JPS5985187A - 固体撮像装置 - Google Patents
固体撮像装置Info
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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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