JPH1074928A - Amplification type solid-state image pickup element and its driving method - Google Patents

Amplification type solid-state image pickup element and its driving method

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JPH1074928A
JPH1074928A JP8230857A JP23085796A JPH1074928A JP H1074928 A JPH1074928 A JP H1074928A JP 8230857 A JP8230857 A JP 8230857A JP 23085796 A JP23085796 A JP 23085796A JP H1074928 A JPH1074928 A JP H1074928A
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JP
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interface
dark current
period
pixel
horizontal
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JP8230857A
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Japanese (ja)
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Takahisa Ueno
貴久 上野
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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  • Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
  • Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce the dark currents of picture elements by performing electric charge injection at the interface between the surface of a semiconductor and an insulating film within a required time in a horizontal cycle period at every plurality of horizontal cycle periods. SOLUTION: An occurrence of paired electron-Hall at the interface between the surface of a p-type sensor area 8 and a gate insulating film 9 of a pixel MOS transistor 11 is suppressed by injecting electronic charges (electrons) into the interface within a horizontal effective scanning period in an electric charge storing period, for example, the horizontal cycle period. Namely, the electrons are injected into a channel from a source area 2 or drain area 3, by making at least the source potential or drain potential lower than the channel potential. This electron injection is performed once per plurality of horizontal cycle periods. Therefore, the dark current caused by the interface can be suppressed and, at the same time, the occurrence of the dark current which is generated when a channel current flows can be suppressed by preventing the flow of the channel current.

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、増幅型固体撮像素
子及びその駆動方法に係わる。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an amplification type solid-state imaging device and a driving method thereof.

【0002】[0002]

【従来の技術】埋め込みチャネルを形成したCCD型固
体撮像素子においては、表面からの暗電流の発生を防ぐ
ため、表面にホールまたは電子を注入し、界面準位を埋
めていることがよく知られている。
2. Description of the Related Art It is well known that in a CCD solid-state image pickup device having a buried channel, holes or electrons are injected into the surface to prevent generation of dark current from the surface, thereby burying interface states. ing.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】この表面に電荷を注入
し界面準位を埋める技術(以下、電荷注入と略する)
は、ある種の増幅型の固体撮像素子にも応用できる。例
えば、MOSトランジスタのゲート電極の下の基板中に
ポテンシャルウエル領域を形成し、このポテンシャルウ
エル領域に光電変換したキャリアを蓄積し、これにより
基板バイアスの変調を信号として取り出すような固体撮
像素子等がある。
A technique for injecting charges into this surface to fill the interface state (hereinafter abbreviated as charge injection).
Can also be applied to a certain type of amplification type solid-state imaging device. For example, there is a solid-state imaging device in which a potential well region is formed in a substrate below a gate electrode of a MOS transistor, carriers that have been photoelectrically converted are accumulated in the potential well region, and thereby modulation of the substrate bias is extracted as a signal. is there.

【0004】この種の増幅型固体撮像素子のうち、nチ
ャネルのMOSトランジスタを画素として用いたものを
図10に示す。尚、pチャネルの場合も同様にして固体
撮像素子を構成することができる。
FIG. 10 shows an amplification type solid-state imaging device of this type using an n-channel MOS transistor as a pixel. It should be noted that a solid-state imaging device can be similarly configured in the case of the p-channel.

【0005】図10Bは、単位画素としての受光素子、
即ち画素MOSトランジスタ20の半導体構造を示す断
面図である。この画素MOSトランジスタ20は、p型
のシリコンからなる半導体基板24上にオーバーフロー
バリア領域となるn型半導体領域25及びp型半導体領
域26が順次形成され、このp型半導体領域26の表面
にこれより濃度の高いp型半導体領域からなる、いわゆ
るセンサ領域28が形成される。さらに、センサ領域2
8上に、例えばSiO2 等によるゲート絶縁膜29を介
して光を透過しうるリング状のゲート電極21が形成さ
れ、そのリング状のゲート電極21の内側及び外側に対
応する信号にそれぞれn型のソース領域22及びドレイ
ン領域23が形成され、また、ドレイン領域23の直下
のp型半導体領域26に、ゲート下に蓄積された信号電
荷が隣接画素へ漏れ出さないようにするためのn型のチ
ャネルストップ領域27が形成されて成る。この画素M
OSトランジスタ20が、図10Aに示すように、複数
個マトリックス状に配列されて増幅型固体撮像素子30
が構成される。
FIG. 10B shows a light receiving element as a unit pixel.
That is, it is a cross-sectional view showing a semiconductor structure of the pixel MOS transistor 20. In the pixel MOS transistor 20, an n-type semiconductor region 25 and a p-type semiconductor region 26 serving as an overflow barrier region are sequentially formed on a semiconductor substrate 24 made of p-type silicon. A so-called sensor region 28 made of a p-type semiconductor region having a high concentration is formed. Further, the sensor area 2
A ring-shaped gate electrode 21 capable of transmitting light through a gate insulating film 29 made of, for example, SiO 2 is formed on the gate electrode 8, and signals corresponding to the inside and outside of the ring-shaped gate electrode 21 are respectively n-type. Are formed in the p-type semiconductor region 26 immediately below the drain region 23, and n-type for preventing signal charges accumulated under the gate from leaking to adjacent pixels. The channel stop region 27 is formed. This pixel M
As shown in FIG. 10A, a plurality of OS transistors 20 are arranged in a matrix, and
Is configured.

【0006】この画素MOSトランジスタ20では、図
10Bに示すように、リング状のゲート電極21を透過
した光Lがシリコン半導体中で光電変換して、電子・ホ
ールのペアを発生し、このうちの一方の電荷、この例で
はホールhが信号電荷としてゲート電極21下のp型セ
ンサ領域28に形成されたポテンシャルウエル(図11
のポテンシャル図参照)に蓄積される。この電荷(ホー
ル)hによる基板バイアスの変調を信号として取り出す
ようにしている。即ち、垂直選択線を通してゲート電極
21に高レベル電位(図11のゲート電位Vg-read
照)が印加されて画素MOSトランジスタ20がオンす
ると、チャネル電流(いわゆるドレイン電流)がセンサ
領域28の表面のチャネルに流れ、このチャネル電流が
信号電荷hによって変調を受けるので、このチャネル電
流をソース領域22に接続された垂直信号線を通して出
力し、その変化量を信号出力とするものである。
In the pixel MOS transistor 20, as shown in FIG. 10B, the light L transmitted through the ring-shaped gate electrode 21 is photoelectrically converted in a silicon semiconductor to generate a pair of electrons and holes. One of the charges, in this example, the hole h is a potential well formed in the p-type sensor region 28 below the gate electrode 21 as a signal charge (FIG. 11).
(See the potential diagram of The modulation of the substrate bias by the charge (hole) h is taken out as a signal. That is, when a high-level potential (see the gate potential V g-read in FIG. 11) is applied to the gate electrode 21 through the vertical selection line and the pixel MOS transistor 20 is turned on, a channel current (a so-called drain current) is applied to the surface of the sensor region 28. This channel current is modulated by the signal charge h, and this channel current is output through a vertical signal line connected to the source region 22, and the amount of change is used as a signal output.

【0007】図8は、容量負荷動作方式の増幅型固体撮
像素子の回路構成図である。この増幅型固体撮像素子3
0では、複数の単位画素(セル)を構成する受光素子、
即ち画素MOSトランジスタ20がマトリックス上に配
列され、各画素MOSトランジスタ20のゲートがシフ
トレジスタなどから構成される垂直走査回路41からの
垂直走査信号(即ち垂直選択パルス)φV[φV1 ,・・
・・φVi ,φVi+1 ,・・・・]にて選択される垂直選択線
42に接続され、そのドレインが電源VDDに接続され、
その各列毎のソースが垂直信号線43に接続される。垂
直信号線43には、動作MOSスイッチ44を介して信
号電圧(電荷)を保持する負荷容量素子45が接続され
る。負荷容量素子45は垂直信号線43と接地電位との
間に接続される。動作MOSスイッチ44のゲートには
動作パルスφ OPS が印加される。
FIG. 8 shows an amplifying type solid-state imaging device of the capacitive load operation type.
FIG. 2 is a circuit configuration diagram of an image element. This amplification type solid-state imaging device 3
0, a light receiving element constituting a plurality of unit pixels (cells);
That is, the pixel MOS transistors 20 are arranged on a matrix.
And the gate of each pixel MOS transistor 20 is shifted.
From the vertical scanning circuit 41 composed of
Vertical scanning signal (ie, vertical selection pulse) φV [φV1, ...
..ΦVi, ΦVi + 1, ....] vertical selection line
42, the drain of which is connected to the power supply VDDConnected to
The source for each column is connected to the vertical signal line 43. Hanging
The direct signal line 43 receives a signal via an operation MOS switch 44.
A load capacitance element 45 that holds a signal voltage (charge) is connected.
You. The load capacitance element 45 is connected between the vertical signal line 43 and the ground potential.
Connected between them. The gate of the operation MOS switch 44
Operation pulse φ OPSIs applied.

【0008】画素MOSトランジスタ20のソースと動
作MOSスイッチ44間の垂直信号線43には、負荷容
量素子45のリセットと垂直信号線43のリセットを兼
ねるリセットMOSスイッチ46を介してリセットバイ
アス電圧VRBを供給するためのリセットバイアス電圧供
給端子47が接続される。リセットMOSスイッチ46
のゲートにはリセットパルスφRST が供給されるように
なされる。48はシフトレジスタなどから構成された水
平走査回路であり、この水平走査回路48は水平信号線
49に接続された水平MOSスイッチ50のゲートへ順
次水平走査パルスφH[φH1 ,・・・・φHn ,φ
n+1 ,・・・・]が供給される。水平信号線49の出力端
に出力回路(例えば電荷検出回路)が接続される。
A reset bias voltage V RB is applied to a vertical signal line 43 between the source of the pixel MOS transistor 20 and the operation MOS switch 44 via a reset MOS switch 46 which also serves to reset the load capacitance element 45 and reset the vertical signal line 43. Is connected to a reset bias voltage supply terminal 47 for supplying the reset bias voltage. Reset MOS switch 46
Are supplied with a reset pulse φ RST . Reference numeral 48 denotes a horizontal scanning circuit composed of a shift register or the like. This horizontal scanning circuit 48 sequentially supplies horizontal scanning pulses φH [φH 1 ,... ΦH to the gate of a horizontal MOS switch 50 connected to a horizontal signal line 49. n , φ
H n + 1 ,...]. An output circuit (for example, a charge detection circuit) is connected to an output terminal of the horizontal signal line 49.

【0009】図9は、図8における1画素に対応した回
路構成図である。この増幅型固体撮像素子30では、ま
ず、水平ブランキング時間中において、画素MOSトラ
ンジスタの動作期間の前に、垂直信号線43と負荷容量
素子45をリセットバイアス電圧VRBにリセットする。
即ち、リセットパルスφRST と動作パルスφOPS を与え
てリセットMOSスイッチ46と動作MOSスイッチ4
4とを同時にオンする。この結果、画素MOSトランジ
スタ20の動作期間前の垂直信号線43と負荷容量素子
45の初期電圧は、リセットバイアス電圧VRBにリセッ
トされる。
FIG. 9 is a circuit configuration diagram corresponding to one pixel in FIG. In the amplification type solid-state imaging device 30, first, during the horizontal blanking time, before the operation period of the pixel MOS transistor, the vertical signal line 43 and the load capacitance element 45 are reset to the reset bias voltage V RB .
That is, the operation MOS switch 4 reset MOS switch 46 is given a reset pulse phi RST and operation pulse phi OPS
And 4 simultaneously. As a result, the initial voltage of the vertical signal line 43 and the load capacitance element 45 before the operation period of the pixel MOS transistor 20 is reset to the reset bias voltage V RB .

【0010】この後、リセットMOSスイッチ46をオ
フして垂直選択線、例えばi行の垂直選択線42に垂直
選択パルスφVi が与えられる、このとき、動作パルス
φOP S は引き続き与えられ、動作MOSスイッチ44は
オン状態となっている。この時点で選択されたi行の画
素MOSトランジスタ20の1列分の信号電圧がそれぞ
れの負荷容量素子45に保持される。即ち、画素MOS
トランジスタ20に蓄積された信号電荷量(ホール量)
に応じたチャネルポテンシャルに相当する信号電圧が負
荷容量素子45に保持される。水平ブランキング期間の
終わりの画素リセット期間で例えば基板に基板パルスφ
SUB (図示せず)が印加され、画素MOSトランジス
タ20に蓄積されている信号電荷が基板側に排出され
る。
[0010] After this, the vertical selection line to turn off the reset MOS switch 46 is supplied with a vertical selection pulse .phi.V i to the vertical selection line 42 of the example i row, this time, the operation pulse phi OP S are given subsequently, the operation The MOS switch 44 is on. At this point, the signal voltage for one column of the pixel MOS transistor 20 on the i-th row selected is held in each load capacitance element 45. That is, the pixel MOS
Signal charge amount (hole amount) accumulated in transistor 20
Is held in the load capacitance element 45. In the pixel reset period at the end of the horizontal blanking period, for example, the substrate pulse φ is applied to the substrate.
V SUB (not shown) is applied, and the signal charges stored in the pixel MOS transistor 20 are discharged to the substrate side.

【0011】次いで、これらの負荷容量素子45に保持
された信号電圧が、水平走査期間中に水平走査回路48
からの水平走査信号φH[φH1 ,・・・・φHn ,φH
n+1 ,・・・・]で順次水平MOSスイッチ50をオンする
ことによって、信号電荷として水平信号線49に流れ、
出力回路を通じて信号電圧として出力される。
Next, the signal voltage held by these load capacitance elements 45 is applied to the horizontal scanning circuit 48 during the horizontal scanning period.
Horizontal scanning signal φH [φH 1 ,... ΦH n , φH
n + 1 ,...], the horizontal MOS switches 50 are sequentially turned on to flow as signal charges to the horizontal signal lines 49,
It is output as a signal voltage through the output circuit.

【0012】ところで、上述の増幅型固体撮像素子30
においては、暗電流をできるだけ低減させることが望ま
れている。暗電流には2つの原因があり、1つは画素M
OSトランジスタでのホットキャリアの生成、もう1つ
は画素MOSトランジスタのゲート部界面、即ちゲート
絶縁膜と半導体表面との界面での電子・ホールペアの生
成である。上述の増幅型固体撮像素子30において、画
素MOSトランジスタ20がオフしているときは画素M
OSトランジスタ20に微小電流が流れず、ホットキャ
リアの生成はない。従ってホットキャリアの生成による
暗電流は生じない。しかし、電荷蓄積期間(いわゆる受
光期間)においては、画素MOSトランジスタ20はオ
フ状態になっており、このオフ状態では画素MOSトラ
ンジスタ20のゲート部表面に電荷(電子)が注入でき
ず、このため電子・ホールペアが生成し、このうちのホ
ールがセンサ領域28に蓄積されることによって、暗電
流が増すことになる。
By the way, the amplification type solid-state imaging device 30 described above is used.
It is desired to reduce dark current as much as possible. There are two causes for dark current, one is the pixel M
The generation of hot carriers in the OS transistor, and the generation of electron-hole pairs at the gate interface of the pixel MOS transistor, ie, at the interface between the gate insulating film and the semiconductor surface, are the other. In the above-described amplification type solid-state imaging device 30, when the pixel MOS transistor 20 is off, the pixel M
No minute current flows through the OS transistor 20, and no hot carriers are generated. Therefore, no dark current is generated due to the generation of hot carriers. However, during the charge accumulation period (so-called light receiving period), the pixel MOS transistor 20 is in an off state. In this off state, charges (electrons) cannot be injected into the surface of the gate portion of the pixel MOS transistor 20, and thus the electrons are The dark current increases due to the generation of hole pairs and the accumulation of holes in the sensor region 28.

【0013】本発明は、上述の点に鑑みて、画素の暗電
流を低減することができる増幅型固体撮像素子及びその
駆動方法を提供するものである。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides an amplifying solid-state imaging device capable of reducing dark current of a pixel and a driving method thereof.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】本発明は、画素の半導体
表面と絶縁膜との界面に暗電流を抑えるための電荷注入
を、水平繰り返し周期内の所要の期間内に行うと共に、
この電荷注入が水平繰り返し周期の複数倍の周期毎に1
回行われるようにする。
According to the present invention, a charge injection for suppressing a dark current at an interface between a semiconductor surface of a pixel and an insulating film is performed within a required period within a horizontal repetition period,
This charge injection is performed once every several times the horizontal repetition cycle.
To be performed twice.

【0015】このように、界面への電荷注入が水平繰り
返し周期の複数倍の周期毎に1回行われることにより、
界面に起因する暗電流が抑えられると共に、界面に電荷
注入する動作に起因する暗電流も抑えることができる。
As described above, the charge injection to the interface is performed once every multiple times of the horizontal repetition cycle.
The dark current caused by the interface can be suppressed, and the dark current caused by the operation of injecting charge into the interface can be suppressed.

【0016】[0016]

【発明の実施の形態】本発明に係る増幅型固体撮像素子
は、画素の半導体表面と絶縁膜との界面に電荷を注入し
て暗電流を抑えるようにした増幅型固体撮像素子であっ
て、水平繰り返し周期内の所要の期間に、上記界面に電
荷注入する手段を有し、この電荷注入が水平繰り返し周
期の複数倍の周期毎に1回行われるようにした構成とす
る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An amplification type solid-state imaging device according to the present invention is an amplification type solid-state imaging device in which electric charge is injected into an interface between a semiconductor surface of a pixel and an insulating film to suppress a dark current. Means are provided for injecting charges into the interface during a required period in the horizontal repetition cycle, and the charge injection is performed once every multiple times the horizontal repetition cycle.

【0017】本発明は、上記増幅型固体撮像素子におい
て、上記複数倍の周期を、界面に電荷注入する動作に起
因する暗電流量と、界面に起因する暗電流量との和が最
小となる周期に設定した構成とする。
According to the present invention, in the amplification type solid-state imaging device, the sum of the amount of dark current caused by the operation of injecting charge into the interface and the amount of dark current caused by the interface is minimized. The configuration is set to the cycle.

【0018】本発明は、上記増幅型固体撮像素子におい
て、上記複数倍の周期を、2〜10倍の周期に設定した
構成とする。
According to the present invention, in the above-mentioned amplification type solid-state image pickup device, the multiple cycle is set to a cycle of 2 to 10 times.

【0019】本発明に係る増幅型固体撮像素子の駆動方
法は、画素の半導体表面と絶縁膜との界面に暗電流を抑
えるための電荷注入を水平繰り返し周期内の所要の期間
に行い、かつ、電荷注入を上記水平繰り返し周期の複数
倍の周期毎に1回行うようにする。
In the driving method of the amplification type solid-state imaging device according to the present invention, charge injection for suppressing a dark current at an interface between a semiconductor surface of a pixel and an insulating film is performed during a required period in a horizontal repetition period, and The charge injection is performed once every multiple times the horizontal repetition cycle.

【0020】本発明は、上記増幅型固体撮像素子の駆動
方法において、上記複数倍の周期を、界面に電荷注入す
る動作に起因する暗電流量と、界面に起因する暗電流量
との和が最小となる周期に設定する。
According to the present invention, in the method for driving an amplification type solid-state image pickup device, the sum of the dark current amount caused by the operation of injecting charges into the interface and the dark current amount caused by the interface may be set to the plural times period. Set to the minimum cycle.

【0021】本発明は、上記増幅型固体撮像素子の駆動
方法において、上記複数倍の周期を、2〜10倍の周期
に設定する。
According to the present invention, in the method of driving an amplification type solid-state image pickup device, the cycle of the multiple is set to a cycle of 2 to 10 times.

【0022】以下、図面を参照して本発明の実施例を説
明する。図1は、本実施例に係る増幅型固体撮像素子を
示し、画素構造は前述の図10と同様の構成を採る。即
ち、図1Bは本実施例に係る単位画素としての受光素
子、即ち画素MOSトランジスタ11の半導体構造を示
す断面図である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows an amplification type solid-state imaging device according to the present embodiment, and the pixel structure has the same configuration as that of FIG. That is, FIG. 1B is a cross-sectional view showing a light receiving element as a unit pixel according to the present embodiment, that is, a semiconductor structure of the pixel MOS transistor 11.

【0023】この画素MOSトランジスタ11は、第1
導電型例えばp型のシリコンからなる半導体基板4上に
オーバーフローバリア領域となる第2導電型例えばn型
の半導体領域5及びp型の半導体領域6が順次形成さ
れ、このp型半導体領域6の表面に、これより濃度の高
いp型半導体領域からなる、いわゆるセンサ領域8が形
成される。更に、センサ領域8上に例えばSiO2 など
によるゲート絶縁膜9を介して光を透過しうるリング状
のゲート電極1が形成され、そのリング状のゲート電極
1の内側及び外側に対応する位置にそれぞれn型のソー
ス領域2及びドレイン領域3が形成され、また、ドレイ
ン領域3の直下のp型半導体領域6に、ゲート下に蓄積
された信号電荷が隣接画素へ漏れ出ないようにするため
のn型のチャネルストップ領域7が形成されて成る。こ
の画素MOSトランジスタ11が、図1Aに示すよう
に、複数個マトリックス状に配列されて増幅型固体撮像
素子10が構成される。この画素MOSトランジスタ1
1の動作は、前述の図10Bの画素MOSトランジスタ
20と同じであるので、重複説明を省略する。
The pixel MOS transistor 11 has a first
A second conductivity type, for example, an n-type semiconductor region 5 and a p-type semiconductor region 6 serving as overflow barrier regions are sequentially formed on a semiconductor substrate 4 made of a conductivity type, for example, p-type silicon, and the surface of the p-type semiconductor region 6 is formed. Then, a so-called sensor region 8 made of a p-type semiconductor region having a higher concentration is formed. Further, a ring-shaped gate electrode 1 capable of transmitting light is formed on the sensor region 8 via a gate insulating film 9 made of, for example, SiO 2 or the like, and at positions corresponding to the inside and outside of the ring-shaped gate electrode 1. An n-type source region 2 and a drain region 3 are formed respectively, and signal charges accumulated under the gate are prevented from leaking to adjacent pixels in the p-type semiconductor region 6 immediately below the drain region 3. An n-type channel stop region 7 is formed. As shown in FIG. 1A, a plurality of pixel MOS transistors 11 are arranged in a matrix to form an amplification type solid-state imaging device 10. This pixel MOS transistor 1
The operation of No. 1 is the same as that of the pixel MOS transistor 20 of FIG.

【0024】本実施例においては、画素MOSトランジ
スタ11に対して、電荷蓄積期間例えば水平繰り返し周
期(H)の水平有効走査期間にp型センサ領域8の表面
とゲート絶縁膜9との界面に電荷、本例では電子を注入
し、この界面での電子・ホールペアの発生を抑えるよう
にする。即ち、ゲート電極1にp型センサ領域8の表面
のチャネルがオンする(いわゆる電子が注入される)様
なバイアス電圧を与え、言い換えれば、ソース電位、ド
レイン電位の少なくとも一方をチャネル電位より低くし
て、そのソース領域2又はドレイン領域3からチャネル
に電子を注入するようにし、これによって界面に起因す
る暗電流を抑えるようにすると共に、その際に、ソース
電位とドレイン電位を同じにして、チャネル電流が流れ
ないようにして、チャネル電流が流れることによる例え
ばホットキャリア等に起因した暗電流の発生を抑えるよ
うになす。
In this embodiment, the charge is applied to the pixel MOS transistor 11 at the interface between the surface of the p-type sensor region 8 and the gate insulating film 9 during the charge accumulation period, for example, the horizontal effective scanning period of the horizontal repetition period (H). In this example, electrons are injected to suppress the generation of electron-hole pairs at this interface. That is, a bias voltage is applied to the gate electrode 1 so that the channel on the surface of the p-type sensor region 8 is turned on (so-called electrons are injected). In other words, at least one of the source potential and the drain potential is set lower than the channel potential. Then, electrons are injected from the source region 2 or the drain region 3 into the channel, thereby suppressing dark current caused by the interface. At that time, the source potential and the drain potential are made the same, and the channel potential is reduced. By preventing the current from flowing, generation of dark current due to, for example, hot carriers or the like caused by the flow of the channel current is suppressed.

【0025】図2は、本実施例に係る増幅型固体撮像素
子10の回路構成を示す。即ち、これは、界面への電荷
の注入及び電荷注入期間でのソースとドレインを同電位
にすることを可能にする回路構成の一例である。ただ
し、図2は前述の図9と同様に1画素に対応した回路構
成である。
FIG. 2 shows a circuit configuration of the amplification type solid-state imaging device 10 according to the present embodiment. That is, this is an example of a circuit configuration that enables injection of charge to the interface and the same potential of the source and the drain during the charge injection period. However, FIG. 2 shows a circuit configuration corresponding to one pixel as in FIG. 9 described above.

【0026】この図2の回路構成は、前述の図9と同様
に、複数の単位画素(セル)を構成する受光素子、即ち
画素MOSトランジスタ11が行列状に配列され、各画
素MOSトランジスタ11のゲートがシフトレジスタな
どから構成される垂直走査回路41からの垂直走査信号
(即ち垂直選択パルス)φV[φV1 ,・・・・φVi ,φ
i+1 ,・・・・]にて選択される垂直選択線42に接続さ
れ、そのドレインが電源VDDに接続され、その各列毎の
ソースが垂直信号線43に接続される。垂直信号線43
には、例えばnチャネル型MOSトランジスタからなる
動作MOSスイッチ44を介して信号電圧(電荷)を保
持する負荷容量素子45が接続される。負荷容量素子4
5は垂直信号線43と接地電位との間に接続される。動
作MOSスイッチ44のゲートには動作パルスφOPS
印加される。
The circuit configuration of FIG. 2 is similar to that of FIG. 9 described above, in which light receiving elements constituting a plurality of unit pixels (cells), that is, pixel MOS transistors 11, are arranged in a matrix. A vertical scanning signal (ie, a vertical selection pulse) φV [φV 1 ,... ΦV i , φ from a vertical scanning circuit 41 whose gate is constituted by a shift register or the like.
V i + 1 ,...], The drain is connected to the power supply VDD, and the source for each column is connected to the vertical signal line 43. Vertical signal line 43
Is connected to a load capacitance element 45 that holds a signal voltage (charge) via an operation MOS switch 44 composed of, for example, an n-channel MOS transistor. Load capacitance element 4
5 is connected between the vertical signal line 43 and the ground potential. An operation pulse φ OPS is applied to the gate of the operation MOS switch 44.

【0027】画素MOSトランジスタ20のソースと動
作MOSスイッチ44間の垂直信号線43には、負荷容
量素子45のリセットと、垂直信号線43のリセット即
ち画素MOSトランジスタ11のソース側寄生容量の充
電を兼ねる例えばnチャネル型MOSトランジスタから
なるリセットMOSスイッチ46を介してリセットバイ
アス電圧VRBを供給するためのリセットバイアス電圧供
給端子47が接続される。リセットMOSスイッチ46
のゲートにはリセットパルスφRST が供給されるように
なされる。48はシフトレジスタなどから構成された水
平走査回路であり、この水平走査回路48は水平信号線
49に接続された例えばnチャネルMOSトランジスタ
からなる水平MOSスイッチ50のゲートへ順次水平走
査信号(即ち水平走査パルス)φH[φH1 ,・・・・φH
n ,φHn+1 ,・・・・]が供給される。水平信号線49の
出力端に出力回路(例えば電荷検出回路)が接続され
る。
The vertical signal line 43 between the source of the pixel MOS transistor 20 and the operation MOS switch 44 is used to reset the load capacitance element 45 and reset the vertical signal line 43, that is, charge the source-side parasitic capacitance of the pixel MOS transistor 11. A reset bias voltage supply terminal 47 for supplying a reset bias voltage V RB is connected via a reset MOS switch 46 also formed of, for example, an n-channel MOS transistor. Reset MOS switch 46
Are supplied with a reset pulse φ RST . Reference numeral 48 denotes a horizontal scanning circuit composed of a shift register or the like. The horizontal scanning circuit 48 sequentially supplies a horizontal scanning signal (that is, a horizontal scanning signal) to a gate of a horizontal MOS switch 50 composed of, for example, an n-channel MOS transistor connected to a horizontal signal line 49. (Scanning pulse) φH [φH 1 , ··· φH
n, φH n + 1, ···· ] is supplied. An output circuit (for example, a charge detection circuit) is connected to an output terminal of the horizontal signal line 49.

【0028】そして、本例においては、画素MOSトラ
ンジスタ11のドレインと電源VDDとの間に例えばpチ
ャネル型MOSトランジスタからなる第1のMOSスイ
ッチ12が接続されると共に、画素MOSトランジスタ
11のドレインとリセットバイアス電圧供給端子47と
の間に画素MOSトランジスタのドレイン側の寄生容量
を充電するための例えばnチャネル型MOSトランジス
タからなる第2のMOSスイッチ13が接続される。そ
して、第1のMOSスイッチ12のゲートには駆動パル
スφPDSPが印加され、第2のMOSスイッチ13のゲー
トには駆動パルスφPDSNが印加されるようになされる。
ここで電源VDDとリセットバイアス電圧VRBの関係はV
DD>VRBである。
In this embodiment, a first MOS switch 12 composed of, for example, a p-channel MOS transistor is connected between the drain of the pixel MOS transistor 11 and the power supply V DD, and the drain of the pixel MOS transistor 11 A second MOS switch 13 composed of, for example, an n-channel type MOS transistor for charging a parasitic capacitance on the drain side of the pixel MOS transistor is connected between the second MOS switch 13 and the reset bias voltage supply terminal 47. The drive pulse φ PDSP is applied to the gate of the first MOS switch 12, and the drive pulse φ PDSN is applied to the gate of the second MOS switch 13.
Here, the relationship between the power supply V DD and the reset bias voltage V RB is V
DD > V RB .

【0029】次に、図2の回路構成の動作について説明
する。まず、概略を説明すると、図5のタイミングチャ
ートに示すように、画素MOSトランジスタ11は非選
択時の水平ブランキング期間以外、即ち選択時における
水平ブランキング期間HBLK 及び水平有効走査期間(い
わゆる待機期間)TA中そのゲートには垂直選択パルス
φVが印加され続けられ、オン状態となっている。そし
て、画素MOSトランジスタ11における信号電圧、即
ち画素MOSトランジスタ11に蓄積された信号電荷量
(ホール量)に応じたチャネルポテンシャルに相当する
信号電圧の負荷容量素子45への読み出し動作は、水平
ブランキング期間に行われる。即ち、水平ブランキング
期間HBLK 中の画素MOSトランジスタ11の読み出し
期間T2 の前のリセット期間T1 にリセットパルスφ
RST が与えられてリセットMOSスイッチ46がオンす
ると同時に、動作パルスφOPSが与えられ、動作MOS
スイッチ44もオンすることで負荷容量素子45がリセ
ットバイアス電圧VRBにリセットされる。
Next, the operation of the circuit configuration of FIG. 2 will be described. First, as briefly described, as shown in the timing chart of FIG. 5, the pixel MOS transistor 11 is not in the horizontal blanking period when it is not selected, that is, the horizontal blanking period H BLK and horizontal effective scanning period (so-called standby) when it is selected. During the period T A , the vertical selection pulse φV is continuously applied to the gate, and the gate is in the ON state. The signal voltage in the pixel MOS transistor 11, that is, the signal voltage corresponding to the channel potential corresponding to the signal charge amount (hole amount) accumulated in the pixel MOS transistor 11, is read out to the load capacitance element 45 by horizontal blanking. Done during the period. That is, the reset pulse φ is applied to the reset period T 1 before the readout period T 2 of the pixel MOS transistor 11 during the horizontal blanking period H BLK.
At the same time that the reset MOS switch 46 is turned on by the application of RST , the operation pulse φ OPS is applied and the operation MOS
When the switch 44 is also turned on, the load capacitance element 45 is reset to the reset bias voltage V RB .

【0030】次いで、リセットMOSスイッチ48がオ
フし、動作MOSスイッチ44がオン状態の読み出し期
間T2 において、画素MOSトランジスタ11の信号電
圧が負荷容量素子45に保持される。読み出しが終了し
た後、画素リセット期間T3で基板パルスφVSUB が基
板に印加され、画素MOSトランジスタ11に蓄積され
ていた電荷(ホール)が基板を通して排出される。以
後、水平有効走査期間TA で水平走査回路48からの水
平走査パルスφH[φH1 ,・・・・φHn ,φHn+1 ,・・
・・]によって順次1ラインの信号電荷が水平信号線49
に流れ、出力される。以上が動作の概略である。
Next, the signal voltage of the pixel MOS transistor 11 is held in the load capacitance element 45 during the readout period T 2 in which the reset MOS switch 48 is turned off and the operation MOS switch 44 is turned on. After the read is completed, the substrate pulse .phi.V SUB pixel reset period T 3 is applied to the substrate, the charge accumulated in the pixel MOS transistor 11 (hole) is discharged through the substrate. Thereafter, during the horizontal effective scanning period T A , the horizontal scanning pulse φH [φH 1 ,... ΦH n , φH n + 1 ,.
..], the signal charges of one line are sequentially transferred to the horizontal signal line 49.
And output. The above is the outline of the operation.

【0031】そして、本例の増幅型固体撮像素子10
は、図2の回路構成をとることによって、読み出し時以
外には画素MOSトランジスタ11に電流を流さないよ
うにしている。この駆動タイミングの一例を図6に示
す。図6に示すように、リセット期間T1 において、駆
動パルスφPDSP及び駆動パルスφPDSNを高レベルにして
第1のMOSスイッチ12をオフし、第2のMOSスイ
ッチ13をオンすると共に、リセットパルスφRST を高
レベルにしてリセットMOSトランジスタ46をオン
し、また動作パルスφOPS を高レベルにして動作MOS
スイッチ44をオン状態とする。
Then, the amplification type solid-state imaging device 10 of this embodiment
Adopts the circuit configuration shown in FIG. 2 so that no current flows through the pixel MOS transistor 11 except during reading. FIG. 6 shows an example of this drive timing. As shown in FIG. 6, in the reset period T 1, and turns off the first MOS switch 12 and the drive pulse phi PDSP and the drive pulse phi PDSN to a high level, thereby turning on the second MOS switch 13, a reset pulse to turn on the reset MOS transistor 46 and the phi RST to high level, also operate in the operation pulse phi OPS to the high level MOS
The switch 44 is turned on.

【0032】これにより、負荷容量素子45はリセット
バイアス電圧VRBにリセットされ、同時に画素MOSト
ランジスタ11のソース側の垂直信号線43の寄生容量
及びドレイン側の配線の寄生容量が充電され、ソース及
びドレインの電位が互いに同電位のリセットバイアス電
圧VRBにリセットされる。
As a result, the load capacitance element 45 is reset to the reset bias voltage V RB , and at the same time, the parasitic capacitance of the vertical signal line 43 on the source side and the parasitic capacitance of the wiring on the drain side of the pixel MOS transistor 11 are charged. The potentials of the drains are reset to the same reset bias voltage V RB .

【0033】次に、読み出し期間T2 において、第1の
MOSスイッチ12及び第2のMOSスイッチ13のゲ
ートにそれぞれ駆動パルスφPDSPの低レベル及び駆動パ
ルスφPDSNの低レベルが印加されて第1のMOSスイッ
チ12がオンし、第2のMOSスイッチがオフすると共
に、リセットMOSスイッチ46のゲートにリセットパ
ルスφRST の低レベルが印加されることによりリセット
MOSスイッチ46がオフする。これにより、画素MO
Sトランジスタ11の信号電圧が負荷容量素子45に保
持される。
Next, in the readout period T 2 , the low level of the drive pulse φ PDSP and the low level of the drive pulse φ PDSN are applied to the gates of the first MOS switch 12 and the second MOS switch 13 respectively. Is turned on, the second MOS switch is turned off, and the low level of the reset pulse φ RST is applied to the gate of the reset MOS switch 46, so that the reset MOS switch 46 is turned off. Thereby, the pixel MO
The signal voltage of S transistor 11 is held in load capacitance element 45.

【0034】次いで、動作MOSスイッチ44がオフし
た後、負荷容量素子45に保持された信号電圧が水平有
効走査期間中に水平走査パルスφH[φH1 ,・・・・φH
n ,φHn+1 ,・・・・]で順次水平MOSスイッチ50を
オンすることによって、信号電荷として水平信号線49
に流れ、出力回路を通じて信号電圧として出力される。
尚、読み出し期間T2 以外では、第1のMOSスイッチ
12は、オフ状態、第2のMOSスイッチ13はオン状
態、リセットMOSスイッチ46はオン状態となる。こ
の例によれば、リセット時において画素MOSトランジ
スタ11のソース及びドレインがリセットバイアス電圧
RBによって同電位となることから、画素MOSトラン
ジスタ11がオン状態であるにも拘わらず、ドレイン及
びソース間に電流が流れない。従って、ホットキャリア
の生成はなく、ホットキャリア生成による暗電流を抑制
できる。しかも、画素MOSトランジスタ11をオン状
態にしてゲート部表面に電子を注入することにより、界
面での電子・ホールペアの生成が抑えられ、界面に起因
した暗電流を抑制することができる。
Next, after the operation MOS switch 44 is turned off, the signal voltage held in the load capacitance element 45 is changed to a horizontal scanning pulse φH [φH 1 ,.
n, .phi.H n + 1, by turning on successively the horizontal MOS switch 50 in ...], the horizontal signal line as the signal charges 49
And output as a signal voltage through an output circuit.
In the non-read period T 2, the first MOS switch 12 is turned off, the second MOS switch 13 turned on, the reset MOS switch 46 is turned on. According to this example, at the time of reset, the source and the drain of the pixel MOS transistor 11 have the same potential due to the reset bias voltage V RB . No current flows. Therefore, there is no generation of hot carriers, and dark current due to generation of hot carriers can be suppressed. Moreover, by injecting electrons into the gate surface with the pixel MOS transistor 11 turned on, generation of electron-hole pairs at the interface can be suppressed, and dark current due to the interface can be suppressed.

【0035】上述の図5の例では、読み出し動作を水平
ブランキング期間HBLK で行い、電荷注入のフェーズを
水平有効走査期間としている。この電荷注入のフェーズ
において、非選択画素もオンさせることにより、電荷が
界面準位を埋める時間が長くなり、より暗電流が抑制さ
れると期待される。
In the example of FIG. 5 described above, the read operation is performed in the horizontal blanking period H BLK , and the phase of charge injection is the horizontal effective scanning period. By turning on the non-selected pixels in the charge injection phase, it is expected that the time for the charges to fill the interface state becomes longer and the dark current is further suppressed.

【0036】ところで、図5の駆動タイミング例の場
合、非選択画素は、選択画素の読み出しを行う水平ブラ
ンキング期間HBLK 毎に、オフ状態にさせられる。この
ように、読み出し動作を行うために電荷注入をしていた
非選択画素をオフすると、チャネル領域に注入されて残
っていた電荷が、ソース/ドレイン領域に排出される際
に、チャネル−ソース/ドレイン間の電界によって加速
されて、ホットキャリアが発生し、暗電流の原因となる
ことがある。
By the way, in the case of the driving timing example of FIG. 5, the non-selected pixel is turned off every horizontal blanking period H BLK during which the selected pixel is read out. As described above, when the non-selected pixels into which the charge injection has been performed to perform the read operation are turned off, the remaining charge injected into the channel region is discharged to the source / drain region. Acceleration is caused by an electric field between the drains, and hot carriers are generated, which may cause dark current.

【0037】この状態の模式図を図7に示す。画素MO
Sトランジスタがオンの状態では、チャネルの電位はソ
ース/ドレイン領域の電位VRBよりやや高いポテンシャ
ルを有する。そして、画素MOSトランジスタがオフさ
れると、チャネルの電位は低いポテンシャルとなり、か
つソース/ドレイン領域の電位との差(両者の間の電界
に相当)も大きくなる。
FIG. 7 is a schematic diagram showing this state. Pixel MO
When the S transistor is on, the channel potential has a slightly higher potential than the source / drain region potential V RB . When the pixel MOS transistor is turned off, the potential of the channel becomes low and the difference between the potential of the source / drain region and the potential of the source / drain region (corresponding to the electric field between the two) also increases.

【0038】従って、界面に注入されていた電子eが排
出される際に、電界により加速されて大きなエネルギー
を持ち、これがインパクトイオン化されてホールhが発
生し、これが暗電流のもととなる。
Accordingly, when the electrons e injected into the interface are discharged, the electrons e are accelerated by the electric field and have a large energy, which are impact-ionized to generate holes h, which are a source of dark current.

【0039】一方、電荷注入されている時間を長くとろ
うとすると、電荷の注入・排出が複数回行われるため、
例えば図5に示すように、電荷注入を水平繰り返し周期
H毎に行ったとすると垂直ライン数と同じ回数行われる
ため、かえって暗電流の発生が増加する結果となる。
On the other hand, if an attempt is made to increase the time during which the charge is injected, the charge is injected and discharged a plurality of times.
For example, as shown in FIG. 5, when charge injection is performed every horizontal repetition period H, the number of times is equal to the number of vertical lines, which results in an increase in dark current.

【0040】そこで、本実施例では、更に、電荷注入す
る回数を減らして、暗電流の発生を低減するように構成
する。
Therefore, in the present embodiment, the number of times of charge injection is further reduced to reduce the occurrence of dark current.

【0041】本発明者は、センサ領域8とゲート絶縁膜
9との界面に電荷を注入することにより、その後空乏化
させても、界面に起因した暗電流を抑制する効果は、数
〜数十μ秒、水平繰り返し周期Hの単位でいうと2H〜
約10Hの期間存続することを確認した。そこで、本実
施例においては、界面への電荷注入を、水平繰り返し周
期H毎に行うのではなく、例えば2Hに1回、または3
Hに1回というように、一定間隔を開けて行い、ホット
キャリアに起因する暗電流と、界面に起因する暗電流の
和が最小となるようにする。
The present inventor has found that, by injecting charges into the interface between the sensor region 8 and the gate insulating film 9, the effect of suppressing the dark current caused by the interface can be several to several tens even if the charge is subsequently depleted. μsec, the horizontal repetition cycle H is 2H ~
It was confirmed to last for about 10H. Therefore, in the present embodiment, the charge injection to the interface is not performed at every horizontal repetition period H, but is performed once every 2H or every 3H, for example.
H is performed at regular intervals, such as once, so that the sum of the dark current caused by the hot carriers and the dark current caused by the interface is minimized.

【0042】この概念図を図4に示す。図4において、
縦軸は暗電流の発生量を相対値で表し、横軸は電荷注入
の頻度を表し右端が電荷注入をしない場合、左端が毎H
電荷注入をする場合である。即ち、右端は電荷注入の間
隔が無限大、左端は電荷注入の間隔が1Hである。
FIG. 4 shows this conceptual diagram. In FIG.
The vertical axis represents the amount of generation of dark current as a relative value, and the horizontal axis represents the frequency of charge injection.
This is the case where charge injection is performed. That is, the right end has an infinite charge injection interval, and the left end has a charge injection interval of 1H.

【0043】ホットキャリアに起因する暗電流(曲線1
5)は、電荷注入の頻度に比例するので、毎H電荷注入
する場合が最も多く、電荷注入がないと0になる。界面
に起因する暗電流(曲線16)は、電荷注入を行わない
と多く発生し、毎H電荷注入するとほとんど発生しな
い。その間の増加は指数関数的になる。
Dark current caused by hot carriers (curve 1)
Since 5) is proportional to the frequency of charge injection, the charge is injected most often every H, and becomes 0 when there is no charge injection. The dark current (curve 16) due to the interface often occurs without charge injection, and hardly occurs every H charge injection. The increase during that time becomes exponential.

【0044】従って、ホットキャリアに起因する暗電流
と界面に起因する暗電流の和をとり(曲線17)、これ
が最小となる電荷注入頻度を採用すればよい。
Therefore, the sum of the dark current caused by the hot carriers and the dark current caused by the interface is calculated (curve 17), and the charge injection frequency that minimizes this is adopted.

【0045】1回電荷注入をすることによる暗電流の抑
制効果は、約10Hまで持続するので、固体撮像素子の
その他の条件にもよるが、この暗電流の総和が最小とな
る電荷注入頻度は、おおむね2Hに1回〜約10Hに1
回となる。そこで、電荷注入の期間の間隔を、2H以上
約10H以下とするのが望ましい。
The effect of suppressing the dark current due to one charge injection lasts up to about 10 H. Therefore, depending on other conditions of the solid-state image pickup device, the charge injection frequency at which the sum of the dark currents is minimized is as follows. Approximately once every 2H to 1 every 10H
Times. Therefore, it is desirable to set the interval of the charge injection period to 2H or more and about 10H or less.

【0046】図3は、本発明に係る駆動タイミングの一
例であり、電荷注入を2Hに1回、即ち水平繰り返し周
期Hの2倍の周期毎に1回行うようにした場合である。
1ラインの画素MOSトランジスタについて、1Hおき
の水平有効走査期間T A に垂直選択パルスφV[φ
1 ,・・・・φVi ,φVi+1 ,φVi+2 ,・・・・]の高レ
ベル電位を画素MOSトランジスタ11のゲート電極1
に与えるようにしている。
FIG. 3 shows one example of the drive timing according to the present invention.
This is an example, and charge injection is performed once every 2H, that is, horizontal repetition cycle.
This is a case where it is performed once every twice the period H.
Every 1H for one line of pixel MOS transistor
Horizontal effective scanning period T AThe vertical selection pulse φV [φ
V1, ... · φVi, ΦVi + 1, ΦVi + 2, ... ・]
The bell potential is applied to the gate electrode 1 of the pixel MOS transistor 11.
To give to.

【0047】このようにして、暗電流を最小にすること
により、特性の良好な固体撮像素子を構成することがで
きる。
In this way, by minimizing the dark current, a solid-state image sensor having good characteristics can be constructed.

【0048】尚、上例では、水平ブランキング期間に読
み出し動作を行い、電荷注入のフェーズを水平有効走査
期間とした場合について述べたが、その他、水平有効走
査期間に読み出し動作を行い、電荷注入のフェーズを水
平ブランキング期間とする場合にも本発明は適用でき
る。また、上例の増幅型固体撮像素子に限らず、例えば
CMD等の増幅型固体撮像素子にも本発明は適用でき
る。
In the above example, the case where the reading operation is performed during the horizontal blanking period and the phase of the charge injection is set to the horizontal effective scanning period has been described. The present invention can be applied to the case where the phase is a horizontal blanking period. In addition, the present invention is not limited to the above-described amplification type solid-state imaging device, and can be applied to an amplification type solid-state imaging device such as a CMD.

【0049】本発明の固体撮像素子は、上述の例に限定
されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で
その他様々な構成が取り得る。
The solid-state image pickup device of the present invention is not limited to the above-described example, and may take various other configurations without departing from the gist of the present invention.

【0050】[0050]

【発明の効果】上述の本発明によれば、画素の界面に暗
電流を抑えるための電荷注入を水平繰り返し周期内の所
要の期間に行うと共に、この電荷注入を水平繰り返し周
期の複数倍の周期毎に1回行うようにすることにより、
電荷注入する動作によるホットキャリアに起因した暗電
流と、界面に起因した暗電流とを共に抑制して、暗電流
の量の低減をはかることができる。
According to the present invention described above, the charge injection for suppressing the dark current at the interface between the pixels is performed during a required period within the horizontal repetition period, and the charge injection is performed at a period that is a multiple of the horizontal repetition period. By doing it once every time,
The amount of dark current can be reduced by suppressing both the dark current caused by hot carriers and the dark current caused by the interface due to the charge injection operation.

【0051】また、この電荷注入の間隔即ち複数倍の周
期を前述のように選定することにより、ホットキャリア
起因の暗電流と、界面起因の暗電流との総和を最小とし
て、暗電流の量を最小にすることができる。従って本発
明により、暗電流の少ない、特性のよい増幅型固体撮像
素子を構成することができる。また、暗電流が少なくな
るような駆動を行うことができる。
Further, by selecting the charge injection interval, that is, the cycle of a plurality of times as described above, the sum of the dark current caused by hot carriers and the dark current caused by the interface is minimized, and the amount of dark current is reduced. Can be minimized. Therefore, according to the present invention, an amplifying solid-state imaging device with small dark current and excellent characteristics can be configured. Further, it is possible to perform driving such that the dark current is reduced.

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

【図1】本発明に係る増幅型固体撮像素子の実施例の概
略構成図である。 A 平面図である。 B 図1AのA−A′における断面図である。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an embodiment of an amplification type solid-state imaging device according to the present invention. A is a plan view. B is a cross-sectional view taken along line AA ′ of FIG. 1A.

【図2】図1の増幅型固体撮像素子の1画素に対応する
回路構成図である。
FIG. 2 is a circuit configuration diagram corresponding to one pixel of the amplification type solid-state imaging device of FIG.

【図3】図1の増幅型固体撮像素子の駆動タイミングチ
ャートである。
FIG. 3 is a drive timing chart of the amplification type solid-state imaging device of FIG. 1;

【図4】電荷注入の頻度と暗電流の発生量との関係を示
す模式図である。
FIG. 4 is a schematic diagram showing the relationship between the frequency of charge injection and the amount of generation of dark current.

【図5】増幅型固体撮像素子の駆動タイミングチャート
の比較例である。
FIG. 5 is a comparative example of a drive timing chart of the amplification type solid-state imaging device.

【図6】容量負荷読み出しのタイミングチャートであ
る。
FIG. 6 is a timing chart of capacitance load reading.

【図7】電荷注入動作に伴う暗電流発生の状態を示す模
式図である。
FIG. 7 is a schematic diagram showing a state of dark current generation accompanying a charge injection operation.

【図8】容量負荷動作方式の増幅型固体撮像素子の回路
構成図である。
FIG. 8 is a circuit configuration diagram of an amplification type solid-state imaging device of a capacitive load operation system.

【図9】図8の増幅型固体撮像素子の1画素に対応する
回路構成図である。
9 is a circuit configuration diagram corresponding to one pixel of the amplification type solid-state imaging device in FIG.

【図10】比較例の増幅型固体撮像素子の概略構成図で
ある。 A 平面図である。 B 図10AのX−X′における断面図である。
FIG. 10 is a schematic configuration diagram of an amplification type solid-state imaging device of a comparative example. A is a plan view. B It is sectional drawing in XX 'of FIG. 10A.

【図11】図10の増幅型固体撮像素子の垂直方向のポ
テンシャル図である。
11 is a vertical potential diagram of the amplification type solid-state imaging device of FIG. 10;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,21 ゲート電極、2,22 ソース領域、3,2
3 ドレイン領域、4,24 半導体基板、5,25
オーバーフローバリア領域、6,26 p型半導体領
域、7,27 チャネルストップ領域、8,28 セン
サ領域、9,29ゲート絶縁膜、10,30 増幅型固
体撮像素子、11,20 画素MOSトランジスタ、1
2 第1のMOSスイッチ、13 第2のMOSスイッ
チ、41垂直走査回路、42 垂直選択線、43 垂直
信号線、44 動作MOSスイッチ、45 負荷容量素
子、46 リセットMOSスイッチ、47 リセットバ
イアス電圧供給端子、48 水平走査回路、49 水平
信号線、50 水平MOSスイッチ、h ホール、e
電子、HBLK 水平ブランキング期間、H 水平繰り返
し周期、TA 水平有効走査期間、T1 リセット期
間、T2 読み出し期間、T3 画素リセット期間、V
RB リセットバイアス電圧、L 光、Vg-readゲート電
1,21 gate electrode, 2,22 source region, 3,2
3 drain region, 4,24 semiconductor substrate, 5,25
Overflow barrier region, 6,26 p-type semiconductor region, 7,27 channel stop region, 8,28 sensor region, 9,29 gate insulating film, 10,30 amplification solid-state imaging device, 11,20 pixel MOS transistor,
2 1st MOS switch, 13 2nd MOS switch, 41 vertical scanning circuit, 42 vertical selection line, 43 vertical signal line, 44 operation MOS switch, 45 load capacitance element, 46 reset MOS switch, 47 reset bias voltage supply terminal , 48 horizontal scanning circuits, 49 horizontal signal lines, 50 horizontal MOS switches, h holes, e
Electronic, H BLK horizontal blanking period, H horizontal repetition period, T A horizontal effective scanning period, T 1 reset period, T 2 readout period, T 3 pixel reset period, V
RB reset bias voltage, L light, V g-read gate potential

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 画素の半導体表面と絶縁膜との界面に電
荷を注入して暗電流を抑えるようにした増幅型固体撮像
素子であって、 水平繰り返し周期内の所要の期間に、上記界面に電荷注
入する手段を有し、 該電荷注入が上記水平繰り返し周期の複数倍の周期毎に
1回行われるようにして成ることを特徴とする増幅型固
体撮像素子。
1. An amplifying solid-state imaging device in which a charge is injected into an interface between a semiconductor surface of a pixel and an insulating film to suppress dark current, wherein the interface is connected to the interface during a required period within a horizontal repetition period. An amplification type solid-state imaging device, comprising: means for injecting electric charge, wherein the electric charge is injected once every plural times the horizontal repetition period.
【請求項2】 上記複数倍の周期は、上記界面に電荷注
入する動作に起因する暗電流量と、上記界面に起因する
暗電流量との和が最小となる周期に設定されて成ること
を特徴とする請求項1に記載の増幅型固体撮像素子。
2. The method according to claim 1, wherein the multiple cycle is set to a cycle in which a sum of a dark current amount caused by an operation of injecting charges into the interface and a dark current amount caused by the interface is minimized. The amplification type solid-state imaging device according to claim 1.
【請求項3】 上記複数倍の周期は、2〜10倍の周期
に設定されて成ることを特徴とする請求項1に記載の増
幅型固体撮像素子。
3. The amplifying solid-state imaging device according to claim 1, wherein the multiple cycle is set to a cycle of 2 to 10 times.
【請求項4】 画素の半導体表面と絶縁膜との界面に暗
電流を抑えるための電荷注入を水平繰り返し周期内の所
要の期間に行い、 かつ、上記電荷注入を上記水平繰り返し周期の複数倍の
周期毎に1回行うことを特徴とする増幅型固体撮像素子
の駆動方法。
4. A charge injection for suppressing a dark current at an interface between a semiconductor surface of a pixel and an insulating film is performed during a required period in a horizontal repetition cycle, and the charge injection is performed a plurality of times of the horizontal repetition cycle. A method for driving an amplification type solid-state imaging device, wherein the method is performed once every cycle.
【請求項5】 上記複数倍の周期を、上記界面に電荷注
入する動作に起因する暗電流量と、上記界面に起因する
暗電流量との和が最小となる周期に設定することを特徴
とする請求項4に記載の増幅型固体撮像素子の駆動方
法。
5. The method according to claim 1, wherein the multiple cycle is set to a cycle in which a sum of a dark current amount caused by an operation of injecting charges into the interface and a dark current amount caused by the interface is minimized. The method for driving an amplification type solid-state imaging device according to claim 4.
【請求項6】 上記複数倍の周期を、2〜10倍の周期
に設定することを特徴とする請求項4に記載の増幅型固
体撮像素子の駆動方法。
6. The driving method of an amplification type solid-state imaging device according to claim 4, wherein the multiple cycle is set to a cycle of 2 to 10 times.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7084915B1 (en) 1999-05-28 2006-08-01 Pentax Corporation Apparatus for driving an image device
JP2019114574A (en) * 2017-12-20 2019-07-11 株式会社リコー Semiconductor device, imaging device and optical sensor

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US7084915B1 (en) 1999-05-28 2006-08-01 Pentax Corporation Apparatus for driving an image device
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