JPH01292856A - Solid-state image sensing device - Google Patents

Solid-state image sensing device

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Publication number
JPH01292856A
JPH01292856A JP63121727A JP12172788A JPH01292856A JP H01292856 A JPH01292856 A JP H01292856A JP 63121727 A JP63121727 A JP 63121727A JP 12172788 A JP12172788 A JP 12172788A JP H01292856 A JPH01292856 A JP H01292856A
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JP
Japan
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switch
signal
memory capacity
threshold voltage
horizontal
Prior art date
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Pending
Application number
JP63121727A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Toshibumi Ozaki
俊文 尾崎
Norio Koike
小池 紀雄
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Filing date
Publication date
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Abstract

PURPOSE:To increase a dynamic range of an element and to increase a smear suppressing ratio to realize high picture quality by setting a threshold voltage of a MOS transistor which constitutes a sample hold switch, a signal reading out switch, and a horizontal switch for line selection at a low level for an nMOS, and at a high level for a pMOS. CONSTITUTION:In an nMOS (Fig. b) which constitutes a sample hold switch, a reading out switch, and a horizontal switch, a high density p<+> layer 23 which is the same type of a substrate usually formed under a gate electrode 24 to increase a threshold voltage of the nMOS, is not provided under the gate electrode 24 of the sample hold switch, the reading out switch and the horizontal switch, and the threshold voltage of each of the above switches is made low. Since the threshold voltage of an nMOS (Fig. a) of the other part of an image sensing element is made the same as usual, malfunction is prevented. The on- resistance of the sample hold switch, the reading out switch, and the horizontal switch can be reduced in this way; therefore, the dynamic range of the element can be increased.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、固体撮像装置に係り、特に高感度。[Detailed description of the invention] [Industrial application field] The present invention relates to a solid-state imaging device, particularly a highly sensitive solid-state imaging device.

低スメアを実現するのに好適な固体撮像装置に関する。The present invention relates to a solid-state imaging device suitable for achieving low smear.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来、2次元面体撮像装置の代表的なものとしてMO8
型固体撮像装置が知られている。(M。
Conventionally, MO8 is a typical two-dimensional surface imaging device.
Solid-state imaging devices are known. (M.

Aoki at al ニアイエスニスシーシー・ダイ
ジェスト・オブ・テクニカル・ペーパーズ、p26゜F
eb、13.1980)。上記従来技術は第9図に示す
ような回路構成になっている。第9図において、1は2
次元状に配置されて光電変換を行う光電変換素子(ホト
ダイオード)、2は各行を選択する垂直走査回路、3は
垂直走査回路2からの選択信号を各垂直スイッチに導く
垂直ゲート線、4は垂直走査回路2からの選択信号によ
り開閉する垂直スイッチ、5は各行の選択を行う水平走
査回路、6は水平走査回路5からの選択信号により開閉
する水平スイッチ、7は素子外部に設けられた増幅回路
、8は垂直信号線、9は水平信号線である。上記回路は
つぎの動作を行う。まず、水平ブランキング期間中に、
垂直走査回路2により選択された行の垂直ゲート線3の
電圧が高くなり、垂直スイッチ4が開き、信号電荷がホ
トダイオード1から垂直信号線8に送られる。その後、
水平走査期間においては、水平走査回路5が動作し水平
スイッチ6が順次開閉し、信号電荷は順次水平信号線9
を経て素子外部の増幅回路7により増幅され出力される
Aoki at al Near Yesnis Sissi Digest of Technical Papers, p26゜F
eb, 13.1980). The above-mentioned conventional technology has a circuit configuration as shown in FIG. In Figure 9, 1 is 2
Photoelectric conversion elements (photodiodes) are arranged dimensionally and perform photoelectric conversion, 2 is a vertical scanning circuit that selects each row, 3 is a vertical gate line that guides the selection signal from the vertical scanning circuit 2 to each vertical switch, 4 is a vertical A vertical switch that opens and closes according to the selection signal from the scanning circuit 2, 5 a horizontal scanning circuit that selects each row, 6 a horizontal switch that opens and closes according to the selection signal from the horizontal scanning circuit 5, and 7 an amplifier circuit provided outside the element. , 8 are vertical signal lines, and 9 are horizontal signal lines. The above circuit performs the following operation. First, during the horizontal blanking period,
The voltage on the vertical gate line 3 of the row selected by the vertical scanning circuit 2 becomes high, the vertical switch 4 opens, and signal charges are sent from the photodiode 1 to the vertical signal line 8. after that,
During the horizontal scanning period, the horizontal scanning circuit 5 operates, the horizontal switches 6 sequentially open and close, and the signal charges are sequentially transferred to the horizontal signal line 9.
The signal is then amplified by an amplifier circuit 7 outside the element and output.

〔発明が解決しようとする課題〕 上記MO8型固体撮像素子は、水平スイッチ6が開閉す
る際に水平スイッチ6の熱雑音により発生するK T 
C雑音、ならびに、高速の水平走査に伴い必要となる外
部広帯域増幅器7の雑音の2点についての配慮がされて
いない。その結果、雑音が大きく、信号対雑音比(以下
S/N比という)が低いという問題があった。さらに、
−水平走査期間中に光の漏れ込み等により垂直信号線8
内に発生する余剰電荷によるスメア現象に対しての考慮
がなされておらず、高照度撮像時、即ち、明るい被写体
を写したときに再生画の上下に白く尾を引いたような輝
線が発生し1画質を著しく劣化するという問題があった
[Problems to be Solved by the Invention] The MO8 type solid-state image sensor described above has KT generated by thermal noise of the horizontal switch 6 when the horizontal switch 6 opens and closes.
No consideration is given to two points: C noise and noise from the external wideband amplifier 7, which is necessary for high-speed horizontal scanning. As a result, there were problems in that the noise was large and the signal-to-noise ratio (hereinafter referred to as S/N ratio) was low. moreover,
-Vertical signal line 8 due to light leakage etc. during horizontal scanning period
No consideration has been given to the smear phenomenon caused by excess charge generated within the camera, and bright lines that look like white tails may appear at the top and bottom of the reproduced image when capturing images under high illumination, that is, when photographing a bright subject. 1. There was a problem in that the image quality deteriorated significantly.

これに対して、垂直信号線8ごとに垂直信号線8の電位
を検知し、増幅する増幅回路と、垂直信号線をリセット
するリセットスイッチを備え、リセット後の空の垂直信
号線8の電位と、信号がある場合の垂直信号線8の電位
との差を検知し真の信号成分だけを出力する手段(以下
相関2重サンプリング回路という)を設けることにより
、低雑音化と低スメア化を図った固体撮像素子を、本願
発明者等は提案している(特願昭62−128123号
)。
In contrast, each vertical signal line 8 is equipped with an amplifier circuit that detects and amplifies the potential of the vertical signal line 8 and a reset switch that resets the vertical signal line, so that the potential of the empty vertical signal line 8 after reset is By providing a means (hereinafter referred to as a correlated double sampling circuit) that detects the difference between the potential of the vertical signal line 8 when a signal is present and outputs only the true signal component, the noise and smear are reduced. The inventors of the present invention have proposed a solid-state image sensor (Japanese Patent Application No. 128123/1983).

第10図から第11図はこの種の固体撮像素子の一例の
動作を説明する図である。以下これを図に従って説明す
る。
FIGS. 10 to 11 are diagrams for explaining the operation of an example of this type of solid-state image sensor. This will be explained below according to the figures.

第10図は、固体撮像索子の実施例の回路構成図を示す
。図中1〜6,8及び9は第9図のものと同一のもので
ある。71は各垂直信号線の電位を検知増幅するための
前置増幅回路、72は前記増幅回路71を高利得領域に
設定するための自己バイアススイッチ、74はカップリ
ング容量。
FIG. 10 shows a circuit configuration diagram of an embodiment of the solid-state imaging cord. In the figure, 1 to 6, 8 and 9 are the same as those in FIG. 71 is a preamplifier circuit for detecting and amplifying the potential of each vertical signal line; 72 is a self-bias switch for setting the amplification circuit 71 in a high gain region; and 74 is a coupling capacitor.

73は帰還容量、75はクランプスイッチ、12はユニ
イテイゲインバツファアンプ、13〜17はオフセット
をキャンセルしたユニイテイゲインバツファ(Y、A、
IIAOUEet al :  アイ・イー・イー・イ
ー・ジャーナル・オブ・ソリッドステイト・サーキット
 Vol、5C−14,PP、961−969.Dec
、]、97’1(IEEE J、5olid−3tat
e C1rcuits、 Vol、5C−14゜pp、
961−969.Dec、1979) )を構成してお
り、13はメモリ容量、14はメモリ容量13への信号
書き込み用サンプルホールドスイッチ、15は信号読み
出しスイッチ、16はオフセットキャンセルのためのス
イッチ、17は出力バッファアンプ、端子○UTI、0
UT2は出力端子で端子Vvにはユニイテイゲインパツ
ファアンプの動作に必要なバイアス電圧がかかる。また
、第11図は第10図の素子を駆動するためのパルスタ
イミングを示している。81〜S5は第11図の各端子
にかかる電圧である。なお1本実施例は、各スイッチが
Nチャネルの場合であり、Pチャネルの場合はクロック
信号の極性を反転したものとすれば良い。以下1本実施
例の動作を説明する。
73 is a feedback capacitor, 75 is a clamp switch, 12 is a unity gain buffer amplifier, and 13 to 17 are unity gain buffers (Y, A,
IIAOUE et al: IE Journal of Solid State Circuits Vol, 5C-14, PP, 961-969. Dec
, ], 97'1 (IEEE J, 5solid-3tat
e C1rcuits, Vol, 5C-14゜pp,
961-969. 13 is a memory capacity, 14 is a sample hold switch for writing a signal to the memory capacity 13, 15 is a signal readout switch, 16 is a switch for offset cancellation, and 17 is an output buffer amplifier. , terminal ○UTI, 0
UT2 is an output terminal, and a bias voltage necessary for the operation of the unity gain puffer amplifier is applied to the terminal Vv. Further, FIG. 11 shows pulse timing for driving the element shown in FIG. 10. 81 to S5 are voltages applied to each terminal in FIG. Note that in this embodiment, each switch is an N-channel switch, and in the case of a P-channel switch, the polarity of the clock signal may be inverted. The operation of this embodiment will be explained below.

水平ブランキング期間に入ると、まず、信号電荷がなく
、スメア電荷だけがある時の各行の直流出力電圧をユニ
イテイゲインバツファのメモリ容量13−1に読み出す
、81.S2.S3.S5の電位が高くなり、スイッチ
72,75.14−1.16が開く。このとき、垂直信
号線8はリセットされるとともに、前置増幅器71は高
利得領域にバイアスされる。また、ユニイテイゲインバ
ソファアンプ12の入力端子はバイアス電圧Vvにリセ
ットされる。更に、出力バッファアンプ17の入力端子
電圧は、出力バッファアンプ17のオフセット電圧にな
る(第11図のtz)。つぎにスイッチ72が閉じ、前
置増幅器71が活性化される。この時、KTC雑音によ
り垂直信号線はvnだけゆらぐが、スイッチ75が開い
ているためにバッファアンプ12以降にはこの雑音は伝
わらない(第11図のt z ) aこの後スイッチ7
5が閉じユニイテイゲインバッファアンプ12が活性化
され、この時刻以降の垂直信号線8の電位変動が前置増
幅器71とカップリング容量74゜ユニイテイゲインバ
ッファ12を介して、メモリ容量13−1に伝達される
(第11図のts)。
When entering the horizontal blanking period, first, the DC output voltage of each row when there is no signal charge and only smear charge is read into the memory capacity 13-1 of the unity gain buffer, 81. S2. S3. The potential of S5 goes high and switches 72, 75.14-1.16 open. At this time, the vertical signal line 8 is reset and the preamplifier 71 is biased to the high gain region. Further, the input terminal of the unity gain bath amplifier 12 is reset to the bias voltage Vv. Furthermore, the input terminal voltage of the output buffer amplifier 17 becomes the offset voltage of the output buffer amplifier 17 (tz in FIG. 11). Switch 72 is then closed and preamplifier 71 is activated. At this time, the vertical signal line fluctuates by vn due to the KTC noise, but since the switch 75 is open, this noise does not propagate beyond the buffer amplifier 12 (t z in Fig. 11).
5 closes and the unity gain buffer amplifier 12 is activated, and the potential fluctuation of the vertical signal line 8 after this time is transmitted to the memory capacitor 13-1 via the preamplifier 71 and the coupling capacitor 74° and the unity gain buffer 12. (ts in Figure 11).

この後、Tszだけ時間が経過した後、スイッチ14−
1が閉じ、信号電荷がなく、スメア電荷だけがある時の
バッファアンプ12の直流出力電圧がメモリ容量13−
1の片側の電極に保持されることになる(第11図の1
4)。同様にして、信号電荷とスメア電荷のある時の直
流出力電圧をユニイテイゲインバツファのメモリ容量1
3−2に読み出す。すなわち、スイッチ72,75.1
4−2が開いて垂直信号1fA8およびバッファアンプ
12の入力端がリセットされる。その後、スイッチ72
.75が順に閉じた後、垂直走査回路2により選択され
たある垂直ゲート線3の電位が高くなり、垂直スイッチ
4が開き、ホトダイオードより垂直信号線8に信号電荷
が送られる。スイッチ75が閉じてから時間Ts2を経
過したのちスイッチ14−2が閉じ、信号電荷とスメア
電荷のある時のユニイテイゲインバッファアンプ12の
直流出力電圧が、メモリ容量13−2の片側の電極に保
持されることになる。この後に、スイッチ16が閉じ、
メモリ容量13−1並びに13−2のもう片側の電極に
は出力バッファアンプ17のオフセット電圧が保持され
ることになる。
After this, after a time period of Tsz has elapsed, the switch 14-
1 is closed and there is no signal charge and only smear charge, the DC output voltage of the buffer amplifier 12 is the memory capacity 13-
1 (1 in Figure 11).
4). Similarly, the DC output voltage when there is a signal charge and a smear charge is determined by the memory capacity 1 of the unity gain buffer.
Read out in 3-2. That is, switches 72, 75.1
4-2 is opened, and the vertical signal 1fA8 and the input terminal of the buffer amplifier 12 are reset. Then switch 72
.. 75 are closed in sequence, the potential of a certain vertical gate line 3 selected by the vertical scanning circuit 2 becomes high, the vertical switch 4 is opened, and signal charges are sent from the photodiode to the vertical signal line 8. After the time Ts2 has elapsed since the switch 75 was closed, the switch 14-2 is closed, and the DC output voltage of the unity gain buffer amplifier 12 when there is a signal charge and a smear charge is applied to one electrode of the memory capacitor 13-2. will be retained. After this, switch 16 closes,
The offset voltage of the output buffer amplifier 17 is held at the other electrodes of the memory capacitors 13-1 and 13-2.

水平走査期間に入ると、各メモリ容量に保持されたユニ
イテイゲインバッファアンプ12の信号とスメア電荷の
ある時と信号がなくスメア電荷だけがある時の直流出力
が順に読み出される。すなわち、水平走査回路により、
ある列が(n列とする)選択されると、水平走査回路を
駆動する2相のパルスのうちの片方(φ工もしくはφ2
)に同期してn列の水平スイッチ6−2と読み出しスイ
ッチ15−2が開き、端子0UT2にはn列のメモリ容
量13−2に保持されたn列の信号のある時のバッファ
アンプ12の直流出力電圧が表われる。
When the horizontal scanning period begins, the signal of the unity gain buffer amplifier 12 held in each memory capacity and the DC output when there is a smear charge and when there is no signal and only a smear charge are sequentially read out. In other words, by the horizontal scanning circuit,
When a certain column (assumed to be column n) is selected, one of the two-phase pulses (φ or φ2) that drives the horizontal scanning circuit is selected.
), the horizontal switch 6-2 and readout switch 15-2 of the nth column open, and the signal of the buffer amplifier 12 when the terminal 0UT2 has the signal of the nth column held in the memory capacity 13-2 of the nth column is opened. The DC output voltage appears.

また、同時に、n+1列の水平スイッチ6−1と読み出
しスイッチ15−1も開き、端子OUT 1にはn+1
列のメモリ容量13−1に保持されたn+1列の信号電
荷のない時のバッファアンプ12の直流出力電圧が表わ
れる。そこで、素子外部で端子0UT1の出力電圧を1
クロック分遅延させ、端子0UT2の出力電圧との差を
とると、スメア電荷による垂直信号線の電位変動の混入
しない、真の信号成分を得ることができる。
At the same time, the horizontal switch 6-1 and the readout switch 15-1 in the n+1 column are also opened, and the terminal OUT 1 is connected to the n+1
The DC output voltage of the buffer amplifier 12 when there is no signal charge in the n+1 column held in the column memory capacitor 13-1 is displayed. Therefore, the output voltage of terminal 0UT1 is set to 1 outside the element.
By delaying the clock signal and taking the difference from the output voltage of the terminal 0UT2, it is possible to obtain a true signal component that is free from potential fluctuations in the vertical signal line due to smear charges.

本実施例によれば、垂直信号線8ごとに相関2重サンプ
リング回路を設けることにより、従来のMO8型固体撮
像素子の一つの主雑音源であるKTC雑音の混入しない
信号出力を得ることができる。また、増幅回路を垂直信
号線8ごとに設けることにより、増幅回路の動作に必要
な帯域を従来素子の増幅回路に必要とされた帯域より低
くでき、従来素子のもう一つの主雑音源である増幅器の
雑音を大幅に低減できる。この結果、高S/N化を図る
ことができる。さらに、信号に混入する余剰電荷の発生
時間は自己バイアススイッチ72が閉じてから、サンプ
ルホールドスイッチ14が閉じるまでの時間となり、従
来の一水平走査期間に対し、大幅に低減でき、かつ、ス
メア電荷による垂直信号線の電位変動と、スメア電荷と
信号電荷による垂直信号線の電位変動を独立に読みだし
、その差をとることによりスメアの混合しない真の信号
を得ているので、低スメア化が可能となっている。
According to this embodiment, by providing a correlated double sampling circuit for each vertical signal line 8, it is possible to obtain a signal output free from KTC noise, which is one of the main noise sources of a conventional MO8 type solid-state image sensor. . In addition, by providing an amplifier circuit for each vertical signal line 8, the band required for the operation of the amplifier circuit can be made lower than the band required for the amplifier circuit of conventional elements, which is another main noise source of conventional elements. Amplifier noise can be significantly reduced. As a result, a high S/N can be achieved. Furthermore, the generation time of excess charge mixed into the signal is the time from when the self-bias switch 72 closes to when the sample-hold switch 14 closes, which can be significantly reduced compared to one horizontal scanning period in the conventional method. By independently reading the potential fluctuation of the vertical signal line due to the smear charge and the vertical signal line potential fluctuation due to the signal charge, and by taking the difference, a true signal without smear mixture is obtained, resulting in low smear. It is possible.

ところで、上記固体撮像素子においては、以下の2点に
ついての考慮がなされていなかった。以下、各点につい
て説明する。
By the way, in the above-mentioned solid-state image sensor, the following two points have not been considered. Each point will be explained below.

第1に、上記固体撮像素子においては、垂直信号線8の
微小な電位変動を前置増幅器7]により検知増幅し、低
雑音化を図っている。したがって、前置増幅器71以降
の信号電圧振幅が大きくなる。
First, in the solid-state imaging device, minute fluctuations in potential of the vertical signal line 8 are detected and amplified by the preamplifier 7 to reduce noise. Therefore, the signal voltage amplitude after the preamplifier 71 becomes large.

このため、ユニイテイゲインバッファ12の出力電圧が
高電圧となる場合に、n M OSで構成されるメモリ
容量への信号書き込みのためサンプルホールドスイッチ
14.メモリ容量からの信号読み出しのための読み出し
スイッチ159行選択のための水平スイッチ6のオン抵
抗が高くなり、信号の読み出しが困難となる。特に、読
み出しスイッチ15.水平スイッチ6のオン抵抗の増加
は、高速の水平走査の実現を防げていた。この結果、読
み出せる信号電圧振幅が小さくなり、素子のダイナミッ
クレンジが制限されるという問題があった。
Therefore, when the output voltage of the unity gain buffer 12 becomes a high voltage, the sample hold switch 14. The on-resistance of the read switch 159 for reading signals from the memory capacity and the horizontal switch 6 for row selection becomes high, making it difficult to read signals. In particular, readout switch 15. The increase in the on-resistance of the horizontal switch 6 prevented the realization of high-speed horizontal scanning. As a result, there is a problem in that the signal voltage amplitude that can be read becomes small, and the dynamic range of the element is limited.

なお、上記実施例ではスイッチがn M OSの場合を
述べたが、PMO8の場合は、ユニイテイゲインバツフ
ァ12の出力電圧が低電圧となる時に、同様の問題が起
きる。
In the above embodiment, the case where the switch is an nMOS is described, but in the case of the PMO 8, a similar problem occurs when the output voltage of the unity gain buffer 12 becomes a low voltage.

第2に、ユニイテイゲインバッファのメモリ容量13−
1に保持されたスメア電荷の出力電圧と、メモリ容量1
3−2に保持されたスメア電荷の混入した信号電荷の出
力電圧を水平走査期間に読み出し、2つの差を取ること
により、真の信号成分、を得る際に、その差動回路は素
子外部にある。この結果、差動回路を構成するディスク
リートな電子回路部品の特性のばらつきならびに寄生容
量により、メモリ容量から差動回路までの出力信号の利
得が同一にできず高いスメア抑圧比を得ることが困難で
あった。なお、以上2つの問題点は、本願発明者等によ
る特願昭62−153292号に記載の画素ごとに増幅
器を、各垂直信号線ごとにメモリ容量を設は信号電荷の
ある時の画素増幅器出力と信号電荷のない時の画素増幅
器出力を上記メモリ容量に保持した後、二つの差を取る
手段を設けることにより増幅器の直流出力のばらつきを
キャンセルした素子にも共通の課題である。
Second, the memory capacity of the unity gain buffer is 13-
The output voltage of the smear charge held at 1 and the memory capacity 1
When obtaining the true signal component by reading out the output voltage of the signal charge mixed with the smear charge held in 3-2 during the horizontal scanning period and taking the difference between the two, the differential circuit is connected to the outside of the element. be. As a result, due to variations in the characteristics of the discrete electronic circuit components that make up the differential circuit and parasitic capacitance, the gain of the output signal from the memory capacitor to the differential circuit cannot be made the same, making it difficult to obtain a high smear suppression ratio. there were. The above two problems can be solved by setting up an amplifier for each pixel and a memory capacity for each vertical signal line as described in Japanese Patent Application No. 153292/1989 by the inventors of the present application. This problem is also common to devices that cancel variations in the DC output of the amplifier by holding the pixel amplifier output when there is no signal charge in the memory capacity and then providing means for taking the difference between the two.

本発明の目的は、以下の2点である。第1に、垂直信号
線ごとにもしくは各画素ごとに増幅器を備え、各増幅器
の信号出力を一担、各垂直信号線ごとに設けられたメモ
リ容量に保持した後に、メモリ容量を順次選択し読み出
す固体撮像索子において、各メモリ容量への信号書き込
みのためのサンプルホールドスイッチ、各メモリ容量か
らの信号読み出しのための読み出しスイッチ、行選択の
ための水平スイッチのオン抵抗を下げ、信号の読み出し
を容易にし、素子のダイナミックレンジを拡大する。
The purpose of the present invention is the following two points. First, an amplifier is provided for each vertical signal line or each pixel, and after storing the signal output of each amplifier in the memory capacity provided for each vertical signal line, the memory capacity is sequentially selected and read out. In the solid-state imaging probe, the on-resistance of the sample hold switch for writing signals to each memory capacity, the readout switch for reading signals from each memory capacity, and the horizontal switch for row selection is lowered, and the readout of signals is improved. and expand the dynamic range of the device.

第2に、垂直信号線ごとにもしくは各画素ごとに増幅器
を備え、信号のない時の各増幅器出力と信号のある時の
各増幅器出力を独立に読み出し。
Second, an amplifier is provided for each vertical signal line or for each pixel, and the output of each amplifier when there is no signal and the output of each amplifier when there is a signal are read out independently.

その差を取ることにより、真の信号を得る固体撮像素子
において、差動能力を向上し、スメア抑圧能力もしくは
直流出力のばらつきのキャンセル効果を上げ、高画質化
を図ることにある。
By taking the difference, the objective is to improve the differential capability of a solid-state image sensor that obtains a true signal, increase the smear suppression capability or the effect of canceling variations in DC output, and achieve high image quality.

(i1題を解決するための手段〕 上記第1の目的は、各メモリ容量への信号書き込みのた
めのサンプルホールドスイッチ、各メモリ容量からの信
号読み出しのための読み出しスイッチ、行選択のための
水平スイッチを構成するMOSトランジスタのしきい電
圧を、撮像索子へ他の部分を構成するMOSトランジス
タのしきい電圧より各スイッチがn M OSの場合に
は低く、9MO8の場合は高くすることにより、達成さ
れる。
(Means for Solving Problem i1) The first purpose is to provide a sample hold switch for writing signals to each memory capacity, a read switch for reading signals from each memory capacity, and a horizontal By setting the threshold voltage of the MOS transistors constituting the switch lower than the threshold voltage of the MOS transistors constituting other parts of the imaging probe when each switch is an nMOS, and higher when each switch is a 9MO8. achieved.

また、上記第2の目的は、増幅器出力の信号のない時と
信号のある時の差を取る差動回路を素子内部に設けるこ
とにより達成される。
Further, the second object is achieved by providing inside the element a differential circuit that takes the difference between when there is no signal and when there is a signal output from the amplifier.

〔作用〕[Effect]

第1に、サンプルホールドスイッチ、読み出しスイッチ
ならびに水平スイッチは、スイッチがオン時には各スイ
ッチがn M OSの場合にはしきい電圧が小さく、あ
るいはp、Mo2の場合には高いので小さなオン抵抗を
示す。また、オフ時においては、動作上、上記3つの各
スイッチのソース電圧はn M OSの場合基板電圧・
より高く、あるいは9MO8の場合は低いので、充分に
オフ状態となり、誤動作することはない、一方、撮像素
子の他の部分のしきい電圧は従来通りの値とすることに
より、誤動作を防ぐことができる。これにより、撮像素
子を誤動作させることなく、サンプルホールドスイッチ
、読み出しスイッチならびに水平スインチのオン抵抗を
下げられるので、素子のダイナミックレンジを拡大でき
る。
First, the sample-and-hold switch, the readout switch, and the horizontal switch exhibit a small on-resistance when the switch is on, since each switch has a small threshold voltage in the case of nM OS or high in the case of p, Mo2. . In addition, when off, the source voltage of each of the three switches mentioned above is equal to the substrate voltage in the case of nMOS.
Since it is higher, or lower in the case of 9MO8, it is sufficiently turned off and does not malfunction.On the other hand, by keeping the threshold voltage of other parts of the image sensor at the same value as before, malfunction can be prevented. can. As a result, the on-resistance of the sample hold switch, readout switch, and horizontal switch can be lowered without causing the image sensor to malfunction, and the dynamic range of the element can be expanded.

第2に、素子内部に設けられた差動回路は、スメア電那
の出力電圧と、スメア電荷の混入した信号電荷の出力電
圧の差動時の利得を同一とする様に働ぐ。これによって
高いスメア抑圧比を得ることができ、高画質化を図るこ
とができる。
Second, the differential circuit provided inside the element functions to make the gain the same when the output voltage of the smear electric charge is differentiated from the output voltage of the signal charge mixed with the smear charge. As a result, a high smear suppression ratio can be obtained, and high image quality can be achieved.

〔実施例〕〔Example〕

以下、第1の本発明の実施例を第1図により説明する。 Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

第1図(b)は、サンプルホールドスイッチ、読み出し
スイッチ、水平スイッチを構成するn M OSの断面
構造図、同図(a)は撮像素子の他の部分のn M O
Sの断面構造図である。図中。
FIG. 1(b) is a cross-sectional structural diagram of the nMOS that constitutes the sample hold switch, readout switch, and horizontal switch, and FIG. 1(a) is the nMOS of other parts of the image sensor.
It is a cross-sectional structure diagram of S. In the figure.

21はp基板、22はnMOsMOSトランジスタス、
ドレインを形成するn中層、23はp中層、24はMO
Sトランジスタの電極を構成する材料で、例えばポリシ
リコンゲートである1本実施例では、nMO8のしきい
電圧を上げるために通例ゲート電極24下に形成される
基板と同型かつ高濃度のp中層23を、サンプルホール
ドスイッチ、読み出しスイッチ、水平スイッチのゲート
電極24下には形成せず、上記各スイッチのしきい電圧
を低くしている。本実施例では、特別な不純物層を形成
することなく、各スイッチのしきい電圧を下げ、オン抵
抗を下げられるという利点を有している。
21 is a p-substrate, 22 is an nMOSMOS transistor,
n middle layer forming the drain, 23 is p middle layer, 24 is MO
A material constituting the electrode of the S transistor, for example, a polysilicon gate. In this embodiment, a p-middle layer 23 of the same type and high concentration as the substrate, which is usually formed under the gate electrode 24 in order to increase the threshold voltage of nMO8, is used. is not formed under the gate electrodes 24 of the sample hold switch, readout switch, and horizontal switch, thereby lowering the threshold voltage of each of the switches. This embodiment has the advantage that the threshold voltage of each switch can be lowered and the on-resistance can be lowered without forming a special impurity layer.

つぎに、第1の本発明の他の実施例を第2図により説明
する。第2図(b)は、サンプルホールドスイッチ、読
み出しスイッチ、水平スイッチを構成するn M OS
の断面構造図、同図(a)は撮像素子の他の部分のn 
M OSの断面構造図である。
Next, another embodiment of the first invention will be described with reference to FIG. Figure 2(b) shows the nMOS that constitutes the sample hold switch, readout switch, and horizontal switch.
Figure (a) is a cross-sectional structural diagram of n of other parts of the image sensor.
FIG. 2 is a cross-sectional structural diagram of an MOS.

図中21〜24は第1図と同様である6本実施例では、
サンプルホールドスイッチ、読み出しスイッチ、水平ス
イッチのゲート電極24下に、基板と反導電型の低濃度
n−層25を形成することにより、上記各スイッチのし
きい電圧を低くしている。本実施例では、n−層25の
濃度を適切に設定することにより、所望のしきい電圧を
得、スイッチのオン抵抗を低くできる。
21 to 24 in the figure are the same as those in FIG. 1. In this embodiment,
By forming a low concentration n- layer 25 of a conductivity type opposite to that of the substrate under the gate electrode 24 of the sample hold switch, readout switch, and horizontal switch, the threshold voltage of each of the switches is lowered. In this embodiment, by appropriately setting the concentration of the n-layer 25, a desired threshold voltage can be obtained and the on-resistance of the switch can be lowered.

さらに、第1の本発明の別の実施例を第3図により説明
する。第3図(b)は、サンプルホールドスイッチ、読
み出しスイッチ、水平スイッチを構成するn M OS
の断面構造図、同図(a)は撮像素子の他の部分のn 
M OSの断面構造図である。
Furthermore, another embodiment of the first invention will be described with reference to FIG. Figure 3(b) shows the nMOS that constitutes the sample hold switch, readout switch, and horizontal switch.
Figure (a) is a cross-sectional structural diagram of n of other parts of the image sensor.
FIG. 2 is a cross-sectional structural diagram of an MOS.

図中、21〜24は第1図と同様である。本実施例では
、サンプルホールドスイッチ、読み出しスイッチ、水平
スイッチのゲート電極24下の酸化膜厚t oxsを他
の部分の酸化膜厚t OXNより薄くすることにより、
各スイッチのしきい電圧を低くしている。なお、本実施
例ではスイッチがn M OSの場合を述べたが、2M
O8の場合も同様に本実施例は効果がある。
In the figure, 21 to 24 are the same as in FIG. In this embodiment, by making the oxide film thickness t oxs under the gate electrode 24 of the sample hold switch, readout switch, and horizontal switch thinner than the oxide film thickness t OXN of other parts,
The threshold voltage of each switch is lowered. In this example, the case where the switch is nM OS is described, but 2M OS is used as the switch.
This embodiment is similarly effective in the case of O8.

なお、上記3つの実施例を組み合わせて実施することも
可能である。
Note that it is also possible to implement the above three embodiments in combination.

以上、各スイッチがn M OSの場合の実施例を述べ
たが、9MO5の場合の実施例を第4図により説明する
。第4図(b)は、サンプルホールドスイッチ、読み出
しスイッチ、水平スイッチを構成する2MO8の断面構
造図、同図(a)は撮像索子の他の部分の2MO8の断
面構造図である。
An embodiment in which each switch is an nMOS has been described above, but an embodiment in which each switch is 9MO5 will be described with reference to FIG. FIG. 4(b) is a cross-sectional structural diagram of the 2MO8 constituting the sample hold switch, readout switch, and horizontal switch, and FIG. 4(a) is a cross-sectional structural diagram of the 2MO8 of other parts of the imaging cord.

図中、21,23.24は第1図と同様である。In the figure, 21, 23, and 24 are the same as in FIG.

26はpMosの形成されるnウェル層、27はpMo
Sトランジスタのソースドレインを形成するp+十中層
28はp中層である0本実施例では。
26 is an n-well layer where pMos is formed, 27 is pMo
In this embodiment, the p+ middle layer 28 forming the source and drain of the S transistor is a p middle layer.

2MO8のしきい電圧を素子誤動作が起きない範囲まで
低くするために通例ポリシリコンゲート下に形成される
2層23より更に高濃度の基板と反導電型のp÷十層8
を各スイッチのゲート電極24下に形成することにより
、スイッチを構成する2MO8のしきい電圧を高くして
いる。本実施例では、p中層28の濃度を適切に設定す
ることにより所望のしきい電圧を得、オン抵抗を低くす
ることができる。
In order to lower the threshold voltage of 2MO8 to a range that does not cause device malfunction, a substrate with a higher concentration than the 2 layer 23 that is usually formed under the polysilicon gate and a p÷10 layer 8 of the opposite conductivity type are used.
By forming 2MO8 below the gate electrode 24 of each switch, the threshold voltage of 2MO8 constituting the switch is increased. In this embodiment, by appropriately setting the concentration of the p-type intermediate layer 28, a desired threshold voltage can be obtained and the on-resistance can be lowered.

なお、MOSトランジスタのしきい電圧をさげる、もし
くはあげるには、各スイッチのトランジスタのチャネル
長を素子の他の部分より短くしてもよい。
Note that in order to lower or raise the threshold voltage of the MOS transistor, the channel length of the transistor of each switch may be made shorter than that of other parts of the element.

さて、各スイッチのオン抵抗は、スイッチがn M O
Sの場合には各トランジスタのしきい電圧をさげるとと
もに、ユニイテイゲインバツファアンプ12の直流出力
電圧を低くすることによっても小さくなる。第5図にこ
の様な実施例を示す。
Now, the on-resistance of each switch is n M O
In the case of S, it can be reduced by lowering the threshold voltage of each transistor and lowering the DC output voltage of the unity gain buffer amplifier 12. FIG. 5 shows such an embodiment.

同図(a)はユニイテイゲインバツファを構成するソー
スフォロワ−の回路構成図である0図中、29はpMO
sドライバ、30はpMO8負荷、VDは電源電圧、V
sはグランド電圧+ Vaは負荷バイアス電圧、vXN
は入力電圧、Voυ丁は出力電圧を示す。また、第5図
(b)は同図(a)のpMOsドライバの断面構造図で
、21,24゜26.27,28は第4図(b)と同様
である。第5図(c)は、サンプルホールドスイッチ、
読み出しスイッチ、水平スイッチを構成するn M O
Sの断面構造図であり、21,22.24は第1図(b
)と同様である。本実施例では、第1図と同様にして、
各スイッチを構成するn M OSのしきい電圧を下げ
るとともに、ソースフォロワ−のドライバを構成するp
MO8のしきい電圧を高くシ。
Figure 2 (a) is a circuit configuration diagram of a source follower that constitutes a unity gain buffer.
s driver, 30 is pMO8 load, VD is power supply voltage, V
s is ground voltage + Va is load bias voltage, vXN
represents the input voltage, and Voυ represents the output voltage. Further, FIG. 5(b) is a cross-sectional structural diagram of the pMOS driver shown in FIG. 5(a), and 21, 24°, 26, 27, 28 are the same as those in FIG. 4(b). FIG. 5(c) shows a sample hold switch,
n M O that constitutes the readout switch and horizontal switch
21, 22, and 24 are the cross-sectional structure diagrams of S.
). In this embodiment, in the same way as in FIG.
In addition to lowering the threshold voltage of the nMOS that constitutes each switch, the pMOS that constitutes the source follower driver is
Increase the threshold voltage of MO8.

ユニイテイゲインバツファ12の出力電圧を下げること
によりスイッチのオン抵抗を小さくできる。
By lowering the output voltage of the unity gain buffer 12, the on-resistance of the switch can be reduced.

なお、スイッチがpMO8の場合には、ドライバpMO
8のしきい電圧を低くし、ユニイテイゲインバツファの
出力電圧を上げればよい。
Note that if the switch is pMO8, the driver pMO
It is sufficient to lower the threshold voltage of 8 and increase the output voltage of the unity gain buffer.

なお、以上、第1図から第5図の実施例においては、サ
ンプルホールドスイッチ、読み出しスイッチ、水平スイ
ッチのMOSトランジスタのしきい電圧をすべて変化さ
せたが、他の機能との兼ね合いにより、いずれか1つも
しくは2つだけを変化させてもよい。
In addition, in the embodiments shown in FIGS. 1 to 5 above, the threshold voltages of the MOS transistors of the sample hold switch, readout switch, and horizontal switch were all changed, but depending on the balance with other functions, Only one or two may be changed.

また、第1の本発明は、特願昭62−153292号に
記載の画素ごとに増幅器を設けた撮像素子にも同様に適
用可能である。
Further, the first invention is similarly applicable to an image pickup device in which an amplifier is provided for each pixel as described in Japanese Patent Application No. 153292/1982.

第6図に第2の本発明の一実施例を示す。第6図におい
て、61,62.66はサンプルホールドスイッチ、6
3はプランプスイツチ、64は結合コンデンサ、65は
ユニイテイゲインバツファ、67は出力バッファである
。また、OUT 1 。
FIG. 6 shows an embodiment of the second invention. In Fig. 6, 61, 62, 66 are sample and hold switches, 6
3 is a pump switch, 64 is a coupling capacitor, 65 is a unity gain buffer, and 67 is an output buffer. Also, OUT 1.

0UT2は第10図の○UTI、0UTI、−接続され
る。φ1.φ2は位相の180°異なる水平走査パルス
を示す、以下、本回路の動作を説明する。
0UT2 is connected to ○UTI, 0UTI, - in FIG. φ1. φ2 indicates a horizontal scanning pulse having a phase difference of 180°.The operation of this circuit will be described below.

水平走査期間に入ると、第10図で説明した通りに、n
列が例えばφ1に同期して選択されると、0UT2には
n列のスメアの混入した信号のある時の出力電圧が、0
UT1にはn +1列の信号のない時のスメアの出力電
圧が表われる。この時、サンプルスイッチ61−1なら
びにクランプスイッチ63−1がオンし、結合コンデン
サ64−2の両端には0UTIのn+1列のスメア出力
電圧が保持される( 1 = 1 、)、つぎに、n 
+ 1列がφ2に同期して選択されると、0UT2には
n+1列の信号のある時の出力電圧が、0UT1にはn
+2列の信号のない時のスメアの出力電圧が表われる。
When entering the horizontal scanning period, n
For example, when a column is selected in synchronization with φ1, the output voltage when there is a signal mixed with n columns of smear in 0UT2 is 0.
The smear output voltage when there is no signal in the n+1 column appears in UT1. At this time, the sample switch 61-1 and the clamp switch 63-1 are turned on, and the smear output voltage of the n+1 column of 0UTI is held across the coupling capacitor 64-2 (1 = 1,).
When the +1 column is selected in synchronization with φ2, 0UT2 has the output voltage when there is a signal from the n+1 column, and 0UT1 has the output voltage when there is a signal from the n+1 column.
The smear output voltage when there is no signal in the +2 column is displayed.

この時、サンプルスイッチ62−2がオンし、クランプ
スイッチ63−1がオフしているので、時刻tiにφ1
に同期して結合コンデンサ64−2に保持されたn +
 1列のスメア出力電圧と、OUT2のn + 1列の
スメアの混入した信号出力の差信号すなわち、n + 
1列の真の信号出力がユニイテイゲインバツフ765−
2、サンプルスイッチ66−2、外部出力バッファ67
を介して素子外部に出力される。これと同時に、サンプ
ルスイッチ61−2ならびにクランプスイッチ63−2
がオンし、結合コンデンサ64−1の両端には○UTI
のn+2列のスメア出力電圧が保持される(t=tz)
。その後、n + 2列がφlに同期して選択されると
、0UT2にはn+2列の信号のある時の出力電圧が、
○UTIにはn+3列の信号のない時の出力電圧が表わ
れる。この時、t=tlと同様に0UT1のn+2列の
スメア出力は結合コンデンサ64−2の両端に保持され
る。
At this time, the sample switch 62-2 is on and the clamp switch 63-1 is off, so at time ti φ1
n + held in the coupling capacitor 64-2 in synchronization with
The difference signal between the smear output voltage of one column and the signal output mixed with smear of the n + 1 column of OUT2, that is, n +
One row of true signal output is unity gain buffer 765-
2. Sample switch 66-2, external output buffer 67
is output to the outside of the element via. At the same time, sample switch 61-2 and clamp switch 63-2
is turned on, and ○UTI is connected to both ends of the coupling capacitor 64-1.
The smear output voltage of the n+2 columns of is held (t=tz)
. After that, when the n + 2 column is selected in synchronization with φl, the output voltage when there is a signal from the n + 2 column in 0UT2 is
○UTI shows the output voltage when there is no signal in the n+3 column. At this time, similarly to t=tl, the smear output of the n+2 column of 0UT1 is held across the coupling capacitor 64-2.

一方、サンプルスイッチ62−1がオンし、クランプス
イッチ63−2がオフして1時刻tZにφ2に同期して
結合コンデンサ64−1に保持されたn+2列のスメア
出力電圧と、0UT2のn+2列の信号出力の差信号、
すなわち、n+2列の真の信号出力がユニイテイゲイン
バツファ65−1、サンプルスイッチ66−1.外部出
力バッファ67を介して素子外部に出力される(1=t
s)。以降、同様にして、各列の真の信号出力が順次素
子外部に読み出される。本実施例によれば、差動による
抑圧比SRは、近似的に式(1)で表わせる。
On the other hand, the sample switch 62-1 is turned on, the clamp switch 63-2 is turned off, and at 1 time tZ, the smear output voltage of the n+2 column held in the coupling capacitor 64-1 and the n+2 column of 0UT2 are synchronized with φ2. The difference signal of the signal output of,
That is, the true signal outputs of the n+2 columns are sent to the unity gain buffer 65-1, sample switch 66-1 . It is output to the outside of the element via the external output buffer 67 (1=t
s). Thereafter, the true signal output of each column is sequentially read out from the element in the same manner. According to this embodiment, the differential suppression ratio SR can be approximately expressed by equation (1).

・・・(1) ここに、RBは列ごとに設けられた出力バッファ12の
出力抵抗、Rsはクランプスイッチ63−1.63−2
のオン抵抗、Ccは結合コンデンサ64−1.64−2
の容量値、CHは水平信号線18の容量値、tcは各ス
イッチのオン時間である。また、第1項はクランプ誤差
を示し、第2項は信号出力とスメア出力時の出力バッフ
ァの負荷容量の相違による周波数特性の差による誤差を
示す。本実施例では、差動回路を内部に設けた結果、C
H,Ccの値を小さくでき、充分な抑圧比を得ることが
できる。
...(1) Here, RB is the output resistance of the output buffer 12 provided for each column, and Rs is the clamp switch 63-1.63-2.
On resistance, Cc is the coupling capacitor 64-1.64-2
, CH is the capacitance value of the horizontal signal line 18, and tc is the on time of each switch. Further, the first term indicates a clamp error, and the second term indicates an error due to a difference in frequency characteristics due to a difference in load capacitance of the output buffer at the time of signal output and smear output. In this example, as a result of providing a differential circuit inside, C
The values of H and Cc can be made small, and a sufficient suppression ratio can be obtained.

さて、第6図の実施例においては、各列の出力バッファ
12の出力抵抗が大きく、式(1)の第2項の誤差が大
きくなる場合がある。第7図の実施例においては、第6
図の各入力端にボルテージフォロワー68を設けること
により、信号出力時とスメア出力時の出力バッファ12
の負荷容量を同一とし、第2項の誤差を低減している。
Now, in the embodiment of FIG. 6, the output resistance of the output buffer 12 in each column is large, and the error in the second term of equation (1) may become large. In the embodiment of FIG.
By providing a voltage follower 68 at each input end as shown in the figure, the output buffer 12 at the time of signal output and smear output
The load capacitance of is made the same, and the error of the second term is reduced.

以上の実施例においては、垂直方向の一画素の信号を読
み出す場合を述べた。一方、単板カラー固体撮像素子に
おいては、解像度の高い高画質を実現する方法として、
垂直と画素読み出し方式がある。本発明において、この
方式を実現するには、各列ごとに第2の信号を保持する
第3のメモリ容量を設け、同様の動作を行なえばよい。
In the above embodiments, the case where a signal of one pixel in the vertical direction is read out has been described. On the other hand, in single-chip color solid-state image sensors, as a method to achieve high resolution and high image quality,
There are vertical and pixel readout methods. In the present invention, in order to realize this method, it is sufficient to provide a third memory capacity for holding the second signal for each column and perform the same operation.

ただし。however.

この際、第2の信号とスメア信号の差が2クロック分と
なるので、第2の信号とスメア信号の差を取る際、スメ
ア信号を1クロツク遅延させることが必要となる。第8
図に、垂直2画素読み出しを行なった実施例を示す0図
中、261〜68φ工。
At this time, since the difference between the second signal and the smear signal is two clocks, it is necessary to delay the smear signal by one clock when taking the difference between the second signal and the smear signal. 8th
The figure shows an example in which vertical two-pixel readout is performed.

φ2は第7図と同様である。69はサンプルスイッチ、
81〜85は、1クロツク遅延を実現するオフセットキ
ャンセルを行なったユニイテイゲインバツファを構成し
ており、81は読み込みスイッチ、82は読み出しスイ
ッチ、83はサンプルスイッチ、84はオフセットキャ
ンセルスイッチ。
φ2 is the same as in FIG. 69 is a sample switch,
Reference numerals 81 to 85 constitute a unity gain buffer that performs offset cancellation to realize one clock delay, 81 is a read switch, 82 is a read switch, 83 is a sample switch, and 84 is an offset cancel switch.

85はメモリ容量である。本回路の動作は、第2の信号
とスメア信号の差を取る際に、81〜85で構成される
ユニイテイゲインバッファでスメア信号を1クロック分
遅延させていること以外、第7図と同様である。
85 is the memory capacity. The operation of this circuit is the same as that in Figure 7, except that when taking the difference between the second signal and the smear signal, the smear signal is delayed by one clock using a unity gain buffer composed of 81 to 85. It is.

なお、第2の本発明は、差動を行なう回路の具体的形態
によらず実施できることは言うまでもない。
It goes without saying that the second invention can be implemented regardless of the specific form of the differential circuit.

また、第2の本発明は、特願昭62−153292号に
記載の画素ごとに増幅器を設けた撮像素子にも同様に適
用可能である。
Further, the second invention is similarly applicable to an image pickup device in which an amplifier is provided for each pixel as described in Japanese Patent Application No. 153292/1982.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本発明によれば、第1にメモリ容量への信号書き込みの
ためのサンプルホールドスイッチ、メモリ容量からの信
号読み出しのための読み出しスイッチ、行選択のための
水平スイッチのオン抵抗を低抵抗化できるので、素子の
ダイナミックレンジを拡大することができるという効果
がある。
According to the present invention, first, the on-resistance of the sample hold switch for writing signals to the memory capacity, the read switch for reading signals from the memory capacity, and the horizontal switch for row selection can be reduced. This has the effect of expanding the dynamic range of the element.

また、第2にスメア抑圧比を高めることができるので、
高画素の固体撮像素子を実現できる。
Secondly, since the smear suppression ratio can be increased,
A solid-state image sensor with a large number of pixels can be realized.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は第1の本発明の一実施例を示す図、第2図、第
3図及び第4図は、第1の本発明の他の実施例を示す図
、第5図(、)は第1の本発明の一実施例のユニイテイ
ゲインバッファを構成するソースフォロワ−の回路構成
を示す図、第5図(b)はソースフォロワ−ドライバの
断面を示す図、第5図(c)はスイッチの断面を示す図
、第6図、第7図及び第8図は第2の本発明の回路構成
を示す図、第9図、第10図及び第11図は従来のMO
3型素子の回路構成を示す図である。 6・・・水平スイッチ、13・・・メモリ容量、14・
・・サンプルホールドスイッチ、15・・・信号読み出
しスイッチ、21・・・p基板、22・・・n+十中層
23・・・2層、25・・・n−層、26・・・nウェ
ル層、27・・・p+十中層28・・・p中層、61,
62.66・・・サンプルスイッチ、63・・・クラン
プスイッチ、64・・・結合コンデンサ、65・・・ユ
ニイテイゲインバッファ、67・・・外部出力バッファ
、68・・・ボルテージフォロワー、69・・・サンプ
ルスイッチ、81・・・読み込みスイッチ、82・・・
読み出しスイッチ、83・・・サンプルスイッチ、84
・・・オフセットキャンセルスイッチ、85・・・メモ
リ容量。
FIG. 1 is a diagram showing one embodiment of the first invention, FIGS. 2, 3, and 4 are diagrams showing other embodiments of the first invention, and FIG. 5(c) is a diagram showing a circuit configuration of a source follower constituting a unity gain buffer according to an embodiment of the first invention, FIG. 5(b) is a diagram showing a cross section of a source follower driver, and FIG. ) is a diagram showing a cross section of the switch, FIGS. 6, 7, and 8 are diagrams showing the circuit configuration of the second invention, and FIGS. 9, 10, and 11 are diagrams showing the conventional MO
FIG. 3 is a diagram showing a circuit configuration of a type 3 element. 6...Horizontal switch, 13...Memory capacity, 14.
...sample hold switch, 15...signal readout switch, 21...p substrate, 22...n+ middle layer 23...2 layer, 25...n- layer, 26...n well layer , 27...p+ middle layer 28...p middle layer, 61,
62.66... Sample switch, 63... Clamp switch, 64... Coupling capacitor, 65... Unity gain buffer, 67... External output buffer, 68... Voltage follower, 69...・Sample switch, 81...Reading switch, 82...
Readout switch, 83...Sample switch, 84
...Offset cancel switch, 85...Memory capacity.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、同一半導体基板上に配列された複数の光電変換素子
と、この光電変換素子の光電荷を検知し、信号電圧に変
換する複数の増幅器と、この増幅器の出力を1時保持す
るための複数のメモリ容量と、このメモリ容量への信号
書き込みのためのスイッチと、上記メモリ容量からの読
み出しスイッチと、上記メモリ容量を選択するための走
査回路と、この走査回路からの信号により開閉する選択
スイッチよりなる固体撮像素子において、上記メモリ容
量への信号書き込みのためのスイッチ、上記メモリ容量
からの読み出しスイッチ及び上記選択スイッチの少なく
とも1つを構成するMOSトランジスタのしきい電圧が
、他の回路素子を構成するMOSトランジスタのしきい
電圧と異なることを特徴とする固体撮像装置。 2、同一半導体基板上に配列された複数の光電変換素子
と、この光電変換素子の光電荷を検知し、信号電圧の変
換するための複数の増幅器を有し、この増幅器の信号電
荷のある時の出力と、信号電荷のない時の出力を独立に
読み出し、2つの出力の差を得る手段を設けた固体撮像
装置において、上記2つの出力の差を得る手段が同一半
導体基板上に形成されていることを特徴とする固体撮像
装置。
[Claims] 1. A plurality of photoelectric conversion elements arranged on the same semiconductor substrate, a plurality of amplifiers that detect the photocharges of the photoelectric conversion elements and convert them into signal voltages, and a a plurality of memory capacities for holding time, a switch for writing signals to the memory capacity, a readout switch from the memory capacity, a scanning circuit for selecting the memory capacity, and a switch for writing signals to the memory capacity; a scanning circuit for selecting the memory capacity; In a solid-state imaging device comprising a selection switch that opens and closes in response to a signal, the threshold voltage of a MOS transistor constituting at least one of a switch for writing a signal into the memory capacity, a switch for reading from the memory capacity, and the selection switch is , a solid-state imaging device characterized in that the threshold voltage is different from that of a MOS transistor constituting other circuit elements. 2. It has a plurality of photoelectric conversion elements arranged on the same semiconductor substrate and a plurality of amplifiers for detecting the photocharges of the photoelectric conversion elements and converting them into signal voltages, and when there is a signal charge of the amplifiers. In a solid-state imaging device, the solid-state imaging device is provided with a means for independently reading the output when there is no signal charge and the output when there is no signal charge, and obtaining a difference between the two outputs, wherein the means for obtaining the difference between the two outputs is formed on the same semiconductor substrate. A solid-state imaging device characterized by:
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