【手続補正書】
【提出日】平成25年5月31日(2013.5.31)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１光電変換部と、
フローティングディフュージョンと、
前記フローティングディフュージョンの電荷の量に基づく信号を出力する増幅トランジスタと、
前記第１光電変換部で発生した電子を前記フローティングディフュージョンへ転送する第１転送トランジスタと、を有し、
前記フローティングディフュージョンの電圧がリセットされた第１の状態において、前記増幅トランジスタが第１の信号を出力し、
前記フローティングディフュージョンに前記電子が転送された第２の状態において、前記増幅トランジスタが第２の信号を出力する固体撮像装置において、
前記第１転送トランジスタの導通を制御するための電圧が供給される制御電極と電気的に短絡されず、前記フローティングディフュージョンと結合容量を介して接続されたノードと、
前記ノードの電圧を制御する電圧制御手段と、を有し、
前記電圧制御手段は、
前記増幅トランジスタが前記第１の信号を出力する時に、前記ノードの電圧を第１の電圧に制御し、
前記第１の電圧に制御した後であって、前記第１転送トランジスタが導通している期間の少なくとも一部の期間に、前記ノードの電圧を第２の電圧に制御し、
前記第２の電圧に制御した後であって、前記増幅トランジスタが前記第２の信号を出力する時に、前記ノードの電圧を第３の電圧に制御し、
前記第２の電圧は、前記第１の電圧及び前記第３の電圧よりも高い電圧である
ことを特徴とする固体撮像装置。
【請求項２】
第１光電変換部と、
フローティングディフュージョンと、
前記フローティングディフュージョンの電荷の量に基づく信号を出力する増幅トランジスタと、
前記第１光電変換部で発生したホールを前記フローティングディフュージョンへ転送する第１転送トランジスタと、を有し、
前記フローティングディフュージョンの電圧がリセットされた第１の状態において、前記増幅トランジスタが第１の信号を出力し、
前記フローティングディフュージョンに前記ホールが転送された第２の状態において、前記増幅トランジスタが第２の信号を出力する固体撮像装置において、
前記第１転送トランジスタの導通を制御するための電圧が供給される制御電極と電気的に短絡されず、前記フローティングディフュージョンと結合容量を介して接続されたノードと、
前記ノードの電圧を制御する電圧制御手段と、を有し、
前記電圧制御手段は、
前記増幅トランジスタが前記第１の信号を出力する時に、前記ノードの電圧を第１の電圧に制御し、
前記第１の電圧に制御した後であって、前記第１転送トランジスタが導通している期間の少なくとも一部の期間に、前記ノードの電圧を第２の電圧に制御し、
前記第２の電圧に制御した後であって、前記増幅トランジスタが前記第２の信号を出力する時に、前記ノードの電圧を第３の電圧に制御し、
前記第２の電圧は、前記第１の電圧及び前記第３の電圧よりも低い電圧である
ことを特徴とする固体撮像装置。
【請求項３】
１つ以上のＭＯＳトランジスタを有し、
前記ＭＯＳトランジスタのソースまたはドレインのいずれか一方が前記フローティングディフュージョンに接続され、
前記ＭＯＳトランジスタのゲートが前記ノードに接続され、
前記結合容量は前記ＭＯＳトランジスタのゲートと前記フローティングディフュージョンとの容量成分を含み、
前記第１の電圧、前記第２の電圧、及び前記第３の電圧は、前記画素ＭＯＳトランジスタが非導通状態となる電圧であることを特徴とする請求項１または請求項２のいずれかに記載の固体撮像装置。
【請求項４】
前記フローティングディフュージョンの電圧をリセットするリセットトランジスタを有し、
前記リセットトランジスタが前記ＭＯＳトランジスタであ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】
第２光電変換部と、
前記第２光電変換部で発生した信号電荷を前記フローティングディフュージョンへ転送する第２転送トランジスタと、を有し、
前記第２転送トランジスタが前記ＭＯＳトランジスタであることを特徴とする請求項３または請求項４のいずれかに記載の固体撮像装置。
【請求項６】
１つ以上のＭＯＳトランジスタを有し、
前記ＭＯＳトランジスタのソースまたはドレインのいずれか一方が前記フローティングディフュージョンに接続され、
前記ＭＯＳトランジスタのゲートが前記ノードに接続され、
前記結合容量は前記ＭＯＳトランジスタのゲートと前記フローティングディフュージョンとの容量成分を含み、
前記第１の電圧、前記第２の電圧、及び前記第３の電圧は、前記画素ＭＯＳトランジスタが導通状態となる電圧であることを特徴とする請求項１または請求項２のいずれかに記載の固体撮像装置。
【請求項７】
前記第１光電変換部及び前記フローティングディフュージョンを含む画素が行列状に配され、
隣接する２つの画素のフローティングディフュージョンの電気的接続を制御する接続トランジスタを有し、
前記接続トランジスタが前記ＭＯＳトランジスタであることを特徴とする請求項３乃至請求項６のいずれか一項に記載の固体撮像装置。
【請求項８】
第１光電変換部と、
フローティングディフュージョンと、
前記フローティングディフュージョンの電荷の量に基づく信号を出力する増幅トランジスタと、
前記フローティングディフュージョンの電圧をリセットするリセットトランジスタと、
前記第１光電変換部で発生した電子を前記フローティングディフュージョンへ転送する第１転送トランジスタと、を有し、
前記フローティングディフュージョンの電圧がリセットされた第１の状態において、前記増幅トランジスタが第１の信号を出力し、
前記フローティングディフュージョンに前記電子が転送された第２の状態において、前記増幅トランジスタが第２の信号を出力する固体撮像装置において、
前記リセットトランジスタのゲートの電圧を制御する電圧制御手段と、を有し、
前記電圧制御手段は、
前記増幅トランジスタが前記第１の信号を出力する時に、前記リセットトランジスタの前記ゲートの電圧を第１の電圧に制御し、
前記第１転送トランジスタが導通している期間の少なくとも一部の期間に、前記リセットトランジスタの前記ゲートの電圧を第２の電圧に制御し、
前記増幅トランジスタが前記第２の信号を出力する時に、前記リセットトランジスタの前記ゲートの電圧を第３の電圧に制御し、
前記第２の電圧は、前記第１の電圧及び前記第３の電圧よりも高い電圧であり、
前記第１の電圧、前記第２の電圧、及び前記第３の電圧は、いずれも前記リセットトランジスタが非導通状態となる電圧である
ことを特徴とする固体撮像装置。
【請求項９】
第１光電変換部と、
フローティングディフュージョンと、
前記フローティングディフュージョンの電荷の量に基づく信号を出力する増幅トランジスタと、
前記フローティングディフュージョンの電圧をリセットするリセットトランジスタと、
前記第１光電変換部で発生したホールを前記フローティングディフュージョンへ転送する第１転送トランジスタと、を有し、
前記フローティングディフュージョンの電圧がリセットされた第１の状態において、前記増幅トランジスタが第１の信号を出力し、
前記フローティングディフュージョンに前記ホールが転送された第２の状態において、前記増幅トランジスタが第２の信号を出力する固体撮像装置において、
前記リセットトランジスタのゲートの電圧を制御する電圧制御手段と、を有し、
前記電圧制御手段は、
前記増幅トランジスタが前記第１の信号を出力する時に、前記リセットトランジスタの前記ゲートの電圧を第１の電圧に制御し、
前記第１転送トランジスタが導通している期間の少なくとも一部の期間に、前記リセットトランジスタの前記ゲートの電圧を第２の電圧に制御し、
前記増幅トランジスタが前記第２の信号を出力する時に、前記リセットトランジスタの前記ゲートの電圧を第３の電圧に制御し、
前記第２の電圧は、前記第１の電圧及び前記第３の電圧よりも低い電圧であり、
前記第１の電圧、前記第２の電圧、及び前記第３の電圧は、いずれも前記リセットトランジスタが非導通状態となる電圧である
ことを特徴とする固体撮像装置。
【請求項１０】
第１光電変換部と、
第２光電変換部と
フローティングディフュージョンと、
前記フローティングディフュージョンの電荷の量に基づく信号を出力する増幅トランジスタと、
前記第１光電変換部で発生した電子を前記フローティングディフュージョンへ転送する第１転送トランジスタと、
前記第２光電変換部で発生した電子を前記フローティングディフュージョンへ転送する第２転送トランジスタと、を有し、
前記フローティングディフュージョンの電圧がリセットされた第１の状態において、前記増幅トランジスタが第１の信号を出力し、
前記フローティングディフュージョンに前記第１光電変換部で発生した前記電子が転送された第２の状態において、前記増幅トランジスタが第２の信号を出力する固体撮像装置において、
前記第２転送トランジスタのゲートの電圧を制御する電圧制御手段と、を有し、
前記電圧制御手段は、
前記増幅トランジスタが前記第１の信号を出力する時に、第２転送トランジスタの前記ゲートの電圧を第１の電圧に制御し、
前記第１転送トランジスタが導通している期間の少なくとも一部の期間に、第２転送トランジスタの前記ゲートの電圧を第２の電圧に制御し、
前記増幅トランジスタが前記第２の信号を出力する時に、第２転送トランジスタの前記ゲートの電圧を第３の電圧に制御し、
前記第２の電圧は、前記第１の電圧及び前記第３の電圧よりも高い電圧であり、
前記第１の電圧、前記第２の電圧、及び前記第３の電圧は、いずれも前記第２転送トランジスタが非導通状態となる電圧である
ことを特徴とする固体撮像装置。
【請求項１１】
第１光電変換部と、
第２光電変換部と
フローティングディフュージョンと、
前記フローティングディフュージョンの電荷の量に基づく信号を出力する増幅トランジスタと、
前記第１光電変換部で発生したホールを前記フローティングディフュージョンへ転送する第１転送トランジスタと、
前記第２光電変換部で発生したホールを前記フローティングディフュージョンへ転送する第２転送トランジスタと、を有し、
前記フローティングディフュージョンの電圧がリセットされた第１の状態において、前記増幅トランジスタが第１の信号を出力し、
前記フローティングディフュージョンに前記第１光電変換部で発生した前記ホールが転送された第２の状態において、前記増幅トランジスタが第２の信号を出力する固体撮像装置において、
前記第２転送トランジスタのゲートの電圧を制御する電圧制御手段と、を有し、
前記電圧制御手段は、
前記増幅トランジスタが前記第１の信号を出力する時に、第２転送トランジスタの前記ゲートの電圧を第１の電圧に制御し、
前記第１転送トランジスタが導通している期間の少なくとも一部の期間に、第２転送トランジスタの前記ゲートの電圧を第２の電圧に制御し、
前記増幅トランジスタが前記第２の信号を出力する時に、第２転送トランジスタの前記ゲートの電圧を第３の電圧に制御し、
前記第２の電圧は、前記第１の電圧及び前記第３の電圧よりも低い電圧であり、
前記第１の電圧、前記第２の電圧、及び前記第３の電圧は、いずれも前記第２転送トランジスタが非導通状態となる電圧である
ことを特徴とする固体撮像装置。
【請求項１２】
第１光電変換部と、
フローティングディフュージョンと、
前記フローティングディフュージョンの電荷の量に基づく信号を出力する増幅トランジスタと、
前記第１光電変換部で発生した電子を前記フローティングディフュージョンへ転送する第１転送トランジスタと、を含む複数の画素を有し、
前記フローティングディフュージョンの電圧がリセットされた第１の状態において、前記増幅トランジスタが第１の信号を出力し、
前記フローティングディフュージョンに前記電子が転送された第２の状態において、前記増幅トランジスタが第２の信号を出力する固体撮像装置において、
前記複数の画素のうち第１の画素の前記フローティングディフュージョンと前記複数の画素のうち第２の画素の前記フローティングディフュージョンとの電気的接続を制御する接続トランジスタと、
前記接続トランジスタのゲートの電圧を制御する電圧制御手段と、を有し、
前記電圧制御手段は、
前記増幅トランジスタが前記第１の信号を出力する時に、前記接続トランジスタの前記ゲートの電圧を第１の電圧に制御し、
前記第１転送トランジスタが導通している期間の少なくとも一部の期間に、前記接続トランジスタの前記ゲートの電圧を第２の電圧に制御し、
前記増幅トランジスタが前記第２の信号を出力する時に、前記接続トランジスタの前記ゲートの電圧を第３の電圧に制御し、
前記第２の電圧は、前記第１の電圧及び前記第３の電圧よりも高い電圧である
ことを特徴とする固体撮像装置。
【請求項１３】
第１光電変換部と、
フローティングディフュージョンと、
前記フローティングディフュージョンの電荷の量に基づく信号を出力する増幅トランジスタと、
前記第１光電変換部で発生したホールを前記フローティングディフュージョンへ転送する第１転送トランジスタと、を含む複数の画素を有し、
前記フローティングディフュージョンの電圧がリセットされた第１の状態において、前記増幅トランジスタが第１の信号を出力し、
前記フローティングディフュージョンに前記ホールが転送された第２の状態において、前記増幅トランジスタが第２の信号を出力する固体撮像装置において、
前記複数の画素のうち第１の画素の前記フローティングディフュージョンと前記複数の画素のうち第２の画素の前記フローティングディフュージョンとの電気的接続を制御する接続トランジスタと、
前記接続トランジスタのゲートの電圧を制御する電圧制御手段と、を有し、
前記電圧制御手段は、
前記増幅トランジスタが前記第１の信号を出力する時に、前記接続トランジスタの前記ゲートの電圧を第１の電圧に制御し、
前記第１転送トランジスタが導通している期間の少なくとも一部の期間に、前記接続トランジスタの前記ゲートの電圧を第２の電圧に制御し、
前記増幅トランジスタが前記第２の信号を出力する時に、前記接続トランジスタの前記ゲートの電圧を第３の電圧に制御し、
前記第２の電圧は、前記第１の電圧及び前記第３の電圧よりも低い電圧である
ことを特徴とする固体撮像装置。
【請求項１４】
前記増幅トランジスタが埋め込みチャネル型であることを特徴とする請求項１乃至請求項１３のいずれか一項に記載の固体撮像装置。
【請求項１５】
前記第１の電圧と前記第３の電圧とが等しいことを特徴とする請求項１乃至請求項１４のいずれか一項に記載の固体撮像装置。
【請求項１６】
前記増幅トランジスタからの前記信号が出力される垂直出力線と、
前記垂直出力線に接続された定電流源とを有し、
前記増幅トランジスタと前記定電流源とがソースフォロア回路を構成していることを特徴とする請求項１乃至請求項１５のいずれか一項に記載の固体撮像装置。
【請求項１７】
光電変換部と、
フローティングディフュージョンと、
前記フローティングディフュージョンの電荷の量に基づく信号を出力する増幅トランジスタと、
前記光電変換部で発生した電子を前記フローティングディフュージョンへ転送する転送トランジスタと、
前記転送トランジスタの導通を制御するための電圧が供給される制御電極と電気的に短絡されず、前記フローティングディフュージョンと結合容量を介して接続されたノードと、を有する固体撮像装置の駆動方法であって、
前記フローティングディフュージョンの電圧がリセットされた第１の状態において、前記増幅トランジスタが第１の信号を出力するステップと、
前記フローティングディフュージョンに前記電子が転送された第２の状態において、前記増幅トランジスタが第２の信号を出力するステップと、
前記増幅トランジスタが前記第１の信号を出力する時に、前記ノードの電圧を第１の電圧に制御するステップと、
前記第１の電圧に制御した後であって、前記第１転送トランジスタが導通している期間の少なくとも一部の期間に、前記ノードの電圧を第２の電圧に制御するステップと、
前記第２の電圧に制御した後であって、前記増幅トランジスタが前記第２の信号を出力する時に、前記ノードの電圧を第３の電圧に制御するステップと、を含み、
前記第２の電圧は、前記第１の電圧及び前記第３の電圧よりも高い電圧である
ことを特徴とする固体撮像装置の駆動方法。
【請求項１８】
光電変換部と、
フローティングディフュージョンと、
前記フローティングディフュージョンの電荷の量に基づく信号を出力する増幅トランジスタと、
前記光電変換部で発生したホールを前記フローティングディフュージョンへ転送する転送トランジスタと、
前記転送トランジスタの導通を制御するための電圧が供給される制御電極と電気的に短絡されず、前記フローティングディフュージョンと結合容量を介して接続されたノードと、を有する固体撮像装置の駆動方法であって、
前記フローティングディフュージョンの電圧がリセットされた第１の状態において、前記増幅トランジスタが第１の信号を出力するステップと、
前記フローティングディフュージョンに前記ホールが転送された第２の状態において、前記増幅トランジスタが第２の信号を出力するステップと、
前記増幅トランジスタが前記第１の信号を出力する時に、前記ノードの電圧を第１の電圧に制御するステップと、
前記第１の電圧に制御した後であって、前記第１転送トランジスタが導通している期間の少なくとも一部の期間に、前記ノードの電圧を第２の電圧に制御するステップと、
前記第２の電圧に制御した後であって、前記増幅トランジスタが前記第２の信号を出力する時に、前記ノードの電圧を第３の電圧に制御するステップと、を含み、
前記第２の電圧は、前記第１の電圧及び前記第３の電圧よりも低い電圧である
ことを特徴とする固体撮像装置の駆動方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
本発明に係る固体撮像装置は、第１光電変換部と、フローティングディフュージョンと、前記フローティングディフュージョンの電荷の量に基づく信号を出力する増幅トランジスタと、前記第１光電変換部で発生した電子を前記フローティングディフュージョンへ転送する第１転送トランジスタと、を有し、前記フローティングディフュージョンの電圧がリセットされた第１の状態において、前記増幅トランジスタが第１の信号を出力し、前記フローティングディフュージョンに前記電子が転送された第２の状態において、前記増幅トランジスタが第２の信号を出力する固体撮像装置において、前記第１転送トランジスタの導通を制御するための電圧が供給される制御電極と電気的に短絡されず、前記フローティングディフュージョンと結合容量を介して接続されたノードと、前記ノードの電圧を制御する電圧制御手段と、を有し、前記電圧制御手段は、前記増幅トランジスタが前記第１の信号を出力する時に、前記ノードの電圧を第１の電圧に制御し、前記第１の電圧に制御した後であって、前記第１転送トランジスタが導通している期間の少なくとも一部の期間に、前記ノードの電圧を第２の電圧に制御し、前記第２の電圧に制御した後であって、前記増幅トランジスタが前記第２の信号を出力する時に、前記ノードの電圧を第３の電圧に制御し、前記第２の電圧は、前記第１の電圧及び前記第３の電圧よりも高い電圧であることを特徴とする。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３９】
ＰＤ２に蓄積することができる最大の電荷量を飽和電荷量とする。ＰＤ２に飽和電荷量の信号電荷が蓄積された場合に、信号電荷を完全転送するための条件は、式（２）で表される。
Ｖｒｓ−Ｖｓａｔ＞Ｖｄｅｐ      ・・・（２）
ここで、ＶｓａｔはＰＤ２の飽和電荷量の信号電荷がＦＤ４に転送された時のＦＤ４の電圧変化量、ＶｄｅｐはＰＤ２を完全空乏化するのに必要なＦＤ４の電圧である。ここで完全に空乏化するのは、ＰＤ２を構成する半導体領域のうち、少なくともＮ型の半導体領域である。ＶｄｅｐはＰＤ２を構成するＮ型半導体領域が完全に空乏化するための電圧であるといえる。式（２）が示す通り、信号電荷の完全転送のためには、ＦＤ４のリセット電圧Ｖｒｓが高い方がよい。