(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
行列状に配列された複数の単位セルと、
前記複数の単位セルの行走査を駆動するためにリセット信号および転送信号を生成する行走査部とを備え、
前記複数の単位セルの各々は、
入射光を信号電荷に変換するフォトダイオードと、
信号電荷を保持するフローティングディフュージョンと、
前記転送信号に従って前記フォトダイオードからフローティングディフュージョンに信号電荷を転送する転送トランジスタと、
前記リセット信号に従って前記フローティングディフュージョンの電位をリセットするリセットトランジスタと、
前記フローティングディフュージョンに蓄積された信号電荷を電圧に変換する増幅トランジスタと
を備え、
前記行走査部は、第１の電位の転送パルスの供給によって前記フォトダイオードからフローティングディフュージョンへの信号電荷を転送させる転送動作の駆動前に、前記転送信号の電位を第２の電位から第３の電位に変化させ、
前記第１の電位は、前記転送トランジスタをオン状態にするための正の電位であり、
前記第２の電位は、前記転送トランジスタのゲート下で正孔がピンニングし、かつ、前記転送トランジスタをオフ状態にするための電位であり、
前記第３の電位は、前記転送トランジスタのゲート下で正孔がピンニングせず、かつ、前記転送トランジスタをオフ状態にするための、前記第１の電位より低く前記第２の電位より高い電位である
固体撮像装置。
【請求項２】
前記第２の電位は負の電位であり、前記第３の電位はグラウンド電位である
請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項３】
前記単位セルは、前記増幅トランジスタに接続され、前記増幅トランジスタで変換された電圧を列信号線に出力するか否かを選択する選択トランジスタを備える
請求項１または２に記載の固体撮像装置。
【請求項４】
前記第３の電位は、前記転送トランジスタが形成されるウェル領域の電位と同電位である
請求項１、２または３に記載の固体撮像装置。
【請求項５】
前記行走査部は、前記リセット信号による前記フローティングディフュージョンの電位をリセットするリセット動作よりも前に、前記転送信号の電位を第２の電位から第３の電位に変化させる
請求項１〜４のいずれか１項に記載の固体撮像装置。
【請求項６】
前記行走査部は、前記リセット動作の開始よりも所定時間前に前記転送信号の電位を第２の電位から第３の電位に変化させ、
前記所定時間は、第３の電位によって前記転送トランジスタのゲート下に存在するトラップから正孔が放出されるのに要する時間を示す時定数より長い時間である
請求項５に記載の固体撮像装置。
【請求項７】
前記固体撮像装置は、さらに、
前記複数の単位セルの列毎に、前記増幅トランジスタから出力される電圧をサンプルホ ールドするサンプルホールド部を備え、
前記行走査部は、前記転送動作の完了から前記サンプルホールドの完了まで前記第２の電位を維持し、サンプルホールドの完了後に前記第２の電位から前記第３の電位に変化させる請求項１〜６のいずれか１項に記載の固体撮像装置。
【請求項８】
前記固体撮像装置は、さらに、
前記複数の単位セルの列毎に、前記増幅トランジスタから出力される電圧をＡＤ変換するＡＤ変換部を備え、
前記行走査部は、前記転送動作の完了から前記ＡＤ変換の完了まで前記第２の電位を維持し、前記ＡＤ変換の完了後に前記第２の電位から前記第３の電位に変化させる
請求項１〜６のいずれか１項に記載の固体撮像装置。
【請求項９】
行列状に配列された複数の単位セルと、前記複数の単位セルの行走査を駆動するためにリセット信号および転送信号を生成する行走査部とを備える固体撮像装置の駆動方法であって、
前記複数の単位セルの各々は、
入射光を信号電荷に変換するフォトダイオードと、
信号電荷を保持するフローティングディフュージョンと、
前記転送信号に従って前記フォトダイオードからフローティングディフュージョンに信号電荷を転送する転送トランジスタと、
前記リセット信号に従って前記フローティングディフュージョンの電位をリセットするリセットトランジスタと、
前記フローティングディフュージョンに蓄積された信号電荷を電圧に変換する増幅トランジスタと
を備え、
行走査において、前記転送信号の電位を第２の電位から第３の電位に変化させるステップと、
行走査において、前記フォトダイオードからフローティングディフュージョンへの信号電荷を転送させるために第１の電位の転送パルスを供給するステップと
を有し、
前記第１の電位は、前記転送トランジスタをオン状態にするための正の電位であり、
前記第２の電位は、前記転送トランジスタのゲート下で正孔がピンニングし、かつ、前記転送トランジスタをオフ状態にするための電位であり、
前記第３の電位は、前記転送トランジスタのゲート下で正孔がピンニングせず、かつ、前記転送トランジスタをオフ状態にするための、前記第１の電位より低く前記第２の電位より高い電位である
固体撮像装置の駆動方法。
【請求項１０】
請求項１〜８のいずれか１項に記載の固体撮像装置を備えるカメラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体撮像装置、及びその駆動方法、固体撮像装置を撮像デバイスとして用いた撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１４は、特許文献１に開示された従来技術の固体撮像装置であり、フォトダイオード（ＰＤ）１０４、転送トランジスタ１０５、フローティングディフュージョン（ＦＤ）１０７、リセットトランジスタ１０６、増幅トランジスタ１０８から構成され、読出し動作はまずＦＤを高い電位にリセットし、ＰＤで検出された光電荷は転送トランジスタ１０５のゲートに正の電位が印加され、転送トランジスタ１０５がオン状態になることにより、ＦＤに転送される。結果として電荷量に応じてＦＤ電位は変化し、このＦＤの電位変化を画素信号として出力する技術を開示されている。
【０００３】
また、特許文献１ではデバイスの微細化が進むと、ＰウェルとＮ＋層との境界にかかる電界が強くなるために、ＧＩＤＩによってＦＤ部との境界でリーク電流が発生しノイズ源となるため、転送トランジスタのゲート電極を３値駆動とし、特に、前記リセットトランジスタを駆動するリセットパルスの立下がりと同時もしくはそれよりも前に負電位であることを特徴とする中間電位を与えることにより、ＧＩＤＬ（Ｇａｔｅ  Ｉｎｄｕｃｅｄ  Ｄｒａｉｎ  Ｌｅａｋａｇｅ）によるリーク電流の画素信号への影響を抑える技術を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−１６６２４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１に開示された従来技術では、ＭＯＳのゲート下界面近傍に存在する電荷捕獲前のトラップに電荷が捕獲されとノイズ源となる。特に、転送トランジスタのゲート下に正孔がトラップに捕獲されていた場合、信号電荷をフォトダイオード（ＰＤ）からフローティングディフュージョン（ＦＤ）に転送する際に、転送チャネルに存在するトラップに捕獲されていた正孔と信号電荷が再結合するため、信号電荷が消失し、低照度の出力が十分得られない低照度リニアリティの劣化や、画素毎の再結合量のばらつきによるザラの発生など、いずれも画質の劣化を引き起こすという課題を有している。
【０００６】
本発明は、転送トランジスタのゲート直下のトラップに捕獲された正孔と信号電荷との再結合に起因する画質劣化を低減する固体撮像装置、カメラおよびその駆動方法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】
上記目的を達成する固体撮像装置は、行列状に配列された複数の単位セルと、前記複数の単位セルの行走査を駆動するためにリセット信号および転送信号を生成する行走査部とを備え、前記複数の単位セルの各々は、入射光を信号電荷に変換するフォトダイオードと、信号電荷を保持するフローティングディフュージョンと、前記転送信号に従って前記フォトダイオードからフローティングディフュージョンに信号電荷を転送する転送トランジスタと、前記リセット信号に従って前記フローティングディフュージョンの電位をリセットするリセットトランジスタと、前記フローティングディフュージョンに蓄積された信号電荷を電圧に変換する増幅トランジスタとを備え、前記行走査部は、第１の電位の転送パルスの供給によって前記フォトダイオードからフローティングディフュージョンへの信号電荷を転送させる転送動作の駆動前に、前記転送信号の電位を第２の電位から第３の電位に変化させ、前記第１の電位は、前記転送トランジスタをオン状態にするための正の電位であり、前記第２の電位は、前記転送トランジスタのゲート下で正孔がピンニングし、かつ、前記転送トランジスタをオフ状態にするための電位であり、前記第３の電位は、前記転送トランジスタのゲート下で正孔がピンニングせず、かつ、前記転送トランジスタをオフ状態にするための、前記第１の電位より低く前記第２の電位より高い電位である。
【０００８】
この構成によれば、前記転送信号の電位を第２の電位（Ｖ２）から第３の電位（Ｖ３）に変化させることにより、転送トランジスタのゲート下界面近傍のトラップに捕獲されている正孔が放出される。転送動作時には、このような正孔と信号電荷との再結合による信号電荷の消失を低減することができる。これにより、画質劣化を低減するという効果がある。
【０００９】
ここで、前記第２の電位は負の電位であり、前記第３の電位はグラウンド電位であってもよい。
【００１０】
ここで、前記単位セルは、前記増幅トランジスタに接続され、前記増幅トランジスタで変換された電圧を列信号線に出力するか否かを選択する選択トランジスタを備える構成としてもよい。
【００１１】
ここで、前記第３の電位は、前記転送トランジスタが形成されるウェル領域の電位と同電位である構成としてもよい。
【００１２】
ここで、前記行走査部は、前記リセット信号による前記フローティングディフュージョンの電位をリセットするリセット動作よりも前に、前記転送信号の電位を第２の電位から第３の電位に変化させる構成としてもよい。
【００１３】
もし、リセット動作後かつ転送動作の前に第２の電位から第３の電位に変化させた場合は、フローティングディフュージョンに、ゲート下界面近傍のトラップに捕獲されている正孔が放出され、正孔がリセットレベルに対するノイズ源となる可能性がある。
【００１４】
ところが、上記の構成によれば、リセット動作の前に、ゲート下界面近傍のトラップに捕獲されている正孔が放出されるので、リセットレベルのノイズを低減することができる。
【００１５】
ここで、第２の電位から第３の電位に変化させるタイミングについては、当該変化からリセット動作開始までの時間が第３の電位により正孔が放出されるまでの時定数よりも長いことを満たす最小時間が望ましい。
【００１６】
ここで、前記行走査部は、前記リセット動作の開始よりも所定時間前に前記転送信号の電位を第２の電位から第３の電位に変化させ、前記所定時間は、第３の電位によって前記転送トランジスタのゲート下に存在するトラップから正孔が放出されるのに要する時間を示す時定数より長い時間であるようにしてもよい。
【００１７】
この構成によれば、正孔が捕獲されたトラップから放出される時定数よりも長く転送トランジスタのゲートを第３の電位にしておくことで正孔を十分かつ確実に放出することができ、再結合による電荷消失をより確実に低減することができる。
【００１８】
さらに、正孔が捕獲されたトラップから放出される時定数が第ｎ行目の駆動時間を超える長さの場合には、１行前からｎ行目の転送トランジスタのゲートを第３の電位にしておくことで正孔を十分かつ確実に放出することができ、再結合による電荷消失をより確実に低減することができる。これにより、主に低照度時の画質の向上が可能となる。
【００１９】
ここで、前記固体撮像装置は、さらに、前記複数の単位セルの列毎に、前記増幅トランジスタから出力される電圧をサンプルホールドするサンプルホールド部を備え、前記行走査部は、前記転送動作の完了から前記サンプルホールドの完了まで前記第２の電位を維持し、サンプルホールドの完了後に前記第２の電位から前記第３の電位に変化させるようにしてもよい。
【００２０】
この構成によれば、読出時のフローティングディフュージョンの状態をリセット動作時の状態と同じに保つことで、信号レベルをリセットレベルに対して同相に保ち、半導体素子固有のノイズ成分の除去が期待できる。
【００２１】
ここで、前記固体撮像装置は、さらに、前記複数の単位セルの列毎に、前記増幅トランジスタから出力される電圧をＡＤ変換するＡＤ変換部を備え、前記行走査部は、前記転送動作の完了から前記ＡＤ変換の完了まで前記第２の電位を維持し、前記ＡＤ変換の完了後に前記第２の電位から前記第３の電位に変化させるようにしてもよい。
【００２２】
この構成によれば、読出時のフローティングディフュージョンの状態をリセット動作時の状態と同じに保つことで、信号レベルをリセットレベルに対して同相に保ち、半導体素子固有のノイズ成分の除去が期待できる。
【００２３】
上記目的を達成する固体撮像装置の駆動方法は、行走査において、前記転送信号の電位を前記第２の電位から前記第３の電位に変化させるステップと、行走査において、前記フォトダイオードから前記フローティングディフュージョンへの信号電荷を転送させるために前記第１の電位の転送パルスを供給するステップとを有する。
【００２４】
また、上記目的を達成するカメラは、上記の固体撮像装置を備える。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、転送トランジスタのゲート直下のトラップに捕獲された正孔が読出し駆動中に放出され、信号電荷と再結合することにより発生する画質劣化を第３の電位を用いて、トラップされた正孔を放出することで低減するという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の第１の実施形態における固体撮像装置を示す図である。
【図２Ａ】本発明の第１の実施形態における垂直走査バッファ回路内の一行に対応する単位回路の構成例を示す図である。
【図２Ｂ】本発明の第１の実施形態における垂直走査バッファの構成例及び駆動タイミングチャートである。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る固体撮像装置の駆動手法を示すタイミングチャートである。
【図４】本発明の実施形態における固体撮像装置を示す図である。
【図５】本発明の実施形態に係る固体撮像装置における転送トランジスタのゲート下界面近傍での電荷の動きを示す模式図である。
【図６Ａ】本発明の第２の実施形態における垂直走査バッファの構成例示す図である。
【図６Ｂ】本発明の第２の実施形態における垂直走査バッファの駆動タイミングを示す図である。
【図６Ｃ】本発明の第２の実施形態における垂直走査バッファの他の構成例示す図である。
【図７】本発明の第２の実施形態における固体撮像装置の駆動手法を示すタイミングチャートである。
【図８】本発明の第３の実施形態における周辺回路例を示す図である。
【図９】本発明の第４の実施形態における垂直走査バッファ回路の構成例である。
【図１０】本発明の第５の実施形態に撮像装置に関する図面である。
【図１１Ａ】本発明の実施形態の比較例に係る固体撮像装置の駆動手法を示すタイミングチャートである。
【図１１Ｂ】本発明の実施形態の比較例に係る固体撮像装置の駆動手法を示すタイミングチャートである。
【図１２】本発明の実施形態の比較例に係る固体撮像装置の駆動手法を示すタイミングチャートである。
【図１３】本発明の実施形態の比較例に係る固体撮像装置における転送トランジスタのゲート下界面近傍での電荷の動きを示す模式図である。
【図１４】従来技術を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
（第１の実施形態）
まず、本実施の形態における固体撮像装置の概要について説明する。本実施の形態における固体撮像装置は、行列状に配列された複数の単位セルと、前記複数の単位セルの行走査を駆動するためにリセット信号および転送信号を生成する行走査部とを備える。
【００２８】
前記複数の単位セルの各々は、入射光を信号電荷に変換するフォトダイオードと、信号電荷を保持するフローティングディフュージョン（ＦＤ）と、前記転送信号に従って前記フォトダイオードからフローティングディフュージョンに信号電荷を転送する転送トランジスタ（１０５）と、前記リセット信号に従って前記フローティングディフュージョンの電位をリセットするリセットトランジスタ（１０６）と、前記フローティングディフュージョンに蓄積された信号電荷を電圧に変換する増幅トランジスタ（１０８）とを備える。
【００２９】
前記行走査部は、第１の電位（Ｖ１）の転送パルスの供給によって前記フォトダイオードからフローティングディフュージョンへの信号電荷を転送させる転送動作の駆動前に、前記転送信号の電位を第２の電位（Ｖ２）から第３の電位（Ｖ３）に変化させることを特徴とする。ここで、前記第１の電位は、前記転送トランジスタをオン状態にするための正の電位である。前記第２の電位は、前記転送トランジスタのゲート下で正孔がピンニングし、かつ、前記転送トランジスタをオフ状態にするための電位である。前記第３の電位は、前記転送トランジスタのゲート下で正孔がピンニングせず、かつ、前記転送トランジスタをオフ状態にするための、前記第１の電位より低く前記第２の電位より高い電位である。
【００３０】
この構成によれば、前記転送信号の電位を第２の電位（Ｖ２）から第３の電位（Ｖ３）に変化させることにより、転送トランジスタのゲート下界面近傍のトラップに捕獲されている正孔が放出される。転送動作時には、このような正孔と信号電荷との再結合による信号電荷の消失を低減することができる。これにより、画質劣化を低減するという効果がある。
【００３１】
以下、図面を参照しながら、本発明の第１の実施形態に係る固体撮像装置について説明する。
【００３２】
図１は本発明の第１の実施形態に係る固体撮像装置の装置構成図である。
【００３３】
図１より、固体撮像装置は、半導体基板上に、各々フォトダイオード（ＰＤ）１０４と、フォトダイオードから信号を読み出す転送トランジスタ１０５と、信号をリセットするためのリセットトランジスタ１０６と、増幅トランジスタ１０８と、列信号線１０９と、ドレイン線（ＶＤＤＣＥＬＬ）１１２、前記フォトダイオード(ＰＤ)１０４の電荷が読み出され蓄積されるフローティングディフュージョン（ＦＤ）１０７を有する単位セル１０３の複数を二次元状に配列した撮像領域１０１を備えている。
【００３４】
また、光信号電荷を発生する前記フォトダイオード(ＰＤ)１０４はアノード側が接地され、カソード側は転送トランジスタ１０５を介して前記フローティングディフュージョン（ＦＤ）１０７に接続されている。また、前記フローティングディフュージョン（ＦＤ）１０７はこれをリセットするための前記リセットトランジスタ１０６の一方の電極と、光信号電荷を電圧として出力するための前記増幅トランジスタ１０８のゲートに接続されている。また、前記リセットトランジスタ１０６の他方の電極と前記増幅トランジスタ１０８のドレインは、前記ドレイン線（ＶＤＤＣＥＬＬ）１１２に接続され、前記ドレイン線（ＶＤＤＣＥＬＬ）１１２は他の単位セルと共通に接続され、かつタイミング発生回路に接続される。また、前記増幅トランジスタ１０８のソースは、垂直方向に配線される前記列信号線１０９に接続される。
【００３５】
また、列信号線１０９は同じ列に配置された他の単位セルにも同様に接続され、前記列信号線１０９は負荷トランジスタの一方の電極に接続される。前記負荷トランジスタの他方の電極は接地され、ゲートは水平方向に配線される負荷ゲート配線（ＬＯＡＤＣＥＬＬ）に接続される。
【００３６】
さらに、前記転送トランジスタ１０５のゲートは水平方向に配線される転送ゲート配線(ＴＲＡＮＳ)１１０に接続され、前記リセットトランジスタ１０６のゲートは水平方向に配線されるリセット配線（ＲＳＴ）１１１に接続される。
【００３７】
リセット配線（ＲＳＴ）１１１は、同じ行に配置された他の単位セルにも同様に接続されて、マルチプレクサ回路に接続されており、後述する駆動タイミングにもとづいて信号電圧が供給される。他方、転送ゲート配線(ＴＲＡＮＳ)１１０は垂直走査バッファ回路に接続されており、前記マルチプレクサ回路と同様に、同じ行に配置された他の単位セルにも接続されて、後述する駆動タイミングにもとづいて信号電圧が供給される。
【００３８】
さらに、図１より、タイミング発生回路から送られる垂直シフトレジスタを駆動するタイミングにより垂直シフトレジスタが動作し、その垂直シフトレジスタより出力される信号と、タイミング発生回路から送られる信号とがマルチプレクサ回路に入力されることで、各行に適当なリセットトランジスタを駆動するパルスがリセット配線（ＲＳＴ）１１１を通じて印加される。また、前記垂直シフトレジスタより出力される信号と、タイミング発生回路から送られる転送タイミング信号（ＴＲ）及び電位切り替え信号（ＳＷ）とが垂直走査バッファ回路に入力されることで、読出し行及びシャッター行の転送トランジスタのゲートに印加する、適当な転送パルスを生成する。
【００３９】
前記の垂直走査バッファ回路により転送パルスは、３値の電位をもった信号電圧が供給される。また、その３値の転送パルスは転送トランジスタをオンするための正電位(第１電位、例えば３Ｖ)とオフするための負電位（第２電位、例えば−２Ｖ）の２値を備えており、これにより転送トランジスタをオフする際に負電位を印加するのは暗電流や白キズ対策のためである。
【００４０】
さらに、本発明の第１の実施形態に係る固体撮像装置では、転送トランジスタをオン状態にする第１の電位（正電位、例えば３Ｖ）と転送トランジスタをオフ状態にする第２の電位(負電位、例えば−２Ｖ)、そして第３電位としてゲート下界面近傍に正孔がピンニングを防ぐ負電位ではない電位（例えば０Ｖ）を用いて、固体撮像装置を駆動することを特徴としている。なお、この動作は後述で詳細に説明する。
【００４１】
また転送トランジスタのゲート電位が転送トランジスタのウェルの電位と同電位でもゲート下界面近傍に正孔がピンニングせず、かつ、転送トランジスタがオフになるため、第３の電位として、ウェルと同じ電位を用いることも有用である。
【００４２】
上記の駆動により単位セル１０３から読み出された信号レベルは、各行の単位セル１０３の列信号線１０９を通して、画素毎の信号はノイズ信号を除去し、さらにデジタル値へ返還される。その後、タイミング発生回路から送られる水平シフトレジスタを駆動するタイミングにより水平シフトレジスタが駆動され、ＡＤＣ回路内の画素毎の信号が、デジタルメモリに記録された後、前記デジタルメモリから撮像装置外に出力される。図１では簡単のため２行１列の画素アレイとしているが、このサイズに限定したものではない。
【００４３】
なお、図１に示した固体撮像装置は、上記のような単位セルの構成の他に特許文献１のような選択トランジスタを用いる単位セルの構成(図４参照  選択トランジスタ８Ｅ)とすることもできる。
【００４４】
また、図１、図４の固体撮像装置は、画素は半導体基板の表面、すなわち、トランジスタのゲート端子及び配線が形成された面と同じ面側に形成される構造とともに、画素が半導体基板の裏面、すなわちトランジスタのゲート端子及び配線が形成された面に対して裏面側に形成される、いわゆる、裏面照射型イメージセンサ（裏面照射型固体撮像装置）の構造を用いることも出来る。
【００４５】
次に、図２Ａ、図２Ｂを用いて、本発明の第１の実施形態に係る固体撮像装置の詳細ではり、具体的には垂直走査バッファ回路の詳細について説明する。図２Ａは本発明の第１の実施形態における、垂直走査バッファ回路の一例を示すものである。
【００４６】
図２Ａより、前記の垂直走査バッファ回路には３種類の電圧が印加されている。すなわち、正の電位１（例えば３Ｖ）、負の電位２（例えば−２Ｖ）及び電位３（例えば０Ｖ）が印加されている。本実施例において電位３は０Ｖのため、接地することで容易に供給することができ、降圧回路などの回路が不要なことも利点である。また入力される信号は、シフトレジスタ信号（ＳＲ[ｎ]）とシャッター用シフトレジスタ信号（ＳＨＳＲ［ｎ］）と転送タイミング信号（ＴＲ）とシャッター時転送タイミング信号（ＥＴＲ）と電位切り替え信号（ＳＷ［ｎ］）である。なお図１にもあるように前記シフトレジスタ信号（ＳＲ[ｎ]）及びシャッター用シフトレジスタ信号（ＳＨＳＲ［ｎ］）はシフトレジスタと接続され、該当行が読出し行である場合にはＳＲ［ｎ］にハイレベルが入力され、該当行がシャッター行である場合にはＳＨＳＲ［ｎ］が印加される。
【００４７】
また電位切り替え信号（ＳＷ［ｎ］）と転送タイミング信号（ＴＲ）とシャッター時転送タイミング信号（ＥＴＲ）はタイミング発生回路に接続されており次に述べるようなタイミングで駆動され垂直走査バッファに入力される。
【００４８】
垂直走査バッファ回路の出力としては、前記の転送トランジスタ１０５のゲートに接続される前記の転送ゲート配線（ＴＲＡＮＳ［ｎ]）１１０と接続されており転送パルス駆動として出力される。
【００４９】
また、図２Ｂは、垂直走査バッファ回路の駆動（動作）を示した図であり、図のＡ〜Ｄの区間はＳＲ[ｎ]がハイレベル、ＳＨＳＲ［ｎ］がローレベルであるから、該当行の駆動は読出し行となる。このときＳＷ［ｎ］にハイレベルが与えられ、さらに転送タイミング信号（ＴＲ）がローレベルの場合、図２Ａの回路図における出力段バッファのゲートにはハイレベル(３Ｖ)の電位が印加されるため前記出力バッファにおけるＮ−ｃｈ型ＭＯＳがオンになる、このときマルチプレクサにより、前記出力バッファにおけるＮ−ｃｈ型ＭＯＳのソース(配線ａ)には０Ｖが印加される。
【００５０】
その結果、ＴＲＡＮＳ［ｎ］には０Ｖが出力される（図２ＢのＡ期間）。これが前述の転送トランジスタ３値駆動における第３の電位になる。
【００５１】
次に転送タイミング信号（ＴＲ）がハイレベルになると出力段バッファのゲートにローレベルが印加され、出力段バッファのＰ−ｃｈ型ＭＯＳがオンになるためＴＲＡＮＳ［ｎ］には３Ｖが出力される＜図２ＢのＢ期間）。これが前述の第１の電位になる。
【００５２】
次に転送タイミング信号（ＴＲ）がローレベルになると出力段バッファのゲートがハイレベルになるため、ＴＲＡＮＳ［ｎ］には再び０Ｖが出力される＜図２ＢのＣ期間＞）。次にＳＷ［ｎ］がローレベルになり、マルチプレクサが切り替わるため配線ａに−２Ｖが印加され、転送パルス信号（ＴＲＡＮＳ［ｎ］）には−２Ｖが出力される（図４のＤ期間）。またこの区間ではＥＴＲがハイレベルになるが、ＴＲＡＮＳ［ｎ］の信号には影響しない(−２Ｖのままである)。これが前述第２の電位となる。
【００５３】
図２ＢのＥの区間はＳＲ[ｎ]がローレベル、ＳＨＳＲ［ｎ］がローレベルであるから、該当行の駆動は非選択行となり、いかなる信号が入力されても出力である転送パルスは第２の電位（−２Ｖ）を出力したままになる。
【００５４】
図２ＢのＦ〜Ｈの区間はＳＲ[ｎ]がローレベル、ＳＨＳＲ［ｎ］がハイレベルであるから、該当行の駆動はシャッター行となる。図Ｆの区間では入力信号ＴＲ、ＥＴＲ、ＳＷ［ｎ］が区間Ａ〜Ｃと同じように入力されるが、ＴＲＡＮＳ［ｎ］の信号は変化しない(−２Ｖのままである)。
【００５５】
次にＧの区間でＥＴＲがハイレベルになると出力段バッファのゲートにローレベルが印加され、出力段バッファのＰ−ｃｈ型ＭＯＳがオンになるためＴＲＡＮＳ［ｎ］には第１の電位（３Ｖ）が出力される。これがシャッター時の信号電荷転送となる。再びＥＴＲがローレベルになると出力段バッファのＰ−ｃｈ型ＭＯＳがオフになるためＴＲＡＮＳ［ｎ］には第２の電位（−２Ｖ）が出力される（区間Ｈ）。
【００５６】
次に、図３は本発明の第１の実施形態における固体撮像装置の動作（駆動手法）を示すタイミングチャートである。
【００５７】
図３より、読出し行以外では転送トランジスタ１０５のゲートに前記第２の電位である負電位（ 例えば、−２Ｖ）を与ることでオフ状態となっている。そのため転送トランジスタ１０５におけるゲート下の界面近傍には正孔が誘起され、さらに誘起された正孔の内のいくつかはトラップに捕獲されている状態である（図５（ａ））。読出し行ではｔ１のタイミングで電位切り替え信号（ＳＷ）がハイレベルになり、前述の垂直操作レジスタの動作により転送トランジスタ１０５のゲートには前記第３の電位である０Ｖが印加される。この効果により、転送トランジスタ１０５のゲート下界面近傍のトラップに捕獲されていた正孔が放出され始める。
【００５８】
その後、ｔ２においてリセット配線（ＲＳＴ）にハイレベルを印加して読出し行における単位セルのフローティングディフュージョン（ＦＤ）１０７の電位をリセットレベルにして、ｔ４からｔ５で駆動パルスＳＨをハイレベルにして、前記のＡＤＣ回路でリセットレベルを取り込む。この時、区間ｔ１からｔ２の時間をτとすると、このτは正孔が捕獲されたトラップより放出される時定数より長いことを満たす最短時間にすることが望ましい。
【００５９】
さらに、時定数より長くすることで、ゲート下界面近傍にはトラップに正孔が残らなくなる。そのため、ｔ５からｔ６の区間で転送トランジスタ１０５のゲートに前記第１の電位である正電位(例えば３Ｖ)を印加して転送トランジスタをオンにしてフォトダイオード（ＦＤ）１０４からフローティングディフュージョン（ＦＤ）１０７へ転送トランジスタ１０５のゲート下のチャネルで信号電荷を転送する際に、信号電荷が、正孔と再結合して発生する信号電荷の消滅が起こらなくなる。この効果により、低照度時のリニアリティやザラの劣化が抑えられ、特に低照度時における画質の向上を達成できる。また他方、前記時間τを可能な限り短くすることにより、暗電流や白キズによる画質の劣化を抑えることができる。
【００６０】
ｔ７での信号電荷転送終了後、転送トランジスタ１０５のゲートには第３の電位（０Ｖ）を印加し続ける。この理由は、フローティングディフュージョン（ＦＤ）１０７の状態をリセットレベル取り込み時（ｔ４〜ｔ５の区間）と同じに保つことで、信号レベルとリセットレベルを同相に保つことができ、前記２つの信号の差分を実行した際に、十分な半導体素子固有のノイズ成分（ｖｔばらつき等）の除去効果が期待できる。
【００６１】
その後、ｔ８からｔ９の区間で再び駆動パルスＳＨをハイレベルにして、信号レベルを前記ＡＤＣ回路に取り込みが行われるが、この信号レベルの取り込みが完了した段階で、電位切り替え信号（ＳＷ）をローレベルにすることで、転送トランジスタ１０５のゲートにかかる電位を第２の電位（−２Ｖ）に切り替える（ｔ１０）。これ以降の動作においては、従来例における駆動と変わるところはない。
【００６２】
以上、図面を用いて説明したように、本実施形態に係る固体撮像装置およびその駆動方法は、信号電荷転送前に前記第２の電位から前記第３の電位に切り替える駆動をすることで、信号電子転送前にはゲート下界面近傍でトラップされた正孔は放出され（図５（ｂ））、かつ、フォトダイオード（ＰＤ）とフローティングディフュージョン（ＦＤ）が電気的に遮断されている。この後、最適な時間が経過した後に転送トランジスタをオンにして信号電荷を転送する（図５（ｃ））。
【００６３】
また、上記の第３の電位に保持する最適な時間とは、正孔が捕獲されたトラップの放出に対する時定数より長いことを満たした上で、できる限り最短の時間である。前記の時定数より第３の電位に保持する時間を長くすることにより、ゲート下界面近傍には存在した正孔はトラップに捕獲されていた分も含めて存在しなくなるため、信号電荷転送時に正孔と信号電荷の再結合による電荷消失が発生しない状態を作り出し、かつ、第３の電位に保持する時間をできる限り短くすることにより表面トラップを介した暗電流及び白キズの影響を最小にする効果がある。その結果、主に低照度時における画像の劣化を防ぐことができる。
【００６４】
（第２の実施形態）
図面を参照にして、本発明の第２の実施形態について説明する。なお、以下は、第１の実施形態との違いを中心に説明し、それ以外の部分は第１の実施形態と同じである。
【００６５】
すなわち、第１の実施形態では読出し行となる１Ｈの走査区間のなかで転送トランジスタのゲートに３値電位を印加して駆動する方法の一例を示した。しかし、前述のように第３の電位に保持する時間は、正孔が捕獲されたトラップの放出に対する時定数より長いことを満たす最短時間にすることが望ましいとある。もし前記の正孔が捕獲されたトラップの放出に対する時定数が長い場合、第３の電位に保持する時間を十分に保持しようとすると、１Ｈの区間では駆動が足りない場合がある。これは使用するシステムのクロック周波数や、フレームレートに左右される。
【００６６】
そこで、本実施形態では、読出し行を走査する複数行前から該当の単位セルの転送トランジスタのゲート電位を第３の電位に保持することを特徴とするものである。
【００６７】
まず、図６Ａは本発明の本発明の第２の実施形態に係る固体撮像装置およびその駆動方法であり、具体的には、垂直走査バッファ回路を示すものである。
【００６８】
図６Ａより、垂直走査バッファ回路には前記電位１（例えば３Ｖ）、前記電位２（例えば−２Ｖ）前記電位３（例えば０Ｖ）が印加されている。また入力される信号は、前記シフトレジスタ信号（ＳＲ[ｎ]）前記シャッター用シフトレジスタ信号（ＳＨＳＲ［ｎ］）と前記転送タイミング信号（ＴＲ）と前記シャッター用転送タイミング信号（ＥＴＲ）と前記電位切り替え信号（ＳＷ［ｎ］）があり、さらに本実施例においては該当行の一行前のシフトレジスタ信号（ＳＲ[ｎ−１]）が入力されている。
【００６９】
また、図６Ｂは、垂直走査バッファ回路の駆動（動作）を示した図であり、これにより該当行の一行前が読出し行であれば、前記該当行のシフトレジスタ信号（ＳＲ［ｎ］）はローレベルであるが、前記一行前のシフトレジスタ信号（ＳＲ[ｎ−１]）がハイレベルになるため、前記電位切り替え信号（ＳＷ［ｎ］）がハイレベルであれば、マルチプレクサにはハイレベルの信号が入力され、出力段バッファのＮ−ｃｈ型ＭＯＳのソース（配線ａ）が電位３（本実施例では０Ｖ）になるため、該当行のＴＲＡＮＳ［ｎ］からは前記第３の電位（０Ｖ）を出力することができる。
【００７０】
なお、本実施形態垂の直走査バッファ回路による該当行での動作は、シャッター動作含めて、第１の実施形態と同様にパルス発生を行うことが出来る。
【００７１】
なお、図６Ａ、図６Ｂでは、説明を容易にするため、一行前から第３の電位を与えるようにしている。しかし、本実施形態は、図６Ｃのように多入力ＯＲゲート６０２を用い、複数行分のシフトレジスタ信号（図ではＳＲ［ｎ−１］及びＳＲ［ｎ−２］）を入力することで、この場合、該当行の２行前の駆動タイミングで、該当行のＴＲＡＮＳ［ｎ］より第３の電位を出力することが出来る。また、多入力ＯＲゲート６０２を更なる多段入力とすることで、使用する半導体における正孔が捕獲されたトラップの放出に対する時定数に対応することが可能となる。
【００７２】
次に、図７は本発明の第１の実施形態における固体撮像装置の動作（駆動手法）を示すタイミングチャートである。
【００７３】
図７より、ｔ１〜ｔ２の区間は該当行であるｎ行目に対する１行前（ｎ−１行目）を非選択とするための駆動であり、ｎ−１行目における単位セル１０３におけるフローティングディフュージョン(ＦＤ)１０７を非選択電位にするためにドレイン線（ＶＤＤＣＥＬＬ）１１２の電位を下げている。その後、ｔ３において電位選択信号ＳＷをハイレベルにすると前記垂直走査バッファよりｎ行目における転送トランジスタの転送ゲート配線（ＴＲＡＮＳ［ｎ］）にはｎ−１行目の駆動中に第３の電位（０Ｖ）が出力される。
【００７４】
その後、ｎ行目の駆動になり、ｔ４のタイミングでＲＳＴ[ｎ]がハイレベルになるためｎ行目の単位セル１０３が選択状態になる。その後は第１の実施例で述べたようにｔ６〜ｔ７の区間でリセットレベルを前記ＡＤＣ回路にサンプルホールドし、ｔ８〜ｔ９の区間で転送トランジスタ１０５の転送ゲート配線（ＴＲＡＮＳ［ｎ］）を第１の電位にすることでオン状態にして信号電荷の転送を行い、ｔ１０からｔ１１の区間で駆動パルスＳＨをハイレベルにすることで信号レベルのサンプルホールドをする。サンプルホールド完了後、電位切り替え信号（ＳＷ［ｎ］）をローレベルにして転送トランジスタ１０５のゲートを第２の電位（−２Ｖ）に切り替える。以降の動作は第１の実施形態と同じである。
【００７５】
上記動作により、正孔が捕獲されたトラップの放出に対する時定数がｎ行目の駆動を超える長さの場合に、１行前からｎ行目の転送トランジスタ１０５のゲートを第３の電位にしておくことで正孔を十分に放出でき、再結合による電荷消失を防ぐことができるため、主に低照度時の画質の向上が可能となる。
【００７６】
また、本実施形態では、ｔ３のタイミングで転送トランジスタ１０５のゲートにかかる電位を第３の電位に切り替えているが、ｎ−１行目の駆動のいずれのタイミングでも電位切り替え信号（ＳＷ［ｎ］）を切り替えることで、電位の変更を行うことも出来る。
【００７７】
また、例えば図６（ｂ）の様に垂直走査バッファ回路にＯＲゲートを追加することで、さらに前の行からｎ行目の転送トランジスタ１０５のゲートにかかる電位を第３の電位にすることができる。これにより、いかなる長さの正孔が捕獲されたトラップの放出に対する時定数にも対応することが出来る。
【００７８】
（第３の実施形態）
図面を参照にして、本発明の第２の実施形態について説明する。なお、以下は、第１の実施形態との違いを中心に説明し、それ以外の部分は第１、第２の実施形態と同じである。
【００７９】
図８に示すように、本実施形態は、単位セルが、ひとつのフローティングディフュージョン（ＦＤ）に対して複数の転送トランジスタとフォトダイオード（ＰＤ）が接続される、いわゆる多画素１セルで構成されている。
【００８０】
さらに詳しく説明すると、フローティングディフュージョン（ＦＤ）１０７に対して転送トランジスタ１０５及び１０５'の一方の電極が共通で接続されており、転送トランジスタ１０５のもう一方の電極はフォトダイオード（ＰＤ）１０４のカソードと接続されている。また転送トランジスタ１０５'のもう一方の電極にはフォトダイオード（ＰＤ）１０４'のカソードと接続されている。転送トランジスタ１０５及び１０５'のゲートには個別に転送ゲート配線（ＴＲＡＮＳ）が接続され、垂直走査バッファと接続される。このとき各々のゲートに対して３値の電位、すなわち、正電位で転送トランジスタをオンする第１の電位、負電位で転送トランジスタをオフする第２の電位、そして転送トランジスタのゲート下界面近傍で正孔がピンニングせず、かつ、転送トランジスタをオフにする第３の電位を印加して駆動することを特徴とする固体撮像装置である。なお、図８では説明を容易とするため、２画素を１セルに含む構造にしているが、４画素を１セルに含む構造や、８画素を１セルに含む構造など、すなわちさらに多数の画素を１セルに含む構成を用いることも出来る。
【００８１】
また、駆動タイミングとしては、第１の実施例及び第２の実施例にて述べたタイミングをそのまま使用できる。これにより多画素１セルの構造を持った固体撮像素子においても、信号電荷転送時に転送ゲート下界面近傍におけるトラップに捕獲された正孔と信号電子との再結合による信号電荷の消失を防ぎ、低照度における画質の改善が出来る。
【００８２】
（第４の実施形態）
本実施形態は、転送トランジスタ１０５のゲートに与える電位として正の第１の電位(３Ｖ)、負の第２の電位（−２Ｖ）と更に転送トランジスタゲート下界面近傍でピンニングが発生せず、かつ、転送トランジスタをオフする第３の電位として、図９のように、半導体基板上で前記単位セル１０３を構成するウェルと同じ電位を印加して、転送トランジスタを３値のパルスで駆動する。
【００８３】
実現方法としては、例えば図２Ａにおける電位３とウェル電位を取っている配線を短絡すれば容易に実現可能であり、昇降圧回路が不要であるため用意に実現可能である。また駆動方法もこれまで述べてきた上記の実施例と同じ駆動で動作可能である。これにより信号電荷転送時に転送ゲート下界面近傍におけるトラップに捕獲された正孔と信号電子との再結合による信号電荷の消失を防ぎ、低照度における画質の改善することが出来る。
【００８４】
（第５の実施形態）
次に、本発明の第５の実施形態に係る撮像装置について図１０を用いて説明する。図１０は、本発明の第５の実施形態に係る撮像装置（カメラ）の構成を示すブロック図である。
【００８５】
図１０に示すように、撮像デバイスとしての本発明の第１〜第４の実施形態に係る固体撮像装置１００１、前記固体撮像装置１００１の撮像領域１０１上に被写体の像光を結像させる光学系１００２及び、前記光学系１００２に含まれるレンズ１００３とシャッター１００４、さらに固体撮像装置１００１の信出力信号を処理する画像信号処理部１００６、そして全体を制御する制御系１００５を含むカメラモジュールを含むシステムを言う。
【００８６】
レンズ１００３は、被写体像を固体撮像装置１００１の撮像領域１０１に結像する。固体撮像装置１００１は、レンズ１００３によって撮像面に結像された被写体像を画素単位で電気信号に変換して得られる画像信号を出力する。また固体撮像装置１００１から画像信号に対して種々の信号処理を行う画像信号処理部１００６も持つ。
【００８７】
本実施形態は、ビデオカメラやスチルカメラ、さらには携帯電話等のモバイル機器向けカメラモジュールなどの撮像装置において、その撮像装置として先述した上記実施形態における固体撮像装置を用いることで、ゲート下界面近傍でトラップに捕獲された正孔と信号電荷との再結合による消失を抑えることができるために、撮像画像の画質をより向上できる利点がある。
【００８８】
（比較例）
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態の比較例に係る固体撮像装置について説明する。図１１Ａ、図１１Ｂは、本発明の実施形態の比較例に係る固体撮像装置の駆動方法を示すタイミングチャートである。
【００８９】
図１１Ａより、まず定電圧(例えば３Ｖ)をドレイン線（ＶＤＤＣＥＬＬ）１１２に印加して、ドレイン線（ＶＤＤＣＥＬＬ）１１２が３Ｖの状態で駆動パルスＲＳＴハイレベルをリセットトランジスタ１０６に印加してリセット配線１１１を立ち上げると（ｔ１）、リセットトランジスタ１０６がオン状態になり、フローティングディフュージョンＦＤ１０７は前記ドレイン線（ＶＤＤＣＥＬＬ）１１２と同じ電位になり、該当の単位セル１０３が選択状態になる（ｔ１）。
【００９０】
この後、リセット配線１１１を立ち下げるリセットトランジスタ１０６をオフ状態にする（ｔ２）。
【００９１】
このＦＤの電位（ＦＤリセット電位＝３Ｖ）から増幅トランジスタ１０８のゲート−ソース間電位差（Ｖｇｓ）だけ下がった電位が列信号線１０９のリセットレベルとなる。この時、タイミング発生回路からＡＤＣ回路に接続されたサンプルホールド線(ＳＨ)をハイレベルにすることで列信号線１０９に接続されている次段のＡＤＣ回路で列信号線１０９のリセットレベルを取り込みはじめ、前記駆動パルスＳＨをローレベルのタイミングでリセットレベルのサンプルホールドを完了する(ｔ３〜ｔ４)。
【００９２】
次に、駆動パルスＴＲＡＮＳにはｔ５のタイミングまで負電位（例えば−１Ｖ）が印加されており、転送トランジスタ１０５はオフ状態になっている。ここに正電位(例えば３Ｖ)のハイレベル電位を転送トランジスタ１０５に印加することで転送トランジスタ１０５をオン状態にする（ｔ５〜ｔ６）。このときフォトダイオード（ＰＤ）１０４に光の入射が無く、信号電荷（光電子）が蓄積されていない場合は、転送トランジスタ１０５がオンしてもフローティングディフュージョンＦＤ１０７はＦＤリセット電位のままで変化しない（図１１（Ａ）ｔ５〜）。
【００９３】
逆にフォトダイオード（ＰＤ）１０４に光の入射があり、信号電荷（光電子）が蓄積されていた場合は、フォトダイオード（ＰＤ）１０４からフローティングディフュージョン（ＦＤ）１０７に信号電荷（光電子）が転送され、フローティングディフュージョン（ＦＤ）１０７の電位が信号電荷（光電子）に応じて下がり、このＦＤ電位から増幅トランジスタ１０８のソース−ゲート間電位差（Ｖｇｓ）だけ下がった列信号線１０９の電位（信号レベル）も連動して下がる（図１１（Ｂ）ｔ５〜）。この時、前記駆動パルスＳＨをハイレベルにすることで列信号線１０９の電位（信号レベル）を次段のＡＤＣ回路で取り込み、ｔ４のタイミングで取り込んだリセットレベルと信号レベルの差を取り画素信号とする（ｔ７〜ｔ８）。最終的には画素信号をデジタル値に変換して固体撮像装置より出力する。
【００９４】
ｔ１３においてドレイン線（ＶＤＤＣＥＬＬ）の信号を立ち下げる。この電位を非選択電位(例えば０Ｖ)とする。その後駆動パルスＲＳＴハイレベルをリセットトランジスタ１０６のゲートに印加すると、リセットトランジスタ１０６がオン状態になり、フローティングディフュージョンＦＤ１０７は前記ドレイン線（ＶＤＤＣＥＬＬ）１１２と同じ電位、すなわち非選択電位となり、該当の画素は非選択状態となる（ｔ１４〜ｔ１５）。
【００９５】
一方、シャッター行においては駆動パルスＲＳＴハイレベルをリセットトランジスタ１０６のゲートに印加する(ｔ９)。その後、駆動パルスＴＲＡＮＳハイレベルを転送トランジスタ１０５のゲートに印加する(ｔ１０〜ｔ１１)。この状態では前記シャッター行のリセットトランジスタ１０６がオンになっているためフローティングディフュージョン（ＦＤ）１０７の電位はＦＤリセット電位（＝３Ｖ）のまま変化しない。その後、リセット配線１１１を立ち下げる。
【００９６】
また、図１２より、駆動パルスＲＳＴの立下がり(ｔ２)と同時もしくはそれよりも前に、転送トランジスタ１０５のゲート電位を負電位の第１の電位(例えば、−２Ｖ)から前記第１の電位と転送トランジスタ１０５をオン状態にする正電位（例えば、３Ｖ）の第２電位の中間電位で、かつ、負電位である第３の電位(例えば、−１Ｖ)を印加する。
【００９７】
その後、転送トランジスタ１０５のゲートに前記第１の電位(３Ｖ)を印加してフォトダイオード（ＰＤ）１０４からフローティングディフュージョン（ＦＤ）１０７に信号電荷（光電子）を転送(図１２、ｔ５〜ｔ６)し、さらに転送トランジスタ１０５のゲートに前記第３の電位を印加し、駆動パルスＳＨが立ち下がるｔ８以降に転送トランジスタ１０５のゲート電位を前記第２の電位に切り替える。
【００９８】
しかし、この動作では、図１３に示すように、転送トランジスタをオフにするため転送トランジスタのゲートに負の電位(例えば−２Ｖ)を印加すると、転送トランジスタのゲート下には正孔が誘起される。結果、転送トランジスタのゲート下界面近傍に存在するトラップに正孔が捕獲される（図１３（ａ））。この状態でフォトダイオード（ＰＤ）に蓄積された信号電荷をフローティングディフュージョン（ＦＤ）に転送するため、転送トランジスタのゲートに正の電位(例えば３Ｖ)を印加すると、転送トランジスタがオン状態になり、ゲート下にチャネルが形成され、信号電荷がフォトダイオード（ＰＤ）からフローティングディフュージョン（ＦＤ）に移動するが、この時同時にゲート下界面近傍のトラップに捕獲されていた正孔がチャネルを移動している信号電荷と再結合することで、信号電荷が消滅してしまう（図１３（ｂ））。特に信号電荷の少ない低照度の領域では出力の低減によるリニアリティ特性の劣化や画質の劣化が問題となる。
【００９９】
以上説明してきたように、各実施の形態における固体撮像装置は、次の特徴を有している。
【０１００】
（ａ）前記第２の電位Ｖ２は負の電位であり、第３の電位Ｖ３はグラウンド電位である。ここで、第３の電位Ｖ３は、転送トランジスタが形成されるウェル領域の電位と同電位であってもよい。
【０１０１】
（ｂ）前記単位セルは、前記増幅トランジスタに接続され、前記増幅トランジスタで変換された電圧を列信号線に出力するか否かを選択する選択トランジスタを備えていてもよい（図４参照）。
【０１０２】
（ｃ）前記行走査部は、前記リセット信号による前記フローティングディフュージョンの電位をリセットするリセット動作よりも前に、前記転送信号の電位を第２の電位（Ｖ２）から第３の電位（Ｖ３）に変化させることが望ましい。
【０１０３】
もし、リセット動作後かつ転送動作の前に第２の電位から第３の電位に変化させた場合は、フローティングディフュージョンに、ゲート下界面近傍のトラップに捕獲されている正孔が放出され、正孔がリセットレベルに対するノイズ源となる可能性がある。
【０１０４】
ところが、上記の構成によれば、リセット動作の前に、ゲート下界面近傍のトラップに捕獲されている正孔が放出されるので、リセットレベルのノイズを低減することができる。
【０１０５】
ここで、第２の電位から第３の電位に変化させるタイミングについては、当該変化からリセット動作開始までの時間が第３の電位により正孔が放出されるまでの時定数よりも長いことを満たす最小時間が望ましい。
【０１０６】
（ｄ）前記行走査部は、前記リセット動作の開始よりも所定時間前に前記転送信号の電位を第２の電位（Ｖ２）から第３の電位（Ｖ３）に変化させることが望ましい。ここで、所定時間は、第３の電位によって前記転送トランジスタのゲート下に存在するトラップから正孔が放出されるのに要する時間を示す時定数より長いことを満たす最小の時間である。この構成によれば、正孔が捕獲されたトラップから放出される時定数よりも長く転送トランジスタのゲートを第３の電位にしておくことで正孔を十分かつ確実に放出することができ、再結合による電荷消失をより確実に低減することができる。
【０１０７】
さらに、正孔が捕獲されたトラップから放出される時定数が第ｎ行目の駆動時間を超える長さの場合には、１行前からｎ行目の転送トランジスタのゲートを第３の電位にしておくことで正孔を十分かつ確実に放出することができ、再結合による電荷消失をより確実に低減することができる。これにより、主に低照度時の画質の向上が可能となる。また第３の電位に保持する時間を、前記転送トランジスタのゲート下に存在するトラップから正孔が放出されるのに要する時間を示す時定数より長いことを満たしたうえで、可能な限り短くすることにより、暗電流や白キズによる画質の劣化を抑えることができる。
【０１０８】
（ｅ）前記固体撮像装置は、さらに、前記複数の単位セルの列毎に、前記増幅トランジスタから出力される電圧をサンプルホールドするサンプルホールド部を備え、前記行走査部は、前記転送動作の完了から前記サンプルホールドの完了まで前記第２の電位を維持し、サンプルホールドの完了後に前記第２の電位から前記第３の電位に変化させるようにしてもよい。この構成によれば、読出時のフローティングディフュージョンの状態をリセット動作時の状態と同じに保つことで、信号レベルをリセットレベルに対して同相に保ち、半導体素子固有のノイズ成分の除去が期待できる。
【０１０９】
（ｆ）前記固体撮像装置は、さらに、前記複数の単位セルの列毎に、前記増幅トランジスタから出力される電圧をＡＤ変換するＡＤ変換部を備え、前記行走査部は、前記転送動作の完了から前記ＡＤ変換の完了まで前記第２の電位を維持し、前記ＡＤ変換の完了後に前記第２の電位から前記第３の電位に変化させるようにしてもよい。この構成によれば、読出時のフローティングディフュージョンの状態をリセット動作時の状態と同じに保つことで、信号レベルをリセットレベルに対して同相に保ち、半導体素子固有のノイズ成分の除去が期待できる。
【０１１０】
（ｇ）また、本発明の実施の形態における固体撮像装置の駆動方法は、行列状に配列された複数の単位セル（１０３）と、前記複数の単位セルの行走査を駆動するためにリセット信号および転送信号を生成する行走査部（１０２）とを備える固体撮像装置の駆動方法であって、行走査において、前記転送信号の電位を第２の電位（Ｖ２）から第３の電位（Ｖ３）に変化させるステップと、行走査において、前記フォトダイオードからフローティングディフュージョンへの信号電荷を転送させるために第１の電位（Ｖ１）の転送パルスを供給するステップとを有する。
【０１１１】
（ｈ）また、本発明の実施の形態における撮像装置（カメラ）は、上記の固体撮像装置を備える。
【産業上の利用可能性】
【０１１２】
本発明に係る固体撮像装置及びカメラは、デジタルスチルカメラ、ビデオカメラ、車載カメラ、監視カメラ、医療用カメラ等に有用である。
【符号の説明】
【０１１３】
１０１  撮像領域
１０２  行走査部
１０３ 単位セル
１０４ フォトダイオード（ＰＤ）
１０５ 転送トランジスタ
１０６ リセットトランジスタ
１０７ フローティング ディフュージョン(ＦＤ)
１０８ 増幅トランジスタ
１０９ 列信号線
１１０ 転送ゲート配線（ＴＲＡＮＳ）
１１１ リセット配線（ＲＳＴ）
１１２ ドレイン線（ＶＤＤＣＥＬＬ）
６０１  ＯＲゲート(論理ゲート)
６０２  多入力ＯＲゲート(論理ゲート)
１００１  固体撮像装置
１００２  光学系
１００３  レンズ
１００４  シャッター
１００５  制御系
１００６  画像信号処理部
【図１】
0005535685.tif 000002
【図２Ａ】
0005535685.tif 000003
【図２Ｂ】
0005535685.tif 000004
【図３】
0005535685.tif 000005
【図４】
0005535685.tif 000006
【図５】
0005535685.tif 000007
【図６Ａ】
0005535685.tif 000008
【図６Ｂ】
0005535685.tif 000009
【図６Ｃ】
0005535685.tif 000010
【図７】
0005535685.tif 000011
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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