.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、家庭用ビデオカメラ等に用いられ
る固体撮像素子には、CCD型固体撮像素子が広く用い
られている。この種のCCD型固体撮像素子について
は、「アイ・エス・エス・シー・シー ダイジェスト
オブ テクニカル ペーパーズ第96頁から第97頁
(1985)(ISSCC DIGEST OF TECHNICAL PAPERS, p
p.96-97, 1985)並びに、「テレビジョン学会全国大会
予稿集3−11,第57頁〜第58頁;1983年7
月」において論じられている。上記文献に記載されてい
るCCD型固体撮像素子は図15に示すインターライン
型と呼ばれる素子構成をもち、その出力回路は図16に
示す2段のソースフォロワー回路よりなり、出力回路を
構成するトランジスタは図17に示す断面構造を持つ。
2. Description of the Related Art Conventionally, a CCD solid-state imaging device has been widely used as a solid-state imaging device used in a home video camera or the like. Regarding this kind of CCD type solid-state imaging device, see “ISSC Digest”.
Pages 96 to 97 (1985) of ISSCC DIGEST OF TECHNICAL PAPERS, p.
pp. 96-97, 1985) and "Preprints of the National Convention of the Institute of Television Engineers of Japan 3-11, pp. 57-58; July 1983.
Moon ". The CCD type solid-state imaging device described in the above document has an element configuration called an interline type shown in FIG. 15, and its output circuit comprises a two-stage source follower circuit shown in FIG. Has a sectional structure shown in FIG.

【0003】図15において、151は光電変換を行う
ホトダイオード、152、153はホトダイオードで光
電変換された信号電荷を転送するための垂直CCD及び
水平CCD、154は信号電荷を検知出力するための出
力回路である。ホトダイオード151で光電変換された
信号電荷は、一括して垂直CCD152に送られ、つい
で一行ずつ水平CCD153に転送され、その後水平C
CD153内を順次転送され、出力回路154で電圧に
変換され、素子外部に出力される。
In FIG. 15, reference numeral 151 denotes a photodiode for performing photoelectric conversion; 152 and 153, vertical and horizontal CCDs for transferring signal charges photoelectrically converted by the photodiodes; and 154, an output circuit for detecting and outputting signal charges. It is. The signal charges photoelectrically converted by the photodiode 151 are collectively sent to the vertical CCD 152, and then transferred to the horizontal CCD 153 line by line.
The data is sequentially transferred in the CD 153, converted into a voltage by the output circuit 154, and output to the outside of the element.

【0004】図16において、110、111はそれぞ
れ初段ソースフォロワーを構成するドライバトランジス
タ、負荷トランジスタ、112、113はそれぞれ次段
ソースフォロワーを構成するドライバトランジスタ、負
荷トランジスタ、114は水平CCD153から信号電
荷の送られてくる浮遊拡散層115を水平CCDの転送
周期ごとにリセットするためのリセットトランジスタで
ある。また、VRD、ΦRはそれぞれ、浮遊拡散層11
5のリセット電圧、リセットパルス、VGは負荷トラン
ジスタのゲート電圧、VDは出力回路の電源電圧であ
り、出力回路のグランドは素子が形成されているウェル
の電圧と等しくなっている。
In FIG. 16, reference numerals 110 and 111 denote a driver transistor constituting a first-stage source follower, load transistors 112 and 113 denote a driver transistor constituting a next-stage source follower, respectively, and a load transistor 114 denotes a signal charge from the horizontal CCD 153. This is a reset transistor for resetting the transmitted floating diffusion layer 115 every transfer cycle of the horizontal CCD. VRD and ΦR are the floating diffusion layers 11 respectively.
5, reset voltage, reset pulse, VG is the gate voltage of the load transistor, VD is the power supply voltage of the output circuit, and the ground of the output circuit is equal to the voltage of the well in which the element is formed.

【0005】信号電荷は水平CCDより浮遊拡散層11
5に転送され、この結果生じる浮遊拡散層115の電位
変化がトランジスタ110、111からなる初段ソース
フォロワーにより検出され、トランジスタ112、11
3からなる次段ソースフォロワーにより外部に出力され
る。ついで、リセットパルスΦRがリセットトランジス
タ114のゲートに入力され、浮遊拡散層115はリセ
ット電圧VRDにリセットされる。以上の動作が繰り返
され、信号が順次出力される。
The signal charge is supplied from the horizontal CCD to the floating diffusion layer 11.
5 and the resulting potential change of the floating diffusion layer 115 is detected by the first-stage source follower including the transistors 110 and 111, and the transistors 112 and 11
3 is output to the outside by a next-stage source follower. Next, the reset pulse ΦR is input to the gate of the reset transistor 114, and the floating diffusion layer 115 is reset to the reset voltage VRD. The above operation is repeated, and signals are sequentially output.

【0006】図17は、図16の初段ソースフォロワー
ドライバトランジスタ110のB−B’部分の断面構造
図を示す図で、n型基板27上に形成されたpウェル2
6上にポリシリコンゲート116が形成され、これと自
己整合的にドレインとなるn+拡散層24、ソースとな
るn+拡散層23が形成される。
FIG. 17 is a sectional view showing a BB ′ portion of the first-stage source follower driver transistor 110 of FIG. 16, and shows a p-well 2 formed on an n-type substrate 27.
A polysilicon gate 116 is formed on 6, and an n + diffusion layer 24 serving as a drain and an n + diffusion layer 23 serving as a source are formed in self-alignment with the polysilicon gate 116.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術は、出力
回路154の電源電圧が高いので、回路を構成している
トランジスタの耐圧上の観点から、チャネル長の短いト
ランジスタを用いることが出来ず、このため出力回路の
雑音が多く、消費電力も大きいという問題があった。す
なわち、上記従来技術に用いられている垂直CCD15
2並びに水平CCD153は、図17のpウェル26に
構造的に結ばれた半導体基板の表面に半導体基板電位よ
り低い電位の井戸を形成しこの井戸の中を順次信号電荷
を移送することをその動作原理としている。したがっ
て、水平CCD153の電位の井戸から電荷を転送する
ために出力回路の浮遊拡散層115のリセット電圧VR
D、ならびに浮遊拡散層115を入力端子としている出
力回路の電源電圧VDは、13v程度になる。出力回路
のグランド電位は基板(図17のpウェル26)と同電
位になっているから、電源投入時あるいは切断時におい
ては、13vの高い電圧が出力回路を構成する各トラン
ジスタのソースドレイン間ににかかる場合がある。さら
に、素子の動作中においても、出力回路を構成する各ト
ランジスタのソースドレイン間には7v程度の高い電圧
がかかる。
In the prior art, since the power supply voltage of the output circuit 154 is high, a transistor having a short channel length cannot be used from the viewpoint of the withstand voltage of the transistors constituting the circuit. Therefore, there is a problem that the output circuit has a lot of noise and consumes a large amount of power. That is, the vertical CCD 15 used in the above prior art is used.
The horizontal CCD 153 and the horizontal CCD 153 form a well having a potential lower than the potential of the semiconductor substrate on the surface of the semiconductor substrate structurally connected to the p well 26 in FIG. 17 and sequentially transfer signal charges through the well. The principle. Therefore, the reset voltage VR of the floating diffusion layer 115 of the output circuit is transferred to transfer the electric charge from the potential well of the horizontal CCD 153.
D and the power supply voltage VD of the output circuit having the floating diffusion layer 115 as an input terminal are about 13 V. Since the ground potential of the output circuit is the same as that of the substrate (p well 26 in FIG. 17), a high voltage of 13 V is applied between the source and drain of each transistor constituting the output circuit when the power is turned on or off. In some cases. Further, even during the operation of the element, a high voltage of about 7 V is applied between the source and the drain of each transistor constituting the output circuit.

【0008】一方、このようなCCDの出力回路のドラ
イバトランジスタのソースドレイン間の耐圧特性は図1
8に示すようになっている。すなわち図18は、ゲート
電極のチャネル長を横軸とし、ソースドレイン間電圧を
縦軸としてソースドレイン間耐圧特性を図示したもので
ある。図中、特性(1)は信頼度からきまる耐圧特性
で、この特性で意図している通常の信頼度を得るために
は、各チャネル長に対して同特性曲線以下のソースドレ
イン間電圧で動作させることが必要であることを示して
いる。また特性(2)はソースドレイン間瞬時最大許容
耐圧特性で、ソースドレイン間に瞬時的にも同特性曲線
以上の電圧がかかるとトランジスタは破壊する恐れがあ
ることを示している。さらに同図には、ドライバトラン
ジスタのソースドレイン間にかかる電圧として、上記し
た動作時電圧7Vと電源投入時等瞬時的にかかる最大電
圧13Vのレベルを示している。この図からわかるよう
に、特性(2)により耐圧不良にならないようにするた
め、さらに特性(1)により長期信頼度劣化を防ぐた
め、トランジスタのチャネル長は3ミクロン以上にせざ
るを得ないものであった。
On the other hand, the withstand voltage characteristics between the source and the drain of the driver transistor of such a CCD output circuit are shown in FIG.
As shown in FIG. That is, FIG. 18 illustrates the withstand voltage characteristics between the source and the drain with the channel length of the gate electrode as the horizontal axis and the voltage between the source and drain as the vertical axis. In the figure, a characteristic (1) is a withstand voltage characteristic determined by the reliability. In order to obtain a normal reliability intended by this characteristic, it is necessary to operate with a source-drain voltage below the characteristic curve for each channel length. Indicates that it is necessary to The characteristic (2) is an instantaneous maximum allowable breakdown voltage characteristic between the source and the drain, and indicates that the transistor may be destroyed when a voltage exceeding the characteristic curve is instantaneously applied between the source and the drain. Further, FIG. 5 shows the level of the above-mentioned operating voltage of 7 V and the maximum voltage of 13 V which is instantaneously applied when the power is turned on, as the voltage applied between the source and drain of the driver transistor. As can be seen from this figure, the channel length of the transistor must be 3 μm or more in order to prevent a breakdown voltage failure due to the characteristic (2) and to prevent long-term reliability degradation due to the characteristic (1). there were.

【0009】ところで図15および図16に戻り、上記
従来例の雑音は、主として出力回路154で発生する。
出力回路の雑音は、リセットトランジスタ114の熱雑
音により生じるリセット雑音、出力回路を構成するトラ
ンジスタの1/f雑音、熱雑音からなる。この3成分の
うちリセット雑音、1/f雑音は、相関二重サンプリン
グ法により、熱雑音に比し無視できる値にまで低減でき
る。また、熱雑音のうち次段ソースフォロワで発生する
成分は、初段ソースフォロワーで発生する成分に比べ無
視できる値に設計することが可能である。一方、筆者等
の知見によれば、初段ソースフォロワの熱雑音による信
号対雑音比はドライバトランジスタ110のゲート容量
が浮遊拡散層115に付随する寄生容量に等しいとき最
良となる。一方、この条件下で信号対雑音比はドライバ
トランジスタ110のチャネル長にほぼ反比例する。す
なわち、この観点ではチャネル長を短くする方がよい。
しかし、先に述べた耐圧上の理由により、短チャネル化
には下限が有り、したがって素子の信号対雑音比の上限
が生じていた。
Returning to FIGS. 15 and 16, the noise of the conventional example is mainly generated in the output circuit 154.
The noise of the output circuit includes reset noise generated by the thermal noise of the reset transistor 114, 1 / f noise of the transistors included in the output circuit, and thermal noise. Of these three components, the reset noise and 1 / f noise can be reduced to a negligible value compared to the thermal noise by the correlated double sampling method. The component of the thermal noise generated in the next-stage source follower can be designed to have a negligible value compared to the component generated in the first-stage source follower. On the other hand, according to the knowledge of the authors, the signal-to-noise ratio due to the thermal noise of the first-stage source follower is best when the gate capacitance of the driver transistor 110 is equal to the parasitic capacitance associated with the floating diffusion layer 115. On the other hand, under this condition, the signal-to-noise ratio is almost inversely proportional to the channel length of the driver transistor 110. That is, from this viewpoint, it is better to shorten the channel length.
However, for the reason of the withstand voltage described above, there is a lower limit to the shortening of the channel, and thus an upper limit of the signal-to-noise ratio of the element has been generated.

【0010】また、上記従来技術の消費電力は、水平C
CD153と出力回路154で発生する。出力回路15
4では、素子外部の10pf程度の大容量を高速で駆動
する必要のある次段ソ−フォロワーで主として生じる。
本回路のカットオフ周波数は、次段ソースフォロワード
ライバトランジスタ112のチャネル長の1/2乗に反
比例し、チャネル幅並びに貫通電流の1/2乗に比例す
る。また、消費電力は、電源電圧VDよりグランド電圧
0vを引いた値と貫通電流に比例する。ところで、次段
ソースフォロワードライバトランジスタ112は、初段
ソースフォロワーの負荷となっており、所要の周波数特
性を得るためにゲート面積には上限が生じる。この結
果、耐圧から許容できる最小のチャネル長を用いると、
チャネル幅の上限が決まる。従って、所望の周波数特性
を得るには、貫通電流を増加せざるを得ず、消費電力が
大きかった。
In addition, the power consumption of the above-mentioned prior art is a horizontal C
It is generated by the CD 153 and the output circuit 154. Output circuit 15
In No. 4, it mainly occurs in the next-stage sofollower which needs to drive a large capacity of about 10 pf outside the element at high speed.
The cutoff frequency of this circuit is inversely proportional to the 乗 power of the channel length of the next-stage source follower driver transistor 112, and is proportional to the 幅 power of the channel width and the through current. The power consumption is proportional to a value obtained by subtracting the ground voltage 0v from the power supply voltage VD and the through current. By the way, the next-stage source follower driver transistor 112 is a load of the first-stage source follower, and an upper limit is imposed on the gate area in order to obtain required frequency characteristics. As a result, using the minimum channel length that can be tolerated from the breakdown voltage,
The upper limit of the channel width is determined. Therefore, in order to obtain a desired frequency characteristic, the through current must be increased, and the power consumption was large.

【0011】なお、上記従来技術ではCCD型固体撮像
素子の例を述べたが、以上の耐圧上の制約に基づく雑音
と消費電力に関する2つの問題は従来の低雑音低消費電
力を要する電荷転送素子の出力回路全般にわたる問題で
あった。また、上記従来例では、ソースフォロワー回路
の例を述べたが、信号電荷による浮遊検出ノードの電圧
変化をMOSトランジスタにより検知出力するものであ
れば、回路形態によらず同様な問題が起きていた。
In the above-mentioned prior art, an example of a CCD type solid-state imaging device has been described. However, two problems concerning noise and power consumption due to the above-described restriction on withstand voltage are the conventional charge transfer devices requiring low noise and low power consumption. This was a problem for the entire output circuit. Further, in the above conventional example, the example of the source follower circuit has been described, but a similar problem occurs regardless of the circuit form as long as the voltage change of the floating detection node due to the signal charge is detected and output by the MOS transistor. .

【0012】さらに、5vの電源電圧を用いるアナログ
集積回路では、チャネル長を短くするとドレイン側の電
圧の影響がソース側に及ぶようになり、このためドレイ
ンコンダクタンスが増加し、増幅器の利得が低下すると
いう問題があった。
Further, in an analog integrated circuit using a power supply voltage of 5 V, when the channel length is shortened, the influence of the voltage on the drain side affects the source side, so that the drain conductance increases and the gain of the amplifier decreases. There was a problem.

【0013】本発明の目的は、CCD型固体撮像素子、
さらに、広くは、電荷移送素子の出力回路の信号対雑音
比を向上することにある。本発明の他の目的は、CCD
型固体撮像素子、さらに、広くは、電荷移送素子の出力
回路の低消費電力化を図ることにある。本発明の更に他
の目的は、アナログ集積回路を構成する増幅器の利得を
向上することにある。またこれらの目的達成に好適なM
OSトランジスタを提供することを目的とする。
An object of the present invention is to provide a CCD solid-state imaging device,
More generally, it is to improve the signal to noise ratio of the output circuit of the charge transfer device. Another object of the present invention is to provide a CCD
An object of the present invention is to reduce power consumption of an output circuit of a solid-state imaging device, more generally, a charge transfer device. Still another object of the present invention is to improve the gain of an amplifier constituting an analog integrated circuit. In addition, M
An object is to provide an OS transistor.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明においては、同一半導体基板上に、電荷移送
素子と、該電荷移送素子から信号電荷を順次転送される
浮遊検出ノードと、該浮遊検出ノードを各信号の転送周
期毎にリセットするリセット手段と、該浮遊検出ノード
に接続された出力回路と、を設けた半導体装置におい
て、上記出力回路が、上記浮遊検出ノードに入力の接続
されたソースフォロワ回路と、該ソースフォロワ回路の
出力に一端が接続された結合容量と、該結合容量の他端
に入力が接続された反転増幅回路と、該反転増幅回路の
入力に接続されたバイアス設定手段と、を備えるように
構成している。
In order to achieve the above object, according to the present invention, a charge transfer device and a floating detection node to which signal charges are sequentially transferred from the charge transfer device are provided on the same semiconductor substrate. In a semiconductor device provided with reset means for resetting the floating detection node every transfer cycle of each signal, and an output circuit connected to the floating detection node, the output circuit may be connected to an input of the floating detection node. Source follower circuit, a coupling capacitor having one end connected to the output of the source follower circuit, an inverting amplifier circuit having an input connected to the other end of the coupling capacitor, and an input terminal connected to the input of the inverting amplifier circuit. And bias setting means.

【0015】また、上記バイアス設定手段は、例えば請
求項2に記載のように、反転増幅回路の入力と出力間に
接続されたスイッチング素子である。また、上記バイア
ス設定手段は、例えば、信号電荷の転送周期毎に信号電
荷が浮遊検出ノードに転送される直前に上記反転増幅回
路の入力のバイアス電圧設定を行なうものである。上記
の構成は、例えば後記図10に示す実施の形態8に相当
する。
The bias setting means is a switching element connected between the input and the output of the inverting amplifier circuit. The bias setting means sets a bias voltage of the input of the inverting amplifier circuit immediately before the signal charge is transferred to the floating detection node in each transfer cycle of the signal charge. The above configuration corresponds to, for example, an eighth embodiment shown in FIG. 10 described later.

【0016】上記の構成によれば、素子外部に出力され
る信号電圧振幅の大きな電荷移送素子(CCD型固体撮
像素子)の出力回路を提供でき、結果として出力回路の
信号対雑音比を向上させることが出来る。また、請求項
3に記載のように、信号電荷の転送周期毎に信号電荷が
浮遊検出ノードに転送される直前に反転増幅回路の入力
のバイアス電圧設定を行なうように構成することによ
り、従来素子外部で行っていた相関二重サンプリング法
のクランプ機能を素子内で行うことが出来る。
According to the above arrangement, it is possible to provide an output circuit of a charge transfer device (CCD type solid-state imaging device) having a large signal voltage amplitude outputted to the outside of the device. As a result, the signal to noise ratio of the output circuit is improved. I can do it. According to a third aspect of the present invention, there is provided a conventional device in which the input bias voltage of the inverting amplifier circuit is set immediately before the signal charge is transferred to the floating detection node in each transfer cycle of the signal charge. The clamping function of the correlated double sampling method, which was performed externally, can be performed in the element.

【0017】[0017]

【発明の実施の形態】BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION

(第1の実施の形態)本発明の第1の実施の形態を図1
から図3により説明する。本実施の形態は、MOSトラ
ンジスタにおいて、そのゲート電極を第1のゲート電極
としてそのドレイン側に第2のゲート電極を設け、かつ
第1のゲート電極と第2のゲート電極を一部に絶縁層を
介して重なりを設けたMOSトランジスタ例と、これを
CCD型固体撮像素子出力回路に用いた例である。図1
は第1の実施の形態のMOSトランジスタの断面構造
図、図2は第1の実施の形態の出力回路の回路構成図、
図3は図2のバッファトランジスタ1のゲート電圧の適
正動作範囲を示す図である。なお、図1は図2A−A’
の部分の断面構造でもある。
(First Embodiment) FIG. 1 shows a first embodiment of the present invention.
3 will be described with reference to FIG. In this embodiment, in a MOS transistor, a gate electrode is used as a first gate electrode, a second gate electrode is provided on the drain side, and the first gate electrode and the second gate electrode are partially formed as an insulating layer. This is an example in which an MOS transistor is provided with an overlap via a gate, and an example in which the MOS transistor is used in a CCD type solid-state imaging device output circuit. FIG.
FIG. 2 is a cross-sectional structural view of a MOS transistor according to the first embodiment, FIG. 2 is a circuit configuration diagram of an output circuit according to the first embodiment,
FIG. 3 is a diagram showing a proper operation range of the gate voltage of the buffer transistor 1 of FIG. In addition, FIG. 1 is FIG.
This is also the cross-sectional structure of the portion.

【0018】図1のMOSトランジスタでは、n型基板
27上のpウェル26及びp+ウェル25上に第1のゲ
ート電極である第1層ポリシリコンゲート電極22と、
これと一部に絶縁層を介して重なりをもって第2のゲー
ト電極となる第2層ポリシリコンゲート電極21が形成
され、さらにドレインとなるn+拡散層24、ソースと
なるn+拡散層23が設けられている。
In the MOS transistor of FIG. 1, a first-layer polysilicon gate electrode 22 as a first gate electrode is provided on a p-well 26 and a p + well 25 on an n-type substrate 27.
A second-layer polysilicon gate electrode 21 serving as a second gate electrode is formed so as to partially overlap with this via an insulating layer, and further an n + diffusion layer 24 serving as a drain and an n + diffusion layer 23 serving as a source are formed. Is provided.

【0019】第1層と第2層それぞれのポリシリコンゲ
ート電極下のチャネルはソースとドレイン間で相互に接
してつながるように形成される。図中のLは第1層ポリ
シリコンゲート電極側のチャネル長を示す。したがって
これとドレイン拡散層との間が第2層ポリシリコンゲー
ト電極側のチャネル長に相当する。そしてこれらのゲー
ト電極下にそれぞれのMOSトランジスタが形成される
ことになる。ソースドレイン間電圧はこの両チャネル長
の領域が分担することとなる。したがってソースドレイ
ン間間隔を所望の値にすることによりドレイン電界を容
易に弱めることができる。
The channels under the polysilicon gate electrodes of the first layer and the second layer are formed so as to be in contact with each other between the source and the drain. L in the drawing indicates the channel length on the first layer polysilicon gate electrode side. Therefore, the distance between the gate electrode and the drain diffusion layer corresponds to the channel length on the side of the second-layer polysilicon gate electrode. Each MOS transistor is formed below these gate electrodes. The source-drain voltage is shared by these two channel length regions. Therefore, the drain electric field can be easily reduced by setting the interval between the source and the drain to a desired value.

【0020】図2において、図15と同様に、出力回路
は2段のソースフォロワーで構成され、2、3はそれぞ
れ初段ソースフォロワーを構成するドライバトランジス
タ、負荷トランジスタ、4、5はそれぞれ次段ソースフ
ォロワーを構成するドライバトランジスタ、負荷トラン
ジスタ、6は水平CCD153から信号電荷の送られて
くる浮遊拡散層115を水平CCDの転送周期ごとにリ
セットするためのリセットトランジスタである。また、
VRD、ΦR、VG、VDは図15と同様である。1は
初段ソースフォロワードライバトランジスタ2のドレイ
ン側電界を弱めるためのバッファトランジスタ、VTG
はバッファトランジスタ1の直流ゲート電圧である。
又、図中の太線は、トランジスタがディプレッション型
であることを示す。本回路の動作は、図15と同様であ
る。また図2の初段ソースフォロワードライバトランジ
スタのゲート電極は図1の第1層ポリシリコンゲート電
極22であり、図2のバッファトランジスタのゲート電
極は図1の第2層ポリシリコンゲート電極21である。
In FIG. 2, similarly to FIG. 15, the output circuit is composed of two stages of source followers, 2 and 3 are driver transistors and load transistors which constitute the first stage source follower, and 4 and 5 are the next stage source followers, respectively. A driver transistor and a load transistor 6 constituting a follower are reset transistors for resetting the floating diffusion layer 115 to which the signal charge is sent from the horizontal CCD 153 every transfer cycle of the horizontal CCD. Also,
VRD, ΦR, VG, and VD are the same as those in FIG. Reference numeral 1 denotes a buffer transistor for weakening the electric field on the drain side of the first-stage source follower driver transistor 2;
Is a DC gate voltage of the buffer transistor 1.
Further, a thick line in the drawing indicates that the transistor is a depletion type. The operation of this circuit is the same as in FIG. The gate electrode of the first stage source follower driver transistor of FIG. 2 is the first layer polysilicon gate electrode 22 of FIG. 1, and the gate electrode of the buffer transistor of FIG. 2 is the second layer polysilicon gate electrode 21 of FIG.

【0021】図3はバッファトランジスタ1の直流ゲー
ト電圧VTGの適正動作範囲を示す図である。図中、V
thTG、VthDはそれぞれバッファトランジスタ1と初
段ソースフォロワードライバトランジスタ2のしきい値
電圧、β、L、Wはそれぞれバッファトランジスタ1の
ドレインコンダクタンス定数、チャネル長、チャネル
幅、Iは初段ソースフォロワーの貫通電流である。初段
ソースフォロワードライバトランジスタ2が飽和動作し
初段ソースフォロワードライバトランジスタ2の相互コ
ンダクタンスの劣化が生じないように、初段ソースフォ
ロワードライバトランジスタ2のゲート電圧となるリセ
ット電圧に対し、バッフアトランジスタ1の直流ゲート
電圧VTGは、図中Aの直線より高い電圧とする。ま
た、バッファトランジスタ1が飽和動作しドレイン電界
の強い緩和効果が得られるように、電源電圧VDに対し
バッフアトランジスタ1の直流ゲート電圧VTGは、図
中Bの直線より低い電圧とする。
FIG. 3 is a diagram showing an appropriate operating range of the DC gate voltage VTG of the buffer transistor 1. In the figure, V
thTG and VthD are the threshold voltages of the buffer transistor 1 and the first-stage source follower driver transistor 2, respectively, β, L, and W are the drain conductance constant, channel length, and channel width of the buffer transistor 1, respectively, and I is the through current of the first-stage source follower. It is. In order to prevent the first-stage source follower driver transistor 2 from saturating and deteriorating the transconductance of the first-stage source follower driver transistor 2, the DC voltage of the buffer transistor 1 is changed with respect to the reset voltage which is the gate voltage of the first-stage source follower driver transistor 2. The voltage VTG is a voltage higher than the straight line A in the figure. In addition, the DC gate voltage VTG of the buffer transistor 1 is set to be lower than the power supply voltage VD than the straight line B in the figure so that the buffer transistor 1 operates in saturation and a strong relaxation effect of the drain electric field is obtained.

【0022】本実施の形態によれば、初段ソースフォロ
ワードライバトランジスタ2のドレイン電界を緩和し、
したがってトランジスタの耐圧を向上することが出来
る。そこで初段ソースフォロワードライバトランジスタ
2を短チヤネル化することができるようになり、これに
より、高い信号対雑音比をもつCCD型固体撮像素子を
実現できる。かつ、ドレイン電界の緩和により、初段ソ
ースフォロワードライバトランジスタのドレインコンダ
クタンスも低減出来、高い電圧利得をもつCCD型固体
撮像素子の出力回路を提供できる。
According to the present embodiment, the drain electric field of the first-stage source follower driver transistor 2 is reduced,
Therefore, the withstand voltage of the transistor can be improved. Therefore, the first-stage source follower driver transistor 2 can be shortened, thereby realizing a CCD solid-state imaging device having a high signal-to-noise ratio. In addition, the drain conductance of the first-stage source follower driver transistor can be reduced by relaxing the drain electric field, and an output circuit of a CCD solid-state imaging device having a high voltage gain can be provided.

【0023】なお、本実施の形態では、バッファトラン
ジスタ1と初段ソースフォロワードライバトランジスタ
2が、ともにnチャンネルトランジスタの場合を述べた
が、pチヤネルの場合も同様である。さらに、本実施の
形態では、バッファトランジスタ1と初段ソースフォロ
ワードライバトランジスタ2が、ともにエンハンスメン
ト型の場合を述べたが、ともにディプレッション型で
も、いずれか一方がディプレッション型でも同様であ
る。
In this embodiment, the case where both the buffer transistor 1 and the first-stage source follower driver transistor 2 are n-channel transistors has been described, but the same applies to the case of p-channel transistors. Further, in the present embodiment, the case where both the buffer transistor 1 and the first-stage source follower driver transistor 2 are of the enhancement type has been described, but the same applies to both of the depletion type and the depletion type.

【0024】また、本実施の形態では、n型基板27上
のpウェル26及びp+ウェル25上に初段ソースフォ
ロワードライバトランジスタ2のバッファトランジスタ
1と初段ソースフォロワードライバトランジスタ2が形
成された場合を述べたが、本発明は基板構造によらずに
実施できるのはいうまでもない。なお、本実施の形態で
は、ソースフォロワーの場合を述べたが、インバータ等
他の回路構成でも、本発明は、同様な効果がある。さら
に、本実施の形態は、CCD型固体撮像素子の出力回路
だけでなく、電荷移送素子の出力回路の低雑音化、高電
圧利得化にも効果がある。また、第1のゲート電極と第
1のゲート電極と空乏層によりチャネルの接続された第
2のゲート電極を有するMOSトランジスタを用いるこ
とにより、アナログ集積回路の高利得化ができる。
In the present embodiment, a case where the buffer transistor 1 of the first-stage source follower driver transistor 2 and the first-stage source follower driver transistor 2 are formed on the p-well 26 and the p + well 25 on the n-type substrate 27 is described. As described above, it goes without saying that the present invention can be implemented regardless of the substrate structure. Although the case of the source follower has been described in the present embodiment, the present invention has the same effect even with another circuit configuration such as an inverter. Further, the present embodiment is effective not only for the output circuit of the CCD type solid-state imaging device but also for the noise reduction and the high voltage gain of the output circuit of the charge transfer device. Further, by using a MOS transistor having a first gate electrode, a first gate electrode, and a second gate electrode whose channels are connected by a depletion layer, the gain of the analog integrated circuit can be increased.

【0025】(第2の実施の形態)図4は、MOSトラ
ンジスタの他の実施の形態の断面構造図を示す。図4で
は第1のゲート電極と第2のゲート電極間にゲート電極
長に比べて微小な空隙を設け、両電極下のチャネルをソ
ースドレイン間でそれぞれつながるように形成させたも
のである。空隙が非常に微小であればこのようなチャネ
ル形成も可能である。これによりドレイン電界を弱める
ようにしたことは図1のものと同様である。なお、図中
のLは第1層ポリシリコンゲート電極側のチャネル長を
示す。この実施の形態を半導体装置例として図2の初段
ソースフォロワーに用いた場合、図4の断面図は図2の
A−A’に対応する部分の断面構造図を示すものでもあ
る。その場合に、図4と図2中、22から27までは図
2と同様で、28は、初段ソースフォロワードライバト
ランジスタ2のゲート電極となる第1層ポリシリコン2
2と微小な空隙を介し設けられたバッファトランジスタ
1のゲート電極となる第1層ポリシリコンゲート電極で
ある。2つのポリシリコン電極間には、拡散層は、形成
されていない。
(Second Embodiment) FIG. 4 is a sectional structural view of another embodiment of a MOS transistor. In FIG. 4, a small gap is provided between the first gate electrode and the second gate electrode as compared with the length of the gate electrode, and channels below both electrodes are formed so as to be connected between the source and the drain. If the gap is very small, such a channel can be formed. The effect of weakening the drain electric field is the same as that of FIG. Note that L in the drawing indicates the channel length on the first-layer polysilicon gate electrode side. When this embodiment is used for the first-stage source follower in FIG. 2 as an example of a semiconductor device, the cross-sectional view in FIG. 4 is also a cross-sectional structural view of a portion corresponding to AA ′ in FIG. In this case, in FIGS. 4 and 2, 22 to 27 are the same as in FIG. 2, and 28 is a first-layer polysilicon 2 serving as a gate electrode of the first-stage source follower driver transistor 2.
2 and a first-layer polysilicon gate electrode provided as a gate electrode of the buffer transistor 1 provided through a minute gap. No diffusion layer is formed between the two polysilicon electrodes.

【0026】本実施の形態によれば、第1の実施の形態
のようにポリシリコン層を重ねることなく、1層のポリ
シリコン層を形成するだけで、第1の実施の形態と同様
の効果を得ることができ、製作工程を簡略化できる。
According to the present embodiment, the same effect as in the first embodiment can be obtained only by forming one polysilicon layer without overlapping the polysilicon layers as in the first embodiment. Can be obtained, and the manufacturing process can be simplified.

【0027】(第3の実施の形態)図5に示す実施の形
態は、第1の実施の形態において、第2のゲート電極を
ドレイン点に接続したCCD型固体撮像素子の出力回路
である。図中1から6、153、115、VRD、Φ
R、VG、VDは、図2と同様である。バッファトラン
ジスタ1のゲート端子は、電源電圧VDに接続されてい
る。この結果、ピン数を低減出来る。なお、図3で述べ
た直線Bの条件を満たすため、バッファトランジスタ1
のしきい値電圧は、正としている。
(Third Embodiment) The embodiment shown in FIG. 5 is an output circuit of a CCD solid-state imaging device in which a second gate electrode is connected to a drain point in the first embodiment. 1 to 6, 153, 115 in the figure, VRD, Φ
R, VG, and VD are the same as in FIG. The gate terminal of buffer transistor 1 is connected to power supply voltage VD. As a result, the number of pins can be reduced. In order to satisfy the condition of the straight line B described in FIG.
Has a positive threshold voltage.

【0028】(第4の実施の形態)図6は信号電荷によ
り電圧が変化する浮遊検出ノードにゲート電極が接続さ
れたMOSトランジスタのドレイン側に第2のゲート電
極を設け、第2のゲート電極を浮遊検出ノードの信号電
荷による電圧変化と同極性の電圧変動の生じる出力回路
内の出力点に接続したCCD型固体撮像素子の出力回路
構成図である。図中の符号は、図2と同様である。本実
施の形態では、信号電荷による浮遊拡散層115の電位
変化はトランジスタ2、3からなる初段ソースフォロワ
ーにより検出され、トランジスタ4、5からなる次段ソ
ースフォロワーにより素子外部に出力されるとともにバ
ッファトランジスタ1のゲートに伝えられる。初段ソー
スフォロワードライバトランジスタ2のドレイン電圧と
なるバッファトランジスタ1のゲート下電位変化と、ソ
ース電圧となる初段ソースフォロワーの出力Cの電位変
化は、同極性となり、信号電荷によるソースドレイン間
電圧の増加を防ぐことが出来る。以上の結果、信号電荷
によるドレイン側電界の増加を低減出来、初段ソースフ
ォロワードライバトランジスタ2のチャネル長を短くし
ても、長期信頼度劣化は起こることがなく、出力回路を
低雑音化することが出来る。さらに、初段ソースフォロ
ワードライバトランジスタ2のソースドレイン間の電圧
をほぼ一定に保てるため、回路上のドレインコンダクタ
ンスを低減し、高い利得を持つCCD型固体撮像素子の
出力回路を得ることが出来る。
(Fourth Embodiment) FIG. 6 shows that a second gate electrode is provided on the drain side of a MOS transistor whose gate electrode is connected to a floating detection node whose voltage changes according to a signal charge. FIG. 4 is an output circuit configuration diagram of a CCD solid-state imaging device in which is connected to an output point in an output circuit where a voltage change having the same polarity as a voltage change due to a signal charge of a floating detection node occurs. The reference numerals in the figure are the same as those in FIG. In the present embodiment, the potential change of the floating diffusion layer 115 due to the signal charge is detected by the first-stage source follower including the transistors 2 and 3 and is output to the outside of the element by the next-stage source follower including the transistors 4 and 5 and the buffer transistor It is transmitted to Gate 1. The change in the potential under the gate of the buffer transistor 1, which becomes the drain voltage of the first-stage source follower driver transistor 2, and the change in the potential of the output C of the first-stage source follower, which become the source voltage, have the same polarity. Can be prevented. As a result, even if the channel length of the first-stage source follower driver transistor 2 is shortened, long-term reliability does not deteriorate and the noise of the output circuit can be reduced. I can do it. Further, since the voltage between the source and the drain of the first-stage source follower driver transistor 2 can be kept substantially constant, the drain conductance on the circuit can be reduced and an output circuit of a CCD type solid-state imaging device having a high gain can be obtained.

【0029】なお、本実施の形態では、第1の実施の形
態と同様に、第2のゲート電極が信号電荷により電圧が
変化する浮遊検出ノードに接続された第1のゲート電極
と一部に重なりを有する場合を述べたが、両ゲートが重
なりを有さず両ゲート間に拡散層のある場合にも、同様
の効果がある。
In this embodiment, as in the first embodiment, the second gate electrode is partially connected to the first gate electrode connected to the floating detection node whose voltage changes due to the signal charge. Although the case where there is an overlap has been described, a similar effect can be obtained when both gates have no overlap and there is a diffusion layer between the two gates.

【0030】さらに、本実施の形態においても、図3で
述べた直線Aの条件を満たす必要がある。このために、
バッファトランジスタ1のゲートへの入力電圧となる次
段ソースフォロワーの出力電圧VOUTを上げるため
に、次段ソースフォロワードライバトランジスタ4は、
ディプレッショントランジスタで構成している。なお、
このような動作点設定は、バッファトランジスタ1をデ
ィプレッション型、初段ソースフォロワードライバトラ
ンジスタ2エンハンスメント型とし、VthTG−VthD
を負の大きな値とすることによっても実現できる。ま
た、本発明は、CCD型固体撮像素子の出力回路だけで
なく、電荷移送素子の出力回路の低雑音化、高電圧利得
化及びアナログ集積回路の高利得化にも適用できる。
Further, also in the present embodiment, it is necessary to satisfy the condition of the straight line A described in FIG. For this,
In order to increase the output voltage VOUT of the next-stage source follower, which is the input voltage to the gate of the buffer transistor 1, the next-stage source follower driver transistor 4
It consists of a depletion transistor. In addition,
Such an operating point is set by setting the buffer transistor 1 to a depletion type, the first-stage source follower driver transistor 2 to an enhancement type, and setting VthTG-VthD
Can also be realized by setting a large negative value. Further, the present invention can be applied not only to the output circuit of the CCD solid-state imaging device but also to the reduction in noise, the increase in voltage and the gain of analog integrated circuits in the output circuit of the charge transfer device.

【0031】(第5の実施の形態)第4の実施の形態に
おいては、次段ソースフォロワーの出力電圧VOUTは
高い電圧となり、次段ソースフォロワー負荷5のソース
ドレイン間に高い電圧がかかり、その耐圧が問題となる
ことがある。図7は、バッファトランジスタ1の駆動段
となる次段ソースフォロワードライバトランジスタ4と
負荷トランジスタ5の間にゲートとドレインの接続され
た次段高耐圧化トランジスタ61を設け、負荷トランジ
スタ5のソースドレイン間電圧を低減したCCD型固体
撮像素子の出力回路構成図である。負荷トランジスタ5
のドレインDの電圧は、VOUTより高耐圧化トランジ
スタ61のゲートソース間電圧だけ低い電圧となる。こ
の結果、負荷5の耐圧が問題とならなくなる。
(Fifth Embodiment) In the fourth embodiment, the output voltage VOUT of the next-stage source follower becomes a high voltage, and a high voltage is applied between the source and the drain of the next-stage source follower load 5. Withstand voltage may be a problem. FIG. 7 shows that a next-stage high withstand voltage transistor 61 having a gate and a drain connected between a next-stage source follower driver transistor 4 serving as a driving stage of the buffer transistor 1 and a load transistor 5 is provided. FIG. 3 is a configuration diagram of an output circuit of a CCD solid-state imaging device with reduced voltage. Load transistor 5
Of the drain D is lower than VOUT by the gate-source voltage of the high breakdown voltage transistor 61. As a result, the withstand voltage of the load 5 does not matter.

【0032】又、第4の実施の形態では、次段ソースフ
ォロワーのドライバトランジスタの基板効果により、C
点とVOUTの電圧変化が等しくならず、初段ソースフ
ォロワードライバトランジスタ2のソースドレイン間の
電圧は完全には一定にはならない。本実施の形態では、
次段ソースフォロワードライバトランジスタ4と次段高
耐圧化トランジスタ61を次段高耐圧化トランジスタ6
1のソースDに接続したPウェル内にいれ、次段ソース
フォロワードライバトランジスタの基板効果を低減して
いる。この結果、C点とVOUTの電圧変化がほぼ等し
くなり、さらに、耐圧向上とドレインコンダクタンス低
減をはかれる。
Further, in the fourth embodiment, the C level is reduced due to the substrate effect of the driver transistor of the next-stage source follower.
The point and the voltage change of VOUT are not equal, and the voltage between the source and drain of the first-stage source follower driver transistor 2 is not completely constant. In the present embodiment,
Next stage source follower driver transistor 4 and next stage high breakdown voltage transistor 61 are replaced by next stage high breakdown voltage transistor 6
In the P-well connected to one source D, the substrate effect of the next-stage source follower driver transistor is reduced. As a result, the point C and the voltage change of VOUT become almost equal, and furthermore, the withstand voltage is improved and the drain conductance is reduced.

【0033】なお、ドライバトランジスタと負荷トラン
ジスタの間にゲートとドレインの接続された高耐圧化ト
ランジスタを設け、各トランジスタのソースドレイン間
電圧を低減するという本発明は、本実施の形態で述べた
CCD型固体撮像素子の出力回路だけでなく、電荷移送
素子の出力回路のアナログ集積回路の高耐圧化にも適用
できる。
The present invention in which a high breakdown voltage transistor having a gate and a drain connected between a driver transistor and a load transistor is provided to reduce the voltage between the source and the drain of each transistor is described in the present embodiment. The present invention can be applied not only to the output circuit of the solid-state imaging device but also to an increase in the breakdown voltage of the analog integrated circuit of the output circuit of the charge transfer device.

【0034】(第6の実施の形態)図8は、素子外部を
駆動するためのMOSトランジスタのドレイン側にゲー
ト電極と空乏層によりチャネルの接続された第2のゲー
ト電極を設けたCCD型固体撮像素子の出力回路構成図
である。出力回路は200万画素程度のハイビジョン用
素子で通例用いられている3段のソースフォロワーで構
成され、1から6、153、115、VRD、ΦR、V
G、VDは図2と同様で、71、72、73は、それぞ
れ終段ソースフォロワーを構成するバッファトランジス
タ、ドライバトランジスタ、負荷トランジスタである。
本実施の形態では、トランジスタ4、5からなる次段ソ
ースフォロワーは初段ソースフォロワーの低い電圧レベ
ルを終段ソースフォロワーの動作に適切な電圧レベルま
で上げるレベルシフトの役割をするとともに、大きな入
力容量をもつ終段ソースフォロワーを駆動するためのバ
ッファとなっている。上記レベルシフトのため、次段ソ
ースフォロワードライバトランジスタ4は、ディフプレ
ッション型トランジスタとしている。
(Sixth Embodiment) FIG. 8 shows a CCD type solid-state device in which a gate electrode and a second gate electrode whose channel is connected by a depletion layer are provided on the drain side of a MOS transistor for driving the outside of the device. FIG. 2 is an output circuit configuration diagram of an image sensor. The output circuit is composed of three stages of source followers commonly used in high-vision devices of about 2 million pixels, and includes 1 to 6, 153, 115, VRD, ΦR, V
G and VD are the same as those in FIG. 2, and reference numerals 71, 72, and 73 denote a buffer transistor, a driver transistor, and a load transistor, respectively, forming a final-stage source follower.
In the present embodiment, the next-stage source follower including the transistors 4 and 5 serves as a level shift for raising the low voltage level of the first-stage source follower to a voltage level appropriate for the operation of the last-stage source follower, and also has a large input capacitance. It is a buffer for driving the last-stage source follower. Due to the level shift, the next-stage source follower driver transistor 4 is a depletion type transistor.

【0035】本実施の形態によれば、素子外部を駆動す
るための終段ドライバトランジスタ72のドレイン側に
設けたゲート電極と空乏層によりチャネルの接続された
第2のゲート電極を有するバッファトランジスタ71に
よりドレイン電界が弱まり、終段ドライバトランジスタ
72の短チャネル化が可能となり、低消費電力CCD型
固体撮像素子の出力回路を実現できる。
According to the present embodiment, the buffer transistor 71 having the gate electrode provided on the drain side of the final driver transistor 72 for driving the outside of the element and the second gate electrode connected to the channel by the depletion layer. As a result, the drain electric field is weakened, the channel length of the final stage driver transistor 72 can be shortened, and an output circuit of a low power consumption CCD solid-state imaging device can be realized.

【0036】(第7の実施の形態)第6の実施の形態で
述べた3段のソースフォロワー構成においては、次段ソ
ースフォロワーで不要な消費電力が発生する。図9は、
次段ソースフォロワードライバトランジスタ4と負荷ト
ランジスタ5の間にゲートとドレインの接続された次段
ソースフォロワー出力トランジスタ81を設け、次段ソ
ースフォロワー出力トランジスタ81のソースを出力端
子とすることにより、この問題を解決したCCD型固体
撮像素子の出力回路構成図である。図中1から6、15
3、115、VRD、ΦR、VG、VDは図2と同様
で、81は素子外部を駆動する次段ソースフォロワー出
力トランジスタである。第4の実施の形態と同様に次段
ソースフォロワードライバトランジスタ4のソースをバ
ッファトランジスタ1のゲートに接続している。また、
第5の実施の形態と同様に次段ソースフォロワードライ
バトランジスタ4と次段ソースフォロワー出力トランジ
スタ81をVOUTに接続したPウェル内に形成してい
る。
(Seventh Embodiment) In the three-stage source follower configuration described in the sixth embodiment, unnecessary power consumption occurs in the next-stage source follower. FIG.
This problem is caused by providing a next-stage source follower output transistor 81 having a gate and a drain connected between the next-stage source follower driver transistor 4 and the load transistor 5 and using the source of the next-stage source follower output transistor 81 as an output terminal. FIG. 4 is an output circuit configuration diagram of a CCD type solid-state imaging device that solves the above problem. 1 to 6, 15 in the figure
Reference numerals 3, 115, VRD, ΦR, VG, and VD are the same as those in FIG. 2, and reference numeral 81 denotes a next-stage source follower output transistor that drives the outside of the element. As in the fourth embodiment, the source of the next stage source follower driver transistor 4 is connected to the gate of the buffer transistor 1. Also,
As in the fifth embodiment, the next-stage source follower driver transistor 4 and the next-stage source follower output transistor 81 are formed in a P-well connected to VOUT.

【0037】トランジスタ1から3よりなる初段ソース
フォロワーは、まず、ゲート容量の小さい次段ソースフ
ォロワードライバトランジスタ4を駆動し、ついで、次
段ソースフォロワー出力トランジスタ81が素子外部の
負荷を駆動する。この結果、次段ソースフォロワーは、
小さな入力容量と素子外部を駆動するための低いインピ
ーダンスを兼ね備えることが出来、ソースフォロワーを
2段構成とし、低消費電力CCD型固体撮像素子の出力
回路を実現出来る。なお、次段ソースフォロワー出力ト
ランジスタ81は、第4の実施の形態における次段高耐
圧化トランジスタ61と同様の効果も持つ。
The first-stage source follower including the transistors 1 to 3 first drives the next-stage source follower driver transistor 4 having a small gate capacitance, and then the next-stage source follower output transistor 81 drives a load external to the element. As a result, the next source follower
It is possible to have both a small input capacitance and a low impedance for driving the outside of the device, and it is possible to realize an output circuit of a low power consumption CCD solid-state imaging device with a two-stage source follower configuration. Note that the next-stage source follower output transistor 81 has the same effect as the next-stage high breakdown voltage transistor 61 in the fourth embodiment.

【0038】(第8の実施の形態)第6の実施の形態で
述べた3段のソースフォロワー構成においては、各ソー
スフォロワーの電圧利得が1以上となりえないため、素
子出力端の信号電圧振幅が小さく、素子外部の信号処理
に不都合を生じる場合がある。図10は、次段をインバ
ータとすることにより、素子出力端の信号電圧振幅を大
きくしたCCD型固体撮像素子の出力回路構成図であ
る。図中1から3、6、153、115、VRD、Φ
R、VG、VDは図2と同様で、91、92はそれぞれ
次段インバータを構成するドライバトランジスタ、負荷
トランジスタ、93、94、95はそれぞれ終段ソース
フォロワーを構成するドライバトランジスタ、出力トラ
ンジスタ、負荷トランジスタ、96は次段インバータを
セルフバイアスするためのオートバイアストランジス
タ、97は初段ソースフォロワーの信号出力を次段イン
バータに伝えるための結合容量である。また、終段ソー
スフォロワードライバトランジスタ93と終段ソースフ
ォロワー出力トランジスタ94をVOUTに接続したP
ウェル内に形成し基板効果を低減している。
(Eighth Embodiment) In the three-stage source follower configuration described in the sixth embodiment, since the voltage gain of each source follower cannot be 1 or more, the signal voltage amplitude at the element output terminal Is small, which may cause a problem in signal processing outside the element. FIG. 10 is an output circuit configuration diagram of a CCD solid-state imaging device in which the signal voltage amplitude at the device output terminal is increased by using an inverter at the next stage. 1 to 3, 6, 153, 115 in the figure, VRD, Φ
R, VG, and VD are the same as those in FIG. 2, and reference numerals 91 and 92 denote driver transistors constituting a next-stage inverter, and load transistors 93, 94, and 95 denote driver transistors, output transistors, and loads constituting a final-stage source follower. A transistor 96 is an auto-bias transistor for self-biasing the next-stage inverter, and a reference numeral 97 is a coupling capacitance for transmitting the signal output of the first-stage source follower to the next-stage inverter. Also, a P-stage in which the last-stage source follower driver transistor 93 and the last-stage source follower output transistor 94 are connected to VOUT
Formed in the well to reduce the substrate effect.

【0039】水平CCD153による水平1行の走査が
始まる前(水平ブランキング期間)にバイアスパルスΦ
Bが高い電圧となりオートバイアストランジスタ96が
導通し、次段インバータが高利得領域にセルフバイアス
される。ついで、走査が始まると、初段ソースフォロワ
ーの信号出力は結合容量97を介し次段インバータに伝
えられ、電圧振幅が増幅されたのち、終段ソースフォロ
ワードライバトランジスタ93でレベルシフトされ、終
段ソースフォロワー出力トランジスタ94により、素子
外部に出力される。本実施の形態に依れば、素子外部に
出力される信号電圧振幅の大きなCCD型固体撮像素子
の出力回路を提供できる。
Before the horizontal CCD 153 starts scanning one horizontal line (horizontal blanking period), the bias pulse Φ
B becomes a high voltage, the auto-bias transistor 96 conducts, and the next-stage inverter is self-biased to a high gain region. Next, when scanning starts, the signal output of the first-stage source follower is transmitted to the next-stage inverter via the coupling capacitor 97, the voltage amplitude is amplified, and the level is shifted by the last-stage source follower driver transistor 93. The output transistor 94 outputs the signal to the outside of the device. According to the present embodiment, it is possible to provide an output circuit of a CCD solid-state imaging device having a large signal voltage amplitude output to the outside of the device.

【0040】なお、バイアスパルスΦBは、水平CCD
の1転送周期ごとリセットパルスΦRが入力されたの
ち、水平CCD153から浮遊拡散層115に信号電荷
が転送される直前に高い電圧としても良い。この動作に
より、従来素子外部で行っていた相関二重サンプリング
法のクランプ機能を素子内で行うことが出来る。
It should be noted that the bias pulse φB is a horizontal CCD
After the reset pulse ΦR is input for each transfer cycle, the voltage may be set to a high voltage immediately before the signal charge is transferred from the horizontal CCD 153 to the floating diffusion layer 115. By this operation, the clamping function of the correlated double sampling method conventionally performed outside the element can be performed inside the element.

【0041】(第9の実施の形態)図11は、出力回路
のグランド電位を電荷移送素子の形成されている基板電
位より低くしたCCD型固体撮像素子の出力回路構成図
である。図中、1から6、153、115、VRD、Φ
R、VG、VD、VTGは図2と同様である。出力回路
のグランド電圧VSは、水平CCD153の形成されて
いるPウェル電圧0vより高い電位に設定されている。
この結果、電源投入、切断時あるいは動作時の初段ソー
スフォロワードライバトランジスタ1への印加電圧が低
くなり、ドレイン側電界が弱まり、チャネル長を短くし
ても、ソースドレイン間の耐圧不良並びにトランジスタ
の長期信頼度劣化は起こることがなく、出力回路を低雑
音化することが出来る。
(Ninth Embodiment) FIG. 11 is an output circuit configuration diagram of a CCD solid-state imaging device in which the ground potential of the output circuit is lower than the substrate potential on which the charge transfer device is formed. In the figure, 1 to 6, 153, 115, VRD, Φ
R, VG, VD, and VTG are the same as in FIG. The ground voltage VS of the output circuit is set to a potential higher than the P-well voltage 0v formed on the horizontal CCD 153.
As a result, the voltage applied to the first-stage source follower driver transistor 1 at the time of power-on, power-off, or operation is reduced, the electric field on the drain side is weakened, and even if the channel length is shortened, the withstand voltage between the source and drain and the long-term operation of the transistor become longer. The output circuit can be reduced in noise without deterioration in reliability.

【0042】(第10の実施の形態)本実施の形態は、
信号電荷により電圧が変化する浮遊検出ノードにゲート
電極が接続されたMOSトランジスタの少なくともドレ
イン側の拡散層をゲート電極より一定の距離をおいて形
成し、拡散層とゲート電極間に拡散層と同一極性でより
低濃度の不純物層を設けたCCD型固体撮像素子の出力
回路の例である。図12は図16のB−B’に対応する
部分の断面構造図を示す図、図13は図12の構造を作
るためのプロセスを示す図である。図12において、2
3、25から27、116は図1と同様であり、101
はポリシリコンゲート116から一定の距離をおいて形
成されたオフセットドレイン拡散層、102は拡散層1
01とポリシリコンゲート116の間に設けられた拡散
層と同一極性でより低濃度の不純物層である。例えば1
01の拡散層の濃度は1020/cm3、深さは0.2μm
程度、不純物はAsであり、102の拡散層の濃度は5
×1017〜5×1018/cm3、深さは0.15μm程
度、不純物はPである。
(Tenth Embodiment) This embodiment is different from the tenth embodiment in that
At least a drain-side diffusion layer of a MOS transistor whose gate electrode is connected to a floating detection node whose voltage changes due to signal charge is formed at a certain distance from the gate electrode, and is the same as the diffusion layer between the diffusion layer and the gate electrode. 5 is an example of an output circuit of a CCD solid-state imaging device provided with a polar impurity layer having a lower concentration. FIG. 12 is a diagram showing a sectional structure view of a portion corresponding to BB ′ in FIG. 16, and FIG. 13 is a diagram showing a process for producing the structure of FIG. In FIG. 12, 2
3, 25 to 27 and 116 are the same as in FIG.
Is an offset drain diffusion layer formed at a fixed distance from the polysilicon gate 116, and 102 is a diffusion layer 1
01 and a lower concentration impurity layer having the same polarity as the diffusion layer provided between the polysilicon gate 116. For example, 1
01 has a concentration of 10 20 / cm 3 and a depth of 0.2 μm.
The impurity is As, and the concentration of the diffusion layer 102 is 5
× 10 17 to 5 × 10 18 / cm 3 , depth about 0.15 μm, and impurities are P.

【0043】図12の構造は、MOSメモリ等で広く用
いられているMOSトランジスタの高耐圧構造である
が、従来のCCD型固体撮像素子では、用いられていな
かった。その一つの理由は、ポリシリコンゲート116
からオフセットドレイン拡散層を一定の距離をおいて形
成するため、従来は素子上に一様にSIO2膜を形成し
ドライエッチングした後にポリシリコンゲート116の
側壁に残るSIO2膜を用いていたことにある。すなわ
ち、ドライエッチングに伴うホトダイオード151表面
のダメージによる暗電流や微少欠陥の増大により画質低
下が生じ、CCD型固体撮像素子では出力回路154に
上記構造を取るにいたっていなかった。本実施の形態に
おいては、ホトマスクにより、ポリシリコンゲート11
6からオフセットドレイン拡散層101を一定の距離を
おいて形成することにより、以上の問題を解消し、CC
D型固体撮像素子の出力回路154で上記構造を実現し
たものである。以下、図13により作成プロセスを説明
する。
The structure shown in FIG. 12 is a high withstand voltage structure of a MOS transistor widely used in a MOS memory or the like, but is not used in a conventional CCD solid-state imaging device. One reason is that the polysilicon gate 116
From since the offset drain diffusion layer is formed at a distance, it conventionally had with SIO 2 film remains on the sidewalls of polysilicon gate 116 after dry-etched to form a uniform SIO 2 film on the element It is in. That is, image quality deteriorates due to an increase in dark current and minute defects due to damage to the surface of the photodiode 151 due to dry etching, and the output circuit 154 of the CCD type solid-state image pickup device has not achieved the above structure. In this embodiment, the polysilicon gate 11 is formed by a photomask.
6, the above problem is solved by forming the offset drain diffusion layer 101 at a certain distance from the CC.
The above structure is realized by the output circuit 154 of the D-type solid-state imaging device. Hereinafter, the creation process will be described with reference to FIG.

【0044】ポリシリコンゲート116が形成されたの
ち、トランジスタのドレイン側に、ホトレジスト膜10
3とポリシリコンゲート116をマスクとして、リンが
イオン注入され、低濃度不純物層102が形成される。
(図13(a))ついで、トランジスタのドレイン側で
はポリシリコンゲート116とXだけの距離の間に形成
されたホトレジスト膜92およびソース側に図のような
位置に形成されたホトレジスト104をマスクとしてA
sがイオン注入され、オフセットドレイン拡散層101
とソース拡散層23が形成される。(図13(b))以
上のようにして、何ら、ドライエッチをすることなく、
上記構造を実現できる。
After the polysilicon gate 116 is formed, the photoresist film 10 is formed on the drain side of the transistor.
3 and the polysilicon gate 116 as a mask, phosphorus is ion-implanted to form the low-concentration impurity layer 102.
(FIG. 13A) Next, on the drain side of the transistor, the photoresist film 92 formed between the polysilicon gate 116 and the distance X only and the photoresist 104 formed on the source side at a position as shown in the figure are used as masks. A
s is ion-implanted and the offset drain diffusion layer 101
And source diffusion layer 23 are formed. (FIG. 13 (b)) As described above, without any dry etching,
The above structure can be realized.

【0045】本実施の形態によれば、CCD型固体撮像
素子の出力回路の信号電荷により電圧が変化する浮遊検
出ノードにゲート電極が接続されたMOSトランジスタ
のドレイン側の電界を弱めることが出来、上記MOSト
ランジスタのチャネル長を短くしても、ソースドレイン
間の耐圧不良並びにトランジスタの長期信頼度劣化は起
こることがなく、出力回路を低雑音化することが出来
る。
According to this embodiment, the electric field on the drain side of the MOS transistor whose gate electrode is connected to the floating detection node whose voltage changes by the signal charge of the output circuit of the CCD solid-state imaging device can be reduced. Even if the channel length of the MOS transistor is shortened, the breakdown voltage between the source and the drain and the long-term reliability of the transistor do not deteriorate, and the noise of the output circuit can be reduced.

【0046】なお、本実施の形態の作成法においては、
マスク合わせに対する余裕を取るため距離Xを大きくせ
ざるをえない。この結果、低濃度不純物層の大きな抵抗
が電流経路に生じるが、本実施の形態では、オフセット
構造をドレイン側だけに設けることにより、相互コンダ
クタンスの劣化等の悪影響を避けることが出来る。
In the method of the present embodiment,
The distance X must be increased in order to allow a margin for mask alignment. As a result, a large resistance of the low-concentration impurity layer occurs in the current path. However, in the present embodiment, by providing the offset structure only on the drain side, it is possible to avoid adverse effects such as deterioration of the transconductance.

【0047】また、本構造は、従来の作成法において、
ドライエッチを出力回路部においてのみ行うことによっ
ても実現できる。さらに、本実施の形態では、nチャン
ネルトランジスタの場合を述べたが、pチヤネルの場合
も同様である。さらに、本実施の形態では、エンハンス
メント型の場合を述べたが、ディプレッション型でも同
様である。また、ディプレッション型の場合には、ポリ
シリコンゲート116下のn-層をオフセットドレイン
拡散層101と接続するように設けることにより、低濃
度不純物層102を設けなくとも良い。また、本実施の
形態では、n型基板27上のpウェル26及びp+ウェ
ル25上にトランジスタが形成された場合を述べたが、
本発明は、基板構造によらずに実施できるのはいうまで
もない。
Further, the present structure has a
It can also be realized by performing dry etching only in the output circuit section. Further, in this embodiment, the case of the n-channel transistor has been described, but the same applies to the case of the p-channel transistor. Furthermore, in the present embodiment, the case of the enhancement type has been described, but the same applies to the depletion type. In the case of the depletion type, the n− layer below the polysilicon gate 116 is provided so as to be connected to the offset drain diffusion layer 101, so that the low concentration impurity layer 102 may not be provided. Further, in the present embodiment, the case where the transistor is formed on the p well 26 and the p + well 25 on the n-type substrate 27 has been described.
It goes without saying that the present invention can be implemented without depending on the substrate structure.

【0048】(第11の実施の形態)図14は、信号電
荷により電圧が変化する浮遊検出ノードにゲート電極が
接続されたMOSトランジスタの少なくともドレイン側
の拡散層のまわりに拡散層と同一極性でこれより低濃度
の不純物層を設けたCCD型固体撮像素子の出力回路の
図16のB−B’に対応する部分の断面構造図である。
図中23から27、116は図1と同様であり、105
はドレイン拡散層24のまわりに設けた拡散層24と同
一極性でより低濃度の2重ドレイン層である。ここで例
えば24の拡散層の濃度は1020/cm3、深さは0.2
〜0.3μm、不純物はAsであり、105の拡散層の
濃度は5×1017〜5×1018/cm3、深さは0.3〜
0.5μm、不純物はPである。
(Eleventh Embodiment) FIG. 14 shows a MOS transistor having a gate electrode connected to a floating detection node whose voltage changes due to a signal charge, at least around a diffusion layer on the drain side of the MOS transistor having the same polarity as the diffusion layer. FIG. 17 is a sectional structural view of a portion corresponding to BB ′ of FIG. 16 of the output circuit of the CCD solid-state imaging device provided with a lower concentration impurity layer.
23 to 27 and 116 are the same as those in FIG.
Is a lower concentration double drain layer having the same polarity as the diffusion layer 24 provided around the drain diffusion layer 24. Here, for example, the concentration of 24 diffusion layers is 10 20 / cm 3 , and the depth is 0.2.
0.3 μm, the impurity is As, the concentration of the diffusion layer 105 is 5 × 10 17 to 5 × 10 18 / cm 3 , and the depth is 0.3 to
0.5 μm, the impurity is P.

【0049】本実施の形態によれば、CCD型固体撮像
素子の出力回路の信号電荷により電圧が変化する浮遊検
出ノードにゲート電極が接続されたMOSトランジスタ
のドレイン側の電界を弱めることが出来、上記MOSト
ランジスタのチャネル長を短くしても、ソースドレイン
間の耐圧不良並びにトランジスタの長期信頼度劣化は起
こることがなく、出力回路を低雑音化することが出来
る。
According to the present embodiment, it is possible to reduce the electric field on the drain side of the MOS transistor whose gate electrode is connected to the floating detection node whose voltage changes by the signal charge of the output circuit of the CCD solid-state imaging device. Even if the channel length of the MOS transistor is shortened, the breakdown voltage between the source and the drain and the long-term reliability of the transistor do not deteriorate, and the noise of the output circuit can be reduced.

【0050】[0050]

【発明の効果】本発明により、素子外部に出力される信
号電圧振幅の大きな電荷移送素子(CCD型固体撮像素
子)の出力回路を提供でき、結果として信号対雑音比を
向上させることが出来るという効果が得られる。また、
信号電荷の転送周期毎に信号電荷が浮遊検出ノードに転
送される直前に反転増幅回路の入力のバイアス電圧設定
を行なうように構成することにより、従来素子外部で行
っていた相関二重サンプリング法のクランプ機能を素子
内で行うことが出来る。
According to the present invention, it is possible to provide an output circuit of a charge transfer device (CCD type solid-state imaging device) having a large signal voltage amplitude outputted to the outside of the device, and as a result, it is possible to improve a signal-to-noise ratio. The effect is obtained. Also,
By configuring the input bias voltage of the inverting amplifier circuit to set the bias voltage immediately before the signal charge is transferred to the floating detection node in each transfer cycle of the signal charge, the correlated double sampling method conventionally performed outside the element is used. The clamping function can be performed in the device.

【0051】また、CCD型固体撮像素子、広くは、電
荷移送素子の出力回路の信号電荷により電圧が変化する
浮遊検出ノードにゲート電極が接続されたMOSトラン
ジスタのドレイン側電界を弱め、ソースドレイン間の耐
圧不良並びにトランジスタの長期信頼度劣化を起こすこ
となく、上記MOSトランジスタのチャネル長を従来の
3ミクロン以上から1ミクロン以下に短くでき、出力回
路の雑音を1/3以下にすることが出来る。
Further, the CCD-type solid-state imaging device, generally, weakens the electric field on the drain side of the MOS transistor whose gate electrode is connected to the floating detection node where the voltage changes due to the signal charge of the output circuit of the charge transfer device, and reduces the electric potential between the source and the drain. , The channel length of the MOS transistor can be shortened from 3 μm or more to 1 μm or less, and the noise of the output circuit can be reduced to 1/3 or less.

【0052】また、素子外部を駆動するためのMOSト
ランジスタのドレイン側電界を弱め、ソースドレイン間
の耐圧不良並びにトランジスタの長期信頼度劣化は起こ
すことなく、上記MOSトランジスタのチャネル長を従
来の3ミクロン以上から1ミクロン以下に短くでき、出
力回路の消費電力を1/3以下にすることが出来る。
Also, the electric field on the drain side of the MOS transistor for driving the outside of the element is weakened, and the channel length of the MOS transistor is reduced to 3 μm in the conventional MOS transistor without causing a withstand voltage defect between the source and the drain and deterioration of the long-term reliability of the transistor. From the above, it can be shortened to 1 micron or less, and the power consumption of the output circuit can be reduced to 1/3 or less.

【0053】さらに、アナログ集積回路において、回路
を構成するトランジスタのドレインコンダクタンスを小
さくすることが出来、高い利得を持つ増幅器を実現出来
る。またこのような回路の半導体装置の低雑音化、低消
費電力化、あるいは高利得化に好適なトランジスタとし
てドレイン電界を緩和したMOSトランジスタを実現で
きる。
Further, in an analog integrated circuit, the drain conductance of a transistor constituting the circuit can be reduced, and an amplifier having a high gain can be realized. In addition, a MOS transistor with a reduced drain electric field can be realized as a transistor suitable for reducing noise, reducing power consumption, or increasing gain in a semiconductor device having such a circuit.

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

【図1】本発明におけるMOSトランジスタの第1の実
施の形態の断面構造図。
FIG. 1 is a sectional structural view of a MOS transistor according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の半導体装置の第1の実施の形態の回路
構成図。
FIG. 2 is a circuit configuration diagram of a first embodiment of the semiconductor device of the present invention.

【図3】図2の回路の最適動作範囲を示す特性図。FIG. 3 is a characteristic diagram showing an optimum operation range of the circuit of FIG. 2;

【図4】本発明におけるMOSトランジスタの第2の実
施の形態の断面構造図。
FIG. 4 is a sectional view of a MOS transistor according to a second embodiment of the present invention.

【図5】本発明の半導体装置の第3の実施の形態の回路
構成図。
FIG. 5 is a circuit configuration diagram of a third embodiment of the semiconductor device of the present invention.

【図6】本発明の半導体装置の第4の実施の形態の回路
構成図。
FIG. 6 is a circuit diagram of a semiconductor device according to a fourth embodiment of the present invention.

【図7】本発明の半導体装置の第5の実施の形態の回路
構成図。
FIG. 7 is a circuit configuration diagram of a fifth embodiment of the semiconductor device of the present invention.

【図8】本発明の半導体装置の第6の実施の形態の回路
構成図。
FIG. 8 is a circuit diagram of a semiconductor device according to a sixth embodiment of the present invention.

【図9】本発明の半導体装置の第7の実施の形態の回路
構成図。
FIG. 9 is a circuit diagram of a semiconductor device according to a seventh embodiment of the present invention.

【図10】本発明の半導体装置の第8の実施の形態の回
路構成図。
FIG. 10 is a circuit configuration diagram of an eighth embodiment of a semiconductor device according to the present invention.

【図11】本発明の半導体装置の第9の実施の形態の回
路構成図。
FIG. 11 is a circuit configuration diagram of a ninth embodiment of the semiconductor device of the present invention.

【図12】本発明の半導体装置の第10の実施の形態の
構造断面図。
FIG. 12 is a structural sectional view of a semiconductor device according to a tenth embodiment of the present invention;

【図13】図12に示した構造の形成プロセスを示す
図。
FIG. 13 is a view showing a formation process of the structure shown in FIG. 12;

【図14】本発明の半導体装置の第11の実施の形態の
構造断面図。
FIG. 14 is a structural sectional view of an eleventh embodiment of the semiconductor device of the present invention.

【図15】従来例の素子構成を示すブロック図。FIG. 15 is a block diagram showing an element configuration of a conventional example.

【図16】図15における出力回路の回路構成図。FIG. 16 is a circuit configuration diagram of an output circuit in FIG. 15;

【図17】従来における図16のB−B’の部分の断面
構造図。
FIG. 17 is a cross-sectional structural view of a conventional BB ′ part of FIG. 16;

【図18】CCD出力回路のドライバトランジスタのチ
ャネル長に対するソースドレイン間耐圧特性を説明する
ための特性図。
FIG. 18 is a characteristic diagram for explaining a source-drain breakdown voltage characteristic with respect to a channel length of a driver transistor of a CCD output circuit.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…初段ソ−スフォロワ−バッファトランジスタ 2…初段ソースフォロワードライバトランジスタ 3…初段ソースフォロワー負荷トランジスタ 4…次段ソースフォロワードライバトランジスタ 5…次段ソースフォロワー負荷トランジスタ 6…リセットトランジスタ 21…第2層ポリシリコンゲート電極 22、28…第1層ポリシリコンゲート電極 23、24…n+拡散層 25…p+
ウェル 26…pウェル 27…n型
基板 VD…出力回路電源電圧 VS…出力
回路グランド電圧 VOUT…出力電圧 61…次段高耐圧化トランジスタ 71…終段ソ−スフォロワ−バッファトランジスタ 81…次段ソ−スフォロワ−出力トランジスタ 91…次段インバ−タ負荷トランジスタ 92…次段インバ−タドライバトランジスタ 94…終段ソ−スフォロワ−出力トランジスタ 96…オ−トバイアストランジスタ 101…オフセットドレイン拡散層 102…低濃度不純物層 104…ホ
トレジスト膜 105…2重ドレイン層 115…浮
遊拡散層 151…ホトダイオード 152…垂
直CCD 153…水平CCD 154…出
力回路
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... First stage source follower buffer transistor 2 ... First stage source follower driver transistor 3 ... First stage source follower load transistor 4 ... Next stage source follower driver transistor 5 ... Next stage source follower load transistor 6 ... Reset transistor 21 ... Second layer polysilicon Gate electrodes 22, 28: first-layer polysilicon gate electrodes 23, 24: n + diffusion layer 25: p +
Well 26 p-well 27 n-type substrate VD output circuit power supply voltage VS output circuit ground voltage VOUT output voltage 61 next-stage high breakdown voltage transistor 71 final-stage source follower buffer transistor 81 next-stage source Follower output transistor 91 ... Next stage inverter load transistor 92 ... Next stage inverter driver transistor 94 ... Last stage source follower output transistor 96 ... Auto bias transistor 101 ... Offset drain diffusion layer 102 ... Low concentration impurity layer 104 ... photoresist film 105 ... double drain layer 115 ... floating diffusion layer 151 ... photodiode 152 ... vertical CCD 153 ... horizontal CCD 154 ... output circuit

フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI H04N 5/335 (72)発明者 小野 秀行 東京都国分寺市東恋ケ窪一丁目280番地 株式会社日立製作所 中央研究所内 (72)発明者 田中 治彦 東京都国分寺市東恋ケ窪一丁目280番地 株式会社日立製作所 中央研究所内 (72)発明者 徳升 一也 東京都国分寺市東恋ケ窪一丁目280番地 株式会社日立製作所 中央研究所内 (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H01L 27/14 - 27/148 H01L 29/762 - 29/768 Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification symbol FI H04N 5/335 (72) Inventor Hideyuki Ono 1-280 Higashi-Koikekubo, Kokubunji-shi, Tokyo Inside Central Research Laboratory, Hitachi, Ltd. (72) Inventor Haruhiko Tanaka Tokyo 1-280 Higashi-Koigakubo, Tokyo-Kokubunji-shi Hitachi Central Research Laboratory, Inc. . 6, DB name) H01L 27/14 - 27/148 H01L 29/762 - 29/768

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】同一半導体基板上に、電荷移送素子と、該
電荷移送素子から信号電荷を順次転送される浮遊検出ノ
ードと、該浮遊検出ノードを各信号の転送周期毎にリセ
ットするリセット手段と、該浮遊検出ノードに接続され
た出力回路と、を設けた半導体装置において、 上記出力回路が、上記浮遊検出ノードに入力の接続され
たソースフォロワ回路と、該ソースフォロワ回路の出力
に一端が接続された結合容量と、該結合容量の他端に入
力が接続された反転増幅回路と、該反転増幅回路の入力
に接続されたバイアス設定手段と、を備えたことを特徴
とする半導体装置。
1. A charge transfer device, a floating detection node to which signal charges are sequentially transferred from the charge transfer device, and reset means for resetting the floating detection node for each signal transfer cycle on the same semiconductor substrate. An output circuit connected to the floating detection node, wherein the output circuit is connected to a source follower circuit having an input connected to the floating detection node, and one end is connected to an output of the source follower circuit. A coupling capacitor, an inverting amplifier circuit having an input connected to the other end of the coupling capacitor, and bias setting means connected to an input of the inverting amplifier circuit.
【請求項2】上記バイアス設定手段が上記反転増幅回路
の入力と出力間に接続されたスイッチング素子であるこ
とを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。
2. The semiconductor device according to claim 1, wherein said bias setting means is a switching element connected between an input and an output of said inverting amplifier circuit.
【請求項3】上記バイアス設定手段は、信号電荷の転送
周期毎に信号電荷が浮遊検出ノードに転送される直前に
上記反転増幅回路の入力のバイアス電圧設定を行なうこ
とを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。
3. The apparatus according to claim 1, wherein said bias setting means sets a bias voltage of an input of said inverting amplifier circuit immediately before a signal charge is transferred to a floating detection node in each transfer cycle of the signal charge. 3. The semiconductor device according to claim 1.
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