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JP2000165755A - Solid-state imaging device - Google Patents

Solid-state imaging device

Info

Publication number
JP2000165755A
JP2000165755A JP10337612A JP33761298A JP2000165755A JP 2000165755 A JP2000165755 A JP 2000165755A JP 10337612 A JP10337612 A JP 10337612A JP 33761298 A JP33761298 A JP 33761298A JP 2000165755 A JP2000165755 A JP 2000165755A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
signal
voltage
solid
imaging device
state imaging
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP10337612A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP3592107B2 (en
Inventor
Toru Koizumi
徹 小泉
Tetsunobu Kouchi
哲伸 光地
Takumi Hiyama
拓己 樋山
Katsuto Sakurai
克仁 櫻井
Katsuhisa Ogawa
勝久 小川
Toshitake Ueno
勇武 上野
Shigetoshi Sugawa
成利 須川
Hideyuki Arai
秀雪 新井
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Canon Inc filed Critical Canon Inc
Priority to JP33761298A priority Critical patent/JP3592107B2/en
Priority to US09/449,679 priority patent/US6850278B1/en
Publication of JP2000165755A publication Critical patent/JP2000165755A/en
Priority to US10/967,360 priority patent/US7973835B2/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3592107B2 publication Critical patent/JP3592107B2/en
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    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10FINORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
    • H10F39/00Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one element covered by group H10F30/00, e.g. radiation detectors comprising photodiode arrays
    • H10F39/10Integrated devices
    • H10F39/12Image sensors
    • H10F39/18Complementary metal-oxide-semiconductor [CMOS] image sensors; Photodiode array image sensors
    • H10F39/186Complementary metal-oxide-semiconductor [CMOS] image sensors; Photodiode array image sensors having arrangements for blooming suppression
    • H10F39/1865Overflow drain structures

Landscapes

  • Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
  • Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 光電変換部に蓄積される信号電荷に対応し
て、感度を変化させることができるようにする。 【解決手段】 光電変換部3と、光電変換部3から転送
された信号電荷を信号電圧に変換する電荷電圧変換部
と、を有する固体撮像装置において、電荷電圧変換部は
異なる電圧依存性を有する複数の容量からなる。
(57) Abstract: Sensitivity can be changed in accordance with signal charges stored in a photoelectric conversion unit. SOLUTION: In a solid-state imaging device having a photoelectric conversion unit 3 and a charge-voltage conversion unit that converts a signal charge transferred from the photoelectric conversion unit 3 into a signal voltage, the charge-voltage conversion unit has different voltage dependencies. Consists of multiple capacities.

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】本発明は固体撮像装置に係わ
り、特に光電変換部と、該光電変換部から転送された信
号電荷を信号電圧に変換する電荷電圧変換部と、を有す
る固体撮像装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a solid-state imaging device, and more particularly to a solid-state imaging device having a photoelectric conversion unit and a charge-to-voltage conversion unit that converts signal charges transferred from the photoelectric conversion unit into signal voltages. .

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、固体撮像装置において、ダイナミ
ックレンジを拡大させようとする場合には、例えば、同
一の画素から蓄積時間の異なる2種類の信号を読み出
し、この2種類の信号を組み合わせて、ダイナミックレ
ンジを拡大させる方法、すなわち、感度は高いがダイナ
ミックレンジの小さい信号と、感度が低いがダイナミッ
クレンジの大きい信号を組み合わせてダイナミックレン
ジを拡大させる方法がある。
2. Description of the Related Art Conventionally, to expand the dynamic range in a solid-state imaging device, for example, two types of signals having different accumulation times are read from the same pixel, and these two types of signals are combined. There is a method of expanding a dynamic range, that is, a method of expanding a dynamic range by combining a signal having a high sensitivity but a small dynamic range and a signal having a low sensitivity and a large dynamic range.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
方法は、ある蓄積時間で信号電荷の蓄積を行なった後
に、再度、蓄積時間を変えて信号電荷の蓄積を行なう必
要があるので、得られる信号は異なる蓄積期間の画像信
号となる。
However, in the above method, after accumulating signal charges for a certain accumulation time, it is necessary to again accumulate the signal charges by changing the accumulation time. Are image signals in different accumulation periods.

【0004】本発明の目的は、光電変換部に蓄積される
信号電荷に対応して、感度を変化させることができる固
体撮像装置を提供するものである。
An object of the present invention is to provide a solid-state imaging device capable of changing the sensitivity in accordance with the signal charge stored in the photoelectric conversion unit.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】本発明の第1の固体撮像
装置は、光電変換部と、該光電変換部から転送された信
号電荷を信号電圧に変換する電荷電圧変換部と、を有す
る固体撮像装置において、前記電荷電圧変換部は異なる
電圧依存性を有する複数の容量からなることを特徴とす
る。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a solid-state imaging device comprising: a photoelectric conversion unit; and a charge-voltage conversion unit that converts a signal charge transferred from the photoelectric conversion unit into a signal voltage. In the imaging apparatus, the charge-voltage converter includes a plurality of capacitors having different voltage dependencies.

【0006】また本発明の第2の固体撮像装置は、上記
第1の固体撮像装置において、前記電荷電圧変換部は、
不純物拡散領域とMOS構成部とにより構成され、前記
異なる電圧依存性を有する複数の容量は、該不純物拡散
領域に形成される容量と該MOS構成部に形成される容
量とにより構成されることを特徴とする。
Further, according to a second solid-state imaging device of the present invention, in the first solid-state imaging device, the charge-voltage converter is provided with:
The plurality of capacitors having an impurity diffusion region and a MOS component, and having different voltage dependencies, are formed by a capacitor formed in the impurity diffusion region and a capacitor formed in the MOS component. Features.

【0007】また本発明の第3の固体撮像装置は、上記
第1の固体撮像装置において、前記電荷電圧変換部は、
不純物拡散領域と埋込半導体接合部とにより構成され、
前記異なる電圧依存性を有する複数の容量は、該不純物
拡散領域に形成される容量と該埋込半導体接合部に形成
される容量とにより構成されることを特徴とする。
According to a third solid-state imaging device of the present invention, in the above-mentioned first solid-state imaging device, the charge-to-voltage converter includes:
An impurity diffusion region and a buried semiconductor junction,
The plurality of capacitances having different voltage dependencies are constituted by a capacitance formed in the impurity diffusion region and a capacitance formed in the buried semiconductor junction.

【0008】また本発明の第4の固体撮像装置は、上記
第3の固体撮像装置において、前記埋込半導体接合部に
形成される容量の電圧依存性を、該半導体接合部を構成
する一方の一導電型半導体領域の不純物濃度または深さ
によって制御することを特徴とする。
According to a fourth solid-state imaging device of the present invention, in the above-mentioned third solid-state imaging device, the voltage dependence of the capacitance formed in the embedded semiconductor junction is determined by changing the voltage dependency of one of the semiconductor junctions. It is controlled by the impurity concentration or the depth of the one conductivity type semiconductor region.

【0009】また本発明の第5の固体撮像装置は、上記
第3の固体撮像装置において、前記埋込半導体接合部に
形成される容量の電圧依存性を、該半導体接合部を構成
する一方の一導電型半導体領域の幅によって制御するこ
とを特徴とする。
According to a fifth solid-state imaging device of the present invention, in the above-mentioned third solid-state imaging device, the voltage dependence of the capacitance formed in the buried semiconductor junction is determined by changing the voltage dependence of one of the semiconductor junctions. It is controlled by the width of the one conductivity type semiconductor region.

【0010】また本発明の第6の固体撮像装置は、上記
第1〜5のいずれかの固体撮像装置において、前記電荷
電圧変換部をリセットするためにリセット電圧を与える
リセット手段を有し、該リセット電圧の電圧値を制御す
ることで前記電荷電圧変換部の電荷電圧変換効率を制御
することを特徴とする。
A sixth solid-state imaging device according to the present invention, in any one of the first to fifth solid-state imaging devices, further comprising reset means for applying a reset voltage to reset the charge-voltage converter. The charge-voltage conversion efficiency of the charge-voltage converter is controlled by controlling the voltage value of the reset voltage.

【0011】また本発明の第7の固体撮像装置は、上記
第6の固体撮像装置において、前記光電変換部に入射す
る光量をサンプリングするサンプリング手段と、該サン
プリング手段のサンプリング信号に応じて前記リセット
電圧を設定することを特徴とする。
According to a seventh solid-state imaging device of the present invention, in the sixth solid-state imaging device, the sampling means for sampling the amount of light incident on the photoelectric conversion unit; and the resetting means in response to a sampling signal from the sampling means. It is characterized by setting a voltage.

【0012】また本発明の第8の固体撮像装置は、上記
第7の固体撮像装置において、前記サンプリング信号は
1フレーム前の信号であることを特徴とする。
An eighth solid-state imaging device according to the present invention is characterized in that, in the seventh solid-state imaging device, the sampling signal is a signal one frame before.

【0013】また本発明の第9の固体撮像装置は、上記
第7の固体撮像装置において、前記サンプリング信号は
オーバーフロードレイン信号又はスメア信号であること
を特徴とする。
In a ninth solid-state imaging device according to the present invention, in the seventh solid-state imaging device, the sampling signal is an overflow drain signal or a smear signal.

【0014】また本発明の第10の固体撮像装置は、上
記第7の固体撮像装置において、前記信号電荷の蓄積期
間前に、該蓄積期間より短い蓄積時間の第2の信号電荷
を前記不純物拡散領域に転送し、該第2の信号電荷をサ
ンプリング信号とすることを特徴とする。
According to a tenth solid-state imaging device of the present invention, in the above-mentioned seventh solid-state imaging device, before the accumulation period of the signal charge, the second signal charge having an accumulation time shorter than the accumulation period is subjected to the impurity diffusion. And transferring the second signal charge to a sampling signal.

【0015】[0015]

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を用いて
説明する。 (第1実施例)図1は本発明による固体撮像装置の構成
を示す模式的説明図である。図1において、1はN型半
導体基板、2はN型半導体基板1に形成されたP型ウエ
ル領域、3はN型拡散領域、4はN型拡散領域3の表面
上に形成されたP型領域であり、P型ウエル領域2、N
型拡散領域3、P型領域4はフォトダイオードを構成す
る。5はフォトダイオードに蓄積された信号電荷が転送
される電荷電圧変換部であり、この電荷電圧変換部は不
純物拡散領域などからなり、電圧変換はこのノードに接
続されているすべての容量をもって達成される。一般的
にはこのすべての容量成分も含めて総じて、フローティ
ングディフュージョン(FD)領域と呼ばれる領域であ
る。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. (First Embodiment) FIG. 1 is a schematic explanatory view showing the configuration of a solid-state imaging device according to the present invention. In FIG. 1, 1 is an N-type semiconductor substrate, 2 is a P-type well region formed on the N-type semiconductor substrate 1, 3 is an N-type diffusion region, and 4 is a P-type formed on the surface of the N-type diffusion region 3. Region, P-type well region 2, N
The type diffusion region 3 and the P type region 4 constitute a photodiode. Reference numeral 5 denotes a charge-to-voltage converter for transferring signal charges accumulated in the photodiode. This charge-to-voltage converter comprises an impurity diffusion region or the like, and voltage conversion is achieved by all the capacitors connected to this node. You. Generally, it is an area generally called a floating diffusion (FD) area including all the capacitance components.

【0016】また6はフォトダイオードからFD領域5
に信号電荷を転送する転送ゲート電極である。N型拡散
領域3とFD領域5とは転送用MOSトランジスタ(M
TX)のソース・ドレイン領域ともなっている。FD領域
5は出力用のMOSトランジスタMSFのゲートおよびリ
セット用のMOSトランジスタMRESのドレインに電気
的に接続されている。MOSトランジスタMSFのドレイ
ンは選択スイッチとなるMOSトランジスタMSELのソ
ースに接続され、ソースは定電流源に接続され、ソース
・フォロア回路を構成している。FD領域5に転送され
た信号電荷は電圧信号としてMOSトランジスタMSFの
ゲートに加えられ、ソース・フォロア回路から信号が出
力される。FD領域5はリセット用のMOSトランジス
タMRESがオンするとリセット電位に設定される。
Reference numeral 6 denotes a FD region 5 from the photodiode.
Is a transfer gate electrode for transferring a signal charge to the gate electrode. The N-type diffusion region 3 and the FD region 5 are connected to a transfer MOS transistor (M
TX) as source / drain regions. The FD region 5 is electrically connected to the gate of the output MOS transistor MSF and the drain of the reset MOS transistor MRES. The drain of the MOS transistor MSF is connected to the source of the MOS transistor MSEL serving as a selection switch, and the source is connected to a constant current source to form a source follower circuit. The signal charge transferred to the FD region 5 is applied to the gate of the MOS transistor MSF as a voltage signal, and a signal is output from the source follower circuit. The FD region 5 is set to a reset potential when the reset MOS transistor MRES is turned on.

【0017】FD領域5はP型ウエル領域2との接合容
量、配線間容量等により容量を有する。また、図2に示
すように、FD領域5にはMOS構成部7,8が直列に
接続されており、FD領域5の容量にMOS容量が接続
される。なお、ここではMOS容量が直列に接続されて
いるが、並列に接続される場合もある。
The FD region 5 has a capacitance due to a junction capacitance with the P-type well region 2, a capacitance between wirings, and the like. As shown in FIG. 2, MOS components 7 and 8 are connected in series to the FD region 5, and a MOS capacitance is connected to the capacitance of the FD region 5. Here, the MOS capacitors are connected in series, but may be connected in parallel.

【0018】FD領域5、MOS構成部7,8は電荷電
圧変換部を構成し、MOS構成部7,8は、ウエル濃
度、ゲート酸化膜厚、ゲート電極に印加する固定電圧等
を調整することにより、容量がFD領域と異なる電圧依
存性を有するように設定することができる。なお、FD
領域5とP型ウエル領域2との接合容量、配線間容量等
により構成される容量は実際には電圧依存性を有する
が、使用範囲のレンジではその容量の変化は小さい。
The FD region 5 and the MOS components 7 and 8 constitute a charge-voltage converter, and the MOS components 7 and 8 adjust well concentration, gate oxide film thickness, fixed voltage applied to the gate electrode, and the like. Thus, the capacitance can be set to have a voltage dependency different from that of the FD region. FD
The capacitance formed by the junction capacitance between the region 5 and the P-type well region 2, the capacitance between wirings, and the like actually has voltage dependency, but the change in the capacitance is small in the range of the use range.

【0019】図3(a)〜(c)はFD領域、MOS構
成部が階段状ポテンシャル構造を持つようにした場合の
動作説明図である。また、図4(a)はVFD(フローテ
ィングディフュージョン電圧)−Q(信号電荷量)の特
性を示す図、図4(b)はVFD−Cap(容量)の特性を
示す図、図4(c)は光量−出力特性(感度特性)を示
す図である。図4(a)〜(b)の各図のa,b,cは
それぞれ図3(a),(b),(c)の動作状態の特性
を示している。このようなポテンシャル構造はMOS容
量を直列または並列に接続することで構成することがで
きる。
FIGS. 3A to 3C are explanatory diagrams of the operation when the FD region and the MOS component have a step-like potential structure. FIG. 4A is a diagram showing a characteristic of VFD (floating diffusion voltage) -Q (signal charge amount), FIG. 4B is a diagram showing a characteristic of VFD-Cap (capacitance), and FIG. FIG. 4 is a diagram showing a light quantity-output characteristic (sensitivity characteristic). 4 (a) and 4 (b), a, b, and c indicate the characteristics of the operating states of FIGS. 3 (a), (b), and (c), respectively. Such a potential structure can be configured by connecting MOS capacitors in series or in parallel.

【0020】図3において、PDはフォトダイオード
部、TXは転送用MOSトランジスタ部、FDはフロー
ティングディフュージョン部、MOS1は第1のMOS
構成部、MOS2は第2のMOS構成部を示す。図3
(a)〜(c)では転送用MOSトランジスタがオンし
て、エネルギーレベルがフォトダイオードPDのレベル
より低下して、PDに蓄積された電荷がFD領域にすべ
て転送可能な状態となっており、不図示のリセット用の
MOSトランジスタMRESによりFD領域の電位はVDD
−Vth(Vthは転送用MOSトランジスタによるソース
・ドレイン間電圧降下分)にリセットされる。
In FIG. 3, PD is a photodiode portion, TX is a transfer MOS transistor portion, FD is a floating diffusion portion, and MOS1 is a first MOS transistor.
The constituent part, MOS2, indicates a second MOS constituent part. FIG.
In (a) to (c), the transfer MOS transistor is turned on, the energy level falls below the level of the photodiode PD, and all the charges accumulated in the PD can be transferred to the FD region. The potential of the FD region is set to VDD by a reset MOS transistor MRES (not shown).
It is reset to -Vth (Vth is the voltage drop between the source and drain by the transfer MOS transistor).

【0021】階段状ポテンシャル構造(FD部、MOS
構成部)を形成した場合、図3(a)に示すように、フ
ォトダイオード部(PD)に蓄積された信号電荷が少な
い(光量が少ない)場合は、ポテンシャル井戸の深い部
分に信号電荷が転送される。この時、フローティングデ
ィフュージョン電圧VFDは高く、蓄積される信号電荷量
Qは少なく(図4(a))、容量Capは小さく(図4
(b))、光量に対する出力の変化率は大きく、感度が
高くなる(図4(c))。
Step-like potential structure (FD section, MOS
3A, when the signal charge accumulated in the photodiode portion (PD) is small (the light amount is small) as shown in FIG. 3A, the signal charge is transferred to a deep portion of the potential well. Is done. At this time, the floating diffusion voltage VFD is high, the accumulated signal charge Q is small (FIG. 4A), and the capacitance Cap is small (FIG. 4A).
(B)), the change rate of the output with respect to the light quantity is large, and the sensitivity is increased (FIG. 4 (c)).

【0022】そして、図3(b)、図3(c)に示すよ
うに、フォトダイオード部(PD)に蓄積された信号電
荷が多くなっていくと、MOS構成部(MOS1,MO
S2)の階段状ポテンシャルの浅い部分にも段階的に信
号電荷が転送されるようになる。この時、フローティン
グディフュージョン電圧VFDは低くなっていき、蓄積さ
れる信号電荷量Qは多くなり(図4(a))、容量Cap
は段階的に大きくなり(図4(b))、光量に対する出
力の変化率は小さくなっていき、感度は低くなっていく
(図4(c))。このようにして、転送される信号電荷
量に対応して感度を変えることができる。
Then, as shown in FIGS. 3B and 3C, when the signal charges accumulated in the photodiode portion (PD) increase, the MOS components (MOS1, MO1)
The signal charge is transferred stepwise also to the shallow portion of the step potential of S2). At this time, the floating diffusion voltage VFD decreases, the signal charge amount Q stored increases (FIG. 4A), and the capacitance Cap
Gradually increases (FIG. 4B), the rate of change of the output with respect to the light quantity decreases, and the sensitivity decreases (FIG. 4C). In this manner, the sensitivity can be changed according to the amount of transferred signal charges.

【0023】また、図5(a)〜(c)に示すように、
逆「凹」形状のポテンシャル構造を構成することも可能
である。このようなポテンシャル構造はMOS容量を直
列に接続することで構成することができる。
As shown in FIGS. 5 (a) to 5 (c),
It is also possible to construct an inverted “concave” shaped potential structure. Such a potential structure can be configured by connecting MOS capacitors in series.

【0024】この場合、フォトダイオード部(PD)に
蓄積された信号電荷が少ない場合は、図5(a)に示す
ように、FD領域のポテンシャル井戸に信号電荷が転送
される。フォトダイオード部に蓄積された信号電荷が多
くなっていくと、図5(b)に示すように、MOS2の
MOS容量で構成されるポテンシャル井戸に信号電荷が
転送され、さらに、信号電荷が多くなっていくと、図5
(c)に示すようにMOS1のMOS容量部にも信号電
荷が転送されていくようになる。この時のVFD(フロー
ティングディフュージョン電圧)−信号電荷量の特性を
示すのが図6(a)、VFD−Capの特性を示すのが図6
(b)、光量−出力特性(感度特性)を示すのが図6
(c)である。図6(a)〜(b)の各図のa,b,c
はそれぞれ図5(a),(b),(c)の動作状態の特
性を示している。
In this case, when the signal charge stored in the photodiode portion (PD) is small, the signal charge is transferred to the potential well of the FD region as shown in FIG. When the signal charge accumulated in the photodiode portion increases, as shown in FIG. 5B, the signal charge is transferred to the potential well formed by the MOS capacitor of the MOS2, and the signal charge further increases. Figure 5
As shown in (c), the signal charges are also transferred to the MOS capacitance portion of MOS1. FIG. 6A shows the characteristic of VFD (floating diffusion voltage) -signal charge amount at this time, and FIG. 6 shows the characteristic of VFD-Cap.
FIG. 6 shows (b) the light amount-output characteristic (sensitivity characteristic).
(C). A, b, c in each of FIGS. 6 (a) and 6 (b)
Indicates the characteristics of the operating states of FIGS. 5A, 5B, and 5C, respectively.

【0025】本実施例では、ポテンシャル構造が階段状
の場合、逆「凹」形状の場合を取りあげて説明したが、
本発明はかかるポテンシャル構造に特に限定されるもの
ではない。
In this embodiment, the case where the potential structure has a stepped shape and the case where the potential structure is an inverted “concave” shape has been described.
The present invention is not particularly limited to such a potential structure.

【0026】次に、上記MOS容量を構成した固体撮像
装置の概略的平面図を図7および図8に示す。
Next, FIGS. 7 and 8 are schematic plan views of the solid-state imaging device having the above-mentioned MOS capacitance.

【0027】図7および図8において、11はフォトダ
イオード(PD)、12は転送MOSトランジスタのゲ
ート、13はフローティングディフュージョン領域(F
D)、14はリセット用MOSトランジスタのゲート、
15,16はMOS容量を構成するためのゲート電極で
ある。 (第2実施例)なお、図3の階段状ポテンシャル構造お
よび図5の逆「凹」形状のポテンシャル構造を、MOS
容量ではなく、埋め込みPN接合を用いて形成した例を
以下に説明する。
7 and 8, reference numeral 11 denotes a photodiode (PD), 12 denotes a gate of a transfer MOS transistor, and 13 denotes a floating diffusion region (F).
D) and 14 are the gates of the reset MOS transistors,
Reference numerals 15 and 16 denote gate electrodes for constituting a MOS capacitor. (Second Embodiment) The step-like potential structure shown in FIG. 3 and the inverted "concave" potential structure shown in FIG.
An example in which a buried PN junction is used instead of a capacitor will be described below.

【0028】図9はFD領域と埋めこみPN接合を示す
概略的断面図である。同図において、21はFD領域、
22は高濃度表面P領域(PSR)、26はPSR22
とPN接合を形成するN型拡散領域DN、25はN型拡
散領域(DN1,DN2)26とPN接合を形成するPW
L(Pウエル領域)である。PN接合部に逆バイアス電
圧をかけると空乏層が広がっていく。空乏層は図9のよ
うに、PSR22とN型拡散領域DN26とのPN接合
部から広がるもの(空乏層幅a)と、N型拡散領域DN
26とPWL25とのPN接合部から広がるもの(空乏
層幅b)とがある。いま、両方の空乏層が広がっていく
と、空乏層には電荷がなくなるので、電荷が蓄積されず
容量は小さくなっていく。そして、逆バイアス電圧が大
きくなって、空乏層どうしが接すると(w=a+b;w
はN型拡散領域DN26の深さ)、この部分の容量はほ
ぼなくなる。したがって、図10に示すように、フロー
ティングディフュージョン電圧VFDが高く、逆バイアス
電圧VRが大きいときには、容量はほぼFD領域の容量
CFDのみから構成されるが、フローティングディフュー
ジョン電圧VFDが低くなって、逆バイアス電圧VRが閾
値V1より小さくなると、空乏層幅(a+b)が(a+
b)<wとなって、埋め込みPN接合部の容量CBPNが
容量CFDに加わることになる。なお、閾値V1はN型拡
散領域の不純物濃度や深さwを変更することで任意に変
えることができる。そして、N型拡散領域の不純物濃度
や深さwを変えた別のN型拡散領域を設けることで、図
3の階段状ポテンシャル構造および図5の逆「凹」形状
のポテンシャル構造を構成することができる。
FIG. 9 is a schematic sectional view showing the FD region and the buried PN junction. In the figure, 21 is an FD area,
22 is a high concentration surface P region (PSR), 26 is PSR22
An N-type diffusion region DN, 25 forming a PN junction with the N-type diffusion region (DN1, DN2) 26 is a PW forming a PN junction.
L (P-well region). When a reverse bias voltage is applied to the PN junction, the depletion layer expands. As shown in FIG. 9, the depletion layer extends from the PN junction between the PSR 22 and the N-type diffusion region DN26 (depletion layer width a) and the N-type diffusion region DN.
26 (depletion layer width b) extending from the PN junction between PWL 26 and PWL 25. Now, as both depletion layers expand, no charge is stored in the depletion layer, so that no charge is accumulated and the capacitance becomes smaller. When the reverse bias voltage increases and the depletion layers come into contact with each other (w = a + b; w
Is the depth of the N-type diffusion region DN26), and the capacitance at this portion is almost eliminated. Therefore, as shown in FIG. 10, when the floating diffusion voltage VFD is high and the reverse bias voltage VR is large, the capacitance is substantially composed of only the capacitance CFD in the FD region, but the floating diffusion voltage VFD decreases and the reverse bias voltage decreases. When the voltage VR becomes smaller than the threshold value V1, the depletion layer width (a + b) becomes (a + b).
b) <w, and the capacitance CBPN of the buried PN junction is added to the capacitance CFD. The threshold value V1 can be arbitrarily changed by changing the impurity concentration and the depth w of the N-type diffusion region. By providing another N-type diffusion region in which the impurity concentration and the depth w of the N-type diffusion region are changed, the step-like potential structure in FIG. 3 and the inverted “concave” potential structure in FIG. Can be.

【0029】図11は階段状ポテンシャル構造または逆
「凹」形状のポテンシャル構造を形成する場合の、FD
領域と埋めこみPN接合を示す概略的断面図である。同
図において、21はFD領域、22は高濃度表面P領域
(PSR)、23,24はPSR22とPN接合を形成
するN型拡散領域(DN1,DN2)、25はPWL(P
ウエル領域)である。N型拡散領域23とN型拡散領域
24とは異なる不純物濃度に設定され、階段状ポテンシ
ャル構造または逆「凹」形状のポテンシャル構造を形成
できるように、適宜不純物濃度が設定される。階段状ポ
テンシャル構造を構成する場合にはN型拡散領域を直列
に接続しても並列に接続してもよいが、逆「凹」形状の
ポテンシャル構造を構成する場合にはN型拡散領域を直
列に接続する。なお、不純物濃度の代わりに、または併
せてN型拡散領域の深さwを変えてもよいことは勿論で
ある。
FIG. 11 shows an FD in the case of forming a step-like potential structure or an inverted “concave” shape potential structure.
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing a region and a buried PN junction. In the figure, 21 is an FD region, 22 is a high-concentration surface P region (PSR), 23 and 24 are N-type diffusion regions (DN1, DN2) forming a PN junction with the PSR 22, and 25 is a PWL (P
Well region). The N-type diffusion region 23 and the N-type diffusion region 24 are set to have different impurity concentrations, and the impurity concentration is appropriately set so that a step-like potential structure or an inverted “concave” potential structure can be formed. When forming a stepped potential structure, the N-type diffusion regions may be connected in series or in parallel. However, when forming an inverted “concave” shape potential structure, the N-type diffusion regions are connected in series. Connect to Note that the depth w of the N-type diffusion region may be changed instead of or in addition to the impurity concentration.

【0030】図12は上記埋めこみPN接合を構成した
固体撮像装置の概略的平面図である。なお図7の構成部
材と同一構成部材については同一符号を付する。図12
において、21〜23はそれぞれ、PN接合部を示す。
FIG. 12 is a schematic plan view of the solid-state imaging device having the embedded PN junction. The same components as those in FIG. 7 are denoted by the same reference numerals. FIG.
, 21 to 23 indicate PN junctions, respectively.

【0031】なお、閾値V1はN型拡散領域の不純物濃
度や深さwだけでなく、N型拡散領域の平面形状(例え
ば幅)を変えることでも任意に変えることができる。
The threshold value V1 can be arbitrarily changed by changing not only the impurity concentration and the depth w of the N-type diffusion region but also the planar shape (eg, width) of the N-type diffusion region.

【0032】図9のDN領域26を見ると、DN領域2
6のFD領域21に近い方は上下にP領域が存在するだ
けであるが、先端に近い方はDN領域26の側面でもP
領域と接することになるので、空乏化しやすい。すなわ
ち、N型拡散領域の側面近傍はより空乏化しやすいの
で、N型拡散領域の幅が小さければ、側面PN接合部の
影響を受けて閾値V1は小さくなる。
Referring to the DN area 26 in FIG.
6 has only P regions above and below the FD region 21, while the region closer to the tip has a P region on the side of the DN region 26.
Since it comes into contact with the region, it is easily depleted. That is, since the vicinity of the side surface of the N-type diffusion region is more likely to be depleted, if the width of the N-type diffusion region is small, the threshold value V1 becomes small due to the influence of the side surface PN junction.

【0033】具体的に図5の逆「凹」形状のポテンシャ
ル構造を形成する場合のN拡散領域の平面形状を図14
に示す。また図29のような電圧−容量の特性となる場
合のN拡散領域の平面形状を図13に示す。図13のN
拡散領域DN1ではFD領域に近い方の領域の幅d1よ
りも先端部に近い方の領域の幅d2が小さくなってお
り、先端部に近い方の領域は空乏化されやすい(空乏化
電圧がより低い)。図14のN拡散領域DN1ではFD
領域に近い方の領域の幅d1よりもくびれ部分の領域の
幅d2が小さくなっており、くびれ部分の領域は空乏化
されやすい。 (第3実施例)以上説明した第1実施例および第2実施
例では、リセット電圧を所定の固定電位(VDD)とし
て、信号電荷の転送を行なったが、リセット電圧を適宜
変えることで、感度の切換えを行なうことができる。
FIG. 14 is a plan view of the N-diffusion region when the inverted “concave” potential structure shown in FIG. 5 is formed.
Shown in FIG. 13 shows a planar shape of the N-diffusion region in a case where the voltage-capacity characteristics as shown in FIG. 29 are obtained. N in FIG.
In the diffusion region DN1, the width d2 of the region closer to the tip is smaller than the width d1 of the region closer to the FD region, and the region closer to the tip is more likely to be depleted (the depletion voltage is higher). Low). In the N diffusion region DN1 in FIG.
The width d2 of the constricted area is smaller than the width d1 of the area closer to the area, and the constricted area is easily depleted. (Third Embodiment) In the first and second embodiments described above, signal charges are transferred with the reset voltage set to a predetermined fixed potential (VDD). However, the sensitivity is changed by appropriately changing the reset voltage. Can be switched.

【0034】まず、図15及び図16を用いて本発明に
係わる固体撮像装置の動作について説明する。図15は
リセット用のMOSトランジスタを含む固体撮像装置の
概略的構成図である。図16(a)〜(d)はそれぞれ
光蓄積動作、リセット動作、ノイズ読み出し動作、信号
転送・信号読み出し動作を示すポテンシャル図である。
First, the operation of the solid-state imaging device according to the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 15 is a schematic configuration diagram of a solid-state imaging device including a reset MOS transistor. FIGS. 16A to 16D are potential diagrams showing a light accumulation operation, a reset operation, a noise read operation, and a signal transfer / signal read operation, respectively.

【0035】図16(a)に示すように、転送用トラン
ジスタMTX、およびリセットMOSトランジスタMRES
がオフした状態で、フォトダイオードPDに光が入射
し、光信号電荷が蓄積される。
As shown in FIG. 16A, a transfer transistor MTX and a reset MOS transistor MRES
Is turned off, light enters the photodiode PD, and optical signal charges are accumulated.

【0036】次に図16(b)に示すように、リセット
用MOSトランジスタMRESをオン状態としてFD領域
のリセットを行なう。ここではリセット電圧はVDDであ
り、FD領域は(VDD−Vth)の電位に設定される。な
お、フォトダイオードから溢れた信号電荷はリセット用
MOSトランジスタMRESを介して排出される。
Next, as shown in FIG. 16B, the reset MOS transistor MRES is turned on to reset the FD region. Here, the reset voltage is VDD, and the FD region is set to the potential of (VDD-Vth). The signal charge overflowing from the photodiode is discharged via the reset MOS transistor MRES.

【0037】次に図16(c)に示すように、リセット
用MOSトランジスタMRESをオフ状態として、ノイズ
信号の読み出しを行なう。
Next, as shown in FIG. 16C, the reset MOS transistor MRES is turned off to read a noise signal.

【0038】次に図16(d)に示すように、転送用ト
ランジスタMTXをオン状態として、フォトダイオードP
Dから信号電荷をFD領域に転送し、信号電荷を電圧信
号として読み出す。この信号から先に読み出したノイズ
信号を減算する処理を行なうことでノイズが除去された
信号を得ることができる。
Next, as shown in FIG. 16D, the transfer transistor MTX is turned on, and the photodiode P is turned on.
The signal charge is transferred from D to the FD region, and the signal charge is read as a voltage signal. A signal from which noise has been removed can be obtained by performing a process of subtracting the previously read noise signal from this signal.

【0039】この様な固体撮像装置において、リセット
電位を適宜変えることで、感度を変えることができる。
以下に、FD領域、MOS構成部が階段状ポテンシャル
構造を有する場合を例にとって説明する。
In such a solid-state imaging device, the sensitivity can be changed by appropriately changing the reset potential.
Hereinafter, an example in which the FD region and the MOS component have a step-like potential structure will be described.

【0040】例えば、リセット電圧をVRES1(=VDD)
とすると、図17(a)に示すように、FD領域のポテ
ンシャル井戸の深い部分に信号電荷が蓄積される。一
方、リセット電圧をVRES2(<VRES1)とすると、図1
7(b)に示すように、FD領域およびMOS構成部M
OS1のポテンシャル井戸のより浅い部分に信号電荷が
蓄積される。すなわち、リセット電圧を低くすると、あ
らかじめ、FD領域のポテンシャル井戸の深い部分にリ
セット電圧に対応する電荷が蓄積されるので、より容量
の大きい状態で信号電荷が蓄積されることになる。この
ため、リセット電圧を制御することで、感度の切換えを
行なうことができる。図18は光量−出力特性(感度特
性)を示す特性図であり、図中、aはリセット電圧がV
RES1のときの特性、bはリセット電圧がVRES2のときの
特性を示す。
For example, when the reset voltage is VRES1 (= VDD)
Then, as shown in FIG. 17A, signal charges are accumulated in a deep portion of the potential well of the FD region. On the other hand, if the reset voltage is VRES2 (<VRES1), FIG.
As shown in FIG. 7B, the FD region and the MOS component M
Signal charges are accumulated in a shallower portion of the potential well of OS1. That is, when the reset voltage is lowered, the charge corresponding to the reset voltage is stored in advance in a deep portion of the potential well of the FD region, so that the signal charge is stored in a larger capacity state. Therefore, the sensitivity can be switched by controlling the reset voltage. FIG. 18 is a characteristic diagram showing light quantity-output characteristics (sensitivity characteristics). In FIG.
The characteristic at the time of RES1 and the characteristic b when the reset voltage is VRES2.

【0041】以下、上記の固体撮像装置を一画素とし、
各画素をマトリクス状に配設した場合のリセット電圧の
印加方法について説明する。なお、以下に説明する画素
の各構成部材は図1に示したものと同じである。
Hereinafter, the above solid-state imaging device is defined as one pixel,
A method of applying a reset voltage when the pixels are arranged in a matrix will be described. The components of the pixel described below are the same as those shown in FIG.

【0042】全画素を同一感度とするには、全画素に一
定のリセット電圧を印加する。この場合は、図19に示
すように、全画素の転送用MOSトランジスタMRESの
ソースをリセット電圧VRESを供給する電圧源に接続す
る。
To make all the pixels have the same sensitivity, a fixed reset voltage is applied to all the pixels. In this case, as shown in FIG. 19, the sources of the transfer MOS transistors MRES of all the pixels are connected to a voltage source that supplies the reset voltage VRES.

【0043】各画素の感度を任意に設定するには、各画
素ごとに任意のリセット電圧を設定して印加する。この
場合には、リセット電圧を列ごと印加し、リセットを行
毎に走査すればよい。図20の画素は列ごとにリセット
電圧印加用の電源ラインを設け、同じ列に配設された転
送用MOSトランジスタMRESのソースを共通接続し、
行ごとに転送用MOSトランジスタMRESのゲートにリ
セット信号を印加することで、各画素ごとに任意のリセ
ット電圧を印加できるようにしたものである。図21の
画素はリセット電圧印加用の電源ラインを出力信号線と
兼用したものである。リセット動作と信号読出し動作と
は別個のタイミングで行なわれるので、このように出力
信号線と転送用MOSトランジスタMRESのソースとを
接続し、行ごとに転送用MOSトランジスタMRESのゲ
ートにリセット信号を印加することで、各画素ごとに任
意のリセット電圧を印加できる。
In order to arbitrarily set the sensitivity of each pixel, an arbitrary reset voltage is set and applied to each pixel. In this case, the reset voltage may be applied to each column and the reset may be scanned for each row. In the pixel of FIG. 20, a power supply line for applying a reset voltage is provided for each column, and the sources of the transfer MOS transistors MRES arranged in the same column are commonly connected.
By applying a reset signal to the gate of the transfer MOS transistor MRES for each row, an arbitrary reset voltage can be applied to each pixel. In the pixel of FIG. 21, a power supply line for applying a reset voltage is also used as an output signal line. Since the reset operation and the signal read operation are performed at different timings, the output signal line is connected to the source of the transfer MOS transistor MRES in this way, and a reset signal is applied to the gate of the transfer MOS transistor MRES for each row. By doing so, an arbitrary reset voltage can be applied to each pixel.

【0044】本実施例では、リセット電圧を変えること
で、感度の切換えを行なうことができるので、予め画素
に入射している光量をサンプリングし、サンプリング結
果に応じてリセット電圧を設定する固体撮像装置を構成
することができる。なお、図19の画素構成ではリセッ
ト電圧を全画素変えることになるが、図20および図2
1の画素構成では画素の一部のリセット電圧を変えるこ
とができる。
In this embodiment, since the sensitivity can be switched by changing the reset voltage, the solid-state imaging device which samples the amount of light incident on the pixel in advance and sets the reset voltage according to the sampling result. Can be configured. In the pixel configuration of FIG. 19, the reset voltage is changed for all pixels.
In one pixel configuration, the reset voltage of a part of the pixel can be changed.

【0045】図22はサンプリング結果に応じてリセッ
ト電圧を設定する固体撮像装置を用いたカメラ装置のブ
ロック図である。同図において、31はリセット電圧が
任意に設定可能な固体撮像素子(センサ)、32はCD
S(相関二重サンプリング回路)およびAGC(オート
ゲインコントロール回路)、33はA/D変換器、34
はNTSC信号として出力する等の信号処理を行なうカ
メラ信号処理IC、35は飽和ビットメモリである。
FIG. 22 is a block diagram of a camera device using a solid-state imaging device for setting a reset voltage according to a sampling result. In the figure, reference numeral 31 denotes a solid-state imaging device (sensor) whose reset voltage can be arbitrarily set, and 32 denotes a CD.
S (correlated double sampling circuit) and AGC (auto gain control circuit), 33 is an A / D converter, 34
Denotes a camera signal processing IC for performing signal processing such as outputting as an NTSC signal, and 35 denotes a saturation bit memory.

【0046】上記カメラ装置において、カメラ信号処理
IC34において、入力がある値以上の場合は飽和とす
る飽和判定を行い、その結果に応じて、飽和ビットを飽
和ビットメモリ35に記憶し、飽和ビット信号をセンサ
31に入力する。この飽和ビット信号により、画素が飽
和しているか否かを判断し、その結果によりリセット電
圧を制御する(この場合は1フレーム前の信号をサンプ
リング信号とする)。
In the above-mentioned camera device, the camera signal processing IC 34 determines whether or not the input signal is saturated if the input value is equal to or more than a certain value, and stores a saturation bit in a saturation bit memory 35 according to the result. Is input to the sensor 31. Based on the saturation bit signal, it is determined whether or not the pixel is saturated, and the reset voltage is controlled based on the result (in this case, the signal one frame before is used as the sampling signal).

【0047】また図23に示すように、信号電荷の蓄積
期間中、リセット用MOSトランジスタMRESを閉じ、
FD領域上にフォトダイオードPDから溢れ出てきた信
号、即ちオーバーフロードレイン(OFD)信号(また
はスメア信号)を蓄積し、その信号をサンプリング信号
として、このサンプリング信号をもとに飽和判定を行
い、その結果をもとにPDからの信号電荷転送前にリセ
ット電圧を切り替えることができる。この場合、飽和判
定はセンサチップ内で行なうことができる。
Further, as shown in FIG. 23, during the accumulation period of the signal charge, the reset MOS transistor MRES is closed,
A signal overflowing from the photodiode PD, that is, an overflow drain (OFD) signal (or a smear signal) is accumulated on the FD region, and the signal is used as a sampling signal to determine saturation based on the sampling signal. The reset voltage can be switched before the signal charge transfer from the PD based on the result. In this case, the saturation determination can be performed in the sensor chip.

【0048】さらに、信号電荷の蓄積前に短い蓄積時間
の信号をPDからFD領域に転送し、蓄積期間中はFD
領域上にその信号を保持し、信号電荷の読み出し前に、
FD領域に保持された信号をサンプリング信号として読
み出し、飽和判定を行い、その結果をもとにリセット電
圧を切り替える。この場合、飽和判定はセンサチップ内
で行なうことができる。
Further, a signal having a short storage time is transferred from the PD to the FD region before storing the signal charge.
Holding the signal on the area and before reading out the signal charge,
The signal held in the FD region is read out as a sampling signal, saturation determination is performed, and the reset voltage is switched based on the result. In this case, the saturation determination can be performed in the sensor chip.

【0049】次に以上説明した画素セルをマトリクス状
に配設したエリアセンサの構成について説明する。
Next, the configuration of an area sensor in which the above-described pixel cells are arranged in a matrix will be described.

【0050】図24はエリアセンサの構成を示す概略的
構成図である。同図に示すように、マトリクス状に配さ
れた画素セルの行方向の走査は垂直走査回路100によ
り行なわれ、行ごとに信号φRES,φTX,φSELが送られ
て、行ごとにノイズ信号、センサ信号が垂直出力線に出
力され、垂直出力線に切換え用のMOSトランジスタを
介して接続されたノイズ信号蓄積用容量およびセンサ信
号蓄積用容量にそれぞれ蓄積される。各容量に蓄積され
たノイズ信号及びセンサ信号は水平走査回路101によ
り列ごとに走査され、ノイズ信号Nとセンサ信号Sとが
順次列ごとに水平出力線を介して、差動アンプAの反転
入力端子(−)と非反転入力端子(+)に送られ、減算
処理が行なわれて、各画素ごとに信号S−Nを得ること
ができる。なお、MCHR1,MCHR2は信号φCHRによって
制御される、水平出力線を所定の電位にリセットするM
OSトランジスタである。φTN,φTSはノイズ信号、セ
ンサ信号をそれぞれ各容量に転送する切換え用のMOS
トランジスタを制御する信号である。
FIG. 24 is a schematic configuration diagram showing the configuration of the area sensor. As shown in the figure, the scanning in the row direction of the pixel cells arranged in a matrix is performed by a vertical scanning circuit 100, and signals φRES, φTX, and φSEL are sent for each row, and a noise signal and a sensor are sent for each row. The signal is output to the vertical output line, and is stored in a noise signal storage capacitor and a sensor signal storage capacitor connected to the vertical output line via a switching MOS transistor. The noise signal and the sensor signal accumulated in each capacitor are scanned for each column by the horizontal scanning circuit 101, and the noise signal N and the sensor signal S are sequentially output for each column via a horizontal output line to the inverted input of the differential amplifier A. The signal is sent to the terminal (-) and the non-inverting input terminal (+), and a subtraction process is performed to obtain a signal SN for each pixel. Note that MCHR1 and MCHR2 are controlled by a signal φCHR and reset the horizontal output line to a predetermined potential.
OS transistor. φTN and φTS are switching MOSs for transferring noise signals and sensor signals to each capacitor.
This is a signal for controlling the transistor.

【0051】図25は本実施例の固体撮像装置を用いた
ビデオカメラ装置を示すブロック図である。
FIG. 25 is a block diagram showing a video camera device using the solid-state imaging device of this embodiment.

【0052】図25において、41はレンズ系であり、
42は絞り、43,45,47はモータ、44はモータ
43を制御する変倍レンズ駆動手段、46はモータ45
を制御して絞り42を駆動する絞り機構駆動手段、48
はモータ47を制御するフォーカスコンペレンズ駆動手
段である。また、49はレンズ系41から入射した光信
号を光電変換するための固体撮像装置であり、既に説明
した本実施例のリセット電圧を切り替えることができる
固体撮像装置が用いられ、マイクロコンピューター55
からの出力選択信号により、リセット電圧が設定され
る。50はCDS/AGC、51はAD変換器である。
52はカメラ信号処理回路であり、52aはY/C分離
回路、52bは輝度信号処理回路、52cは色信号処理
回路、52dは色抑圧回路、52eはデジタル出力変換
回路、52fは飽和画素判定測定回路である。飽和画素
判定測定回路52fの飽和画素の判定は輝度信号および
色信号に基づいて行なわれる。飽和画素の判定結果はマ
イクロコンピューター55に入力され、この判定結果に
基づいて出力選択信号が出力される。また、マイクロコ
ンピューター55はカメラ信号処理回路52からの信号
に基づいて、変倍レンズ駆動手段44、絞り機構駆動手
段46、フォーカスコンペレンズ駆動手段48を制御す
る。
In FIG. 25, reference numeral 41 denotes a lens system.
42 is an aperture, 43, 45 and 47 are motors, 44 is a variable power lens driving means for controlling the motor 43, 46 is a motor 45
Mechanism driving means for driving the aperture 42 by controlling
Is a focus competition lens driving means for controlling the motor 47. Reference numeral 49 denotes a solid-state imaging device for photoelectrically converting an optical signal incident from the lens system 41. The solid-state imaging device 49 capable of switching the reset voltage of the present embodiment described above is used.
The reset voltage is set by the output selection signal from. 50 is a CDS / AGC and 51 is an AD converter.
52 is a camera signal processing circuit, 52a is a Y / C separation circuit, 52b is a luminance signal processing circuit, 52c is a color signal processing circuit, 52d is a color suppression circuit, 52e is a digital output conversion circuit, and 52f is a saturated pixel determination measurement. Circuit. The determination of the saturated pixel by the saturated pixel determination measurement circuit 52f is performed based on the luminance signal and the color signal. The determination result of the saturated pixel is input to the microcomputer 55, and an output selection signal is output based on the determination result. Further, the microcomputer 55 controls the variable-magnification lens driving unit 44, the aperture mechanism driving unit 46, and the focus compensation lens driving unit 48 based on the signal from the camera signal processing circuit 52.

【0053】カメラ信号処理回路52からの出力はデジ
タルデコーダ、DA変換器53を通してモニター手段5
4に送られ画像表示され、またVTRに送られる。
The output from the camera signal processing circuit 52 is passed through a digital decoder and DA converter 53 to monitor means 5.
4 for image display, and then to a VTR.

【0054】なお図26は従来のビデオカメラ装置を示
すブロック図であり、本実施例のように飽和画素判定測
定回路12fが設けられておらず、出力選択信号が出力
されない点が異なる。 (第4実施例)図27は本発明による固体撮像装置の第
4実施例の構成を示すブロック図である。図28は固体
撮像装置の動作を示すタイミングチャートである。
FIG. 26 is a block diagram showing a conventional video camera apparatus, which is different from this embodiment in that no saturated pixel determination measuring circuit 12f is provided as in this embodiment, and no output selection signal is output. (Fourth Embodiment) FIG. 27 is a block diagram showing the configuration of a fourth embodiment of the solid-state imaging device according to the present invention. FIG. 28 is a timing chart showing the operation of the solid-state imaging device.

【0055】本実施例では、前述した実施例と同様のセ
ンサー部からのノイズ信号と、ノイズ+光信号とを一
旦、信号保持部に保持し読み出す回路において、以下の
ような読み出し方法により読み出しを行った。 (1)図28に示すように、信号を読み出す前の蓄積期
間中はリセットスイッチ(リセット用のMOSトランジ
スタMRES)をオフにする。 (2)ノイズ信号を読み出す前に、FD領域に蓄積され
た入射光量に応じた信号である光量サンプリング信号の
読み出しを行う(図28の)。なお、この信号はFD
領域に入り込む光信号を用いる。CCDにおいてはこの
ような光信号をレイアウトや遮光により防いでいるが、
本実施例ではかかる光信号を積極的に用いて光量サンプ
リング信号を得ている。場合によってはFD領域上部を
開口し、さらに信号を取り込むことも行い、より大きい
サンプリング信号を得ることもできる。 (3)リセットスイッチをオン/オフし、FD領域のリ
セットを行った後、ノイズ信号の読み出しを行う(図2
8の)。 (4)図28中のもしくはとの信号を用い、リセ
ット電圧制御回路内で入射光量の判定を行い、それに応
じたリセット電圧を決定する。 (5)上記(4)で決定されたリセット電圧に設定し、
再度FD領域のリセットを行う。ここでは図28に示す
V1〜V4の電圧のうち、電圧V2をリセット電圧として
選択した。 (6)リセット後にノイズ信号を読み出す(図28の
)。 (7)転送パルスにより転送スイッチ(転送用トランジ
スタMTX)をオン/オフしフォトダイオードからFD領
域に信号電荷を転送し、ノイズ+光信号を読み出す(図
28の)。図28の信号、を用いて、画像信号で
ある本信号の読み出しを行った。
In the present embodiment, in a circuit which once holds the noise signal from the sensor unit and the noise + optical signal in the signal holding unit as in the above-described embodiment and reads them out, the following reading method is used. went. (1) As shown in FIG. 28, the reset switch (reset MOS transistor MRES) is turned off during the accumulation period before the signal is read. (2) Before reading out the noise signal, read out a light quantity sampling signal which is a signal corresponding to the incident light quantity accumulated in the FD area (FIG. 28). Note that this signal is FD
An optical signal that enters the area is used. In CCDs, such optical signals are prevented by layout and shading.
In the present embodiment, the light amount sampling signal is obtained by positively using such an optical signal. In some cases, the upper part of the FD region is opened, and a signal is further taken in, so that a larger sampling signal can be obtained. (3) After resetting the FD area by turning on / off the reset switch, the noise signal is read out (FIG. 2).
8). (4) Using the or signal in FIG. 28, the amount of incident light is determined in the reset voltage control circuit, and the reset voltage is determined in accordance with the determination. (5) Set to the reset voltage determined in (4) above,
The FD area is reset again. Here, the voltage V2 was selected as the reset voltage from the voltages V1 to V4 shown in FIG. (6) Read out the noise signal after reset (FIG. 28). (7) The transfer switch (transfer transistor MTX) is turned on / off by the transfer pulse to transfer the signal charge from the photodiode to the FD region, and read out the noise + optical signal (FIG. 28). The signal of FIG. 28 was used to read the main signal which is an image signal.

【0056】以上説明したように、本実施例では、サン
プリング信号を用い、光量に応じた感度をリセット電圧
により制御し、多種多様な画像信号を得ることができ
る。
As described above, in the present embodiment, a variety of image signals can be obtained by controlling the sensitivity according to the light amount by the reset voltage using the sampling signal.

【0057】なお本発明はエリアセンサに限定されず、
ラインセンサにも用いることができる。
The present invention is not limited to the area sensor,
It can also be used for line sensors.

【0058】[0058]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
光電変換部に蓄積される信号電荷に対応して、感度を変
化させることができ、ダイナミックレンジの拡大した信
号を得ることができる。
As described above, according to the present invention,
The sensitivity can be changed in accordance with the signal charges stored in the photoelectric conversion unit, and a signal with an expanded dynamic range can be obtained.

【0059】また、リセット電圧を適宜変えることで、
感度の切換えを行なうことができる。
Also, by appropriately changing the reset voltage,
Switching of the sensitivity can be performed.

【0060】このため、必要に応じて、感度は高いがダ
イナミックレンジの小さい信号と感度は低いがダイナミ
ックレンジの大きい信号とを切り換えて出力することが
できる。このため、本発明は例えば逆光補正に用いるこ
とができる。
For this reason, if necessary, a signal having a high sensitivity but a small dynamic range and a signal having a low sensitivity but a large dynamic range can be switched and output. Therefore, the present invention can be used, for example, for backlight correction.

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

【図1】本発明による固体撮像装置の構成を示す模式的
説明図である。
FIG. 1 is a schematic explanatory diagram showing a configuration of a solid-state imaging device according to the present invention.

【図2】本発明による固体撮像装置の構成を示す模式的
説明図である。
FIG. 2 is a schematic explanatory diagram illustrating a configuration of a solid-state imaging device according to the present invention.

【図3】FD部、MOS構成部が階段状ポテンシャル構
造を持つようにした場合の説明図である。
FIG. 3 is an explanatory diagram in a case where an FD portion and a MOS component have a step-like potential structure.

【図4】(a)はVFD−Qの特性を示す図、(b)はV
FD−Capの特性を示す図、(c)は光量−出力特性を示
す図である。
4A is a diagram showing characteristics of VFD-Q, and FIG.
FIG. 3C is a diagram illustrating characteristics of FD-Cap, and FIG. 3C is a diagram illustrating light amount-output characteristics.

【図5】FD部、MOS構成部が逆「凹」形状のポテン
シャル構造を持つようにした場合の説明図である。
FIG. 5 is an explanatory diagram in a case where an FD section and a MOS component section have an inverted “concave” shape potential structure.

【図6】(a)はVFD−Qの特性を示す図、(b)はV
FD−Capの特性を示す図、(c)は光量−出力特性を示
す図である。
FIG. 6A is a diagram showing characteristics of VFD-Q, and FIG.
FIG. 3C is a diagram illustrating characteristics of FD-Cap, and FIG. 3C is a diagram illustrating light amount-output characteristics.

【図7】MOS容量を構成した固体撮像装置の概略的平
面図である。
FIG. 7 is a schematic plan view of a solid-state imaging device including a MOS capacitor.

【図8】MOS容量を構成した固体撮像装置の他の例の
概略的平面図である。
FIG. 8 is a schematic plan view of another example of the solid-state imaging device including a MOS capacitor.

【図9】FD領域と埋めこみPN接合を示す概略的断面
図である。
FIG. 9 is a schematic sectional view showing an FD region and a buried PN junction.

【図10】逆バイアス電圧と容量との関係を示す特性図
である。
FIG. 10 is a characteristic diagram showing a relationship between a reverse bias voltage and a capacitance.

【図11】FD領域と埋めこみPN接合を示す概略的断
面図である。
FIG. 11 is a schematic sectional view showing an FD region and a buried PN junction.

【図12】埋めこみPN接合を構成した固体撮像装置の
概略的平面図である。
FIG. 12 is a schematic plan view of a solid-state imaging device having a buried PN junction;

【図13】階段状ポテンシャル構造を形成する場合のN
拡散領域の平面形状を示す平面図である。
FIG. 13 shows N in the case of forming a step-like potential structure.
FIG. 3 is a plan view illustrating a planar shape of a diffusion region.

【図14】逆「凹」形状のポテンシャル構造を形成する
場合のN拡散領域の平面形状を示す平面図である。
FIG. 14 is a plan view showing a planar shape of an N diffusion region when an inverted “concave” potential structure is formed.

【図15】リセット用のMOSトランジスタを含む固体
撮像装置の概略的構成図である。
FIG. 15 is a schematic configuration diagram of a solid-state imaging device including a reset MOS transistor.

【図16】(a)〜(d)はそれぞれ光蓄積動作、リセ
ット動作、ノイズ読み出し動作、信号転送・信号読み出
し動作を示すポテンシャル図である。
FIGS. 16A to 16D are potential diagrams showing a light accumulation operation, a reset operation, a noise reading operation, and a signal transfer / signal reading operation, respectively.

【図17】リセット電位を変えることで、感度を変える
動作を示すポテンシャル図である。
FIG. 17 is a potential diagram showing an operation of changing sensitivity by changing a reset potential.

【図18】光量−出力特性(感度特性)を示す特性図で
ある。
FIG. 18 is a characteristic diagram showing a light amount-output characteristic (sensitivity characteristic).

【図19】リセット電圧の印加方法を説明するための画
素構成図である。
FIG. 19 is a pixel configuration diagram for explaining a method of applying a reset voltage.

【図20】リセット電圧の印加方法を説明するための画
素構成図である。
FIG. 20 is a pixel configuration diagram for explaining a method of applying a reset voltage.

【図21】リセット電圧の印加方法を説明するための画
素構成図である。
FIG. 21 is a pixel configuration diagram for explaining a method of applying a reset voltage.

【図22】サンプリング結果に応じてリセット電圧を設
定する固体撮像装置を用いたカメラ装置のブロック図で
ある。
FIG. 22 is a block diagram of a camera device using a solid-state imaging device that sets a reset voltage according to a sampling result.

【図23】サンプリング信号の検出動作を説明するため
のポテンシャル図である。
FIG. 23 is a potential diagram illustrating a detection operation of a sampling signal.

【図24】エリアセンサの構成を示す概略的構成図であ
る。
FIG. 24 is a schematic configuration diagram showing a configuration of an area sensor.

【図25】本実施例の固体撮像装置を用いたビデオカメ
ラ装置を示すブロック図である。
FIG. 25 is a block diagram illustrating a video camera device using the solid-state imaging device according to the present embodiment.

【図26】従来のビデオカメラ装置を示すブロック図で
ある。
FIG. 26 is a block diagram showing a conventional video camera device.

【図27】本発明による固体撮像装置の第4実施例の構
成を示すブロック図である。
FIG. 27 is a block diagram showing a configuration of a fourth embodiment of the solid-state imaging device according to the present invention.

【図28】上記実施例の固体撮像装置の動作を示すタイ
ミングチャートである。
FIG. 28 is a timing chart showing the operation of the solid-state imaging device of the embodiment.

【図29】VFD−Capの特性を示す図である。FIG. 29 is a diagram showing characteristics of VFD-Cap.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 N型半導体基板 2 P型ウエル領域 3 N型拡散領域 4 P型領域 5 フローティングディフュージョン(FD)領域 6 転送ゲート電極 7,8 MOS構成部 11 フォトダイオード(PD) 12 転送MOSトランジスタのゲート 13 フローティングディフュージョン領域(FD) 14 リセット用MOSトランジスタのゲート 15,16 MOS容量を構成するためのゲート電極 21 FD領域 22 高濃度表面P領域(PSR) 23,24 N型拡散領域(DN1,DN2) 25 PWL(Pウエル領域) 26 N型拡散領域(DN) 31 固体撮像素子(センサ) 32 CDS/AGC 33 A/D変換器 34 カメラ信号処理IC 35 飽和ビットメモリ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 N-type semiconductor substrate 2 P-type well region 3 N-type diffusion region 4 P-type region 5 Floating diffusion (FD) region 6 Transfer gate electrode 7, 8 MOS constituent part 11 Photodiode (PD) 12 Gate of transfer MOS transistor 13 Floating Diffusion region (FD) 14 Gate of reset MOS transistor 15, 16 Gate electrode for constituting MOS capacitance 21 FD region 22 High concentration surface P region (PSR) 23, 24 N-type diffusion region (DN1, DN2) 25 PWL (P-well region) 26 N-type diffusion region (DN) 31 Solid-state imaging device (sensor) 32 CDS / AGC 33 A / D converter 34 Camera signal processing IC 35 Saturation bit memory

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 樋山 拓己 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 櫻井 克仁 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 小川 勝久 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 上野 勇武 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 須川 成利 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 新井 秀雪 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キヤ ノン株式会社内 Fターム(参考) 4M118 AA02 AB01 BA14 CA04 CA18 DA24 DD04 DD09 DD10 DD12 FA06 FA33 5C024 AA01 CA15 DA01 DA07 FA01 GA01 GA33 GA43 GA48 GA49 HA21 HA27 JA31  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Takumi Hiyama 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo Inside Canon Inc. (72) Inventor Katsuhito Sakurai 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo Canon (72) Inventor Katsuhisa Ogawa 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo Canon Inc. (72) Inventor Yutake Ueno 3-30-2, Shimomaruko 3-chome, Ota-ku, Tokyo Canon Inc. ( 72) Inventor Narutoshi Sugawa 3- 30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo Canon Inc. (72) Inventor Hideyuki Arai 3-30-2 Shimomaruko 3-chome, Ota-ku, Tokyo F-term in Canon Inc. Reference) 4M118 AA02 AB01 BA14 CA04 CA18 DA24 DD04 DD09 DD10 DD12 FA06 FA33 5C024 AA01 CA15 DA01 DA07 FA01 GA01 GA33 GA43 GA48 GA49 HA21 HA27 JA31

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 光電変換部と、該光電変換部から転送さ
れた信号電荷を信号電圧に変換する電荷電圧変換部と、
を有する固体撮像装置において、 前記電荷電圧変換部は異なる電圧依存性を有する複数の
容量からなることを特徴とする固体撮像装置。
1. A photoelectric conversion unit, and a charge-voltage conversion unit that converts a signal charge transferred from the photoelectric conversion unit into a signal voltage.
The solid-state imaging device according to claim 1, wherein the charge-voltage conversion unit includes a plurality of capacitors having different voltage dependencies.
【請求項2】 前記電荷電圧変換部は、不純物拡散領域
とMOS構成部とにより構成され、前記異なる電圧依存
性を有する複数の容量は、該不純物拡散領域に形成され
る容量と該MOS構成部に形成される容量とにより構成
されることを特徴とする請求項1に記載の固体撮像装
置。
2. The charge-to-voltage converter includes an impurity diffusion region and a MOS component, and the plurality of capacitors having different voltage dependencies include a capacitor formed in the impurity diffusion region and the MOS component. The solid-state imaging device according to claim 1, wherein the solid-state imaging device is configured by a capacitor formed in the solid-state imaging device.
【請求項3】 前記電荷電圧変換部は、不純物拡散領域
と埋込半導体接合部とにより構成され、前記異なる電圧
依存性を有する複数の容量は、該不純物拡散領域に形成
される容量と該埋込半導体接合部に形成される容量とに
より構成されることを特徴とする請求項1に記載の固体
撮像装置。
3. The charge-to-voltage converter includes an impurity diffusion region and a buried semiconductor junction, and the plurality of capacitors having different voltage dependencies include a capacitor formed in the impurity diffusion region and a buried semiconductor junction. 2. The solid-state imaging device according to claim 1, wherein the solid-state imaging device includes a capacitor formed at the embedded semiconductor junction. 3.
【請求項4】 前記埋込半導体接合部に形成される容量
の電圧依存性を、該半導体接合部を構成する一方の一導
電型半導体領域の不純物濃度または深さによって制御す
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 method according to claim 1, wherein a voltage dependence of a capacitance formed in the buried semiconductor junction is controlled by an impurity concentration or a depth of one of the one conductivity type semiconductor regions constituting the semiconductor junction. The solid-state imaging device according to claim 3.
【請求項5】 前記埋込半導体接合部に形成される容量
の電圧依存性を、該半導体接合部を構成する一方の一導
電型半導体領域の幅によって制御することを特徴とする
請求項3に記載の固体撮像装置。
5. The semiconductor device according to claim 3, wherein the voltage dependence of the capacitance formed at the buried semiconductor junction is controlled by the width of one of the one conductivity type semiconductor regions constituting the semiconductor junction. The solid-state imaging device according to claim 1.
【請求項6】 前記電荷電圧変換部をリセットするため
にリセット電圧を与えるリセット手段を有し、該リセッ
ト電圧の電圧値を制御することで前記電荷電圧変換部の
電荷電圧変換効率を制御することを特徴とする請求項1
〜5のいずれかの請求項に記載の固体撮像装置。
6. A charge-voltage conversion unit comprising: reset means for applying a reset voltage to reset the charge-voltage conversion unit; and controlling the voltage value of the reset voltage to control the charge-voltage conversion efficiency of the charge-voltage conversion unit. Claim 1 characterized by the following:
The solid-state imaging device according to claim 5.
【請求項7】 前記光電変換部に入射する光量をサンプ
リングするサンプリング手段と、該サンプリング手段の
サンプリング信号に応じて前記リセット電圧を設定する
ことを特徴とする請求項6に記載の固体撮像装置。
7. The solid-state imaging device according to claim 6, wherein a sampling unit that samples a light amount incident on the photoelectric conversion unit, and the reset voltage is set according to a sampling signal of the sampling unit.
【請求項8】 前記サンプリング信号は1フレーム前の
信号であることを特徴とする請求項7に記載の固体撮像
装置。
8. The solid-state imaging device according to claim 7, wherein the sampling signal is a signal one frame before.
【請求項9】 前記サンプリング信号はオーバーフロー
ドレイン信号又はスメア信号であることを特徴とする請
求項7に記載の固体撮像装置。
9. The solid-state imaging device according to claim 7, wherein the sampling signal is an overflow drain signal or a smear signal.
【請求項10】 前記信号電荷の蓄積期間前に、該蓄積
期間より短い蓄積時間の第2の信号電荷を前記不純物拡
散領域に転送し、該第2の信号電荷をサンプリング信号
とすることを特徴とする請求項7に記載の固体撮像装
置。
10. The method according to claim 1, wherein a second signal charge having a shorter accumulation time than the accumulation period is transferred to the impurity diffusion region before the accumulation period of the signal charge, and the second signal charge is used as a sampling signal. The solid-state imaging device according to claim 7.
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Cited By (35)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002151672A (en) * 2000-11-15 2002-05-24 Canon Inc Solid-state imaging device and solid-state imaging system
JP2002368201A (en) * 2001-06-06 2002-12-20 Canon Inc Solid-state imaging device and imaging system using the same
KR100397665B1 (en) * 2001-03-29 2003-09-17 (주) 픽셀플러스 Cmos active pixel for improving sensitivity
JP2005311464A (en) * 2004-04-16 2005-11-04 Canon Inc Photoelectric conversion device and imaging device
JP2006073734A (en) * 2004-09-01 2006-03-16 Canon Inc Photoelectric conversion device, manufacturing method thereof, and imaging system
EP1681850A1 (en) * 2005-01-14 2006-07-19 Canon Kabushiki Kaisha Solid-state image pickup device and control method thereof, and camera
JP2006229362A (en) * 2005-02-15 2006-08-31 Canon Inc Image sensor and processing apparatus
JP2006245522A (en) * 2005-02-04 2006-09-14 Tohoku Univ Optical sensor, solid-state imaging device, and operation method of solid-state imaging device
JP2006262475A (en) * 2005-03-14 2006-09-28 Magnachip Semiconductor Ltd 3T pixel for CMOS image sensor with low reset noise and low dark current using parametric reset
JP2007184520A (en) * 2005-12-29 2007-07-19 Magnachip Semiconductor Ltd Layered photodiode for high resolution CMOS image sensor realized by STI technology
JP2008533591A (en) * 2005-03-11 2008-08-21 ハンド ヘルド プロダクツ インコーポレーティッド Bar code reader with global electronic shutter control
JP2009077410A (en) * 2002-08-23 2009-04-09 Micron Technology Inc Pixel signal processing method and pixel circuit processing method
JP2009253149A (en) * 2008-04-09 2009-10-29 Canon Inc Photoelectric conversion device and imaging system using same
US7843493B2 (en) 2006-01-31 2010-11-30 Konica Minolta Holdings, Inc. Image sensing apparatus and image processing method
JP2011014918A (en) * 2010-08-27 2011-01-20 Canon Inc Photoelectric conversion device, method of manufacturing the same, and imaging system
JP2011035382A (en) * 2009-07-10 2011-02-17 Shimadzu Corp Solid-state imaging element
JP2011078104A (en) * 2010-10-22 2011-04-14 Canon Inc Imaging apparatus, radiation imaging apparatus and radiation imaging system using the same
JP2011097100A (en) * 2011-01-20 2011-05-12 Canon Inc Solid-state imaging device
JP2011199816A (en) * 2010-02-26 2011-10-06 Sony Corp Solid-state image pickup apparatus, driving method for solid-state image pickup apparatus, and electronic device
CN102569322A (en) * 2012-02-10 2012-07-11 上海宏力半导体制造有限公司 Image sensor and manufacturing method thereof
US8339468B2 (en) 2007-08-30 2012-12-25 Konica Minolta Opto, Inc. Image processing device, image processing method, and image pickup apparatus
JP2013085164A (en) * 2011-10-12 2013-05-09 Panasonic Corp Solid-state imaging device
JP2013157638A (en) * 2013-05-08 2013-08-15 Canon Inc Method of manufacturing photoelectric conversion device
JP2013172279A (en) * 2012-02-21 2013-09-02 Hitachi Ltd Solid-state imaging device
US8720784B2 (en) 2005-06-03 2014-05-13 Hand Held Products, Inc. Digital picture taking optical reader having hybrid monochrome and color image sensor array
US8720785B2 (en) 2005-06-03 2014-05-13 Hand Held Products, Inc. Apparatus having hybrid monochrome and color image sensor array
US8720781B2 (en) 2005-03-11 2014-05-13 Hand Held Products, Inc. Image reader having image sensor array
US8733660B2 (en) 2005-03-11 2014-05-27 Hand Held Products, Inc. Image reader comprising CMOS based image sensor array
KR101478248B1 (en) * 2008-04-11 2014-12-31 삼성전자주식회사 Method of operating image sensor with sensing transistor having two gate
US9214491B2 (en) 2009-01-21 2015-12-15 Canon Kabushiki Kaisha Solid-state imaging apparatus for causing an FD capacitor value to be variable without increasing a number of elements
US9472590B2 (en) 2014-08-29 2016-10-18 Seiko Epson Corporation Solid-state image capturing device and manufacturing method thereof
JP2017139281A (en) * 2016-02-02 2017-08-10 三菱電機株式会社 Solid-state imaging apparatus and method for manufacturing the same
JP2018101809A (en) * 2018-03-12 2018-06-28 株式会社ニコン Image pickup device, image pickup device manufacturing method, and electronic apparatus
US10033952B2 (en) 2015-09-10 2018-07-24 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Imaging device, module, electronic device, and method of operating the imaging device
WO2018230113A1 (en) * 2017-06-14 2018-12-20 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 Control device and imaging device

Cited By (81)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002151672A (en) * 2000-11-15 2002-05-24 Canon Inc Solid-state imaging device and solid-state imaging system
KR100397665B1 (en) * 2001-03-29 2003-09-17 (주) 픽셀플러스 Cmos active pixel for improving sensitivity
JP2002368201A (en) * 2001-06-06 2002-12-20 Canon Inc Solid-state imaging device and imaging system using the same
JP2009077410A (en) * 2002-08-23 2009-04-09 Micron Technology Inc Pixel signal processing method and pixel circuit processing method
JP2005311464A (en) * 2004-04-16 2005-11-04 Canon Inc Photoelectric conversion device and imaging device
JP2006073734A (en) * 2004-09-01 2006-03-16 Canon Inc Photoelectric conversion device, manufacturing method thereof, and imaging system
US8309997B2 (en) 2004-09-01 2012-11-13 Canon Kabushiki Kaisha Photoelectric conversion device, method for manufacturing the same and image pickup system
US7994552B2 (en) 2004-09-01 2011-08-09 Canon Kabushiki Kaisha Photoelectric conversion device, method for manufacturing the same and image pickup system
US8421894B2 (en) 2005-01-14 2013-04-16 Canon Kabushiki Kaisha Solid-state image pickup device and control method thereof, and camera
EP1681850A1 (en) * 2005-01-14 2006-07-19 Canon Kabushiki Kaisha Solid-state image pickup device and control method thereof, and camera
US7538810B2 (en) 2005-01-14 2009-05-26 Canon Kabushiki Kaisha Solid-state image pickup device and control method thereof, and camera
US8089545B2 (en) 2005-01-14 2012-01-03 Canon Kabushiki Kaisha Solid-state image pickup device and control method thereof, and camera
JP2006245522A (en) * 2005-02-04 2006-09-14 Tohoku Univ Optical sensor, solid-state imaging device, and operation method of solid-state imaging device
JP2006229362A (en) * 2005-02-15 2006-08-31 Canon Inc Image sensor and processing apparatus
US12185006B2 (en) 2005-03-11 2024-12-31 Hand Held Products, Inc. Image reader comprising CMOS based image sensor array
US9576169B2 (en) 2005-03-11 2017-02-21 Hand Held Products, Inc. Image reader having image sensor array
US11323650B2 (en) 2005-03-11 2022-05-03 Hand Held Products, Inc. Image reader comprising CMOS based image sensor array
US11323649B2 (en) 2005-03-11 2022-05-03 Hand Held Products, Inc. Image reader comprising CMOS based image sensor array
US11317050B2 (en) 2005-03-11 2022-04-26 Hand Held Products, Inc. Image reader comprising CMOS based image sensor array
US11968464B2 (en) 2005-03-11 2024-04-23 Hand Held Products, Inc. Image reader comprising CMOS based image sensor array
US8733660B2 (en) 2005-03-11 2014-05-27 Hand Held Products, Inc. Image reader comprising CMOS based image sensor array
US10958863B2 (en) 2005-03-11 2021-03-23 Hand Held Products, Inc. Image reader comprising CMOS based image sensor array
US12075176B2 (en) 2005-03-11 2024-08-27 Hand Held Products, Inc. Image reader comprising CMOS based image sensor array
US10735684B2 (en) 2005-03-11 2020-08-04 Hand Held Products, Inc. Image reader comprising CMOS based image sensor array
US10721429B2 (en) 2005-03-11 2020-07-21 Hand Held Products, Inc. Image reader comprising CMOS based image sensor array
JP2008533591A (en) * 2005-03-11 2008-08-21 ハンド ヘルド プロダクツ インコーポレーティッド Bar code reader with global electronic shutter control
US10171767B2 (en) 2005-03-11 2019-01-01 Hand Held Products, Inc. Image reader comprising CMOS based image sensor array
US8978985B2 (en) 2005-03-11 2015-03-17 Hand Held Products, Inc. Image reader comprising CMOS based image sensor array
US9578269B2 (en) 2005-03-11 2017-02-21 Hand Held Products, Inc. Image reader comprising CMOS based image sensor array
US8720781B2 (en) 2005-03-11 2014-05-13 Hand Held Products, Inc. Image reader having image sensor array
US11863897B2 (en) 2005-03-11 2024-01-02 Hand Held Products, Inc. Image reader comprising CMOS based image sensor array
US9465970B2 (en) 2005-03-11 2016-10-11 Hand Held Products, Inc. Image reader comprising CMOS based image sensor array
US9305199B2 (en) 2005-03-11 2016-04-05 Hand Held Products, Inc. Image reader having image sensor array
JP2006262475A (en) * 2005-03-14 2006-09-28 Magnachip Semiconductor Ltd 3T pixel for CMOS image sensor with low reset noise and low dark current using parametric reset
US8508638B2 (en) 2005-03-14 2013-08-13 Intellectual Ventures Ii Llc 3T pixel for CMOS image sensors with low reset noise and low dark current generation utilizing parametric reset
JP2011160460A (en) * 2005-03-14 2011-08-18 Crosstek Capital Llc 3t pixel for cmos image sensors with low reset noise and low dark current generation utilizing parametric reset
US9092654B2 (en) 2005-06-03 2015-07-28 Hand Held Products, Inc. Digital picture taking optical reader having hybrid monochrome and color image sensor array
US12073283B2 (en) 2005-06-03 2024-08-27 Hand Held Products, Inc. Apparatus having hybrid monochrome and color image sensor array
US12321814B2 (en) 2005-06-03 2025-06-03 Hand Held Products, Inc. Apparatus having hybrid monochrome and color image sensor array
US9058527B2 (en) 2005-06-03 2015-06-16 Hand Held Products, Inc. Apparatus having hybrid monochrome and color image sensor array
US8720785B2 (en) 2005-06-03 2014-05-13 Hand Held Products, Inc. Apparatus having hybrid monochrome and color image sensor array
US11625550B2 (en) 2005-06-03 2023-04-11 Hand Held Products, Inc. Apparatus having hybrid monochrome and color image sensor array
US8720784B2 (en) 2005-06-03 2014-05-13 Hand Held Products, Inc. Digital picture taking optical reader having hybrid monochrome and color image sensor array
US9438867B2 (en) 2005-06-03 2016-09-06 Hand Held Products, Inc. Digital picture taking optical reader having hybrid monochrome and color image sensor array
US9454686B2 (en) 2005-06-03 2016-09-27 Hand Held Products, Inc. Apparatus having hybrid monochrome and color image sensor array
US12321815B2 (en) 2005-06-03 2025-06-03 Hand Held Products, Inc. Apparatus having hybrid monochrome and color image sensor array
US12321813B2 (en) 2005-06-03 2025-06-03 Hand Held Products, Inc. Apparatus having hybrid monochrome and color image sensor array
US12236312B2 (en) 2005-06-03 2025-02-25 Hand Held Products, Inc. Apparatus having hybrid monochrome and color image sensor array
US11238252B2 (en) 2005-06-03 2022-02-01 Hand Held Products, Inc. Apparatus having hybrid monochrome and color image sensor array
US11238251B2 (en) 2005-06-03 2022-02-01 Hand Held Products, Inc. Apparatus having hybrid monochrome and color image sensor array
US10002272B2 (en) 2005-06-03 2018-06-19 Hand Held Products, Inc. Apparatus having hybrid monochrome and color image sensor array
US11604933B2 (en) 2005-06-03 2023-03-14 Hand Held Products, Inc. Apparatus having hybrid monochrome and color image sensor array
US12026580B2 (en) 2005-06-03 2024-07-02 Hand Held Products, Inc. Apparatus having hybrid monochrome and color image sensor array
US12020111B2 (en) 2005-06-03 2024-06-25 Hand Held Products, Inc. Apparatus having hybrid monochrome and color image sensor array
US12001913B2 (en) 2005-06-03 2024-06-04 Hand Held Products, Inc. Apparatus having hybrid monochrome and color image sensor array
US10691907B2 (en) 2005-06-03 2020-06-23 Hand Held Products, Inc. Apparatus having hybrid monochrome and color image sensor array
US10949634B2 (en) 2005-06-03 2021-03-16 Hand Held Products, Inc. Apparatus having hybrid monochrome and color image sensor array
US12001914B2 (en) 2005-06-03 2024-06-04 Hand Held Products, Inc. Apparatus having hybrid monochrome and color image sensor array
JP2007184520A (en) * 2005-12-29 2007-07-19 Magnachip Semiconductor Ltd Layered photodiode for high resolution CMOS image sensor realized by STI technology
US8228397B2 (en) 2006-01-31 2012-07-24 Konica Minolta Holdings, Inc. Image sensing apparatus and image processing method
US7843493B2 (en) 2006-01-31 2010-11-30 Konica Minolta Holdings, Inc. Image sensing apparatus and image processing method
US8339468B2 (en) 2007-08-30 2012-12-25 Konica Minolta Opto, Inc. Image processing device, image processing method, and image pickup apparatus
JP2009253149A (en) * 2008-04-09 2009-10-29 Canon Inc Photoelectric conversion device and imaging system using same
KR101478248B1 (en) * 2008-04-11 2014-12-31 삼성전자주식회사 Method of operating image sensor with sensing transistor having two gate
US9214491B2 (en) 2009-01-21 2015-12-15 Canon Kabushiki Kaisha Solid-state imaging apparatus for causing an FD capacitor value to be variable without increasing a number of elements
JP2011035382A (en) * 2009-07-10 2011-02-17 Shimadzu Corp Solid-state imaging element
JP2011199816A (en) * 2010-02-26 2011-10-06 Sony Corp Solid-state image pickup apparatus, driving method for solid-state image pickup apparatus, and electronic device
US8917341B2 (en) 2010-02-26 2014-12-23 Sony Corporation Solid-state image pickup apparatus, driving method for solid-state image pickup apparatus and electronic device
JP2011014918A (en) * 2010-08-27 2011-01-20 Canon Inc Photoelectric conversion device, method of manufacturing the same, and imaging system
JP2011078104A (en) * 2010-10-22 2011-04-14 Canon Inc Imaging apparatus, radiation imaging apparatus and radiation imaging system using the same
JP2011097100A (en) * 2011-01-20 2011-05-12 Canon Inc Solid-state imaging device
JP2013085164A (en) * 2011-10-12 2013-05-09 Panasonic Corp Solid-state imaging device
CN102569322A (en) * 2012-02-10 2012-07-11 上海宏力半导体制造有限公司 Image sensor and manufacturing method thereof
JP2013172279A (en) * 2012-02-21 2013-09-02 Hitachi Ltd Solid-state imaging device
JP2013157638A (en) * 2013-05-08 2013-08-15 Canon Inc Method of manufacturing photoelectric conversion device
US9472590B2 (en) 2014-08-29 2016-10-18 Seiko Epson Corporation Solid-state image capturing device and manufacturing method thereof
US10033952B2 (en) 2015-09-10 2018-07-24 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Imaging device, module, electronic device, and method of operating the imaging device
JP2017139281A (en) * 2016-02-02 2017-08-10 三菱電機株式会社 Solid-state imaging apparatus and method for manufacturing the same
WO2018230113A1 (en) * 2017-06-14 2018-12-20 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 Control device and imaging device
US11095840B2 (en) 2017-06-14 2021-08-17 Sony Semiconductor Solutions Corporation Control apparatus and imaging apparatus capable of reducing power consumption
JP2018101809A (en) * 2018-03-12 2018-06-28 株式会社ニコン Image pickup device, image pickup device manufacturing method, and electronic apparatus

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