JPH063454A - 内部増幅型固体撮像素子 - Google Patents
内部増幅型固体撮像素子Info
- Publication number
- JPH063454A JPH063454A JP4164895A JP16489592A JPH063454A JP H063454 A JPH063454 A JP H063454A JP 4164895 A JP4164895 A JP 4164895A JP 16489592 A JP16489592 A JP 16489592A JP H063454 A JPH063454 A JP H063454A
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- JP
- Japan
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- area
- wavelength
- quantum efficiency
- thin film
- electrode
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- Pending
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 紫外から軟Ｘ線領域において高い検出感度を
有する内部増幅型固体撮像素子を提供する。 【構成】 内部増幅型固体撮像素子は、素子表面に露出
した金属電極（１）と、その下層部に形成されたフォト
ダイオード構造領域（２）を有する。金属電極の表面に
は、量子効率の高い物質から成る薄膜層が設けられてい
る。
有する内部増幅型固体撮像素子を提供する。 【構成】 内部増幅型固体撮像素子は、素子表面に露出
した金属電極（１）と、その下層部に形成されたフォト
ダイオード構造領域（２）を有する。金属電極の表面に
は、量子効率の高い物質から成る薄膜層が設けられてい
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、紫外線や軟Ｘ線（波長
が数Åから数１００Åの光）の検出や軟Ｘ線による物体
の観察等に利用される固体撮像素子、特に各画素の容量
構造領域の片側に接続された金属が表面に露出している
内部増幅型の固体撮像素子に関する。
が数Åから数１００Åの光）の検出や軟Ｘ線による物体
の観察等に利用される固体撮像素子、特に各画素の容量
構造領域の片側に接続された金属が表面に露出している
内部増幅型の固体撮像素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】図２は、内部増幅型固体撮像素子（ＡＭ
Ｉ）の一画素分の構造を示している。図中、１は素子表
面に露出している金属電極（主にアルミニウム電極）で
あって、その下層部に形成されたフォトダイオード構造
領域２に接続されている。図３は上記素子の等価回路図
であって、点線枠内が一画素分に相当する。電極１の表
面に粒子線が入射すると、その表面から電子が放出され
るが、その際、電極から発生した正電荷は容量ＣPDのフ
ォトダイオード部Ｄに蓄積され、この蓄積電荷量は入射
粒子の数に対応する。この蓄積電荷による電位は増幅ト
ランジスターＴaのゲートに印加され、増幅された電流
は垂直走査スイッチＴy 及び水平走査スイッチＴx を介
して読み出される。このように、内部増幅型固体撮像素
子によれば、各種粒子線を二次元的に高解像度で検出す
ることができる。
Ｉ）の一画素分の構造を示している。図中、１は素子表
面に露出している金属電極（主にアルミニウム電極）で
あって、その下層部に形成されたフォトダイオード構造
領域２に接続されている。図３は上記素子の等価回路図
であって、点線枠内が一画素分に相当する。電極１の表
面に粒子線が入射すると、その表面から電子が放出され
るが、その際、電極から発生した正電荷は容量ＣPDのフ
ォトダイオード部Ｄに蓄積され、この蓄積電荷量は入射
粒子の数に対応する。この蓄積電荷による電位は増幅ト
ランジスターＴaのゲートに印加され、増幅された電流
は垂直走査スイッチＴy 及び水平走査スイッチＴx を介
して読み出される。このように、内部増幅型固体撮像素
子によれば、各種粒子線を二次元的に高解像度で検出す
ることができる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところで、アルミニウ
ムの量子効率の特性を示す図４から明らかなように、ア
ルミニウムは、紫外から軟Ｘ線領域における量子効率
（入射した一個の光子に対して表面より発生する電子の
数）が最大でも２０％にも満たず、特に紫外領域では１
％以下であるため、検出器としての素子の感度は著しく
低いものであった。
ムの量子効率の特性を示す図４から明らかなように、ア
ルミニウムは、紫外から軟Ｘ線領域における量子効率
（入射した一個の光子に対して表面より発生する電子の
数）が最大でも２０％にも満たず、特に紫外領域では１
％以下であるため、検出器としての素子の感度は著しく
低いものであった。
【０００４】本発明は、この種の固体撮像素子の有する
このような問題点に鑑みてなされたものであり、その目
的とするところは、紫外から軟Ｘ線領域において高い検
出感度を有する内部増幅型固体撮像素子を提供しようと
するものである。
このような問題点に鑑みてなされたものであり、その目
的とするところは、紫外から軟Ｘ線領域において高い検
出感度を有する内部増幅型固体撮像素子を提供しようと
するものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明による内部増幅型固体撮像素子においては、
素子表面に露出せしめられた金属電極の表面に量子効率
の高い物質から成る薄膜層が設けられている。
に、本発明による内部増幅型固体撮像素子においては、
素子表面に露出せしめられた金属電極の表面に量子効率
の高い物質から成る薄膜層が設けられている。
【０００６】
【作用】本内部増幅型固体撮像素子は、粒子線の入射に
より従来の素子に較べてより多くの電子を放出すること
ができ、従って、フォトダイオード部に蓄積される正電
荷の量も増大し、読み出される電流値も増大する。
より従来の素子に較べてより多くの電子を放出すること
ができ、従って、フォトダイオード部に蓄積される正電
荷の量も増大し、読み出される電流値も増大する。
【０００７】薄膜層を形成する物質は、検出しようとす
る光の波長よりも短い波長領域に吸収端のある吸収係数
の高いものが望ましい。紫外領域においては、ＣｓＩや
ＭｇＦ2 などの化合物質が薄膜層形成物質として好適で
ある。
る光の波長よりも短い波長領域に吸収端のある吸収係数
の高いものが望ましい。紫外領域においては、ＣｓＩや
ＭｇＦ2 などの化合物質が薄膜層形成物質として好適で
ある。
【０００８】
【実施例】従来の内部増幅型固体撮像素子を用い、露出
しているアルミニウム電極１の表面に、ＣｓＩを３５０
０Åの厚さになるように塗布して薄膜層を形成した。図
１は、この時の量子効率を示している。この図によれ
ば、波長１２００Åより短い紫外領域で量子効率が２０
〜３０％と非常に高い値を示すことが分かる。アルミニ
ウム電極１は、この波長領域で量子効率が１％以下であ
るが、これに較べれば、本実施例によれば感度が二桁近
く改善されたことが分かる。
しているアルミニウム電極１の表面に、ＣｓＩを３５０
０Åの厚さになるように塗布して薄膜層を形成した。図
１は、この時の量子効率を示している。この図によれ
ば、波長１２００Åより短い紫外領域で量子効率が２０
〜３０％と非常に高い値を示すことが分かる。アルミニ
ウム電極１は、この波長領域で量子効率が１％以下であ
るが、これに較べれば、本実施例によれば感度が二桁近
く改善されたことが分かる。
【０００９】
【発明の効果】上述の如く本発明によれば、各種の粒子
線を高感度且つ高解像度を以て二次元的に検出すること
のできる固体撮像素子を提供することができる。
線を高感度且つ高解像度を以て二次元的に検出すること
のできる固体撮像素子を提供することができる。
【図１】本発明の一実施例における薄膜層の量子効率を
示す特性線図である。
示す特性線図である。
【図２】内部増幅型固体撮像素子の一画素分の構造を示
す図である。
す図である。
【図３】図２に示す素子の等価回路図である。
【図４】アルミニウムの量子効率を示す特性線図であ
る。
る。
１ 金属電極 ２ フォトダイオード構造領域
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成４年７月１０日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項１
【補正方法】変更
【補正内容】
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００２
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００２】
【従来の技術】図２は、内部増幅型固体撮像素子（ＡＭ
Ｉ）の一画素分の構造を示している。図中、１は素子表
面に露出している金属電極（主にアルミニウム電極）で
あって、その下層部に形成されたフォトダイオード構造
領域２に接続されている。図３は上記素子の等価回路図
であって、点線枠内が一画素分に相当する。即ち、ＡＭ
Ｉの一画素は、光電変換部としてのｎ＋ｐフォトダイオ
ードＤと、リセット用トランジスターＴrs，増幅トラン
ジスターＴa及び垂直走査スイッチＴy 用の三個のｎチ
ャンネルＭＯＳＦＥＴより構成される。水平走査スイッ
チＴｘは垂直信号ライン毎に設けられている。原理的に
は、フォトダイオードを逆バイアスして光電荷で放電さ
せ、その電位を電流増幅して取り出すものであり、基本
動作は次のようになる。リセット期間において、フォト
ダイオードＤはリセット用トランジスターＴrsを介して
初期値Ｖrs（正電位）に設定される。蓄積期間におい
て、光の照射により励起された電子・正孔対のうち、電
子はフォトダイオードＤの容量ＣPDに蓄積され、正孔は
基板に流出する。従って、フォトダイオードＤの電位は
入射光に応じて減少する。この電位を増幅トランジスタ
ーＴa のゲートに印加し、フォトダイオードＤの電位に
応じた増幅された電流を垂直走査スイッチＴy 及び水平
走査スイッチＴx を介して読み出す。このように、内部
増幅型固体撮像素子によれば、各種粒子線を二次元的に
高解像度で検出することができる。
Ｉ）の一画素分の構造を示している。図中、１は素子表
面に露出している金属電極（主にアルミニウム電極）で
あって、その下層部に形成されたフォトダイオード構造
領域２に接続されている。図３は上記素子の等価回路図
であって、点線枠内が一画素分に相当する。即ち、ＡＭ
Ｉの一画素は、光電変換部としてのｎ＋ｐフォトダイオ
ードＤと、リセット用トランジスターＴrs，増幅トラン
ジスターＴa及び垂直走査スイッチＴy 用の三個のｎチ
ャンネルＭＯＳＦＥＴより構成される。水平走査スイッ
チＴｘは垂直信号ライン毎に設けられている。原理的に
は、フォトダイオードを逆バイアスして光電荷で放電さ
せ、その電位を電流増幅して取り出すものであり、基本
動作は次のようになる。リセット期間において、フォト
ダイオードＤはリセット用トランジスターＴrsを介して
初期値Ｖrs（正電位）に設定される。蓄積期間におい
て、光の照射により励起された電子・正孔対のうち、電
子はフォトダイオードＤの容量ＣPDに蓄積され、正孔は
基板に流出する。従って、フォトダイオードＤの電位は
入射光に応じて減少する。この電位を増幅トランジスタ
ーＴa のゲートに印加し、フォトダイオードＤの電位に
応じた増幅された電流を垂直走査スイッチＴy 及び水平
走査スイッチＴx を介して読み出す。このように、内部
増幅型固体撮像素子によれば、各種粒子線を二次元的に
高解像度で検出することができる。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００３
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところで、アルミニウ
ムの量子効率の特性を示す図４から明らかなように、ア
ルミニウムは、紫外から軟Ｘ線領域（波長数Å〜数千
Å）における量子効率（入射した一個の光子に対して表
面より発生する電子の数）が最大でも２０％にも満た
ず、特に紫外領域では１％以下であるため、検出器とし
ての素子の感度は著しく低いものであった。 ─────────────────────────────────────────────────────
ムの量子効率の特性を示す図４から明らかなように、ア
ルミニウムは、紫外から軟Ｘ線領域（波長数Å〜数千
Å）における量子効率（入射した一個の光子に対して表
面より発生する電子の数）が最大でも２０％にも満た
ず、特に紫外領域では１％以下であるため、検出器とし
ての素子の感度は著しく低いものであった。 ─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成５年１月２６日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００１
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、紫外線や軟Ｘ線（波長
が数Åから数１００nmの光）の検出や軟Ｘ線による物体
の観察等に利用される固体撮像素子、特に各画素の容量
構造領域の片側に接続された金属が表面に露出している
内部増幅型の固体撮像素子に関する。
が数Åから数１００nmの光）の検出や軟Ｘ線による物体
の観察等に利用される固体撮像素子、特に各画素の容量
構造領域の片側に接続された金属が表面に露出している
内部増幅型の固体撮像素子に関する。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 持丸 象一郎 東京都渋谷区幡ヶ谷２丁目43番２号 オリ ンパス光学工業株式会社内
Claims (1)
- 【請求項１】 各画素の容量構造領域に接続された金属
電極が表面に露出せしめられている内部増幅型固体撮像
素子において、上記金属電極の表面に量子効率の高い物
質から成る薄膜層を設けたことを特徴とする固体撮像素
子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4164895A JPH063454A (ja) | 1992-06-23 | 1992-06-23 | 内部増幅型固体撮像素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4164895A JPH063454A (ja) | 1992-06-23 | 1992-06-23 | 内部増幅型固体撮像素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH063454A true JPH063454A (ja) | 1994-01-11 |
Family
ID=15801912
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4164895A Pending JPH063454A (ja) | 1992-06-23 | 1992-06-23 | 内部増幅型固体撮像素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH063454A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6481720B1 (en) | 2000-08-07 | 2002-11-19 | Japan Marine Technologies Ltd. | Stern tube sealing apparatus |
| CN102971447A (zh) * | 2010-07-06 | 2013-03-13 | 日东电工株式会社 | 透明导电性薄膜的制造方法 |
| CN102985585A (zh) * | 2010-07-06 | 2013-03-20 | 日东电工株式会社 | 透明导电性薄膜及其制造方法 |
| CN103000299A (zh) * | 2011-09-07 | 2013-03-27 | 日东电工株式会社 | 透明导电性薄膜的制造方法 |
-
1992
- 1992-06-23 JP JP4164895A patent/JPH063454A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6481720B1 (en) | 2000-08-07 | 2002-11-19 | Japan Marine Technologies Ltd. | Stern tube sealing apparatus |
| CN102971447A (zh) * | 2010-07-06 | 2013-03-13 | 日东电工株式会社 | 透明导电性薄膜的制造方法 |
| CN102985585A (zh) * | 2010-07-06 | 2013-03-20 | 日东电工株式会社 | 透明导电性薄膜及其制造方法 |
| CN103000299A (zh) * | 2011-09-07 | 2013-03-27 | 日东电工株式会社 | 透明导电性薄膜的制造方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20020501 |