(57)【要約】【課題】電荷電圧変換部に転送可能な電荷の量を増大させ、ダイナミックレンジを拡大するために有利な構成を有する固体撮像装置を提供する。【解決手段】固体撮像装置は、光電変換部と、電荷電圧変換部と、前記光電変換部で生じた電荷を前記電荷電圧変換部に転送することによって前記電荷電圧変換部の電位を第１方向に変化させる転送トランジスタと、前記電荷電圧変換部の電位に応じた信号を列信号線に出力する増幅トランジスタと、を有し、前記増幅トランジスタによってノイズレベルおよび光信号レベルが順に前記列信号線に出力される。固体撮像装置は、前記電荷電圧変換部との間に容量を有する制御信号線と、前記電荷電圧変換部がフローティング状態であって前記ノイズレベルが前記列信号線に出力される前の期間において、前記第１方向とは反対の第２方向に前記電荷電圧変換部の電位が変化するように前記制御信号線の電位を変化させる制御部とを備える。【選択図】図２
2015149524.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光電変換部と、電荷電圧変換部と、前記光電変換部で生じた電荷を前記電荷電圧変換部に転送することによって前記電荷電圧変換部の電位を第１方向に変化させる転送トランジスタと、前記電荷電圧変換部の電位に応じた信号を列信号線に出力する増幅トランジスタと、を有し、
前記増幅トランジスタによって、前記転送トランジスタが前記電荷を前記電荷電圧変換部に転送する前のノイズレベル、および、前記転送トランジスタが前記電荷を前記電荷電圧変換部に転送した後の光信号レベルが順に前記列信号線に出力される固体撮像装置であって、
制御信号線と前記電荷電圧変換部との間の容量と、
前記電荷電圧変換部がフローティング状態であって、かつ、前記ノイズレベルが前記列信号線に出力される前の期間において、前記第１方向とは反対の第２方向に前記電荷電圧変換部の電位が変化するように前記制御信号線の電位を変化させる制御部と、
を備えることを特徴とする固体撮像装置。
【請求項２】
前記電荷電圧変換部は、半導体領域を含み、
前記容量は、前記制御信号線に電気的に接続された電極と前記半導体領域との間の容量成分を含む、
ことを特徴とする請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項３】
前記電荷電圧変換部の少なくとも一部は、半導体基板の中に形成され、
前記電極は、前記半導体基板の上に絶縁膜を介して配置されている、
ことを特徴とする請求項２に記載の固体撮像装置。
【請求項４】
前記半導体領域と同一の導電型を有する第２半導体領域を前記半導体基板の中に有し、
前記電極は、前記半導体領域と前記第２半導体領域との間の領域の上に前記絶縁膜を介して配置されている、
ことを特徴とする請求項３に記載の固体撮像装置。
【請求項５】
前記半導体領域とは異なる導電型を有する第２半導体領域を前記半導体基板の中に有し、
前記電極は、前記半導体領域と前記第２半導体領域との間の領域の上に前記絶縁膜を介して配置されている、
ことを特徴とする請求項３に記載の固体撮像装置。
【請求項６】
素子分離を前記半導体基板の中に有し、
前記電極は、前記半導体領域と前記素子分離との間の領域の上に前記絶縁膜を介して配置されている、
ことを特徴とする請求項３に記載の固体撮像装置。
【請求項７】
付加容量を更に備え、
前記容量は、前記付加容量と前記電荷電圧変換部との間に電流経路を形成可能に配置されたトランジスタのゲートと前記電荷電圧変換部との間の容量成分を含む、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の固体撮像装置。
【請求項８】
前記制御部が、前記第２方向に前記電荷電圧変換部の電位が変化するように前記制御信号線の電位を変化させることによって、前記トランジスタがオフからオンに遷移する、
ことを特徴とする請求項７に記載の固体撮像装置。
【請求項９】
第２光電変換部と、第２電荷電圧変換部と、前記第２光電変換部で生じた電荷を前記第２電荷電圧変換部に転送する第２転送トランジスタと、を更に備え、
前記容量は、前記電荷電圧変換部と前記第２電荷電圧変換部との間に電流経路を形成可能に配置されたトランジスタのゲートと前記電荷電圧変換部との間の容量成分を含む、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の固体撮像装置。
【請求項１０】
前記制御部が、前記第２方向に前記電荷電圧変換部の電位が変化するように前記制御信号線の電位を変化させることによって、前記トランジスタがオフからオンに遷移する、
ことを特徴とする請求項９に記載の固体撮像装置。
【請求項１１】
前記電荷電圧変換部の電位をリセットするリセットトランジスタを更に備え、
前記リセットトランジスタがオンすることによって前記電荷電圧変換部の電位がリセットされた後に前記リセットトランジスタがオフして前記電荷電圧変換部がフローティング状態となった後であって、かつ、前記ノイズレベルが前記列信号線に出力される前の期間において、前記制御部が前記第２方向に前記電荷電圧変換部の電位が変化するように前記制御信号線の電位を変化させる、
ことを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の固体撮像装置。
【請求項１２】
前記電荷電圧変換部の電位をリセットするリセットトランジスタを更に備え、
前記リセットトランジスタがオンすることによって前記電荷電圧変換部の電位がリセットされた後に前記リセットトランジスタがオフして前記電荷電圧変換部がフローティング状態となった後であって、かつ、前記ノイズレベルが前記列信号線に出力される前の期間において、前記制御部が前記第２方向に前記電荷電圧変換部の電位が変化するように前記制御信号線の電位を変化させ、
前記リセットトランジスタが前記電荷電圧変換部の電位をリセットする期間の少なくとも一部において、前記制御部は、前記トランジスタをオンさせることによって前記付加容量をリセットする、
ことを特徴とする請求項７又は８に記載の固体撮像装置。
【請求項１３】
光電変換部と、電荷電圧変換部と、前記光電変換部で生じた電荷を前記電荷電圧変換部に転送することによって前記電荷電圧変換部の電位を第１方向に変化させる転送トランジスタと、前記電荷電圧変換部の電位に応じた信号を列信号線に出力する増幅トランジスタと、を有し、
前記増幅トランジスタによって、前記転送トランジスタが前記電荷を前記電荷電圧変換部に転送する前のノイズレベル、および、前記転送トランジスタが前記電荷を前記電荷電圧変換部に転送した後の光信号レベルが順に前記列信号線に出力される固体撮像装置であって、
前記電荷電圧変換部と容量結合する制御信号線と、
前記電荷電圧変換部がフローティング状態であって、かつ、前記ノイズレベルが前記列信号線に出力される前の期間において、前記第１方向とは反対の第２方向に前記電荷電圧変換部の電位が変化するように前記制御信号線の電位を変化させる制御部と、
を備えることを特徴とする固体撮像装置。
【請求項１４】
請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の固体撮像装置と、
前記固体撮像装置から出力される信号を処理する処理部と、
を備えることを特徴とするカメラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体撮像装置およびカメラに関する。
【背景技術】
【０００２】
デジタルカメラ、デジタルカムコーダ等には、複数の光電変換部が２次元配列された固体撮像装置が搭載されている。固体撮像装置において、光電変換部に蓄積された電荷は、転送トランジスタによってフローティングディフュージョン（以下、ＦＤ）に転送される。ＦＤは電荷の量を電圧に変換する電荷電圧変換部として機能する。ＦＤには、増幅トランジスタのゲートが接続されていて、ＦＤに転送された電荷の量（ＦＤの電位）に応じた信号が増幅トランジスタによって列信号線に出力される。ＦＤに転送可能な電荷量は、ＦＤの電位に依存する。特許文献１には、ＦＤがフローティング状態であるときに、リセットトランジスタがオンしない範囲でリセットトランジスタのゲートの電位を上昇させることによってＦＤの電位を上昇させることが記載されている。ＦＤの電位を上昇させることによって、ＦＤに転送可能な電荷量を増大させ、ダイナミックレンジを拡大することができる。なお、リセットトランジスタがオンするまでリセットトランジスタのゲートの電位を上昇させると、ＦＤがリセットトランジスタによって一定電位に駆動される。したがって、この状態では、光電変換部の電荷をＦＤに転送しても当該電荷に応じた信号を読み出すことはできない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−０１０１０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前述のとおり、特許文献１に記載された固体撮像装置では、リセットトランジスタのゲートの電位は、リセットトランジスタがオンしない範囲でしか上昇させることができない。よって、電荷電圧変換部としてのＦＤに転送可能な電荷の量は、リセットトランジスタがオンしない範囲に制限される。
【０００５】
本発明は、電荷電圧変換部に転送可能な電荷の量を増大させ、ダイナミックレンジを拡大するために有利な構成を有する固体撮像装置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】
【０００６】
本発明の１つの側面は、光電変換部と、電荷電圧変換部と、前記光電変換部で生じた電荷を前記電荷電圧変換部に転送することによって前記電荷電圧変換部の電位を第１方向に変化させる転送トランジスタと、前記電荷電圧変換部の電位に応じた信号を列信号線に出力する増幅トランジスタと、を有し、前記増幅トランジスタによって、前記転送トランジスタが前記電荷を前記電荷電圧変換部に転送する前のノイズレベル、および、前記転送トランジスタが前記電荷を前記電荷電圧変換部に転送した後の光信号レベルが順に前記列信号線に出力される固体撮像装置に係り、該固体撮像装置は、制御信号線と前記電荷電圧変換部との間の容量と、前記電荷電圧変換部がフローティング状態であって前記ノイズレベルが前記列信号線に出力される前の期間において、前記第１方向とは反対の第２方向に前記電荷電圧変換部の電位が変化するように前記制御信号線の電位を変化させる制御部と、を備える。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、電荷電圧変換部に転送可能な電荷の量を増大させ、ダイナミックレンジを拡大するために有利な構成を有する固体撮像装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の第１実施形態の固体撮像装置の回路構成を示す図。
【図２】本発明の第１実施形態の固体撮像装置の画素の構成を示す図。
【図３】本発明の第１実施形態の固体撮像装置の画素の一部の構成を示すレイアウト図および断面図。
【図４】本発明の第１実施形態の固体撮像装置の動作を示す図。
【図５】本発明の第２実施形態の画素の回路構成を示す図。
【図６】本発明の第３実施形態の固体撮像装置の画素の一部の構成を示すレイアウト図および断面図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態を例示的に説明する。
【００１０】
図１を参照しながら本発明の第１実施形態の固体撮像装置ＩＳの回路構成を説明する。固体撮像装置ＩＳは、複数の画素ＰＩＸが複数の行および複数の列を構成するように配列された画素アレイ１１０と、画素アレイ１１０から各画素ＰＩＸの信号を読み出す読出部１３０とを含む。固体撮像装置ＩＳはまた、画素アレイ１１０における読み出し対象の行を選択する行選択部（制御部）１２０と、読出部１３０によって読み出された信号を選択する列選択部１６０と、列選択部１６０によって選択された信号を出力する出力部１７０とを含む。
【００１１】
行選択部（制御部）１２０は、リセット信号ΦＲＥＳ、拡張信号ΦＦＤＩＮＣ、転送信号ΦＴＸを出力する。ここで、第ｉ行に供給されるリセット信号ΦＲＥＳをΦＲＥＳｉ（例えば、ΦＲＥＳ１、ΦＲＥＳ２）と記載する。同様に、第ｉ行に供給される拡張信号ΦＦＤＩＮＣをΦＦＤＩＮＣｉ（例えば、ΦＦＤＩＮＣ１、ΦＦＤＩＮＣ２）と記載する。同様に、第ｉ行に供給される転送信号ΦＴＸをΦＴＸｉ（例えば、ΦＴＸ１、ΦＴＸ２）と記載する。
【００１２】
図２には、１つの画素ＰＩＸの構成が例示されている。図２に示された例では、画素ＰＩＸは、光電変換によって発生した電子（負電荷）および正孔（正電荷）のうち電子の量に応じた信号を列信号線１１に出力する。画素ＰＩＸは、光電変換部１と、電荷電圧変換部３と、転送トランジスタ２と、リセットトランジスタ５と、増幅トランジスタ４とを有する。光電変換部１は、例えば、フォトダイオードで構成されうる。光電変換部１は、電荷蓄積部を有する。図２に示す例では、光電変換部１は、入射した光を電子（負電荷）および正孔（正電荷）に変換し、これらのうち電子（負電荷）を電荷蓄積部に蓄積する。電荷電圧変換部３は、フローティングディフュージョン（ＦＤ）としての半導体領域ＳＲを含む。電荷電圧変換部３は、電荷の量を電圧（電位）に変換する容量として機能する。転送トランジスタ２は、転送信号線８を通してゲートに与えられる転送信号ΦＴＸがアクティブレベル（例えば、ハイレベル）になったときに、光電変換部１の電荷蓄積部に蓄積された電荷を電荷電圧変換部３に転送する。
【００１３】
転送トランジスタ２が光電変換部１の電荷を電荷電圧変換部３に転送することによって電荷電圧変換部３の電位は、ある方向に変化する。この方向を第１方向として定義する。ここで、図２に例示されるように、画素ＰＩＸが光電変換によって発生した電子（負電荷）の量に応じた信号を列信号線１１に出力するように構成される場合、転送トランジスタ２は、光電変換部１の電子（負電荷）を電荷電圧変換部３に転送する。したがって、この転送によって、電荷電圧変換部３の電位は下降する。即ち、この場合には、第１方向は、電位が下降する方向である。一方、画素ＰＩＸが光電変換によって発生した正孔（正電荷）の量に応じた信号を列信号線１１に出力するように構成される場合、転送トランジスタ２は、光電変換部１の正孔（正電荷）を電荷電圧変換部３に転送する。したがって、この転送によって、電荷電圧変換部３の電位は上昇する。即ち、この場合には、第１方向は、電位が上昇する方向である。
【００１４】
リセットトランジスタ５は、電位１０と電荷電圧変換部３との間に電流経路を形成可能に配置されている。リセットトランジスタ５は、リセット信号線７を通してゲートに与えられるリセット信号ΦＲＥＳがアクティブレベル（例えば、ハイレベル）になったときに、電荷電圧変換部３の電位を電位１０に従った電位にリセットする。増幅トランジスタ４は、列信号線１１に接続された電流源２０とともにソースフォロア増幅器を構成し、電荷電圧変換部３の電位に応じた信号を列信号線１１に出力する。
【００１５】
画素ＰＩＸは、拡張信号ΦＦＤＩＮＣが印加される制御信号線９と電荷電圧変換部３との間に配置された容量ＣＡＰを更に含む。この例では、容量ＣＡＰは、電荷電圧変換部３にドレインが接続されたトランジスタ６のゲート６Ｇとドレインとの間の容量を含む。換言すると、この例では、容量ＣＡＰは、制御信号線９に電気的に接続された電極であるゲート６Ｇと電荷電圧変換部３を構成する半導体領域ＳＲとの間の容量成分を含む。画素ＰＩＸは、トランジスタ６のソースと基準電位（例えば、接地電位）との間に配置された付加容量１２を含みうる。
【００１６】
制御信号線９の電位、即ち、拡張信号ΦＦＤＩＮＣのレベルを上昇させると、容量ＣＡＰによるゲート６Ｇと電荷電圧変換部３との容量結合によって電荷電圧変換部３の電位も上昇する。つまり、拡張信号ΦＦＤＩＮＣのレベルを上昇させると、容量ＣＡＰによるゲート６Ｇと電荷電圧変換部３との容量結合によって電荷電圧変換部３の電位は、第１方向（ここでは電位が下降する方向）とは反対の第２方向（ここでは電位が上昇する方向）に変化する。
【００１７】
行選択部（制御部）１２０は、リセットトランジスタ５がオンすることによって電荷電圧変換部３の電位がリセットされた後にリセットトランジスタ５をオフさせた状態（以下、リセットシーケンスが終了した状態という。）、即ち電荷電圧変換部３がフローティング状態である期間において、第２方向（ここでは電位が上昇する方向）に電荷電圧変換部３の電位が変化するように制御信号線９の電位を変化（上昇）させる。これにより、電荷電圧変換部３は、より多くの電子（負電荷）を受け取ることができる状態、即ち、飽和電荷量が増加した状態になる。よって、ダイナミックレンジが拡張される。
【００１８】
更に、この例では、付加容量１２を備え、電荷電圧変換部３と付加容量１２との間に電流経路を形成可能にトランジスタ６が配置されている。トランジスタ６をオンさせて電荷電圧変換部３と付加容量１２との間に電流経路を形成することにより、電荷電圧変換部３の容量値（ＣＣＶＣ）に対して付加容量１２の容量値（ＣＡＤＤ）が付加される。これにより、電荷電圧変換部３は、より多くの電子（負電荷）を受け取ることができる状態、即ち、飽和電荷量が増加した状態になる。よって、ダイナミックレンジが拡張される。
【００１９】
つまり、電荷電圧変換部３がフローティング状態である期間において制御信号線９の電位（制御信号ΦＦＤＩＮＣのレベル）を上昇させてトランジスタ６をオフからオンに遷移させることにより、飽和電荷量を増加させることができる。飽和電荷量の増加量ΔＱは次式で与えられる。
【００２０】
ΔＱ＝（ＣＣＶＣ＋ＣＡＤＤ）・ΔＶ＋ＣＡＤＤ・Ｖ
ここで、ΔＶは、容量ＣＡＰによる容量結合による電荷電圧変換部３の電位の変化量であり、Ｖは、容量ＣＡＰおよび付加容量１２を有しない場合における飽和電荷量に相当する電荷電圧変換部３の電位変化量である。
【００２１】
ここで、付加容量１２を設けない場合、即ち、容量ＣＡＰによる容量結合による電荷電圧変換部３の電位変化のみによる飽和電荷量の増加量ΔＱは次式で与えられる。
【００２２】
ΔＱ＝ＣＣＶＣ・ΔＶ
図３には、容量ＣＡＰおよび付加容量１２の構成例が示されている。図３（ａ）は、模式的なレイアウト図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）のＸ−Ｘ’線における模式的な断面図である。容量ＣＡＰは、制御信号線９に電気的に接続された電極であるゲート６Ｇと電荷電圧変換部３を構成する半導体領域ＳＲとの間の容量成分を含む。電荷電圧変換部３の少なくとも一部は、半導体基板ＳＵＢの中、例えば半導体基板ＳＵＢに形成されたウェルＷの中に配置される。電荷電圧変換部３は、半導体基板ＳＵＢの上に配置された構造部によって提供される容量を含んでもよい。ゲート６Ｇは、半導体基板ＳＵＢのウェルＷの上に絶縁膜（ゲート絶縁膜）ＩＮＳを介して配置されている。
【００２３】
トランジスタ６のドレインは、電荷電圧変換部３の半導体領域ＳＲによって構成されうる。つまり、トランジスタ６のドレインと電荷電圧変換部３とは、半導体領域ＳＲを共有しうる。トランジスタ６のソースは、半導体基板ＳＵＢの中、例えば半導体基板ＳＵＢに形成されたウェルＷの中に形成された第２半導体領域ＳＲ２で構成される。ここで、半導体領域ＳＲと第２半導体領域ＳＲ２とは、同一の導電型を有する。また、ウェルＷは、半導体領域ＳＲおよび第２半導体領域ＳＲ２とは異なる導電型を有する。半導体領域ＳＲ、ＳＲ２の境界の一部は、ＳＴＩまたはＬＯＣＯＳ等の素子分離ＩＳＯによって規定されうる。
【００２４】
容量ＣＡＰは、トランジスタ６のゲート６Ｇとドレイン（半導体領域ＳＲ）との間の寄生容量として理解することもできる。付加容量１２は、第２半導体領域ＳＲ２の寄生容量を含みうる。図３に示す例では、トランジスタ６は、ＭＯＳトランジスタの構造を有し、ドレインとしての半導体領域ＳＲとソースとしての第２半導体領域ＳＲ２との間の領域の上に絶縁膜ＩＮＳを介してゲート６Ｇが配置されている。
【００２５】
参照先を図１に戻し、読出部１３０、列選択部１６０および出力部１７０の動作を説明する。読出部１３０は、画素アレイ１１０の各列に対して、列アンプ１３１、書き込みスイッチ１３２、１３３、信号保持部１３４、１３５、読み出しスイッチ１３６、１３７を含む。列アンプ１３１は、列信号線１１に出力されるノイズレベルおよび光信号レベルを増幅する。ここで、ノイズレベルおよび光信号レベルは、互いに異なる期間に列信号線１１に出力される。列アンプ１３１によって増幅されたノイズレベルは、不図示の駆動部によって生成される書き込み信号ΦＴＮに従ってオンする書き込みスイッチ１３２を通して信号保持部１３４に書き込まれる。列アンプ１３１によって増幅された光信号レベルは、不図示の駆動部によって生成される書き込み信号ΦＴＳに従ってオンする書き込みスイッチ１３３を通して信号保持部１３５に書き込まれる。
【００２６】
出力部１７０は、水平信号線１７２、１７４と、出力アンプ１７６とを含む。信号保持部１３４にノイズレベルが書き込まれ、信号保持部１３５に光信号レベルが書き込まれた後に、列選択部１６０によって所定の順序で列選択信号Ｈ１、Ｈ２・・・が活性化される。そして、信号保持部１３４に書き込まれたノイズレベル、信号保持部１３５に書き込まれた光信号レベルは、活性化された列選択信号によって選択された読み出しスイッチ１３６、１３７を介して水平信号線１７２、１７４に出力される。出力アンプ１７６は、水平信号線１７２、１７４に出力されたノイズレベルと光信号レベルとの差分を増幅して出力端子ＯＵＴに出力する。
【００２７】
図４には、固体撮像装置ＩＳの動作、特に、１つの行の画素ＰＩＸの駆動方法が示されている。時刻Ｔ＝ｔ０において、リセット信号φＲＥＳがハイレベルであり、電荷電圧変換部３の電位ＶＣＶＣは、電位１０に従った電位（リセットレベル）にリセットされる。時刻Ｔ＝ｔ１において、リセット信号φＲＥＳがハイレベルからローレベルに駆動される。これにより、電荷電圧変換部３とリセットトランジスタ５のゲートとの容量結合により、電荷電圧変換部３の電位ＶＣＶＣは、リセットレベルから降下する。また、電荷電圧変換部３はフローティング状態になる。
【００２８】
時刻Ｔ＝ｔ２において、拡張信号φＦＤＩＮＣがローレベルからハイレベルに駆動される。これにより、電荷電圧変換部３とトランジスタ６のゲート６Ｇとの間の容量ＣＡＰによる容量結合によって電荷電圧変換部３の電位ＶＣＶＣが上昇する。また、トランジスタ６がオンし、電荷電圧変換部３と付加容量１２との間に電流経路が形成される。つまり、時刻Ｔ＝ｔ２において拡張信号φＦＤＩＮＣがローレベルからハイレベルに駆動されることによって、飽和電荷量が増加し、ダイナミックレンジが拡張される。
【００２９】
時刻Ｔ＝ｔ３において、書き込み信号ΦＴＮがローレベルからハイレベルに駆動される。その後、時刻Ｔ＝ｔ４において、書き込み信号φＴＮがハイレベルからローレベルに駆動される。書き込み信号φＴＮがハイレベルである期間に信号保持部１３４にノイズレベルが書き込まれる。このノイズレベルは、書き込み信号φＴＮがハイレベルである期間における電荷電圧変換部３の電位ＶＣＶＣに応じたレベルを増幅トランジスタ４、列信号線１１、列アンプ１３１を介して読み出したレベルである。
【００３０】
時刻Ｔ＝ｔ５において、転送信号φＴＸがローレベルからハイレベルに駆動される。その後、時刻Ｔ＝ｔ６において、転送信号φＴＸがハイレベルからローレベルに駆動される。これにより、転送トランジスタ２のゲートと電荷電圧変換部３との間の容量結合によって電荷電圧変換部３の電位ＶＣＶＣが上昇する。また、光電変換部１の電荷蓄積部に蓄積されていた電荷が転送トランジスタ２によって電荷電圧変換部３に転送され、電荷電圧変換部３の電位ＶＣＶＣが上昇する（第１方向に変化する）。増幅トランジスタ４は、電荷電圧変換部３の電位ＶＣＶＣに応じた信号（光信号レベル）を列信号線１１に出力する。
【００３１】
時刻Ｔ＝ｔ７において、書き込み信号ΦＴＳがローレベルからハイレベルに駆動される。その後、時刻Ｔ＝ｔ８において、書き込み信号φＴＳがハイレベルからローレベルに駆動される。書き込み信号φＴＳがハイレベルである期間に信号保持部１３５に光信号レベルが書き込まれる。この光信号レベルは、書き込み信号φＴＳがハイレベルである期間における電荷電圧変換部３の電位ＶＣＶＣに応じたレベルを増幅トランジスタ４、列信号線１１、列アンプ１３１を介して読み出したレベルである。
【００３２】
時刻Ｔ＝ｔ９において、リセット信号φＲＥＳがローレベルからハイレベルに駆動される。これにより、電荷電圧変換部３の電位ＶＣＶＣとＦＤ３と付加容量１２の電位が電位１０に従ったレベルにリセットされる。時刻Ｔ＝ｔ１０において、拡張信号φＦＤＩＮＣがハイレベルからローレベルに駆動される。これにより、トランジスタ６がオフし、電荷電圧変換部３と付加容量１２との間の電流経路が遮断され、付加容量１２はトランジスタ６側のノードは、フローティング状態になる。ここで、リセットトランジスタ５が電荷電圧変換部３の電位をリセットする期間の少なくとも一部において、行選択部（制御部）１２０によって拡張信号ΦＦＤＩＮＣがハイレベルに維持され又は駆動されることによって付加容量１２がリセットされる。
【００３３】
図５を参照しながら本発明の第２実施形態を説明する。なお、第２実施形態として言及しない事項は、第１実施形態に従いうる。図５には、本発明の第２実施形態の固体撮像装置ＩＳにおける画素ＰＩＸの構成が示されている。第２実施形態では、第１実施形態における付加容量１２の代わりに、信号の読み出し対象の画素が属する行とは異なる行（典型的には、隣の行）の画素の電荷電圧変換部３の容量が使用される。図５では、互いに異なる行として、第ｉ行と第（ｉ＋１）行とが示されている。第ｉ行の画素ＰＩＸｉの電荷電圧変換部３と第（ｉ＋１）行の画素ＰＩＸ（ｉ＋１）の電荷電圧変換部３とは、第ｉ行の画素ＰＩＸｉのトランジスタ６がオンすることによって接続される。つまり、第ｉ行の画素ＰＩＸｉから信号を読み出す際に第（ｉ＋１）行の画素ＰＩＸ（ｉ＋１）の電荷電圧変換部３の容量が付加容量として利用される。
【００３４】
図６を参照しながら本発明の第３実施形態を説明する。なお、第３実施形態として言及しない事項は、第１または第２実施形態に従いうる。第３実施形態では、第１または第２実施形態における第２半導体領域ＳＲ２が、半導体領域ＳＲとは異なる導電型（ウエルＷと同じ導電型）を有する第２半導体領域ＳＲ２’に変更されている。第１または第２実施形態では、半導体領域ＳＲ、第２半導体領域ＳＲ２およびゲート６ＧによってＭＯＳトランジスタが構成されうる。しかしながら、第３実施形態では、半導体領域ＳＲと第２半導体領域ＳＲ２’とが互いに異なる導電型を有するので、半導体領域ＳＲと第２半導体領域ＳＲ２’および電極６Ｇ’は、ＭＯＳトランジスタを構成しない。
【００３５】
電極６Ｇ’がハイレベルに駆動されると、電極６Ｇ’の下の半導体基板ＳＵＢの表面領域ＳＳに電子が移動してＭＯＳトランジスタにおけるチャネルのような反転層ＳＳが形成され、反転層ＳＳの寄生容量として付加容量１２が形成される。反転層ＳＳが形成されることにより、増幅トランジスタ４のゲートから見える容量値は、電荷電圧変換部３の容量値に付加容量１２の容量値を付加したものとなる。第３実施形態において、付加容量１２は、反転層ＳＳの形成によって形成され、反転層ＳＳの消滅によって消滅するので、付加容量１２のリセットは不要である。
【００３６】
第２半導体領域ＳＲ２’は、素子分離ＩＳＯによって置き換えられてもよい。この場合、画素アレイ１１０の形成領域に第２半導体領域ＳＲ２’を形成する工程が不要になる。
【００３７】
以下、上記の各実施形態に係る固体撮像装置の応用例として、該固体撮像装置が組み込まれたカメラについて例示的に説明する。カメラの概念には、撮影を主目的とする装置のみならず、撮影機能を補助的に備える装置（例えば、パーソナルコンピュータ、携帯端末）も含まれる。カメラは、上記の実施形態として例示された本発明に係る固体撮像装置と、該固体撮像装置から出力される信号を処理する処理部とを含む。該処理部は、例えば、Ａ／Ｄ変換器、および、該Ａ／Ｄ変換器から出力されるデジタルデータを処理するプロセッサを含みうる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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