(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
受光する色毎に一方向に配列されて受光量に応じた電荷を発生させる複数の受光素子を具備する光電変換部と、
複数の前記受光素子が発生させる電荷をそれぞれ蓄積する複数の容量を具備する電荷蓄積部と、
複数の前記容量が蓄積した電荷それぞれを信号として処理する信号処理部と、
を有し、
前記光電変換部と前記電荷蓄積部と前記信号処理部とは、１つのカラムを構成しており、
前記電荷蓄積部は、
前記カラムの中で、前記光電変換部を挟んで前記信号処理部に対向するように配置されていること
を特徴とする固体撮像装置。
【請求項２】
複数の前記受光素子が発生させた電荷をそれぞれ電圧に変換する複数の電荷電圧変換部における電圧を増幅させる複数の第１増幅器と、
予め定められた複数の前記受光素子毎に信号を１系統で順番に出力するカラム毎に電圧を増幅させる複数の第２増幅器と、
を有し、
複数の前記第１増幅器及び複数の前記第２増幅器は、
いずれもＭＯＳトランジスタによって形成されていること
を特徴とする請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項３】
前記第２増幅器は、
前記第１増幅器よりもサイズが大きくされていること
を特徴とする請求項２に記載の固体撮像装置。
【請求項４】
前記第１増幅器は、
１つのＭＯＳトランジスタによって形成されていること
を特徴とする請求項２又は３に記載の固体撮像装置。
【請求項５】
前記受光素子が発生させた電荷を前記容量に蓄積する場合にオンにされるスイッチを有し、
前記スイッチは、
前記第１増幅器が電圧を増幅させた場合に流れる電流を流すこと
を特徴とする請求項２乃至４のいずれか１項に記載の固体撮像装置。
【請求項６】
前記第２増幅器は、
前記カラム毎に複数の前記容量からの距離が略等しくなるように配置されていること
を特徴とする請求項２乃至５のいずれか１項に記載の固体撮像装置。
【請求項７】
前記容量は、ＭＯＳ容量であること
を特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の固体撮像装置。
【請求項８】
前記容量は、デプレッション型であること
を特徴とする請求項７に記載の固体撮像装置。
【請求項９】
複数の前記受光素子は、
それぞれ上層側に設けられたカラーフィルタによって受光する光の色が定められ、前記カラーフィルタの上部にそれぞれマイクロレンズが形成されていること
を特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の固体撮像装置。
【請求項１０】
前記容量は、
他の回路の接地電圧とは異なる電位が一端に印加されていること
を特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の固体撮像装置。
【請求項１１】
受光する色毎に一方向に配列されて受光量に応じた電荷を発生させる複数の受光素子を具備する光電変換部と、
複数の前記受光素子が発生させる電荷をそれぞれ蓄積する複数の容量を具備する電荷蓄積部と、
複数の前記容量が蓄積した電荷それぞれを信号として処理する信号処理部と、
複数の前記受光素子が発生させた電荷をそれぞれ電圧に変換する複数の電荷電圧変換部における電圧を増幅させる複数の第１増幅器と、
予め定められた複数の前記受光素子毎に信号を１系統で順番に出力するカラム毎に電圧を増幅させるものであって、前記カラム毎に複数の前記容量からの距離が略等しくなるように配置されている複数の第２増幅器と、
を有し、
前記電荷蓄積部は、
前記光電変換部を挟んで前記信号処理部に対向するように配置されており、
複数の前記第１増幅器及び複数の前記第２増幅器は、
いずれもＭＯＳトランジスタによって形成されていること
を特徴とする固体撮像装置。
【請求項１２】
前記容量は、ＭＯＳ容量であること
を特徴とする請求項１１に記載の固体撮像装置。
【請求項１３】
前記容量は、デプレッション型であること
を特徴とする請求項１２に記載の固体撮像装置。
【請求項１４】
複数の前記受光素子は、
それぞれ上層側に設けられたカラーフィルタによって受光する光の色が定められ、前記カラーフィルタの上部にそれぞれマイクロレンズが形成されていること
を特徴とする請求項１１乃至１３のいずれか１項に記載の固体撮像装置。
【請求項１５】
前記容量は、
他の回路の接地電圧とは異なる電位が一端に印加されていること
を特徴とする請求項１１乃至１４のいずれか１項に記載の固体撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
オンチップマイクロレンズやカラーフィルタを有する固体撮像素子は、ビデオカメラやデジタルカメラ、複写機等、さまざまな撮像機器に用いられている。
【０００３】
また、特許文献１には、複数の容量を有する画素が行列状に複数配置されて構成される画素アレイと、画素アレイを構成する各画素に対する動作制御を行う制御回路とを備えた増幅型固体撮像装置が開示されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来は、ウェハ上の画素領域の上下に電極パッドが設けられると、カラーフィルタ顔料の塗布ムラやマイクロレンズの形成ムラが発生することがあった。また、チップエッジから画素までの距離が近いと、ストレス（応力）の影響を画素が受け、画像特性が劣化することがあった。さらに、画素にアナログメモリや第２増幅トランジスタ（ＳＦ２）を含んでいると、画素サイズが変更された場合にＰＤ（フォトダイオード）間の距離が変わることになり、分解能が変化してしまうという問題があった。
【０００５】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、受光する色毎に一方向に配列されて受光量に応じた電荷を発生させる複数の受光素子を具備する光電変換部と、複数の前記受光素子が発生させる電荷をそれぞれ蓄積する複数の容量を具備する電荷蓄積部と、複数の前記容量が蓄積した電荷それぞれを信号として処理する信号処理部と、を有し、前記光電変換部と前記電荷蓄積部と前記信号処理部とは、１つのカラムを構成しており、前記電荷蓄積部は、前記カラムの中で、前記光電変換部を挟んで前記信号処理部に対向するように配置されていることを特徴とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、受光する色毎に一方向に配列されて受光量に応じた電荷を発生させる複数の受光素子を具備する光電変換部と、複数の前記受光素子が発生させる電荷をそれぞれ蓄積する複数の容量を具備する電荷蓄積部と、複数の前記容量が蓄積した電荷それぞれを信号として処理する信号処理部と、を有し、前記電荷蓄積部は、前記光電変換部を挟んで前記信号処理部に対向するように配置されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、画像の読取り特性が低下することを防止した固体撮像装置を提供することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、固体撮像装置がウェハに形成された第１状態例を示す図である。
【図２】図２は、固体撮像装置がウェハに形成された第２状態例を示す図である。
【図３】図３は、固体撮像装置の断面例を示す図である。
【図４】図４は、第１実施形態にかかる固体撮像装置の構成例を示す図である。
【図５】図５は、固体撮像装置が有するＲ光読取単位の構成例を示す図である。
【図６】図６は、固体撮像装置のレイアウトの第１例を模式的に示す図である。
【図７】図７は、固体撮像装置のレイアウトの第２例を模式的に示す図である。
【図８】図８は、固体撮像装置のレイアウトの第３例を模式的に示す図である。
【図９】図９は、書込みタイミングを示すタイミングチャートである。
【図１０】図１０は、読み出しタイミングを示すタイミングチャートである。
【図１１】図１１は、第２実施形態にかかる固体撮像装置の構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
まず、本発明をするに至った背景について説明する。図１は、固体撮像装置（ＣＭＯＳリニアイメージセンサ）１０がウェハ１に形成された第１の状態例を模式的に示す図である。固体撮像装置１０は、複数の画素１１、信号処理ブロック１２、周辺回路１３及び電極パッド１４を有するチップである。
【００１０】
複数の画素１１は、一方向に配列され、それぞれ受光量に応じて電荷を発生させる光電変換を行う。信号処理ブロック１２は、画素１１が発生させた電荷を画像信号として、例えば相関二重サンプリング（ＣＤＳ）などの処理を行う。周辺回路１３は、信号処理ブロック１２が処理した信号を出力するための回路等を有する。電極パッド１４は、電源端子や周辺回路１３から外部へ画像信号を出力する端子等を備える領域である。
【００１１】
図１に示すように、固体撮像装置１０は、一方向に長く延びる形状となっており、配列された画素１１に隣接するように電極パッド１４が設けられた場合、画素１１は、チップ内の電極パッド１４から上述したような影響（形成ムラ、応力）を受けてしまうことがある。
【００１２】
図２は、固体撮像装置（ＣＭＯＳリニアイメージセンサ）１０ａがウェハ１ａに形成された第２の状態例を模式的に示す図である。固体撮像装置１０ａは、複数の画素１１、信号処理ブロック１２、周辺回路１３及び電極パッド１４が固体撮像装置１０とは異なる配置で設けられたチップである。以下、実質的に同一の構成には、同一の符号が付してある。
【００１３】
図２に示すように、固体撮像装置１０ａは、配列された画素１１に隣接する他のチップの電極パッド１４から、画素１１が上述したような影響（形成ムラ、応力）を受けてしまうことがある。
【００１４】
ここで、画素における上述した影響についてさらに詳述する。図３は、固体撮像装置１０の断面例を示す図である。固体撮像装置１０は、半導体基板１００に形成された画素領域１０２の上方に、絶縁膜１０４、パッシベーション膜１０６、平坦化膜１０８、カラーフィルタ１１０及びマイクロレンズ１１２が積層され、画素領域１０２に隣接するようにトップ配線層１１４が設けられている。トップ配線層１１４は、電極パッド１４となっている。
【００１５】
固体撮像装置１０は、パッド開口を形成した後に、カラーフィルタ１１０やオンチップのマイクロレンズ１１２を形成するための樹脂材料等をスピンコートで塗布される。このとき、固体撮像装置１０は、パッド開口部に段差が生じているので、この段差を起点として凹凸が発生してしまう。この凹凸は、パッド開口に近いほど大きなものになってしまう。すなわち、カラーフィルタ１１０やマイクロレンズ１１２とパッド開口部の距離が短いと、カラーフィルタ１１０やマイクロレンズ１１２に不均一性（形成ムラ）が生じてしまい、画素ごとに透過率、変換ゲインが変わり画像特性に影響がでてしまう。
【００１６】
また、固体撮像装置１０は、チップエッジにおいてダイボンディング時のＳｉ／接着剤／タブの線膨張係数差による熱応力やモールディング時の樹脂の硬化収縮に伴う応力（ストレス）の影響を受けやすく、画像特性に影響がでてしまう（例：ΔＩｄｓａｔ＝５％＠ストレス１００ＭＰａ）。
【００１７】
また、固体撮像装置１０は、画素にアナログメモリや第２増幅トランジスタ（ＳＦ２）を含んでいると、画素サイズの増大がＰＤ間の距離の増大につながるので、分解能が落ちてしまう。つまり、回路サイズの自由度がない。
【００１８】
（第１実施形態）
次に、図４及び図５を用いて、第１実施形態にかかる固体撮像装置の構成について説明する。図４は、第１実施形態にかかる固体撮像装置２の構成例を示す図である。
【００１９】
固体撮像装置２は、例えばＣＭＯＳカラーリニアセンサであり、画像読取装置や、画像読取装置を備えたＭＦＰ（Multifunction  Peripheral）などに設けられる。固体撮像装置２は、Ｒ光読取単位２０ＲＥ、Ｒ光読取単位２０ＲＯ、Ｇ光読取単位２０ＧＥ、Ｇ光読取単位２０ＧＯ、Ｂ光読取単位２０ＢＥ及びＢ光読取単位２０ＢＯを有する。Ｒ光読取単位２０ＲＥは、図５を用いて後述するように画素３０を有し、Ｒ色の光を透過させるカラーフィルタとオンチップマイクロレンズが設けられている。Ｒ光読取単位２０ＲＯは、Ｒ光読取単位２０ＲＥと同じ構成となっている。
【００２０】
また、Ｇ光読取単位２０ＧＥ、Ｇ光読取単位２０ＧＯ、Ｂ光読取単位２０ＢＥ及びＢ光読取単位２０ＢＯは、受光する光の色を定めるカラーフィルタが異なることを除いて、Ｒ光読取単位２０ＲＥと同じ構成となっている。そして、Ｒ光読取単位２０ＲＥ、Ｒ光読取単位２０ＲＯ、Ｇ光読取単位２０ＧＥ、Ｇ光読取単位２０ＧＯ、Ｂ光読取単位２０ＢＥ及びＢ光読取単位２０ＢＯは、６つの画素を備え、それぞれの信号を１系統で順番に出力する１つのカラムを構成している。
【００２１】
なお、固体撮像装置２は、図４においては１つのカラムを構成する部分が示されているが、複数のカラムが一方向に配列され、受光する光の色毎にそれぞれ画素３０が一方向に例えば７０００個以上配列された構成となっている。また、固体撮像装置２は、カラム内に含まれる画素３０の数が６個に限定されることなく、他の数であってもよい。また、固体撮像装置２は、固体撮像装置２を構成する各部を制御する制御部を内部に備えていてもよい。
【００２２】
図５は、固体撮像装置２が有するＲ光読取単位２０ＲＥの構成例を示す図である。Ｒ光読取単位２０ＲＥは、画素３０及びアナログメモリ部４０を有し、Ｒ光を受光して光電変換を行う。
【００２３】
画素３０は、受光素子（ＰＤ：フォトダイオード）３００、リセットトランジスタ（ＲＴ）３０２、転送トランジスタ（ＴＸ）３０４、第１増幅トランジスタ（ＳＦ１：第１増幅器）３０６及びフローティングディフュージョン領域（ＦＤ領域）３０８が形成されており、リセット（ドレイン）電圧（Ｖｒｄ）３１０がリセットトランジスタ３０２に対して印加されている。
【００２４】
受光素子３００は、アノードが接地電圧に接続され、カソードが転送トランジスタ３０４に接続されており、受光量に応じた電荷を発生させる。また、受光素子３００は、それぞれ上層側に設けられたカラーフィルタによって受光する光の色が定められ、カラーフィルタの上部にそれぞれマイクロレンズが形成されている。転送トランジスタ３０４は、他端がリセットトランジスタ３０２及び第１増幅トランジスタ３０６に接続されており、受光素子３００が発生させた電荷をＦＤ領域３０８へ転送する。
【００２５】
ＦＤ領域３０８は、転送トランジスタ３０４と、第１増幅トランジスタ３０６と、リセットトランジスタ３０２とが接続されている領域であり、電荷を電圧に変換する電荷電圧変換部として機能する。リセットトランジスタ３０２は、ＦＤ領域３０８の電荷をリセットする。第１増幅トランジスタ３０６は、ＭＯＳトランジスタであり、ＦＤ領域３０８における電圧を増幅させて後段に対して出力するソースフォロアである。なお、第１増幅トランジスタ３０６は、サイズが大きくされすぎるとＦＤ領域３０８にぶらさがる容量が大きくなり、電荷電圧変換ゲインが低下するので（Ｖ＝Ｑ／Ｃにより）、後述する第２増幅トランジスタ２６よりも小さくされている。
【００２６】
アナログメモリ部４０は、選択スイッチ（ＳＬ）４００、メモリ容量（Ｃｒ）４０２、メモリ容量（Ｃｓ）４０４、選択スイッチ（ＲＤＲ）４０６、選択スイッチ（ＲＤＳ）４０８及び選択スイッチ（ＳＷ）４１０を有する。また、メモリ容量４０２及びメモリ容量４０４には、他の回路の接地電圧とは異なる電位（メモリ基準電圧４１２：Ｖｍ）が一端に印加されている。
【００２７】
メモリ容量４０２は、例えばＭＯＳ容量であり、画素３０のリセット時の電荷を蓄積する。メモリ容量４０４は、例えばＭＯＳ容量であり、画素３０が読取った画素信号を示す電荷を蓄積する。また、メモリ容量４０２及びメモリ容量４０４は、選択スイッチ側にかかる電圧が接地側の電圧よりも電源電圧側に近いレベルとなるため、ｎｃｈ型のＭＯＳトランジスタ（ＭＯＳ容量）であることが好ましい。
【００２８】
また、メモリ容量４０２及びメモリ容量４０４は、ＭＯＳ容量の両端の電位差がかならずしも酸化膜容量を維持できるほど大きいとは限らないため、デプレッション型のＭＯＳ容量であることが好ましい。また、メモリ容量４０２及びメモリ容量４０４は、一端のメモリ基準電圧４１２がその他の回路の接地電圧と共通にされてもよいが、このメモリ基準電圧４１２が揺れると、タイミングによってはそれがダイレクトに出力にも現れてしまう。よって、メモリ容量４０２及びメモリ容量４０４は、メモリ基準電圧４１２とその他の回路の接地電圧とが分けられている。
【００２９】
選択スイッチ４００、選択スイッチ４０６、選択スイッチ４０８及び選択スイッチ４１０は、メモリ容量４０２若しくはメモリ容量４０４に対して電荷を蓄積させる場合、又はメモリ容量４０２若しくはメモリ容量４０４が蓄積した電荷（電圧）を転送する場合に動作する。具体的には、第１増幅トランジスタ３０６が選択スイッチ４００を介して、メモリ容量４０２又はメモリ容量４０４のいずれかを選択するための選択スイッチ４０６及び選択スイッチ４０８と、画素３０のいずれかを選択するための選択スイッチ４１０に接続されている。メモリ容量４０２及びメモリ容量４０４は、電荷を蓄積する電荷蓄積部を構成しており、上述したＣＤＳを行う場合に電圧（信号）が読み出される。
【００３０】
また、固体撮像装置２（図４）は、第１電流源２２、第２電流源２４、第２増幅トランジスタ（第２増幅器）２６、カラム信号処理部２８及び電極ＰＡＤ２９を有する。第１電流源２２は、カラム内の各画素３０の第１増幅トランジスタ３０６に対する定電流源となっている。第２電流源２４は、カラム毎に設けられた第２増幅トランジスタ２６に対する定電流源となっている。なお、第１電流源２２及び第２電流源２４は、それぞれ流れる電流が可変となっている。
【００３１】
第２増幅トランジスタ２６は、例えば１つのｎｃｈ型のＭＯＳトランジスタである。第２増幅トランジスタ２６は、カラム内の各画素３０が出力する信号（電圧）を増幅させ、カラム信号処理部２８に対して出力する。第２増幅トランジスタ２６は、サイズが大きくても第１増幅トランジスタ３０６ほど変換ゲインへの影響がなく、ノイズ特性（フリッカノイズ、熱雑音、ＲＴＳノイズ等）を改善するために、第１増幅トランジスタ３０６よりもサイズが大きくされている。なお、第２増幅トランジスタ２６のバックゲートは、バックゲート効果が考慮されてソースに接続されることが好ましい。第２増幅トランジスタ２６は、ｐｃｈ型のＭＯＳトランジスタであってもよい。
【００３２】
カラム信号処理部２８は、カラム内の各画素３０が出力した信号に対し、所定の処理を行う。例えば、カラム信号処理部２８は、カラム内の各画素３０が出力する信号に対してＣＤＳなどの処理を行う信号処理部である。また、カラム信号処理部２８は、Ａ／Ｄ変換器などを備えていてもよい。電極ＰＡＤ２９は、上述した電極パッド１４に相当し、電源端子及び出力端子などが配置されている。
【００３３】
上述した各選択スイッチ（選択スイッチ４１０等）と、第１増幅トランジスタ３０６及び第２増幅トランジスタ２６は、それぞれＭＯＳトランジスタによって構成されている。また、各選択スイッチ等は、１つのトランジスタで構成されているが、トランジスタのＯＮ抵抗や、チャージインジェクションに応じて、ｎｃｈ型−Ｔｒとｐｃｈ型−Ｔｒを利用したＣＭＯＳ−ＳＷであってもよい。また、各選択スイッチ等は、電位によってはｐｃｈ型−Ｔｒで構成されてもよい。例えば、リセット電圧Ｖｒｄが高い場合、選択スイッチ４００の電位も高くなるため、ｎｃｈ型よりもｐｃｈ型のスイッチである場合の方がＯＮ抵抗は低くなる。
【００３４】
次に、固体撮像装置２のチップ上のレイアウト例について説明する。図６は、固体撮像装置２のチップ上のレイアウトの第１例を模式的に示す図である。ここで、（Ｒ）／（Ｇ）／（Ｂ）は、それぞれＲ／Ｇ／Ｂ色の光を透過させるカラーフィルタが設けられていることを示している。
【００３５】
図６に示すように、固体撮像装置２は、例えば色毎に配列された各画素３０が形成されている領域に隣接するように（図６においては上側に）、対応する各アナログメモリ部４０が形成される領域が配置されている。ここで、各画素３０が形成されている領域は、受光する色毎に一方向に配列されて受光量に応じた電荷を発生させる複数の受光素子３００を具備する光電変換部となっている。また、各アナログメモリ部４０が形成されている領域は、複数の受光素子３００が発生させる電荷をそれぞれ蓄積する各メモリ容量４０２及び各メモリ容量４０４を具備する電荷蓄積部となっている。なお、第１電流源２２が配置されている領域に第２電流源２４も配置されてもよい。
【００３６】
デコーダ回路５０は、例えば２カラムの各画素３０から出力される信号をデコードする。信号転送、電源ＧＮＤ領域５２には、信号転送及び電源ＧＮＤのための配線などが配置される。電極ＰＡＤ領域２９０は、例えば２カラムに対応する電極ＰＡＤ２９が配置される領域である。また、図６においては、２カラムに対して１つのデコーダ回路５０と、信号転送、電源ＧＮＤ領域５２と、電極ＰＡＤ領域２９０が配置されているが、これに限定されない。
【００３７】
固体撮像装置２は、画素３０と、当該画素３０に対応するアナログメモリ部４０との距離が、それぞれ略同じになるように配置されている。このように、固体撮像装置２は、受光する色が異なっても、画素３０とアナログメモリ部４０との距離がそれぞれ略同じにされているので、配線抵抗が略同じになり、セトリング時間などに差が生じて画像特性に影響をおよぼすことが防止されている。また、アナログメモリ部４０は、第１電流源２２と第２増幅トランジスタ２６の両方に接続される。よって、固体撮像装置２は、チップ上のレイアウトの第１例において、各第１電流源２２が配置される領域、各アナログメモリ部４０が配置される領域、各第２増幅トランジスタ２６が配置される領域の順に並ぶ配置がされている。
【００３８】
図７は、固体撮像装置２のチップ上のレイアウトの第２例を模式的に示す図である。固体撮像装置２のチップ上のレイアウトの第２例では、図６に示した第１例に対し、複数のダミー画素６０が配置されている。図７に示すように、ダミー画素６０は、アナログメモリ部４０に接続されていない画素であり、各画素３０が配列されている領域を挟むように配置されている。つまり、複数のダミー画素６０は、各第２増幅トランジスタ２６が配列されている領域と、各画素３０が配列されている領域との間に配列されている。また、複数のダミー画素６０は、各画素３０が配列されている領域と、各カラム信号処理部２８が配列されている領域との間にも配列されている。
【００３９】
なお、ダミー画素６０は、ＰＤ（及びカラーフィルタとマイクロレンズ）だけを備えていてもよいが、第１増幅トランジスタ３０６などの全てのダミー素子を備えていることが好ましい。外乱による影響（クロストーク）を低減し、素子の仕上がりを向上させるためである。
【００４０】
図８は、固体撮像装置２のチップ上のレイアウトの第３例を模式的に示す図である。固体撮像装置２のチップ上のレイアウトの第３例では、図６に示した第１例に対し、各第２増幅トランジスタ２６の位置が変更されている。具体的には、固体撮像装置２のチップ上のレイアウトの第３例では、カラム毎に各アナログメモリ部４０から第２増幅トランジスタ２６までの距離ができるだけ等しく（略等しく）なるようにされている。さらに、ダミー画素６０が配置されていてもよい。
【００４１】
次に、固体撮像装置２の動作について説明する。図９は、固体撮像装置２におけるアナログメモリ部４０への書込みタイミングを示すタイミングチャートである。図９に示すように、固体撮像装置２は、時刻ｔ１においてリセット電圧Ｖｒｄに接続されたリセットトランジスタ（ＲＴ）３０２がオンにされてＦＤ領域３０８の初期化を行う。そして、固体撮像装置２は、第１増幅トランジスタ３０６、選択スイッチ４００及び選択スイッチ４０６を介して、メモリ容量４０２へのリセットレベルの書き込みをスタートさせる。
【００４２】
固体撮像装置２は、時刻ｔ２においてリセットトランジスタ３０２がオフにされると、時刻ｔ３においてメモリ容量４０２への書き込みを終了させる。つまり、固体撮像装置２は、メモリ容量４０２にリセットレベルを記憶させる。
【００４３】
固体撮像装置２は、時刻ｔ４において転送トランジスタ３０４がオンにされることにより、受光素子３００が受光によって発生させた電荷を第１増幅トランジスタ３０６に転送する。そして、固体撮像装置２は、選択スイッチ４０８がオンにされてメモリ容量４０４に書き込みを行う。ここでは、受光素子３００が受光によって発生させた電荷をＦＤ領域３０８が電圧に変換して書込みが行われるため、メモリ容量４０４が保持するデータは読取った画像を示す信号レベルである。そして、固体撮像装置２は、時刻ｔ６においてアナログメモリ部４０への書き込みを終了させ、信号レベルのメモリ容量４０４への記憶を完了させる。
【００４４】
図１０は、固体撮像装置２におけるアナログメモリ部４０からの読み出しタイミングを示すタイミングチャートである。なお、図１０は、１カラムに６個の画素３０と、６個のアナログメモリ部４０を備えた固体撮像装置２の動作を示している。固体撮像装置２は、Ｒ光読取単位２０ＲＥ、Ｒ光読取単位２０ＲＯ、Ｇ光読取単位２０ＧＥ、Ｇ光読取単位２０ＧＯ、Ｂ光読取単位２０ＢＥ及びＢ光読取単位２０ＢＯ（ＲＥ，ＲＯ，ＧＥ，ＧＯ，ＢＥ，ＢＯ）に対して順番に読出しを行う。以下、Ｒ光読取単位２０ＲＥの動作を例にして説明する。
【００４５】
固体撮像装置２は、時刻ｔ１において、ＲＥ／ＲＯ／ＧＥ／ＧＯ／ＢＥ／ＢＯのいずれかを選択するための選択スイッチ４１０をオンにする。固体撮像装置２は、時刻ｔ２において、Ｒ光読取単位２０ＲＥのメモリ容量４０４に記憶している信号レベルの読み出しを行い、第２増幅トランジスタ２６を介して後段のカラム信号処理部２８に対して出力する。固体撮像装置２は、時刻ｔ３においてＲ光読取単位２０ＲＥのメモリ容量４０４からの読み出しを終了させる。
【００４６】
続いて、固体撮像装置２は、時刻ｔ４においてメモリ容量４０２に蓄積した電荷（リセットレベル）の読み出しを行い、第２増幅トランジスタ２６を介して後段のカラム信号処理部２８に対して出力する。固体撮像装置２は、時刻ｔ５において読み出しを終了させる。
【００４７】
カラム信号処理部２８は、信号レベルとリセットレベルの差分をとることにより、実質的な信号レベルを算出する処理を行う（ＣＤＳ）。画素ごとにオフセットレベルのばらつきがある場合、例えば第１増幅トランジスタ３０６にばらつきがある場合には、画像に縦筋（固定パターンノイズ）が現れる。固体撮像装置２は、ＣＤＳを行うことにより、画素３０毎のオフセットレベルをキャンセルする。また、リセットトランジスタ３０２をオンにするときに発生するｋＴＣノイズはリセットレベルと信号レベルに相関がある。そこで、固体撮像装置２は、ＣＤＳを実施することによってこれらのノイズをキャンセルするように構成されてもよい。
【００４８】
なお、カラム信号処理部２８は、例えば次のような処理を行う。カラム信号処理部２８は、信号レベルＶｓをある基準電圧Ｖｒｅｆにクランプして保持する。カラム信号処理部２８は、保持した信号レベルＶｓをＡ／Ｄ変換器によってデジタル信号に変換する。続いて、カラム信号処理部２８は、リセットレベルＶｒを受入れる。そして、カラム信号処理部２８は、信号レベルＶｓとリセットレベルＶｒの差分をゲイン倍（Ａ倍）したものを、クランプレベルＶｒｅｆから差し引いて出力する。つまり、Ｖｒｅｆ−（Ｖｒ−Ｖｓ）×Ａが出力されデジタル変換される。カラム信号処理部２８は、Ｖｒｅｆレベルと、Ｖｒｅｆ−（Ｖｒ−Ｖｓ）×Ａレベルをそれぞれデジタル変換した後に、その差分をとることにより、リセットレベルＶｒとシグナルレベルＶｓの差分を取り出す。
【００４９】
このように、固体撮像装置２は、比較的大きな面積を占めるメモリ容量４０４などが各画素３０を挟んで各カラム信号処理部２８に対向するように配置されているので、カラーフィルタ顔料の塗布ムラやマイクロレンズの形成ムラが発生することを防止されている。また、固体撮像装置２は、チップエッジから各画素３０までの距離が長くされているので、応力（ストレス）がかかりにくくされている。また、固体撮像装置２は、各画素３０が配列されている領域と、各アナログメモリ部４０が配列されている領域とが分けられているので、アナログメモリ部４０及びカラム信号処理部２８等の回路サイズの自由度があげられている。なお、画素３０を横断する信号線は、第２増幅トランジスタ２６が複数の画素３０からの出力を増幅するように構成されることにより、低減されている。
【００５０】
（第２実施形態）
次に、図１１を用いて、第２実施形態にかかる固体撮像装置の構成について説明する。図１１は、第２実施形態にかかる固体撮像装置２ａの構成例を示す図である。固体撮像装置２ａは、図４に示した固体撮像装置２に対して第１電流源２２が削除された構成となっている。固体撮像装置２ａは、第１電流源２２が設けられていないことにより、第１電流源２２によってながれる直流電流が低減されている。つまり、固体撮像装置２ａは、サブスレッショルド書き込みを行う。
【符号の説明】
【００５１】
２、２ａ、１０、１０ａ    固体撮像装置
２０ＲＥ、２０ＲＯ    Ｒ光読取単位
２０ＧＥ、２０ＧＯ    Ｇ光読取単位
２０ＢＥ、２０ＢＯ    Ｂ光読取単位
２２    第１電流源
２４    第２電流源
２６    第２増幅トランジスタ
２８    カラム信号処理部
２９    電極ＰＡＤ
３０    画素
４０    アナログメモリ部
６０    ダミー画素
１１０    カラーフィルタ
１１２    マイクロレンズ
２９０    電極ＰＡＤ領域
３００    受光素子
３０２    リセットトランジスタ
３０４    転送トランジスタ
３０６    第１増幅トランジスタ
３０８    ＦＤ領域
４００、４０６、４０８、４１０    選択スイッチ
４０２、４０４    メモリ容量
４１２    メモリ基準電圧
【先行技術文献】
【特許文献】
【００５２】
【特許文献１】国際公開第２０１１／１５５４４２号
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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