(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の電極に駆動パルスを印加して、フォト・ダイオードから読み出した信号電荷を電極のならびに従って垂直転送する固体撮像素子の駆動方法であって、
前記信号電荷の垂直転送を停止する前に、各電極に駆動パルスを印加して、前記信号電荷が蓄積されている電位の井戸を分割して、前記電位の井戸に蓄積されている信号電荷が分配されて蓄積される第１の電位の井戸と第２の電位の井戸とを形成し、
前記第１の電位の井戸および前記第２の電位の井戸は、前記駆動パルスが印加される電極であって前記信号電荷の読み出しが行われる電極の下に形成される
ことを特徴とする固体撮像素子の駆動方法。
【請求項２】
前記信号電荷の転送を再開するときに、各電極に駆動パルスを印加して、前記第１の電位の井戸と前記第２の電位の井戸とを結合して、前記第１の電位の井戸と前記第２の電位の井戸に分配されている信号電荷が蓄積される電位の井戸を形成する
ことを特徴とする請求項１に記載の固体撮像素子の駆動方法。
【請求項３】
複数の電極に駆動パルスを印加して、複数のフォト・ダイオードから読み出した信号電荷を電極のならびに従って垂直転送する固体撮像素子の駆動方法であって、
前記信号電荷の垂直転送を停止する前に、各電極に駆動パルスを印加して、前記信号電荷が蓄積されている電位の井戸を分割して、前記電位の井戸に蓄積されている信号電荷が分配されて蓄積される第１の電位の井戸と第２の電位の井戸とを形成し、
前記信号電荷の転送を再開するときに、各電極に駆動パルスを印加して、前記第１の電位の井戸と前記第２の電位の井戸とを結合して、前記第１の電位の井戸と前記第２の電位の井戸に分配されている信号電荷が蓄積される電位の井戸を形成し、
さらに、複数のフォト・ダイオードから読み出した複数の信号電荷を個別に転送する場合において、各電極に駆動パルスを印加して、前記第１の電位の井戸と前記第２の電位の井戸とをそれぞれ形成する
ことを特徴とする固体撮像素子の駆動方法。
【請求項４】
複数のフォト・ダイオードから読み出した複数の信号電荷を混合して転送する読み出し方法によって形成される電位の井戸の位置に合わせて、各電極に駆動パルスを印加して、前記第１の電位の井戸と前記第２の電位の井戸とをそれぞれ形成する
ことを特徴とする請求項３に記載の固体撮像素子の駆動方法。
【請求項５】
前記読み出し方法よりも、読み出す信号電荷の容量が少なく、読み出した複数の信号電荷を混合して転送する場合において、前記読み出し方法によって形成される電位の井戸の一つおきの位置に合わせて、各電極に駆動パルスを印加して、前記信号電荷が蓄積される電位の井戸を形成する
ことを特徴とする請求項４に記載の固体撮像素子の駆動方法。
【請求項６】
複数の電極に駆動パルスを印加して、フォト・ダイオードから読み出した信号電荷を電極のならびに従って垂直転送する固体撮像素子の駆動方法であって、
前記信号電荷の垂直転送を停止する前に、各電極に駆動パルスを印加して、前記信号電荷が蓄積されている電位の井戸を分割して、前記電位の井戸に蓄積されている信号電荷が分配されて蓄積される第１の電位の井戸と第２の電位の井戸とを形成し、
前記信号電荷の転送を開始するときに、各電極に駆動パルスを印加して、前記第１の電位の井戸と前記第２の電位の井戸とに分割されている信号電荷が分割された状態で電位の井戸を形成する
ことを特徴とする固体撮像素子の駆動方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体撮像素子の駆動方法に関し、特に、フォト・ダイオードから読み出した信号電荷を電極のならびに従って転送する固体撮像素子の駆動方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、デジタルスチルカメラやデジタルビデオカメラなどに実装される固体撮像素子の走査方法として色々ある。例えば、高精度が求められる静止画撮像時の走査方法として、フィールド読み出しによるインターレーススキャンがある。また、高速性が求められる動画撮像時の走査方法として、間引き読み出しによるノンインターレーススキャンがある（例えば、特許文献１参照）。これに伴って、例えば、図１０に示されるように、固体撮像素子の駆動方法として、スチル駆動、第１種動画駆動、第２種動画駆動などが存在する。
【０００３】
「スチル駆動」とは、例えば、スチルモードなどのように高解像度で静止画を撮影するときに利用される駆動方法である。「第１種動画駆動」とは、例えば、モニタモード（３０ｆｐｓ）などのように中解像度で動画を撮影するときに利用される駆動方法である。「第２種動画駆動」とは、例えば、倍速モニタモード（６０ｆｐｓ）などのように低解像度で動画を撮影するときに利用される水平方向の画素加算を伴った、高いフレームレートを実現する駆動方法である。
【０００４】
さらに、スチル駆動では、静止画の解像度およびダイナミックレンジを向上させるため、水平／垂直方向の画素加算を行なわず、かつ１フォト・ダイオードの容量を最大限に用いる必要がある。
【０００５】
これに対して、第１種動画駆動および第２種動画駆動では、ＨＣＣＤ（Ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ  Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅｓ）で水平方向、もしくは垂直方向および水平方向の画素信号の加算が行われるため、固体撮像素子内のＨＣＣＤ、ＦＤ（Ｆｌｏａｔｉｎｇ  Ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ）の容量を考慮すると、１フォト・ダイオードの容量を最大限に用いることはない。このため、第２種動画駆動では、スチル駆動の場合と比べて、フォト・ダイオードの容量を数分の一に減少させておくことが一般的である。
【０００６】
すなわち、第１種動画駆動および第２種動画駆動では、ＶＣＣＤ（Ｖｅｒｔｉｃａｌ  Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅｓ）に形成される蓄積領域がスチル駆動の場合ほど、大きな容量を必要としないことを示しており、目安としては、スチル駆動の場合の１／２程度で十分と考えられている。ただし、蓄積領域の容量が小さければ、スチル駆動では、信号があふれてしまうため、ある程度の大きさが必要になる。
【０００７】
そして、これに対して、８種の駆動パルスで駆動する場合に、６ゲートに跨って形成された電位の井戸、すなわち、図中のハッチングで示される蓄積領域に蓄積する技術が開示されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００８】
ここでは一例として、スチル駆動では、４フィールド駆動に基づいて、複数のフォト・ダイオードから信号電荷を各個別の蓄積領域に読み出す。読み出した複数の信号電荷を、６ゲートに跨って形成された電位の井戸、すなわち、図中のハッチングで示される蓄積領域に蓄積する。８種の駆動パルスを用いて、蓄積領域に蓄積されている信号電荷を転送する。
【０００９】
また、第１種動画駆動では、プログレッシブ駆動に基づいて、複数のフォト・ダイオードから信号電荷を読み出す。読み出した複数の信号電荷を混合して、２ゲートに跨って形成された電位の井戸、すなわち、図中のハッチングで示される蓄積領域に蓄積する。８種の駆動パルスを用いて、蓄積領域に蓄積されている信号電荷を転送する。
【００１０】
また、第２種動画駆動では、プログレッシブ駆動に基づいて、複数のフォト・ダイオードから信号電荷を読み出す。読み出した複数の信号電荷を読み出し時に垂直ＣＣＤ内にて混合して、６ゲートに跨って形成された電位の井戸、すなわち、図中のハッチングで示される蓄積領域に蓄積する。８種の駆動パルスを用いて、蓄積領域に蓄積されている信号電荷を転送する。
【特許文献１】特開平１０−１３７４２号公報
【特許文献２】特開平８−９２６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、固体撮像素子のＶＣＣＤを形成するにあたって、イオン注入時に欠陥部位ができることがある。そして、垂直転送電極に対して、Ｍｉｄｄｌｅレベル（以下、ＶＭレベルと呼称する。）の電圧を印加したときに、電極下に欠陥部位が存在すると、欠陥部位から暗電流と呼ばれる雑音信号が多く発生することが知られている。この雑音信号は、発生時にＶＣＣＤキズと呼ばれる画像不良現象を引き起こす。とりわけ、信号の少ない第２種動画駆動で顕著になる。
【００１２】
さらに、この欠陥部位が、蓄積領域（電位の井戸）とバリア領域（電位の障壁）との境界部分に存在する場合には、その境界部分を挟む２つの電極に対する電圧印加状態によって、ＶＣＣＤキズ発生の有無が変わる。さらに、駆動方法毎に蓄積領域とバリア領域とが異なっていると、駆動方法が変わる度に、ＶＣＣＤキズの発生箇所が変わってしまう。そして、この不良品の流出を防ぐために、検査時に全駆動方法で動作させることが必要となる。
【００１３】
すなわち、単純に各駆動方法で蓄積容量を最適化しただけでは、検査時間の面で効率が悪くなるため、同一の固体撮像素子で複数の駆動方法を用いる場合においても、垂直電荷転送停止時における蓄積領域とバリア領域とを、全駆動方法にわたって統一しておくことが重要となる。
【００１４】
例えば、図１０に示されるように、ＶＣＣＤキズアドレスを揃えるため、蓄積領域（電位の井戸）とバリア領域（電位の障壁）との境界を第１種動画駆動の場合に合わせておく。これによって、第１種動画駆動で検査すれば、全モードに対して必要十分な検査をすることができる。このため、スチル駆動時の信号容量が４ゲート蓄積で必要十分な様に設計されている場合でも、蓄積領域を第１種動画駆動の方法に合わせるため、蓄積領域を多くとっている。第２種動画駆動時のように信号容量が２ゲート蓄積で十分な場合でも、第１種動画駆動方法に合わせて、蓄積領域の容量を大きくしている。
【００１５】
これに対して、図１１（ａ）に示されるように、スチル駆動と第２種動画駆動とにおける蓄積領域の容量を４ゲート蓄積にすれば、第１種動画駆動で検査しても、他の駆動では電極に対する電圧印加状態が異なるため、ＶＣＣＤキズの発生状態が異なり、別途、スチル駆動か第２種動画駆動かによる検査が必要となる。
【００１６】
また、図１１（ｂ）に示されるように、スチル駆動と第２種動画駆動とにおける蓄積領域の容量を２ゲート蓄積に統一すれば、第１種動画駆動でＶＣＣＤキズを全て検査することができるが、スチル駆動において、蓄積領域の容量が足りず溢れる。
【００１７】
また、欠陥が存在せずとも、元々蓄積領域には微小な暗電流が発生する。さらに、フォト・ダイオードからのスミア信号成分が流れ込むため、想定以上に大きな領域として蓄積領域を形成することは、ノイズ成分の増大、すなわち、Ｓ／Ｎ比の劣化を招き、画質劣化の原因となる。このため、良好な画質を確保するにあたり、過度に大きな蓄積領域を形成しないほうが好ましい。すなわち、蓄積領域を必要十分な容量にすることが好ましい。
【００１８】
そこで、本発明は、前記問題に鑑みてなされたものであり、ＶＣＣＤキズを効率的に検査することができ、暗電流やスミアなどによる画質劣化を抑制することができる固体撮像素子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】
【００１９】
前記目的を達成するために、本発明に係わる固体撮像素子の駆動方法は、複数の電極に駆動パルスを印加して、フォト・ダイオードから読み出した信号電荷を電極のならびに従って垂直転送する固体撮像素子の駆動方法であって、前記信号電荷の垂直転送を停止する前に、各電極に駆動パルスを印加して、前記信号電荷が蓄積されている電位の井戸を分割して、前記電位の井戸に蓄積されている信号電荷が分配されて蓄積される第１の電位の井戸と第２の電位の井戸とを形成することを特徴とする。
さらに、本発明に係わる固体撮像素子の駆動方法では、前記第１の電位の井戸および前記第２の電位の井戸は、前記駆動パルスが印加される電極であって前記信号電荷の読み出しが行われる電極の下に形成されることを特徴とする。あるいは、複数のフォト・ダイオードから読み出した複数の信号電荷を個別に転送する場合において、各電極に駆動パルスを印加して、前記第１の電位の井戸と前記第２の電位の井戸とをそれぞれ形成することを特徴とする。あるいは、前記信号電荷の転送を開始するときに、各電極に駆動パルスを印加して、前記第１の電位の井戸と前記第２の電位の井戸とに分割されている信号電荷が分割された状態で電位の井戸を形成することを特徴とする。
【００２０】
これによって、大容量の信号を小分けにして蓄積することができる。そして、過度に大きな蓄積領域（電位の井戸）を持たないため、ノイズ成分の増大を抑えることができる。結果、Ｓ／Ｎ比の劣化を改善することができ、良好な画質を確保することができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明に係る固体撮像素子の駆動方法によれば、信号電荷の転送を停止するとき、すなわち、蓄積するときに、一つの電位の井戸を分割して複数の電位の井戸を形成する。これにより、大容量の信号を小分けにして蓄積することができる。そして、過度に大きな蓄積領域（電位の井戸）を持たないため、ノイズ成分の増大を抑えることができる。結果、Ｓ／Ｎ比の劣化を改善することができ、良好な画質を確保することができる。
【００２２】
さらに、垂直転送停止時における蓄積領域（電位の井戸）とバリア領域（電位の障壁）とを、第１種動画駆動の場合に合わせてＶＣＣＤに形成させる。これにより、全駆動方法にわたって検査を統一することができ、ＶＣＣＤキズを効率的に検査することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
（実施の形態１）
以下、本発明に係る実施の形態１について、図面を参照しながら説明する。
【００２４】
本実施の形態に係る固体撮像素子の駆動方法は、複数の電極に駆動パルスを印加して、フォト・ダイオードから読み出した信号電荷を電極のならびに従って垂直転送する固体撮像素子の駆動方法であって、信号電荷の垂直転送を停止する前に、各電極に駆動パルスを印加して、信号電荷が蓄積されている電位の井戸を分割して、電位の井戸に蓄積されている信号電荷が分配されて蓄積される第１の電位の井戸と第２の電位の井戸とを形成することを特徴とする。
【００２５】
以上の点を踏まえて、本実施の形態における固体撮像素子の駆動方法について説明する。
【００２６】
図１は、本実施の形態における固体撮像装置の構成を示す図である。図１に示されるように、固体撮像装置１００は、固体撮像素子１０１、駆動部１０２を備える。さらに、固体撮像素子１０１は、フォト・ダイオード１１１、ＶＣＣＤ（Ｖｅｒｔｉｃａｌ  Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅｓ）１１２、ＨＣＣＤ（Ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ  Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅｓ）１１３などを備える。
【００２７】
フォト・ダイオード１１１は、光を信号電荷に変換し、変換して得られた信号電荷を蓄積する。ＶＣＣＤ１１２は、複数の駆動用電極を有し、駆動部１０２より複数の駆動信号を供給され、各フォト・ダイオードに蓄積されている信号電荷を読み出し、読み出した信号電荷をＨＣＣＤ１１３に転送する。ここでは、８種の転送用パルスを用いて、読み出した信号電荷を垂直転送する。ＨＣＣＤ１１３は、各ＶＣＣＤから垂直転送された信号電荷を水平転送する。
【００２８】
なお、各電極は、Ｍｉｄｄｌｅレベル（以下、ＶＭレベルと呼称する。）の電圧が印加されると、酸化膜（絶縁部）を隔てた電極下に電荷を蓄積する領域（電位の井戸）を形成し、Ｌｏｗレベル（以下、ＶＬレベルと呼称する。）の電圧が印加されると、酸化膜（絶縁部）を隔てた電極下にバリア領域（電位の障壁）を形成する。
【００２９】
そして、ＶＣＣＤ１１２は、電極ΦＶ１〜ΦＶ８を１組として、８つの端子に適切な駆動パルスが与えられると、電位の高い部分（蓄積領域）と電位の低い部分（バリア領域）とを形成しながら、電極のならびに従って蓄積領域（電位の井戸）を移動させる。
【００３０】
駆動部１０２は、ＶＣＣＤ１１２、ＨＣＣＤ１１３に駆動パルスを供給する。ここでは、一例として、下記（１）〜（３）の駆動方法に応じて駆動パルスを供給することとする。
【００３１】
（１）スチル駆動
「スチル駆動」とは、例えば、スチルモードなどのように高解像度で静止画を撮像するときに利用される駆動方法である。ここでは、一例として、４フィールド駆動に基づいて、複数のフォト・ダイオードから信号電荷を個別の蓄積領域に読み出し、読み出した複数の信号電荷を個別に転送する駆動方法である。
【００３２】
このとき、駆動部１０２は、８種の転送用パルスをＶＣＣＤ１１２に供給する。これに応じて、ＶＣＣＤ１１２は、垂直転送実施時には、４ゲート以上に跨る蓄積領域（電位の井戸）と少なくとも１ゲート以上のバリア領域（電位の障壁）とを形成しながら、蓄積領域（電位の井戸）に蓄積されている信号電荷を電極のならびに従って垂直転送する。また、垂直転送停止時には、４ゲート以上に跨る蓄積領域（電位の井戸）を分割して、２ゲートに跨る蓄積領域（電位の井戸）と２ゲートに跨るバリア領域（電位の障壁）とを２組形成し、４ゲート以上に跨る蓄積領域（電位の井戸）に蓄積されている信号電荷を、二つの蓄積領域（電位の井戸）に分配して蓄積する。
【００３３】
（２）第１種動画駆動
「第１種動画駆動」とは、例えば、モニタモード（３０ｆｐｓ）などのように中解像度で動画を撮影するときに利用される駆動方法である。ここでは、プログレッシブ駆動に基づいて、複数のフォト・ダイオードから信号電荷を読み出し、読み出した複数の信号電荷を垂直ＣＣＤで混合して転送する駆動方法を例とする。この第１種動画駆動で出力する水平ライン数は、スチル駆動における１フィールドで出力する水平ライン数を上回る場合が多い。
【００３４】
このとき、駆動部１０２は、８種の駆動パルスまたは２組の４種の駆動パルスをＶＣＣＤ１１２に供給する。これに応じて、ＶＣＣＤ１１２は、垂直転送実施状態では、２ゲート以上に跨る蓄積領域（電位の井戸）と少なくとも１ゲート以上のバリア領域（電位の障壁）とを形成しながら、蓄積領域（電位の井戸）に蓄積されている信号電荷を電極のならびに従って転送する。また、垂直転送停止状態では、２ゲートに跨る蓄積領域（電位の井戸）と２ゲートに跨るバリア領域（電位の障壁）とを形成し、２ゲートに跨る蓄積領域（電位の井戸）に信号電荷を蓄積する。
【００３５】
（３）第２種動画駆動
「第２種動画駆動」とは、例えば、倍速モニタモード（６０ｆｐｓ）などのように低解像度で動画を撮影するときに利用される駆動方法である。ここでは、一例として、プログレッシブ駆動に基づいて、複数のフォト・ダイオードから信号電荷を読み出し、読み出した複数の信号電荷を混合して転送する駆動方法である。ただし、第１種動画駆動よりも、垂直方向における読み出し対象の画素数、すなわち、出力する水平ライン数が少ない。
【００３６】
このとき、駆動部１０２は、８種の駆動パルスをＶＣＣＤ１１２に供給する。これに応じて、ＶＣＣＤ１１２は、垂直転送実施状態では、２ゲート以上の蓄積領域（電位の井戸）と少なくとも３ゲート以上のバリア領域（電位の障壁）とを形成しながら、蓄積領域（電位の井戸）に蓄積されている信号電荷を電極のならびに従って転送する。また、垂直転送停止状態では、２ゲートに跨る蓄積領域（電位の井戸）と６ゲートに跨るバリア領域（電位の障壁）とを形成し、２ゲートに跨る蓄積領域（電位の井戸）に信号電荷を蓄積する。
【００３７】
なお、スチル駆動方法において、複数の蓄積領域に蓄積されている信号電荷の合算は、１フォト・ダイオードの最大容量に対する必要十分な容量とする。
【００３８】
図２は、本実施の形態におけるＶＣＣＤにおいて、垂直転送実施状態から垂直転送停止状態に移行するときの電位分布を示す図である。図２に示されるように、ＶＣＣＤ１１２は、スチル駆動方法においては、垂直転送実施時には、駆動部１０２から印加される８種の駆動パルスに応じて、４ゲートに跨る電位の井戸（図中のハッチで示される凹部）を形成し、４ゲートに跨る電位の障壁（図中の白で示される凸部。）を形成する。そして、形成した電位の井戸に信号電荷を蓄積して転送する。
【００３９】
さらに、ＶＣＣＤ１１２は、垂直転送実施状態から垂直転送停止状態に移行するときに、４ゲートに跨る電位の井戸から電位の井戸を複数形成する。ここでは、２ゲートに跨る電位の井戸を二つ形成する。このとき、スチル駆動方法において形成される電位の井戸と電位の障壁とは、第１種動画駆動方法において形成される電位の井戸と電位の障壁とに合わせて形成される。ここで、スチル駆動における垂直転送停止時に、蓄積領域および蓄積領域とバリア領域の境界部を形成する駆動電極の状態は、別の駆動条件での駆動電極の状態と同一、もしくは全て含むこととする。これによって、電位の井戸と電位の障壁との境界に印加される電圧の極性をそろえることができ、ＶＣＣＤキズの検査を統一することができる。
【００４０】
なお、垂直転送実施状態から垂直転送停止状態への移行するときに、ＶＣＣＤ１１２は、４ゲートに跨る電位の井戸に対して、２ゲートに跨る電位の障壁を形成し複数の領域に分割することで、２ゲートに跨る電位の井戸を二つ形成する。すなわち、信号を二つの電位の井戸に分割する。このとき、電位の井戸と電位の井戸との間には、２ゲートに跨る電位の障壁を形成する。これによって、垂直転送停止状態では、電位の障壁を形成してバリア化することによって、バリア化された領域での暗電流の発生およびスミア信号の流入を抑えることができる。
【００４１】
一方、ＶＣＣＤ１１２は、第２種動画駆動方法においては、第１種動画駆動方法において形成される電位の井戸に対して、一つおきに電位の井戸を形成する。すなわち、一つおきに電位の障壁を形成して部分的にバリア化することで、バリア化された領域での暗電流の発生およびスミア信号の流入を抑えることができる。
【００４２】
すなわち、スチル駆動方法において、垂直転送停止状態では、複数の蓄積領域（電位の井戸）に信号電荷を分割して蓄積し、その複数の蓄積領域の和で、必要十分な容量を確保しつつ、スチル駆動方法において、求められる性能を満たしている。これによって、暗電流、スミアによるＳ／Ｎ比の劣化を抑止し、画質劣化を改善することができる。
【００４３】
図３は、本実施の形態におけるスチル駆動方法によって転送される信号電荷の概要を示す図である。なお、水平ブランク（ＨＢＬＫ）期間中は、フォト・ダイオードを省略し、ＶＣＣＤのみを示している。図３に示されるように、ＶＣＣＤ１１２は、フォト・ダイオードから読み出した信号電荷を、垂直転送停止時（Ｔ）から垂直転送停止時（Ｔ＋１）までの間、すなわち、ＨＢＬＫ期間中、矢印方向に示されるように転送する。このとき、駆動部１０２は、図中のハッチングで示される電極にＶＭレベルの電圧を印加して、蓄積領域（電位の井戸）をＶＣＣＤ１１２に形成させる。また、図中の白で示される電極にＶＬレベルの電圧を印加して、バリア領域（電位の障壁）をＶＣＣＤ１１２に形成させる。そして、蓄積領域（電位の井戸）に蓄積されている信号電荷を電極のならびに従ってＶＣＣＤ１１２に転送させる。
【００４４】
さらに、ＶＣＣＤ１１２は、垂直転送停止時（Ｔ＋１）に、信号電荷を複数の蓄積領域（電位の井戸）に分配して蓄積する。このとき、駆動部１０２は、信号電荷の転送を停止する前に、図中のハッチングで示される電極にＶＭレベルの電圧を印加して、蓄積領域（電位の井戸）をＶＣＣＤ１１２に複数形成させる。また、図中の白で示される電極にＶＬレベルの電圧を印加して、バリア領域（電位の障壁）をＶＣＣＤ１１２に形成させる。
【００４５】
図４は、本実施の形態における第１種動画駆動方法によって転送される信号電荷の概要を示す図である。なお、図３と同様に、ＨＢＬＫ期間中は、フォト・ダイオードを省略し、ＶＣＣＤのみを示している。図４に示されるように、ＶＣＣＤ１１２は、フォト・ダイオードから読み出した信号電荷を、垂直転送停止時（Ｔ）から垂直転送停止時（Ｔ＋１）までの間、すなわち、ＨＢＬＫ期間中、矢印方向に示されるように転送する。このとき、駆動部１０２は、図中のハッチングで示される電極にＶＭレベルの電圧を印加して、蓄積領域（電位の井戸）をＶＣＣＤ１１２に形成させる。また、図中の白で示される電極にＶＬレベルの電圧を印加して、バリア領域（電位の障壁）をＶＣＣＤ１１２に形成させる。蓄積領域（電位の井戸）に蓄積されている信号電荷をＶＣＣＤ１１２に転送させる。
【００４６】
そして、ＶＣＣＤ１１２は、垂直転送停止時（Ｔ＋１）に、信号電荷を複数の蓄積領域（電位の井戸）に分割することなく蓄積する。
【００４７】
つまり、駆動部１０２は、第１種動画駆動方法以外の他の駆動方法に対しても、垂直転送停止時には、第１種動画駆動方法において垂直転送停止時に形成される蓄積領域（電位の井戸）とバリア領域（電位の障壁）との境界と同一もしくはその一部からなるように、駆動パルスをＶＣＣＤ１１２に供給する。
【００４８】
図５（ａ）は、スチル駆動方法での、電極ΦＶ１から読み出された信号電荷が転送される場合、図５（ｂ）は、スチル駆動方法での、電極ΦＶ３から読み出された信号電荷が転送される場合において、各電極に印加する駆動パルスのタイミングチャートの例を示す図である。図６（ａ）は、スチル駆動方法での、電極ΦＶ５から読み出された信号電荷が転送される場合、スチル駆動方法での、図６（ｂ）は、電極ΦＶ７から読み出された信号電荷が転送される場合において、各電極に印加する駆動パルスのタイミングチャートの例を示す図である。
【００４９】
図５（ａ）に示されるように、駆動部１０２は、電極ΦＶ１にＨｉレベル（以下、ＶＨレベルと呼称する。）の電圧を印加して、電極ΦＶ１に接続されているフォト・ダイオードから信号電荷を読み出させる。そして、ＶＭレベルの電圧とＶＬレベルの電圧とを使い分けながら、ＶＭレベルの電圧とＶＬレベルの電圧とのいずれかを電極ΦＶ１〜ΦＶ８に印加して、読み出された信号電荷を電極のならびに従って転送させる。そして、垂直転送を停止させる前に、信号電荷が蓄積されている蓄積領域（電位の井戸）から二つの蓄積領域（電位の井戸）を形成させ、形成させた二つの蓄積領域（電位の井戸）に信号電荷を分配させて蓄積させる。
【００５０】
このとき、駆動部１０２は、電極ΦＶ１、ΦＶ２にＶＭレベルの電圧を印加して、２ゲートに跨る蓄積領域（電位の井戸）を形成させる。また、電極ΦＶ５、ΦＶ６にＶＭレベルの電圧を印加して、２ゲートに跨る蓄積領域（電位の井戸）を形成させる。電極ΦＶ３、ΦＶ４にＶＬレベルの電圧を印加して、２ゲートに跨るバリア領域（電位の障壁）を形成させる。電極ΦＶ７、ΦＶ８にＶＬレベルの電圧を印加して、２ゲートに跨るバリア領域（電位の障壁）を形成させる。
【００５１】
また、図５（ｂ）に示されるように、駆動部１０２は、電極ΦＶ３にＶＨレベルの電圧を印加して、電極ΦＶ３に接続されているフォト・ダイオードから信号電荷を読み出させる。そして、ＶＭレベルの電圧とＶＬレベルの電圧とを使い分けながら、ＶＭレベルの電圧とＶＬレベルの電圧とのいずれかを電極ΦＶ１〜ΦＶ８に印加して、読み出された信号電荷を電極のならびに従って転送させる。そして、垂直転送を停止させる前に、信号電荷が蓄積されている蓄積領域（電位の井戸）から二つの蓄積領域（電位の井戸）を形成させ、形成させた二つの蓄積領域（電位の井戸）に信号電荷を分配させて蓄積させる。このとき、図５（ａ）に示される場合と同様である。
【００５２】
また、図６（ａ）に示されるように、駆動部１０２は、電極ΦＶ５にＶＨレベルの電圧を印加して、電極ΦＶ５に接続されているフォト・ダイオードから信号電荷を読み出させる。そして、ＶＭレベルの電圧とＶＬレベルの電圧とを使い分けながら、ＶＭレベルの電圧とＶＬレベルの電圧とのいずれかを電極ΦＶ１〜ΦＶ８に印加して、読み出された信号電荷を電極のならびに従って転送させる。そして、垂直転送を停止させる前に、信号電荷が蓄積されている蓄積領域（電位の井戸）から二つの蓄積領域（電位の井戸）を形成させ、形成させた二つの蓄積領域（電位の井戸）に信号電荷を分配させて蓄積させる。このとき、図５（ａ）に示される場合と同様である。
【００５３】
また、図６（ｂ）に示されるように、駆動部１０２は、電極ΦＶ７にＶＨレベルの電圧を印加して、電極ΦＶ７に接続されているフォト・ダイオードから信号電荷を読み出させる。そして、ＶＭレベルの電圧とＶＬレベルの電圧とを使い分けながら、ＶＭレベルの電圧とＶＬレベルの電圧とのいずれかを電極ΦＶ１〜ΦＶ８に印加して、読み出された信号電荷を電極のならびに従って転送させる。そして、垂直転送を停止する前に、信号電荷が蓄積されている蓄積領域（電位の井戸）から二つの蓄積領域（電位の井戸）を形成させ、形成させた二つの蓄積領域（電位の井戸）に信号電荷を分配させて蓄積させる。このとき、図５（ａ）に示される場合と同様である。
【００５４】
図７（ａ）は、スチル駆動時でのＨＢＬＫ期間にて各電極に印加する駆動パルスのタイミングチャート例を示す図であり、図７（ｂ）は、信号電荷の転送を示す図である。
【００５５】
図７（ａ）に示されるように、駆動部１０２は、フォト・ダイオードから読み出された信号電荷の転送を停止させるときは、電極ΦＶ１、ΦＶ２にＶＭレベルの電圧を印加して、ＶＣＣＤ１１２に、２ゲートに跨る電位の井戸を形成させる。電極ΦＶ３、ΦＶ４にＶＬレベルの電圧を印加して、ＶＣＣＤ１１２に、２ゲートに跨る電位の障壁を形成させる。電極ΦＶ５、ΦＶ６にＶＭレベルの電圧を印加して、ＶＣＣＤ１１２に、２ゲートに跨る電位の井戸を形成させる。電極ΦＶ７、ΦＶ８にＶＬレベルの電圧を印加して、ＶＣＣＤ１１２に、２ゲートに跨る電位の障壁を形成させる。そして、ＨＢＬＫ期間中に、図中のハッチングで示される電極に、ＶＭレベルの電圧を印加し、図中の白で示される電極に、ＶＬレベルの電圧を印加して、読み出された信号電荷を電極のならびに従って転送させる。
【００５６】
このとき、図７（ｂ）に示されるように、ＶＣＣＤ１１２は、信号電荷の転送を停止するときは、一つの電位の井戸を分割して、二つの２ゲートに跨る電位の井戸を形成し、形成した電位の井戸に信号電荷を分配して蓄積する。信号電荷の転送を再開するときに、ＶＣＣＤ１１２は、二つの電位の井戸を結合して一つの電位の井戸を形成し（ｔ１〜ｔ３）、形成した電位の井戸に蓄積されている信号電荷を電極のならびに従って転送する（ｔ４〜ｔ１６）。そして、信号電荷の転送を停止する前に、ＶＣＣＤ１１２は、一つの電位の井戸を分割して二つの電位の井戸を形成し、形成した二つの電位の井戸に信号電荷を分配して垂直転送を停止する（ｔ１７〜ｔ２０）。
【００５７】
以上、本実施の形態における固体撮像素子の駆動方法によれば、信号電荷の転送を停止するときに、一つの電位の井戸を分割して複数の電位の井戸を形成する。これにより、大容量の信号を小分けにして蓄積することができる。そして、過度に大きな蓄積領域（電位の井戸）を持たないため、ノイズ成分の増大を抑えることができる。結果、Ｓ／Ｎ比の劣化を改善することができ、良好な画質を確保することができる。
【００５８】
さらに、駆動部１０２は、垂直転送停止時における蓄積領域（電位の井戸）とバリア領域（電位の障壁）とを、第１種動画駆動方法において形成される場合に合わせてＶＣＣＤ１１２に形成させる。これにより、ＶＣＣＤキズの検査工程を統一することができる。
【００５９】
（実施の形態２）
次に、本発明に係る実施の形態２について、図面を参照しながら説明する。
【００６０】
本実施の形態に係る固体撮像素子の駆動方法は、フォト・ダイオードから読み出した信号電荷を分配して蓄積した後は、複数の電位の井戸に分配されて蓄積されている信号電荷を垂直転送再開時に再結合することなく転送することを特徴とする。
【００６１】
以上の点を踏まえて、本実施の形態における固体撮像素子の駆動方法について説明する。なお、本実施の形態における固体撮像素子の構成は、実施の形態１における固体撮像素子と同一の構成により説明を省略する。
【００６２】
図８は、本実施の形態におけるスチル駆動方法によって転送される信号電荷の概要を示す図である。
【００６３】
図８に示されるように、ＶＣＣＤ１１２は、フォト・ダイオードから読み出した信号電荷を、垂直転送停止時（Ｔ）から垂直転送停止時（Ｔ＋１）までの間、すなわち、ＨＢＬＫ期間中、矢印方向に示されるように転送する。このとき、駆動部１０２は、図中のハッチングで示される電極にＶＭレベルの電圧を印加して、蓄積領域（電位の井戸）をＶＣＣＤ１１２に形成させる。また、図中の白で示される電極にＶＬレベルの電圧を印加して、バリア領域（電位の障壁）をＶＣＣＤ１１２に形成させる。そして、蓄積領域（電位の井戸）に蓄積されている信号電荷を電極のならびに従ってＶＣＣＤ１１２に転送させる。
【００６４】
さらに、ＶＣＣＤ１１２は、垂直転送停止時（Ｔ＋１）に、信号電荷を複数の蓄積領域（電子の井戸）に分配して蓄積する。このとき、駆動部１０２は、信号電荷の転送を停止する前に、図中のハッチングで示される電極にＶＭレベルの電圧を印加して、蓄積領域（電位の井戸）をＶＣＣＤ１１２に複数形成させる。また、図中の白で示される電極にＶＬレベルの電圧を印加して、バリア領域（電位の障壁）をＶＣＣＤ１１２に形成させる。
【００６５】
そして、ＶＣＣＤ１１２は、複数の蓄積領域（電位の井戸）に分配して蓄積したまま、転送する。このとき、駆動部１０２は、複数の蓄積領域（電位の井戸）に分割された後は、分割されたままＶＣＣＤ１１２に転送させる。
【００６６】
以上、本実施の形態における固体撮像素子の駆動方法によれば、フォト・ダイオードから読み出した信号電荷を分配して蓄積した後は、複数の電位の井戸に分配されて蓄積されている信号電荷を転送する。これにより、小分けにした信号電荷を結合することを省略することができる。そして、過度に大きな蓄積領域（電位の井戸）を持たないため、ノイズ成分の増大を抑えることができる。結果、Ｓ／Ｎ比の劣化を改善することができ、良好な画質を確保することができる。
【００６７】
さらに、駆動部１０２は、垂直転送停止時における蓄積領域（電位の井戸）とバリア領域（電位の障壁）とを、第１種動画駆動方法において形成される場合に合わせてＶＣＣＤ１１２に形成させる。これにより、ＶＣＣＤキズの検査工程を統一することができる。
【００６８】
（実施の形態３）
次に、本発明に係る実施の形態３について、図面を参照しながら説明する。
【００６９】
本実施の形態に係わる固体撮像素子の駆動方法は、前述の実施の形態１、実施の形態２にて垂直転送停止時に分割して用いた蓄積領域を、ある特定の駆動時には部分的に使用し、その他使用しない蓄積領域をバリア領域とすることを特徴とする。
【００７０】
以上の点を踏まえて、本実施の形態における固体撮像素子の駆動方法について説明する。なお、本実施の形態における固体撮像素子の構成は、実施の形態１における固体撮像素子と同一の構成により説明を省略する。
【００７１】
図９は、本実施の形態における第２種動画駆動方法によって転送される信号電荷の概要を示す図である。
【００７２】
図９に示されるように、ＶＣＣＤ１１２は、フォト・ダイオードから読み出した信号電荷を、垂直転送停止時（Ｔ）から垂直転送停止時（Ｔ＋１）までの間、すなわち、ＨＢＬＫ期間中、矢印方向に示されるように転送する。このとき、駆動部１０２は、図中のハッチングで示される電極にＶＭレベルの電圧を印加して、蓄積領域（電位の井戸）をＶＣＣＤ１１２に形成させる。また、図中の白で示される電極にＶＬレベルの電圧を印加して、バリア領域（電位の障壁）をＶＣＣＤ１１２に形成させる。そして、蓄積領域（電位の井戸）に蓄積されている信号電荷を電極のならびに従ってＶＣＣＤ１１２に転送させる。
【００７３】
さらに、ＶＣＣＤ１１２は、垂直転送停止時（Ｔ＋１）に、信号電荷を複数の蓄積領域（電子の井戸）に分配して蓄積する。このとき、駆動部１０２は、信号電荷の転送を停止する前に、図中のハッチングで示される電極にＶＭレベルの電圧を印加し、蓄積領域（電位の井戸）をＶＣＣＤ１１２に形成させる。また、図中の白で示される電極にＶＬレベルの電圧を印加して、バリア領域（電位の障壁）をＶＣＣＤ１１２に形成させる。ただし、第１種動画駆動方法において形成される蓄積領域（電位の井戸）に対して、一つ置きに蓄積領域（電位の井戸）を形成させ、それ以外についてはバリア領域（電位の障壁）を形成させる。
【００７４】
なお、図中では、駆動部１０２は、第２種動画駆動方法において、２ゲートに跨る蓄積領域（電位の井戸）と６ゲートに跨るバリア領域（電位の障壁）とをＶＣＣＤ１１２に形成させている。
【００７５】
以上、本実施の形態における固体撮像素子の駆動方法によれば、第１種動画駆動方法において形成される二つの蓄積領域（電位の井戸）に対して、第２種動画駆動方法においては、一つを蓄積領域（電位の井戸）とし、もう一つをバリア領域（電位の障壁）として形成させる。これによって、過度に大きな蓄積領域（電位の井戸）を形成せずに、必要十分な容量に蓄積領域（電位の井戸）を形成することができる。そして、過度に大きな蓄積領域（電位の井戸）を持たないため、ノイズ成分の増大を抑えることができる。結果、Ｓ／Ｎ比の劣化を改善することができ、良好な画質を確保することができる。
【００７６】
さらに、駆動部１０２は、第１種動画駆動方法において形成される場合に合わせて、垂直転送停止時における蓄積領域（電位の井戸）とバリア領域（電位の障壁）とをＶＣＣＤ１１２に形成させる。これにより、第１種動画駆動方法において蓄積領域であっても、第２種動画駆動方法においてバリア領域であれば、ＶＣＣＤキズによる影響を無視することができるため、ＶＣＣＤキズの検査工程を統一することができる。
【００７７】
（その他）
なお、本発明に係わる実施の形態では、一例として、８種の駆動パルスを駆動パルスとして説明したが、これに限定されるわけではなく、８種以上の駆動パルスを駆動パルスとしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００７８】
本発明は、固体撮像素子の駆動方法として、特に、フォト・ダイオードから読み出した信号電荷を電極のならびに従って転送する固体撮像素子の駆動方法として、利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】実施の形態１における固体撮像装置の構成を示す図である。
【図２】実施の形態１におけるＶＣＣＤにおいて、スチル駆動時の垂直転送実施状態から垂直転送停止状態における電位分布、および第１種動画駆動と第２種動画駆動の垂直転送停止状態における電位分布を示す図である。
【図３】実施の形態１におけるスチル駆動方法によって転送される信号電荷の分割される様子を示す図である。
【図４】実施の形態１における第１種動画駆動方法によって転送される信号電荷の概要を示す図である。
【図５】（ａ）は、電極ΦＶ１から読み出された信号電荷が転送される場合、（ｂ）は、電極ΦＶ３から読み出された信号電荷が転送される場合において、各電極に印加する駆動パルスのタイミングチャートを示す図である。
【図６】（ａ）は、電極ΦＶ５から読み出された信号電荷が転送される場合、（ｂ）は、電極ΦＶ７から読み出された信号電荷が転送される場合において、各電極に印加する駆動パルスのタイミングチャートを示す図である。
【図７】（ａ）は、信号を分割して蓄積した状態から垂直転送実施時に信号を再結合し、垂直転送停止時に再び信号を分割して蓄積するための、各電極に印加する駆動パルスのタイミングチャートを示す図であり、（ｂ）は、信号電荷の転送を示す図である。
【図８】実施の形態２におけるスチル駆動方法によって転送される信号電荷の概要を示す図である。
【図９】実施の形態３における第２種動画駆動方法によって転送される信号電荷の概要を示す図である。
【図１０】従来の駆動方法に基づく電位分布を示す図である。
【図１１】（ａ）スチル駆動と第２種動画駆動とにおいて４ゲート蓄積にした場合の電位分布を示す図であり、（ｂ）２ゲート蓄積に統一した場合の電位分布を示す図である。
【符号の説明】
【００８０】
１００  固体撮像装置
１０１  固体撮像素子
１０２  駆動部
１１１  フォト・ダイオード
１１２  ＶＣＣＤ
１１３  ＨＣＣＤ
【図１】
0004675740.tif 000002
【図２】
0004675740.tif 000003
【図３】
0004675740.tif 000004
【図４】
0004675740.tif 000005
【図５】
0004675740.tif 000006
【図６】
0004675740.tif 000007
【図７】
0004675740.tif 000008
【図８】
0004675740.tif 000009
【図９】
0004675740.tif 000010
【図１０】
0004675740.tif 000011
【図１１】
0004675740.tif 000012