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JP2001028715A - CCD type solid-state imaging device - Google Patents

CCD type solid-state imaging device

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JP2001028715A
JP2001028715A JP2000176186A JP2000176186A JP2001028715A JP 2001028715 A JP2001028715 A JP 2001028715A JP 2000176186 A JP2000176186 A JP 2000176186A JP 2000176186 A JP2000176186 A JP 2000176186A JP 2001028715 A JP2001028715 A JP 2001028715A
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JP
Japan
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voltage
circuit
pulse
ccd
power supply
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JP2000176186A
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Japanese (ja)
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Inventor
Toshibumi Ozaki
俊文 尾崎
Masaaki Nakai
正章 中井
Haruhiko Tanaka
治彦 田中
Hideyuki Ono
秀行 小野
Akira Sato
朗 佐藤
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.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 低消費電力、駆動が容易で使い勝手が良いC
CD型固体撮像素子を実現するための一つの方法とし
て、CCD出力回路の電源電圧低減が考えられている。
この場合光電変換素子群からの信号電荷を取り出すCC
D読み出しパルス電圧の低下も同時に発生し、これによ
るCCDの動作不良が問題であり、固体撮像素子基板関
係の電源電圧を下げると同時にCCDの安定動作が維持
される素子の実現が課題となっていた。 【解決手段】二次元構成のCCD型固体撮像素子におけ
る出力回路部の電源電圧と共に垂直CCD読み出しパル
ス発生回路の電圧も低減すると同時に、このパルス発生
回路出力をキャパシタを介して時間積分し、この積分結
果を上記のパルス発生回路出力に加算し、この合成結果
によりCCDが必要とする電圧を実現している。
(57) [Abstract] [Problem] Low power consumption, easy to drive and easy to use C
As one method for realizing a CD-type solid-state imaging device, reduction of a power supply voltage of a CCD output circuit has been considered.
In this case, CC for extracting the signal charge from the photoelectric conversion element group
A drop in the D read pulse voltage also occurs at the same time, which causes a problem of malfunction of the CCD, and a problem is to reduce the power supply voltage related to the solid-state imaging device substrate and to realize an element that maintains stable operation of the CCD. Was. In the two-dimensional CCD solid-state imaging device, the voltage of a vertical CCD readout pulse generation circuit is reduced together with the power supply voltage of an output circuit section, and the output of the pulse generation circuit is time-integrated via a capacitor. The result is added to the output of the pulse generation circuit, and the voltage required by the CCD is realized by the result of the synthesis.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明はCCD型撮像素子に関
し、特に容易で低消費電力な駆動ができ、また低消費電
力かつ低雑音な出力回路を有する2次元CCD型撮像素
子に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a CCD type image pickup device, and more particularly to a two-dimensional CCD type image pickup device which can be easily driven with low power consumption and has an output circuit with low power consumption and low noise.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、家庭用ビデオカメラ等に用いられ
る固体撮像素子には、CCD型固体撮像素子が広く用い
られている。このような従来のCCD型固体撮像素子は
図15に示すインタ−ライン型と呼ばれる素子構成をも
ち、表1に示す駆動条件で駆動がなされ、図16に示す
構成によりカメラシステムの中で用いられる。
2. Description of the Related Art Conventionally, a CCD type solid-state imaging device has been widely used as a solid-state imaging device used in a home video camera or the like. Such a conventional CCD type solid-state imaging device has an element configuration called an inter-line type shown in FIG. 15, is driven under the driving conditions shown in Table 1, and is used in a camera system by the configuration shown in FIG. .

【0003】図15において、1は光電変換を行うホト
ダイオ−ド、2、3はホトダイオ−ドで光電変換された
信号電荷を転送するための垂直CCD及び水平CCD、
4は水平CCD3と出力回路を仕切るアウトプットゲ−
ト、5は水平CCD3から信号電荷の送られてくる浮遊
拡散層を水平CCDの転送周期ごとにリセットするため
のリセットトランジスタ、6、8はそれぞれ初段ソ−ス
フォロワ−を構成するドライバトランジスタ、負荷トラ
ンジスタ、9、10はそれぞれ次段ソ−スフォロワ−を
構成するドライバトランジスタ、負荷トランジスタであ
る。垂直CCD2の中の区切りは1ポリシリコン電極か
らなる1転送段を、水平CCDの中の区切りは第1層ポ
リシリコンと第2層ポリシリコン電極からなる1転送段
を示す。また、水平CCD3とアウトプットゲ−トを構
成する第2層ポリシリコン電極下にはチャネル電圧を低
くするためボロンのイオン打ち込みがなされている。ま
た、リセットトランジスタ5は水平CCDを構成する第
1層ポリシリコン電極下と同様のディプレッション型ト
ランジスタからなる。v1、v2、v3、v4は垂直C
CD2を駆動するための4相のパルスの入力端子、h
1、h2は水平CCD3を駆動するための2相のパルス
の入力端子、ogはアウトプットゲ−トの直流バイアス
電圧入力端子、rgはリセットパルス入力端子、rdは
浮遊拡散層のリセット電圧入力端子、vgは負荷トラン
ジスタのゲ−ト電圧入力端子、odは出力回路の電源電
圧入力端子、subは基板電圧入力端子、wellはウ
ェル電圧入力端子、vssは保護回路のウェル電圧入力
端子、outは信号出力端子である。
In FIG. 15, 1 is a photodiode for performing photoelectric conversion, 2 and 3 are a vertical CCD and a horizontal CCD for transferring signal charges photoelectrically converted by the photodiode,
4 is an output gate for separating the horizontal CCD 3 and the output circuit.
And 5, a reset transistor for resetting the floating diffusion layer to which the signal charge is sent from the horizontal CCD 3 every transfer cycle of the horizontal CCD, and 6 and 8, respectively, a driver transistor and a load transistor constituting a first stage source follower. , 9, and 10 are a driver transistor and a load transistor, respectively, which constitute the next-stage source follower. A partition in the vertical CCD 2 indicates one transfer stage composed of one polysilicon electrode, and a partition in the horizontal CCD indicates one transfer stage composed of first-layer polysilicon and second-layer polysilicon electrode. Boron ions are implanted below the horizontal CCD 3 and the second-layer polysilicon electrode forming the output gate to lower the channel voltage. The reset transistor 5 is a depression type transistor similar to the one below the first layer polysilicon electrode constituting the horizontal CCD. v1, v2, v3, v4 are vertical C
Input terminal of a four-phase pulse for driving CD2, h
1 and h2 are input terminals of a two-phase pulse for driving the horizontal CCD 3, og is a DC bias voltage input terminal of the output gate, RG is a reset pulse input terminal, rd is a reset voltage input terminal of the floating diffusion layer, vg is the gate voltage input terminal of the load transistor, od is the power supply voltage input terminal of the output circuit, sub is the substrate voltage input terminal, well is the well voltage input terminal, vss is the well voltage input terminal of the protection circuit, and out is the signal output. Terminal.

【0004】ホトダイオ−ド1で光電変換された信号電
荷は、v1もしくはv3端子に高電圧が印加され一括し
て垂直CCD2に送られ、ついでv1からv4端子に中
電圧と低電圧の電圧レベルをもつ4相のパルスが印加さ
れ一行ずつ水平CCD3に転送され、その後h1、h2
端子に2相のパルスが印加され水平CCD3内を順次転
送される。水平CCD3より浮遊拡散層に転送された信
号電荷による電位変化がトランジスタ6、8からなる初
段ソ−スフォロワ−により検出され、トランジスタ9、
10からなる次段ソ−スフォロワ−によりout端子に
出力される。ついで、rg端子にリセットパルスが印加
されリセットトランジスタ5が導通し、浮遊拡散層はr
d端子に印加されリセット電圧にリセットされる。以上
の動作が繰り返され、信号が順次出力される。また、s
ub端子には通常はホトダイオ−ドで生じる過剰電荷を
排出するため所定の直流電圧が印加され、動解像度の向
上とフリッカ防止を目的とした電子シャッタを実現する
ため走査の途中で高電圧が印加される。
The signal charge photoelectrically converted by the photodiode 1 is applied with a high voltage to the terminal v1 or v3 and is sent to the vertical CCD 2 collectively. Then, the voltage levels of the medium voltage and the low voltage are applied to the terminals v1 to v4. Are applied and transferred to the horizontal CCD 3 line by line.
Two-phase pulses are applied to the terminals and are sequentially transferred in the horizontal CCD 3. A potential change due to the signal charge transferred from the horizontal CCD 3 to the floating diffusion layer is detected by a first-stage source follower including transistors 6 and 8, and transistors 9 and 9
The signal is output to an out terminal by a next-stage source follower composed of 10. Next, a reset pulse is applied to the rg terminal, the reset transistor 5 is turned on, and the floating diffusion layer
It is applied to the d terminal and reset to the reset voltage. The above operation is repeated, and signals are sequentially output. Also, s
Normally, a predetermined DC voltage is applied to the ub terminal to discharge excess charges generated by the photodiode, and a high voltage is applied during scanning to realize an electronic shutter for improving dynamic resolution and preventing flicker. Is done.

【0005】このような構成と動作を持つCCD型固体
撮像素子は通例表1に示す駆動条件により駆動がなされ
る。表1は図15に示した各端子に印加されるパルスと
直流バイアス電圧の1例を示すものである。well端
子電圧を基準電圧としてv1からv4端子には暗電流低
減のため最低電圧が垂直CCDn層の表面にp型反転層
が形成される電圧(以下ピンニング電圧)以下とした負
値の垂直CCD走査パルスが印加され、ホトダイオ−ド
から垂直CCDへの信号電荷転送時には、v1、v3端
子には高電圧が印加される。また、h1、h2端子には
図16のタイミング発生器の出力電圧が直接印加され
る。これは、ドライバを設けることによる不要な消費電
力の発生を防ぎ、カメラシステムを低消費電力化するた
めである。さらに、水平CCDから出力拡散層への電荷
転送をとどこおりなく行うために、og端子にはh1並
びにh2端子に印加される水平CCD転送パルスの高電
圧に等しい電圧が、rd端子にはアウトプットゲ−ト下
のチャネル電圧より十分に高い電圧が印加される。rg
端子の低電圧は浮遊拡散層からの信号電荷の漏れを防ぐ
ために水平CCD転送パルスの低電圧に等しく、高電圧
は十分に低いオン抵抗を実現するため水平CCD転送パ
ルスの高電圧より十分に高い電圧を印加する。また、o
d端子には電圧値数を増やさないためにrd端子と同一
電圧が印加される。一方、sub端子に印加される過剰
電荷排出用の直流電圧は素子ごとにばらつくため各素子
ごとに調整がなされ、電子シャッタ−パルスのための高
電圧は素子のばらつきの上限値に設定される。
The CCD type solid-state imaging device having such a configuration and operation is generally driven under the driving conditions shown in Table 1. Table 1 shows an example of a pulse applied to each terminal shown in FIG. 15 and a DC bias voltage. Using the well terminal voltage as a reference voltage, negative voltage vertical CCD scanning at the v1 to v4 terminals, in which the lowest voltage is set to be equal to or less than the voltage at which the p-type inversion layer is formed on the surface of the vertical CCD n layer (hereinafter, pinning voltage) to reduce dark current When a pulse is applied and a signal charge is transferred from the photodiode to the vertical CCD, a high voltage is applied to the v1 and v3 terminals. The output voltage of the timing generator shown in FIG. 16 is directly applied to the terminals h1 and h2. This is to prevent unnecessary power consumption due to the provision of the driver, and to reduce the power consumption of the camera system. Further, in order to transfer the charge from the horizontal CCD to the output diffusion layer without interruption, a voltage equal to the high voltage of the horizontal CCD transfer pulse applied to the h1 and h2 terminals is applied to the og terminal, and the output gate is applied to the rd terminal. A voltage that is sufficiently higher than the channel voltage below is applied. rg
The low voltage at the terminal is equal to the low voltage of the horizontal CCD transfer pulse to prevent leakage of signal charges from the floating diffusion layer, and the high voltage is sufficiently higher than the high voltage of the horizontal CCD transfer pulse to achieve a sufficiently low on-resistance. Apply voltage. Also, o
The same voltage as that of the rd terminal is applied to the d terminal so as not to increase the number of voltage values. On the other hand, the DC voltage for discharging excess charges applied to the sub terminal varies for each element, so that adjustment is made for each element, and the high voltage for the electronic shutter pulse is set to the upper limit of the variation of the elements.

【0006】[0006]

【表1】 以上のCCD型固体撮像素子は図16に示す構成により
カメラ内で用いられる。図中、161は図15に示した
CCD型固体撮像素子、162はCCD型固体撮像素子
161を駆動するためのタイミング発生器、163は各
パルスの電圧値を所定の値とするためのドライバ、16
4はCCD型固体撮像素子161の出力から雑音を除去
するための相関二重サンプリング回路、165は信号の
出力レベルに応じて電圧利得を変える自動利得制御回
路、166はA/D変換器、167はディジタル信号処
理回路、168はD/A変換器、169はカメラのバッ
テリ−170からカメラ各部に必要な電圧を供給するD
C−DC変換器である。タイミング発生器162、相関
二重サンプリング回路164と自動利得制御回路16
5、ディジタル信号処理装置167、A/D変換器16
6、D/A変換器168は、それぞれ単一電源で動作す
る単一チップの集積回路から成る。
[Table 1] The CCD type solid-state imaging device described above is used in a camera with the configuration shown in FIG. In the figure, reference numeral 161 denotes the CCD solid-state imaging device shown in FIG. 15; 162, a timing generator for driving the CCD solid-state imaging device 161; 163, a driver for setting the voltage value of each pulse to a predetermined value; 16
Reference numeral 4 denotes a correlated double sampling circuit for removing noise from the output of the CCD solid-state imaging device 161; 165, an automatic gain control circuit that changes the voltage gain according to the signal output level; 166, an A / D converter; , A digital signal processing circuit; 168, a D / A converter;
It is a C-DC converter. Timing generator 162, correlated double sampling circuit 164 and automatic gain control circuit 16
5. Digital signal processing device 167, A / D converter 16
6. The D / A converter 168 is formed of a single-chip integrated circuit that operates on a single power supply.

【0007】CCD型固体撮像素子161はタイミング
発生器162でタイミングを発生しDC−DC変換器1
69により電圧の供給されたドライバ163により所定
の電圧値にしたパルスと、DC−DC変換器169から
供給される直流電圧により駆動され、素子からの出力信
号は相関2重サンプリング回路164と自動利得制御回
路165により雑音除去・利得制御後、A/D変換器1
66によりディジタル信号に変換されディジタル信号処
理装置167で信号処理がなされ、再びD/A変換器1
68によりアナログ信号に変換されTV信号となる。
The CCD type solid-state image pickup device 161 generates timing by a timing generator 162 and outputs the timing to the DC-DC converter 1.
The output signal from the element is driven by a pulse having a predetermined voltage value by a driver 163 supplied with a voltage by a driver 69 and a DC voltage supplied from a DC-DC converter 169. After noise removal and gain control by the control circuit 165, the A / D converter 1
The digital signal is converted into a digital signal by the digital signal processor 66, the signal is processed by the digital signal processor 167, and the D / A converter 1
The signal is converted to an analog signal by 68 and becomes a TV signal.

【0008】なお、この種のCCD型固体撮像素子につ
いては、例えば、テレビジョン学会技術報告、13巻、
11号、pp.61−72(1989.2)、テレビジ
ョン学会技術報告、12巻、13号、pp.31−36
(1988.2)において、さらに、この種のCCD型
固体撮像素子をもちいたカメラのディジタル信号処理装
置についてはアイ・エス・エス・シィ−・シィ−・ ダ
イジェスト オブ テクニカル ペ−パ−ズ 第250
頁から第251頁(1991)(ISSCCDIGES
T OF TECHNICAL PAPERS pp.
250−251(1987))において論じられてい
る。
[0008] This type of CCD solid-state image pickup device is described in, for example, Technical Report of the Institute of Television Engineers of Japan, Vol.
No. 11 pp. 61-72 (1989.2), Technical Report of the Institute of Television Engineers of Japan, Vol. 31-36
(1988.2), a digital signal processor for a camera using a CCD solid-state image pickup device of this type is described in the ISSS Digest of Technical Papers No. 250.
Page to page 251 (1991) (ISSCCDIGES
T OF TECHNICAL PAPERS pp.
250-251 (1987)).

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術は、CC
D型固体撮像素子の駆動に使い勝手の改善や低消費電力
化の考慮がされておらず、撮像素子の使い勝手が悪く、
カメラの低消費電力化が困難である。さらに、撮像素子
内の出力回路の低消費電力化・低雑音化が難しいという
問題があった。すなわち、第1に、周辺回路の単一電源
化が進む中で、図15に示したCCD型撮像素子の駆動
には表1に示す多値の電圧レベルを持つパルスと直流電
圧が必要でありこれらを発生するドライバ163とDC
−DC変換器169をカメラシステムの中に設けなけれ
ばならなかった。これがCCD型撮像素子を扱いにくい
ものとする一因となっていた。さらに、信号処理回路の
ディジタル化によりカメラの無調整化が進む中で、su
b端子に印加される過剰電荷排出用の直流電圧を素子ご
とに調整しなければならない点も、CCD型撮像素子を
扱いにくいものとする他の一因となっていた。
The above prior art is based on CC
Driving of the D-type solid-state imaging device does not consider usability improvement and low power consumption, and the imaging device is inconvenient.
It is difficult to reduce the power consumption of the camera. Further, there is a problem that it is difficult to reduce power consumption and noise of an output circuit in the image sensor. That is, first, as the peripheral circuits become more single-powered, the driving of the CCD type image pickup device shown in FIG. 15 requires a pulse having a multi-level voltage level shown in Table 1 and a DC voltage. The driver 163 that generates these and DC
-A DC converter 169 had to be provided in the camera system. This has made the CCD type image sensor difficult to handle. In addition, as camera adjustments are progressing due to digitization of signal processing circuits, su
The fact that the DC voltage for discharging the excess charge applied to the terminal b must be adjusted for each element has also been another factor that makes the CCD type imaging element difficult to handle.

【0010】また、第2に、カメラの低消費電力化を目
指し、タイミング発生器162や信号処理装置167の
電源電圧は現状の5Vから3.3V、さらには1.5V
と低電圧化が図られている。しかし、高速転送が必要な
水平CCD3の駆動電圧を下げることは困難である。従
って、タイミング発生器162の出力電圧をh1、h2
端子に印加して水平CCD3を駆動することが困難とな
り、水平CCDを駆動するためのドライバをカメラシス
テム内に設ける必要が有った。このようにドライバ部を
撮像素子外部に設けるとドライバと撮像素子の配線容量
や撮像素子のピン容量等の寄生容量を駆動するための無
効電力が発生し、カメラの低消費電力化をはばむ一因と
なっていた。さらに、上述した多値電圧を発生するDC
−DC変換169の電力は下げることができず、これ
が、カメラの低消費電力化をはばむ他の一因となってい
た。
Second, in order to reduce the power consumption of the camera, the power supply voltage of the timing generator 162 and the signal processing device 167 is changed from the current 5 V to 3.3 V, and further, 1.5 V.
And lower voltage. However, it is difficult to lower the drive voltage of the horizontal CCD 3 that requires high-speed transfer. Accordingly, the output voltages of the timing generator 162 are h1, h2
It becomes difficult to drive the horizontal CCD 3 by applying a voltage to the terminal, and it is necessary to provide a driver for driving the horizontal CCD in the camera system. When the driver section is provided outside the image sensor as described above, reactive power for driving a parasitic capacitance such as a wiring capacitance between the driver and the image sensor or a pin capacitance of the image sensor is generated, which is one of the causes of reducing the power consumption of the camera. Had become. Further, the DC for generating the above-described multi-value voltage
The power of the -DC converter 169 cannot be reduced, which has been another factor in reducing the power consumption of the camera.

【0011】さらに、第3に、タイミング発生器162
の0〜5Vの出力電圧をh1、h2端子に印加し、水平
CCD3を駆動しているために、水平CCDのチャネル
電圧が高く、rd端子電圧が高くなる。この結果、rd
端子と等しい電圧に設定される出力回路の電源電圧であ
るod端子電圧も高くなり、出力回路で発生する消費電
力が大きくなっていた。さらに、電源電圧が高いため
に、チャネル長の短いトランジスタを用いることが困難
であり雑音が大きいという問題も生じていた。
Third, the timing generator 162
Is applied to the h1 and h2 terminals to drive the horizontal CCD 3, the channel voltage of the horizontal CCD is high and the rd terminal voltage is high. As a result, rd
The od terminal voltage, which is the power supply voltage of the output circuit set to the same voltage as the terminal, also increases, and the power consumption generated in the output circuit increases. Furthermore, since the power supply voltage is high, it is difficult to use a transistor having a short channel length, and there is a problem that noise is large.

【0012】従って、本発明の第1の目的は、駆動が容
易で使い勝手の良いCCD型固体撮像素子を提供するこ
とにある。
Accordingly, a first object of the present invention is to provide a CCD solid-state imaging device which is easy to drive and easy to use.

【0013】また、本発明の第2の目的は、カメラの低
消費電力化が可能なCCD型撮像素子を提供することに
ある。
A second object of the present invention is to provide a CCD type image sensor capable of reducing the power consumption of a camera.

【0014】さらに、本発明の別の目的は、出力回路の
電源電圧を下げ、低消費電力かつ低雑音のCCD型固体
撮像素子の出力回路を提供することにある。
Still another object of the present invention is to provide an output circuit of a CCD type solid-state imaging device which reduces the power supply voltage of the output circuit, consumes less power, and has low noise.

【0015】[0015]

【課題を解決するための手段】上記第1、第2の目的を
達成するための本発明のCCD型固体撮像素子は、例え
ば図1に示すように、外部から複数個のまたは単一のト
リガパルスと正、負の2電源の供給を得て、垂直CC
D、水平CCD、リセットトランジスタ、および出力回
路をトリガパルスの入力により所定のパルス電圧および
直流電圧により駆動する電圧発生回路(11〜17)を
少なくとも内蔵することとする。
To achieve the above first and second objects, a CCD type solid-state image pickup device according to the present invention comprises, as shown in FIG. With pulse and positive and negative power supply, vertical CC
D, a horizontal CCD, a reset transistor, and at least a voltage generation circuit (11 to 17) for driving an output circuit with a predetermined pulse voltage and a DC voltage by input of a trigger pulse.

【0016】あるいはさらに上記正、負の2電源は、上
記出力回路の電源電圧値と等しい正電源値(VDD)
と、上記垂直CCDの転送パルスの最低電圧値と等しい
負電源値(Vss)を有することとする。
Alternatively, the positive and negative two power supplies have a positive power supply value (VDD) equal to the power supply voltage value of the output circuit.
And a negative power supply value (Vss) equal to the lowest voltage value of the transfer pulse of the vertical CCD.

【0017】またあるいはその上に、上記電圧発生回路
は、上記出力回路の第1導電型のMOSトランジスタと
同一形成による第1導電型のMOSトランジスタと、上
記光電変換素子表面の第2導電型の第2の不純物層の形
成とともにソースドレイン拡散層を形成する第2導電型
のMOSトランジスタとを相互に接続した相補型MOS
トランジスタの構成を備えることとする。
Alternatively or additionally, the voltage generating circuit includes a first conductivity type MOS transistor formed in the same manner as the first conductivity type MOS transistor of the output circuit, and a second conductivity type MOS transistor on the surface of the photoelectric conversion element. Complementary MOS in which a second conductivity type MOS transistor which forms a source / drain diffusion layer together with formation of a second impurity layer is interconnected.
A structure of a transistor is provided.

【0018】ここで、上記電圧発生回路は相補型MOS
トランジスタの構成を備えることとし、該電圧発生回路
は、正電源とアース電源間またはアース電源と負電源
間、または正電源と負電源間に第1と第2の相補形MO
Sトランジスタの構成を備え、それぞれの相補形MOS
トランジスタのゲート相互を接続して入力点とし、それ
ぞれの相補形MOSトランジスタのソースドレイン間の
接続点を出力点とし、第1の相補形MOSトランジスタ
の入力点にトリガパルスを入力し、第1と第2の相補形
MOSトランジスタの出、入力点を相互に接続し、第2
の相補形MOSトランジスタの出力点をこれらの回路の
出力点とするパルス発生回路の構成を備えることとすれ
ば、電圧発生回路を低電力化する上で好ましい。
Here, the voltage generating circuit is a complementary MOS
The voltage generating circuit includes a first and a second complementary MO connected between a positive power supply and a ground power supply, between a ground power supply and a negative power supply, or between a positive power supply and a negative power supply.
S-transistor configuration, each complementary MOS
The gates of the transistors are connected to form an input point, the connection point between the source and drain of each complementary MOS transistor is set as an output point, and a trigger pulse is input to the input point of the first complementary MOS transistor. The output and input points of the second complementary MOS transistor are connected to each other, and the second
It is preferable to provide a configuration of a pulse generation circuit that uses the output point of the complementary MOS transistor as the output point of these circuits in order to reduce the power of the voltage generation circuit.

【0019】ここで、正の入力トリガパルスにより上記
のパルス発生回路で負の出力パルスを発生させるため、
負電源供給のパルス発生回路の場合、該パルス発生回路
の入力点は、容量を介して外部パルス端子と、またクラ
ンプダイオードを介して負電源端子とそれぞれ接続され
るようにすればよい。
Here, in order to generate a negative output pulse in the above-mentioned pulse generating circuit by a positive input trigger pulse,
In the case of a pulse generating circuit supplied with negative power, the input point of the pulse generating circuit may be connected to an external pulse terminal via a capacitor and to a negative power terminal via a clamp diode.

【0020】上記電圧発生回路として垂直CCD転送パ
ルス発生回路の場合は、例えば図3に示すように、アー
ス電源と上記負電源間に上記のパルス発生回路を有し
て、トリガパルスの入力により上記負電源値の出力パル
スを発生し、該出力パルスを垂直CCDに印加するよう
にすればよい。
In the case of a vertical CCD transfer pulse generation circuit as the voltage generation circuit, for example, as shown in FIG. 3, the pulse generation circuit is provided between a ground power supply and the negative power supply, An output pulse having a negative power supply value may be generated, and the output pulse may be applied to the vertical CCD.

【0021】あるいは垂直CCDに上記負電源値、正電
源値、および低い電圧値の3値のパルスを印加する垂直
CCD3値パルス発生回路については、例えば図4に示
すように、アース電源と負電源間、および正電源とアー
ス電源間に上記のパルス発生回路を有して、トリガパル
スの入力によりそれぞれ上記負電源値の出力パルスを発
生する垂直CCD転送パルス発生回路と、上記正電源値
の出力パルスを発生する垂直CCD読み出しパルス発生
回路とを備えるとともに、両回路の出力を切り替えるス
イッチ回路を有してその出力を垂直CCDに印加するよ
うにすればよい。
Alternatively, for a vertical CCD tri-level pulse generating circuit for applying a ternary pulse of the negative power source value, the positive power source value, and the low voltage value to the vertical CCD, for example, as shown in FIG. A vertical CCD transfer pulse generation circuit having the above-mentioned pulse generation circuit between the positive power supply and the ground power supply, and generating an output pulse of the negative power supply value in response to the input of a trigger pulse, and an output of the positive power supply value A vertical CCD readout pulse generating circuit for generating a pulse may be provided, and a switch circuit for switching the output of both circuits may be provided to apply the output to the vertical CCD.

【0022】上記第2、第3の目的を達成するための電
圧発生回路として、水平CCDに印加する水平CCD転
送パルス発生回路について、例えば図5に示すように、
アース電源と負電源間に上記のパルス発生回路を有する
とともに、その出力に電圧振幅制限手段を有して、トリ
ガパルスの入力により上記負電源値パルスより電圧振幅
を制限した負電圧パルスを発生させて水平CCDに印加
することとした。
As a voltage generating circuit for achieving the above-mentioned second and third objects, a horizontal CCD transfer pulse generating circuit applied to a horizontal CCD, for example, as shown in FIG.
In addition to the above-described pulse generating circuit between the ground power supply and the negative power supply, the output of the circuit has a voltage amplitude limiting means for generating a negative voltage pulse whose voltage amplitude is limited from the negative power supply value pulse by input of a trigger pulse. To be applied to the horizontal CCD.

【0023】パルス電圧をリセットトランジスタのゲー
トに印加するリセットパルス発生回路については、例え
ば図6に示すように、、上記正電源とアース電源間に上
記のパルス発生回路を有してトリガパルスの入力により
これを電圧増幅してパルス電圧を発生し、これを上記ゲ
ートに印加するようにすればよい。
As shown in FIG. 6, for example, as shown in FIG. 6, a reset pulse generating circuit for applying a pulse voltage to the gate of the reset transistor has the above-mentioned pulse generating circuit between the positive power supply and the ground power supply and receives a trigger pulse. The voltage may be amplified to generate a pulse voltage, and this may be applied to the gate.

【0024】出力電圧を下げて第3の目的を達成するた
め、リセット電圧発生回路については、例えば図7に示
すように、正電源とアース電源間に上記パルス発生回路
を有するとともに、該パルス電圧を昇圧して平滑する手
段を備え、トリガパルスの入力により該昇圧電圧をリセ
ットトランジスタのドレインに印加することとする。
In order to achieve the third object by lowering the output voltage, the reset voltage generating circuit has the pulse generating circuit between a positive power supply and a ground power supply as shown in FIG. And a means for boosting and smoothing the voltage, and applying the boosted voltage to the drain of the reset transistor by input of a trigger pulse.

【0025】ここで、上記のパルス電圧を昇圧する手段
としては、正電源とアース電源との間のパルス発生回路
の出力点に容量の一方の端子を接続し、該容量の他方の
端子と正電源との間をダイオード接続するとともに、該
他方の端子と出力端子をダイオード接続した構成を備え
るようにすればよい。
Here, as means for boosting the pulse voltage, one terminal of a capacitor is connected to the output point of the pulse generation circuit between the positive power supply and the ground power supply, and the other terminal of the capacitor is connected to the positive terminal. What is necessary is just to provide a configuration in which the diode is connected to the power supply and the other terminal and the output terminal are diode-connected.

【0026】また第1の目的を達成するために、過剰電
圧排出用として基板に電圧を印加するための基板電圧発
生回路については、正電源と負電源間に上記のパルス発
生回路を有するとともに、基板用直流電源を有し、上記
パルス発生回路の出力点と基板との間に容量を接続し、
かつ、該基板と上記基板用直流電源とをディプレッショ
ントランジスタから成るスイッチを介して接続する構成
を有するようにすればよい。ディプレッショントランジ
スタを用いることにより電圧降下を小さくでき、パルス
発生回路の出力点と基板との間を容量結合することによ
り、高速で高い電圧を基板に印加できる。
In order to achieve the first object, a substrate voltage generating circuit for applying a voltage to a substrate for discharging an excessive voltage has the above-described pulse generating circuit between a positive power supply and a negative power supply. Having a DC power supply for the substrate, connecting a capacitor between the output point of the pulse generation circuit and the substrate,
In addition, the configuration may be such that the substrate and the DC power source for the substrate are connected via a switch including a depletion transistor. The voltage drop can be reduced by using the depletion transistor, and a high voltage can be applied to the substrate at high speed by capacitively coupling between the output point of the pulse generation circuit and the substrate.

【0027】ここで、基板用直流電源としては、例えば
図9に示すように正電源をそのまま利用するか、または
例えば図13のように、正電源の供給を得て基板に印加
する直流電圧を発生する回路と該直流電圧を調整する手
段を備えて、調整された直流電圧を基板への印加出力と
するようにしてもよい。
Here, as the substrate DC power supply, for example, a positive power supply may be used as shown in FIG. 9 or, as shown in FIG. A circuit for generating and a means for adjusting the DC voltage may be provided so that the adjusted DC voltage is output to be applied to the substrate.

【0028】この場合に基板に印加する直流電圧を発生
する回路としては、上記正電源電圧を昇圧した電圧から
基板に印加する直流電圧を降圧により発生させるものと
し、また直流電圧を調整する手段としては、電圧調整手
段を備えたバイアス電圧発生回路の電圧をもとに上記降
圧電圧を調整するようにすれば素子内部で基板電圧の調
整ができ、使い勝手がよくなる。
In this case, as a circuit for generating a DC voltage applied to the substrate, a DC voltage to be applied to the substrate is generated by stepping down from a voltage obtained by boosting the positive power supply voltage, and means for adjusting the DC voltage is used. If the step-down voltage is adjusted based on the voltage of the bias voltage generating circuit provided with the voltage adjusting means, the substrate voltage can be adjusted inside the element, and the usability is improved.

【0029】垂直CCDに正電源電圧以上の読み出し電
圧を印加する垂直CCD3値パルス発生回路について
は、例えば図10のように、さきの垂直CCD3値パル
ス発生回路の正電源とアース電源間の第1と第2の相補
型MOSトランジスタから成るパルス発生回路に、該パ
ルス発生回路と同一の構成の第3と第4の相補型MOS
トランジスタから成る構成を上記正電源とアース電源間
に付加し、さらに第3の相補型トランジスタのゲート相
互を接続した入力点を第2の相補型MOSトランジスタ
の出力点に接続し、第4の相補型MOSトランジスタの
ソースドレイン間を接続した出力点を容量を介して垂直
CCDに結合する構成を付加すればよい。
The vertical CCD ternary pulse generating circuit for applying a read voltage higher than the positive power supply voltage to the vertical CCD, for example, as shown in FIG. And a second and third complementary MOS transistors having the same configuration as the pulse generation circuit.
A transistor structure is added between the positive power supply and the ground power supply, and an input point connecting the gates of the third complementary transistor is connected to an output point of the second complementary MOS transistor. What is necessary is just to add a configuration in which the output point connecting the source and the drain of the type MOS transistor is connected to the vertical CCD via a capacitor.

【0030】上記第3の目的を達成するための出力回路
としては、複数段の増幅器構成を有する場合において、
次段以降のドライバトランジスタの基板不純物濃度を初
段ドライバトランジスタの基板不純物濃度より低くする
こととする。
An output circuit for achieving the third object has a multistage amplifier configuration.
It is assumed that the substrate impurity concentration of the driver transistors in the next and subsequent stages is lower than the substrate impurity concentration of the first stage driver transistor.

【0031】上記第1、第2の目的を達成するための本
発明のCCD型固体撮像素子において、外部から単一の
トリガパルスと正、負の2電源の供給を得て動作する素
子では、例えば図14のように上記単一の外部トリガパ
ルスを基本クロックとして該基本クロックから所望のタ
イミングの複数個のトリガパルスを発生し、該トリガパ
ルスにより内蔵の電圧発生回路を駆動するタイミング発
生器を内蔵するものとする。
In the CCD type solid-state image pickup device of the present invention for achieving the first and second objects, the device which operates by receiving a single trigger pulse and two positive and negative power supplies from the outside includes: For example, as shown in FIG. 14, a timing generator for generating a plurality of trigger pulses at desired timing from the basic clock using the single external trigger pulse as a basic clock, and driving a built-in voltage generating circuit by the trigger pulse. Built-in.

【0032】そして、内蔵のタイミング発生器が上述の
電圧発生回路にトリガパルスを与えるものとすればよ
い。
Then, it is sufficient that the built-in timing generator gives a trigger pulse to the above-mentioned voltage generating circuit.

【0033】[0033]

【作用】本発明で、外部からトリガパルスと正、負の2
電源の供給を得て、所定の電圧レベルのパルスや所定の
直流電圧を発生させる電圧発生回路をCCD型撮像素子
内に内蔵すれば、従来外部電源として多種の電圧レベル
の電源を要していたのに対して電源の種類数の低減をも
たらすことが可能になる。
According to the present invention, a trigger pulse from the outside and positive and negative 2
If a voltage generating circuit for generating a pulse of a predetermined voltage level and a predetermined DC voltage after power supply is built in the CCD type imaging device, a power supply of various voltage levels was conventionally required as an external power supply. However, the number of types of power supplies can be reduced.

【0034】この場合に本発明では、上記の2電源値や
内蔵回路の形成に関して次のような点に着眼した。すな
わち、CCD型撮像素子の駆動用として大きな電流駆動
能力を必要とされる電源電圧の中で、出力回路の電源電
圧は最高の正電圧値を有するものであり、垂直CCDの
転送パルスの最低電圧は最低の負電圧値を有する。
In this case, the present invention focuses on the following points regarding the two power supply values and the formation of the built-in circuit. That is, the power supply voltage of the output circuit has the highest positive voltage value among the power supply voltages that require a large current driving capability for driving the CCD image pickup device, and the lowest voltage of the transfer pulse of the vertical CCD. Has the lowest negative voltage value.

【0035】集積回路の昇圧回路は通常電流駆動能力が
小さいから、このような最高の正電圧値や最低の負電圧
値を正、負の電源値とすることにより、かつ外部からト
リガパルスを得ることにより、CCDを駆動するための
所定の電圧のパルスと直流電圧を低消費電力で発生させ
ることが可能となる。
Since the booster circuit of the integrated circuit usually has a small current driving capability, a trigger pulse is obtained by setting such a maximum positive voltage value or a minimum negative voltage value as a positive or negative power supply value and from the outside. This makes it possible to generate a pulse of a predetermined voltage and a DC voltage for driving the CCD with low power consumption.

【0036】さらに内蔵集積回路として消費電力を低減
するために、相補形MOSトランジスタで回路を構成す
ることが望ましいが、出力回路の第1導電型のMOSト
ランジスタの形成とともに上記相補形MOSトランジス
タの第1導電型のMOSトランジスタを形成し、光電変
換素子表面の第2導電型の第2の不純物層の形成ととも
に上記相補形MOSトランジスタの第2導電型のMOS
トランジスタのソースドレイン拡散層を形成することに
より、CCD型撮像素子を形成するための製造工程を何
等変更することなく上記相補形MOSトランジスタを形
成することが可能になる。
In order to further reduce the power consumption of the built-in integrated circuit, it is desirable to form the circuit with complementary MOS transistors. Forming a one conductivity type MOS transistor, forming a second conductivity type second impurity layer on the surface of the photoelectric conversion element, and forming a second conductivity type MOS of the complementary MOS transistor;
By forming the source / drain diffusion layer of the transistor, it is possible to form the complementary MOS transistor without changing the manufacturing process for forming the CCD type imaging device.

【0037】このような着眼による電源値や回路形成を
採用することにより、垂直CCD、水平CCD、リセッ
トトランジスタおよび出力回路を所定のパルス電圧およ
び直流電圧で駆動する消費電力の少ない電圧発生回路を
CCD型固体撮像素子と一緒に形成するようにして具合
よく内蔵することが可能になる。
By adopting such a power supply value and circuit formation based on the viewpoint, a low power consumption voltage generating circuit for driving a vertical CCD, a horizontal CCD, a reset transistor, and an output circuit with a predetermined pulse voltage and a DC voltage is used. It can be conveniently built in by being formed together with the solid-state imaging device.

【0038】以上のようなわけで、本発明によれば、素
子外に図16に示したような、従来要したドライバ16
3を設ける必要がなくなり、また、DC−DC変換器1
69は正、負の2電圧を撮像素子に供給するだけでよい
ことになる。この結果、CCD型固体撮像素子の使い勝
手がよくなる。また、DC−DC変換器の供給する電圧
値数が減ったことにより、カメラの低消費電力化も可能
になる。
As described above, according to the present invention, the conventional driver 16 as shown in FIG.
3 need not be provided, and the DC-DC converter 1
It is only necessary to supply two positive and negative voltages to the image sensor 69. As a result, usability of the CCD solid-state imaging device is improved. Further, since the number of voltage values supplied by the DC-DC converter is reduced, the power consumption of the camera can be reduced.

【0039】さらに、CCD撮像素子内に外部電源によ
り基板に印加される直流電圧を発生する回路を設けると
ともに、この直流電圧を調整する手段を設け、素子内部
で電圧の調整を行うことにより、カメラシステムを作成
する際には調整が不要となる。この結果、CCD型固体
撮像素子の使い勝手がよくなる。
Further, a circuit for generating a DC voltage applied to the substrate by an external power supply is provided in the CCD image pickup device, and means for adjusting the DC voltage is provided. No adjustment is required when creating the system. As a result, usability of the CCD solid-state imaging device is improved.

【0040】また、水平CCD転送パルス発生回路はタ
イミング発生器からのパルスをトリガ−として所定の電
圧レベルのパルスを図15のh1、h2端子に印加す
る。この結果、タイミング発生器の電源電圧が下がって
も、素子外部にドライバを設ける必要がない。したがっ
て、ドライバにおける無効電力の発生もなく、図16に
おけるタイミング発生器162や信号処理装置167の
電源電圧を低減し、カメラの低消費電力化を図れる。
The horizontal CCD transfer pulse generation circuit applies pulses of a predetermined voltage level to the terminals h1 and h2 in FIG. 15 with a pulse from the timing generator as a trigger. As a result, even if the power supply voltage of the timing generator drops, it is not necessary to provide a driver outside the element. Therefore, there is no generation of reactive power in the driver, the power supply voltage of the timing generator 162 and the signal processing device 167 in FIG. 16 can be reduced, and the power consumption of the camera can be reduced.

【0041】あるいは、水平バッファ回路の少なくとも
低電圧を負とすることにより、水平CCD下のチャネル
電圧が低くなり、図15におけるrd端子電圧を下げら
れる。さらに、rd端子電圧をod端子電圧から昇圧回
路により発生させることにより、素子外部から供給され
る電源数を増加させることなくod端子電圧をrd端子
電圧をより低くすることができる。通例、初段のドライ
バトランジスタが飽和動作し出力回路が線形範囲で動作
するためには、od端子電圧はrd端子電圧より初段の
ドライバトランジスタのしきい電圧を引いた値より高い
必要がある。したがって、od端子電圧を下げるには初
段ドライバトランジスタのしきい電圧を高い値とすれば
よい。しかし、図15で述べたような次段ドライバが初
段ドライバと同一の構造を持つ場合にはトランジスタの
しきい電圧が高すぎると次段ドライバトランジスタが十
分に導通せず次段の動作が困難となる。そこで、本発明
では次段以降のドライバトランジスタの基板不純物濃度
を初段のドライバトランジスタの基板不純物濃度より低
くし、初段ドライバトランジスタのしきい電圧を高くし
od端子電圧を下げると共に、次段以降のドライバトラ
ンジスタのしきい電圧を低くし、線形動作範囲で次段が
動作するようにした。以上の結果、出力回路の電源であ
るod端子電圧を低くし、低消費電力化ができる。ま
た、電源電圧の低減により短チャネルトランジスタの使
用が可能となり低雑音化が図れる。
Alternatively, by making at least the low voltage of the horizontal buffer circuit negative, the channel voltage below the horizontal CCD becomes low, and the rd terminal voltage in FIG. 15 can be lowered. Further, by generating the rd terminal voltage from the od terminal voltage by the booster circuit, the od terminal voltage can be further reduced without increasing the number of power supplies supplied from outside the element. Usually, in order for the first-stage driver transistor to perform a saturation operation and the output circuit to operate in a linear range, the od terminal voltage needs to be higher than a value obtained by subtracting a threshold voltage of the first-stage driver transistor from the rd terminal voltage. Therefore, the threshold voltage of the first-stage driver transistor may be set to a high value in order to lower the odd terminal voltage. However, in the case where the next-stage driver has the same structure as the first-stage driver as described in FIG. 15, if the threshold voltage of the transistor is too high, the next-stage driver transistor does not conduct sufficiently and the operation of the next stage becomes difficult. Become. Therefore, in the present invention, the substrate impurity concentration of the driver transistor of the subsequent stage is made lower than the substrate impurity concentration of the driver transistor of the first stage, the threshold voltage of the first stage driver transistor is increased, the od terminal voltage is reduced, and the driver The threshold voltage of the transistor was lowered so that the next stage operates in the linear operation range. As a result, the voltage of the od terminal, which is the power source of the output circuit, can be reduced, and power consumption can be reduced. In addition, a reduction in the power supply voltage enables the use of a short-channel transistor, thereby reducing noise.

【0042】[0042]

【実施例】第1の実施例 本発明の第1の実施例を図1から図9により説明する。
図1は第1の実施例の全体構成図、図2(a)は第1の
実施例の図1のA−A’部の断面図、図2(b)は図1
のB−B’部分の断面図、(c)はPチャネルトランジ
スタに対応する部分の断面図、図3は第1の実施例の垂
直CCD転送パルス発生回路、図4は第1の実施例の垂
直CCD3値パルス発生回路、図5は第1の実施例の水
平CCD転送パルス発生回路、図6は第1の実施例のリ
セットパルス発生回路、図7は第1の実施例のリセット
ドレイン電圧発生回路、図8は第1の実施例の出力回路
負荷トランジスタのバイアス電圧発生回路、図9は第1
の実施例の基板電圧発生回路である。
【Example】First embodiment  A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
FIG. 1 is an overall configuration diagram of the first embodiment, and FIG.
FIG. 2B is a cross-sectional view taken along the line A-A ′ in FIG.
(C) is a cross-sectional view of the B-B 'portion of FIG.
FIG. 3 is a sectional view of a portion corresponding to the star, and FIG.
FIG. 4 is a vertical CCD transfer pulse generating circuit according to the first embodiment.
FIG. 5 is a circuit diagram of a direct CCD ternary pulse generating circuit according to the first embodiment.
FIG. 6 shows a flat CCD transfer pulse generating circuit according to the first embodiment.
FIG. 7 is a reset pulse generation circuit of the first embodiment.
FIG. 8 shows an output circuit according to the first embodiment.
FIG. 9 shows a bias voltage generation circuit for a load transistor.
11 is a substrate voltage generation circuit according to the embodiment.

【0043】図1において1から10は図15と同様で
ある。但し、リセットトランジスタ5は水平CCDを構
成する第2層ポリシリコン電極下と同様のイオン打ち込
みのされたディプレッション型トランジスタからなる。
11は図9に示す基板電圧発生回路、12は図3に示す
垂直CCD転送パルス発生回路、13は図4に示す垂直
CCD3値パルス発生回路、14は図5に示す水平CC
D転送パルス発生回路、15は図6に示すリセットパル
ス発生回路、16は図7に示すリセット電圧発生回路、
17は図8に示す出力回路負荷トランジスタのバイアス
電圧発生回路である。V1、V2、V3、V4は垂直C
CD2の転送パルスのトリガ−入力端子、V1R、V3
Rは垂直CCD2の読み出しパルスのトリガ−入力端
子、H1、H2は水平CCD3の転送パルスのトリガ−
入力端子、RGはリセットパルスのトリガ−入力端子、
SUBは電子シャッタ−パルスのトリガ−入力端子、W
ELLはウェル電圧入力端子、VDDは正電源電圧入力
端子、Vssは負電源電圧入力端子、OUTは信号出力
端子である。タイミング発生器のトリガ−パルスと正、
負の2電源から所定の電圧を持つパルスと直流電圧が素
子内部で発生し図15で述べたと同様の動作が行われ
る。
In FIG. 1, 1 to 10 are the same as in FIG. However, the reset transistor 5 is a depletion type transistor in which the same ion implantation is performed as under the second layer polysilicon electrode constituting the horizontal CCD.
11 is a substrate voltage generation circuit shown in FIG. 9, 12 is a vertical CCD transfer pulse generation circuit shown in FIG. 3, 13 is a vertical CCD ternary pulse generation circuit shown in FIG. 4, and 14 is a horizontal CC shown in FIG.
D transfer pulse generation circuit, 15 is a reset pulse generation circuit shown in FIG. 6, 16 is a reset voltage generation circuit shown in FIG. 7,
Reference numeral 17 denotes a bias voltage generating circuit for the output circuit load transistor shown in FIG. V1, V2, V3, V4 are vertical C
CD2 transfer pulse trigger-input terminal, V1R, V3
R is a trigger of a read pulse of the vertical CCD 2-an input terminal, and H1 and H2 are a trigger of a transfer pulse of the horizontal CCD 3-
Input terminal, RG is a reset pulse trigger input terminal,
SUB is an electronic shutter pulse trigger input terminal, W
ELL is a well voltage input terminal, VDD is a positive power supply voltage input terminal, Vss is a negative power supply voltage input terminal, and OUT is a signal output terminal. Timing generator trigger pulse and positive,
A pulse having a predetermined voltage and a DC voltage are generated inside the element from the two negative power supplies, and the same operation as described in FIG. 15 is performed.

【0044】通例、集積回路内で用いられる昇圧回路は
電流駆動能力が小さい。そこで、正電源は大きな電流駆
動能力を必要とされる最高電圧以上、負電源は大きな電
流駆動能力を必要とされる最低電圧以下とする必要があ
る。2次元CCD型撮像素子の場合、大きな電流駆動能
力が必要とされるのは、垂直CCD2と水平CCD3の
転送パルスの高低電圧並びに出力回路の電源電圧であ
る。以上の結果、正電源電圧値は出力回路の電源電圧値
より高くすればよい。出力回路の電源には常時貫通電流
がながれているので、不用な消費電力を発生させないた
めに、本実施例では、正電源値は出力回路の電源電圧値
と等しくした。また、負電源値は垂直CCDの転送パル
スの最低電圧値より低くすれば良い。不用な降圧器を設
けなくても良いように、本実施例では、負電源値は垂直
CCDの転送パルスの最低電圧値と等しくした。すなわ
ち、本実施例では、正電源値は出力回路の電源電圧値と
等しく、負電源値は垂直CCDの転送パルスの最低電圧
値と等しくすることにより、タイミング発生器のトリガ
−パルスと正、負の2電源から所定の電圧を持つパルス
と直流電圧を素子内部で容易に発生することが可能とな
っている。
Generally, a booster circuit used in an integrated circuit has a low current driving capability. Therefore, the positive power supply needs to be higher than the maximum voltage that requires a large current driving capability, and the negative power supply needs to be lower than the minimum voltage that requires a large current driving capability. In the case of a two-dimensional CCD image sensor, a large current driving capability is required for the high and low voltages of the transfer pulses of the vertical CCD 2 and the horizontal CCD 3 and the power supply voltage of the output circuit. As a result, the positive power supply voltage value may be higher than the power supply voltage value of the output circuit. In the present embodiment, the positive power supply value is set equal to the power supply voltage value of the output circuit in order to prevent unnecessary power consumption since a through current always flows through the power supply of the output circuit. The negative power supply value may be lower than the lowest voltage value of the transfer pulse of the vertical CCD. In this embodiment, the negative power supply value is set equal to the lowest voltage value of the transfer pulse of the vertical CCD so that an unnecessary step-down device may not be provided. That is, in this embodiment, the positive power supply value is equal to the power supply voltage value of the output circuit, and the negative power supply value is equal to the lowest voltage value of the transfer pulse of the vertical CCD. It is possible to easily generate a pulse having a predetermined voltage and a DC voltage from the two power supplies inside the element.

【0045】11から17の内臓回路における消費電力
を低減するために相補型MOSトランジスタにより回路
を構成することが望ましい。本実施例では、このような
相補型のトランジスタをCCD型撮像素子を形成するた
めの製造工程に何ら変更をすることなく実現している。
In order to reduce power consumption in the built-in circuits 11 to 17, it is desirable that the circuit be constituted by complementary MOS transistors. In the present embodiment, such a complementary transistor is realized without any change in a manufacturing process for forming a CCD image sensor.

【0046】図2を用いこの点について説明する。同図
(a)は図1のA−A’部に対応する部分の断面図であ
り従来と同様である。図中、20はn型基板、21はp
型ウェル、22はスミア電荷等の不要電荷のCCDn層
23への混入を防ぐためのp型2重ウェル、24はCC
Dのポリシリコン電極、25はホトダイオ−ドn層26
から基板への過剰電荷排出を低い電圧で行うためのnウ
ェル、27は暗電流を抑圧するためにホトダイオ−ド表
面に設けられたp+層、28は遮光用第2層アルミであ
る。また、同図(b)は図1のB−B’部のnチャネル
トランジスタの断面図であり従来と同様である。図中、
20、21、22、24は図(a)と同様であり、29
は配線用の第1層アルミ、30はnチャネルMOSトラ
ンジスタのn型ソ−スドレイン拡散層である。11から
17の内臓回路を実現するためのnチャネルMOSトラ
ンジスタは図(b)と同様の構造を持つ。図(c)は1
1から17の内臓回路を実現するため新たに設けたpチ
ャネルMOSトランジスタの断面構造図を示す。20、
24、25、27は図(a)と同様で、29は図(b)
と同様である。なお、p+層27と配線層29とのコン
タクトは従来例におけるp型ウェル21と配線層29と
のコンタクトと同時に行われる。本実施例では、pチャ
ネルトランジスタのソ−スドレイン拡散層をホトダイオ
−ド表面に設けられたp+層と兼用することにより、C
CD型撮像素子を形成するための製造工程に何ら変更を
することなく相補型のトランジスタを実現している。
This point will be described with reference to FIG. FIG. 1A is a cross-sectional view of a portion corresponding to the AA 'part of FIG. In the figure, 20 is an n-type substrate, 21 is p
22 is a p-type double well for preventing unnecessary charges such as smear charges from being mixed into the CCD n layer 23;
D polysilicon electrode, 25 is a photodiode n layer 26
An n-well 27 for discharging excess charges from the substrate to the substrate at a low voltage, a p + layer 27 provided on the surface of the photodiode for suppressing dark current, and a second layer aluminum 28 for light shielding. FIG. 1B is a cross-sectional view of the n-channel transistor taken along the line BB ′ of FIG. In the figure,
20, 21, 22, and 24 are the same as those in FIG.
Is a first layer aluminum for wiring, and 30 is an n-type source drain diffusion layer of an n-channel MOS transistor. An n-channel MOS transistor for realizing the built-in circuits 11 to 17 has a structure similar to that shown in FIG. Figure (c) is 1
FIG. 3 shows a sectional structural view of a newly provided p-channel MOS transistor for realizing the internal circuits 1 to 17; 20,
24, 25, and 27 are the same as those in FIG.
Is the same as The contact between the p + layer 27 and the wiring layer 29 is performed simultaneously with the contact between the p-type well 21 and the wiring layer 29 in the conventional example. In this embodiment, the source drain diffusion layer of the p-channel transistor is also used as the p + layer provided on the photodiode surface, so that C
A complementary transistor is realized without any change in a manufacturing process for forming a CD-type image sensor.

【0047】なお、pチャネルトランジスタのしきい電
圧を低くしたい場合にはn型ウェル25をpチャネルト
ランジスタ下に設けなくても良い。また、水平CCDの
第2層ポリシリコン電極下に打ち込まれるチャネル電圧
調整用の通例ボロンからなるイオン打ち込みをポリシリ
コン電極24の下に打ち込んでも良い。逆に、しきい電
圧を高くしたい場合にはホトダイオ−ドn層26をトラ
ンジスタ下に設ければ良い。
When it is desired to lower the threshold voltage of the p-channel transistor, the n-type well 25 need not be provided below the p-channel transistor. Alternatively, an ion implantation of boron, typically made of boron, for adjusting a channel voltage, which is implanted below the second-layer polysilicon electrode of the horizontal CCD, may be implanted below the polysilicon electrode 24. Conversely, if it is desired to increase the threshold voltage, the photodiode n layer 26 may be provided below the transistor.

【0048】さらに、nチャネルトランジスタのしきい
電圧を小さくしたい場合にはp型2重ウェル22をnチ
ャネルトランジスタ下に設けなくても良い。
Further, when it is desired to reduce the threshold voltage of the n-channel transistor, the p-type double well 22 need not be provided below the n-channel transistor.

【0049】また、本実施例のpチャネルトランジスタ
を用いる際にはソ−スドレイン拡散層27がn型基板2
0に対し順方向にバイアスされないようにn型基板に印
加される電圧は正電源より高い電圧としている。 (1)垂直CCD転送パルス発生回路 低電圧が負の垂直CCDの転送パルスを外部からの正の
トリガ−パルスにより発生させるにはレベルシフトを行
い電圧増幅することが必要である。
When using the p-channel transistor of this embodiment, the source drain diffusion layer 27 is
The voltage applied to the n-type substrate is higher than the positive power supply so as not to be forward biased with respect to 0. (1) Vertical CCD transfer pulse generation circuit In order to generate a transfer pulse of a vertical CCD having a low negative voltage by a positive external trigger pulse, it is necessary to carry out a level shift and amplify the voltage.

【0050】図3に第1の実施例の垂直CCD転送パル
ス発生回路を示す。図中、31は結合容量、32はクラ
ンプダイオ−ド、33は第1の反転回路を構成するnチ
ャネルMOSトランジスタ、34は第1の反転回路を構
成するpチャネルMOSトランジスタ、35は第2の反
転回路を構成するnチャネルMOSトランジスタ、36
は第2の反転回路を構成するpチャネルMOSトランジ
スタである。
FIG. 3 shows a vertical CCD transfer pulse generating circuit according to the first embodiment. In the figure, 31 is a coupling capacitance, 32 is a clamp diode, 33 is an n-channel MOS transistor constituting a first inverting circuit, 34 is a p-channel MOS transistor constituting a first inverting circuit, and 35 is a second N-channel MOS transistor constituting an inverting circuit, 36
Is a p-channel MOS transistor constituting a second inverting circuit.

【0051】外部からの正のパルスはダイオ−ド32に
より負電源Vssにクランプされた入力点Aに結合容量
31を介し電圧シフトして伝達される。ついで、第1の
反転回路により電圧増幅された後、第2の反転回路で電
流増幅され垂直CCD転送パルスとなる。外部パルスの
電圧振幅は垂直CCD転送パルスの電圧振幅より小さい
ため、第1の反転回路は外部パルスの電圧が高いときに
貫通電流が流れる。この貫通電流を小さくし消費電力低
減するためには第1の反転回路の電流駆動能力は低くせ
ざるをえず、大容量の垂直CCD電極を駆動できない。
そこで、本実施例では第2の反転回路を設け、第1の反
転回路には高い電流駆動能力がなくても良いようにして
いる。すなわち、本実施例によれば、入力点が外部パル
スと容量により結合し、かつ、負電源にクランプされた
第1の反転回路を設けることによりレベルシフトと電圧
増幅を行い、第1の反転回路の出力を入力とする第2の
反転回路を設けることで消費電力の低い垂直CCD転送
パルス発生器を実現している。
A positive pulse from the outside is transmitted through the coupling capacitor 31 to the input point A clamped by the diode 32 to the negative power supply Vss with a voltage shift. Next, after the voltage is amplified by the first inverting circuit, the current is amplified by the second inverting circuit to be a vertical CCD transfer pulse. Since the voltage amplitude of the external pulse is smaller than the voltage amplitude of the vertical CCD transfer pulse, a through current flows through the first inversion circuit when the voltage of the external pulse is high. In order to reduce the through current and reduce the power consumption, the current driving capability of the first inverting circuit must be reduced, and a large capacity vertical CCD electrode cannot be driven.
Therefore, in the present embodiment, a second inverting circuit is provided so that the first inverting circuit does not need to have a high current driving capability. That is, according to the present embodiment, the input point is coupled to the external pulse by the capacitance, and the level shift and the voltage amplification are performed by providing the first inversion circuit clamped to the negative power supply. By providing a second inverting circuit which receives the output of the vertical CCD as an input, a vertical CCD transfer pulse generator with low power consumption is realized.

【0052】なお、ダイオ−ド32は図2のp型ウェル
21内にn型拡散層を設けることにより容易に実現でき
る。さらに、クランプはダイオ−ド接続されたMOSト
ランジスタで行っても良い。 (2)垂直CCD3値パルス発生回路 本実施例では垂直CCD転送パルスを発生する負電源回
路と読み出しパルスを発生する正電源回路を設け、この
2つの回路の出力をスイッチにより切り替えることによ
り垂直CCD3値パルスを発生させる。
The diode 32 can be easily realized by providing an n-type diffusion layer in the p-type well 21 of FIG. Further, the clamp may be performed by a diode-connected MOS transistor. (2) Vertical CCD tri-level pulse generating circuit In this embodiment, a negative power source circuit for generating a vertical CCD transfer pulse and a positive power source circuit for generating a readout pulse are provided, and the output of these two circuits is switched by a switch, so that the vertical CCD tri-level pulse is generated. Generate a pulse.

【0053】図4に第1の実施例の垂直CCD3値パル
ス発生回路を示す。図中、41は結合容量、42はクラ
ンプダイオ−ド、43、37は第1の反転回路を構成す
るnチャネルMOSトランジスタ、44、38は第1の
反転回路を構成するpチャネルMOSトランジスタ、4
5、39は第2の反転回路を構成するnチャネルMOS
トランジスタ、46、40は第2の反転回路を構成する
pチャネルMOSトランジスタで、41から46で構成
される回路あるいは37から40で構成される回路は図
3と同様の回路である。また、47は垂直CCD転送パ
ルス発生回路と垂直CCD電極間のスイッチとなるnチ
ャネルMOSトランジスタ、48は読み出しパルス発生
回路と垂直CCD電極間のスイッチとなるpチャネルM
OSトランジスタである。なお、nチャネルMOSトラ
ンジスタ47のウェルは第2の反転回路の出力に接続さ
れ基板効果によるしきい電圧の増加を防いでいる。垂直
CCD2の読み出しパルスのトリガ−入力端子V1R、
V3Rに低い電圧が印加されている時はノ−ドBの電圧
はVDD、ノ−ドCの電圧は0Vとなっている。この結
果、nチャネルMOSトランジスタ47が導通し垂直C
CDの転送パルスが垂直CCD電極に接続されたノ−ド
Dに印加される。一方、ゲ−ト接地されたpチャネルM
OSトランジスタ48のソ−スドレインには0Vもしく
は負電源電圧Vssが印加されているので導通すること
はない。ついで、転送パルスが0Vとなった状態でトリ
ガ−入力端子V1R、V3Rに高い電圧が掛ると、ノ−
ドBが0VとなりnチャネルMOSトランジスタ47が
非導通となる。一方、ノ−ドCがVDDとなりpチャネ
ルMOSトランジスタ48が導通し垂直CCD電極に接
続されたノ−ドDにVDDが印加される。以上述べたよ
うに、本実施例によれば垂直CCD3値パルスを垂直C
CD転送パルスを発生する負電源回路と読み出しパルス
を発生する正電源回路を設け、この2つの回路の出力を
スイッチにより切り替えることにより、各MOSトラン
ジスタのソ−スドレイン間電圧をVDDもしくはVss
と低い値としながら3値パルスを発生することができ
る。 (3)水平CCD転送パルス発生回路 本実施例の水平CCD転送パルスは出力回路のリセット
電圧と電源電圧を下げるためにその最低電圧を負として
いる。さらに、その最低電圧は無効な電圧領域を生じな
いようにチャネル電圧を低くするためのイオン打ち込み
がなされた水平CCDの第2層ポリシリコン電極下のピ
ンニング電圧より高い値とする。この結果、水平CCD
転送パルス最低電圧は垂直CCD転送パルスの最低電圧
より高い負の値となる。一方、その電圧振幅は消費電力
低減のため通例垂直CCD転送パルスより小さい。そこ
で、本実施例では水平CCDの転送パルスを外部からの
正のトリガ−パルスをレベルシフトした後負電源回路の
電圧振幅を制限することにより発生させる。
FIG. 4 shows a vertical CCD ternary pulse generating circuit according to the first embodiment. In the figure, 41 is a coupling capacitance, 42 is a clamp diode, 43 and 37 are n-channel MOS transistors constituting a first inverting circuit, 44 and 38 are p-channel MOS transistors constituting a first inverting circuit,
5 and 39 are n-channel MOSs constituting the second inverting circuit
Transistors, 46 and 40 are p-channel MOS transistors constituting a second inverting circuit, and a circuit composed of 41 to 46 or a circuit composed of 37 to 40 is a circuit similar to FIG. Reference numeral 47 denotes an n-channel MOS transistor serving as a switch between the vertical CCD transfer pulse generation circuit and the vertical CCD electrode, and reference numeral 48 denotes a p-channel M transistor serving as a switch between the read pulse generation circuit and the vertical CCD electrode.
OS transistor. The well of the n-channel MOS transistor 47 is connected to the output of the second inverting circuit to prevent an increase in threshold voltage due to the body effect. Trigger of read pulse of vertical CCD 2-input terminal V1R,
When a low voltage is applied to V3R, the voltage of node B is VDD and the voltage of node C is 0V. As a result, the n-channel MOS transistor 47 conducts and the vertical C
A CD transfer pulse is applied to a node D connected to a vertical CCD electrode. On the other hand, a gate-grounded p-channel M
Since 0 V or the negative power supply voltage Vss is applied to the source drain of the OS transistor 48, it does not conduct. Next, when a high voltage is applied to the trigger input terminals V1R and V3R with the transfer pulse at 0 V,
As a result, the n-channel MOS transistor 47 is turned off. On the other hand, the node C becomes VDD and the p-channel MOS transistor 48 becomes conductive, and VDD is applied to the node D connected to the vertical CCD electrode. As described above, according to the present embodiment, the vertical CCD tri-level pulse is
A negative power supply circuit for generating a CD transfer pulse and a positive power supply circuit for generating a read pulse are provided, and the output of these two circuits is switched by a switch, so that the source-drain voltage of each MOS transistor is set to VDD or Vss.
And a ternary pulse can be generated with a low value. (3) Horizontal CCD transfer pulse generating circuit The horizontal CCD transfer pulse of this embodiment has a negative minimum voltage in order to lower the reset voltage and power supply voltage of the output circuit. Further, the minimum voltage is set to a value higher than the pinning voltage under the second-layer polysilicon electrode of the horizontal CCD in which the ion implantation is performed to reduce the channel voltage so as not to generate an invalid voltage region. As a result, the horizontal CCD
The transfer pulse minimum voltage has a negative value higher than the minimum voltage of the vertical CCD transfer pulse. On the other hand, the voltage amplitude is usually smaller than the vertical CCD transfer pulse to reduce power consumption. Therefore, in this embodiment, the transfer pulse of the horizontal CCD is generated by limiting the voltage amplitude of the negative power supply circuit after level shifting a positive trigger pulse from the outside.

【0054】図5に第1の実施例の水平CCD転送パル
ス発生回路を示す。図中、51は結合容量、52はクラ
ンプダイオ−ド、53は第1の反転回路を構成するnチ
ャネルMOSトランジスタ、54は第1の反転回路を構
成するpチャネルMOSトランジスタ、55は第2の反
転回路を構成するnチャネルMOSトランジスタ、56
は第2の反転回路を構成するpチャネルMOSトランジ
スタで、51から56で構成される回路は図3と同様の
回路である。また、57は、パルスの負電圧を制限する
ためのpチャネルMOSトランジスタ、58、59はp
チャネルMOSトランジスタ57のゲ−トにバイアス電
圧を与えるpチャネルMOSトランジスタ、60、6
1、62はバイアス電圧発生回路を構成するnチャネル
MOSトランジスタである。なお、nチャネルMOSト
ランジスタ60、61、62のウェルはそれぞれのソ−
スに接続され各トランジスタのしきい電圧は等しくなっ
ている。H1、H2端子に印加されたトリガ−パルスに
より発生したパルスは、pチャネルMOSトランジスタ
57により負電圧が制限され、水平CCD転送パルスと
なる。第2の反転回路の出力が0Vの時ノ−ドEはバイ
アス電圧発生回路のバイアス電圧からpチャネルMOS
トランジスタ59のしきい電圧だけ高い値となってい
る。第2の反転回路の出力がVssとなるとトランジス
タ57のドレインもしくはソ−スとゲ−ト間の容量結合
により、ノ−ドEの電圧は低くなる。この後、ノ−ドE
の電圧がある電圧以下になるとトランジスタ58が導通
し、ノ−ドEはバイアス電圧発生回路のバイアス電圧よ
りpチャネルMOSトランジスタ58のしきい電圧だけ
低い値にクランプされる。この結果、第2の反転回路の
出力はノ−ドEよりpチャネルMOSトランジスタ57
のしきい電圧だけ高い値、すなわち、バイアス電圧発生
回路のバイアス電圧と等しい値に制限される。本実施例
によれば水平CCDの転送パルスを外部からの正のトリ
ガ−パルスをレベルシフトした後負電源回路の電圧振幅
を制限することにより発生させる事ができる。
FIG. 5 shows a horizontal CCD transfer pulse generation circuit according to the first embodiment. In the figure, reference numeral 51 denotes a coupling capacitance; 52, a clamp diode; 53, an n-channel MOS transistor forming a first inverting circuit; 54, a p-channel MOS transistor forming a first inverting circuit; N-channel MOS transistor constituting an inverting circuit, 56
Is a p-channel MOS transistor constituting a second inverting circuit, and a circuit composed of 51 to 56 is a circuit similar to FIG. 57 is a p-channel MOS transistor for limiting the negative voltage of the pulse, and 58 and 59 are p-channel MOS transistors.
P-channel MOS transistors for applying a bias voltage to the gate of channel MOS transistor 57;
Reference numerals 1 and 62 denote n-channel MOS transistors constituting a bias voltage generating circuit. The wells of the n-channel MOS transistors 60, 61 and 62 are connected to their respective sources.
And the threshold voltage of each transistor is equal. The negative voltage of the pulse generated by the trigger pulse applied to the H1 and H2 terminals is limited by the p-channel MOS transistor 57 and becomes a horizontal CCD transfer pulse. When the output of the second inverting circuit is 0 V, the node E is a p-channel MOS from the bias voltage of the bias voltage generating circuit.
The value is higher by the threshold voltage of the transistor 59. When the output of the second inverting circuit becomes Vss, the voltage of the node E decreases due to the capacitive coupling between the drain of the transistor 57 or the source and the gate. After this, node E
Becomes lower than a certain voltage, the transistor 58 is turned on, and the node E is clamped to a value lower than the bias voltage of the bias voltage generating circuit by the threshold voltage of the p-channel MOS transistor 58. As a result, the output of the second inverting circuit becomes the p-channel MOS transistor 57 from the node E.
Is limited to a value higher by the threshold voltage, that is, a value equal to the bias voltage of the bias voltage generating circuit. According to the present embodiment, the transfer pulse of the horizontal CCD can be generated by limiting the voltage amplitude of the negative power supply circuit after level shifting the external positive trigger pulse.

【0055】なお、パルスの高電圧を制限するにはトラ
ンジスタ57から59をnチャネルMOSトランジスタ
とし所望のバイアス電圧を与えれば良い。
In order to limit the high voltage of the pulse, transistors 57 to 59 may be n-channel MOS transistors and a desired bias voltage may be applied.

【0056】また、パルスの電圧を制限するために電源
電圧に電圧リミッタ−を掛けても良い。 (4)リセットパルス発生回路 本実施例ではアウトプットゲ−トの直流バイアス電圧は
水平CCD転送パルスの高電圧である0Vとする。ま
た、リセットトランジスタ5はアウトプットゲ−トを構
成する第2層ポリシリコン電極下と同様のディプレッシ
ョン型トランジスタからなる。この結果、浮遊拡散層か
らの信号電荷の漏れを防ぐためにはリセットパルスの低
電圧は0V以下であれば良い。そこで、本実施例では正
電源と0Vを2電源とする回路によりリセットパルスを
発生させている。
Further, a voltage limiter may be applied to the power supply voltage in order to limit the pulse voltage. (4) Reset pulse generation circuit In this embodiment, the DC bias voltage of the output gate is set to 0 V which is the high voltage of the horizontal CCD transfer pulse. The reset transistor 5 is a depletion type transistor similar to that under the second-layer polysilicon electrode constituting the output gate. As a result, in order to prevent signal charges from leaking from the floating diffusion layer, the low voltage of the reset pulse may be 0 V or less. Therefore, in the present embodiment, a reset pulse is generated by a circuit that uses two power supplies of positive power and 0 V.

【0057】図6に第1の実施例のリセットパルス発生
回路を示す。図中、63は第1の反転回路を構成するn
チャネルMOSトランジスタ、64は第1の反転回路を
構成するpチャネルMOSトランジスタ、65は第2の
反転回路を構成するnチャネルMOSトランジスタ、6
6は第2の反転回路を構成するpチャネルMOSトラン
ジスタで、63から66で構成される回路は図3と同様
の回路である。本実施例によればリセットパルスは外部
からの正のトリガ−パルスを電圧増幅することにより発
生させる事ができる。 (5)リセット電圧発生回路 本実施例では出力回路の電源電圧を下げるためにリセッ
ト電圧を出力回路の電源電圧と別にし、リセット電圧を
出力回路の電源電圧から昇圧により発生させる。
FIG. 6 shows a reset pulse generating circuit according to the first embodiment. In the figure, reference numeral 63 denotes n which forms a first inverting circuit.
A channel MOS transistor; 64, a p-channel MOS transistor forming a first inverting circuit; 65, an n-channel MOS transistor forming a second inverting circuit;
Reference numeral 6 denotes a p-channel MOS transistor constituting a second inverting circuit, and the circuit constituted by 63 to 66 is the same as that in FIG. According to this embodiment, the reset pulse can be generated by voltage-amplifying a positive trigger pulse from the outside. (5) Reset voltage generation circuit In this embodiment, in order to reduce the power supply voltage of the output circuit, the reset voltage is generated separately from the power supply voltage of the output circuit, and the reset voltage is generated by boosting the power supply voltage of the output circuit.

【0058】図7に第1の実施例のリセット電圧発生回
路を示す。図中、63から66は図6と同様であり、7
1はチャ−ジポンプ用容量、72、73はダイオ−ド接
続されたnチャネルMOSトランジスタである。なお、
nチャネルMOSトランジスタ72のウェルは電源VD
Dに接続され基板効果によるしきい電圧の上昇を防いで
いる。トリガパルスによるチャ−ジポンプにより、正電
源電圧VDDからnチャネルMOSトランジスタのしき
い電圧だけ降下した直流電圧の約2倍がリセット電圧と
なる。本実施例によれば出力回路の電源電圧よりリセッ
ト電圧を昇圧により発生させることにより、何ら外部か
ら供給される電源数を増加させることなく出力回路の電
源電圧をリセット電圧より低い電圧にすることができ
る。
FIG. 7 shows a reset voltage generating circuit according to the first embodiment. In the figure, 63 to 66 are the same as in FIG.
Reference numeral 1 denotes a charge pump capacitor; and 72 and 73, diode-connected n-channel MOS transistors. In addition,
The well of n-channel MOS transistor 72 has power supply VD
D to prevent an increase in threshold voltage due to the substrate effect. Due to the charge pump by the trigger pulse, the reset voltage is about twice the DC voltage lower than the positive power supply voltage VDD by the threshold voltage of the n-channel MOS transistor. According to the present embodiment, the reset voltage is generated by boosting the reset voltage from the power supply voltage of the output circuit, so that the power supply voltage of the output circuit can be made lower than the reset voltage without increasing the number of externally supplied power sources. it can.

【0059】なお、高いリセット電圧を得るためにしき
い電圧の低いnチャネルMOSトランジスタが必要なと
きには図2(b)の構造で2重pウェルを設けない構造
のトランジスタを用いれば良い。 (6)負荷トランジスタバイアス電圧発生回路 図8に負荷トランジスタバイアス電圧発生回路を示す。
図中、81、82、83はバイアス電圧発生回路を構成
するnチャネルMOSトランジスタである。なお、nチ
ャネルMOSトランジスタ81、82、83のウェルは
それぞれのソ−スに接続され各トランジスタのしきい電
圧は等しくなっている。電源電圧はダイオ−ド接続され
たトランジスタにより1/3に分圧され負荷のバイアス
電圧となる。なお、バイアス電圧は必要に応じ自由に設
定できることは言うまでもない。 (7)基板電圧発生回路 n型基板20には常時は過剰電圧排出用の直流電圧を印
加し、電子シャッタ動作時には高い正電圧を印加する必
要がある。本実施例ではこの高い電圧を外部のトリガ−
パルスより電圧増幅したパルスを容量結合により基板に
印加し発生させている。
When an n-channel MOS transistor having a low threshold voltage is required to obtain a high reset voltage, a transistor having the structure shown in FIG. 2B and having no double p-well may be used. (6) Load transistor bias voltage generation circuit FIG. 8 shows a load transistor bias voltage generation circuit.
In the figure, 81, 82 and 83 are n-channel MOS transistors constituting a bias voltage generating circuit. The wells of the n-channel MOS transistors 81, 82 and 83 are connected to their respective sources, and the threshold voltages of the transistors are equal. The power supply voltage is divided into one third by a diode-connected transistor to become a load bias voltage. It is needless to say that the bias voltage can be freely set as required. (7) Substrate Voltage Generating Circuit It is necessary to apply a DC voltage for discharging excessive voltage to the n-type substrate 20 at all times, and to apply a high positive voltage during the operation of the electronic shutter. In this embodiment, this high voltage is applied to an external trigger.
A pulse, which is amplified in voltage from the pulse, is applied to the substrate by capacitive coupling to generate the pulse.

【0060】図9に第1の実施例の基板電圧発生回路を
示す。図中、91は結合容量、92はクランプダイオ−
ド、93は第1の反転回路を構成するnチャネルMOS
トランジスタ、94は第1の反転回路を構成するpチャ
ネルMOSトランジスタ、95は第2の反転回路を構成
するnチャネルMOSトランジスタ、96は第2の反転
回路を構成するpチャネルMOSトランジスタで、91
から96で構成される回路は図3と同様の回路である。
また、97は第2の反転回路と基板間の結合容量、99
は基板容量、98は基板に印加される直流電圧VDDと
基板間のスイッチである。なお、スイッチ98はCCD
を構成していると同様のnチャネルディプレッションM
OSトランジスタからなる。SUB端子に印加される電
圧が低いときにはノ−ドFの電圧はVDDとなり、スイ
ッチ98が導通し基板電圧はVDDとなる。一方、ノ−
ドGはVssとなっている。SUB端子に印加される電
圧が高くなると、まず、ノ−ドFがVssとなりスイッ
チ98が閉じる。この後、ノ−ドGがVssからVDD
となり、基板電圧は(VDD−Vss)の電圧を容量9
7と基板容量99で容量分割した値だけ上昇する。本実
施例では以上述べたように容量結合により昇圧を行うこ
とにより高速で基板に高い電圧を印加できる。また、ス
イッチとしてCCDを構成しているnチャネルディプレ
ッションMOSトランジスタを用いることにより電圧降
下なくVDDを基板に印加し、かつ、昇圧が可能となっ
ている。
FIG. 9 shows a substrate voltage generating circuit according to the first embodiment. In the figure, reference numeral 91 denotes a coupling capacitance, and 92 denotes a clamp diode.
And 93, an n-channel MOS constituting a first inverting circuit
A transistor, 94 is a p-channel MOS transistor forming a first inverting circuit, 95 is an n-channel MOS transistor forming a second inverting circuit, 96 is a p-channel MOS transistor forming a second inverting circuit, 91
To 96 are the same as those in FIG.
Reference numeral 97 denotes a coupling capacitance between the second inverting circuit and the substrate;
Is a substrate capacitance, and 98 is a switch between the DC voltage VDD applied to the substrate and the substrate. The switch 98 is a CCD
N-channel depression M similar to
It consists of an OS transistor. When the voltage applied to the SUB terminal is low, the voltage of the node F becomes VDD, the switch 98 is turned on, and the substrate voltage becomes VDD. On the other hand,
De G is Vss. When the voltage applied to the SUB terminal increases, first, the node F becomes Vss, and the switch 98 is closed. Thereafter, the node G is changed from Vss to VDD.
And the substrate voltage is (VDD−Vss) voltage of 9
It increases by a value obtained by dividing the capacitance by 7 and the substrate capacitance 99. In this embodiment, as described above, a high voltage can be applied to the substrate at a high speed by boosting the voltage by capacitive coupling. Further, by using an n-channel depletion MOS transistor constituting a CCD as a switch, VDD can be applied to the substrate without voltage drop and boosting is possible.

【0061】なお、シャッタ−パルスの振幅を大きくす
るために結合容量を大きくしたいときには結合容量を素
子外部に設けても良い。
When it is desired to increase the coupling capacitance in order to increase the amplitude of the shutter pulse, the coupling capacitance may be provided outside the element.

【0062】また、シャッタ−パルスの振幅を大きくす
る必要のないときは低電圧側電源Vssを0Vとしても
良い。
When it is not necessary to increase the amplitude of the shutter pulse, the low-voltage power supply Vss may be set to 0V.

【0063】さらに、スイッチ98が非導通となったと
きゲ−トドレイン間にかかる高電圧が問題となるときに
は図中H部に図5で述べたと同様の電圧リミッタを設け
れば良い。これによりスイッチ98のゲ−トにかかる低
電圧はソ−ス電圧がVDDのときスイッチが非導通とな
る最低電圧とすることができ、ゲ−トドレイン間電圧の
低減が可能となる。
Further, when a high voltage applied between the gate and drain when the switch 98 is turned off becomes a problem, a voltage limiter similar to that described with reference to FIG. As a result, the low voltage applied to the gate of the switch 98 can be set to the minimum voltage at which the switch becomes non-conductive when the source voltage is VDD, and the gate-drain voltage can be reduced.

【0064】以上の本実施例によれば、単一レベルの外
部パルスと正、負の2電源により駆動でき、使い勝手が
良く、カメラの低消費電力化を可能とする2次元CCD
型固体撮像素子を提供できる。また、外部パルスから負
値の水平CCD駆動パルスを発生させる回路、出力回路
の電源電圧からリセット電圧を発生する昇圧回路を内蔵
することにより出力回路の電源電圧を低くでき、低消費
電力かつ低雑音の出力回路を実現できる。第2の実施例 第1の実施例の垂直CCD3値パルス発生回路では読み
出しパルスの電圧がVDDであり電圧値が不足する場合
がある。本実施例は正電源電圧VDDを垂直CCDの駆
動電極に印加後さらに容量結合により昇圧を行うことに
より正電源電圧以上の読み出し電圧を実現したものであ
る。
According to the above-described embodiment, the outside of a single level
It can be driven by the unit pulse and two positive and negative power supplies,
Two-dimensional CCD that enables good camera power consumption
Type solid-state imaging device can be provided. Also, negative from external pulse
Circuit for generating horizontal CCD drive pulse of value, output circuit
Built-in boost circuit that generates reset voltage from power supply voltage
Power supply voltage of the output circuit can be lowered,
An output circuit with low power and low noise can be realized.Second embodiment  In the vertical CCD ternary pulse generating circuit of the first embodiment,
When the output pulse voltage is VDD and the voltage value is insufficient
There is. In the present embodiment, the positive power supply voltage VDD is used to drive the vertical CCD.
After applying the voltage to the moving electrode,
A read voltage higher than the positive power supply voltage is realized.
You.

【0065】図10に第2の実施例の垂直CCD3値パ
ルス発生回路を示す。図中、41から47、48、37
から40は図4と同様である。104は第3の反転回路
を構成するnチャネルMOSトランジスタ、105は第
3の反転回路を構成するpチャネルMOSトランジス
タ、106は第4の反転回路を構成するnチャネルMO
Sトランジスタ、107は第4の反転回路を構成するp
チャネルMOSトランジスタ、103は昇圧の為のダイ
オ−ド接続されたnチャネルMOSトランジスタ、10
2は昇圧パルスを伝達するためのゲ−ト接地されたpチ
ャネルMOSトランジスタ、101は第4の反転回路と
垂直CCD電極との結合容量である。
FIG. 10 shows a vertical CCD ternary pulse generating circuit according to the second embodiment. In the figure, 41 to 47, 48, 37
To 40 are the same as in FIG. 104 is an n-channel MOS transistor forming a third inverting circuit, 105 is a p-channel MOS transistor forming a third inverting circuit, and 106 is an n-channel MOS forming a fourth inverting circuit.
The S transistor 107 is a p-type transistor forming a fourth inversion circuit.
A channel MOS transistor 103 is a diode-connected n-channel MOS transistor for boosting the voltage.
2, a gate-grounded p-channel MOS transistor for transmitting a boost pulse; 101, a coupling capacitance between the fourth inverting circuit and the vertical CCD electrode.

【0066】垂直CCDの読み出しパルスのトリガ−入
力端子V1R、V3Rに低い電圧が掛っているときはノ
−ドBの電圧はVDD、ノ−ドC、Iの電圧は0Vとな
っている。この結果、nチャネルMOSトランジスタ4
7が導通し垂直CCDの転送パルスが垂直CCD電極に
接続されたノ−ドDに印加される。一方、ゲ−ト接地さ
れたpチャネルMOSトランジスタ48のソ−スドレイ
ンには0Vもしくは負電源電圧Vssが印加されている
ので導通することはない。さらに、pチャネルMOSト
ランジスタ102のドレインも0Vであり導通すること
はなく、そのソ−スはフロ−ティングとなり、結合容量
101は転送パルスの負荷となることはない。ついで、
転送パルスが0Vとなった状態でトリガ−入力端子V1
R、V3Rに高い電圧が印加されると、ノ−ドBが0V
となりnチャネルMOSトランジスタ47が非導通とな
る。一方、ノ−ドCがVDDとなりpチャネルMOSト
ランジスタ48が導通し垂直CCD電極に接続されたノ
−ドDはVDDからトランジスタ103のしきい電圧分
だけ降下した電圧が印加される。この後、ノ−ドIが0
VからVDDとなり、pチャネルMOSトランジスタ1
02が導通し、この電圧変化により結合容量101を介
しノ−ドDの電圧がさらに上昇する。以上述べたよう
に、本実施例によれば正電源電圧VDDを垂直CCDの
駆動電極に印加後さらに容量結合により昇圧を行うこと
により正電源電圧以上の読み出し電圧を実現できる。
When a low voltage is applied to the trigger input terminals V1R and V3R of the readout pulse of the vertical CCD, the voltage of the node B is VDD and the voltages of the nodes C and I are 0V. As a result, n channel MOS transistor 4
7 is turned on, and the transfer pulse of the vertical CCD is applied to the node D connected to the vertical CCD electrode. On the other hand, since 0 V or the negative power supply voltage Vss is applied to the source drain of the p-channel MOS transistor 48 which is gate-grounded, it does not conduct. Further, the drain of the p-channel MOS transistor 102 is also at 0 V and does not conduct, the source thereof is floating, and the coupling capacitance 101 does not become a load of the transfer pulse. Then
When the transfer pulse becomes 0 V, the trigger-input terminal V1
When a high voltage is applied to R and V3R, node B becomes 0V
And the n-channel MOS transistor 47 becomes non-conductive. On the other hand, the node C becomes VDD, the p-channel MOS transistor 48 is turned on, and the node D connected to the vertical CCD electrode is applied with a voltage lower than VDD by the threshold voltage of the transistor 103. Thereafter, the node I becomes 0.
From V to VDD, the p-channel MOS transistor 1
02 conducts, and this voltage change further increases the voltage of the node D via the coupling capacitor 101. As described above, according to the present embodiment, a read voltage higher than the positive power supply voltage can be realized by applying the positive power supply voltage VDD to the drive electrodes of the vertical CCDs and then boosting the voltage by capacitive coupling.

【0067】なお、読み出しパルスの振幅を大きくする
ために結合容量を大きくしたいときには結合容量を素子
外部に設けても良い。第3の実施例 通例、初段のドライバトランジスタが飽和動作し出力回
路が線形範囲で動作するためには、出力回路電源電圧は
リセット電圧より初段のドライバトランジスタのしきい
電圧引いた値より高い必要がある。従って、出力回路電
源電圧を下げるには初段ドライバトランジスタ6のしき
い電圧を大きな値とすれば良い。しかし、図15で述べ
たような次段ドライバ9が初段ドライバ6と同一の構造
を持つ従来例の場合にはトランジスタのしきい電圧が高
すぎると次段ドライバトランジスタが十分に導通せず次
段の動作が困難となる。そこで、本実施例では次段以降
のドライバトランジスタの基板不純物濃度を初段のドラ
イバトランジスタの基板不純物濃度より低くし、次段以
降のドライバトランジスタのしきい電圧を低くし、線形
動作範囲で次段が動作するようにした。
The amplitude of the read pulse is increased.
If you want to increase the coupling capacitance,
It may be provided outside.Third embodiment  Usually, the first stage driver transistor operates in saturation and the output
For the circuit to operate in the linear range, the output circuit supply voltage must be
Driver transistor threshold at first stage from reset voltage
Must be higher than the voltage subtracted value. Therefore, the output circuit power
To lower the source voltage, the threshold of the first stage driver transistor 6
Should be set to a large value. However, referring to FIG.
The next-stage driver 9 has the same structure as the first-stage driver 6.
In the case of the conventional example with
If it is too long, the next stage driver transistor will not conduct enough and the next
The operation of the stage becomes difficult. Therefore, in the present embodiment,
Driver transistor substrate impurity concentration in the first stage
Lower than the substrate impurity concentration of the transistor
Lower the threshold voltage of the driver transistor
The next stage operates within the operating range.

【0068】図11に第3の実施例の出力回路構成図を
示す。図中、111、112は初段ソ−スフォロワ−を
構成するドライバトランジスタ、負荷トランジスタ、1
13、114は次段ソ−スフォロワ−を構成するドライ
バトランジスタ、負荷トランジスタ、115、116は
終段ソ−スフォロワ−を構成するドライバトランジス
タ、負荷トランジスタ、117は図8で述べた負荷トラ
ンジスタのバイアス電圧発生回路、119は図2(b)
で述べた光電変換部と同様のn型基板20上に形成され
たpウェル21と2重pウェル22の形成領域、118
はpウェル21と同じ深さを持ちやや濃度の高い第3の
pウェルの形成領域である。2重pウェル層はスミア抑
圧のため高濃度に設定されている。初段ソ−スフォロワ
−の出力電圧は初段ドライバトランジスタ111の大き
なしきい電圧による電圧降下により低い電圧となる。一
方、次段及び終段のドライバトランジスタ113、11
5のしきい電圧は0Vに近い小さな値で、しきい電圧に
よる電圧降下は少なく各段の入力電圧と出力電圧はほぼ
等しく、次段及び終段の動作が困難となることはない。
本実施例によれば次段以降のドライバトランジスタ11
3、115の基板不純物濃度を初段のドライバトランジ
スタ111の基板不純物濃度より低くすることにより、
次段以降の動作範囲を困難にすることなく初段における
高いしきい電圧による大きな電圧降下を実現し、電源電
圧を低め、低消費電力、かつ、低雑音の出力回路を実現
できる。
FIG. 11 shows an output circuit configuration diagram of the third embodiment. In the figure, reference numerals 111 and 112 denote a driver transistor, a load transistor, and a driver transistor constituting a first source follower.
Reference numerals 13 and 114 denote driver transistors and load transistors constituting the next-stage source follower. Reference numerals 115 and 116 denote driver transistors and load transistors constituting the final-stage source follower. 117 denotes the bias voltage of the load transistor described in FIG. The generating circuit 119 is shown in FIG.
A formation region of a p-well 21 and a double p-well 22 formed on an n-type substrate 20 similar to the photoelectric conversion unit described in 1 above, 118
Is a third p-well formation region having the same depth as the p-well 21 and having a slightly higher concentration. The double p-well layer is set at a high concentration for suppressing smear. The output voltage of the first-stage source follower becomes a low voltage due to a voltage drop due to a large threshold voltage of the first-stage driver transistor 111. On the other hand, the next-stage and final-stage driver transistors 113 and 11
The threshold voltage of No. 5 is a small value close to 0 V, the voltage drop due to the threshold voltage is small, the input voltage and the output voltage of each stage are almost equal, and the operation of the next stage and the final stage does not become difficult.
According to the present embodiment, the driver transistor 11 in the next and subsequent stages
By making the substrate impurity concentration of the transistors 3 and 115 lower than the substrate impurity concentration of the first-stage driver transistor 111,
A large voltage drop due to a high threshold voltage in the first stage can be realized without lowering the operation range of the next stage and thereafter, and an output circuit with a low power supply voltage, low power consumption, and low noise can be realized.

【0069】なお、本実施例では出力回路の周波数特性
改善を目的としてソ−スフォロワ−が3段構成の場合を
述べたが、段数は2段以上であれば本発明の効果は同様
にえられる。
In this embodiment, the case where the source follower has a three-stage configuration has been described for the purpose of improving the frequency characteristics of the output circuit. However, if the number of stages is two or more, the effect of the present invention can be similarly obtained. .

【0070】また、電子シャッタ−時の誤動作を防ぐた
め第3のpウェル118をpウェル21と同じ深さでや
や高濃度としたが、誤動作が問題とならないときは、第
3のpウェル118をpウェル21と同一構造にすれば
良い。
Although the third p-well 118 has a slightly higher concentration at the same depth as the p-well 21 in order to prevent a malfunction at the time of the electronic shutter, the third p-well 118 can be used when malfunction does not matter. May have the same structure as the p-well 21.

【0071】さらに、負荷トランジスタ112、11
4、116は119と同一構造のウェル内に形成しても
良い。
Further, load transistors 112 and 11
4 and 116 may be formed in a well having the same structure as 119.

【0072】また、ドライバトランジスタ113、11
5を分離されたウェル内に形成し、そのウェルを各ソ−
スフォロワ−の出力に接続し基板効果をなくすことによ
り、各トランジスタのしきい電圧をさらに0Vに近づけ
ることができる。第4の実施例 第1の実施例では基板にかかる過剰電圧排出用の直流電
圧は正電源VDDとした。しかし、従来例で説明したよ
うにこの直流電圧は素子ごとにばらつき調整が必要であ
る。そこで、本実施例においては、VDDより昇圧した
電圧から基板にかかる直流電圧を降圧により発生させ、
この降圧器に電圧を調整する手段を付加したものであ
る。
The driver transistors 113 and 11
5 is formed in the isolated well, and the well is
By connecting to the output of the follower to eliminate the board effect
The threshold voltage of each transistor closer to 0V
Can beFourth embodiment  In the first embodiment, a direct current (DC)
The voltage was the positive power supply VDD. However, as explained in the conventional example
As described above, this DC voltage must be adjusted for each element.
You. Therefore, in this embodiment, the voltage was boosted from VDD.
A DC voltage applied to the substrate is generated from the voltage by stepping down,
This step-down device is provided with a means for adjusting the voltage.
You.

【0073】本発明の第4の実施例を図12から図13
により説明する。図12は第4の実施例の全体構成図、
図13は第4の実施例の基板電圧発生回路である。図1
2において1から10、12から17は図1と同様であ
る。121は図13に示す基板電圧発生回路である。ま
た、V1、V2、V3、V4、V1R、V3R、H1、
H2、RG、SUB、WELL、VDD、Vss、OU
Tも図1と同様である。タイミング発生器のトリガ−パ
ルスと正、負の2電源から所定の電圧を持つパルスと直
流電圧が素子内部で発生し図17で述べたと同様の動作
が行われる。
The fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
This will be described below. FIG. 12 is an overall configuration diagram of the fourth embodiment,
FIG. 13 shows a substrate voltage generating circuit according to the fourth embodiment. FIG.
In FIG. 2, 1 to 10 and 12 to 17 are the same as those in FIG. Reference numeral 121 denotes the substrate voltage generation circuit shown in FIG. Also, V1, V2, V3, V4, V1R, V3R, H1,
H2, RG, SUB, WELL, VDD, Vss, OU
T is the same as in FIG. A trigger pulse of the timing generator, a pulse having a predetermined voltage from two power supplies, positive and negative, and a DC voltage are generated inside the device, and the same operation as described in FIG. 17 is performed.

【0074】図13で、91から99は図9と同様、1
39は図7と同様の直流昇圧回路、131から134は
バイアス電圧を発生するためのnチャネルMOSトラン
ジスタ、135はバイアス電圧を調整するためのフュ−
ズ、137は昇圧した電圧をバイアス電圧に応じ降下さ
せ直流の基板電圧を発生させるCCDを構成していると
同様のnチャネルディプレッションMOSトランジス
タ、138はトランジスタ137にわずかなバイアス電
流を流すための負荷トランジスタ、136は負荷トラン
ジスタ138にバイアス電圧を供給する図8と同様の回
路である。
In FIG. 13, reference numerals 91 to 99 denote 1 as in FIG.
39 is a DC booster circuit similar to that of FIG. 7, 131 to 134 are n-channel MOS transistors for generating a bias voltage, and 135 is a fuse for adjusting the bias voltage.
And 137, an n-channel depletion MOS transistor similar to that constituting a CCD for generating a DC substrate voltage by lowering the boosted voltage in accordance with the bias voltage, and 138, a load for flowing a slight bias current to the transistor 137. The transistor 136 supplies a bias voltage to the load transistor 138 and is a circuit similar to that of FIG.

【0075】昇圧回路139の出力電圧は131から1
34により発生したバイアス電圧よりnチャネルディプ
レッションMOSトランジスタ137のしきい電圧の絶
対値だけ高い電圧に降下され基板直流電圧となる。負荷
138より供給されるバイアス電流は基板に高い電圧が
発生した際の誤動作を防いでいる。さらに、電圧降下を
nチャネルディプレッションMOSトランジスタで行う
ことにより電源電圧VDD以下のバイアス電圧を与えて
もVDD以上の基板電圧を発生することが可能となって
いる。また、スイッチ98はVDD以上の電圧を伝達す
るためそのウェルを基板電圧発生回路の出力に接続し基
板効果によるしきい電圧上昇を防いでいる。本回路の他
の動作は図9と同様である。基板電圧の調整は必要に応
じフュ−ズ135を切断することにより可能となってい
る。フュ−ズを切断することにより、ノ−ドJの電圧が
上昇し基板電圧は高くなる。本実施例によればVDDよ
り昇圧した電圧から基板にかかる直流電圧を降圧により
発生させ、この降圧器に電圧を調整する手段を付加する
ことにより、素子内部で基板電圧調整ができ、CCD型
撮像素子の使い勝手が良くなる。第5の実施例 第1の実施例では各端子に外部からトリガ−パルスを印
加しなければならず、カメラシステムを構築するにはタ
イミング発生器と2次元CCD型素子の配線を行わなけ
ればならない。本実施例はこのような煩雑さを回避する
ためタイミング発生器も内蔵した例である。
The output voltage of the booster circuit 139 is 131 to 1
34 from the bias voltage generated by N.34.
Threshold MOS transistor 137
The voltage drops to a voltage higher by the pair value, and becomes a substrate DC voltage. load
The bias current supplied from 138 is a high voltage applied to the substrate.
It prevents malfunctions when they occur. In addition, the voltage drop
Perform with n-channel depletion MOS transistor
As a result, a bias voltage lower than the power supply voltage VDD is given.
Can also generate a substrate voltage higher than VDD
I have. The switch 98 transmits a voltage higher than VDD.
To connect the well to the output of the substrate voltage generation circuit.
Threshold voltage rise due to the plate effect is prevented. Other than this circuit
Are the same as those in FIG. Adjustment of substrate voltage is necessary
By cutting the fuse 135.
You. By disconnecting the fuse, the voltage at node J will rise.
And the substrate voltage increases. According to the present embodiment, VDD
DC voltage applied to the board from the boosted voltage
Generate and add means to adjust the voltage to this buck
This makes it possible to adjust the substrate voltage inside the device,
The usability of the imaging device is improved.Fifth embodiment  In the first embodiment, a trigger pulse is externally applied to each terminal.
To build a camera system.
Wiring between the imming generator and the two-dimensional CCD type device must be performed.
I have to. This embodiment avoids such complexity.
Therefore, this is an example in which a timing generator is also incorporated.

【0076】図14に第5の実施例の構成図を示す。図
中、1から17は図1と同様で、141はタイミング発
生器142の電源を外部の正電源VDDから発生させる
降圧回路である。外部の基本クロックから各パルスのタ
イミングパルスがタイミング発生器142により発生
し、図1と同様にこのパルスと正、負の電源から所定の
電圧レベルのパルスと直流電圧が発生し、図1と同様の
動作が行われる。本実施例によれば、単一の外部パルス
と正、負の2電源とア−スにより駆動でき、使い勝手の
良い2次元CCD型固体撮像素子を提供できる。
FIG. 14 shows a configuration diagram of the fifth embodiment. In the figure, 1 to 17 are the same as in FIG. 1, and 141 is a step-down circuit for generating the power of the timing generator 142 from an external positive power supply VDD. A timing pulse of each pulse is generated from an external basic clock by the timing generator 142, and a pulse of a predetermined voltage level and a DC voltage are generated from this pulse and a positive or negative power supply as in FIG. Is performed. According to the present embodiment, it is possible to provide a two-dimensional CCD type solid-state imaging device which can be driven by a single external pulse, two positive and negative power supplies and an earth, and is easy to use.

【0077】以上の実施例では、インタ−ラインCCD
型撮像素子の例を述べたが、本発明は、CCD型撮像素
子の具体的構成に依らず、フレ−ムインタ−ライン型、
フレ−ムトランスファ−型、チャ−ジスィ−プ型等のC
CD型撮像素子でも同様に実施できる。
In the above embodiment, the inter-line CCD is used.
Although the example of the type imaging device has been described, the present invention is not limited to the specific configuration of the CCD type imaging device, and may be a frame inter-line type,
C such as frame transfer type, charge sweep type, etc.
The same can be applied to a CD-type image sensor.

【0078】また、本発明は、垂直CCD並びに水平C
CDの具体的構成に依らず例えば、水平CCDが2本並
列に設けられたCCD型撮像素子でも同様の効果があ
る。
The present invention also relates to a vertical CCD and a horizontal CCD.
Regardless of the specific configuration of the CD, for example, a CCD type image pickup device in which two horizontal CCDs are provided in parallel has the same effect.

【0079】以上の結果、第1の実施例については表2
で示す駆動条件で駆動がなされ、図17に示す構成によ
りカメラシステムの中で用いられる。また第5の実施例
については表3で示す駆動条件で駆動がなされ、図18
に示す構成によりカメラシステムの中で用いられる。何
れも従来の表1に示されたものより電源電圧の種類が非
常に少なくなっていることがわかる。
As a result, Table 2 was obtained for the first embodiment.
Driving is performed under the driving conditions shown by, and is used in the camera system by the configuration shown in FIG. In the fifth embodiment, driving is performed under the driving conditions shown in Table 3, and FIG.
Is used in the camera system. In each case, it can be seen that the types of power supply voltages are much smaller than those shown in Table 1 of the related art.

【0080】[0080]

【表2】 [Table 2]

【0081】[0081]

【表3】 [Table 3]

【発明の効果】本発明によれば、CCD型撮像素子で、
外部のドライバが不用となり、外部のDC−DC変換器
の供給する電源数も減り、かつ、カメラシステムを作成
する際に基板に印加する直流電圧を調整する必要がない
ので使い勝手が良くなる。さらに、DC−DC変換器か
ら供給する電源数が減り、タイミング発生器の電源電圧
を下げても素子外部に水平CCDを駆動するためのドラ
イバを素子外部に設ける必要がないので、カメラの低消
費電力化を図れる。また、出力回路のリセット電圧を下
げ、さらに、リセット電圧より出力回路の電源電圧を下
げることができるので、出力回路の消費電力と低雑音化
を図れる。
According to the present invention, a CCD type image pickup device is provided.
An external driver is not required, the number of power supplies supplied by the external DC-DC converter is reduced, and the usability is improved because there is no need to adjust the DC voltage applied to the substrate when creating a camera system. Furthermore, the number of power supplies supplied from the DC-DC converter is reduced, and even if the power supply voltage of the timing generator is reduced, it is not necessary to provide a driver for driving the horizontal CCD outside the element even outside the element. Electricity can be achieved. Further, since the reset voltage of the output circuit can be reduced, and the power supply voltage of the output circuit can be lowered from the reset voltage, power consumption and noise of the output circuit can be reduced.

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

【図1】本発明の第1の実施例の全体構成を示す図であ
る。
FIG. 1 is a diagram showing an overall configuration of a first embodiment of the present invention.

【図2】図1のA−A’、B−B’に対応する部分並び
にpチャネルMOSトランジスタの断面構造を示す図で
ある。
FIG. 2 is a diagram showing a portion corresponding to AA ′ and BB ′ in FIG. 1 and a cross-sectional structure of a p-channel MOS transistor.

【図3】図1の垂直CCD転送パルス発生回路を示す回
路図である。
FIG. 3 is a circuit diagram showing a vertical CCD transfer pulse generation circuit of FIG. 1;

【図4】図1の垂直CCD3値パルス発生回路を示す回
路図である。
FIG. 4 is a circuit diagram showing a vertical CCD ternary pulse generating circuit of FIG. 1;

【図5】図1の水平CCD転送パルス発生回路を示す回
路図である。
FIG. 5 is a circuit diagram showing a horizontal CCD transfer pulse generation circuit of FIG. 1;

【図6】図1のリセットパルス発生回路を示す回路図で
ある。
FIG. 6 is a circuit diagram showing a reset pulse generation circuit of FIG. 1;

【図7】図1のリセット電圧発生回路を示す回路図であ
る。
FIG. 7 is a circuit diagram showing a reset voltage generation circuit of FIG. 1;

【図8】図1の出力回路負荷トランジスタのバイアス電
圧発生回路を示す回路図である。
FIG. 8 is a circuit diagram showing a bias voltage generating circuit of the output circuit load transistor of FIG. 1;

【図9】図1の基板電圧発生回路を示す回路図である。FIG. 9 is a circuit diagram showing a substrate voltage generation circuit of FIG. 1;

【図10】本発明の第2の実施例の垂直CCD3値パル
ス発生回路を示す回路図である。
FIG. 10 is a circuit diagram showing a vertical CCD ternary pulse generating circuit according to a second embodiment of the present invention.

【図11】本発明の第3の実施例の出力回路構成を示す
図である。
FIG. 11 is a diagram illustrating an output circuit configuration according to a third embodiment of the present invention.

【図12】本発明の第4の実施例の全体構成を示す図で
ある。
FIG. 12 is a diagram showing an overall configuration of a fourth embodiment of the present invention.

【図13】図12の基板電圧発生回路を示す図である。FIG. 13 is a diagram illustrating the substrate voltage generation circuit of FIG. 12;

【図14】本発明の第5の実施例の全体構成を示す図で
ある。
FIG. 14 is a diagram showing an overall configuration of a fifth embodiment of the present invention.

【図15】従来のCCD型固体撮像素子の全体構成を示
す図である。
FIG. 15 is a diagram showing an overall configuration of a conventional CCD solid-state imaging device.

【表1】従来のCCD型固体撮像素子の駆動条件を示す
図である。
FIG. 1 is a diagram showing driving conditions of a conventional CCD solid-state imaging device.

【図16】従来のCCDカメラブロック図である。FIG. 16 is a block diagram of a conventional CCD camera.

【表2】第1の実施例のCCD型固体撮像素子の駆動条
件を示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing driving conditions of the CCD solid-state imaging device according to the first embodiment.

【図17】第1の実施例のCCD型固体撮像素子のCC
Dカメラブロック図である。
FIG. 17 shows a CC of the CCD solid-state imaging device according to the first embodiment;
It is a D camera block diagram.

【表3】第5の実施例のCCD型固体撮像素子の駆動条
件を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing driving conditions of a CCD solid-state imaging device according to a fifth embodiment.

【図18】第5の実施例のCCD型固体撮像素子のCC
Dカメラブロック図である。
FIG. 18 shows a CC of a CCD solid-state imaging device according to a fifth embodiment;
It is a D camera block diagram.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…ホトダイオ−ド、 2…垂直CCD、 3
…水平CCD、4…アウトプットゲ−ト、 5…リセッ
トゲ−ト、6、111…初段ソ−スフォロワ−ドライバ
トランジスタ、8、112…初段ソ−スフォロワ−負荷
トランジスタ、9、113…次段ソ−スフォロワ−ドラ
イバトランジスタ、10、114…次段ソ−スフォロワ
−負荷トランジスタ、11、121…基板電圧発生回
路、 12…垂直CCD転送パルス発生回路、13…
垂直CCD3値パルス発生回路、14…水平転送パルス
発生回路、15…リセットパルス発生回路、 16
…リセット電圧発生回路、17…負荷ゲ−トバイアス発
生回路、 20…n型基板、21…p型ウェル、
22…p型2重ウェル、 23…垂直CCDn層、2
4…ポリシリコン電極、 25…nウェル、 26…
ホトダイオ−ドn層、27…表面p+層、 28
…遮光用第2層アルミ、29…配線用第1層アルミ、3
0…n型拡散層、31、41、51、71、91、9
7、101…結合容量、32、42、52、92…クラ
ンプダイオ−ド、33、43、37、53、63、93
…第1反転回路nチャネルトランジスタ、34、44、
38、54、64、94…第1反転回路pチャネルトラ
ンジスタ、35、45、39、55、65、95…第2
反転回路nチャネルトランジスタ、36、46、40、
56、66、96…第2反転回路pチャネルトランジス
タ、47…nチャネルトランジスタスイッチ、48、1
02…pチャネルトランジスタスイッチ、57…pチャ
ネルトランジスタ電圧リミッタ、58、59…電圧リミ
ット用pチャネルトランジスタ、60、61、62、8
1、82、83、131、132、133、134…バ
イアス電圧発生回路nチャネルトランジスタ、72、7
3、103…昇圧回路nチャネルトランジスタ、98…
nチャネルディプレッショントランジスタスイッチ、9
9…基板容量、104…第3反転回路nチャネルトラン
ジスタ、105…第3反転回路pチャネルトランジス
タ、106…第4反転回路nチャネルトランジスタ、1
07…第4反転回路pチャネルトランジスタ、115…
終段ソ−スフォロワ−ドライバトランジスタ、116…
終段ソ−スフォロワ−負荷トランジスタ、117、13
6…バイアス電圧発生回路、 118…第3pウェ
ル、119…pウェル21とp型2重ウェル22の形成
領域、135…フュ−ズ、137…nチャネルディプレ
ッショントランジスタ電圧リミッタ、138…負荷nチ
ャネルトランジスタ、 139…昇圧回路、14
1…降圧回路、 142…タイミング発生回
路、V1、V2、V3、V4…垂直CCD転送トリガ−
パルス入力端子、V1R、V3R…垂直CCD読み出し
トリガ−パルス入力端子、H1、H2…水平CCD転送
トリガ−パルス入力端子、RG…リセットトリガ−パル
ス入力端子、SUB…電子シャッタトリガ−パルス入力
端子、 VDD…正電源入力端子、Vss…負電源入力
端子、 OUT…信号出力端子、WELL…ウェ
ル電圧入力端子、161、171、181…CCD型撮
像素子、162…タイミング発生器、163…ドライ
バ、164…相関二重サンプリング回路、165…自動
利得制御回路、166…A/D変換器、167…ディジ
タル信号処理回路、168…D/A変換器、169…D
C−DC変換器、170…カメラのバッテリー。
1. Photo diode, 2. Vertical CCD, 3.
... horizontal CCD, 4 ... output gate, 5 ... reset gate, 6, 111 ... first stage source follower driver transistor, 8, 112 ... first stage source follower load transistor, 9, 113 ... next stage source follower -Driver transistors, 10, 114 ... next stage source follower load transistors, 11, 121 ... substrate voltage generation circuit, 12 ... vertical CCD transfer pulse generation circuit, 13 ...
Vertical CCD tri-level pulse generation circuit, 14: horizontal transfer pulse generation circuit, 15: reset pulse generation circuit, 16
... Reset voltage generation circuit, 17 ... Load gate bias generation circuit, 20 ... N-type substrate, 21 ... P-type well,
22: p-type double well, 23: vertical CCD n layer, 2
4 ... polysilicon electrode, 25 ... n-well, 26 ...
Photo diode n layer, 27... Surface p + layer, 28
... second layer aluminum for light shielding, 29 ... first layer aluminum for wiring, 3
0 ... n-type diffusion layer, 31, 41, 51, 71, 91, 9
7, 101: coupling capacity, 32, 42, 52, 92: clamp diode, 33, 43, 37, 53, 63, 93
... First inverting circuit n-channel transistor, 34, 44,
38, 54, 64, 94... First inverting circuit p-channel transistor, 35, 45, 39, 55, 65, 95.
Inverting circuit n-channel transistor, 36, 46, 40,
56, 66, 96: second inverting circuit p-channel transistor, 47: n-channel transistor switch, 48, 1
02: p-channel transistor switch, 57: p-channel transistor voltage limiter, 58, 59: p-channel transistor for voltage limit, 60, 61, 62, 8
1, 82, 83, 131, 132, 133, 134... Bias voltage generating circuit n-channel transistors, 72, 7
3, 103 ... booster circuit n-channel transistor, 98 ...
N-channel depletion transistor switch, 9
9: substrate capacitance; 104: third inversion circuit n-channel transistor; 105: third inversion circuit p-channel transistor; 106: fourth inversion circuit n-channel transistor;
07... Fourth inversion circuit p-channel transistor, 115.
Final source follower driver transistor, 116 ...
Final source follower load transistor 117, 13
6 Bias voltage generation circuit 118 118 Third p-well 119 119 Formation region of p-well 21 and p-type double well 22 135 Fuse 137 N-channel depletion transistor voltage limiter 138 Load n-channel transistor , 139 ... step-up circuit, 14
1. Step-down circuit, 142 ... Timing generation circuit, V1, V2, V3, V4 ... Vertical CCD transfer trigger
Pulse input terminal, V1R, V3R: vertical CCD read trigger-pulse input terminal, H1, H2: horizontal CCD transfer trigger-pulse input terminal, RG: reset trigger-pulse input terminal, SUB: electronic shutter trigger-pulse input terminal, VDD ... Positive power supply input terminal, Vss ... Negative power supply input terminal, OUT ... Signal output terminal, WELL ... Well voltage input terminal, 161,171,181 ... CCD imaging device, 162 ... Timing generator, 163 ... Driver, 164 ... Correlation Double sampling circuit, 165 automatic gain control circuit, 166 A / D converter, 167 digital signal processing circuit, 168 D / A converter, 169 D
C-DC converter, 170: camera battery.

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────────────────────────────────────────────────── ───

【手続補正書】[Procedure amendment]

【提出日】平成12年7月12日(2000.7.1
2)
[Submission date] July 12, 2000 (2007.1.
2)

【手続補正1】[Procedure amendment 1]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】全文[Correction target item name] Full text

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【書類名】 明細書[Document Name] Statement

【発明の名称】 CCD型固体撮像素子[Title of the Invention] CCD type solid-state imaging device

【特許請求の範囲】[Claims]

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明はCCD型撮像素子に関
し、特に低消費電力駆動が容易にでき、また低消費電力
で、かつ低雑音な出力回路を有する2次元CCD型撮像
素子に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a CCD type image pickup device, and more particularly to a two-dimensional CCD type image pickup device which can be easily driven with low power consumption, has low power consumption, and has a low noise output circuit.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、家庭用ビデオカメラ等に用いられ
る固体撮像素子には、CCD型固体撮像素子が広く用い
られている。このような従来のCCD型固体撮像素子は
図15に示すインターライン型と呼ばれる素子構成をも
ち、表1に示す駆動条件で駆動がなされ、図16に示す
構成によりカメラシステムの中で用いられる。図15に
おいて、1は光電変換を行うホトダイオード、2および
3はホトダイオード1で光電変換された信号電荷を転送
するための垂直CCD2及び水平CCD3、4は水平C
CD3とトランジスタ5〜10で構成された出力回路と
を仕切るアウトプットゲート、5は水平CCD3から信
号電荷が送られてくる初段ソースフォロワードライバト
ランジスタ6のゲート部に接続された浮遊拡散層を水平
CCD3の1転送周期ごとにリセットするためのリセッ
トトランジスタ、6および8はそれぞれ初段ソースフォ
ロワーを構成するドライバトランジスタと負荷トランジ
スタ、9および10はそれぞれ次段ソースフォロワーを
構成するドライバトランジスタと負荷トランジスタであ
る。垂直CCD2の中の区切りは1つのポリシリコン電
極からなる1転送段を示し、水平CCD3の中の区切り
は第1層ポリシリコンと第2層ポリシリコン電極からな
る1転送段を示す。また、水平CCD3とアウトプット
ゲート4を構成する第2層ポリシリコン電極下にはチャ
ネル電圧を低くするためボロンのイオン打ち込みがなさ
れている。また、リセットトランジスタ5は水平CCD
3を構成する第1層ポリシリコン電極下のnチャネルを
含む部分と同一工程で形成されたディプレッション型電
界効果トランジスタからなる。v1、v2、v3、v4
は垂直CCD2を駆動するための4相のパルスの入力端
子、h1およびh2は水平CCD3を駆動するための2
相のパルスの入力端子、ogはアウトプットゲート4の
直流バイアス電圧入力端子、rgは上記リセットトラン
ジスタ5のゲートに印加されるリセットパルス入力端
子、rdは浮遊拡散層のリセット電圧入力端子、vgは
負荷トランジスタ8および10のゲート電圧入力端子、
odは出力回路部の電源電圧入力端子、subは基板電
圧入力端子、wellはウェル電圧入力端子、vssは
集積回路で通常用いられている保護回路のウェル電圧入
力端子、outは信号出力端子である。
2. Description of the Related Art Conventionally, a CCD type solid-state imaging device has been widely used as a solid-state imaging device used in a home video camera or the like. Such a conventional CCD type solid-state imaging device has an element configuration called an interline type shown in FIG. 15, is driven under the driving conditions shown in Table 1, and is used in a camera system with the configuration shown in FIG. In FIG. 15, reference numeral 1 denotes a photodiode for performing photoelectric conversion, 2 and 3 denote vertical CCDs 2 and horizontal CCDs 3 and 4 for transferring signal charges photoelectrically converted by the photodiode 1, and 4 denotes a horizontal CCD.
An output gate 5 for separating the CD 3 from an output circuit composed of transistors 5 to 10 is provided with a floating diffusion layer connected to the gate of a first-stage source follower driver transistor 6 to which signal charges are sent from the horizontal CCD 3. Reset transistors 6 and 8 are a driver transistor and a load transistor constituting a first-stage source follower, respectively, and 9 and 10 are a driver transistor and a load transistor constituting a next-stage source follower, respectively. A partition in the vertical CCD 2 indicates one transfer stage composed of one polysilicon electrode, and a partition in the horizontal CCD 3 indicates one transfer stage composed of a first polysilicon layer and a second polysilicon electrode. In addition, boron ions are implanted below the second-layer polysilicon electrodes forming the horizontal CCD 3 and the output gate 4 in order to lower the channel voltage. The reset transistor 5 is a horizontal CCD.
3 comprises a depletion-type field-effect transistor formed in the same step as the portion including the n-channel under the first-layer polysilicon electrode. v1, v2, v3, v4
Is a four-phase pulse input terminal for driving the vertical CCD 2, and h 1 and h 2 are 2 terminals for driving the horizontal CCD 3
Phase pulse input terminal, og is a DC bias voltage input terminal of the output gate 4, rg is a reset pulse input terminal applied to the gate of the reset transistor 5, rd is a reset voltage input terminal of the floating diffusion layer, and vg is vg. Gate voltage input terminals of load transistors 8 and 10,
od is a power supply voltage input terminal of the output circuit unit, sub is a substrate voltage input terminal, well is a well voltage input terminal, vss is a well voltage input terminal of a protection circuit normally used in an integrated circuit, and out is a signal output terminal. .

【0003】ホトダイオード1で光電変換された信号電
荷は、v1もしくはv3端子に高電圧が印加され1行分
の信号電荷が一括して垂直CCD2に送られ、ついでv
1からv4端子に中電圧と低電圧の電圧レベルをもつ4
相のパルスが印加され、これにより一行単位で水平CC
D3に転送され、その後、h1およびh2端子に2相の
水平CCD転送パルスが印加され水平CCD3内を順次
転送される。水平CCD3から初段ソースフォロワード
ライバトランジスタ6のゲート部に接続された浮遊拡散
層に転送された信号電荷による電位変化がトランジスタ
6および8からなる初段ソースフォロワーにより検出さ
れ、トランジスタ9および10からなる次段ソースフォ
ロワ−によりout端子に出力される。ついで、rg端
子にリセットパルスが印加され、リセットトランジスタ
5は導通状態となり、浮遊拡散層はrd端子に印加され
たリセット電圧にリセットされる。以上の動作が繰り返
され、信号が順次出力される。また、sub端子には通
常はホトダイオードで生じる過剰電荷を排出するため所
定の直流電圧が印加され、動解像度の向上とフリッカ防
止を目的とした電子シャッターを実現するため走査の途
中で高電圧が印加される。このような構成と動作を持つ
CCD型固体撮像素子は通例表1に示す駆動条件により
駆動がなされる。表1は図15に示した各端子に印加さ
れるパルスと直流バイアス電圧の1例を示すものであ
る。
The signal charge photoelectrically converted by the photodiode 1 is applied with a high voltage to the terminal v1 or v3, and the signal charge for one row is sent to the vertical CCD 2 collectively.
1 to 4 having medium and low voltage levels at terminals v4
Phase pulse is applied, and this causes a horizontal CC
D2, and then a two-phase horizontal CCD transfer pulse is applied to the h1 and h2 terminals to sequentially transfer the horizontal CCD3. A potential change due to a signal charge transferred from the horizontal CCD 3 to the floating diffusion layer connected to the gate of the first-stage source follower driver transistor 6 is detected by the first-stage source follower including the transistors 6 and 8, and the next stage including the transistors 9 and 10 is detected. The signal is output to the out terminal by the source follower. Next, a reset pulse is applied to the rg terminal, the reset transistor 5 is turned on, and the floating diffusion layer is reset to the reset voltage applied to the rd terminal. The above operation is repeated, and signals are sequentially output. In addition, a predetermined DC voltage is normally applied to the sub terminal to discharge excess charge generated by the photodiode, and a high voltage is applied during scanning to realize an electronic shutter for improving dynamic resolution and preventing flicker. Is done. The CCD type solid-state imaging device having such a configuration and operation is generally driven under the driving conditions shown in Table 1. Table 1 shows an example of a pulse applied to each terminal shown in FIG. 15 and a DC bias voltage.

【0004】[0004]

【表1】 ウエル電極端子電圧を基準電圧としてv1からv4端子
には暗電流低減のため最低電圧が垂直CCD2のn層の
表面にp型反転層が形成される電圧(以下ピンニング電
圧)以下とした負値の垂直CCD走査パルスが印加さ
れ、ホトダイオード1から垂直CCD2への信号電荷転
送時には、v1、v3端子に高電圧が印加される。ま
た、h1、h2端子には図16のタイミング発生器16
2の出力電圧がドライバ163を介することなく直接印
加される。これは、ドライバを設けることによる不要な
消費電力の発生を防ぎ、カメラシステムを低消費電力化
するためである。さらに、水平CCDから浮遊拡散層へ
の電荷転送をとどこおりなく行うために、og端子には
h1並びにh2端子に印加される水平CCD転送パルス
の高電圧に等しい電圧が、rd端子にはアウトプットゲ
ート4下のチャネル電圧より十分に高い電圧が印加され
る。rg端子の低電圧は浮遊拡散層からの信号電荷の漏
れを防ぐために水平CCD転送パルスの低電圧に等し
く、高電圧は十分に低いオン抵抗を実現するため水平C
CD転送パルスの高電圧より十分に高い電圧を印加す
る。また、od端子には電源電圧の種類の数を増やさな
いためにrd端子と同一電圧が印加される。一方、su
b端子に印加される過剰電荷排出用の直流電圧は素子ご
とにばらつくため各素子ごとに調整がなされ、電子シャ
ッターパルスのための高電圧は素子のばらつきの上限値
に設定される。
[Table 1] Using the well electrode terminal voltage as a reference voltage, the negative voltage at the terminals v1 to v4 is set to a voltage lower than the voltage at which the p-type inversion layer is formed on the surface of the n-layer of the vertical CCD 2 (hereinafter, pinning voltage) to reduce dark current. A vertical CCD scanning pulse is applied, and a high voltage is applied to the v1 and v3 terminals when transferring signal charges from the photodiode 1 to the vertical CCD2. The h1 and h2 terminals are connected to the timing generator 16 of FIG.
2 is applied directly without the driver 163. This is to prevent unnecessary power consumption due to the provision of the driver, and to reduce the power consumption of the camera system. Further, in order to transfer charges from the horizontal CCD to the floating diffusion layer without interruption, a voltage equal to the high voltage of the horizontal CCD transfer pulse applied to the h1 and h2 terminals is applied to the og terminal, and an output gate is applied to the rd terminal. A voltage sufficiently higher than the channel voltage 4 below is applied. The low voltage of the rg terminal is equal to the low voltage of the horizontal CCD transfer pulse in order to prevent the leakage of signal charges from the floating diffusion layer, and the high voltage is the horizontal C in order to realize a sufficiently low on-resistance.
A voltage sufficiently higher than the high voltage of the CD transfer pulse is applied. Further, the same voltage as that of the rd terminal is applied to the od terminal in order not to increase the number of types of power supply voltages. On the other hand, su
Since the DC voltage for discharging the excess charge applied to the terminal b varies from element to element, the DC voltage is adjusted for each element, and the high voltage for the electronic shutter pulse is set to the upper limit of the variation of the elements.

【0005】以上のCCD型固体撮像素子は図16に示
す構成によりカメラ内で用いられる。図中、161は図
15に示したCCD型固体撮像素子、162はCCD型
固体撮像素子161を駆動するためのタイミング発生
器、163は各パルスの電圧値を必要とする値にして供
給するためのドライバ、164はCCD型固体撮像素子
161の出力から雑音を除去するための相関二重サンプ
リング回路、165は信号の出力レベルに応じて電圧利
得を変える自動利得制御回路、166はA/D変換器、
167はディジタル信号処理回路、168はD/A変換
器、169はカメラのバッテリ170からカメラ各部に
必要な電圧を供給するDC−DC変換器である。これら
タイミング発生器162、相関二重サンプリング回路1
64と自動利得制御回路165、ディジタル信号処理装
置167、A/D変換器166、D/A変換器168
は、それぞれ単一電源で動作する単一チップ上に形成さ
れた集積回路から成る。CCD型固体撮像素子161
は、タイミング発生器162でタイミングを発生しDC
−DC変換器169により電圧の供給されたドライバ1
63により所定の電圧値にしたパルスと、DC−DC変
換器169から供給される直流電圧とにより駆動され、
固体撮像素子161からの出力信号は相関2重サンプリ
ング回路164と自動利得制御回路165により雑音除
去・利得制御された後、A/D変換器166によりディ
ジタル信号に変換されディジタル信号処理装置167で
信号処理が実行され、再びD/A変換器168によりア
ナログ信号に変換されTV信号となる。なお、この種の
CCD型固体撮像素子については、例えば、テレビジョ
ン学会技術報告、13巻、11号、pp.61−72
(1989.2)、テレビジョン学会技術報告、12
巻、13号、pp.31−36(1988.2)におい
て、さらに、この種のCCD型固体撮像素子をもちいた
カメラのディジタル信号処理装置についてはアイ・エス
・エス・シィー・シィー・ ダイジェスト オブ テク
ニカル ペーパーズ 第250頁から第251頁(19
91)(ISSCCDIGEST OF TECHNI
CAL PAPERS pp.250−251(198
7))において論じられている。
The above-mentioned CCD solid-state image pickup device is used in a camera with the configuration shown in FIG. In the drawing, reference numeral 161 denotes a CCD solid-state imaging device shown in FIG. 15; 162, a timing generator for driving the CCD solid-state imaging device 161; 163, a voltage value of each pulse for supplying a required value. , 164 is a correlated double sampling circuit for removing noise from the output of the CCD solid-state imaging device 161, 165 is an automatic gain control circuit that changes a voltage gain according to a signal output level, and 166 is an A / D converter vessel,
167 is a digital signal processing circuit, 168 is a D / A converter, and 169 is a DC-DC converter that supplies necessary voltages from the camera battery 170 to each part of the camera. The timing generator 162 and the correlated double sampling circuit 1
64, automatic gain control circuit 165, digital signal processor 167, A / D converter 166, D / A converter 168
Consists of integrated circuits formed on a single chip, each operating on a single power supply. CCD type solid-state imaging device 161
Generates the timing by the timing generator 162 and
-Driver 1 supplied with voltage by DC converter 169
63 is driven by a pulse having a predetermined voltage value and a DC voltage supplied from the DC-DC converter 169,
The output signal from the solid-state imaging device 161 is subjected to noise removal and gain control by a correlated double sampling circuit 164 and an automatic gain control circuit 165, and then converted to a digital signal by an A / D converter 166, and converted by a digital signal processing device 167 to a signal. The processing is executed, and is again converted into an analog signal by the D / A converter 168 to become a TV signal. In addition, this type of CCD solid-state imaging device is described in, for example, Technical Report of the Institute of Television Engineers of Japan, Vol. 61-72
(1989.2), Technical Report of the Institute of Television Engineers of Japan, 12
Vol. 13, No. 13 pp. 31-36 (1988. 2). Further, a digital signal processor for a camera using a CCD type solid-state image pickup device of this type is described in page 250 of the ISSS Digest of Technical Papers. Page 251 (19
91) (ISSCCDIGEST OF TECHNI)
CAL PAPERS pp. 250-251 (198
7)).

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術は、CC
D型固体撮像素子の駆動に使い勝手の改善や低消費電力
化の考慮がされておらず、撮像素子の使い勝手が悪く、
カメラの低消費電力化が困難である。さらに、撮像素子
内の出力回路の低消費電力化・低雑音化が難しいという
問題があった。すなわち、第1に、周辺回路の単一電源
化が進む中で、図15に示したCCD型撮像素子の駆動
には表1に示す多値の電圧レベルを持つパルスと直流電
圧が必要であり、図16に示すようにこれら多値電圧を
発生するドライバ163とDC−DC変換器169をカ
メラシステムの中に設けなければならなかった。すなわ
ち、CCDの読み出しパルス発生用あるいは転送パルス
発生用となるトリガパルスはドライバ163に入力さ
れ、ドライバ163の出力として得られる多値の各種パ
ルスを撮像素子の各端子に印加することになる。これが
CCD型撮像素子を扱いにくいものとする一因となって
いた。さらに、信号処理回路のディジタル化によりカメ
ラの無調整化が進む中で、sub端子に印加される過剰
電荷排出用の直流電圧を素子毎に調整しなければならな
い点も、CCD型撮像素子を扱いにくいものにする他の
一因となっていた。
The above prior art is based on CC
Driving of the D-type solid-state imaging device does not consider usability improvement and low power consumption, and the imaging device is inconvenient.
It is difficult to reduce the power consumption of the camera. Further, there is a problem that it is difficult to reduce power consumption and noise of an output circuit in the image sensor. That is, first, as the peripheral circuits become more single-powered, the driving of the CCD type image pickup device shown in FIG. 15 requires a pulse having a multi-level voltage level shown in Table 1 and a DC voltage. As shown in FIG. 16, a driver 163 and a DC-DC converter 169 for generating these multi-valued voltages must be provided in the camera system. That is, a trigger pulse for generating a read pulse or a transfer pulse of the CCD is input to the driver 163, and various multivalued pulses obtained as an output of the driver 163 are applied to each terminal of the image sensor. This has made the CCD type image sensor difficult to handle. In addition, as the digitalization of signal processing circuits has made camera adjustment unnecessary, the DC voltage for discharging excess charge applied to the sub terminal must be adjusted for each element. It was another factor that made it difficult.

【0007】また、第2に、カメラの低消費電力化を目
指し、タイミング発生器162や信号処理装置167の
電源電圧は現状の5Vから3.3V、さらには1.5V
と低電圧化が図られている。しかし、高速転送が必要な
水平CCD3の駆動電圧を下げることは困難である。従
って、タイミング発生器162の出力電圧をh1および
h2端子に印加して水平CCD3を駆動することが困難
となり、水平CCDを駆動するためのドライバをカメラ
システム内に設ける必要が有った。このようにドライバ
部を撮像素子外部に設けるとドライバと撮像素子の配線
容量や撮像素子のピン容量等の寄生容量を駆動するため
の無効電力が発生し、カメラの低消費電力化を阻む一因
となっていた。さらに、上述した異なる電圧値を有する
各種パルスを発生するためのDC−DC変換169の電
力は下げることができず、これが、カメラの低消費電力
化を阻む他の一因となっていた。さらに、第3に、タイ
ミング発生器162の0〜5Vの出力電圧をh1、h2
端子に印加し、水平CCD3を駆動しているために、水
平CCD3のチャネル電圧が高く、rd端子電圧が高く
なる。この結果、rd端子と等しい電圧に設定される出
力回路の電源電圧であるod端子電圧も高くなり、出力
回路で発生する消費電力が大きくなっていた。さらに、
電源電圧が高いために、チャネル長の短いトランジスタ
を用いることが困難であり雑音が大きいという問題も生
じていた。以上述べた従来技術における各種問題点に対
して、本発明においては上記第1の問題点を解決し、駆
動が容易で使い勝手の良いCCD型固体撮像素子を提供
することを目的とする。
Second, in order to reduce the power consumption of the camera, the power supply voltage of the timing generator 162 and the signal processing device 167 is changed from the current 5 V to 3.3 V, and further 1.5 V.
And lower voltage. However, it is difficult to lower the drive voltage of the horizontal CCD 3 that requires high-speed transfer. Therefore, it is difficult to drive the horizontal CCD 3 by applying the output voltage of the timing generator 162 to the terminals h1 and h2, and it is necessary to provide a driver for driving the horizontal CCD in the camera system. When the driver section is provided outside the image sensor in this manner, reactive power for driving a parasitic capacitance such as a wiring capacitance between the driver and the image sensor or a pin capacitance of the image sensor is generated, which is one of the factors that hinders low power consumption of the camera. It was. Further, the power of the DC-DC converter 169 for generating the above-described various pulses having different voltage values cannot be reduced, which is another factor that prevents the power consumption of the camera from being reduced. Third, the output voltages of 0 to 5 V of the timing generator 162 are defined as h1 and h2.
Since the voltage is applied to the terminal to drive the horizontal CCD 3, the channel voltage of the horizontal CCD 3 is high and the rd terminal voltage is high. As a result, the od terminal voltage, which is the power supply voltage of the output circuit set to the same voltage as the rd terminal, also increases, and the power consumption generated in the output circuit increases. further,
Since the power supply voltage is high, it is difficult to use a transistor with a short channel length, and there has been a problem that noise is large. In view of the above-mentioned various problems in the prior art, the present invention solves the first problem and aims to provide a CCD solid-state imaging device that is easy to drive and easy to use.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】以上述べた本発明の目的
を達成するために、本発明においては光を電気信号に変
換する光電変換素子群と、この光電変換素子群で発生し
た光信号電荷を順次転送する垂直CCDと、これら光電
変換素子群から到来した光信号電荷を検知増幅するため
の出力回路とを有するCCD型固体撮像素子において、
上記出力回路の電源値と等しい値を有する正電源を電源
とし、トリガパルスを入力とし上記垂直CCDの電極に
上記正電源の電圧値以上で、かつ上記垂直CCDを安定
に動作し得るに十分な電圧値の読み出しパルスを出力す
る読み出しパルス発生回路を有する構成としている。
In order to achieve the above-mentioned object of the present invention, in the present invention, a photoelectric conversion element group for converting light into an electric signal, and an optical signal charge generated in the photoelectric conversion element group are provided. , And a CCD type solid-state imaging device having an output circuit for detecting and amplifying optical signal charges arriving from the photoelectric conversion element group.
A positive power supply having a value equal to the power supply value of the output circuit is used as a power supply, and a trigger pulse is input. The configuration includes a read pulse generation circuit that outputs a read pulse of a voltage value.

【0009】[0009]

【発明の実施の形態】以下、図により本発明の実施の形
態について説明する。表1において示したように垂直C
CD駆動用の4相パルスに対しては3種類の電圧レベル
が要求され、このための3値パルス発生回路が必要とな
る。この3値の電圧レベル、すなわちアース電位(表1
における0V)に対して正電位(表1における15V)
および負電位(表1における−9V)の3値の各パルス
を発生させる回路として図2に示す回路がある。本回路
は光信号電荷を検知増幅するための出力回路(図15に
おけるトランジスタ5〜10で構成された回路部分)の
電源値と等しい正電源電圧値を有するもので、読み出し
パルスを出力する読み出しパルス発生回路は正電源VD
Dとアース電源間に設けられている。このため、図2の
回路においてはこの正側電源電圧値を省電力化のために
低減した場合、このままでは垂直CCDの駆動電極に印
加される電圧は表1に示した高電圧の電圧値も低下す
る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. As shown in Table 1, the vertical C
Three types of voltage levels are required for a four-phase pulse for driving a CD, and a ternary pulse generation circuit is required for this. These three voltage levels, that is, the ground potential (Table 1)
Positive potential (15 V in Table 1) with respect to 0 V at
FIG. 2 shows a circuit for generating three-valued pulses of a negative potential (−9 V in Table 1) and a negative potential. This circuit has a positive power supply voltage value equal to the power supply value of an output circuit for detecting and amplifying an optical signal charge (a circuit portion composed of transistors 5 to 10 in FIG. 15), and a read pulse for outputting a read pulse. The generation circuit is a positive power supply VD
It is provided between D and a ground power supply. For this reason, in the circuit of FIG. 2, when this positive side power supply voltage value is reduced for power saving, the voltage applied to the drive electrodes of the vertical CCDs is the same as the high voltage value shown in Table 1 as it is. descend.

【0010】この問題を解決するため、図1に示したよ
うに、上述の出力回路の正電源と等しい電圧値を電源と
する読み出しパルス発生回路を構成し、トリガパルスを
入力とする2段従属接続された相補型MOSトランジス
タ37、38による第1のパルス発生回路、および相補
型MOSトランジスタ39、40による第2のパルス発
生回路を介して得られる出力パルス電圧と、さらにこの
出力パルスを入力とする同じく2段従属接続された相補
型MOSトランジスタ104、105および106、1
07により構成された反転回路の出力パルスを昇圧用の
キャパシタ101を用いて得られたトリガパルスに同期
したパルス電圧とを加算することにより、正電源の電圧
値以上で、かつ垂直CCDが安定に動作し得るに十分な
電圧値を有する読み出しパルスを出力する読み出しパル
ス発生回路を構成するようにした。このようにして、本
実施の形態においては、正電源電圧VDDを垂直CCD
の駆動電極に印加後さらに容量結合により昇圧を行うこ
とにより正電源電圧以上の読み出し電圧を実現したもの
である。上記回路の具体的構成の詳細を以下に説明す
る。すなわち、図1においてキャパシタ41、ダイオー
ド42および負電位側(Vss)の出力パルス、垂直C
CD転送パルス発生用、を形成する直列接続された2組
の反転回路を形成している相補型MOSトランジスタ4
3〜46、他の一方の正電位側の出力パルス、垂直CC
D読み出しパルス発生用、を形成する直列接続された2
組の反転回路を形成している相補型MOSトランジスタ
37〜40、これら2組づつの両相補型MOSトランジ
スタを結合し、転送/読み出しの切換を行うトランジス
タ47、および正電位側出力パルスを出力するトランジ
スタ48はいずれも上記図2に示したものと同じであ
る。図1において、トランジスタ37および38で構成
された回路を第1の反転回路、トランジスタ39および
40で構成された回路を第2の反転回路とすれば、第3
の反転回路はnチャネルMOSトランジスタ104およ
びpチャネルMOSトランジスタ105の相補型トラン
ジスタにより構成されており、第4の反転回路はnチャ
ネルMOSトランジスタ106およびpチャネルMOS
トランジスタ107の相補型トランジスタによりを構成
されている。nチャネルMOSトランジスタ103は昇
圧用としてダイオード接続されており、pチャネルMO
Sトランジスタ102は昇圧パルスを伝達するためのも
のでゲート接地されており、キャパシタ101は第4の
反転回路と垂直CCD電極との結合容量で昇圧用として
の機能を持つ。
In order to solve this problem, as shown in FIG. 1, a read pulse generating circuit having a power supply having a voltage value equal to the positive power supply of the above-described output circuit is provided, and a two-stage subordinate circuit having a trigger pulse as an input is provided. An output pulse voltage obtained through a first pulse generation circuit using the connected complementary MOS transistors 37 and 38 and a second pulse generation circuit using the complementary MOS transistors 39 and 40, and the output pulse is input to the The complementary MOS transistors 104, 105 and 106, which are also cascaded in two stages,
07 and the pulse voltage synchronized with the trigger pulse obtained by using the boosting capacitor 101, the output voltage of the inverting circuit composed of the inverting circuit 07 and the voltage of the positive power supply and the vertical CCD are stabilized. A read pulse generating circuit that outputs a read pulse having a voltage value sufficient for operation is configured. As described above, in the present embodiment, the positive power supply voltage VDD is
Then, a voltage higher than the positive power supply voltage is realized by further increasing the voltage by capacitive coupling after application to the drive electrodes. Details of a specific configuration of the above circuit will be described below. That is, in FIG. 1, the capacitor 41, the diode 42, the output pulse on the negative potential side (Vss), the vertical C
Complementary MOS transistor 4 forming two sets of inverting circuits connected in series to generate a CD transfer pulse
3-46, output pulse on the other positive potential side, vertical CC
2 connected in series to form a D read pulse
Complementary MOS transistors 37 to 40 forming a set of inverting circuits, a transistor 47 for connecting these two sets of both complementary MOS transistors and performing transfer / read switching, and outputting a positive potential side output pulse. The transistors 48 are all the same as those shown in FIG. In FIG. 1, if a circuit constituted by transistors 37 and 38 is a first inverting circuit and a circuit constituted by transistors 39 and 40 is a second inverting circuit,
Is constituted by a complementary transistor of an n-channel MOS transistor 104 and a p-channel MOS transistor 105, and the fourth inverting circuit is an n-channel MOS transistor 106 and a p-channel MOS transistor
The transistor 107 is constituted by a complementary transistor. The n-channel MOS transistor 103 is diode-connected for boosting, and
The S transistor 102 is for transmitting a boosting pulse and is grounded at the gate. The capacitor 101 has a function of boosting by a coupling capacitance between the fourth inverting circuit and the vertical CCD electrode.

【0011】垂直CCDの読み出しパルスのトリガ入力
端子V1R、V3Rに低い電圧が掛っているときはノー
ドBの電圧はVDD、ノードC、およびノードIの電圧
は0Vとなっている。この結果、nチャネルMOSトラ
ンジスタ47が導通し、垂直CCDの転送パルスが垂直
CCD電極に接続されたノードDに印加される。一方、
ゲ―ト接地されたpチャネルMOSトランジスタ48の
ソースドレインには0Vもしくは負電源電圧Vssが印
加されているので導通することはない。さらに、pチャ
ネルMOSトランジスタ102のドレインも0Vであり
導通することはなく、そのソースはフローティングとな
り、結合容量101は転送パルスの負荷となることはな
い。ついで、転送パルスが0Vとなった状態でトリガ入
力端子V1R、V3Rに高い電圧が印加されると、ノー
ドBが0VとなりnチャネルMOSトランジスタ47が
遮断状態となる。一方、ノードCがVDDとなりpチャ
ネルMOSトランジスタ48が導通し垂直CCD電極に
接続されたノードDはVDDからトランジスタ103の
しきい電圧分だけ降下した電圧が印加される。この後、
ノードIが0VからVDDとなり、pチャネルMOSト
ランジスタ102が導通し、この電圧変化により結合容
量101は充電されノードDの電圧がさらに上昇する。
以上述べたように、本発明によれば正電源電圧VDDを
垂直CCDの駆動電極に印加後さらに容量結合により昇
圧を行うことにより正電源電圧以上の読み出し電圧を有
し、トリガパルスに同期したパルスを撮像素子内で実現
することができる。
When a low voltage is applied to the trigger input terminals V1R and V3R of the read pulse of the vertical CCD, the voltage of the node B is VDD, and the voltages of the nodes C and I are 0V. As a result, the n-channel MOS transistor 47 conducts, and the transfer pulse of the vertical CCD is applied to the node D connected to the vertical CCD electrode. on the other hand,
Since 0 V or the negative power supply voltage Vss is applied to the source and drain of the gate-grounded p-channel MOS transistor 48, it does not conduct. Further, the drain of the p-channel MOS transistor 102 is also at 0 V and does not conduct, the source thereof becomes floating, and the coupling capacitance 101 does not become a load of the transfer pulse. Next, when a high voltage is applied to the trigger input terminals V1R and V3R in a state where the transfer pulse is 0 V, the node B becomes 0 V and the n-channel MOS transistor 47 is turned off. On the other hand, the node C becomes VDD, the p-channel MOS transistor 48 is turned on, and a voltage lower than VDD by the threshold voltage of the transistor 103 is applied to the node D connected to the vertical CCD electrode. After this,
The node I changes from 0 V to VDD, the p-channel MOS transistor 102 conducts, and the voltage change causes the coupling capacitor 101 to be charged, thereby further increasing the voltage at the node D.
As described above, according to the present invention, after the positive power supply voltage VDD is applied to the drive electrodes of the vertical CCDs, the voltage is further increased by capacitive coupling, thereby having a read voltage equal to or higher than the positive power supply voltage and being synchronized with the trigger pulse. Can be realized in the image sensor.

【0012】これにより図16に示した従来のカメラシ
ステムにおけるドライバ163およびDC−DC変換器
169の機能をCCD型固体撮像素子に持たせることが
でき、カメラシステム内のドライバ163およびDC−
DC変換器が不要となり、駆動が容易で使い勝手の良い
CCD型固体撮像素子を実現することが出来る。なお、
読み出しパルスの振幅を大きくするためにキャパシタ1
01の容量を大きくしたいときにはキャパシタ101を
素子外部に設けても良い。なお、端子V1/V3は垂直
CCDの転送用パルス発生用トリガパルスの入力端子で
ある。転送用パルスは負の値を採るものであり、したが
って、この転送パルス発生回路は負電源とアース電源間
に設けられ、転送パルス発生回路を構成するMOSトラ
ンジスタ43から46の各端子間の電圧は負の電源電圧
Vssより以下となる。以下、本発明に関連した各種実
施の形態を示す。 第1の実施の形態 本発明の第1の実施の形態を図3から図10により説明
する。図3は第1の実施の形態の全体構成図、図4
(a)は第1の実施の形態の図3のA−A’部の断面
図、図4(b)は図3のB−B’部分の断面図、図4
(c)はpチャネルトランジスタに対応する部分の断面
図、図5は第1の実施の形態の垂直CCD転送パルス発
生回路、図2は第1の実施の形態の垂直CCD3値パル
ス発生回路、図6は第1の実施の形態の水平CCD転送
パルス発生回路、図7は第1の実施の形態のリセットパ
ルス発生回路、図8は第1の実施の形態のリセットドレ
イン電圧発生回路、図9は第1の実施の形態の出力回路
負荷トランジスタのバイアス電圧発生回路、図10は第
1の実施の形態の基板電圧発生回路である。
As a result, the functions of the driver 163 and the DC-DC converter 169 in the conventional camera system shown in FIG. 16 can be provided to the CCD solid-state imaging device, and the driver 163 and the DC-DC converter in the camera system can be provided.
A DC converter is not required, and an easy-to-use and easy-to-use CCD solid-state imaging device can be realized. In addition,
Capacitor 1 to increase the read pulse amplitude
When it is desired to increase the capacitance of the capacitor 01, the capacitor 101 may be provided outside the element. The terminals V1 / V3 are input terminals for a trigger pulse for generating a transfer pulse for the vertical CCD. The transfer pulse takes a negative value. Therefore, this transfer pulse generation circuit is provided between the negative power supply and the ground power supply, and the voltage between the terminals of the MOS transistors 43 to 46 constituting the transfer pulse generation circuit is It is lower than the negative power supply voltage Vss. Hereinafter, various embodiments related to the present invention will be described. First Embodiment A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 3 is an overall configuration diagram of the first embodiment, and FIG.
4A is a cross-sectional view taken along the line AA ′ in FIG. 3 of the first embodiment, FIG. 4B is a cross-sectional view taken along the line BB ′ in FIG.
FIG. 5C is a cross-sectional view of a portion corresponding to a p-channel transistor. FIG. 5 is a vertical CCD transfer pulse generation circuit according to the first embodiment. FIG. 2 is a vertical CCD ternary pulse generation circuit according to the first embodiment. 6 is a horizontal CCD transfer pulse generation circuit of the first embodiment, FIG. 7 is a reset pulse generation circuit of the first embodiment, FIG. 8 is a reset drain voltage generation circuit of the first embodiment, and FIG. FIG. 10 shows a bias voltage generation circuit for the output circuit load transistor according to the first embodiment, and FIG. 10 shows a substrate voltage generation circuit according to the first embodiment.

【0013】図3において1から10は図15と同様で
ある。但し、リセットトランジスタ5は水平CCDを構
成する第2層ポリシリコン電極下と同様のイオン打ち込
みのされたディプレッション型トランジスタからなる。
11は図10に示す基板電圧発生回路、12は図5に示
す垂直CCD転送パルス発生回路、13は図2に示す垂
直CCD3値パルス発生回路、14は図6に示す水平C
CD転送パルス発生回路、15は図7に示すリセットパ
ルス発生回路、16は図8に示すリセット電圧発生回
路、17は図9に示す出力回路負荷トランジスタのバイ
アス電圧発生回路である。V1、V2、V3、V4は垂
直CCD2の転送パルスのトリガ入力端子、V1R、V
3Rは垂直CCD2の読み出しパルスのトリガ入力端
子、H1およびH2は水平CCD3の転送パルスのトリ
ガ入力端子、RGはリセットパルスのトリガ入力端子、
SUBは電子シャッターパルスのトリガ入力端子、WE
LLはウェル電圧入力端子、VDDは正電源電圧入力端
子、Vssは負電源電圧入力端子、OUTは信号出力端
子である。タイミング発生器のトリガ−パルスと正、負
の2電源から所定の電圧を持つパルスと直流電圧が素子
内部で発生し図15で述べたと同様の動作が行われる。
In FIG. 3, 1 to 10 are the same as in FIG. However, the reset transistor 5 is a depletion type transistor in which the same ion implantation is performed as under the second layer polysilicon electrode constituting the horizontal CCD.
11 is a substrate voltage generation circuit shown in FIG. 10, 12 is a vertical CCD transfer pulse generation circuit shown in FIG. 5, 13 is a vertical CCD ternary pulse generation circuit shown in FIG. 2, and 14 is a horizontal CCD shown in FIG.
A CD transfer pulse generating circuit, 15 is a reset pulse generating circuit shown in FIG. 7, 16 is a reset voltage generating circuit shown in FIG. 8, and 17 is a bias voltage generating circuit of an output circuit load transistor shown in FIG. V1, V2, V3, V4 are transfer pulse trigger input terminals of the vertical CCD 2, V1R, V
3R is a trigger input terminal of a read pulse of the vertical CCD 2, H1 and H2 are trigger input terminals of a transfer pulse of the horizontal CCD 3, RG is a trigger input terminal of a reset pulse,
SUB is an electronic shutter pulse trigger input terminal, WE
LL is a well voltage input terminal, VDD is a positive power supply voltage input terminal, Vss is a negative power supply voltage input terminal, and OUT is a signal output terminal. A trigger pulse of the timing generator, a pulse having a predetermined voltage from two power supplies, positive and negative, and a DC voltage are generated inside the device, and the same operation as described in FIG. 15 is performed.

【0014】通例、集積回路内で用いられる昇圧回路は
電流駆動能力が小さい。そこで、正電源は大きな電流駆
動能力を必要とされる最高電圧以上、負電源は大きな電
流駆動能力を必要とされる最低電圧以下とする必要があ
る。2次元CCD型撮像素子の場合、大きな電流駆動能
力が必要とされるのは、垂直CCD2と水平CCD3の
転送パルスの高低電圧並びに出力回路の電源電圧であ
る。以上の結果、正電源電圧値は出力回路の電源電圧値
より高くすればよい。出力回路の電源には常時貫通電流
がながれているので、不用な消費電力を発生させないた
めに、本実施の形態では、正電源値は出力回路の電源電
圧値と等しくした。また、負電源値は垂直CCDの転送
パルスの最低電圧値より低くすれば良い。不用な降圧器
を設けなくても良いように、本実施の形態では、負電源
値は垂直CCD2の転送パルスの最低電圧値と等しくし
た。すなわち、本実施の形態では、正電源値は出力回路
の電源電圧値と等しく、負電源値は垂直CCD2の転送
パルスの最低電圧値と等しくすることにより、タイミン
グ発生器のトリガパルスと正、負の2電源から所定の電
圧を持つパルスと直流電圧を素子内部で容易に発生する
ことが可能となっている。
Usually, a booster circuit used in an integrated circuit has a low current driving capability. Therefore, the positive power supply needs to be higher than the maximum voltage that requires a large current driving capability, and the negative power supply needs to be lower than the minimum voltage that requires a large current driving capability. In the case of a two-dimensional CCD image sensor, a large current driving capability is required for the high and low voltages of the transfer pulses of the vertical CCD 2 and the horizontal CCD 3 and the power supply voltage of the output circuit. As a result, the positive power supply voltage value may be higher than the power supply voltage value of the output circuit. In the present embodiment, the positive power supply value is set equal to the power supply voltage value of the output circuit in order to prevent unnecessary power consumption since a through current always flows through the power supply of the output circuit. The negative power supply value may be lower than the lowest voltage value of the transfer pulse of the vertical CCD. In this embodiment, the negative power supply value is set equal to the lowest voltage value of the transfer pulse of the vertical CCD 2 so that an unnecessary step-down device may not be provided. That is, in the present embodiment, the positive power supply value is equal to the power supply voltage value of the output circuit, and the negative power supply value is equal to the lowest voltage value of the transfer pulse of the vertical CCD 2, whereby the trigger pulse of the timing generator is positive and negative. It is possible to easily generate a pulse having a predetermined voltage and a DC voltage from the two power sources inside the element.

【0015】11から17の内蔵回路における消費電力
を低減するために相補型MOSトランジスタにより回路
を構成することが望ましい。本実施の形態では、このよ
うな相補型のトランジスタをCCD型撮像素子を形成す
るための製造工程に何ら変更をすることなく実現してい
る。図4を用いこの点について説明する。同図(a)は
図3のA−A’部に対応する部分の断面図であり従来と
同様である。図中、20はn型基板、21はp型ウェ
ル、22はスミア電荷等の不要電荷のCCDn層23へ
の混入を防ぐためのp型2重ウェル、24はCCDのポ
リシリコン電極、25はホトダイオードn層26から基
板への過剰電荷排出を低い電圧で行うためのnウェル、
27は暗電流を抑圧するためにホトダイオード表面に設
けられたp+層、28は遮光用第2層アルミである。ま
た、図4(b)は図3のB−B’部のnチャネルトラン
ジスタの断面図であり従来と同様である。図中、20、
21、22、24は図4(a)と同様であり、29は配
線用の第1層アルミ、30はnチャネルMOSトランジ
スタのn型ソースドレイン拡散層である。11から17
の内蔵回路を実現するためのnチャネルMOSトランジ
スタは図(b)と同様の構造を持つ。図(c)は11か
ら17の内蔵回路を実現するため新たに設けたpチャネ
ルMOSトランジスタの断面構造図を示す。20、2
4、25、27は図4(a)と同様で、29は図4
(b)と同様である。なお、p+層27と配線層29と
のコンタクトは従来例におけるp型ウェル21と配線層
29とのコンタクトと同時に行われる。本実施の形態で
は、pチャネルトランジスタのソースおよびドレイン拡
散層をホトダイオード表面に設けられたp+層と兼用す
ることにより、CCD型撮像素子を形成するための製造
工程に何ら変更をすることなく相補型のトランジスタを
実現している。
In order to reduce the power consumption of the built-in circuits 11 to 17, it is desirable to configure the circuit with complementary MOS transistors. In this embodiment, such a complementary transistor is realized without any change in a manufacturing process for forming a CCD type image pickup device. This will be described with reference to FIG. FIG. 3A is a cross-sectional view of a portion corresponding to the line AA ′ in FIG. In the figure, 20 is an n-type substrate, 21 is a p-type well, 22 is a p-type double well for preventing unnecessary charges such as smear charges from being mixed into the CCD n-layer 23, 24 is a polysilicon electrode of the CCD, and 25 is a polysilicon electrode. An n-well for discharging excess charge from the photodiode n-layer 26 to the substrate at a low voltage;
27 is a p + layer provided on the photodiode surface for suppressing dark current, and 28 is a second layer aluminum for light shielding. FIG. 4B is a cross-sectional view of the n-channel transistor taken along the line BB 'in FIG. In the figure, 20,
Reference numerals 21, 22, and 24 are the same as those in FIG. 4A. Reference numeral 29 denotes a first layer aluminum for wiring, and reference numeral 30 denotes an n-type source / drain diffusion layer of an n-channel MOS transistor. 11 to 17
The n-channel MOS transistor for realizing the built-in circuit has a structure similar to that shown in FIG. FIG. 3C is a cross-sectional view of a newly provided p-channel MOS transistor for realizing 11 to 17 built-in circuits. 20, 2
4, 25 and 27 are the same as in FIG.
Same as (b). The contact between the p + layer 27 and the wiring layer 29 is performed simultaneously with the contact between the p-type well 21 and the wiring layer 29 in the conventional example. In the present embodiment, by using the source and drain diffusion layers of the p-channel transistor also as the p + layer provided on the photodiode surface, the complementary type without changing the manufacturing process for forming the CCD type image pickup device. Transistor is realized.

【0016】なお、pチャネルトランジスタのしきい電
圧を低くしたい場合にはn型ウェル25をpチャネルト
ランジスタ下に設けなくても良い。また、水平CCDの
第2層ポリシリコン電極下に打ち込まれるチャネル電圧
調整用の通例ボロンからなるイオン打ち込みをポリシリ
コン電極24の下に打ち込んでも良い。逆に、しきい電
圧を高くしたい場合にはホトダイオードn層26をトラ
ンジスタ下に設ければ良い。さらに、nチャネルトラン
ジスタのしきい電圧を小さくしたい場合にはp型2重ウ
ェル22をnチャネルトランジスタ下に設けなくても良
い。また、本実施の形態のpチャネルトランジスタを用
いる際にはソースドレイン拡散層27がn型基板20に
対し順方向にバイアスされないようにn型基板に印加さ
れる電圧は正電源より高い電圧としている。 (1)垂直CCD転送パルス発生回路 低電圧が負の垂直CCDの転送パルスを外部からの正の
トリガパルスにより発生させるにはレベルシフトを行い
電圧増幅することが必要である。図5に第1の実施の形
態の垂直CCD転送パルス発生回路を示す。図中、31
は結合容量、32はクランプダイオード、33は第1の
反転回路を構成するnチャネルMOSトランジスタ、3
4は第1の反転回路を構成するpチャネルMOSトラン
ジスタ、35は第2の反転回路を構成するnチャネルM
OSトランジスタ、36は第2の反転回路を構成するp
チャネルMOSトランジスタである。外部からの正のパ
ルスはダイオード32により負電源Vssにクランプさ
れた入力点Aに結合容量31を介し電圧シフトして伝達
される。ついで、第1の反転回路により電圧増幅された
後、第2の反転回路で電流増幅され垂直CCD転送パル
スとなる。外部パルスの電圧振幅は垂直CCD転送パル
スの電圧振幅より小さいため、第1の反転回路は外部パ
ルスの電圧が高いときに貫通電流が流れる。この貫通電
流を小さくし消費電力低減するためには第1の反転回路
の電流駆動能力は低くせざるを得ず、大容量の垂直CC
D電極を駆動できない。そこで、本実施の形態では第2
の反転回路を設け、第1の反転回路には高い電流駆動能
力がなくても良いようにしている。すなわち、本実施の
形態によれば、入力点が外部パルスと容量により結合
し、かつ、負電源にクランプされた第1の反転回路を設
けることによりレベルシフトと電圧増幅を行い、第1の
反転回路の出力を入力とする第2の反転回路を設けるこ
とで消費電力の低い垂直CCD転送パルス発生器を実現
している。なお、ダイオード32は図4のp型ウェル2
1内にn型拡散層を設けることにより容易に実現でき
る。さらに、クランプはダイオード接続されたMOSト
ランジスタで行っても良い。 (2)垂直CCD3値パルス発生回路 本実施の形態では垂直CCD転送パルスを発生する負電
源回路と読み出しパルスを発生する正電源回路を設け、
この2つの回路の出力をスイッチにより切り替えること
により垂直CCD3値パルスを発生させる。図2に第1
の実施の形態の垂直CCD3値パルス発生回路を示す。
図中、41は結合容量、42はクランプダイオード、4
3、37は第1の反転回路を構成するnチャネルMOS
トランジスタ、44、38は第1の反転回路を構成する
pチャネルMOSトランジスタ、45、39は第2の反
転回路を構成するnチャネルMOSトランジスタ、4
6、40は第2の反転回路を構成するpチャネルMOS
トランジスタで、41から46で構成される回路あるい
は37から40で構成される回路は図3と同様の回路で
ある。また、47は垂直CCD転送パルス発生回路と垂
直CCD電極間のスイッチとなるnチャネルMOSトラ
ンジスタ、48は読み出しパルス発生回路と垂直CCD
電極間のスイッチとなるpチャネルMOSトランジスタ
である。なお、nチャネルMOSトランジスタ47のウ
ェルは第2の反転回路の出力に接続され基板効果による
しきい電圧の増加を防いでいる。負値の垂直転送パルス
を発生する転送パルス発生回路は負電源とアース電源間
に設けられ、転送パルス発生回路を構成するMOSトラ
ンジスタ43から46の各端子間電圧はVss以下とな
る。また、正値の読み出しパルスを発生する読み出しパ
ルス発生回路は正電源とアース電源間に設けられ、読み
出しパルス発生回路を構成するMOSトランジスタ37
から40の各端子間電圧がVDD以下となる。
If it is desired to lower the threshold voltage of the p-channel transistor, the n-type well 25 need not be provided below the p-channel transistor. Alternatively, an ion implantation of boron, typically made of boron, for adjusting a channel voltage, which is implanted below the second-layer polysilicon electrode of the horizontal CCD, may be implanted below the polysilicon electrode 24. Conversely, when it is desired to increase the threshold voltage, the photodiode n-layer 26 may be provided below the transistor. Further, when it is desired to reduce the threshold voltage of the n-channel transistor, the p-type double well 22 need not be provided below the n-channel transistor. When the p-channel transistor of the present embodiment is used, the voltage applied to the n-type substrate is higher than the positive power supply so that the source / drain diffusion layer 27 is not biased in the forward direction with respect to the n-type substrate 20. . (1) Vertical CCD transfer pulse generation circuit In order to generate a transfer pulse of a vertical CCD having a low negative voltage by a positive external trigger pulse, it is necessary to perform a level shift and amplify the voltage. FIG. 5 shows a vertical CCD transfer pulse generation circuit according to the first embodiment. In the figure, 31
Is a coupling capacitance, 32 is a clamp diode, 33 is an n-channel MOS transistor constituting a first inverting circuit, 3
4 is a p-channel MOS transistor forming a first inverting circuit, 35 is an n-channel MOS transistor forming a second inverting circuit
The OS transistor 36 is a p-type transistor forming a second inverting circuit.
It is a channel MOS transistor. The positive pulse from the outside is transmitted to the input point A clamped to the negative power supply Vss by the diode 32 through the coupling capacitor 31 with the voltage shifted. Next, after the voltage is amplified by the first inverting circuit, the current is amplified by the second inverting circuit to be a vertical CCD transfer pulse. Since the voltage amplitude of the external pulse is smaller than the voltage amplitude of the vertical CCD transfer pulse, a through current flows through the first inversion circuit when the voltage of the external pulse is high. In order to reduce this through current and reduce the power consumption, the current driving capability of the first inverting circuit must be reduced, and the large capacity vertical CC is required.
D electrode cannot be driven. Therefore, in the present embodiment, the second
Is provided so that the first inverting circuit need not have a high current driving capability. That is, according to the present embodiment, the level shift and the voltage amplification are performed by providing the first inverting circuit in which the input point is coupled to the external pulse by the capacitance and is clamped by the negative power supply, thereby performing the first inversion. By providing a second inversion circuit that receives the output of the circuit as an input, a low power consumption vertical CCD transfer pulse generator is realized. The diode 32 is a p-type well 2 shown in FIG.
It can be easily realized by providing an n-type diffusion layer in 1. Further, the clamping may be performed by a diode-connected MOS transistor. (2) Vertical CCD tri-level pulse generation circuit In this embodiment, a negative power supply circuit for generating a vertical CCD transfer pulse and a positive power supply circuit for generating a read pulse are provided.
By switching the outputs of these two circuits by switches, a vertical CCD ternary pulse is generated. FIG. 2 shows the first
1 shows a vertical CCD ternary pulse generating circuit according to the embodiment.
In the figure, 41 is a coupling capacitance, 42 is a clamp diode, 4
Reference numerals 3 and 37 denote n-channel MOSs constituting the first inverting circuit
Transistors, 44 and 38 are p-channel MOS transistors forming a first inverting circuit, 45 and 39 are n-channel MOS transistors forming a second inverting circuit,
6 and 40 are p-channel MOSs constituting a second inverting circuit
A circuit composed of transistors 41 to 46 or a circuit composed of 37 to 40 is a circuit similar to that of FIG. Reference numeral 47 denotes an n-channel MOS transistor serving as a switch between a vertical CCD transfer pulse generation circuit and a vertical CCD electrode, and reference numeral 48 denotes a read pulse generation circuit and a vertical CCD.
A p-channel MOS transistor serving as a switch between the electrodes. The well of the n-channel MOS transistor 47 is connected to the output of the second inverting circuit to prevent an increase in threshold voltage due to the body effect. A transfer pulse generating circuit for generating a negative value vertical transfer pulse is provided between the negative power supply and the ground power supply, and the voltage between the terminals of the MOS transistors 43 to 46 constituting the transfer pulse generating circuit is lower than Vss. A read pulse generating circuit for generating a read pulse of a positive value is provided between the positive power supply and the ground power supply, and a MOS transistor 37 constituting the read pulse generating circuit is provided.
To 40 become VDD or less.

【0017】垂直CCD2の読み出しパルスのトリガ入
力端子V1R、V3Rに低い電圧が印加されている時は
ノードBの電圧はVDD、ノードCの電圧は0Vとなっ
ている。この結果、nチャネルMOSトランジスタ47
が導通し負電圧を有する垂直CCD2の転送パルスが垂
直CCD電極に接続されたノードDに印加される。一
方、ゲート接地されたpチャネルMOSトランジスタ4
8のソースドレインには0Vもしくは負電源電圧Vss
が印加されているので導通することはない。ついで、転
送パルスが0Vとなった状態でトリガ入力端子V1R、
V3Rに高い電圧が掛ると、ノードBが0Vとなりnチ
ャネルMOSトランジスタ47が遮断状態となる。一
方、ノードCがVDDとなりpチャネルMOSトランジ
スタ48が導通し垂直CCD電極に接続されたノードD
にVDDが印加される。すなわち、ノードBの電圧がV
DDとなりnチャネルMOSトランジスタ47が導通し
ている時には0からVssの転送パルスが垂直CCD電
極に接続されたノードDに印加され、読み出しパルス発
生回路の出力となるノードCの電圧は0Vとなってい
る。この結果、pチャネルMOSトランジスタ48のソ
ース・ドレイン間電圧は最大でもVssとなる。また、
ノードCがVDDとなりpチャネルMOSトランジスタ
48が導通し垂直CCD電極に接続されたノードDにV
DDが印加される時には、垂直CCD転送パルスを発生
する負電源回路の出力は0Vとなっている。この結果、
nチャネルMOSトランジスタ47のソース・ドレイン
間電圧は最大でもVDDとなる。
When a low voltage is applied to the trigger input terminals V1R and V3R of the read pulse of the vertical CCD 2, the voltage at the node B is VDD and the voltage at the node C is 0V. As a result, n channel MOS transistor 47
Is conducted, and a transfer pulse of the vertical CCD 2 having a negative voltage is applied to the node D connected to the vertical CCD electrode. On the other hand, a p-channel MOS transistor 4 having a gate grounded
0V or negative power supply voltage Vss
Is not applied, so that conduction does not occur. Next, with the transfer pulse at 0 V, the trigger input terminal V1R,
When a high voltage is applied to V3R, the potential at the node B becomes 0 V, and the n-channel MOS transistor 47 is turned off. On the other hand, the node C becomes VDD, the p-channel MOS transistor 48 becomes conductive, and the node D connected to the vertical CCD electrode
Is applied. That is, the voltage of the node B becomes V
When the n-channel MOS transistor 47 is conducting, the transfer pulse from 0 to Vss is applied to the node D connected to the vertical CCD electrode, and the voltage of the node C which is the output of the read pulse generation circuit becomes 0V. I have. As a result, the source-drain voltage of the p-channel MOS transistor 48 becomes Vss at the maximum. Also,
Node C becomes VDD, p-channel MOS transistor 48 conducts, and V is applied to node D connected to the vertical CCD electrode.
When DD is applied, the output of the negative power supply circuit that generates the vertical CCD transfer pulse is 0V. As a result,
The source-drain voltage of the n-channel MOS transistor 47 becomes VDD at the maximum.

【0018】以上述べたように、本実施の形態によれば
垂直CCD3値パルスを垂直CCD転送パルスを発生す
る負電源回路と読み出しパルスを発生する正電源回路と
を設け、この2つの回路の出力をスイッチにより切り替
えることにより、各MOSトランジスタのソースドレイ
ン間電圧をVDDもしくはVssと低い値としながら3
値パルスを発生することができる。また、MOSトラン
ジスタ47をnチャネル、MOSトランジスタ48をp
チャネルで構成し、各MOSトランジスタのオフ時のゲ
ート電圧を接地電圧としたことにより、次のような作用
効果がある。すなわち、ノードBの電圧がVDDとなり
nチャネルMOSトランジスタ47が導通している時に
は0からVssの転送パルスが垂直CCD電極に接続さ
れたノードDに印加される。この時、読み出しパルス発
生回路の出力となるノードCの電圧は0Vとなってい
る。以上の結果、ゲートに0Vを加えることにより、p
チャネルMOSトランジスタ48を遮断状態とすること
ができ、そのゲート・ソース間電圧は0V、ゲート・ド
レイン間電圧は最大でもVssとできる。また、読み出
しパルス発生回路の出力であるノードCの電圧がVDD
となりpチャネルMOSトランジスタ48が導通する
と、垂直CCD電極に接続されたノードDにVDDが印
加される。この時、垂直CCD転送パルスを発生する負
電源回路の出力は0Vとなっている。以上の結果、ゲー
ト電圧を0Vとすることにより、nチャネルMOSトラ
ンジスタ47を遮断状態にすることができ、そのゲート
・ソース間電圧は0V、ゲート・ドレイン間電圧は最大
でもVDDにすることができる。したがってオフ時の各
スイッチMOSトランジスタのゲート・ドレイン間電圧
とゲート・ソース間電圧をVDDもしくはVssと低い
値としながら3値パルスを発生することができる。 (3)水平CCD転送パルス発生回路 本実施の形態の水平CCD転送パルスは出力回路のリセ
ット電圧と電源電圧を下げるためにその最低電圧を負と
している。さらに、その最低電圧は無効な電圧領域を生
じないようにチャネル電圧を低くするためのイオン打ち
込みがなされた水平CCDの第2層ポリシリコン電極下
のピンニング電圧より高い値とする。この結果、水平C
CD転送パルス最低電圧は垂直CCD転送パルスの最低
電圧より高い負の値となる。一方、その電圧振幅は消費
電力低減のため通例垂直CCD転送パルスより小さい。
そこで、本実施の形態では水平CCDの転送パルスを外
部からの正のトリガ−パルスをレベルシフトした後負電
源回路の電圧振幅を制限することにより発生させる。図
6に第1の実施の形態の水平CCD転送パルス発生回路
を示す。図中、51は結合容量、52はクランプダイオ
ード、53は第1の反転回路を構成するnチャネルMO
Sトランジスタ、54は第1の反転回路を構成するpチ
ャネルMOSトランジスタ、55は第2の反転回路を構
成するnチャネルMOSトランジスタ、56は第2の反
転回路を構成するpチャネルMOSトランジスタで、5
1から56で構成される回路は図5と同様の回路であ
る。また、57は、パルスの負電圧を制限するためのp
チャネルMOSトランジスタ、58、59はpチャネル
MOSトランジスタ57のゲートにバイアス電圧を与え
るpチャネルMOSトランジスタ、60、61、62は
バイアス電圧発生回路を構成するnチャネルMOSトラ
ンジスタである。なお、nチャネルMOSトランジスタ
60、61、62のウェルはそれぞれのソースに接続さ
れ各トランジスタのしきい電圧は等しくなっている。ト
リガ入力のH1およびH2端子に印加されたトリガパル
スにより発生したパルスは、pチャネルMOSトランジ
スタ57により負電圧が制限され、水平CCD転送パル
スとなる。第2の反転回路の出力が0Vの時ノードEは
バイアス電圧発生回路のバイアス電圧からpチャネルM
OSトランジスタ59のしきい電圧だけ高い値となって
いる。第2の反転回路の出力がVssとなるとトランジ
スタ57のドレインもしくはソースとゲートとの間の容
量結合により、ノードEの電圧は低くなる。この後、ノ
ードEの電圧がある電圧以下になるとトランジスタ58
が導通し、ノードEはバイアス電圧発生回路のバイアス
電圧よりpチャネルMOSトランジスタ58のしきい電
圧だけ低い値にクランプされる。この結果、第2の反転
回路の出力はノードEよりpチャネルMOSトランジス
タ57のしきい電圧だけ高い値、すなわち、バイアス電
圧発生回路のバイアス電圧と等しい値に制限される。本
実施の形態によれば水平CCDの転送パルスを外部から
の正のトリガ−パルスをレベルシフトした後負電源回路
の電圧振幅を制限することにより発生させる事ができ
る。
As described above, according to the present embodiment, the negative power supply circuit for generating the vertical CCD transfer pulse for the vertical CCD ternary pulse and the positive power supply circuit for generating the read pulse are provided. Is switched by a switch, so that the voltage between the source and drain of each MOS transistor is set to a value as low as VDD or Vss.
A value pulse can be generated. The MOS transistor 47 is an n-channel, and the MOS transistor 48 is a p-channel.
The following operational effects can be obtained by using a channel and setting the gate voltage when each MOS transistor is off to the ground voltage. That is, when the voltage at the node B becomes VDD and the n-channel MOS transistor 47 is conducting, a transfer pulse from 0 to Vss is applied to the node D connected to the vertical CCD electrode. At this time, the voltage of the node C which is the output of the read pulse generation circuit is 0V. As a result, by applying 0 V to the gate, p
The channel MOS transistor 48 can be turned off, and its gate-source voltage can be 0 V, and its gate-drain voltage can be at most Vss. The voltage of the node C, which is the output of the read pulse generation circuit, is VDD.
When the p-channel MOS transistor 48 is turned on, VDD is applied to the node D connected to the vertical CCD electrode. At this time, the output of the negative power supply circuit that generates the vertical CCD transfer pulse is 0V. As a result, by setting the gate voltage to 0 V, the n-channel MOS transistor 47 can be turned off, the gate-source voltage can be 0 V, and the gate-drain voltage can be VDD at the maximum. . Therefore, a ternary pulse can be generated while the gate-drain voltage and the gate-source voltage of each switch MOS transistor at the time of off are set to values as low as VDD or Vss. (3) Horizontal CCD transfer pulse generating circuit The horizontal CCD transfer pulse of this embodiment has a negative minimum voltage in order to lower the reset voltage and power supply voltage of the output circuit. Further, the minimum voltage is set to a value higher than the pinning voltage under the second-layer polysilicon electrode of the horizontal CCD in which the ion implantation is performed to reduce the channel voltage so as not to generate an invalid voltage region. As a result, horizontal C
The CD transfer pulse minimum voltage has a negative value higher than the vertical CCD transfer pulse minimum voltage. On the other hand, the voltage amplitude is usually smaller than the vertical CCD transfer pulse to reduce power consumption.
Therefore, in the present embodiment, the transfer pulse of the horizontal CCD is generated by limiting the voltage amplitude of the negative power supply circuit after level shifting the external positive trigger pulse. FIG. 6 shows a horizontal CCD transfer pulse generation circuit according to the first embodiment. In the figure, 51 is a coupling capacitance, 52 is a clamp diode, and 53 is an n-channel MO constituting a first inverting circuit.
S transistor, 54 is a p-channel MOS transistor constituting a first inverting circuit, 55 is an n-channel MOS transistor constituting a second inverting circuit, 56 is a p-channel MOS transistor constituting a second inverting circuit, and 5
The circuit composed of 1 to 56 is a circuit similar to FIG. 57 is p for limiting the negative voltage of the pulse.
Channel MOS transistors 58 and 59 are p-channel MOS transistors for applying a bias voltage to the gate of p-channel MOS transistor 57, and 60, 61 and 62 are n-channel MOS transistors constituting a bias voltage generating circuit. The wells of the n-channel MOS transistors 60, 61 and 62 are connected to their respective sources, and the threshold voltages of the transistors are equal. The negative voltage of the pulse generated by the trigger pulse applied to the H1 and H2 terminals of the trigger input is limited by the p-channel MOS transistor 57 and becomes a horizontal CCD transfer pulse. When the output of the second inverting circuit is 0 V, the node E is connected to the p-channel M from the bias voltage of the bias voltage generating circuit.
The value is higher by the threshold voltage of the OS transistor 59. When the output of the second inverting circuit becomes Vss, the voltage at the node E decreases due to capacitive coupling between the drain or source of the transistor 57 and the gate. Thereafter, when the voltage at the node E falls below a certain voltage, the transistor 58
Is conducted, and the node E is clamped to a value lower than the bias voltage of the bias voltage generating circuit by the threshold voltage of the p-channel MOS transistor 58. As a result, the output of the second inverting circuit is limited to a value higher than the node E by the threshold voltage of the p-channel MOS transistor 57, that is, a value equal to the bias voltage of the bias voltage generating circuit. According to this embodiment, the transfer pulse of the horizontal CCD can be generated by limiting the voltage amplitude of the negative power supply circuit after level-shifting the external positive trigger pulse.

【0019】なお、パルスの高電圧を制限するにはトラ
ンジスタ57から59をnチャネルMOSトランジスタ
とし所望のバイアス電圧を与えれば良く、また、パルス
の電圧を制限するために電源電圧に電圧リミッタを掛け
ても良い。 (4)リセットパルス発生回路 本実施の形態ではアウトプットゲートの直流バイアス電
圧は水平CCD転送パルスの高電圧である0Vとする。
また、リセットトランジスタ5はアウトプットゲートを
構成する第2層ポリシリコン電極下と同様のディプレッ
ション型トランジスタからなる。この結果、浮遊拡散層
からの信号電荷の漏れを防ぐためにはリセットパルスの
低電圧は0V以下であれば良い。そこで、本実施の形態
では正電源と0Vを2電源とする回路によりリセットパ
ルスを発生させている。図7に第1の実施の形態のリセ
ットパルス発生回路を示す。図中、63は第1の反転回
路を構成するnチャネルMOSトランジスタ、64は第
1の反転回路を構成するpチャネルMOSトランジス
タ、65は第2の反転回路を構成するnチャネルMOS
トランジスタ、66は第2の反転回路を構成するpチャ
ネルMOSトランジスタで、63から66で構成される
回路は図5と同様の回路である。本実施の形態によれば
リセットパルスは外部からの正のトリガパルスを電圧増
幅することにより発生させる事ができる。 (5)リセット電圧発生回路 本実施の形態では出力回路の電源電圧を下げるためにリ
セット電圧を出力回路の電源電圧と別にし、リセット電
圧を出力回路の電源電圧から昇圧により発生させる。
In order to limit the high voltage of the pulse, the transistors 57 to 59 may be n-channel MOS transistors and a desired bias voltage may be applied. In order to limit the voltage of the pulse, a voltage limiter is applied to the power supply voltage. May be. (4) Reset pulse generation circuit In this embodiment, the DC bias voltage of the output gate is set to 0 V which is the high voltage of the horizontal CCD transfer pulse.
The reset transistor 5 is a depression type transistor similar to the one under the second-layer polysilicon electrode constituting the output gate. As a result, in order to prevent signal charges from leaking from the floating diffusion layer, the low voltage of the reset pulse may be 0 V or less. Therefore, in the present embodiment, a reset pulse is generated by a circuit that uses two power supplies of positive power and 0 V. FIG. 7 shows a reset pulse generation circuit according to the first embodiment. In the figure, 63 is an n-channel MOS transistor forming a first inverting circuit, 64 is a p-channel MOS transistor forming a first inverting circuit, and 65 is an n-channel MOS transistor forming a second inverting circuit.
The transistor 66 is a p-channel MOS transistor constituting a second inverting circuit, and the circuit composed of 63 to 66 is a circuit similar to FIG. According to the present embodiment, the reset pulse can be generated by voltage-amplifying a positive trigger pulse from the outside. (5) Reset voltage generation circuit In this embodiment, in order to reduce the power supply voltage of the output circuit, the reset voltage is generated separately from the power supply voltage of the output circuit, and the reset voltage is generated by boosting the power supply voltage of the output circuit.

【0020】図8に第1の実施の形態のリセット電圧発
生回路を示す。図中、63から66は図7と同様であ
り、71はチャ−ジポンプ用容量、72、73はダイオ
ード接続されたnチャネルMOSトランジスタである。
なお、nチャネルMOSトランジスタ72のウェルは電
源VDDに接続され基板効果によるしきい電圧の上昇を
防いでいる。トリガパルスによるチャージポンプによ
り、正電源電圧VDDからnチャネルMOSトランジス
タのしきい電圧だけ降下した直流電圧の約2倍がリセッ
ト電圧となる。本実施の形態によれば出力回路の電源電
圧よりリセット電圧を昇圧により発生させることによ
り、何ら外部から供給される電源数を増加させることな
く出力回路の電源電圧をリセット電圧より低い電圧にす
ることができる。
FIG. 8 shows a reset voltage generating circuit according to the first embodiment. In the figure, 63 to 66 are the same as those in FIG. 7, 71 is a charge pump capacitor, and 72 and 73 are diode-connected n-channel MOS transistors.
The well of the n-channel MOS transistor 72 is connected to the power supply VDD to prevent a rise in threshold voltage due to the body effect. By the charge pump by the trigger pulse, the reset voltage is about twice the DC voltage lower than the positive power supply voltage VDD by the threshold voltage of the n-channel MOS transistor. According to the present embodiment, the reset voltage is generated from the power supply voltage of the output circuit by boosting, so that the power supply voltage of the output circuit is made lower than the reset voltage without increasing the number of power supplies supplied from outside. Can be.

【0021】なお、高いリセット電圧を得るためにしき
い電圧の低いnチャネルMOSトランジスタが必要なと
きには図4(b)の構造で2重pウェルを設けない構造
のトランジスタを用いれば良い。 (6)負荷トランジスタバイアス電圧発生回路 図9に負荷トランジスタバイアス電圧発生回路を示す。
図中、81、82、83はバイアス電圧発生回路を構成
するnチャネルMOSトランジスタである。なお、nチ
ャネルMOSトランジスタ81、82、83のウェルは
それぞれのソースに接続され各トランジスタのしきい電
圧は等しくなっている。電源電圧はダイオード接続され
たトランジスタにより1/3に分圧され負荷のバイアス
電圧となる。なお、バイアス電圧は必要に応じ自由に設
定できることは言うまでもない。 (7)基板電圧発生回路 n型基板20には常時は過剰電圧排出用の直流電圧を印
加し、電子シャッター動作時には高い正電圧を印加する
必要がある。本実施の形態ではこの高い電圧を外部のト
リガ−パルスより電圧増幅したパルスを容量結合により
基板に印加し発生させている。図10に第1の実施の形
態の基板電圧発生回路を示す。図中、91は結合容量、
92はクランプダイオード、93は第1の反転回路を構
成するnチャネルMOSトランジスタ、94は第1の反
転回路を構成するpチャネルMOSトランジスタ、95
は第2の反転回路を構成するnチャネルMOSトランジ
スタ、96は第2の反転回路を構成するpチャネルMO
Sトランジスタで、91から96で構成される回路は図
5と同様の回路である。また、97は第2の反転回路と
基板間の結合容量、99は基板容量、98は基板に印加
される直流電圧VDDと基板間のスイッチである。な
お、スイッチ98はCCDを構成していると同様のnチ
ャネルディプレッションMOSトランジスタからなる。
SUB端子に印加される電圧が低いときにはノードFの
電圧はVDDとなり、スイッチ98が導通し基板電圧は
VDDとなる。一方、ノードGはVssとなっている。
SUB端子に印加される電圧が高くなると、まず、ノー
ドFがVssとなりスイッチ98が閉じる。この後、ノ
ードGがVssからVDDとなり、基板電圧は(VDD
−Vss)の電圧を容量97と基板容量99で容量分割
した値だけ上昇する。本実施の形態では以上述べたよう
に容量結合により昇圧を行うことにより高速で基板に高
い電圧を印加できる。また、スイッチとしてCCDを構
成しているnチャネルディプレッションMOSトランジ
スタを用いることにより電圧降下なくVDDを基板に印
加し、かつ、昇圧が可能となっている。
When an n-channel MOS transistor having a low threshold voltage is required to obtain a high reset voltage, a transistor having the structure shown in FIG. 4B and having no double p-well may be used. (6) Load transistor bias voltage generation circuit FIG. 9 shows a load transistor bias voltage generation circuit.
In the figure, 81, 82 and 83 are n-channel MOS transistors constituting a bias voltage generating circuit. The wells of the n-channel MOS transistors 81, 82, 83 are connected to their respective sources, and the threshold voltages of the transistors are equal. The power supply voltage is divided into 1 / by a diode-connected transistor and becomes a bias voltage of a load. It is needless to say that the bias voltage can be freely set as required. (7) Substrate Voltage Generating Circuit It is necessary to apply a DC voltage for discharging excessive voltage to the n-type substrate 20 at all times, and to apply a high positive voltage during the operation of the electronic shutter. In this embodiment, a pulse obtained by amplifying this high voltage from an external trigger pulse is applied to the substrate by capacitive coupling to generate the pulse. FIG. 10 shows a substrate voltage generating circuit according to the first embodiment. In the figure, 91 is a coupling capacity,
92 is a clamp diode, 93 is an n-channel MOS transistor constituting a first inverting circuit, 94 is a p-channel MOS transistor constituting a first inverting circuit, 95
Is an n-channel MOS transistor forming a second inverting circuit, and 96 is a p-channel MOS transistor forming a second inverting circuit.
A circuit composed of S transistors and composed of 91 to 96 is a circuit similar to FIG. Reference numeral 97 denotes a coupling capacitance between the second inverting circuit and the substrate, 99 denotes a substrate capacitance, and 98 denotes a switch between the DC voltage VDD applied to the substrate and the substrate. The switch 98 is composed of an n-channel depletion MOS transistor similar to that constituting a CCD.
When the voltage applied to the SUB terminal is low, the voltage of the node F becomes VDD, the switch 98 is turned on, and the substrate voltage becomes VDD. On the other hand, node G is at Vss.
When the voltage applied to the SUB terminal increases, first, the node F becomes Vss, and the switch 98 closes. Thereafter, the node G changes from Vss to VDD, and the substrate voltage becomes (VDD).
−Vss) is increased by a value obtained by dividing the voltage by the capacitance 97 and the substrate capacitance 99. In this embodiment mode, a high voltage can be applied to the substrate at high speed by boosting by capacitive coupling as described above. Further, by using an n-channel depletion MOS transistor constituting a CCD as a switch, VDD can be applied to the substrate without voltage drop and boosting is possible.

【0022】なお、シャッターパルスの振幅を大きくす
るために結合容量を大きくしたいときには結合容量を素
子外部に設けても良い。また、シャッターパルスの振幅
を大きくする必要のないときは低電圧側電源Vssを0
Vとしても良い。さらに、スイッチ98が遮断状態とな
ったときゲートドレイン間にかかる高電圧が問題となる
ときには図中H部に図6で述べたと同様の電圧リミッタ
を設ければ良い。これによりスイッチ98のゲートにか
かる低電圧はソース電圧がVDDのときスイッチが遮断
状態となる最低電圧とすることができ、ゲートドレイン
間電圧の低減が可能となる。
When it is desired to increase the coupling capacitance in order to increase the amplitude of the shutter pulse, the coupling capacitance may be provided outside the element. When it is not necessary to increase the amplitude of the shutter pulse, the low-voltage side power supply Vss is set to 0.
V may be used. Further, when a high voltage applied between the gate and the drain becomes a problem when the switch 98 is turned off, a voltage limiter similar to that described with reference to FIG. Thus, the low voltage applied to the gate of the switch 98 can be set to the minimum voltage at which the switch is turned off when the source voltage is VDD, and the gate-drain voltage can be reduced.

【0023】以上の本実施の形態によれば、単一レベル
の外部パルスと正、負の2電源により駆動でき、使い勝
手が良く、カメラの低消費電力化を可能とする2次元C
CD型固体撮像素子を提供できる。また、外部パルスか
ら負値の水平CCD駆動パルスを発生させる回路、出力
回路の電源電圧からリセット電圧を発生する昇圧回路を
内蔵することにより出力回路の電源電圧を低くでき、低
消費電力かつ低雑音の出力回路を実現できる。 第2の実施の形態 第1の実施の形態の垂直CCD3値パルス発生回路では
読み出しパルスの電圧がVDDであり電圧値が不足する
場合がある。本実施の形態は正電源電圧VDDを垂直C
CDの駆動電極に印加後さらに容量結合により昇圧を行
うことにより正電源電圧以上の読み出し電圧を実現した
ものである。図1に第2の実施の形態の垂直CCD3値
パルス発生回路を示す。図中、41から47、48、3
7から40は図2と同様である。104は第3の反転回
路を構成するnチャネルMOSトランジスタ、105は
第3の反転回路を構成するpチャネルMOSトランジス
タ、106は第4の反転回路を構成するnチャネルMO
Sトランジスタ、107は第4の反転回路を構成するp
チャネルMOSトランジスタ、103は昇圧の為のダイ
オード接続されたnチャネルMOSトランジスタ、10
2は昇圧パルスを伝達するためのゲート接地されたpチ
ャネルMOSトランジスタ、101は第4の反転回路と
垂直CCD電極との結合容量である。
According to the above-described embodiment, the two-dimensional C pulse which can be driven by a single-level external pulse and two positive and negative power supplies, is easy to use, and can reduce the power consumption of the camera.
A CD solid-state imaging device can be provided. In addition, a power supply voltage of the output circuit can be reduced by incorporating a circuit for generating a negative horizontal CCD drive pulse from an external pulse and a booster circuit for generating a reset voltage from the power supply voltage of the output circuit, thereby reducing power consumption and noise. Output circuit can be realized. Second Embodiment In the vertical CCD ternary pulse generating circuit according to the first embodiment, the voltage of the read pulse is VDD and the voltage value may be insufficient. In this embodiment, the positive power supply voltage VDD is
A read voltage higher than the positive power supply voltage is realized by boosting by capacitive coupling after application to the drive electrode of the CD. FIG. 1 shows a vertical CCD ternary pulse generating circuit according to a second embodiment. In the figure, 41 to 47, 48, 3
7 to 40 are the same as in FIG. 104 is an n-channel MOS transistor forming a third inverting circuit, 105 is a p-channel MOS transistor forming a third inverting circuit, and 106 is an n-channel MOS forming a fourth inverting circuit.
The S transistor 107 is a p-type transistor forming a fourth inversion circuit.
A channel MOS transistor 103 is a diode-connected n-channel MOS transistor for boosting,
2 is a grounded p-channel MOS transistor for transmitting a boost pulse, and 101 is a coupling capacitance between the fourth inversion circuit and the vertical CCD electrode.

【0024】垂直CCDの読み出しパルスのトリガ入力
端子V1R、V3Rに低い電圧が掛っているときはノー
ドBの電圧はVDD、ノードC、Iの電圧は0Vとなっ
ている。この結果、nチャネルMOSトランジスタ47
が導通し垂直CCDの転送パルスが垂直CCD電極に接
続されたノードDに印加される。一方、ゲート接地され
たpチャネルMOSトランジスタ48のソースドレイン
には0Vもしくは負電源電圧Vssが印加されているの
で導通することはない。さらに、pチャネルMOSトラ
ンジスタ102のドレインも0Vであり導通することは
なく、そのソースはフローティングとなり、昇圧用の結
合容量101は転送パルスの負荷となることはない。つ
いで、転送パルスが0Vとなった状態でトリガー入力端
子V1R、V3Rに高い電圧が印加されると、ノードB
が0VとなりnチャネルMOSトランジスタ47が非導
通となる。一方、ノードCがVDDとなりpチャネルM
OSトランジスタ48が導通し垂直CCD電極に接続さ
れたノードDはVDDからトランジスタ103のしきい
電圧分だけ降下した電圧が印加される。この後、ノード
Iが0VからVDDとなり、pチャネルMOSトランジ
スタ102が導通し、この電圧変化により結合容量10
1を介しノードDの電圧がさらに上昇する。以上述べた
ように、本実施の形態によれば正電源電圧VDDを垂直
CCDの駆動電極に印加後さらに容量結合により昇圧を
行うことにより正電源電圧以上の読み出し電圧を実現で
きる。なお、読み出しパルスの振幅を大きくするために
結合容量を大きくしたいときには結合容量を素子外部に
設けても良い。 第3の実施の形態 通例、初段のドライバトランジスタが飽和動作し出力回
路が線形範囲で動作するためには、出力回路電源電圧は
リセット電圧より初段のドライバトランジスタのしきい
電圧引いた値より高い必要がある。従って、出力回路電
源電圧を下げるには初段ドライバトランジスタ6のしき
い電圧を大きな値とすれば良い。しかし、図15で述べ
たような二段目のドライバ9が初段ドライバ6と同一の
構造を持つ従来例の場合にはトランジスタのしきい電圧
が高すぎると次段ドライバトランジスタが十分に導通せ
ず次段の動作が困難となる。そこで、本実施の形態では
次段以降のドライバトランジスタの基板不純物濃度を初
段のドライバトランジスタの基板不純物濃度より低く
し、次段以降のドライバトランジスタのしきい電圧を低
くし、線形動作範囲で次段が動作するようにした。図1
1に第3の実施の形態の出力回路構成図を示す。図中、
111、112は初段ソースフォロワーを構成するドラ
イバトランジスタ、負荷トランジスタ、113、114
は次段ソースフォロワーを構成するドライバトランジス
タ、負荷トランジスタ、115、116は終段ソースフ
ォロワーを構成するドライバトランジスタ、負荷トラン
ジスタ、117は図9で述べた負荷トランジスタのバイ
アス電圧発生回路、119は図4(b)で述べた光電変
換部と同様のn型基板20上に形成されたpウェル21
と2重pウェル22の形成領域、118はpウェル21
と同じ深さを持ちやや濃度の高い第3のpウェルの形成
領域である。2重pウェル層はスミア抑圧のため高濃度
に設定されている。初段ソースフォロワーの出力電圧は
初段ドライバトランジスタ111の大きなしきい電圧に
よる電圧降下により低い電圧となる。一方、次段及び終
段のドライバトランジスタ113、115のしきい電圧
は0Vに近い小さな値で、しきい電圧による電圧降下は
少なく各段の入力電圧と出力電圧はほぼ等しく、次段及
び終段の動作が困難となることはない。本実施の形態に
よれば次段以降のドライバトランジスタ113、115
の基板不純物濃度を初段のドライバトランジスタ111
の基板不純物濃度より低くすることにより、次段以降の
動作範囲を困難にすることなく初段における高いしきい
電圧による大きな電圧降下を実現し、電源電圧を低め、
低消費電力、かつ、低雑音の出力回路を実現できる。な
お、本実施の形態では出力回路の周波数特性改善を目的
としてソースフォロワーが3段構成の場合を述べたが、
段数は2段以上であれば本発明の効果は同様にえられ
る。また、電子シャッター時の誤動作を防ぐため第3の
pウェル118をpウェル21と同じ深さでやや高濃度
としたが、誤動作が問題とならないときは、第3のpウ
ェル118をpウェル21と同一構造にすれば良い。さ
らに、負荷トランジスタ112、114、116は11
9と同一構造のウェル内に形成しても良い。また、ドラ
イバトランジスタ113、115を分離されたウェル内
に形成し、そのウェルを各ソースフォロワーの出力に接
続し基板効果をなくすことにより、各トランジスタのし
きい電圧をさらに0Vに近づけることができる。 第4の実施の形態 第1の実施の形態では基板にかかる過剰電圧排出用の直
流電圧は正電源VDDとした。しかし、従来技術の項で
説明したようにこの直流電圧は素子ごとにばらつき調整
が必要である。そこで、本実施の形態においては、VD
Dより昇圧した電圧から基板にかかる直流電圧を降圧に
より発生させ、この降圧器に電圧を調整する手段を付加
したものである。本発明の第4の実施の形態を図12か
ら図13により説明する。図12は第4の実施例の全体
構成図、図13は第4の実施の形態の基板電圧発生回路
である。図12において1から10、12から17は図
3と同様である。121は図13に示す基板電圧発生回
路である。また、V1、V2、V3、V4、V1R、V
3R、H1、H2、RG、SUB、WELL、VDD、
Vss、OUTも図3と同様である。タイミング発生器
のトリガーパルスと正、負の2電源から所定の電圧を持
つパルスと直流電圧が素子内部で発生し図17で述べた
と同様の動作が行われる。図13で、91から99は図
9と同様、139は図8と同様の直流昇圧回路、131
から134はバイアス電圧を発生するためのnチャネル
MOSトランジスタ、135はバイアス電圧を調整する
ためのフューズ、137は昇圧した電圧をバイアス電圧
に応じ降下させ直流の基板電圧を発生させるCCDを構
成していると同様のnチャネルディプレッションMOS
トランジスタ、138はトランジスタ137にわずかな
バイアス電流を流すための負荷トランジスタ、136は
負荷トランジスタ138にバイアス電圧を供給する図9
と同様の回路である。昇圧回路139の出力電圧は13
1から134により発生したバイアス電圧よりnチャネ
ルディプレッションMOSトランジスタ137のしきい
電圧の絶対値だけ高い電圧に降下され基板直流電圧とな
る。負荷138より供給されるバイアス電流は基板に高
い電圧が発生した際の誤動作を防いでいる。さらに、電
圧降下をnチャネルディプレッションMOSトランジス
タで行うことにより電源電圧VDD以下のバイアス電圧
を与えてもVDD以上の基板電圧を発生することが可能
となっている。また、スイッチ98はVDD以上の電圧
を伝達するためそのウェルを基板電圧発生回路の出力に
接続し基板効果によるしきい電圧上昇を防いでいる。本
回路の他の動作は図10と同様である。基板電圧の調整
は必要に応じフュ−ズ135を切断することにより可能
となっている。フューズを切断することにより、ノード
Jの電圧が上昇し基板電圧は高くなる。本実施の形態に
よればVDDより昇圧した電圧から基板にかかる直流電
圧を降圧により発生させ、この降圧器に電圧を調整する
手段を付加することにより、素子内部で基板電圧調整が
でき、CCD型撮像素子の使い勝手が良くなる。 第5の実施の形態 第1の実施の形態では各端子に外部からトリガパルスを
印加しなければならず、カメラシステムを構築するには
タイミング発生器と2次元CCD型素子の配線を行わな
ければならない。本実施の形態はこのような煩雑さを回
避するためタイミング発生器も内蔵した例である。図1
4に第5の実施の形態の構成図を示す。図中、1から1
7は図3と同様で、141はタイミング発生器142の
電源を外部の正電源VDDから発生させる降圧回路であ
る。外部の基本クロックから各パルスのタイミングパル
スがタイミング発生器142により発生し、図3と同様
にこのパルスと正、負の電源から所定の電圧レベルのパ
ルスと直流電圧が発生し、図3と同様の動作が行われ
る。本実施例によれば、単一の外部パルスと正、負の2
電源とアースにより駆動でき、使い勝手の良い2次元C
CD型固体撮像素子を提供できる。
When a low voltage is applied to the trigger input terminals V1R and V3R of the vertical CCD read pulse, the voltage at the node B is VDD, and the voltage at the nodes C and I is 0V. As a result, n channel MOS transistor 47
Is conducted, and the transfer pulse of the vertical CCD is applied to the node D connected to the vertical CCD electrode. On the other hand, since 0 V or the negative power supply voltage Vss is applied to the source / drain of the p-channel MOS transistor 48 whose gate is grounded, it does not conduct. Further, the drain of the p-channel MOS transistor 102 is also 0 V and does not conduct, the source thereof is floating, and the coupling capacitor 101 for boosting does not become a load of the transfer pulse. Next, when a high voltage is applied to the trigger input terminals V1R and V3R in a state where the transfer pulse is 0 V, the node B
Becomes 0 V, and the n-channel MOS transistor 47 is turned off. On the other hand, node C becomes VDD and p channel M
A voltage lower than VDD by the threshold voltage of the transistor 103 is applied to the node D connected to the vertical CCD electrode when the OS transistor 48 is turned on. Thereafter, the node I changes from 0 V to VDD, the p-channel MOS transistor 102 conducts, and this voltage change causes the coupling capacitance 10
The voltage of the node D further rises through the node 1. As described above, according to the present embodiment, a read voltage higher than the positive power supply voltage can be realized by applying the positive power supply voltage VDD to the drive electrodes of the vertical CCDs and then boosting the voltage by capacitive coupling. When it is desired to increase the coupling capacitance in order to increase the amplitude of the read pulse, the coupling capacitance may be provided outside the element. Third Embodiment In general, in order for the first stage driver transistor to perform a saturation operation and the output circuit to operate in a linear range, the output circuit power supply voltage needs to be higher than a value obtained by subtracting the threshold voltage of the first stage driver transistor from the reset voltage. There is. Therefore, to lower the output circuit power supply voltage, the threshold voltage of the first-stage driver transistor 6 may be set to a large value. However, in the case of the conventional example in which the second-stage driver 9 has the same structure as the first-stage driver 6 as described in FIG. 15, if the threshold voltage of the transistor is too high, the next-stage driver transistor does not conduct sufficiently. The operation of the next stage becomes difficult. Therefore, in the present embodiment, the substrate impurity concentration of the driver transistors of the next and subsequent stages is made lower than the substrate impurity concentration of the driver transistors of the first stage, the threshold voltage of the driver transistors of the next and subsequent stages is lowered, and To work. FIG.
FIG. 1 shows an output circuit configuration diagram of the third embodiment. In the figure,
Reference numerals 111 and 112 denote driver transistors and load transistors constituting first stage source followers.
4 is a driver transistor constituting a next-stage source follower, load transistors, 115 and 116 are driver transistors constituting a final-stage source follower, load transistors 117 are bias voltage generation circuits of load transistors described in FIG. A p-well 21 formed on an n-type substrate 20 similar to the photoelectric conversion unit described in (b).
And the formation region of the double p-well 22, 118 is the p-well 21
A third p-well formation region having the same depth as that of the third p-well and having a slightly higher concentration. The double p-well layer is set at a high concentration for suppressing smear. The output voltage of the first-stage source follower becomes low due to the voltage drop due to the large threshold voltage of the first-stage driver transistor 111. On the other hand, the threshold voltages of the driver transistors 113 and 115 of the next and final stages are small values close to 0 V, the voltage drop due to the threshold voltage is small, and the input voltage and output voltage of each stage are almost equal. Does not become difficult. According to the present embodiment, driver transistors 113 and 115 at the next and subsequent stages
Of the first-stage driver transistor 111
By lowering the substrate impurity concentration of the first stage, a large voltage drop due to a high threshold voltage in the first stage is realized without complicating the operation range of the next stage and thereafter, lowering the power supply voltage,
An output circuit with low power consumption and low noise can be realized. In this embodiment, the case where the source follower has a three-stage configuration has been described for the purpose of improving the frequency characteristics of the output circuit.
If the number of stages is two or more, the effect of the present invention can be similarly obtained. Although the third p-well 118 has a slightly higher concentration at the same depth as the p-well 21 in order to prevent a malfunction at the time of the electronic shutter, the third p-well 118 is replaced with the p-well 21 when the malfunction is not a problem. The structure may be the same as described above. Further, the load transistors 112, 114, 116
9 may be formed in the well having the same structure. Further, by forming the driver transistors 113 and 115 in separated wells and connecting the wells to the output of each source follower to eliminate the substrate effect, the threshold voltage of each transistor can be made closer to 0V. Fourth Embodiment In the first embodiment, the DC voltage for discharging the excess voltage applied to the substrate is the positive power supply VDD. However, as described in the related art section, the DC voltage needs to be adjusted for each element. Therefore, in the present embodiment, VD
A DC voltage applied to the substrate is generated by stepping down from a voltage boosted from D, and means for adjusting the voltage is added to this step-down device. A fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 12 is an overall configuration diagram of the fourth embodiment, and FIG. 13 is a substrate voltage generation circuit according to the fourth embodiment. 12, reference numerals 1 to 10 and 12 to 17 are the same as those in FIG. Reference numeral 121 denotes the substrate voltage generation circuit shown in FIG. V1, V2, V3, V4, V1R, V
3R, H1, H2, RG, SUB, WELL, VDD,
Vss and OUT are the same as in FIG. A trigger pulse of the timing generator, a pulse having a predetermined voltage from two power supplies, positive and negative, and a DC voltage are generated inside the element, and the same operation as described in FIG. 17 is performed. In FIG. 13, reference numerals 91 to 99 denote the same DC booster circuit as in FIG.
Reference numeral 134 denotes an n-channel MOS transistor for generating a bias voltage; 135, a fuse for adjusting the bias voltage; 137, a CCD for lowering the boosted voltage in accordance with the bias voltage to generate a DC substrate voltage. N-channel depletion MOS
Transistor 138 is a load transistor for supplying a slight bias current to transistor 137, and 136 supplies a bias voltage to load transistor 138.
Is a circuit similar to. The output voltage of the booster circuit 139 is 13
The voltage is lowered to a voltage higher than the bias voltage generated from 1 to 134 by the absolute value of the threshold voltage of the n-channel depletion MOS transistor 137, and becomes a substrate DC voltage. The bias current supplied from the load 138 prevents a malfunction when a high voltage is generated on the substrate. Further, by performing the voltage drop by the n-channel depletion MOS transistor, it is possible to generate a substrate voltage higher than VDD even when a bias voltage lower than the power supply voltage VDD is applied. Also, the switch 98 connects its well to the output of the substrate voltage generation circuit to transmit a voltage higher than VDD, thereby preventing a threshold voltage increase due to the substrate effect. Other operations of this circuit are the same as those in FIG. The substrate voltage can be adjusted by cutting the fuse 135 as necessary. By cutting the fuse, the voltage at the node J rises and the substrate voltage rises. According to the present embodiment, the DC voltage applied to the substrate is generated by stepping down from the voltage boosted from VDD, and a means for adjusting the voltage is added to this step-down device. The usability of the imaging device is improved. Fifth Embodiment In the first embodiment, a trigger pulse must be externally applied to each terminal. In order to construct a camera system, a wiring between a timing generator and a two-dimensional CCD element must be performed. No. The present embodiment is an example in which a timing generator is incorporated to avoid such complexity. FIG.
FIG. 4 shows a configuration diagram of the fifth embodiment. In the figure, 1 to 1
Reference numeral 7 is the same as in FIG. 3, and reference numeral 141 denotes a step-down circuit for generating the power of the timing generator 142 from the external positive power supply VDD. A timing pulse of each pulse is generated from the external basic clock by the timing generator 142, and a pulse of a predetermined voltage level and a DC voltage are generated from the pulse and the positive and negative power supplies as in FIG. Is performed. According to this embodiment, a single external pulse and two positive and negative pulses
Easy to use 2D C that can be driven by power and ground
A CD solid-state imaging device can be provided.

【0025】以上の実施の形態では、インターラインC
CD型撮像素子の例を述べたが、本発明は、CCD型撮
像素子の具体的構成に依らず、フレームインターライン
型、フレームトランスファー型、チャージスィープ型等
のCCD型撮像素子でも同様に実施できる。また、本発
明は、垂直CCD並びに水平CCDの具体的構成に依ら
ず例えば、水平CCDが2本並列に設けられたCCD型
撮像素子でも同様の効果がある。以上の結果、第1の実
施の形態については表2で示す駆動条件で駆動がなさ
れ、図17に示す構成によりカメラシステムの中で用い
られる。また第5の実施の形態については表3で示す駆
動条件で駆動がなされ、図18に示す構成によりカメラ
システムの中で用いられる。何れも従来の表1に示され
たものより電源電圧の種類が非常に少なくなっているこ
とがわかる。
In the above embodiment, the interline C
Although the example of the CD-type image pickup device has been described, the present invention can be similarly applied to a CCD-type image pickup device such as a frame interline type, a frame transfer type, and a charge sweep type regardless of the specific configuration of the CCD type image pickup device. . Further, the present invention has the same effect regardless of the specific configuration of the vertical CCD and the horizontal CCD, for example, in a CCD type image pickup device in which two horizontal CCDs are provided in parallel. As a result, the first embodiment is driven under the driving conditions shown in Table 2, and used in a camera system with the configuration shown in FIG. Further, the fifth embodiment is driven under the driving conditions shown in Table 3, and is used in a camera system with the configuration shown in FIG. In each case, it can be seen that the types of power supply voltages are much smaller than those shown in Table 1 of the related art.

【0026】[0026]

【表2】 [Table 2]

【0027】[0027]

【表3】 [Table 3]

【発明の効果】本発明によれば、使い勝手の良いCCD
型固体撮像素子を実現することが出来る。
According to the present invention, an easy-to-use CCD is used.
Type solid-state imaging device can be realized.

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

【図1】本発明による垂直CCD3値パルス発生回路の
回路図。
FIG. 1 is a circuit diagram of a vertical CCD ternary pulse generating circuit according to the present invention.

【図2】垂直CCD3値パルス発生基本回路の回路図。FIG. 2 is a circuit diagram of a vertical CCD ternary pulse generation basic circuit.

【図3】本発明の第1の実施の形態の全体構成を示すブ
ロック図。
FIG. 3 is a block diagram showing the overall configuration of the first embodiment of the present invention.

【図4】図3のA−A’、B−B’に対応する部分並び
にpチャネルMOSトランジスタの断面構造を示す断面
図。
FIG. 4 is a sectional view showing a portion corresponding to AA ′ and BB ′ in FIG. 3 and a sectional structure of a p-channel MOS transistor;

【図5】図3における垂直CCD転送パルス発生回路を
示す回路図。
FIG. 5 is a circuit diagram showing a vertical CCD transfer pulse generation circuit in FIG. 3;

【図6】図3における水平CCD転送パルス発生回路を
示す回路図。
FIG. 6 is a circuit diagram showing a horizontal CCD transfer pulse generation circuit in FIG. 3;

【図7】図3におけるリセットパルス発生回路を示す回
路図。
FIG. 7 is a circuit diagram showing a reset pulse generation circuit in FIG. 3;

【図8】図3におけるリセット電圧発生回路を示す回路
図。
FIG. 8 is a circuit diagram showing a reset voltage generation circuit in FIG. 3;

【図9】図3における出力回路負荷トランジスタのバイ
アス電圧発生回路の回路図。
FIG. 9 is a circuit diagram of a bias voltage generating circuit of the output circuit load transistor in FIG. 3;

【図10】図1における基板電圧発生回路を示す回路
図。
FIG. 10 is a circuit diagram showing a substrate voltage generation circuit in FIG. 1;

【図11】本発明の第3の実施の形態の出力回路構成を
示す回路図。
FIG. 11 is a circuit diagram showing an output circuit configuration according to a third embodiment of the present invention.

【図12】本発明の第4の実施の形態の全体構成を示す
ブロック図。
FIG. 12 is a block diagram showing an overall configuration of a fourth embodiment of the present invention.

【図13】図12の基板電圧発生回路を示す回路図。FIG. 13 is a circuit diagram showing the substrate voltage generation circuit of FIG. 12;

【図14】本発明の第5の実施の形態の全体構成を示す
ブロック図。
FIG. 14 is a block diagram showing the overall configuration of a fifth embodiment of the present invention.

【図15】従来のCCD型固体撮像素子の全体構成を示
すブロック図。
FIG. 15 is a block diagram showing the overall configuration of a conventional CCD solid-state imaging device.

【図16】従来のCCDカメラブロック図。FIG. 16 is a block diagram of a conventional CCD camera.

【図17】第1の実施の形態のCCD型固体撮像素子の
CCDカメラブロック図。
FIG. 17 is a block diagram of a CCD camera of the CCD solid-state imaging device according to the first embodiment;

【図18】第5の実施の形態のCCD型固体撮像素子の
CCDカメラブロック図である。
FIG. 18 is a block diagram of a CCD camera of a CCD solid-state imaging device according to a fifth embodiment.

【符号の説明】 1…ホトダイオード、 2…垂直CCD、 3
…水平CCD、4…アウトプットゲート、 5…リセッ
トゲート、6、111…初段ソースフォロワードライバ
トランジスタ、8、112…初段ソースフォロワー負荷
トランジスタ、9、113…次段ソースフォロワードラ
イバトランジスタ、10、114…次段ソースフォロワ
ー負荷トランジスタ、11、121…基板電圧発生回
路、 12…垂直CCD転送パルス発生回路、13…
垂直CCD3値パルス発生回路、14…水平転送パルス
発生回路、15…リセットパルス発生回路、 16
…リセット電圧発生回路、17…負荷ゲートバイアス発
生回路、 20…n型基板、21…p型ウェル、
22…p型2重ウェル、 23…垂直CCDn層、2
4…ポリシリコン電極、 25…nウェル、 26…
ホトダイオードn層、27…表面p+層、 28
…遮光用第2層アルミ、29…配線用第1層アルミ、3
0…n型拡散層、31、41、51、71、91、9
7、101…結合容量、32、42、52、92…クラ
ンプダイオード、33、43、37、53、63、93
…第1反転回路nチャネルトランジスタ、34、44、
38、54、64、94…第1反転回路pチャネルトラ
ンジスタ、35、45、39、55、65、95…第2
反転回路nチャネルトランジスタ、36、46、40、
56、66、96…第2反転回路pチャネルトランジス
タ、47…nチャネルトランジスタスイッチ、48、1
02…pチャネルトランジスタスイッチ、57…pチャ
ネルトランジスタ電圧リミッタ、58、59…電圧リミ
ット用pチャネルトランジスタ、60、61、62、8
1、82、83、131、132、133、134…バ
イアス電圧発生回路nチャネルトランジスタ、72、7
3、103…昇圧回路nチャネルトランジスタ、98…
nチャネルディプレッショントランジスタスイッチ、9
9…基板容量、104…第3反転回路nチャネルトラン
ジスタ、105…第3反転回路pチャネルトランジス
タ、106…第4反転回路nチャネルトランジスタ、1
07…第4反転回路pチャネルトランジスタ、115…
終段ソースフォロワードライバトランジスタ、116…
終段ソースフォロワー負荷トランジスタ、117、13
6…バイアス電圧発生回路、 118…第3pウェ
ル、119…pウェル21とp型2重ウェル22の形成
領域、135…フューズ、137…nチャネルディプレ
ッショントランジスタ電圧リミッタ、138…負荷nチ
ャネルトランジスタ、 139…昇圧回路、14
1…降圧回路、 142…タイミング発生回
路、V1、V2、V3、V4…垂直CCD転送トリガ−
パルス入力端子、V1R、V3R…垂直CCD読み出し
トリガ−パルス入力端子、H1、H2…水平CCD転送
トリガ−パルス入力端子、RG…リセットトリガ−パル
ス入力端子、SUB…電子シャッタートリガ−パルス入
力端子、 VDD…正電源入力端子、Vss…負電源入
力端子、 OUT…信号出力端子、WELL…ウ
ェル電圧入力端子、161、171、181…CCD型
撮像素子、162…タイミング発生器、163…ドライ
バ、164…相関二重サンプリング回路、165…自動
利得制御回路、166…A/D変換器、167…ディジ
タル信号処理回路、168…D/A変換器、169…D
C−DC変換器、170…カメラのバッテリー。
[Explanation of Signs] 1. Photodiode, 2. Vertical CCD, 3.
... horizontal CCD, 4 ... output gate, 5 ... reset gate, 6, 111 ... initial stage source follower driver transistor, 8, 112 ... initial stage source follower load transistor, 9, 113 ... next stage source follower driver transistor, 10, 114 ... Next-stage source follower load transistor, 11, 121: substrate voltage generation circuit, 12: vertical CCD transfer pulse generation circuit, 13:
Vertical CCD tri-level pulse generation circuit, 14: horizontal transfer pulse generation circuit, 15: reset pulse generation circuit, 16
... Reset voltage generation circuit, 17 ... Load gate bias generation circuit, 20 ... N-type substrate, 21 ... P-type well,
22: p-type double well, 23: vertical CCD n layer, 2
4 ... polysilicon electrode, 25 ... n-well, 26 ...
Photodiode n-layer, 27... Surface p + layer, 28
... second layer aluminum for light shielding, 29 ... first layer aluminum for wiring, 3
0 ... n-type diffusion layer, 31, 41, 51, 71, 91, 9
7, 101: coupling capacitance, 32, 42, 52, 92: clamp diode, 33, 43, 37, 53, 63, 93
... First inverting circuit n-channel transistor, 34, 44,
38, 54, 64, 94... First inverting circuit p-channel transistor, 35, 45, 39, 55, 65, 95.
Inverting circuit n-channel transistor, 36, 46, 40,
56, 66, 96: second inverting circuit p-channel transistor, 47: n-channel transistor switch, 48, 1
02: p-channel transistor switch, 57: p-channel transistor voltage limiter, 58, 59: p-channel transistor for voltage limit, 60, 61, 62, 8
1, 82, 83, 131, 132, 133, 134... Bias voltage generating circuit n-channel transistors, 72, 7
3, 103 ... booster circuit n-channel transistor, 98 ...
N-channel depletion transistor switch, 9
9: substrate capacitance; 104: third inversion circuit n-channel transistor; 105: third inversion circuit p-channel transistor; 106: fourth inversion circuit n-channel transistor;
07... Fourth inversion circuit p-channel transistor, 115.
Final source follower driver transistor, 116 ...
Final-stage source follower load transistor, 117, 13
6 Bias voltage generation circuit 118 118 Third p-well 119 119 Formation region of p-well 21 and p-type double well 22 135 Fuse 137 N-channel depletion transistor voltage limiter 138 Load n-channel transistor 139 ... booster circuit, 14
1. Step-down circuit, 142 ... Timing generation circuit, V1, V2, V3, V4 ... Vertical CCD transfer trigger
Pulse input terminal, V1R, V3R: vertical CCD read trigger-pulse input terminal, H1, H2: horizontal CCD transfer trigger-pulse input terminal, RG: reset trigger-pulse input terminal, SUB: electronic shutter trigger-pulse input terminal, VDD ... Positive power supply input terminal, Vss ... Negative power supply input terminal, OUT ... Signal output terminal, WELL ... Well voltage input terminal, 161,171,181 ... CCD image pickup device, 162 ... Timing generator, 163 ... Driver, 164 ... Correlation Double sampling circuit, 165: automatic gain control circuit, 166: A / D converter, 167: digital signal processing circuit, 168: D / A converter, 169: D
C-DC converter, 170: camera battery.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田中 治彦 東京都国分寺市東恋ケ窪一丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 小野 秀行 東京都国分寺市東恋ケ窪一丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 佐藤 朗 東京都国分寺市東恋ケ窪一丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 ──────────────────────────────────────────────────の Continuing on the front page (72) Inventor Haruhiko Tanaka 1-280 Higashi Koigakubo, Kokubunji-shi, Tokyo Inside the Central Research Laboratory, Hitachi, Ltd. Central Research Laboratory (72) Inventor Akira Sato 1-280 Higashi Koigakubo, Kokubunji-shi, Tokyo Inside Central Research Laboratory, Hitachi, Ltd.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】光を電気信号に変換する光電変換素子群
と、該光電変換素子群で発生した光信号電荷を順次転送
する垂直CCDと、光信号電荷を検知増幅するための出
力回路とを有するCCD型固体撮像素子において、 上記出力回路の電源値と等しい値を有する正電源と、ト
リガパルスを入力とし上記垂直CCDの電極に上記正電
源の電圧値以上で、かつ上記垂直CCDを安定に動作し
得るに十分な電圧値の読み出しパルスを出力する読み出
しパルス発生回路とを有していることを特徴とするCC
D型固体撮像素子。
A photoelectric conversion element group for converting light into an electric signal; a vertical CCD for sequentially transferring optical signal charges generated by the photoelectric conversion element group; and an output circuit for detecting and amplifying the optical signal charges. A positive power supply having a value equal to the power supply value of the output circuit, and a trigger pulse being input to the electrode of the vertical CCD, the voltage of the positive power supply being equal to or higher than that of the positive power supply, and stabilizing the vertical CCD. A read pulse generating circuit for outputting a read pulse of a voltage value sufficient to operate
D-type solid-state imaging device.
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