JPS5985187A - 固体撮像装置 - Google Patents
固体撮像装置Info
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- JPS5985187A JPS5985187A JP57194639A JP19463982A JPS5985187A JP S5985187 A JPS5985187 A JP S5985187A JP 57194639 A JP57194639 A JP 57194639A JP 19463982 A JP19463982 A JP 19463982A JP S5985187 A JPS5985187 A JP S5985187A
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/146—Imager structures
- H01L27/14665—Imagers using a photoconductor layer
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野)
本発明は固体撮像装置に係り、特に電荷転送機能を有す
る半導体基板上に受光素子として光導電体を形成した高
解像度の固体撮像装置に関するものである。
る半導体基板上に受光素子として光導電体を形成した高
解像度の固体撮像装置に関するものである。
従来、ホトダイオードを光検知部として、このホトダイ
オードに蓄積された電荷を転送する電荷転送素子(以下
CCDと云う)を用いた固体撮像装置があるが、これら
の多くはホトダイオードと電荷転送用の市極部とを同一
基板面に構成する必要があるため、その単位面積当りの
光利用効率はたかだか20〜30%となっていた。また
ブルーミングの抑制のためオーバフロードレインを形成
すると、光利用効率は更に低下する。この問題点を除去
するだめに光検知部のホトダイオードの代シに光導電体
に光感度をもたせこれをCCDと組合せた固体撮像装置
が提案されている。
オードに蓄積された電荷を転送する電荷転送素子(以下
CCDと云う)を用いた固体撮像装置があるが、これら
の多くはホトダイオードと電荷転送用の市極部とを同一
基板面に構成する必要があるため、その単位面積当りの
光利用効率はたかだか20〜30%となっていた。また
ブルーミングの抑制のためオーバフロードレインを形成
すると、光利用効率は更に低下する。この問題点を除去
するだめに光検知部のホトダイオードの代シに光導電体
に光感度をもたせこれをCCDと組合せた固体撮像装置
が提案されている。
このような固体撮像装置は一部に開化部を有するように
半導体基板上に設けられた絶縁層と、開孔部を介して電
荷蓄積部と′電気的に結合する第1電極が単位要素毎に
絶縁層上に形成されている。
半導体基板上に設けられた絶縁層と、開孔部を介して電
荷蓄積部と′電気的に結合する第1電極が単位要素毎に
絶縁層上に形成されている。
従って光利用率を50〜75%とすることができる。
しかし現在カラーカメラは2/3吋乃至1/2吋サイズ
の小型化へと進展している。この場合、放送用にも開用
できる充分な解像夏を得ようとすると、水平約800絵
素、垂直約500絵素、即ち、全面で約40万個が必要
とされている。従って単位絵素のサイズとしては2/3
吋で計算して、水平約11μm1垂直約13μmとなる
。
の小型化へと進展している。この場合、放送用にも開用
できる充分な解像夏を得ようとすると、水平約800絵
素、垂直約500絵素、即ち、全面で約40万個が必要
とされている。従って単位絵素のサイズとしては2/3
吋で計算して、水平約11μm1垂直約13μmとなる
。
そしてこの大きさの単位絵素の中にインタライン転送型
CCDのようにダイオード部、読み込みゲート部、およ
び転送部を設けると、現在の集積回路技術では製作不可
能である。とりわけ転送部は4〜5μmより幅を狭くす
るとナローチャンネル(Narrow channel
)効果により十分な電荷量の転送ができなくなるため、
5μmより幅を小さくすることはできない。
CCDのようにダイオード部、読み込みゲート部、およ
び転送部を設けると、現在の集積回路技術では製作不可
能である。とりわけ転送部は4〜5μmより幅を狭くす
るとナローチャンネル(Narrow channel
)効果により十分な電荷量の転送ができなくなるため、
5μmより幅を小さくすることはできない。
〔発明の目的)
本発明は上述した問題点に鑑みなされたものであり、整
流特性を有する光導体上に設けられた1対の第2電極に
交互に電荷蓄積部との間に電圧を印加し、単位要素毎に
形成された第1電極をさらに2分割して信号読み出しを
することにより高解像度の固体撮像装置を提供すること
を目的としている。
流特性を有する光導体上に設けられた1対の第2電極に
交互に電荷蓄積部との間に電圧を印加し、単位要素毎に
形成された第1電極をさらに2分割して信号読み出しを
することにより高解像度の固体撮像装置を提供すること
を目的としている。
即ち、本発明は電荷蓄積部おまひこの電荷蓄積部に蓄積
された電荷を転送する電荷転送部を有する半導体基板と
、電荷蓄積部の一部に開孔部を有するように半導体基板
上に設けられた絶縁層と、開化部を介して電荷蓄積部と
電気的に結合するように絶縁層上に単位要素毎に形成さ
れた第1電極と、この第1電極および絶縁層を覆うよう
に形成された第2電極としての櫛歯状に配設された1対
の透明電極とからなり、それぞれの第1電極上に対応す
る領域に透明電極のそれぞれの櫛歯が設けられ、かつ1
対の透明電極は交互に電荷蓄積部との間に電圧を印加し
、単位要素毎に形成された第1屯極の領域をさらに2分
割した領域よりの信号を交互に読み出し得るようになさ
れていることを特徴とする固体撮像装置であり、櫛歯が
走査線方向に対して垂直であるものと、1対の櫛歯状の
透明電極の一方のみに対応して縦方向のG、B、Rまた
はG、Cy、Mgのストライプフィルターを組合せ、色
出信号を得るようになされていることを実施態様として
いる。
された電荷を転送する電荷転送部を有する半導体基板と
、電荷蓄積部の一部に開孔部を有するように半導体基板
上に設けられた絶縁層と、開化部を介して電荷蓄積部と
電気的に結合するように絶縁層上に単位要素毎に形成さ
れた第1電極と、この第1電極および絶縁層を覆うよう
に形成された第2電極としての櫛歯状に配設された1対
の透明電極とからなり、それぞれの第1電極上に対応す
る領域に透明電極のそれぞれの櫛歯が設けられ、かつ1
対の透明電極は交互に電荷蓄積部との間に電圧を印加し
、単位要素毎に形成された第1屯極の領域をさらに2分
割した領域よりの信号を交互に読み出し得るようになさ
れていることを特徴とする固体撮像装置であり、櫛歯が
走査線方向に対して垂直であるものと、1対の櫛歯状の
透明電極の一方のみに対応して縦方向のG、B、Rまた
はG、Cy、Mgのストライプフィルターを組合せ、色
出信号を得るようになされていることを実施態様として
いる。
〔発明の実施例)
次に本発明の各実施例を図に従って説明する。
第1図(a)、(b)は各実施例の一単位の断面構造を
示したものであり、第1図(a)は電荷蓄積部がダイオ
ードで電荷転送部が表面チャンネルCCDの場合である
が、これに限定されるものではなく、第1図(b)に示
すように例えば電荷蓄積部はゲート電極(9)によりポ
テンシャル井戸(8)を形成してもよく、また電荷転送
部は埋込みチャンネルCCDあるいはBBDでもよい。
示したものであり、第1図(a)は電荷蓄積部がダイオ
ードで電荷転送部が表面チャンネルCCDの場合である
が、これに限定されるものではなく、第1図(b)に示
すように例えば電荷蓄積部はゲート電極(9)によりポ
テンシャル井戸(8)を形成してもよく、また電荷転送
部は埋込みチャンネルCCDあるいはBBDでもよい。
即ち、まずP型半導体基板(10)にn+型領域(11
)を形成しダイオードを設ける。(12)は電荷転送の
ための転送ゲート電極であり、これにより半々体基板(
10)中に空乏層(13)が形成される。(14)はダ
イオード(11)に蓄積された電荷を転送部(13)に
読み込むための第1ゲート電極であり、(15)は絶縁
層である。(16)はダイオード(11)と電気的に結
合し、かつ各絵素部に分離している第1電極(17)は
光導電体層である。(18)(19)は第2電極で、絵
素を構成する第1電極(16)上に対応して1対形成さ
れ、それぞれに交互に所定時間電圧が印加される。(2
0)は入射光である。
)を形成しダイオードを設ける。(12)は電荷転送の
ための転送ゲート電極であり、これにより半々体基板(
10)中に空乏層(13)が形成される。(14)はダ
イオード(11)に蓄積された電荷を転送部(13)に
読み込むための第1ゲート電極であり、(15)は絶縁
層である。(16)はダイオード(11)と電気的に結
合し、かつ各絵素部に分離している第1電極(17)は
光導電体層である。(18)(19)は第2電極で、絵
素を構成する第1電極(16)上に対応して1対形成さ
れ、それぞれに交互に所定時間電圧が印加される。(2
0)は入射光である。
第2図に第1電極(16′)、(16″)に対する第2
電極(18)(19)の配置を2次元に形成した場合の
全体構成の1例を示す。即ち第2電極(18)(19)
として櫛歯状に配設された1対の透明電極を使用してい
る。
電極(18)(19)の配置を2次元に形成した場合の
全体構成の1例を示す。即ち第2電極(18)(19)
として櫛歯状に配設された1対の透明電極を使用してい
る。
次に第1図と第2図を用いて各実施例の読み込み動作を
説明する。
説明する。
最初のフレーム期間は、第2電極(18)(19)の一
方、例えば(18)のみに電圧を印加または接地電位に
し、他方(19)はフローティングとしておく、この状
態で第1ゲート電極(14)に読み込みパルス(VCH
)を印加することによりダイオード(11)の電位は(
VCH−VT)となる。ここで(VT)はしきい値電圧
である。
方、例えば(18)のみに電圧を印加または接地電位に
し、他方(19)はフローティングとしておく、この状
態で第1ゲート電極(14)に読み込みパルス(VCH
)を印加することによりダイオード(11)の電位は(
VCH−VT)となる。ここで(VT)はしきい値電圧
である。
入射光(20)が光導電体(17)に入ると、電子、正
孔対を生成し、電子は、第1電極(16)に収集され、
正孔は第2電極(18)に収集され、ダイオード電位を
低下させる。この場合第2電極の他方(19)はフロー
ティングになっているため、この部分の入射光(20)
は何ら利用されず第1電極(16)上の第2電極の一方
(18)に対応する部分のみが1個の絵素となる。この
ようにして得られた光信号をインターレース方式の場合
、2フィールド読み出して1フレームとした後、次のフ
レーム期間は第2電極の他方(19)のみに電圧を印加
または接地電位に接続し、第2電極の一方(18)をフ
ローティングとすれば第1電極に対応する単位絵素をさ
らに2倍とした高解像度動作が可能になる。
孔対を生成し、電子は、第1電極(16)に収集され、
正孔は第2電極(18)に収集され、ダイオード電位を
低下させる。この場合第2電極の他方(19)はフロー
ティングになっているため、この部分の入射光(20)
は何ら利用されず第1電極(16)上の第2電極の一方
(18)に対応する部分のみが1個の絵素となる。この
ようにして得られた光信号をインターレース方式の場合
、2フィールド読み出して1フレームとした後、次のフ
レーム期間は第2電極の他方(19)のみに電圧を印加
または接地電位に接続し、第2電極の一方(18)をフ
ローティングとすれば第1電極に対応する単位絵素をさ
らに2倍とした高解像度動作が可能になる。
各実施例によると、水平約800絵素を得るためには2
/3吋で水平22μ程度が単位絵素となり、現在の集積
回路技術で容易に製作できることになり、その工業的価
値は非常に大きい。
/3吋で水平22μ程度が単位絵素となり、現在の集積
回路技術で容易に製作できることになり、その工業的価
値は非常に大きい。
また実施例の固体撮像装置をカラー用に使用することも
可能であり、例えば1対の第2の電極(18)(19)
の一方のみに対応して縦方向のG、B.Rの繰返し、ま
たはG.Cy.Mgの繰返しのカラーストライプフィル
ターを組合せることにより信号処理の容易な色信号が借
られることは云うまでもない。
可能であり、例えば1対の第2の電極(18)(19)
の一方のみに対応して縦方向のG、B.Rの繰返し、ま
たはG.Cy.Mgの繰返しのカラーストライプフィル
ターを組合せることにより信号処理の容易な色信号が借
られることは云うまでもない。
更に実施例の固体撮像装置と同一基板に隣接して同一単
位要素数の蓄積部を1個以上形成して1/60〜1/1
20秒毎に信号読み出しを行い、1/30秒蓄積に相当
する標準のテレビジョン信号として合成することも可能
であることは勿論である。
位要素数の蓄積部を1個以上形成して1/60〜1/1
20秒毎に信号読み出しを行い、1/30秒蓄積に相当
する標準のテレビジョン信号として合成することも可能
であることは勿論である。
次に実施例の固体撮像板の製造方法の一例を説明すると
、まずp型Si基板(10)にn+型領域(11)をイ
オン打込み方法により形成する。次に絶縁酸化した半導
体基板(10)上にポリSiにより転送ゲート電極(1
2)を形成して絶縁分離したのち、第1ゲート電極(1
4)を形成する。次に絶縁層(15)としてSiO2を
CVD法により形成し、n+型領域(11)に位置する
ようにコンタクトホールを設けた後、Ti、MoやTa
等により第1電極(16)を形成し、単位絵素毎に分離
する。
、まずp型Si基板(10)にn+型領域(11)をイ
オン打込み方法により形成する。次に絶縁酸化した半導
体基板(10)上にポリSiにより転送ゲート電極(1
2)を形成して絶縁分離したのち、第1ゲート電極(1
4)を形成する。次に絶縁層(15)としてSiO2を
CVD法により形成し、n+型領域(11)に位置する
ようにコンタクトホールを設けた後、Ti、MoやTa
等により第1電極(16)を形成し、単位絵素毎に分離
する。
この第1電極(16)上に整流特性を有する光導電体層
(17)としてマグネトロンスパッタ蒸着法によりα−
Si:Hを1〜4μ形成し、さらにP層としてα−Si
C:Hを100〜500A形成する。更にその上に第2
電極(18)(19)としての透明電極をI.T.O(
IndumTin Oxide)ターゲットを使用し5
00〜2000Aマグネトロンスパッタ蒸着法により形
成したのち、第2図に示したように櫛形にエツチングす
ることにより実を角例の固体撮像装置が構成する。
(17)としてマグネトロンスパッタ蒸着法によりα−
Si:Hを1〜4μ形成し、さらにP層としてα−Si
C:Hを100〜500A形成する。更にその上に第2
電極(18)(19)としての透明電極をI.T.O(
IndumTin Oxide)ターゲットを使用し5
00〜2000Aマグネトロンスパッタ蒸着法により形
成したのち、第2図に示したように櫛形にエツチングす
ることにより実を角例の固体撮像装置が構成する。
前述した実施例及びその製造方法は代表的なものであり
、他にも種々の構造や製造方法が考えられることは勿論
である。
、他にも種々の構造や製造方法が考えられることは勿論
である。
上述のように本発明によれば整流特性を有する光導電体
上に設けられた1対の第2電極に交互に電荷蓄積部との
間に電圧を印加し、単位要素毎に形成された第1電極を
さらに2分割して信号読み出しをすることにより高解像
度の固体撮像装置が得られるのでその工業的価値は極め
て大である。
上に設けられた1対の第2電極に交互に電荷蓄積部との
間に電圧を印加し、単位要素毎に形成された第1電極を
さらに2分割して信号読み出しをすることにより高解像
度の固体撮像装置が得られるのでその工業的価値は極め
て大である。
第1図及び第2図は本発明の各実施例を示す図であり、
第1図(a)、(b)は各実施例の一単位の断面図、第
2図(a)(b)は各実施例における第1電極と第2電
極との関係を示す説明図である。 10・・・P型半導体基板 11・・・n+型領域12
・・・転送ゲート電極 13・・・空乏層14・・・第
1ゲート電極 15・・・絶縁層16、16′、16″
・・・第1電極 17・・光導電体層18、19・・・
第2電極 20・・・入射光代理人 弁理人 井上一男 第1図 ((1) (b> 第2図 (Q)
第1図(a)、(b)は各実施例の一単位の断面図、第
2図(a)(b)は各実施例における第1電極と第2電
極との関係を示す説明図である。 10・・・P型半導体基板 11・・・n+型領域12
・・・転送ゲート電極 13・・・空乏層14・・・第
1ゲート電極 15・・・絶縁層16、16′、16″
・・・第1電極 17・・光導電体層18、19・・・
第2電極 20・・・入射光代理人 弁理人 井上一男 第1図 ((1) (b> 第2図 (Q)
Claims (3)
- (1)電荷蓄積部およびこの電荷蓄積部に蓄積された電
荷を転送する電荷転送部を有する半導体基板と、前記電
荷蓄積部の一部に開孔部を有するように前記半導体基板
上に設けられた絶縁層と、前記開孔部を介して前記電荷
蓄積部と電気的に結合するように前記絶縁層上に単位要
素毎に形成された第1電極と、この第1電極および前記
絶縁層を覆うように形成された整流特性を有する光導電
体と、この光導電体上に形成された第2電極としての櫛
歯状に配設された1対の透明電極とからなり、前記それ
ぞれの第1電極上に対応する領域に前記1対の透明電極
のそれぞれの櫛歯が設けられ、かつ前記1対の透明電極
は交互に前記電荷蓄積部との間に電圧を印加し、前記単
位要素毎に形成された前記第1の電極の領域をさらに2
分割した領域よりの信号を交互に読み出し得るようにな
されていることを特徴とする固体撮像装置。 - (2)櫛歯が走査線方向に対して垂直であることを特徴
とする特許請求の範囲第1項記載の固体撮像装置。 - (3)1対の櫛歯状の透明電極の一方のみに対応して縦
方向のG.B.RまたはG.Cy.Mgのストライプフ
ィルターを組合せ色出カ信号を得るようになされている
ことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の固体撮像
装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP57194639A JPS5985187A (ja) | 1982-11-08 | 1982-11-08 | 固体撮像装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP57194639A JPS5985187A (ja) | 1982-11-08 | 1982-11-08 | 固体撮像装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS5985187A true JPS5985187A (ja) | 1984-05-17 |
Family
ID=16327855
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP57194639A Pending JPS5985187A (ja) | 1982-11-08 | 1982-11-08 | 固体撮像装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS5985187A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH07135606A (ja) * | 1993-11-11 | 1995-05-23 | Nec Corp | イメージセンサおよびその駆動方法 |
-
1982
- 1982-11-08 JP JP57194639A patent/JPS5985187A/ja active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH07135606A (ja) * | 1993-11-11 | 1995-05-23 | Nec Corp | イメージセンサおよびその駆動方法 |
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