JPH09121310A - Semiconductor device - Google Patents

Semiconductor device

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JPH09121310A
JPH09121310A JP7300636A JP30063695A JPH09121310A JP H09121310 A JPH09121310 A JP H09121310A JP 7300636 A JP7300636 A JP 7300636A JP 30063695 A JP30063695 A JP 30063695A JP H09121310 A JPH09121310 A JP H09121310A
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voltage
clamp circuit
circuit
diode
semiconductor device
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Isao Hirota
功 広田
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To individually adjust voltage to be impressed to a specific part of a semiconductor device without generating a large current by connecting a means for lowering the absolute value of potential to the input terminal of a clamp circuit. SOLUTION: The output voltage of a substrate bias circuit 25 is impressed to a semiconductor substrate through a diode 36 forming a clamp circuit. A control terminal 37 is connected so as to extract the input terminal of the anode side of the diode (clamp circuit) 36 to the external. A resistor 38 is connected between the terminal 37 and ground so as to drop the output voltage of the bias circuit 25, so that the output voltage of the diode 36 can be dropped correspondingly to the drop of the output voltage of the circuit 25.

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、半導体装置、主と
して基板バイアス回路の出力である基板バイアス電圧を
基板に対してクランプ回路を介して印加し、該基板を外
部に電気的に取り出し、該外部端子を通じて基板に例え
ばシャッターパルス等の信号を印加するようにした固体
撮像装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device, mainly a substrate bias voltage which is an output of a substrate bias circuit is applied to a substrate through a clamp circuit, and the substrate is electrically taken out to the outside. The present invention relates to a solid-state imaging device in which a signal such as a shutter pulse is applied to a substrate through a terminal.

【0002】[0002]

【従来の技術】固体撮像装置、例えばCCD型固体撮像
装置には、オーバーフロードレイン構造を持ったものが
多い。その典型例を示すと、n型半導体基板の表面にp
型半導体層(ウェル)が形成され、該p型半導体層の表
面に画素を成す多数のn型受光素子、水平転送用CCD
型レジスタ及び垂直転送用CCD型レジスタ等が形成さ
れており、上記p型半導体層は接地され、n型半導体基
板には正の基板バイアス電圧Vsub が印加されている。
2. Description of the Related Art Many solid-state image pickup devices, such as CCD type solid-state image pickup devices, have an overflow drain structure. As a typical example, p is formed on the surface of an n-type semiconductor substrate.
Type semiconductor layer (well) is formed, a large number of n-type light receiving elements forming pixels on the surface of the p-type semiconductor layer, horizontal transfer CCD
Type register, vertical transfer CCD type register and the like are formed, the p-type semiconductor layer is grounded, and a positive substrate bias voltage Vsub is applied to the n-type semiconductor substrate.

【0003】そして、受光素子、即ち光電変換部は図7
に示すような深さ方向のポテンシャルプロフィールを有
している。同図において、aはn型受光素子で、入射し
た光を光電変換する。eは受光素子a内に蓄積した電荷
である。bはp型半導体層によるポテンシャルバリア、
cはn型半導体基板である。そして、基板に加える電圧
Vsub によりポテンシャルバリアが変動し、電圧Vsub
を高くすると破線に示すようにポテンシャル分布が深い
方に移動する。
The light receiving element, that is, the photoelectric conversion section is shown in FIG.
It has a potential profile in the depth direction as shown in. In the figure, a is an n-type light receiving element, which photoelectrically converts incident light. e is a charge accumulated in the light receiving element a. b is a potential barrier by a p-type semiconductor layer,
c is an n-type semiconductor substrate. Then, the potential barrier is changed by the voltage Vsub applied to the substrate, and the voltage Vsub
When is higher, the potential distribution moves deeper as shown by the broken line.

【0004】従って、通常時におけるポテンシャルバリ
アが適度の高さを有するポテンシャル分布が得られるよ
うな値に電圧Vsub の値が設定され、その値を有するバ
イアス電圧を出力するようなバイアス回路が固体撮像装
置の外部或いは内部に設けられる。また、垂直周期にお
ける各受光素子による電荷蓄積時間を制御することによ
り露光時間を制御するタイプの固体撮像装置が増えてお
り、このような固体撮像装置はハイレベルのシャッター
パルスを基板に加えることにより強制的に受光素子a内
の信号電荷を基板側に排出する動作を適宜に行うことに
より実質的に電荷蓄積時間を制御するようになってい
る。図8はそのような固体撮像装置の一例を示すもので
あり、これは本願出願人会社が特願平6−98110に
より提案した固体撮像装置の一つである。
Therefore, the bias circuit which sets the value of the voltage Vsub to such a value that a potential distribution having a proper height of the potential barrier in a normal state is obtained and outputs a bias voltage having the value is used in the solid-state imaging. It is provided outside or inside the device. Further, the number of types of solid-state imaging devices that control the exposure time by controlling the charge accumulation time by each light-receiving element in the vertical cycle is increasing, and such solid-state imaging devices are configured by applying a high-level shutter pulse to the substrate. By appropriately performing the operation of forcibly discharging the signal charges in the light receiving element a to the substrate side, the charge accumulation time is substantially controlled. FIG. 8 shows an example of such a solid-state image pickup device, which is one of the solid-state image pickup devices proposed by the applicant company in Japanese Patent Application No. 6-98110.

【0005】同図において、11aは固体撮像装置、1
は列方向(垂直方向)及び行方向(水平方向)にマトリ
ックス状に配列された受光素子、2は該受光素子1の各
垂直列に対応して設けられた垂直転送レジスタで、該受
光素子1及び垂直転送レジスタ2により撮像領域3が構
成されている。4は水平転送レジスタで、各垂直転送レ
ジスタ2から転送されてきた信号電荷をパラレルに入力
し、水平方向に転送する。5は水平転送レジスタ5の出
力端に設けられた例えばフローティングディフュージョ
ン構成の電荷検出部、6は出力アンプ、7は映像信号出
力端子である。
In the figure, reference numeral 11a denotes a solid-state image pickup device, 1
Is a light receiving element arranged in a matrix in a column direction (vertical direction) and a row direction (horizontal direction), and 2 is a vertical transfer register provided corresponding to each vertical column of the light receiving element 1. The vertical transfer register 2 constitutes an imaging area 3. Reference numeral 4 denotes a horizontal transfer register, which inputs the signal charges transferred from each vertical transfer register 2 in parallel and transfers them in the horizontal direction. Reference numeral 5 denotes a charge detection unit having a floating diffusion structure, which is provided at the output end of the horizontal transfer register 5, 6 is an output amplifier, and 7 is a video signal output terminal.

【0006】24は固体撮像装置11aを制御する各パ
ルスφV1〜φV4、φH1、φH2及びシャッターパ
ルスSPを発生するタイミングゼネレータ、25は上記
基板バイアス電圧Vsub を発生する基板バイアス発生回
路で、例えば図9(A)乃至(C)に示すような回路構
成を有している。尚、バイアス回路の更に別の例につい
ては本願出願人が既に出願した特願平6−154310
によって紹介済みである。36はクランプ回路を成すダ
イオードで、上記基板バイアス回路25の出力電圧は該
ダイオード36を介して半導体基板に印加されるように
なっている。
Reference numeral 24 is a timing generator for generating each pulse φV1 to φV4, φH1, φH2 for controlling the solid-state image pickup device 11a and a shutter pulse SP, and 25 is a substrate bias generating circuit for generating the substrate bias voltage Vsub. The circuit configuration is as shown in (A) to (C). For another example of the bias circuit, Japanese Patent Application No. 6-154310 filed by the applicant of the present application has already been filed.
Have been introduced by. A diode 36 forms a clamp circuit, and the output voltage of the substrate bias circuit 25 is applied to the semiconductor substrate via the diode 36.

【0007】33はダイオード36のカソード(アノー
ドは基板バイアス回路25に接続されている。)側を外
部に引き出す端子で、シャッターパルス入力端子として
の役割を果たし、該入力端子33には上記タイミング発
生回路24からのシャッターパルスSPがコンデンサ3
2を介して入力される。34は該シャッターパルス入力
端子33と接地との間に接続された抵抗である。このよ
うな固体撮像装置によれば、バイアス回路の出力電圧を
適宜に設定することにより基板cを妥当なポテンシャル
プロフィールが得られるようにバイアスすることができ
る。
Reference numeral 33 is a terminal for drawing out the cathode side (the anode is connected to the substrate bias circuit 25) of the diode 36 to the outside, which serves as a shutter pulse input terminal, and the input terminal 33 has the above-mentioned timing generation. The shutter pulse SP from the circuit 24 is the capacitor 3
2 is input via Reference numeral 34 is a resistor connected between the shutter pulse input terminal 33 and the ground. According to such a solid-state imaging device, the substrate c can be biased so that an appropriate potential profile can be obtained by appropriately setting the output voltage of the bias circuit.

【0008】そして、シャッターパルスSPが入力した
ときはダイオード36が逆バイアス状態になり、バイア
ス回路25はそのダイオード36によって半導体基板c
側と電気的に分離されてしまい、シャッターパルスSP
が支障なく半導体基板cに伝達された状態になる。従っ
て、全受光素子a内の信号が深くなったポテンシャルバ
リアをオーバフローして基板側に排出される。従って、
通常時のポテンシャルプロフィールはバイアス回路25
により制御し、電子シャッター時におけるポテンシャル
プロフィールのシャッターパルスSPによる制御は、ダ
イオード36によりバイアス回路25の関与を阻むこと
により支障なく行われるのである。
Then, when the shutter pulse SP is input, the diode 36 is in a reverse bias state, and the bias circuit 25 causes the diode 36 to cause the semiconductor substrate c.
Shutter pulse SP
Is transmitted to the semiconductor substrate c without any trouble. Therefore, the signals in all the light receiving elements a overflow the potential barrier in which the signals have become deep and are discharged to the substrate side. Therefore,
The bias profile 25 is the potential profile under normal conditions.
The control by the shutter pulse SP of the potential profile at the time of electronic shutter is performed without any trouble by blocking the involvement of the bias circuit 25 by the diode 36.

【0009】尚、図10(A)、(B)はクランプ回路
の別の各別の例を示す回路図である。即ち、(A)に示
すものはダイオードに代えてバイポーラトランジスタを
用いたもの、(B)に示すものはダイオードに代えてM
OSトランジスタを用いたものである。
10A and 10B are circuit diagrams showing other examples of the clamp circuit. That is, the one shown in (A) uses a bipolar transistor instead of the diode, and the one shown in (B) replaces the diode with M.
It uses an OS transistor.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した従
来の固体撮像装置によれば、ポテンシャルプロフィール
をユーザー側で任意に変えることができないという問題
があった。即ち、顧客の一部には、固体撮像装置メーカ
ー側で設定した規格、性能を任意に変更できるようにす
ることを望む声がある。具体的には、ダイナミックレン
ジを大きくすることができるようにすることを望む声が
あるのである。そして、それにはまだ現在応えていない
のが実情である。
The conventional solid-state image pickup device described above has a problem that the potential profile cannot be arbitrarily changed by the user. That is, some of the customers desire to be able to arbitrarily change the standard and performance set by the solid-state imaging device manufacturer. Specifically, some people want to be able to increase the dynamic range. And the reality is that we have not yet responded to that.

【0011】ところで、ダイナミックレンジを大きくす
るには、通常時に基板に与える電圧を強制的に低くすれ
ば良いということになる。具体的には、シャッターパル
ス入力端子33越しに低い電圧を与えれば良いというこ
とになる。しかしながら、図8に示すような従来の固体
撮像装置によれば、内部にバイアス回路25を有するの
で、基板に強制的に低い電圧を与えようとすると、その
電圧がバイアス回路25の出力電圧より低いので、内部
のダイオード36(或いはバイポーラトランジスタ、M
OSトランジスタ)がオンし、ダイオードのPN接合に
電流がながれ、その結果、2次電子、2次正孔(ホー
ル)が発生する。2次電子、2次正孔はP型ウェルの電
位を変動させたり、或いは発光現象を生じ、画像にその
現象による光が現れてしまうおそれが生じるので当然の
ことながら好ましくない。
By the way, in order to increase the dynamic range, it is only necessary to forcibly reduce the voltage applied to the substrate during normal operation. Specifically, it means that a low voltage should be applied through the shutter pulse input terminal 33. However, according to the conventional solid-state imaging device as shown in FIG. 8, since the bias circuit 25 is provided inside, when a low voltage is forcibly applied to the substrate, the voltage is lower than the output voltage of the bias circuit 25. Therefore, the internal diode 36 (or bipolar transistor, M
The OS transistor) is turned on and a current is applied to the PN junction of the diode, and as a result, secondary electrons and secondary holes are generated. The secondary electrons and the secondary holes change the potential of the P-type well or cause a light emission phenomenon, which may cause light to appear in an image, which is naturally not preferable.

【0012】また、クランプ回路にバイポーラトランジ
スタを用いた場合、その出力インピーダンスが小さいた
め、トランジスタがオンしたら大電流が流れるという不
都合が生じる。MOSトランジスタを用いたクランプ回
路においても、負荷変動に強くするという観点からクラ
ンプ用MOSトランジスタの出力インピーダンスを低く
するのが普通であり、そのため、ダイナミックレンジを
広げるべく外部からバイアス回路の出力より低い電圧を
加えると大電流が流れてしまう。これも好ましくない。
Further, when a bipolar transistor is used in the clamp circuit, its output impedance is small, so that a large current flows when the transistor is turned on. Even in a clamp circuit using a MOS transistor, it is usual to lower the output impedance of the clamp MOS transistor from the viewpoint of making it resistant to load fluctuations. Therefore, a voltage lower than the output of the bias circuit is externally applied to expand the dynamic range. If you add, a large current will flow. This is also undesirable.

【0013】本発明はこのような問題点を解決すべく為
されたものであり、内蔵バイアス回路の出力をクランプ
回路越しに特定部分に印加し、クランプ回路の出力端子
を外部に引き出し、該端子を通じて外部から上記特定部
分に絶対値の大きな電圧のパルス或いは信号をクランプ
回路印加するようにした固体撮像装置において、バイア
ス回路からクランプ回路越しに特定部分に印加される電
圧の絶対値をクランプ回路を構成するダイオード或いは
トランジスタの電流の発生の増加を伴うことなく低める
ことができるようにすることを目的とする。
The present invention has been made to solve the above problems, and applies the output of the built-in bias circuit to a specific portion through the clamp circuit, draws the output terminal of the clamp circuit to the outside, and outputs the terminal. In a solid-state imaging device in which a pulse or signal of a voltage having a large absolute value is applied to the specific portion from the outside through the clamp circuit, the absolute value of the voltage applied from the bias circuit to the specific portion through the clamp circuit is clamped by It is an object of the present invention to make it possible to reduce the current of the constituent diode or transistor without increasing the generation of the current.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】請求項1の半導体装置
は、クランプ回路の入力端子を外部に取り出してなるこ
とを特徴とする。従って、請求項1の半導体装置によれ
ば、クランプ回路の入力端子にそこの電位の絶対値を低
める手段を接続すれば、クランプ回路を構成するダイオ
ードあるいはトランジスタの電流の発生、増加を伴うこ
となくクランプ回路の出力電圧の絶対値を低くすること
ができる。依って、クランプ回路に2次電子、2次正孔
が発生したり、大電流が流れたりするおそれを伴うこと
なく半導体装置の特定部分に与える電圧を個々に調整す
ることができる。
A semiconductor device according to a first aspect of the present invention is characterized in that an input terminal of a clamp circuit is taken out to the outside. Therefore, according to the semiconductor device of the first aspect, if the means for lowering the absolute value of the potential there is connected to the input terminal of the clamp circuit, the current of the diode or the transistor constituting the clamp circuit is not generated or increased. The absolute value of the output voltage of the clamp circuit can be lowered. Therefore, it is possible to individually adjust the voltage applied to a specific portion of the semiconductor device without the risk of generating secondary electrons and secondary holes in the clamp circuit or causing a large current to flow.

【0015】請求項2乃至4の半導体装置は、請求項1
の半導体装置において、クランプ回路の入力の電圧を低
下せしめる負荷手段を、クランプ回路の入力端子に接続
したことを特徴とする。従って、請求項2乃至4の半導
体装置によれば、負荷手段によりクランプ回路の入力側
の電圧を低めることができるので、クランプ回路のター
ンオンを伴うことなく、或いは大電流の発生を伴うこと
なくクランプ回路の出力電圧の絶対値を低くすることが
できる。
The semiconductor device according to any one of claims 2 to 4 is defined by claim 1.
In the semiconductor device, the load means for reducing the input voltage of the clamp circuit is connected to the input terminal of the clamp circuit. Therefore, according to the semiconductor device of claims 2 to 4, since the voltage on the input side of the clamp circuit can be lowered by the load means, the clamp circuit is not turned on or a large current is not generated. The absolute value of the output voltage of the circuit can be lowered.

【0016】請求項5の半導体装置は、バイアス回路と
してダイオード又はトランジスタを用い、電圧強制印加
用電圧源として上記ダイオード又はトランジスタの温度
依存性を相殺するダイオード又はトランジスタを有する
電圧源を用いてなることを特徴とする。従って、請求項
5の半導体装置によれば、単に、クランプ回路の流れる
電流の発生、増大を伴うことなくクランプ回路の出力電
圧の絶対値を低くすることができるにとどまらず、クラ
ンプ回路を成すダイオード或いはトランジスタの温度依
存性により特定部分の電位が変動することを防止するこ
とができる。
According to another aspect of the semiconductor device of the present invention, a diode or a transistor is used as a bias circuit, and a voltage source having a diode or a transistor for canceling the temperature dependence of the diode or the transistor is used as a voltage source for forced voltage application. Is characterized by. Therefore, according to the semiconductor device of the fifth aspect, not only the absolute value of the output voltage of the clamp circuit can be lowered without generating or increasing the current flowing through the clamp circuit, but also the diode forming the clamp circuit is formed. Alternatively, it is possible to prevent the potential of a specific portion from changing due to the temperature dependence of the transistor.

【0017】請求項6の半導体装置は、請求項5半導体
装置において、電圧源に、装置電源投入時に外部に取り
出されたクランプ回路の入力端子を通る電流を制限する
電流制限抵抗を設けたことを特徴とする。従って、請求
項6の半導体装置によれば、電流制限抵抗を設けたの
で、装置電源投入時に装置側の電源電圧が電圧源側の電
源電圧よりも速く立ち上がることによって生じるところ
の過度的にクランプ回路の入力側に大電流が流れるとい
う問題を防止することができる。
According to a sixth aspect of the present invention, in the semiconductor device according to the fifth aspect, the voltage source is provided with a current limiting resistor for limiting a current passing through the input terminal of the clamp circuit taken out when the power source of the device is turned on. Characterize. Therefore, according to the semiconductor device of the sixth aspect, since the current limiting resistor is provided, the clamp circuit is excessively generated when the power source voltage on the device side rises faster than the power source voltage on the voltage source side when the power source of the device is turned on. It is possible to prevent the problem that a large current flows to the input side of the.

【0018】[0018]

【発明の実施の形態】以下、本発明を図示実施の形態に
従って詳細に説明する。図1は本発明の第1の実施の形
態を示すものである。同図において、11は本発明の一
つの実施の形態に係る固体撮像装置、1は列方向(垂直
方向)及び行方向(水平方向)にマトリックス状に配列
された受光素子、2は該受光素子1の各垂直列に対応し
て設けられた垂直転送レジスタで、該受光素子1及び垂
直転送レジスタ2により撮像領域が構成されている。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the illustrated embodiments. FIG. 1 shows a first embodiment of the present invention. In the figure, 11 is a solid-state imaging device according to one embodiment of the present invention, 1 is a light receiving element arranged in a matrix in a column direction (vertical direction) and a row direction (horizontal direction), and 2 is the light receiving element. In the vertical transfer register provided corresponding to each vertical column 1, the light-receiving element 1 and the vertical transfer register 2 form an imaging area.

【0019】4は水平転送レジスタで、各垂直転送レジ
スタ2から転送されてきた信号電荷をパラレルに入力
し、水平方向に転送する。5は水平転送レジスタ5の出
力端に設けられた例えばフローティングディフュージョ
ン構成の電荷検出部、6は出力アンプ、7は映像信号出
力端子である。24は固体撮像装置11を制御する各パ
ルスφV1〜φV4、φH1、φH2及びシャッターパ
ルスSPを発生するタイミングゼネレータ、25は上記
基板バイアス電圧Vsub を発生する基板バイアス発生回
路である。
Reference numeral 4 denotes a horizontal transfer register which inputs the signal charges transferred from each vertical transfer register 2 in parallel and transfers them in the horizontal direction. Reference numeral 5 denotes a charge detection unit having a floating diffusion structure, which is provided at the output end of the horizontal transfer register 5, 6 is an output amplifier, and 7 is a video signal output terminal. Reference numeral 24 is a timing generator for generating each pulse φV1 to φV4, φH1, φH2 for controlling the solid-state imaging device 11 and the shutter pulse SP, and 25 is a substrate bias generating circuit for generating the substrate bias voltage Vsub.

【0020】36はクランプ回路を成すダイオードで、
上記基板バイアス回路25の出力電圧は該ダイオード3
6を介して半導体基板に印加されるようになっている。
33はダイオード36のカソード(アノードは基板バイ
アス回路25に接続されている。)を外部に引き出す端
子で、シャッターパルス入力端子としての役割を果た
し、該入力端子33には上記タイミング発生回路24か
らのシャッターパルスSPがコンデンサ32を介して入
力される。34は該シャッターパルス入力端子33と接
地との間に接続された抵抗である。
Reference numeral 36 is a diode forming a clamp circuit,
The output voltage of the substrate bias circuit 25 is the diode 3
The voltage is applied to the semiconductor substrate via 6.
Reference numeral 33 is a terminal for drawing out the cathode of the diode 36 (the anode is connected to the substrate bias circuit 25) to the outside, which serves as a shutter pulse input terminal, and the input terminal 33 receives from the timing generation circuit 24. The shutter pulse SP is input via the capacitor 32. Reference numeral 34 is a resistor connected between the shutter pulse input terminal 33 and the ground.

【0021】37はクランプ回路を成すダイオード36
のアノード側、即ち、クランプ回路の入力端子を外部に
取り出すコントロール端子であり、該コントロール端子
37を有することが本固体撮像装置11の第1の特徴で
ある。38は該外部端子37と接地との間に接続された
抵抗(例えば可変抵抗)であり、該抵抗38を設けるこ
とにより、基板バイアス回路25の出力電圧を低めるこ
とができる。そして、該抵抗38を変化させることによ
りクランプ回路36の入力電圧の低め具合を微妙に変化
させることができる。
Reference numeral 37 is a diode 36 forming a clamp circuit.
The first characteristic of the solid-state imaging device 11 is that the solid-state image pickup device 11 has a control terminal 37 on the anode side, that is, a control terminal for extracting the input terminal of the clamp circuit to the outside. Reference numeral 38 denotes a resistor (for example, a variable resistor) connected between the external terminal 37 and the ground. By providing the resistor 38, the output voltage of the substrate bias circuit 25 can be lowered. Then, by changing the resistance 38, it is possible to delicately change the degree to which the input voltage of the clamp circuit 36 is lowered.

【0022】そして、バイアス回路25の出力電圧を低
めた分ダイオード36の出力電圧を低めることができ、
延いては基板バイアスを本来メーカー側で設定されてい
る値よりも低めることができる。すると、図7に示すポ
テンシャルプロフィールを浅くし、そのポテンシャルバ
リアを高めることができる。従って、各受光素子aにお
いて蓄積できる最大電荷量を多くでき、延いてはダイナ
ミックレンジを広げることが可能である。
Then, the output voltage of the diode 36 can be lowered by the amount that the output voltage of the bias circuit 25 is lowered,
By extension, the substrate bias can be made lower than the value originally set by the manufacturer. Then, the potential profile shown in FIG. 7 can be made shallow and the potential barrier can be increased. Therefore, it is possible to increase the maximum amount of charge that can be accumulated in each light receiving element a, and to extend the dynamic range.

【0023】尚、シャッターパルスSPが入ったとき
は、当然に、ダイオード36はそのアノードよりもカソ
ードの方が電位が高くなるので、カットオフする。従っ
て、基板バイアス回路25と基板aとの間がダイオード
36により電気的に遮断され、そのシャッターパルスS
Pはバイアス回路25に余計な干渉を受けることなく基
板aに伝達される。この点は従来の場合と何等変わらな
い。
When the shutter pulse SP is input, the diode 36 is naturally cut off because its cathode has a higher potential than its anode. Therefore, the substrate bias circuit 25 and the substrate a are electrically cut off by the diode 36, and the shutter pulse S
The P is transmitted to the substrate a without the bias circuit 25 receiving extra interference. This point is no different from the conventional case.

【0024】図2は本発明の第2の実施の形態の要部を
示す回路図である。本実施の形態は、クランプ回路をバ
イポーラトランジスタQにより構成したものである。
尚、MOSトランジスタを用いても良いことはいうまで
もない。そして、クランプ回路をトランジスタにより構
成した場合には、そのクランプトランジスタ自身が増幅
機能を持つので、その前段の基板バイアス回路25の出
力インピーダンスを比較的大きくすることができ、延い
てはコントロール端子37に接続する負荷に流れる電流
を比較的小さくすることができる。つまり、無駄な電流
を徒らに多くすることなくダイナミックレンジを大きく
することができる。
FIG. 2 is a circuit diagram showing an essential part of the second embodiment of the present invention. In this embodiment, the clamp circuit is composed of a bipolar transistor Q.
Needless to say, a MOS transistor may be used. When the clamp circuit is composed of a transistor, the clamp transistor itself has an amplifying function, so that the output impedance of the substrate bias circuit 25 at the preceding stage can be made relatively large, and the control terminal 37 is extended. The current flowing through the connected load can be made relatively small. That is, the dynamic range can be increased without unnecessarily increasing unnecessary current.

【0025】図3は本発明の第3の実施の形態の要部を
示す回路図である。本実施の形態はコントロール端子3
7に負荷として電流源39を接続し、基板バイアス回路
25からクランプ回路(例えばバイポーラトランジスタ
Q)に流れる電流の一部を電流源39により強奪するこ
とによってクランプ回路の出力側の電圧を低めて、基板
のバイアスを浅くし、延いてはダイナミックレンジを広
くすることができる。図4は本発明の第4の実施の形態
の要部を示す回路図である。本実施の形態はコントロー
ル端子37に負荷として電圧源40を接続し、クランプ
回路の入力側の電位を強制的に低めることによりクラン
プ回路の出力側の電圧を低めて、基板のバイアスを浅く
し、延いてはダイナミックレンジを広くすることができ
る。
FIG. 3 is a circuit diagram showing an essential part of the third embodiment of the present invention. In this embodiment, the control terminal 3
7, a current source 39 is connected as a load, and a part of the current flowing from the substrate bias circuit 25 to the clamp circuit (for example, the bipolar transistor Q) is robbed by the current source 39 to lower the voltage on the output side of the clamp circuit. The bias of the substrate can be made shallow and the dynamic range can be widened. FIG. 4 is a circuit diagram showing an essential part of the fourth embodiment of the present invention. In this embodiment, a voltage source 40 is connected to the control terminal 37 as a load, and the voltage on the output side of the clamp circuit is lowered by forcibly lowering the potential on the input side of the clamp circuit, thereby making the substrate bias shallower. As a result, the dynamic range can be widened.

【0026】図5は本発明の第4の実施の形態の要部を
示す回路図である。本実施の形態は、クランプ回路38
としてダイオードDを用い、コントロール端子37に接
続する負荷として電圧源40を用いると共に、該電圧源
40に上記ダイオードDの温度依存性を相殺する温度依
存性補償用ダイオードDaを接続してなるものであり、
クランプ回路を成すダイオードDの温度依存性により同
じダイオード電流に対するダイオード端子電圧が温度に
より例えば高くなると、それに応じて温度補償用ダイオ
ードDaの端子電圧も高くなり、延いてはダイオードD
の入力電圧が低くなるので、結局、温度依存性が相殺さ
れてしまう。従って、温度により固体撮像装置のポテン
シャルプロフィールが狂うことを防止することができ
る。これは、クランプ回路がバイポーラトランジスタか
らなる場合にも支障なく適用できる。
FIG. 5 is a circuit diagram showing an essential part of the fourth embodiment of the present invention. In this embodiment, the clamp circuit 38
And a voltage source 40 is used as a load connected to the control terminal 37, and a temperature dependency compensating diode Da for canceling the temperature dependency of the diode D is connected to the voltage source 40. Yes,
When the diode terminal voltage for the same diode current increases due to temperature, for example, due to the temperature dependence of the diode D forming the clamp circuit, the terminal voltage of the temperature compensating diode Da also increases accordingly, and by extension the diode D.
Since the input voltage of is low, the temperature dependence is canceled out. Therefore, it is possible to prevent the potential profile of the solid-state imaging device from changing due to the temperature. This can be applied without any problem even when the clamp circuit is composed of bipolar transistors.

【0027】図6は本発明の第5の実施の形態の要部を
示す回路図である。本実施の形態は、クランプ回路をバ
イポーラトランジスタ(ダイオードでも良い。)Qで構
成し、コントロール端子37に接続する負荷として電圧
源40を用いると共に、その温度依存性をバイポーラト
ランジスタ43により相殺するようにし、更に、そのバ
イポーラトランジスタ43のコレクタ側に電流制限用抵
抗44を接続してなるものである。42はコンデンサで
ある。この固体撮像装置は、図5の実施の形態の持つ欠
点を無くそうとするものである。
FIG. 6 is a circuit diagram showing an essential part of the fifth embodiment of the present invention. In this embodiment, the clamp circuit is composed of a bipolar transistor (a diode may be used) Q, the voltage source 40 is used as a load connected to the control terminal 37, and the temperature dependency is canceled by the bipolar transistor 43. Further, a current limiting resistor 44 is connected to the collector side of the bipolar transistor 43. 42 is a capacitor. This solid-state image pickup device is intended to eliminate the drawbacks of the embodiment shown in FIG.

【0028】その欠点というのは、図5の実施の形態に
おいては、電圧源40よりも固体撮像装置11の方が電
源電圧の立ち上がりが早い場合には、固体撮像装置11
の電源が投入されたときに過度的にクランプダイオード
(或いはトランジスタ)に大きな電流が流れるという不
都合が生じるおそれがある。それを避けるには電源電圧
の投入時において電圧源の方を固体撮像装置よりも先に
オンするようにすれば良いが、それにはかなり面倒な特
別な措置を講じる必要があり、実用的ではない。そこ
で、図6の実施の形態においては、トランジスタ43の
コレクタ側に電流制限用抵抗44を接続し、仮に電圧源
40が固体撮像装置11よりも後に電源電圧が立ち上が
ったとしてもトランジスタ43に流れる電流が抵抗44
により制約されるようにしている。従って、バイアス回
路25の負荷側に大きな電流が流れることを回避するこ
とができる。
The drawback is that in the embodiment of FIG. 5, the solid-state imaging device 11 is faster than the voltage source 40 when the power source voltage rises faster.
There is a possibility that a large current may excessively flow through the clamp diode (or transistor) when the power is turned on. To avoid this, the voltage source should be turned on before the solid-state imaging device when the power supply voltage is turned on, but it is necessary to take special troublesome special measures, which is not practical. . Therefore, in the embodiment of FIG. 6, a current limiting resistor 44 is connected to the collector side of the transistor 43, and even if the power source voltage of the voltage source 40 rises after the solid-state imaging device 11, the current flowing through the transistor 43. Has a resistance of 44
Is restricted by. Therefore, it is possible to prevent a large current from flowing to the load side of the bias circuit 25.

【0029】[0029]

【発明の効果】請求項1の半導体装置によれば、クラン
プ回路の入力端子にそこの電位の絶対値を低める手段を
接続すれば、クランプ回路を構成するダイオードあるい
はトランジスタの電流の発生、増加を伴うことなくクラ
ンプ回路の出力電圧の絶対値を低くすることができる。
依って、クランプ回路に2次電子、2次正孔が発生した
り、大電流が流れたりするおそれを伴うことなく半導体
装置の特定部分に与える電圧を個々に調整することがで
きる。
According to the semiconductor device of the first aspect, by connecting a means for lowering the absolute value of the potential to the input terminal of the clamp circuit, the generation or increase of the current of the diode or transistor forming the clamp circuit can be achieved. Without this, the absolute value of the output voltage of the clamp circuit can be lowered.
Therefore, it is possible to individually adjust the voltage applied to a specific portion of the semiconductor device without the risk of generating secondary electrons and secondary holes in the clamp circuit or causing a large current to flow.

【0030】請求項2乃至4の半導体装置によれば、負
荷手段によりクランプ回路の入力側の電圧を低めること
ができるので、クランプ回路のターンオンを伴うことな
く、或いは大電流の発生を伴うことなくクランプ回路の
出力電圧の絶対値を低くすることができる。
According to the semiconductor device of the second to fourth aspects, since the voltage on the input side of the clamp circuit can be lowered by the load means, the clamp circuit is not turned on or a large current is not generated. The absolute value of the output voltage of the clamp circuit can be lowered.

【0031】請求項5の半導体装置によれば、単に、ク
ランプ回路の流れる電流の発生、増大を伴うことなくク
ランプ回路の出力電圧の絶対値を低くすることができる
にとどまらず、クランプ回路を成すダイオード或いはト
ランジスタの温度依存性により特定部分の電位が変動す
ることを防止することができる。請求項6の半導体装置
によれば、電流制限抵抗を設けたので、装置電源投入時
に過度的にクランプ回路の入力側に大電流が流れること
を防止することができる。
According to the semiconductor device of the fifth aspect, not only the absolute value of the output voltage of the clamp circuit can be lowered without generating or increasing the current flowing through the clamp circuit, but also the clamp circuit is formed. It is possible to prevent the potential of a specific portion from changing due to the temperature dependency of the diode or the transistor. According to the semiconductor device of the sixth aspect, since the current limiting resistor is provided, it is possible to prevent a large current from excessively flowing to the input side of the clamp circuit when the device power is turned on.

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

【図1】本発明の第1の実施の形態を示す回路図であ
る。
FIG. 1 is a circuit diagram showing a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第2の実施の形態の要部を示す回路図
である。
FIG. 2 is a circuit diagram showing a main part of a second embodiment of the present invention.

【図3】本発明の第3の実施の形態の要部を示す回路図
である。
FIG. 3 is a circuit diagram showing a main part of a third embodiment of the present invention.

【図4】本発明の第4の実施の形態の要部を示す回路図
である。
FIG. 4 is a circuit diagram showing a main part of a fourth embodiment of the present invention.

【図5】本発明の第5の実施の形態の要部を示す回路図
である。
FIG. 5 is a circuit diagram showing a main part of a fifth embodiment of the present invention.

【図6】本発明の第6の実施の形態の要部を示す回路図
である。
FIG. 6 is a circuit diagram showing a main part of a sixth embodiment of the present invention.

【図7】固体撮像装置の深さ方向におけるポテンシャル
プロフィールである。
FIG. 7 is a potential profile in the depth direction of the solid-state imaging device.

【図8】固体撮像装置の従来例を示す回路図である。FIG. 8 is a circuit diagram showing a conventional example of a solid-state imaging device.

【図9】(A)乃至(C)はバイアス回路の各別の例を
示す回路図である。
9A to 9C are circuit diagrams showing another example of a bias circuit.

【図10】(A)、(B)はクランプ回路の各別の例を
示す回路図である。
10A and 10B are circuit diagrams showing another example of the clamp circuit.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11 半導体装置(固体撮像装置) 25 バイアス回路 36 クランプ回路 37 外部端子(コントロール端子) 38 負荷抵抗 39 電流強奪用電流源 40 電圧源 43 温度依存性相殺用トランジスタ Da 温度依存性相殺用ダイオード Q クランプ回路 D クランプ回路 11 semiconductor device (solid-state imaging device) 25 bias circuit 36 clamp circuit 37 external terminal (control terminal) 38 load resistance 39 current source for current stealing 40 voltage source 43 temperature-dependent canceling transistor Da temperature-dependent canceling diode Q clamp circuit D clamp circuit

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 バイアス回路とその出力を受けるクラン
プ回路を内蔵し、該バイアス回路の出力を該クランプ回
路越しに内部の特定部分に印加するようにされ、該特定
部分が電気的に外部に取り出され、外部から該外部端子
越しに上記特定部分へ上記クランプ回路の出力電圧より
も絶対値の大きな電圧のパルス乃至信号を印加できるよ
うにした半導体装置において、 上記クランプ回路の入力端子を外部に取り出してなるこ
とを特徴とする半導体装置
1. A bias circuit and a clamp circuit for receiving the output thereof are built in, the output of the bias circuit is applied to a specific portion inside the clamp circuit, and the specific portion is electrically taken out to the outside. In a semiconductor device capable of applying a pulse or signal having a voltage whose absolute value is larger than the output voltage of the clamp circuit from the outside to the specific portion through the external terminal, the input terminal of the clamp circuit is taken out to the outside. Semiconductor device characterized by
【請求項2】 外部に取り出されたクランプ回路の入力
端子にそれに印加される電圧の絶対値を下げる負荷手段
を接続してなることを特徴とする請求項1記載の半導体
装置
2. The semiconductor device according to claim 1, wherein a load means for reducing an absolute value of a voltage applied to the input terminal of the clamp circuit taken out to the outside is connected.
【請求項3】 負荷手段がクランプ回路の入力電圧の絶
対値を下げる電圧強制印加用電圧源であることを特徴と
する請求項2記載の半導体装置
3. The semiconductor device according to claim 2, wherein the load means is a voltage source for forced voltage application that reduces the absolute value of the input voltage of the clamp circuit.
【請求項4】 負荷手段がクランプ回路の入力電圧の絶
対値を下げる電流強奪用電流源であることを特徴とする
請求項2記載の半導体装置
4. The semiconductor device according to claim 2, wherein the load means is a current stealing current source that lowers the absolute value of the input voltage of the clamp circuit.
【請求項5】 バイアス回路としてダイオード又はトラ
ンジスタを用い、電圧強制印加用電圧源として上記ダイ
オード又はトランジスタの温度依存性を相殺するダイオ
ード又はトランジスタを有する電圧源を用いてなること
を特徴とする請求項3記載の半導体装置
5. A diode or a transistor is used as the bias circuit, and a voltage source having a diode or a transistor for canceling the temperature dependence of the diode or the transistor is used as the voltage source for forced voltage application. 3. The semiconductor device according to 3.
【請求項6】 電圧源に、装置電源投入時にバイアス回
路の負荷電流としてクランプ回路の外部に引き出した入
力端子を通る電流を制限する電流制限抵抗を接続したこ
とを特徴とする請求項5記載の半導体装置
6. The voltage limiting source according to claim 5, wherein a current limiting resistor for limiting a current passing through an input terminal drawn out of the clamp circuit as a load current of the bias circuit when the power source of the apparatus is turned on is connected. Semiconductor device
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