JP3021533B2 - CCD image sensor - Google Patents

CCD image sensor

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JP3021533B2
JP3021533B2 JP2102131A JP10213190A JP3021533B2 JP 3021533 B2 JP3021533 B2 JP 3021533B2 JP 2102131 A JP2102131 A JP 2102131A JP 10213190 A JP10213190 A JP 10213190A JP 3021533 B2 JP3021533 B2 JP 3021533B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はCCD撮像素子、特にCCDで構成された電荷転送
部からの信号電荷を出力電圧に変換する所謂フローティ
ング・ディフュージョン・アンプを有するCCD撮像素子
に関する。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a CCD imaging device, in particular, a CCD imaging device having a so-called floating diffusion amplifier for converting a signal charge from a charge transfer unit constituted by a CCD into an output voltage. Related to the element.

〔発明の概要〕[Summary of the Invention]

本発明は、CCDで構成された電荷転送部からの信号電
荷を一旦フローティング・ディフュージョンに蓄積し、
その蓄積電荷に基く電圧変化を複数のスイッチング素子
からなる出力回路に供給することによって、該出力回路
の出力端子から出力電圧として取出すようにした出力部
を有するCCD撮像素子において、上記出力回路の出力端
子より延びる配線を、上記フローティング・ディフュー
ジョンと上記出力回路間を結ぶ配線下に形成すると共
に、上記出力回路の出力端子が形成されるウエル領域と
電荷転送部が形成されるウエル領域とを互いに独立して
形成して構成することにより、フローティング・ディフ
ュージョンに関する容量を低減化させて高感度化を図れ
るようにしたものである。
The present invention temporarily accumulates signal charges from a charge transfer unit constituted by a CCD in a floating diffusion,
By supplying a voltage change based on the accumulated charge to an output circuit composed of a plurality of switching elements, a CCD image pickup device having an output unit configured to extract an output voltage from an output terminal of the output circuit. A wire extending from the terminal is formed below the wire connecting the floating diffusion and the output circuit, and a well region where an output terminal of the output circuit is formed and a well region where a charge transfer portion is formed are independent of each other. With such a configuration, the capacitance relating to the floating diffusion can be reduced to achieve higher sensitivity.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来のCCD撮像素子、特にその出力部は、第4図に示
すように、CCDで構成された電荷転送部(41)の次段
に、出力ゲート(OG)を隔ててフローティング・ディフ
ュージョン(FD)、リセットゲート(RG)及びドレイン
領域(DD)からなる放電用素子(42)を有し、更にこの
放電用素子(42)の後段に出力素子(43)と負荷抵抗素
子(44)からなるソースフォロア回路(45)を有する出
力バッファ(46)を具備してなる。
As shown in FIG. 4, a conventional CCD image sensor, particularly an output unit thereof, is provided with a floating diffusion (FD) via an output gate (OG) next to a charge transfer unit (41) formed of a CCD. A discharge element (42) comprising a reset gate (RG) and a drain region (DD), and a source comprising an output element (43) and a load resistance element (44) subsequent to the discharge element (42). An output buffer (46) having a follower circuit (45) is provided.

そして、上記電荷転送部(41)のうち、最終段の蓄積
電荷(47)から転送される信号電荷を一旦フローティン
グ・ディフュージョン(FD)に蓄積し、その蓄積電荷に
基く電圧変化を後段のソースフォロア回路(45)に供給
することにより、ソースフォロア回路(45)の出力端子
φoutから出力電圧Voutとして取出すようになされてい
る。出力端子φoutから出力電圧Voutを取出した後は、
リセットゲート(RG)にリセットパルスPRを供給してフ
ローティング・ディフュージョン(FD)を初期電圧Vdd
にリセットし、フローティング・ディフュージョン(F
D)に蓄積されていた電荷をドレイン領域(DD)側に掃
出すようになされている。
In the charge transfer section (41), the signal charge transferred from the accumulated charge (47) in the last stage is temporarily accumulated in a floating diffusion (FD), and a voltage change based on the accumulated charge is converted into a source follower in a subsequent stage. By supplying the voltage to the circuit (45), the output voltage Vout is extracted from the output terminal φ out of the source follower circuit (45). After taking out the output voltage V out from the output terminal φ out ,
Supplying a reset pulse P R to the reset gate (RG) to the floating diffusion (FD) the initial voltage V dd
Reset to floating diffusion (F
The charge accumulated in D) is discharged to the drain region (DD) side.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problems to be solved by the invention]

一般に、ソースフォロア回路(45)、特に出力素子
(43)のゲートに供給されるフローティング・ディフュ
ージョン(FD)からの電圧変化ΔVは、フローティング
・ディフュージョン(FD)に関する全容量CFDに依存
し、次式で表わされる。
In general, the voltage change ΔV from the floating diffusion (FD) supplied to the source follower circuit (45), particularly the gate of the output element (43), depends on the total capacitance C FD of the floating diffusion (FD). It is expressed by an equation.

ΔV=Q/CFD ‥‥(1) ここで、Qはフローティング・ディフュージョン(F
D)に蓄積された信号電荷量である。また、フローティ
ング・ディフュージョン(FD)に関する全容量は、第5
図に示すように、フローティング・ディフュージョン
(FD)と基板(48)間の接合容量C1,C2,C3、フローティ
ング・ディフュージョン(FD)と出力ゲート(OG)間の
容量C4、フローティング・ディフュージョン(FD)とリ
セットゲート(RG)間の容量C5、フローティング・ディ
フュージョン(FD)と出力素子(43)のゲート電極(4
9)を結ぶ配線(50)と基板(48)の容量C6、出力素子
(43)のドレイン領域(51)とゲート電極(49)間の容
量C7、ソース領域(52)とゲート電極(49)間の容量C8
及びゲート電極(49)と基板(48)間の容量C9からな
る。
ΔV = Q / C FD ‥‥ (1) where Q is a floating diffusion (F
D) is the amount of signal charge stored in D). The total capacity for floating diffusion (FD) is 5th.
As shown in the figure, the junction capacitances C 1 , C 2 , and C 3 between the floating diffusion (FD) and the substrate (48), the capacitance C 4 between the floating diffusion (FD) and the output gate (OG), and the floating capacitance The capacitance C 5 between the diffusion (FD) and the reset gate (RG), the gate electrode (4) of the floating diffusion (FD) and the output element (43)
9) The capacitance C 6 between the wiring (50) and the substrate (48), the capacitance C 7 between the drain region (51) and the gate electrode (49) of the output element (43), the source region (52) and the gate electrode ( 49) Capacity between C 8
And it becomes a gate electrode and (49) from the capacitance C 9 between the substrate (48).

そして、上記(1)からもわかるとおり、このフロー
ティング・ディフュージョン(FD)に関する全容量CFD
を低減化させることによって、フローティング・ディフ
ュージョン(FD)からの電圧変化ΔVを効率良く出力素
子(43)のゲートに供給することができ、CCD撮像素子
の高感度化につながる。
And, as can be seen from the above (1), the total capacitance C FD of this floating diffusion (FD)
, The voltage change ΔV from the floating diffusion (FD) can be efficiently supplied to the gate of the output element (43), which leads to an increase in the sensitivity of the CCD image sensor.

ところで、従来の出力部、特にフローティング・ディ
フュージョン(FD)と出力素子(43)間の構成は、第6
図に示すように、フローティング・ディフュージョン
(FD)と出力素子(43)のゲートを結ぶ配線(50)が基
板(48)上に層間絶縁層(53)を介して形成されるが、
この配線(50)にはフローティング・ディフュージョン
(FD)からの電圧変化が入力電圧Vinとして供給され、
基板(48)は接地電位VSSに固定されていることから、
配線(50)と基板(48)間に電位差が生じ、この電位差
によって、配線(50)と基板(48)間に容量C6が生じ
る。また、従来の出力部においては、第4図に示すよう
に、出力素子(43)のバイアス電位VBSが接地電位VSS
固定されているため、出力素子(43)のゲートにかかる
入力電圧Vinあるいは、ソース領域(52)から出力され
る出力電圧Voutを基準にバイアス電位VBSをみた場合、
バイアス電位VBSは負電位となり、このバイアス電位VBS
がゲートにかかることから、特性上ドレイン電流IDが減
少し、それに伴ない出力電圧Voutが減少する(一般に、
バックゲート効果と称される)。従って、入力電圧Vin
に対する出力電圧Voutの比、即ちゲインは1未満とな
る。ゲインが1未満に低減すると、入力電圧Vinと出力
電圧Voutの電位差によって、ゲート電極(49)とソース
領域(52)間に容量C8が生じ、また、バイアス電位VBS
が接地電位VSSに固定されていることから、入力電圧Vin
とバイアス電位VBS間に電位差が生じ、この電位差によ
ってゲート電極(49)と基板(48)間に容量C9が生じ
る。
By the way, the conventional output section, particularly the configuration between the floating diffusion (FD) and the output element (43),
As shown in the figure, a wiring (50) connecting the floating diffusion (FD) and the gate of the output element (43) is formed on the substrate (48) via an interlayer insulating layer (53).
Voltage change from the floating diffusion (FD) is supplied as the input voltage V in to the wiring (50),
Since the substrate (48) is fixed at the ground potential V SS ,
Wiring (50) and a potential difference occurs between the substrate (48), this potential difference, the wiring (50) and the capacitance C 6 is formed between the substrate (48). Further, in the conventional output portion, as shown in FIG. 4, since the bias potential V BS of the output element (43) is fixed to the ground potential V SS, input voltage applied to the gate of the output element (43) When the bias potential V BS is viewed based on V in or the output voltage V out output from the source region (52),
The bias potential V BS becomes a negative potential, and this bias potential V BS
Is applied to the gate, the drain current I D decreases in characteristic, and the output voltage V out decreases accordingly (generally,
Called the back gate effect). Therefore, the input voltage V in
, Ie, the gain of the output voltage V out with respect to When the gain is reduced to less than 1, the potential difference between the input voltage V in and the output voltage V out, a source region a gate electrode (49) (52) capacitor C 8 is formed between, The bias potential V BS
From the fact that There has been fixed to the ground potential V SS, the input voltage V in
And a potential difference occurs between the bias potential V BS, the capacitance C 9 occur with the gate electrode (49) by the potential difference between the substrate (48).

このように、従来のCCD撮像素子においては、配線(5
0)と基板(48)間の容量C6、出力素子(43)のゲート
とソース間の容量C8及び出力素子(43)のゲートと基板
(48)間の容量C9の存在により、フローティング・ディ
フュージョン(FD)に関する容量CFDの低減化が図れ
ず、高感度化が実現できないという不都合があった。
Thus, in the conventional CCD image sensor, the wiring (5
0) and a capacitance C 6 between the substrate (48), a capacitance C 8 between the gate and the source of the output element (43), and a capacitance C 9 between the gate and the substrate (48) of the output element (43). diffusion not Hakare reduction of capacitance C FD relates (FD), a high sensitivity is a disadvantage that can not be realized.

本発明は、このような点に鑑み成されたもので、その
目的とするところは、フローティング・ディフュージョ
ンに関する容量、特に上記容量C6,C8及びC9の低減化を
図って、高感度化を実現させることができるCCD撮像素
子を提供することにある。
The present invention has been made in view of such a point, and an object of the present invention is to reduce the capacitance related to the floating diffusion, in particular, to reduce the capacitances C 6 , C 8 and C 9 to increase the sensitivity. An object of the present invention is to provide a CCD image sensor capable of realizing the above.

〔課題を解決するための手段〕[Means for solving the problem]

本発明は、CCDで構成された電荷転送部(2)からの
信号電荷を一旦フローティング・ディフュージョン(F
D)に蓄積し、その蓄積電荷に基く電圧変化を入力電圧V
inとして複数のスイッチング素子(4)及び(5)から
なる出力回路(6)に供給することによって、出力回路
(6)の出力端子φoutから出力電圧Voutとして取出す
ようにした出力部(1)を有するCCD撮像素子(A)に
おいて、出力回路(6)の出力端子φoutより延びる配
線(10)を、フローティング・ディフュージョン(FD)
と出力回路(6)間を結ぶ配線(13)下に形成すると共
に、出力回路(6)の出力端子φoutが形成されるウエ
ル領域(23)と電荷転送部(2)が形成されるウエル領
域(22)とを互いに独立して形成して構成する。
According to the present invention, a signal charge from a charge transfer unit (2) constituted by a CCD is temporarily stored in a floating diffusion (F
D), and changes the voltage based on the stored charge into the input voltage V
By supplying a plurality of switching elements (4) and consisting of (5) the output circuit (6) as in, an output unit was taken out as the output voltage V out from the output terminal phi out of the output circuit (6) (1 ), The wiring (10) extending from the output terminal φ out of the output circuit (6) is connected to the floating diffusion (FD).
A well region (23) in which an output terminal φ out of the output circuit (6) is formed and a well in which a charge transfer section (2) is formed, under a wiring (13) connecting the output circuit and the output circuit (6). The region (22) is formed independently of each other.

〔作用〕[Action]

上述の本発明の構成によれば、出力回路(6)の出力
端子φoutより延びる配線(10)をフローティング・デ
ィフュージョン(FD)と出力回路(6)間を結ぶ配線
(13)下に形成して、配線(10)及び(13)を2層にす
るようにしたので、互いに同相の信号である入力電圧V
inと出力電圧Voutが2層となされた各配線(10)及び
(13)に夫々現われることになり、その結果、各配線
(10)及び(13)間の電位差がほとんど無くなり、配線
(10)と基板(ウェル領域)間の容量C6が低減化され
る。
According to the above configuration of the present invention, the wiring (10) extending from the output terminal φ out of the output circuit (6) is formed below the wiring (13) connecting the floating diffusion (FD) and the output circuit (6). Therefore, the wirings (10) and (13) are formed in two layers, so that the input voltage V
in and the output voltage Vout appear on each of the two layers of wirings (10) and (13). As a result, the potential difference between the wirings (10) and (13) almost disappears, and the wiring (10) ) and the capacity C 6 between the substrate (well region) is reduced.

このように、容量C6が低減化されることから、フロー
ティング・ディフュージョン(FD)に関する容量CFD
低減化され、CCD撮像素子(A)の高感度化を実現させ
ることができる。
Thus, since the capacitance C 6 is reduced, the capacitance C FD about the floating diffusion (FD) is also reduced, it is possible to realize the high sensitivity of the CCD image pickup device (A).

また、出力回路(6)の出力端子φoutが形成される
ウエル領域(23)と電荷転送部(2)が形成されるウエ
ル領域(22)とを互いに独立して形成するようにしたの
で、出力電圧Voutの変動により電荷転送部(2)が形成
されるウエル領域(22)のポテンシャルが変動すること
がなく、電荷転送部(2)において良好な電荷転送を行
うことができる。
Also, the well region (23) where the output terminal φ out of the output circuit (6) is formed and the well region (22) where the charge transfer section (2) is formed are formed independently of each other. The potential of the well region (22) in which the charge transfer section (2) is formed does not fluctuate due to the change of the output voltage Vout , and good charge transfer can be performed in the charge transfer section (2).

〔実施例〕〔Example〕

以下、第1図〜第3図を参照しながら本発明の実施例
を説明する。
An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS.

第1図は、本実施例に係るCCD撮像素子(A)の出力
部(1)を示す構成図である。
FIG. 1 is a configuration diagram showing an output unit (1) of a CCD image sensor (A) according to the present embodiment.

この出力部(1)は、CCDで構成された電荷転送部
(2)からの信号電荷を出力電圧に変換する所謂フロー
ティング・ディフュージョン・アンプの構成を有する。
即ち、電荷転送部(2)の次段に、出力ゲート(OG)を
隔ててフローティング・ディフュージョン(FD)、リセ
ットゲート(RG)及びドレイン領域(DD)からなる放電
用素子(3)を有し、更にこの放電用素子(3)の次段
に少なくとも出力素子(4)と負荷抵抗素子(5)から
なるソースフォロア回路(6)を有する出力バッファ
(7)を具備してなる。出力素子(4)及び負荷抵抗素
子(5)は、例えばMOSFET(MOS型電界効果トランジス
タ)で構成される。
The output section (1) has a configuration of a so-called floating diffusion amplifier that converts a signal charge from a charge transfer section (2) configured by a CCD into an output voltage.
That is, a discharge element (3) including a floating diffusion (FD), a reset gate (RG), and a drain region (DD) is provided at the next stage of the charge transfer section (2) with an output gate (OG) interposed therebetween. Further, an output buffer (7) having a source follower circuit (6) comprising at least an output element (4) and a load resistance element (5) is provided at a stage subsequent to the discharging element (3). The output element (4) and the load resistance element (5) are composed of, for example, MOSFETs (MOS field effect transistors).

電荷転送部(2)は、転送電極(8)と蓄積電極
(9)に転送クロックパルスPTを供給することによっ
て、センサ部(図示せず)からの信号電荷を順次出力部
(1)側に転送するようになされている。
The charge transfer section (2) supplies a transfer clock pulse PT to the transfer electrode (8) and the storage electrode (9) to sequentially output signal charges from a sensor section (not shown) to the output section (1) side. Has been made to transfer to.

そして、上記電荷転送部(2)のうち、最終段の蓄積
電極(9)から転送される信号電荷を一旦フローティン
グ・ディフュージョン(FD)に蓄積し、その蓄積電荷に
基く電圧変化を入力電圧Vinとして後段のソースフォロ
ア回路(6)に供給することにより、ソースフォロア回
路(6)の出力端子φoutから出力電圧Voutとして取出
すようになされている。出力端子φoutから出力電圧V
outを取出した後は、リセットゲート(RG)にリセット
パルスPRを供給することにより、フローティング・ディ
フュージョン(FD)を初期電圧Vddにリセットし、フロ
ーティング・ディフュージョン(FD)に蓄積されていた
信号電荷をドレイン領域(DD)側に掃出すようになされ
ている。
Then, among the charge transfer section (2), the signal charge transferred from the final stage storage electrode (9) is temporarily stored in the floating diffusion (FD), the input voltage V in a voltage change based on the accumulated charge as by feeding to the subsequent source follower circuit (6) it is adapted to take out as an output voltage V out from the output terminal phi out of the source follower circuit (6). Output terminal φ out to output voltage V
signal after removal of the out by supplying a reset pulse P R to the reset gate (RG), the floating diffusion the (FD) is reset to the initial voltage V dd, accumulated in the floating diffusion (FD) The charge is discharged to the drain region (DD) side.

しかして、本例においては、第2図に示すように、出
力端子φout(第1図参照)から延びる配線(10)を例
えば多結晶シリコン層で形成し、更に該配線(10)を基
板(11)上に例えばSiO2からなる第1の層間絶縁層(1
2)を介して形成する。その後、フローティング・ディ
フュージョン(FD)と出力要素(4)のゲート(第1図
参照)を結ぶAl配線(13)を上記配線(10)上に第2の
層間絶縁層(14)を介して形成する。即ち、配線(10)
とAl配線(13)を2層構造にする。このとき、Al配線
(13)に供給される入力電圧Vinと配線(10)に供給さ
れる出力電圧Voutとは互いに同相であることから、Al配
線(13)と配線(10)間の電位差がほとんど無くなる。
ところが、出力電圧Voutは、通常出力素子(4)のバッ
クゲート効果により、入力電圧Vinよりもその電位(振
幅)が小さくなる。従って、Al配線(13)と配線(10)
間には、わずかながら電位差が生じる。そこで、本例で
は、第1図に示すように、出力端子φoutから出力され
る出力電圧Voutを出力素子(4)のバイアス電位VBS
して用いる。こうすることより、入力電圧Vinあるいは
出力電圧Voutを基準にしてバイアス電位VBSをみた場
合、バイアス電位VBSは、入力電圧Vinと同相になること
から、負電圧とはならず、特性上ドレイン電流Idの減少
並びに出力電圧Voutの減少が抑制され、結果的に入力電
圧Vinと出力電圧Voutの電位(振幅)はほぼ同じにな
る。即ち、ゲインが1になり、Al配線(13)と配線(1
0)間の電位差がほぼ0になる。
Thus, in this example, as shown in FIG. 2, a wiring (10) extending from the output terminal φ out (see FIG. 1) is formed of, for example, a polycrystalline silicon layer, and the wiring (10) is further formed on a substrate. (11) on, for example, the first interlayer insulating layer made of SiO 2 (1
2) formed through. Thereafter, an Al wiring (13) connecting the floating diffusion (FD) and the gate of the output element (4) (see FIG. 1) is formed on the wiring (10) via a second interlayer insulating layer (14). I do. That is, the wiring (10)
And the Al wiring (13) have a two-layer structure. At this time, since the output voltage V out fed in phase to each other in the wiring between the input voltage V in supplied to the Al wiring (13) (10), the Al wiring (13) and wiring (10) between the The potential difference almost disappears.
However, the output voltage V out is, by the back gate effect of the normal output element (4), the potential (amplitude) is smaller than the input voltage V in. Therefore, the Al wiring (13) and the wiring (10)
There is a slight potential difference between them. Therefore, in this embodiment, as shown in FIG. 1, using the output voltage V out to be outputted from the output terminal phi out as a bias potential V BS of the output element (4). From doing so, if on the basis of the input voltage V in or the output voltage V out saw a bias potential V BS, bias potential V BS, since it becomes the input voltage V in the same phase, not the negative voltage, reduction and a decrease in the output voltage V out of the characteristics on the drain current I d is suppressed, resulting in the input voltage V in and the output voltage V out potential (amplitude) is approximately the same. That is, the gain becomes 1, and the Al wiring (13) and the wiring (1
The potential difference between 0) becomes almost zero.

出力素子(4)のバイアス電位VBSを出力電圧Vout
同電位にするには、例えば第3図に示すように、基板と
して例えばN型の基板(21)を用い、この基板(21)の
表面部に複数のP型のウェル領域(22),(23)及び
(24)を形成する。そして、第1のウェル領域(22)内
に電荷転送部(2)及び出力ゲート(OG),フローティ
ング・ディフュージョン(FD),リセットゲート(R
G),ドレイン領域(DD)よりなる放電用素子(3)を
形成し、第2のウェル領域(23)に出力素子(4)を形
成し、第3のウェル領域(24)に負荷抵抗素子(5)を
形成する。即ち、出力素子(4)が形成される第2のウ
ェル領域(23)を第1及び第3のウェル領域(22)及び
(24)から分離させる。これにより、出力電圧Voutの変
動により電荷転送部(2)が形成される第1のウエル領
域(22)のポテンシャルが変動することがなく、電荷転
送部(2)において良好な電荷転送を行うことができ
る。
To the output voltage V out and the same potential bias potential V BS of the output element (4), for example, as shown in FIG. 3, for example, using N-type substrate as the substrate (21), the substrate (21) A plurality of P-type well regions (22), (23) and (24) are formed on the surface of the substrate. Then, in the first well region (22), the charge transfer section (2), the output gate (OG), the floating diffusion (FD), and the reset gate (R
G), a discharge element (3) comprising a drain region (DD), an output element (4) in a second well region (23), and a load resistance element in a third well region (24). Form (5). That is, the second well region (23) where the output element (4) is formed is separated from the first and third well regions (22) and (24). Thereby, the potential of the first well region (22) in which the charge transfer section (2) is formed does not change due to the change of the output voltage Vout , and good charge transfer is performed in the charge transfer section (2). be able to.

その後、フローティング・ディフュージョン(FD)と
出力素子(4)のゲート電極(25)をAl配線(13)で電
気的に接続すると共に、出力素子(4)のソース領域
(26)と負荷抵抗素子(5)のドレイン領域(27)を配
線(28)で電気的に接続し、この配線(28)から出力端
子φoutを導出する。このとき、配線(28)にかかる出
力電圧Voutが第2のウェル領域(23)にもかかるよう
に、例えば配線(28)のコンタクトホールをソース領域
(26)とウェル領域(23)の境界部分に形成することに
より、配線(28)がソース領域(26)及びウェル領域
(23)共に接続されるようにする。もちろん、別の配線
を用いて配線(28)とウェル領域(23)とを接続するよ
うにしてもよい。尚、放電用素子(3)のドレイン領域
(DD)と出力素子(4)のドレイン領域(29)には夫々
電源電圧Vddが印加され、負荷抵抗素子(5)のソース
領域(30)、第1のウェル領域(22)及び第3のウェル
領域(24)には夫々接地電位VSSが印加される。また、
負荷抵抗素子(5)のゲート電極(31)には、ゲート電
圧Vggが印加される。
Thereafter, the floating diffusion (FD) and the gate electrode (25) of the output element (4) are electrically connected by an Al wiring (13), and the source region (26) of the output element (4) and the load resistance element ( The drain region (27) of 5) is electrically connected by a wiring (28), and an output terminal φ out is derived from the wiring (28). At this time, for example, the contact hole of the wiring (28) is formed at the boundary between the source region (26) and the well region (23) such that the output voltage Vout applied to the wiring (28) is also applied to the second well region (23). The wiring (28) is connected to both the source region (26) and the well region (23) by being formed in the portion. Of course, another wiring may be used to connect the wiring (28) and the well region (23). The power supply voltage Vdd is applied to the drain region (DD) of the discharging element (3) and the drain region (29) of the output element (4), respectively, and the source region (30) of the load resistance element (5), The ground potential VSS is applied to each of the first well region (22) and the third well region (24). Also,
A gate voltage Vgg is applied to the gate electrode (31) of the load resistance element (5).

図示の例では、第1のウェル領域(22)と第3のウェ
ル領域(24)を分離して示したが、その他、第1及び第
3のウェル領域(22)及び(24)分離させないで1つの
ウェル領域とし、このウェル領域に電荷転送部(2)、
出力ゲート(OG)、放電用素子(3)及び負荷抵抗素子
(5)を形成して、出力素子(4)が形成される第2の
ウェル領域(23)のみを分離させるようにしてもよい。
In the illustrated example, the first well region (22) and the third well region (24) are shown separately, but the first and third well regions (22) and (24) are not separated. One well region, and the charge transfer portion (2)
An output gate (OG), a discharge element (3), and a load resistance element (5) may be formed to isolate only the second well region (23) where the output element (4) is formed. .

上述の如く、本例によれば、ソースフォロア回路
(6)の出力端子φoutから延びる配線(多結晶シリコ
ン層)(10)をフローティング・ディフュージョン(F
D)と出力素子(4)のゲート間を結ぶAl配線(13)下
に形成して、配線(10)及びAl配線(13)を2層構造と
したので、互いに同相の信号である入力電圧Vinと出力
電圧Voutが2層とされた各配線(10)及び(13)に夫々
現われることになり、その結果、各配線(10)及び(1
3)間の電位差がほとんど無くなり、Al配線(13)と基
板(あるいはウェル領域)の容量C6を低減化させること
ができる。
As described above, according to this example, the wiring (polycrystalline silicon layer) (10) extending from the output terminal φ out of the source follower circuit (6) is connected to the floating diffusion (F).
D) is formed under the Al wiring (13) connecting the gate of the output element (4) and the wiring (10) and the Al wiring (13) have a two-layer structure. V in the output voltage V out is respectively appear that each wire has a two-layer (10) and (13), so that each wire (10) and (1
3) the potential difference almost disappears between, it is possible to reduce Al wiring (13) the capacitance C 6 of the substrate (or well region).

また、出力要素(4)のバイアス電位VBSを出力電圧V
outと同電位に設定するようにしたので、入力電圧Vin
出力電圧Voutの関係がVin=Voutとなり、ゲインが1に
なる。その結果、出力素子(4)のゲートとリース間の
電位差が無くなり、ゲートとソース間の容量C8を低減化
させることができる。また、同時に、バイアス電位VBS
が入力電圧Vinと同相になることから、出力素子(4)
のゲートと基板(あるいはウェル領域)間の容量C9も低
減化できる。このことから、フローティング・ディフュ
ージョン(FD)に関する容量CFDが低減化され、CCD撮像
素子(A)の高感度化を実現させることができる。
Further, the bias potential V BS of the output element (4) is changed to the output voltage V BS.
Since so as to set out the same potential, next to the V in = V out the relationship between the input voltage V in and the output voltage V out, the gain is 1. As a result, there is no potential difference between the gate and the lease of the output element (4), it is possible to reduce the capacitance C 8 between the gate and the source. At the same time, the bias potential V BS
Is in phase with the input voltage Vin, so the output element (4)
The gate and the substrate (or well region) capacitance between C 9 can be reduced. Therefore, the capacitance C FD about the floating diffusion (FD) is reduced, it is possible to realize the high sensitivity of the CCD image pickup device (A).

上記実施例は、出力部(1)のソースフォロア回路
(6)として初段のみを示したが、実際には2段,3段の
ソースフォロア回路で構成される。この場合、2段目あ
るいは3段目の各出力端子から出力される出力電圧が入
力電圧Vinと同相であれば2段目あるいは3段目の出力
端子から導出される配線を第2図に示すように、Al配線
(13)に形成するようにしてもよい。
In the above embodiment, only the first stage is shown as the source follower circuit (6) of the output section (1). However, the source follower circuit is actually composed of two or three stages of source follower circuits. In this case, if the output voltage output from each output terminal of the second or third stage is in phase with the input voltage Vin, the wiring derived from the output terminal of the second or third stage is shown in FIG. As shown, it may be formed on the Al wiring (13).

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

本発明に係るCCD撮像素子によれば、フローティング
・ディフュージョン・アンプにおけるフローティング・
ディフュージョンに関する容量を低減化させることがで
き、CCD撮像素子の高感度化を実現させることができ
る。
According to the CCD image sensor according to the present invention, the floating diffusion amplifier has
The capacity related to diffusion can be reduced, and the sensitivity of the CCD imaging device can be increased.

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

第1図は本実施例に係るCCD撮像素子を示す構成図、第
2図はその要部を示す拡大断面図、第3図は本実施例を
示す模式的断面図、第4図は従来例を示す構成図、第5
図はその模式的断面図、第6図は従来例の要部を示す拡
大断面図である。 (A)はCCD撮像素子、(1)は出力部、(2)は電荷
転送部、(3)は放電用素子、(4)は出力素子、
(5)は負荷抵抗素子、(6)はソースフォロア回路、
(7)は出力バッファ、(OG)は出力ゲート、(FD)は
フローティング・ディフュージョン、(RG)はリセット
ゲート、(DD)はドレイン領域、(10)は配線、(13)
はAl配線である。
1 is a configuration diagram showing a CCD image sensor according to the present embodiment, FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view showing a main part thereof, FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing the present embodiment, and FIG. FIG.
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view thereof, and FIG. (A) is a CCD image sensor, (1) is an output section, (2) is a charge transfer section, (3) is a discharge element, (4) is an output element,
(5) is a load resistance element, (6) is a source follower circuit,
(7) is an output buffer, (OG) is an output gate, (FD) is a floating diffusion, (RG) is a reset gate, (DD) is a drain region, (10) is a wiring, (13)
Is an Al wiring.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 29/762 H01L 21/339 H01L 27/148 H04N 5/335 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) H01L 29/762 H01L 21/339 H01L 27/148 H04N 5/335

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】CCDで構成された電荷転送部からの信号電
荷を一旦フローティング・ディフュージョンに蓄積し、
その蓄積電荷に基く電圧変化を複数のスイッチング素子
からなる出力回路に供給することによって、該出力回路
の出力端子から出力電圧として取出すようにした出力部
を有するCCD撮像素子において、 上記出力回路の出力端子より延びる配線が、フローティ
ング・ディフュージョンと上記出力回路間を結ぶ配線下
に形成されると共に、 上記出力回路の出力端子が形成されるウエル領域と、上
記電荷転送部が形成されるウエル領域とが互いに独立し
て形成されてなるCCD撮像素子。
A signal charge from a charge transfer unit constituted by a CCD is temporarily stored in a floating diffusion,
By supplying a voltage change based on the accumulated charge to an output circuit composed of a plurality of switching elements, a CCD image pickup device having an output unit configured to extract an output voltage from an output terminal of the output circuit. A wire extending from the terminal is formed below the wire connecting the floating diffusion and the output circuit, and a well region where an output terminal of the output circuit is formed and a well region where the charge transfer unit is formed. CCD image sensors formed independently of each other.
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