JPH11205693A - Solid-state image pickup device - Google Patents

Solid-state image pickup device

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JPH11205693A
JPH11205693A JP10006928A JP692898A JPH11205693A JP H11205693 A JPH11205693 A JP H11205693A JP 10006928 A JP10006928 A JP 10006928A JP 692898 A JP692898 A JP 692898A JP H11205693 A JPH11205693 A JP H11205693A
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a solid-state image pickup device with which a cut-off frequency can be increased without restricting an input voltage range to ensure linear operation. SOLUTION: This image pickup device is provided with plural photoelectric transducers 1, a charge transfer part 2 for transferring signals converted by the respective photoelectric transducers 1, a floating diffusing layer 3 for detecting the output of the charge transfer part 2 as a voltage, and an impedance converting part 4 connected to the floating diffusing layer 3 so as to perform impedance conversion. The impedance coverting part 4 is composed of series-connected two source follower circuits 41 and 42, which have driver transistors QD1 and QD2 and load transistors QL1 and QL2. Since a threshold voltage VTHL1 of the load transistor QL1 on a first stage is made lower than that of the load transistor QL2 on the following stage, a cut-off frequency can be increased, without restricting an input voltage range to ensure linear operation.

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、複数の光電変換部
と、各光電変換部で光電変換された信号電荷を転送する
転送部とを有する固体撮像装置に関し、特に、固体撮像
装置の出力段の回路構成に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a solid-state imaging device having a plurality of photoelectric conversion units and a transfer unit for transferring signal charges photoelectrically converted by each photoelectric conversion unit, and more particularly to an output stage of the solid-state imaging device. Circuit configuration.

【0002】[0002]

【従来の技術】図6は従来の固体撮像装置の概略構成を
示す図である。図6の固体撮像装置は、各画素に対応し
て設けられる複数の光電変換部1と、各光電変換部1で
光電変換された信号電荷を順次転送する電荷転送部2
と、電荷転送部2から出力された信号電荷に応じた電圧
を出力する浮遊拡散層3(または浮遊電極)と、浮遊拡
散層3に接続されるインピーダンス変換部4とを備え
る。
2. Description of the Related Art FIG. 6 is a diagram showing a schematic configuration of a conventional solid-state imaging device. The solid-state imaging device in FIG. 6 includes a plurality of photoelectric conversion units 1 provided corresponding to respective pixels, and a charge transfer unit 2 that sequentially transfers signal charges photoelectrically converted by each photoelectric conversion unit 1.
A floating diffusion layer 3 (or a floating electrode) for outputting a voltage corresponding to the signal charge output from the charge transfer unit 2; and an impedance conversion unit 4 connected to the floating diffusion layer 3.

【0003】浮遊拡散層3には、一定のバイアスに浮遊
拡散層をリセットするためのMOS トランジスタQ1と、
電荷転送部2から転送された信号電荷を蓄積するコンデ
ンサCJ とが接続され、MOS トランジスタQ1が非導通
のときにコンデンサCJ に蓄積された電荷に応じて、浮
遊拡散層3の電圧が変化する。
The floating diffusion layer 3 includes a MOS transistor Q1 for resetting the floating diffusion layer to a constant bias,
The capacitor CJ for storing the signal charge transferred from the charge transfer unit 2 is connected, and the voltage of the floating diffusion layer 3 changes according to the charge stored in the capacitor CJ when the MOS transistor Q1 is off.

【0004】インピーダンス変換部4は、縦続接続され
た2つのソースフォロワ回路41,42により構成され
る。ソースフォロワ回路41は、直列接続されたドライ
バトランジスタQD1と負荷トランジスタQL1とを有す
る。同様に、ソースフォロワ回路42は、直列接続され
たドライバトランジスタQD2と負荷トランジスタQL2と
を有する。これら各トランジスタはいずれもn型MOS ト
ランジスタにより構成される。ドライバトランジスタQ
D1,QD2の一端には電源電圧VD が印加され、負荷トラ
ンジスタQL1,QL2の一端は接地されている。
[0004] The impedance converter 4 is composed of two cascade-connected source follower circuits 41 and 42. The source follower circuit 41 has a driver transistor QD1 and a load transistor QL1 connected in series. Similarly, the source follower circuit 42 has a driver transistor QD2 and a load transistor QL2 connected in series. Each of these transistors is constituted by an n-type MOS transistor. Driver transistor Q
The power supply voltage VD is applied to one ends of D1 and QD2, and one ends of the load transistors QL1 and QL2 are grounded.

【0005】ドライバトランジスタQD1,QD2はいずれ
も、チャネル領域にイオン注入を行わない表面チャネル
トランジスタであり、これらドライバトランジスタQD
1,QD2のしきい値電圧VTHD1,VTHD2は0Vである。
Both driver transistors QD1 and QD2 are surface channel transistors that do not perform ion implantation in the channel region.
1, the threshold voltages VTHD1 and VTHD2 of QD2 are 0V.

【0006】一方、負荷トランジスタQL1,QL2はいず
れも、しきい値電圧調整のためリンイオンの注入を行っ
たディプレッション型のトランジスタであり、各負荷ト
ランジスタQL1,QL2のしきい値電圧VTHL1,VTHL2は
(−2)Vに設定される。
On the other hand, each of the load transistors QL1 and QL2 is a depletion type transistor in which phosphorus ions are implanted for adjusting the threshold voltage, and the threshold voltages VTHL1 and VTHL2 of the load transistors QL1 and QL2 are ( -2) Set to V.

【0007】典型的な初段のドライバトランジスタQD1
のチャネル幅Wとチャネル長Lとの寸法比(W/L)D1
は約6μm/2μm、同負荷トランジスタQL1の寸法比
(W/L)L1は約20μm/15μm、後段のドライバトラ
ンジスタQD2の寸法比(W/L)D2は約150 μm/2μ
m、同負荷トランジスタQL2の寸法比(W/L)L2は約
40μm/2μmである。また、各ドライバトランジスタ
QD1,QD2と負荷トランジスタQL1,QL2のゲート酸化
膜は約500 オンク゛ストローム、電源電圧VDは15V程
度に設定される。
A typical first stage driver transistor QD1
Dimension ratio (W / L) D1 of channel width W and channel length L
Is about 6 μm / 2 μm, the dimensional ratio (W / L) L1 of the load transistor QL1 is about 20 μm / 15 μm, and the dimensional ratio (W / L) D2 of the subsequent driver transistor QD2 is about 150 μm / 2μ
m, the dimensional ratio (W / L) L2 of the load transistor QL2 is approximately
40 μm / 2 μm. The gate oxide films of the driver transistors QD1 and QD2 and the load transistors QL1 and QL2 are set to about 500 Å, and the power supply voltage VD is set to about 15V.

【0008】図6において、MOS トランジスタQ1,Q
D1,QD2のゲート−ドレイン間の寄生容量をそれぞれC
1〜C3とすると、浮遊拡散層3の総対地容量Cは、C
=CJ +C1 +C2 で表され、電荷電圧変換比は、1/
(CJ +C1 +C2 )で与えられる。
In FIG. 6, MOS transistors Q1, Q
The parasitic capacitance between the gate and drain of D1 and QD2 is C
1 to C3, the total ground capacitance C of the floating diffusion layer 3 is C
= CJ + C1 + C2, and the charge-to-voltage conversion ratio is 1 /
(CJ + C1 + C2).

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】図6のような2段構成
のソースフォロワ回路41,42で発生されるノイズの
出力信号への影響を軽減するには、上述した電荷電圧変
換比は大きい方が望ましく、例えば寄生容量C1 を小さ
くすればよい。このため、従来は、上述したように、初
段のドライバトランジスタQD1のゲート幅Wを6μm程
度に小さく設計していた。
In order to reduce the influence of the noise generated by the two-stage source follower circuits 41 and 42 on the output signal as shown in FIG. It is desirable to reduce the parasitic capacitance C1, for example. For this reason, conventionally, as described above, the gate width W of the first-stage driver transistor QD1 has been designed to be as small as about 6 μm.

【0010】また、初段のドライバトランジスタQD1の
ゲート長Lは、短チャネル効果による特性の劣化や信頼
性の劣化を防止するためには、約2μmより短くするの
は望ましくない。このため、後述するように、初段のソ
ースフォロワ回路41のカットオフ周波数を高くするこ
とは困難で、図6の固体撮像装置は、高速駆動させたと
きに、良好な出力波形が得られないという問題があっ
た。
It is not desirable that the gate length L of the driver transistor QD1 in the first stage is shorter than about 2 μm in order to prevent deterioration of characteristics and reliability due to the short channel effect. For this reason, as described later, it is difficult to increase the cutoff frequency of the first-stage source follower circuit 41, and the solid-state imaging device in FIG. 6 cannot obtain a good output waveform when driven at high speed. There was a problem.

【0011】ここで、カットオフ(遮断)周波数を高く
する方策について検討する。
Here, a measure for increasing the cutoff (cutoff) frequency will be discussed.

【0012】カットオフ周波数を高くするには、初段の
ドライバトランジスタQD1と負荷トランジスタQL1の各
寸法比(W/L)D1,(W/L)L1のいずれかを大きく
すればよい。ところが、初段のドライバトランジスタQ
D1の寸法比(W/L)D1は、上述したように、電荷電圧
変換比の制約から大きくすることはできない。
To increase the cutoff frequency, one of the dimensional ratios (W / L) D1 and (W / L) L1 of the driver transistor QD1 and the load transistor QL1 in the first stage may be increased. However, the first-stage driver transistor Q
As described above, the dimensional ratio (W / L) D1 of D1 cannot be increased due to the restriction of the charge-voltage conversion ratio.

【0013】また、初段の負荷トランジスタQL1の寸法
比(W/L)L1を大きくするには、負荷トランジスタQ
L1のゲート長Lを短くすることも考えられるが、このよ
うにすると、負荷トランジスタQL1の面積に反比例して
フリッカノイズ(1/f 雑音)が増えることが知られてい
る。また、ゲート幅Wを大きくすると、ドレイン拡散層
の面積やドレイン−ゲート間のカップリング容量の増加
により寄生容量C4が増えるという副作用が生じ、結果
的に、カットオフ周波数は高くならない。
To increase the dimensional ratio (W / L) L1 of the first-stage load transistor QL1, the load transistor Q
Although it is conceivable to shorten the gate length L of L1, it is known that flicker noise (1 / f noise) increases in inverse proportion to the area of the load transistor QL1. In addition, when the gate width W is increased, a side effect that the parasitic capacitance C4 increases due to an increase in the area of the drain diffusion layer and the coupling capacitance between the drain and the gate occurs, and as a result, the cutoff frequency does not increase.

【0014】一方、負荷トランジスタQL1,QL2に注入
する不純物(リン)イオンの量を変更して負荷トランジ
スタQL1,QL2のしきい値電圧を調整することにより、
カットオフ周波数を高くすることも考えられる。
On the other hand, by changing the amount of impurity (phosphorus) ions implanted into the load transistors QL1 and QL2 to adjust the threshold voltages of the load transistors QL1 and QL2,
It is also conceivable to increase the cutoff frequency.

【0015】例えば、図7は、縦続接続された2段構成
のソースフォロワ回路41,42内の負荷トランジスタ
QL1,QL2に図6よりも多くのリンイオンを注入し、し
きい値電圧VTHL1,VTHL2を(−4)Vまで下げた例を
示す回路図である。しきい値電圧VTHL1,VTHL2を下げ
ると、カットオフ周波数を高くすることができるが、そ
の一方で、後段のソースフォロワ回路42の出力電圧レ
ベルが低下し、線形動作が可能な入力電圧の範囲が狭く
なってしまう。
For example, FIG. 7 shows that more phosphorus ions are implanted into the load transistors QL1 and QL2 in the cascade-connected two-stage source follower circuits 41 and 42, and the threshold voltages VTHL1 and VTHL2 are increased. (-4) is a circuit diagram illustrating an example in which the voltage is reduced to V. FIG. When the threshold voltages VTHL1 and VTHL2 are reduced, the cutoff frequency can be increased. On the other hand, the output voltage level of the source follower circuit 42 at the subsequent stage decreases, and the input voltage range in which linear operation can be performed is reduced. It becomes narrow.

【0016】本発明は、このような点に鑑みてなされた
ものであり、その目的は、回路や製造工程を複雑化する
ことなく、また、線形動作が可能な入力電圧範囲を狭め
ることなく、カットオフ(遮断)周波数を高くすること
ができる固体撮像装置を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above points, and has as its object to reduce the input voltage range in which linear operation can be performed without complicating circuits and manufacturing processes. An object of the present invention is to provide a solid-state imaging device capable of increasing a cutoff (cut-off) frequency.

【0017】[0017]

【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ために、請求項1の発明は、複数の光電変換部と、これ
ら光電変換部で光電変換された信号電荷を転送する転送
部と、この転送部から出力された信号電荷に応じた電圧
を出力する電圧出力部と、この電圧出力部の出力インピ
ーダンスを変換するインピーダンス変換部とを備え、前
記インピーダンス変換部は、直列接続された駆動トラン
ジスタおよび負荷トランジスタからなるソースフォロワ
回路を2段以上縦続接続して構成され、初段の前記ソー
スフォロワ回路内の前記駆動トランジスタのゲート端子
に前記電圧出力部の出力電圧を供給する固体撮像装置に
おいて、前記各ソースフォロワ回路内の前記負荷トラン
ジスタの一端はそれぞれ基準電圧に設定され、前記各ソ
ースフォロワ回路内の前記駆動トランジスタの一端には
所定の電圧が印加され、初段の前記ソースフォロワ回路
内の前記負荷トランジスタのしきい値電圧の絶対値を、
初段以外の前記ソースフォロワ回路内のすべての前記負
荷トランジスタのしきい値電圧の絶対値よりも大きくし
たものである。
In order to solve the above-mentioned problems, the invention according to claim 1 comprises a plurality of photoelectric conversion units, a transfer unit for transferring signal charges photoelectrically converted by these photoelectric conversion units, and A voltage output unit that outputs a voltage corresponding to the signal charge output from the transfer unit; and an impedance conversion unit that converts the output impedance of the voltage output unit. The impedance conversion unit includes a series-connected drive transistor. And a solid-state imaging device configured to cascade two or more source follower circuits each including a load transistor and supplying an output voltage of the voltage output unit to a gate terminal of the drive transistor in the first-stage source follower circuit. One end of the load transistor in each source follower circuit is set to a reference voltage, and each of the source follower circuits Of the drive to one end of the transistor predetermined voltage is applied, the absolute value of the threshold voltage of the load transistor in the source follower circuit of the first stage,
The threshold voltages of all the load transistors in the source follower circuits other than the first stage are larger than the absolute values of the threshold voltages.

【0018】請求項3の発明は、複数の光電変換部と、
これら光電変換部で光電変換された信号電荷を転送する
転送部と、この転送部から出力された信号電荷に応じた
電圧を出力する電圧出力部と、この電圧出力部の出力イ
ンピーダンスを変換するインピーダンス変換部とを備
え、前記インピーダンス変換部は、直列接続された駆動
トランジスタおよび負荷トランジスタからなるソースフ
ォロワ回路を2段以上縦続接続して構成され、初段の前
記ソースフォロワ回路内の前記駆動トランジスタのゲー
ト端子に前記電圧出力部の出力電圧を供給する固体撮像
装置において、前記各ソースフォロワ回路内の前記負荷
トランジスタの一端はそれぞれ基準電圧に設定され、前
記各ソースフォロワ回路内の前記駆動トランジスタの一
端には所定の電圧が印加され、初段の前記ソースフォロ
ワ回路内の前記負荷トランジスタのゲート電圧の絶対値
を、初段以外の前記ソースフォロワ回路内のすべての前
記負荷トランジスタのゲート電圧の絶対値よりも大きく
したものである。
According to a third aspect of the present invention, a plurality of photoelectric conversion units are provided.
A transfer unit that transfers the signal charges photoelectrically converted by these photoelectric conversion units, a voltage output unit that outputs a voltage corresponding to the signal charges output from the transfer unit, and an impedance that converts the output impedance of the voltage output unit A conversion unit, wherein the impedance conversion unit is configured by cascading two or more source follower circuits each including a drive transistor and a load transistor connected in series, and a gate of the drive transistor in the first-stage source follower circuit. In a solid-state imaging device that supplies an output voltage of the voltage output unit to a terminal, one end of each of the load transistors in each of the source follower circuits is set to a reference voltage, and one end of the drive transistor in each of the source follower circuits. A predetermined voltage is applied, and the load in the first stage source follower circuit is The absolute value of the gate voltage of the transistor, is made larger than the absolute values of all of the gate voltage of the load transistor in the source follower circuit other than the first stage.

【0019】請求項5の発明は、複数の光電変換部と、
これら光電変換部で光電変換された信号電荷を転送する
転送部と、この転送部から出力された信号電荷に応じた
電圧を出力する電圧出力部と、この電圧出力部の出力イ
ンピーダンスを変換するインピーダンス変換部とを備
え、前記インピーダンス変換部は、直列接続された駆動
トランジスタおよび負荷トランジスタからなるソースフ
ォロワ回路を2段以上縦続接続して構成され、初段の前
記ソースフォロワ回路内の前記駆動トランジスタのゲー
ト端子に前記電圧出力部の出力電圧を供給する固体撮像
装置において、前記各ソースフォロワ回路内の前記負荷
トランジスタの一端はそれぞれ基準電圧に設定され、前
記各ソースフォロワ回路内の前記駆動トランジスタの一
端には所定の電圧が印加され、前記各ソースフォロワ回
路内の全トランジスタは、n型MOSトランジスタおよび
p型MOS トランジスタのいずれか一方で構成され、前記
各ソースフォロワ回路内の全トランジスタがn型MOS ト
ランジスタで構成される場合には、初段の前記ソースフ
ォロワ回路内の前記駆動トランジスタのしきい値電圧
を、初段以外の前記ソースフォロワ回路内のすべての前
記駆動トランジスタのしきい値電圧よりも大きくし、前
記各ソースフォロワ回路内の全トランジスタがp型MOS
トランジスタで構成される場合には、初段の前記ソース
フォロワ回路内の前記駆動トランジスタのしきい値電圧
を、初段以外の前記ソースフォロワ回路内のすべての前
記駆動トランジスタのしきい値電圧よりも小さくしたも
のである。
According to a fifth aspect of the present invention, a plurality of photoelectric conversion units are provided.
A transfer unit that transfers the signal charges photoelectrically converted by these photoelectric conversion units, a voltage output unit that outputs a voltage corresponding to the signal charges output from the transfer unit, and an impedance that converts the output impedance of the voltage output unit A conversion unit, wherein the impedance conversion unit is configured by cascading two or more source follower circuits each including a drive transistor and a load transistor connected in series, and a gate of the drive transistor in the first-stage source follower circuit. In a solid-state imaging device that supplies an output voltage of the voltage output unit to a terminal, one end of each of the load transistors in each of the source follower circuits is set to a reference voltage, and one end of the drive transistor in each of the source follower circuits. Is a predetermined voltage, and all the transistors in each of the source follower circuits are Is comprised of one of an n-type MOS transistor and a p-type MOS transistor, and when all the transistors in each of the source follower circuits are comprised of n-type MOS transistors, the The threshold voltages of the driving transistors are made higher than the threshold voltages of all the driving transistors in the source follower circuits except the first stage, and all the transistors in each of the source follower circuits are p-type MOS transistors.
When configured with transistors, the threshold voltage of the drive transistor in the source follower circuit of the first stage is smaller than the threshold voltage of all the drive transistors in the source follower circuit other than the first stage. Things.

【0020】[0020]

【発明の実施の形態】〔第1の実施形態〕以下、本発明
に係る固体撮像装置について、図面を参照しながら具体
的に説明する。図1は本発明に係る固体撮像装置の一実
施形態の回路図である。図1では、図6と共通する構成
部分に同一符号を付している。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS [First Embodiment] A solid-state imaging device according to the present invention will be specifically described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a circuit diagram of an embodiment of a solid-state imaging device according to the present invention. In FIG. 1, the same components as those in FIG. 6 are denoted by the same reference numerals.

【0021】図1の固体撮像装置は、図6に示す従来の
装置とほぼ同じように構成され、各画素に対応して設け
られる複数の光電変換部1と、各光電変換部1で光電変
換した信号電荷を転送する電荷転送部2と、電荷転送部
2から出力された信号電荷を電圧として検出する浮遊拡
散層3(または浮遊電極)と、浮遊拡散層3に接続され
インピーダンス変換を行うインピーダンス変換部4とを
備える。インピーダンス変換部4は、図6と同様に、縦
続接続された2つのソースフォロワ回路41,42から
なる。ソースフォロワ回路41は、直列接続されたドラ
イバトランジスタQD1と負荷トランジスタQL1とを有
し、ソースフォロワ回路42は、直列接続されたドライ
バトランジスタQD2と負荷トランジスタQL2とを有す
る。これら各トランジスタはいずれもn型MOS トランジ
スタにより構成され、ドライバトランジスタQD1,QD2
の一端には電源電圧VD が印加され、負荷トランジスタ
QL1,QL2の一端は接地されている。
The solid-state image pickup device shown in FIG. 1 has substantially the same configuration as the conventional device shown in FIG. 6, and includes a plurality of photoelectric conversion units 1 provided corresponding to respective pixels, and the photoelectric conversion units 1 Transfer section 2 for transferring the converted signal charges, a floating diffusion layer 3 (or a floating electrode) for detecting the signal charges output from the charge transfer section 2 as a voltage, and an impedance connected to the floating diffusion layer 3 and performing impedance conversion. And a conversion unit 4. The impedance conversion unit 4 includes two cascade-connected source follower circuits 41 and 42, as in FIG. The source follower circuit 41 has a driver transistor QD1 and a load transistor QL1 connected in series, and the source follower circuit 42 has a driver transistor QL2 and a load transistor QL2 connected in series. Each of these transistors is constituted by an n-type MOS transistor, and driver transistors QD1, QD2
The power supply voltage VD is applied to one end of the load transistor, and one ends of the load transistors QL1 and QL2 are grounded.

【0022】本実施形態は、初段のソースフォロワ回路
41内の負荷トランジスタQL1のしきい値電圧VTHL1を
図6に示す従来の回路よりも低くしたことを特徴とす
る。すなわち、本実施形態では、初段のソースフォロワ
回路41内の負荷トランジスタQL1のしきい値電圧VTH
L1を約(−4)V、後段のソースフォロワ回路42内の
負荷トランジスタQL2のしきい値電圧VTHL2を(−2)
Vに設定している。
This embodiment is characterized in that the threshold voltage VTHL1 of the load transistor QL1 in the first stage source follower circuit 41 is lower than that of the conventional circuit shown in FIG. That is, in the present embodiment, the threshold voltage VTH of the load transistor QL1 in the source follower circuit 41 of the first stage is
L1 is about (-4) V, and the threshold voltage VTHL2 of the load transistor QL2 in the source follower circuit 42 at the subsequent stage is (-2).
V is set.

【0023】このようなしきい値電圧の調整は、負荷ト
ランジスタQL1,QL2のチャネル領域に注入される不純
物(リン)イオンの量を調整することにより行われる。
より詳細には、初段の負荷トランジスタQL1に対して
は、後段の負荷トランジスタQL2よりも多くのリンイオ
ンを注入して、各負荷トランジスタQL1,QL2のしきい
値電圧VTHL1,VTHL2を上述した値にする。
The adjustment of the threshold voltage is performed by adjusting the amount of impurity (phosphorus) ions implanted into the channel regions of the load transistors QL1 and QL2.
More specifically, more phosphorus ions are implanted into the first-stage load transistor QL1 than the latter-stage load transistor QL2, and the threshold voltages VTHL1 and VTHL2 of each of the load transistors QL1 and QL2 are set to the above-described values. .

【0024】次に、図1の固体撮像装置のカットオフ周
波数について説明する。
Next, the cutoff frequency of the solid-state imaging device of FIG. 1 will be described.

【0025】よく知られているように、単体のn型MOS
トランジスタのV-I 特性は、飽和領域(VDS≧VGS−V
TH、ただし、VDSはドレイン−ソース間電圧、VGSはゲ
ート−ソース間電圧)内では(1)式で表される。 IDS=kn ・(W/L)・(VGS−VTH)2 … (1) ただし、kn =μεox/(2tox)で、toxはゲート酸
化膜厚、μは易動度、εoxは酸化膜比誘電率である。
As is well known, a single n-type MOS
The VI characteristic of the transistor is in the saturation region (VDS ≧ VGS−V
TH, where VDS is the drain-source voltage, and VGS is the gate-source voltage.) IDS = kn · (W / L) · (VGS−VTH) 2 (1) where kn = μεox / (2tox), where tox is the thickness of the gate oxide, μ is the mobility, and εox is the relative dielectric constant of the oxide film. Rate.

【0026】(1)式を用いると、図1に示す初段のソ
ースフォロワ回路41の出力Vout1は(2)式で与えら
れる。ただし、(W/L)L1は負荷トランジスタQL1の
ゲート幅Wとゲート長Lの寸法比、(W/L)D1はドラ
イバトランジスタQD1の寸法比である。
Using the equation (1), the output Vout1 of the first-stage source follower circuit 41 shown in FIG. 1 is given by the equation (2). Here, (W / L) L1 is the dimensional ratio of the gate width W to the gate length L of the load transistor QL1, and (W / L) D1 is the dimensional ratio of the driver transistor QD1.

【0027】[0027]

【数1】 この初段のソースフォロワ回路41のカットオフ周波数
fは(3)式で与えられる。ただし、C3 はQD2の寄生
容量、C4 はQD2の入力容量である。
(Equation 1) The cutoff frequency f of the first-stage source follower circuit 41 is given by equation (3). Here, C3 is the parasitic capacitance of QD2, and C4 is the input capacitance of QD2.

【0028】[0028]

【数2】 次に、図1に示す後段のソースフォロワ回路42の線形
動作が可能な入力電圧の範囲について検討する。
(Equation 2) Next, the range of the input voltage in which the source follower circuit 42 in the subsequent stage shown in FIG.

【0029】図6に示す従来の後段のソースフォロワ回
路42の出力Vout2は(4)式で与えられる。ただし、
(W/L)L2は負荷トランジスタL2の寸法比、(W/
L)D2はドライバトランジスタD2の寸法比である。
The output Vout2 of the conventional source follower circuit 42 shown in FIG. 6 is given by equation (4). However,
(W / L) L2 is the dimensional ratio of the load transistor L2, (W / L)
L) D2 is a dimensional ratio of the driver transistor D2.

【0030】[0030]

【数3】 初段のドライバトランジスタQD1の飽和条件より、
(5)式の関係が成り立つ。ただし、VINは電荷転送部
2の出力、VD は電源電圧である。 VIN < VD … (5) また、後段の負荷トランジスタQL2の飽和条件より、
(6)式の関係が成り立つ。 Vout2 < VTHL2 … (6) (4)〜(6)式より、線形動作が可能な入力電圧の範
囲は(7)式で与えられる。
(Equation 3) From the saturation condition of the first stage driver transistor QD1,
Equation (5) holds. Here, VIN is the output of the charge transfer unit 2, and VD is the power supply voltage. VIN <VD (5) Also, from the saturation condition of the load transistor QL2 in the subsequent stage,
Equation (6) holds. Vout2 <VTHL2 (6) From the expressions (4) to (6), the range of the input voltage capable of performing the linear operation is given by the expression (7).

【0031】[0031]

【数4】 図6に示す従来の固体撮像装置では、初段と後段の負荷
トランジスタQL1,QL2のしきい値電圧VTHL1,VTHL2
をいずれも(−2)Vにしていたが、本実施形態では、
初段の負荷トランジスタQL1のしきい値電圧VTHL1を
(−4)V、後段の負荷トランジスタQL2のしきい値電
圧VTHL2を(−2)Vに設定している。これにより、
(4)式からわかるように、本実施形態の固体撮像装置
のカットオフ周波数は従来の2倍になる。
(Equation 4) In the conventional solid-state imaging device shown in FIG. 6, the threshold voltages VTHL1 and VTHL2 of the load transistors QL1 and QL2 at the first and second stages are set.
Are set to (−2) V, but in this embodiment,
The threshold voltage VTHL1 of the first-stage load transistor QL1 is set to (-4) V, and the threshold voltage VTHL2 of the second-stage load transistor QL2 is set to (-2) V. This allows
As can be seen from the equation (4), the cutoff frequency of the solid-state imaging device according to the present embodiment is twice the conventional one.

【0032】このとき、(7)式からわかるように、ソ
ースフォロワ回路41,42の線形動作が可能な入力電
圧の範囲は若干減少してしまうが、後段の負荷トランジ
スタQL2のしきい値電圧VTHL2は従来と同じ電圧値であ
るため、線形動作が可能な入力電圧範囲の減少量を実用
上問題のない範囲内に留めることができる。
At this time, as can be seen from equation (7), the input voltage range in which the source follower circuits 41 and 42 can operate linearly decreases slightly, but the threshold voltage VTHL2 of the load transistor QL2 at the subsequent stage is reduced. Has the same voltage value as in the prior art, so that the amount of decrease in the input voltage range in which the linear operation can be performed can be kept within a practically acceptable range.

【0033】すなわち、第1の実施形態によれば、線形
動作が可能な入力電圧範囲をほとんど狭めることなく、
固体撮像装置の出力段のカットオフ(遮断)周波数を高
くすることができる。また、第1の実施形態では、2段
構成のソースフォロワ回路41,42内の負荷トランジ
スタQL1,QL2のゲート端子をいずれもソース端子に接
続するため、負荷トランジスタQL1,QL2のゲート電圧
を生成する回路が不要となり、固体撮像装置の構成を簡
略化できる。
That is, according to the first embodiment, the input voltage range in which the linear operation can be performed is hardly narrowed.
The cutoff (cutoff) frequency of the output stage of the solid-state imaging device can be increased. In the first embodiment, since the gate terminals of the load transistors QL1 and QL2 in the two-stage source follower circuits 41 and 42 are both connected to the source terminals, the gate voltages of the load transistors QL1 and QL2 are generated. No circuit is required, and the configuration of the solid-state imaging device can be simplified.

【0034】なお、図1に示す各MOS トランジスタQD
1,QD2,QL1,QL2のしきい値電圧は、図示された値
に限定されない。すなわち、初段の負荷トランジスタQ
L1のしきい値電圧VTHL1が後段の負荷トランジスタQL2
のしきい値電圧VTHL2よりも低ければよく、各しきい値
電圧は(−4)V、(−2)Vに限定されない。また、
駆動トランジスタQD1,QD2のしきい値電圧VTHD1,V
THD2も0V以外の電圧にしてもよい。
Each MOS transistor QD shown in FIG.
The threshold voltages of 1, QD2, QL1, and QL2 are not limited to the illustrated values. That is, the first-stage load transistor Q
The threshold voltage VTHL1 of L1 is equal to the load transistor QL2 in the subsequent stage.
It is only necessary that the threshold voltage is lower than the threshold voltage VTHL2 of (1), and each threshold voltage is not limited to (−4) V and (−2) V. Also,
The threshold voltages VTHD1, VTH of the driving transistors QD1, QD2
THD2 may be a voltage other than 0V.

【0035】〔第2の実施形態〕第1の実施形態では、
初段の負荷トランジスタQL1のゲート端子を接地してい
るが、ゲート端子に所定の電圧を印加することによって
も、第1の実施形態と同様の効果を得ることができる。
[Second Embodiment] In the first embodiment,
Although the gate terminal of the first-stage load transistor QL1 is grounded, the same effect as in the first embodiment can be obtained by applying a predetermined voltage to the gate terminal.

【0036】図2は第2の実施形態における固体撮像装
置の出力段の回路図である。図2の回路は、2段構成の
ソースフォロワ回路41,42内の4つのn型MOS トラ
ンジスタQD1,QD2,QL1,QL2のしきい値電圧をいず
れも0Vに設定し、かつ、初段の負荷トランジスタQL1
のゲート端子に4Vを印加し、かつ、後段の負荷トラン
ジスタQL2のゲート端子に2Vを印加する点で、図1に
示す第1の実施形態と異なる。
FIG. 2 is a circuit diagram of an output stage of the solid-state imaging device according to the second embodiment. The circuit of FIG. 2 sets the threshold voltages of the four n-type MOS transistors QD1, QD2, QL1, and QL2 in the two-stage source follower circuits 41 and 42 to 0 V, and sets the load transistors in the first stage. QL1
The first embodiment shown in FIG. 1 differs from the first embodiment shown in FIG. 1 in that 4 V is applied to the gate terminal of the load transistor QL2 and 2 V is applied to the gate terminal of the subsequent load transistor QL2.

【0037】図1,2のいずれの回路も、(1)式内の
(VGS−VTH)は同じ値になるため、第2の実施形態の
V-I 特性は第1の実施形態と同じになる。また、(3)
式内の(−VTHL1)も第1の実施形態と同じ値になるた
め、第2の実施形態では第1の実施形態と同じカットオ
フ周波数が得られる。
In each of the circuits of FIGS. 1 and 2, (VGS-VTH) in the equation (1) has the same value.
The VI characteristics are the same as in the first embodiment. Also, (3)
Since (-VTHL1) in the equation also has the same value as in the first embodiment, the same cutoff frequency as in the first embodiment can be obtained in the second embodiment.

【0038】また、第2の実施形態では、2段構成のソ
ースフォロワ回路41,42内の全トランジスタのしき
い値電圧を0Vにしているため、チャネル領域にリンイ
オンを注入する工程が不要となり、製造工程を簡略化で
きる。
In the second embodiment, since the threshold voltages of all the transistors in the two-stage source follower circuits 41 and 42 are set to 0 V, the step of implanting phosphorus ions into the channel region becomes unnecessary. The manufacturing process can be simplified.

【0039】なお、第2の実施形態では、4Vや2Vの
電圧を生成する回路が新たに必要になるが、この回路
は、図1に示す光電変換部1、電荷転送部2、浮遊拡散
層3およびインピーダンス変換部4と同一基板上に集積
化してもよく、あるいは、外部回路から供給してもよ
い。
In the second embodiment, a circuit for generating a voltage of 4 V or 2 V is newly required. This circuit includes a photoelectric conversion unit 1, a charge transfer unit 2, a floating diffusion layer shown in FIG. 3 and the impedance converter 4 may be integrated on the same substrate, or may be supplied from an external circuit.

【0040】また、図2に示す各ソースフォロワ回路4
1,42内の負荷トランジスタQL1,QL2のゲート端子
に印加する電圧は図示された電圧値に限定されない。た
だし、カットオフ周波数を高くするには、前段の負荷ト
ランジスタQL1のゲート電圧を後段の負荷トランジスタ
QL2のゲート電圧よりも高くする必要がある。さらに、
各ソースフォロワ回路41,42内の各しきい値電圧
を、0V以外の電圧値にしてもよい。
Each source follower circuit 4 shown in FIG.
The voltages applied to the gate terminals of the load transistors QL1 and QL2 in the first and second transistors 42 are not limited to the illustrated voltage values. However, in order to increase the cutoff frequency, it is necessary to make the gate voltage of the preceding load transistor QL1 higher than the gate voltage of the following load transistor QL2. further,
Each threshold voltage in each of the source follower circuits 41 and 42 may be a voltage value other than 0V.

【0041】〔第3の実施形態〕従来の回路(図7)の
ように、初段および後段の負荷トランジスタQL1,QL2
のしきい値電圧VTHL1,VTHL2を(−2)Vから(−
4)Vに下げると、カットオフ周波数は高くなるもの
の、(7)式からわかるように、線形動作が可能な入力
電圧の範囲が狭くなってしまう。この理由は、後段のソ
ースフォロワ回路42の出力電圧レベルが低下するため
である。そこで、以下に説明する第3の実施形態では、
後段のソースフォロワ回路42の出力電圧レベルが低下
しないようにしたことを特徴とする。
[Third Embodiment] As in the conventional circuit (FIG. 7), the load transistors QL1 and QL2
Threshold voltages VTHL1 and VTHL2 from (-2) V to (-
4) When the voltage is lowered to V, the cutoff frequency increases, but as can be seen from the equation (7), the input voltage range in which the linear operation can be performed is narrowed. This is because the output voltage level of the source follower circuit 42 at the subsequent stage decreases. Therefore, in a third embodiment described below,
It is characterized in that the output voltage level of the source follower circuit 42 at the subsequent stage is not reduced.

【0042】図3は第3の実施形態における固体撮像装
置の出力段の回路図である。図3の回路は、2段構成の
ソースフォロワ回路41,42内の負荷トランジスタQ
L1,QL2のしきい値電圧を(−4)Vに、初段のドライ
バトランジスタQD1のしきい値電圧を0Vに、後段のド
ライバトランジスタQD2のしきい値電圧を(−2)Vに
それぞれ設定している。
FIG. 3 is a circuit diagram of an output stage of the solid-state imaging device according to the third embodiment. The circuit shown in FIG. 3 includes load transistors Q in source follower circuits 41 and 42 having a two-stage configuration.
The threshold voltages of L1 and QL2 are set to (-4) V, the threshold voltage of the first driver transistor QD1 is set to 0 V, and the threshold voltage of the second driver transistor QD2 is set to (-2) V. ing.

【0043】このように、後段のドライバトランジスタ
QD2のしきい値電圧を0Vより低くすることにより、後
段のソースフォロワ回路42の出力電圧レベルが従来よ
りも高くなり、線形動作が可能な入力電圧の範囲が広が
る。また、第3の実施形態では、負荷トランジスタQL
1,QL2のしきい値電圧を(−2)Vよりも低い(−
4)Vに設定するため、従来よりもカットオフ周波数を
高くすることができる。さらに、第3の実施形態によれ
ば、第1の実施形態と同様に、負荷トランジスタQL1,
QL2のゲート電圧を生成する回路が不要となり、固体撮
像装置の構成を簡略化できる。
As described above, by setting the threshold voltage of the driver transistor QD2 at the subsequent stage lower than 0 V, the output voltage level of the source follower circuit 42 at the subsequent stage becomes higher than the conventional one, and the input voltage at which the linear operation can be performed. The range expands. In the third embodiment, the load transistor QL
1, the threshold voltage of QL2 is lower than (-2) V (-
4) Since it is set to V, the cutoff frequency can be made higher than before. Further, according to the third embodiment, similarly to the first embodiment, the load transistors QL1,
A circuit for generating the gate voltage of QL2 becomes unnecessary, and the configuration of the solid-state imaging device can be simplified.

【0044】なお、図3に示す各ソースフォロワ回路4
1,42内の各トランジスタのしきい値電圧は図示され
た電圧値に限定されない。すなわち、後段のドライバト
ランジスタQD2のしきい値電圧VTHD2が、前段のドライ
バトランジスタQD1のしきい値電圧VTHD1よりも低けれ
ばよく、各しきい値電圧は図示された以外の電圧値であ
ってもよい。
Each source follower circuit 4 shown in FIG.
The threshold voltage of each transistor in the transistors 1 and 42 is not limited to the illustrated voltage value. That is, the threshold voltage VTHD2 of the driver transistor QD2 in the subsequent stage only needs to be lower than the threshold voltage VTHD1 of the driver transistor QD1 in the preceding stage, and each threshold voltage may be a voltage value other than that shown. .

【0045】上述した各実施形態では、ソースフォロワ
回路41,42を2段縦続接続する例を説明したが、ソ
ースフォロワ回路を3段以上縦続接続してもよい。ソー
スフォロワ回路を3段以上縦続接続した場合には、第1
の実施形態においては、初段のソースフォロワ回路41
内の負荷トランジスタQL1のしきい値電圧を、初段以外
の他のすべてのソースフォロワ回路内の負荷トランジス
タQL2等のしきい値電圧よりも小さくすればよい。ま
た、第2の実施形態においては、初段のソースフォロワ
回路41内の負荷トランジスタQL1のゲート電圧を、初
段以外の他のすべてのソースフォロワ回路内の負荷トラ
ンジスタQL2等のゲート電圧よりも大きくすればよい。
また、第3の実施形態においては、初段のソースフォロ
ワ回路41内の駆動トランジスタQD1のしきい値電圧
を、初段以外の他のすべてのソースフォロワ回路内の駆
動トランジスタQD2等のしきい値電圧よりも大きくすれ
ばよい。
In each of the embodiments described above, the example in which the source follower circuits 41 and 42 are cascaded in two stages has been described. However, three or more source follower circuits may be cascaded. If three or more source follower circuits are connected in cascade, the first
In the embodiment, the first-stage source follower circuit 41
In this case, the threshold voltage of the load transistor QL1 may be lower than the threshold voltages of the load transistors QL2 and the like in all the source follower circuits other than the first stage. In the second embodiment, if the gate voltage of the load transistor QL1 in the first-stage source follower circuit 41 is set higher than the gate voltage of the load transistors QL2 and the like in all other source-follower circuits except the first-stage. Good.
In the third embodiment, the threshold voltage of the driving transistor QD1 in the source follower circuit 41 of the first stage is set higher than the threshold voltage of the driving transistor QD2 in all the source follower circuits other than the first stage. Should also be increased.

【0046】なお、上述した各実施形態では、n型MOS
トランジスタによりソースフォロワ回路41,42を構
成する例を説明したが、p型MOS トランジスタによりソ
ースフォロワ回路41,42を構成してもよい。例え
ば、図4,5はそれぞれ、第1および第3の実施形態を
p型MOS トランジスタで構成した例を示す回路図であ
る。これらの図に示すように、p型MOS トランジスタで
構成した場合には、電源電圧、しきい値電圧、およびゲ
ート電圧の極性が逆になる他は、n型MOS トランジスタ
と同じように構成される。
In each of the above embodiments, the n-type MOS
Although the example in which the source follower circuits 41 and 42 are configured by transistors has been described, the source follower circuits 41 and 42 may be configured by p-type MOS transistors. For example, FIGS. 4 and 5 are circuit diagrams each showing an example in which the first and third embodiments are constituted by p-type MOS transistors. As shown in these figures, in the case of a p-type MOS transistor, the configuration is the same as that of an n-type MOS transistor except that the polarities of the power supply voltage, threshold voltage and gate voltage are reversed. .

【0047】[0047]

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、例えば、初段のソースフォロワ回路内の負荷トラ
ンジスタのしきい値電圧を、初段以外のソースフォロワ
回路内のすべての負荷トランジスタのしきい値電圧より
も小さくするため、線形動作が可能な入力電圧の範囲を
狭めることなく、固体撮像装置の出力段のカットオフ周
波数を従来よりも高くすることができ、固体撮像装置の
電気的性能が向上する。
As described above in detail, according to the present invention, for example, the threshold voltage of the load transistor in the first-stage source follower circuit is changed to the threshold voltage of all the load transistors in the source-follower circuits other than the first stage. Since the threshold voltage is lower than the threshold voltage, the cutoff frequency of the output stage of the solid-state imaging device can be made higher than before without narrowing the range of the input voltage at which the linear operation can be performed. Performance is improved.

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

【図1】本発明に係る固体撮像装置の第1の実施形態の
回路図。
FIG. 1 is a circuit diagram of a first embodiment of a solid-state imaging device according to the present invention.

【図2】第2の実施形態における固体撮像装置の出力段
の回路図。
FIG. 2 is a circuit diagram of an output stage of a solid-state imaging device according to a second embodiment.

【図3】第3の実施形態における固体撮像装置の出力段
の回路図。
FIG. 3 is a circuit diagram of an output stage of a solid-state imaging device according to a third embodiment.

【図4】第1の実施形態をp型MOS トランジスタで構成
した回路図。
FIG. 4 is a circuit diagram in which the first embodiment is configured by p-type MOS transistors.

【図5】第3の実施形態をp型MOS トランジスタで構成
した回路図。
FIG. 5 is a circuit diagram in which the third embodiment is configured by p-type MOS transistors.

【図6】従来の固体撮像装置の概略構成を示す図。FIG. 6 is a diagram showing a schematic configuration of a conventional solid-state imaging device.

【図7】負荷トランジスタのスレッショルド電圧を低く
した例を示す回路図。
FIG. 7 is a circuit diagram showing an example in which the threshold voltage of a load transistor is lowered.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 光電変換部 2 電荷転送部 3 浮遊拡散層 4 インピーダンス変換部 41,42 ソースフォロワ回路 Reference Signs List 1 photoelectric conversion unit 2 charge transfer unit 3 floating diffusion layer 4 impedance conversion unit 41, 42 source follower circuit

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】複数の光電変換部と、これら光電変換部で
光電変換された信号電荷を転送する転送部と、この転送
部から出力された信号電荷に応じた電圧を出力する電圧
出力部と、この電圧出力部の出力インピーダンスを変換
するインピーダンス変換部とを備え、 前記インピーダンス変換部は、直列接続された駆動トラ
ンジスタおよび負荷トランジスタからなるソースフォロ
ワ回路を2段以上縦続接続して構成され、初段の前記ソ
ースフォロワ回路内の前記駆動トランジスタのゲート端
子に前記電圧出力部の出力電圧を供給する固体撮像装置
において、 前記各ソースフォロワ回路内の前記負荷トランジスタの
一端はそれぞれ基準電圧に設定され、 前記各ソースフォロワ回路内の前記駆動トランジスタの
一端には所定の電圧が印加され、 初段の前記ソースフォロワ回路内の前記負荷トランジス
タのしきい値電圧の絶対値を、初段以外の前記ソースフ
ォロワ回路内のすべての前記負荷トランジスタのしきい
値電圧の絶対値よりも大きくしたことを特徴とする固体
撮像装置。
A plurality of photoelectric conversion units; a transfer unit configured to transfer signal charges photoelectrically converted by the photoelectric conversion units; and a voltage output unit configured to output a voltage corresponding to the signal charges output from the transfer units. An impedance conversion unit that converts the output impedance of the voltage output unit. The impedance conversion unit is configured by cascade-connecting two or more source follower circuits each including a drive transistor and a load transistor connected in series. In the solid-state imaging device for supplying an output voltage of the voltage output unit to a gate terminal of the drive transistor in the source follower circuit, one end of each of the load transistors in each of the source follower circuits is set to a reference voltage, A predetermined voltage is applied to one end of the driving transistor in each source follower circuit, The absolute value of the threshold voltage of the load transistor in the source follower circuit is made larger than the absolute values of the threshold voltages of all the load transistors in the source follower circuit except the first stage. Solid-state imaging device.
【請求項2】前記各ソースフォロワ回路内のすべての前
記駆動トランジスタのしきい値電圧は0Vに設定され、 初段の前記ソースフォロワ回路内の前記負荷トランジス
タのしきい値電圧の絶対値は第1の電圧に設定され、 初段以外の前記ソースフォロワ回路内のすべての前記負
荷トランジスタのしきい値電圧の絶対値は、前記第1の
電圧よりも小さい第2の電圧に設定され、 前記各ソースフォロワ回路内の前記負荷トランジスタそ
れぞれについて、ゲート端子とソース端子とを前記基準
電圧に設定したことを特徴とする請求項1に記載の固体
撮像装置。
2. The threshold voltage of all of the driving transistors in each of the source follower circuits is set to 0V, and the absolute value of the threshold voltage of the load transistor in the first stage of the source follower circuit is the first. The absolute values of the threshold voltages of all the load transistors in the source follower circuits other than the first stage are set to a second voltage smaller than the first voltage, 2. The solid-state imaging device according to claim 1, wherein a gate terminal and a source terminal of each of the load transistors in the circuit are set to the reference voltage.
【請求項3】複数の光電変換部と、これら光電変換部で
光電変換された信号電荷を転送する転送部と、この転送
部から出力された信号電荷に応じた電圧を出力する電圧
出力部と、この電圧出力部の出力インピーダンスを変換
するインピーダンス変換部とを備え、 前記インピーダンス変換部は、直列接続された駆動トラ
ンジスタおよび負荷トランジスタからなるソースフォロ
ワ回路を2段以上縦続接続して構成され、初段の前記ソ
ースフォロワ回路内の前記駆動トランジスタのゲート端
子に前記電圧出力部の出力電圧を供給する固体撮像装置
において、 前記各ソースフォロワ回路内の前記負荷トランジスタの
一端はそれぞれ基準電圧に設定され、 前記各ソースフォロワ回路内の前記駆動トランジスタの
一端には所定の電圧が印加され、 初段の前記ソースフォロワ回路内の前記負荷トランジス
タのゲート電圧の絶対値を、初段以外の前記ソースフォ
ロワ回路内のすべての前記負荷トランジスタのゲート電
圧の絶対値よりも大きくしたことを特徴とする固体撮像
装置。
3. A plurality of photoelectric conversion units, a transfer unit for transferring signal charges photoelectrically converted by the photoelectric conversion units, and a voltage output unit for outputting a voltage corresponding to the signal charges output from the transfer units. An impedance conversion unit that converts the output impedance of the voltage output unit. The impedance conversion unit is configured by cascade-connecting two or more source follower circuits each including a drive transistor and a load transistor connected in series. In the solid-state imaging device for supplying an output voltage of the voltage output unit to a gate terminal of the drive transistor in the source follower circuit, one end of each of the load transistors in each of the source follower circuits is set to a reference voltage, A predetermined voltage is applied to one end of the driving transistor in each source follower circuit, A solid-state imaging device, wherein the absolute value of the gate voltage of the load transistor in the source follower circuit is larger than the absolute values of the gate voltages of all the load transistors in the source follower circuit other than the first stage.
【請求項4】前記各ソースフォロワ回路内のすべての前
記駆動トランジスタおよび前記負荷トランジスタのしき
い値電圧は0Vに設定され、 初段の前記ソースフォロワ回路内の前記負荷トランジス
タのゲート電圧の絶対値は第1の電圧に設定され、 初段以外の前記ソースフォロワ回路内のすべての前記負
荷トランジスタのゲート電圧の絶対値は、前記第1の電
圧よりも低い第2の電圧に設定されることを特徴とする
請求項3に記載の固体撮像装置。
4. The threshold voltage of all the driving transistors and the load transistors in each of the source follower circuits is set to 0 V. The absolute value of the gate voltage of the load transistors in the first stage source follower circuit is: The absolute value of the gate voltage of all the load transistors in the source follower circuit other than the first stage is set to a first voltage, and the absolute value of the gate voltage is set to a second voltage lower than the first voltage. The solid-state imaging device according to claim 3.
【請求項5】複数の光電変換部と、これら光電変換部で
光電変換された信号電荷を転送する転送部と、この転送
部から出力された信号電荷に応じた電圧を出力する電圧
出力部と、この電圧出力部の出力インピーダンスを変換
するインピーダンス変換部とを備え、 前記インピーダンス変換部は、直列接続された駆動トラ
ンジスタおよび負荷トランジスタからなるソースフォロ
ワ回路を2段以上縦続接続して構成され、初段の前記ソ
ースフォロワ回路内の前記駆動トランジスタのゲート端
子に前記電圧出力部の出力電圧を供給する固体撮像装置
において、 前記各ソースフォロワ回路内の前記負荷トランジスタの
一端はそれぞれ基準電圧に設定され、 前記各ソースフォロワ回路内の前記駆動トランジスタの
一端には所定の電圧が印加され、 前記各ソースフォロワ回路内の全トランジスタは、n型
MOS トランジスタおよびp型MOS トランジスタのいずれ
か一方で構成され、 前記各ソースフォロワ回路内の全トランジスタがn型MO
S トランジスタで構成される場合には、初段の前記ソー
スフォロワ回路内の前記駆動トランジスタのしきい値電
圧を、初段以外の前記ソースフォロワ回路内のすべての
前記駆動トランジスタのしきい値電圧よりも大きくし、 前記各ソースフォロワ回路内の全トランジスタがp型MO
S トランジスタで構成される場合には、初段の前記ソー
スフォロワ回路内の前記駆動トランジスタのしきい値電
圧を、初段以外の前記ソースフォロワ回路内のすべての
前記駆動トランジスタのしきい値電圧よりも小さくした
ことを特徴とする固体撮像装置。
5. A plurality of photoelectric conversion units, a transfer unit for transferring signal charges photoelectrically converted by the photoelectric conversion units, and a voltage output unit for outputting a voltage corresponding to the signal charges output from the transfer units. An impedance conversion unit that converts the output impedance of the voltage output unit. The impedance conversion unit is configured by cascade-connecting two or more source follower circuits each including a drive transistor and a load transistor connected in series. In the solid-state imaging device for supplying an output voltage of the voltage output unit to a gate terminal of the drive transistor in the source follower circuit, one end of each of the load transistors in each of the source follower circuits is set to a reference voltage, A predetermined voltage is applied to one end of the driving transistor in each source follower circuit. All transistors in the source follower circuit are n-type
MOS transistors and p-type MOS transistors, and all transistors in each of the source follower circuits are n-type MOS transistors.
When constituted by S transistors, the threshold voltage of the drive transistor in the source follower circuit of the first stage is set higher than the threshold voltages of all the drive transistors in the source follower circuit other than the first stage. And all the transistors in each of the source follower circuits are p-type MO
When configured with S transistors, the threshold voltage of the drive transistor in the source follower circuit of the first stage is smaller than the threshold voltage of all the drive transistors in the source follower circuit other than the first stage. A solid-state imaging device characterized by the following.
【請求項6】初段の前記ソースフォロワ回路内の前記駆
動トランジスタのしきい値電圧は0Vに設定され、 前記各ソースフォロワ回路内のすべての前記負荷トラン
ジスタのゲート端子およびソース端子は前記基準電圧に
設定され、 前記各ソースフォロワ回路内の全トランジスタがn型MO
S トランジスタで構成される場合には、初段以外の前記
ソースフォロワ回路内の前記駆動トランジスタのしきい
値電圧は、0Vより低い第1の電圧に設定され、 前記各ソースフォロワ回路内の全トランジスタがp型MO
S トランジスタで構成される場合には、初段以外の前記
ソースフォロワ回路内の前記駆動トランジスタのしきい
値電圧は、0Vより高い第2の電圧に設定されることを
特徴とする請求項5に記載の固体撮像装置。
6. The threshold voltage of the driving transistor in the source follower circuit of the first stage is set to 0 V, and the gate terminal and the source terminal of all the load transistors in each source follower circuit are set to the reference voltage. All transistors in each source follower circuit are n-type MO
When configured with S transistors, the threshold voltages of the drive transistors in the source follower circuits other than the first stage are set to a first voltage lower than 0 V, and all transistors in each of the source follower circuits are p-type MO
6. The transistor according to claim 5, wherein, when configured with an S transistor, a threshold voltage of the driving transistor in the source follower circuit other than the first stage is set to a second voltage higher than 0V. 7. Solid-state imaging device.
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