(57)【要約】【課題】ゲインを低下させることなく低消費電力化が可能な固体撮像素子用出力アンプを提供する。【解決手段】固体撮像素子用出力アンプは、水平転送部から転送されてきた信号電荷を蓄積するフローティングディフュージョン部７と、フローティングディフュージョン部７の電位変化に応じた信号を出力する多段接続された３つのソースフォロワ回路とを有し、多段のソースフォロワ回路の各段の入力ドレイン電圧が、初段から最終段に向かうにしたがって低くなるようにした。【選択図】図１
2006340071.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
信号電荷を蓄積するフローティングディフュージョン部と、前記フローティングディフュージョン部の電位変化に応じた信号を出力するソースフォロワ回路とを有する固体撮像素子用出力アンプであって、
前記ソースフォロワ回路は、３つ以上のソースフォロワ回路を多段接続した構成であり、
前記多段のソースフォロワ回路の各段の入力ドレイン電圧が、初段から最終段に向かうにしたがって低くなっている固体撮像素子用出力アンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、信号電荷を蓄積するフローティングディフュージョン部と、前記フローティングディフュージョン部の電位変化に応じた信号を出力するソースフォロワ回路とを有する固体撮像素子用出力アンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
光電変換素子からの信号電荷をＣＣＤ転送部によって転送するＣＣＤ型固体撮像素子は、行列状に２次元配置された光電変換素子から読み出された信号電荷を垂直方向に転送する複数本の垂直転送部と、垂直転送部から転送される１ライン分の信号電荷を水平方向に転送する水平転送部と、水平転送部によって転送された信号電荷を電気信号に変換して出力する出力アンプとを有している。
【０００３】
一般に、出力アンプは、水平転送部から転送されてきた信号電荷が蓄積されるフローティングディフュージョン（以下、ＦＤという）部と、ＦＤ部の電位変化に応じた信号を出力する多段接続された２つのソースフォロワ回路とから構成されている（例えば特許文献１参照）。各ソースフォロワ回路は、エンハンスメント型の駆動トランジスタと、デプレッション型の負荷トランジスタとから構成される。従来、上記構成の出力アンプにおける消費電力を低減させるために、最終段のソースフォロワ回路の駆動トランジスタのドレイン電圧を、初段のソースフォロワ回路の駆動トランジスタのドレイン電圧よりも十分に小さくすることが行われている。携帯電話機等に搭載する固体撮像素子においては低消費電力化が求められるため、このような構成にすることが特に重要である。
【０００４】
【特許文献１】特許第２９８６７５２号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記低消費電力を実現する構成の出力アンプでは、最終段の駆動トランジスタのドレイン電圧を初段の駆動トランジスタに比べて十分に低くしているため、この駆動トランジスタを強いエンハンスメント型のトランジスタにする必要がある。この強いエンハンスメント型のトランジスタは、トランジスタのゲート酸化膜（二酸化シリコン膜）を厚くするか、又は、ゲートチャネル部に注入するボロン等のＰ型不純物を高濃度にすることで実現することができる。しかし、強いエンハンスメント型にすることは、トランジスタのゲート（チャネル）・ドレイン間電圧を大きくさせることになる。このゲート（チャネル）・ドレイン間電圧が大きくなると、ショートチャネル効果により、トランジスタのゲート変調度が小さくなり、結果として、出力アンプ全体のゲインを大幅に低下させてしまう。
【０００６】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、ゲインを低下させることなく低消費電力化が可能な固体撮像素子用出力アンプを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の固体撮像素子用アンプは、信号電荷を蓄積するフローティングディフュージョン部と、前記フローティングディフュージョン部の電位変化に応じた信号を出力するソースフォロワ回路とを有する固体撮像素子用出力アンプであって、前記ソースフォロワ回路は、３つ以上のソースフォロワ回路を多段接続した構成であり、前記多段のソースフォロワ回路の各段の入力ドレイン電圧が、初段から最終段に向かうにしたがって低くなっている。
【０００８】
この構成により、ゲインを低下させることなく低消費電力化が可能となる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、ゲインを低下させることなく低消費電力化が可能な固体撮像素子用出力アンプを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
【００１１】
図１は、本発明の実施形態を説明するための固体撮像素子用出力アンプの概略構成を示す回路図である。
図１に示す固体撮像素子用出力アンプは、ＣＣＤ型の固体撮像素子に含まれる水平転送部から転送されてきた信号電荷が蓄積されるＦＤ部７と、ＦＤ部７の電位変化を検出して、それに応じた信号を出力する多段接続された３つのソースフォロワ回路とを備える。
【００１２】
第１段目のソースフォロワ回路は、エンハンスメント型の駆動トランジスタ１とデプレッション型の負荷トランジスタ２とから構成される。駆動トランジスタ１は、そのゲートがＦＤ部７に接続され、そのソースが負荷トランジスタ２のドレインに接続される。負荷トランジスタ２は、そのゲート及びソースが接地される。
【００１３】
第２段目のソースフォロワ回路は、エンハンスメント型の駆動トランジスタ３とデプレッション型の負荷トランジスタ４とから構成される。駆動トランジスタ３は、そのゲートが駆動トランジスタ１のソースと負荷トランジスタ２のドレイン間に接続され、そのソースが負荷トランジスタ４のドレインに接続される。負荷トランジスタ４は、そのゲート及びソースが接地される。
【００１４】
第３段目のソースフォロワ回路は、エンハンスメント型の駆動トランジスタ５とデプレッション型の負荷トランジスタ６とから構成される。駆動トランジスタ５は、そのゲートが駆動トランジスタ３のソースと負荷トランジスタ４のドレイン間に接続され、そのソースが負荷トランジスタ６のドレインに接続される。負荷トランジスタ６は、そのゲート及びソースが接地される。
【００１５】
このように構成された固体撮像素子用出力アンプでは、ＦＤ部７の電位変化が第１〜第３のソースフォロワ回路によって検出され、その変化に応じた信号が端子ＯＳから出力される。
【００１６】
本実施形態では、低消費電力化を実現するために、初段のソースフォロワ回路の入力ドレイン電圧である駆動トランジスタ１のドレイン電圧ＯＤ１を例えば１５Ｖとし、最終段のソースフォロワ回路の入力ドレイン電圧である駆動トランジスタ５のドレイン電圧ＯＤ３をドレイン電圧ＯＤ１よりも十分小さい例えば５Ｖとしている。又、第２段目のソースフォロワ回路の入力ドレイン電圧である駆動トランジスタ３のドレイン電圧ＯＤ２を、初段のソースフォロワ回路の入力ドレイン電圧ＯＤ１よりも小さく、最終段のソースフォロワ回路の入力ドレイン電圧ＯＤ３よりも大きい値（例えば１３Ｖ）にしている。
【００１７】
このようにすることで、駆動トランジスタ３のゲート・ドレイン間電圧及び駆動トランジスタ５のゲート・ドレイン間電圧を小さくすることが可能となり、駆動トランジスタ３及び駆動トランジスタ５でのショートチャネル効果を緩和することができる。このため、駆動トランジスタ３，５のゲート変調度の低下を防ぐことができ、出力アンプ全体のゲインの低下を防ぐことができる。
【００１８】
以上のように、図１に示す固体撮像素子用出力アンプによれば、駆動トランジスタ３，５をショートチャネル効果の小さいトランジスタで構成することができるため、ゲインの低下を防ぐことができる。又、最終段のソースフォロワ回路の入力ドレイン電圧ＯＤ３を十分に低くしているため、低消費電力化を実現することができる。
【００１９】
又、駆動トランジスタ３のゲート・ドレイン間電圧及び駆動トランジスタ５のゲート・ドレイン間電圧が大きいと、ドレイン近傍の電界が大きくなってホットエレクトロンが発生して画質劣化やアンプ特性の長期的劣化の原因ともなるが、本実施形態によれば、これに起因した画質劣化及びアンプ特性の長期的劣化を防ぐこともできる。
【００２０】
尚、以上の説明では、駆動トランジスタ３のドレインに、１３Ｖのドレイン電圧ＯＤ２を直接入力する構成としたが、図２に示すように、駆動トランジスタ３のドレインに抵抗８の一端を接続し、抵抗８の他端にドレイン電圧ＯＤ１と同じ電圧１５Ｖを印加し、この抵抗８でドレイン電圧ＯＤ１を１５Ｖから１３Ｖに降下させて、駆動トランジスタ３のドレインに１３Ｖのドレイン電圧を入力させるような構成であっても良い。
【００２１】
又、以上の説明では、３つのソースフォロワ回路を多段接続した例で説明したが、ソースフォロワ回路を３つ以上設けて、これらを多段接続した構成であっても、同様に効果を得ることができる。この場合は、多段接続された各段のソースフォロワ回路の駆動トランジスタのドレイン電圧が、初段から最終段に向かうにしたがって低くなるようにすれば良い。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施形態を説明するための固体撮像素子用出力アンプの概略構成を示す回路図
【図２】本発明の実施形態を説明するための固体撮像素子用出力アンプの概略構成の他の例を示す回路図
【符号の説明】
【００２３】
１，３，５  駆動トランジスタ
２，４，６  負荷トランジスタ
７  フローティングディフュージョン部
８  抵抗
【図１】
2006340071.tif 000003
【図２】
2006340071.tif 000004