JPH0263312B2 - - Google Patents
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- JPH0263312B2 JPH0263312B2 JP59049455A JP4945584A JPH0263312B2 JP H0263312 B2 JPH0263312 B2 JP H0263312B2 JP 59049455 A JP59049455 A JP 59049455A JP 4945584 A JP4945584 A JP 4945584A JP H0263312 B2 JPH0263312 B2 JP H0263312B2
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- Japan
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- light
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-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
- H10F39/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one element covered by group H10F30/00, e.g. radiation detectors comprising photodiode arrays
- H10F39/10—Integrated devices
- H10F39/12—Image sensors
- H10F39/18—Complementary metal-oxide-semiconductor [CMOS] image sensors; Photodiode array image sensors
- H10F39/182—Colour image sensors
- H10F39/1825—Multicolour image sensors having stacked structure, e.g. NPN, NPNPN or multiple quantum well [MQW] structures
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J29/00—Details of cathode-ray tubes or of electron-beam tubes of the types covered by group H01J31/00
- H01J29/02—Electrodes; Screens; Mounting, supporting, spacing or insulating thereof
- H01J29/10—Screens on or from which an image or pattern is formed, picked up, converted or stored
- H01J29/36—Photoelectric screens; Charge-storage screens
- H01J29/39—Charge-storage screens
- H01J29/45—Charge-storage screens exhibiting internal electric effects caused by electromagnetic radiation, e.g. photoconductive screen, photodielectric screen, photovoltaic screen
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
- Light Receiving Elements (AREA)
- Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
エネルギ弁別デバイスの主な用途の一つに、電
気的出力の形で、一つのエネルギ・ビームの異な
るエネルギ成分を分離することがあげられる。こ
れらのデバイスの主な用途の二つは、画像エネル
ギ・ビームにおける成分を分離し得るビデイコン
のようなデバイスとして及び粒子エネルギ・ビー
ム弁別器としてのものである。
気的出力の形で、一つのエネルギ・ビームの異な
るエネルギ成分を分離することがあげられる。こ
れらのデバイスの主な用途の二つは、画像エネル
ギ・ビームにおける成分を分離し得るビデイコン
のようなデバイスとして及び粒子エネルギ・ビー
ム弁別器としてのものである。
本発明のような種類のデバイスでは、特定のエ
ネルギに反応することができ、しかも同時に感光
領域間のクロス・シグナルの伝達が最小限の高密
度の素子を有することが望ましい。これは集積化
された半導体デバイスで、最も効率良く達成する
ことができ、現在の技術水準は、光の画像マトリ
ツクスを電気信号に変換するために用いられるソ
リツドステート・ビデイコンにより、最も良く示
されている。
ネルギに反応することができ、しかも同時に感光
領域間のクロス・シグナルの伝達が最小限の高密
度の素子を有することが望ましい。これは集積化
された半導体デバイスで、最も効率良く達成する
ことができ、現在の技術水準は、光の画像マトリ
ツクスを電気信号に変換するために用いられるソ
リツドステート・ビデイコンにより、最も良く示
されている。
半導体集積光電変換器は、米国特許第3860956
号及び第3617753号に示されており、ｐ−ｎ接合
が３原色の光の波長に応じた、異なる深さに互い
に隣接して設けられている。
号及び第3617753号に示されており、ｐ−ｎ接合
が３原色の光の波長に応じた、異なる深さに互い
に隣接して設けられている。
第２図は先行技術による集積化されたソリツド
ステート光電変換器を示すものである。第２図に
示す構造で、基板１には複数の開口部３を有する
不透明なカバー２に覆われた広い受光面が設けら
れ、各開口部は光を特定の半導体ｐ−ｎ接合に入
射させるよう配置されており、半導体ｐ−ｎ接合
のうち３原色のための３つ、４，５，６は、、次
第に長くなる波長のため、次第に深くなるよう配
置されている。異なる波長の光に応答する第２図
の構造は、４，５，６の組合せのような３つのｐ
−ｎ接合の組が３色画素として作用するよう配列
されている。
ステート光電変換器を示すものである。第２図に
示す構造で、基板１には複数の開口部３を有する
不透明なカバー２に覆われた広い受光面が設けら
れ、各開口部は光を特定の半導体ｐ−ｎ接合に入
射させるよう配置されており、半導体ｐ−ｎ接合
のうち３原色のための３つ、４，５，６は、、次
第に長くなる波長のため、次第に深くなるよう配
置されている。異なる波長の光に応答する第２図
の構造は、４，５，６の組合せのような３つのｐ
−ｎ接合の組が３色画素として作用するよう配列
されている。
しかしこの種の構造は個々の感光素子すなわち
画素が位置する接近度の限度、すなわち密度の限
度があり、またこのような構造は光電エネルギ変
換効率に限度があつて、信号とコンパチブルな出
力の種類に限度がある。
画素が位置する接近度の限度、すなわち密度の限
度があり、またこのような構造は光電エネルギ変
換効率に限度があつて、信号とコンパチブルな出
力の種類に限度がある。
本発明のエネルギ弁別器においては、受光面を
経て、多層半導体単結晶部材に入射するエネルギ
が、特定のエネルギに感受性を有する層で、ホー
ル・電子対キヤリアに変換され、電子が構造中の
電子井戸に捕集される。この電子井戸は、ドーピ
ングを変化させるか又はバンド・ギヤツプを変化
させるか又はその両方を行なつて、価電子帯及び
伝導帯のエネルギ・レベルが局所的に、フエル
ミ・レベルに近くなるようにする等の技術を用い
る事によつて形成される。本発明による弁別器の
構造は、１つのエネルギ・ビームの異なるエネル
ギ成分により生成させるキヤリアを空間的に分離
するものである。
経て、多層半導体単結晶部材に入射するエネルギ
が、特定のエネルギに感受性を有する層で、ホー
ル・電子対キヤリアに変換され、電子が構造中の
電子井戸に捕集される。この電子井戸は、ドーピ
ングを変化させるか又はバンド・ギヤツプを変化
させるか又はその両方を行なつて、価電子帯及び
伝導帯のエネルギ・レベルが局所的に、フエル
ミ・レベルに近くなるようにする等の技術を用い
る事によつて形成される。本発明による弁別器の
構造は、１つのエネルギ・ビームの異なるエネル
ギ成分により生成させるキヤリアを空間的に分離
するものである。
本発明の原理は、どのような多成分エネルギ・
ビームも、単結晶部材中の電子井戸で、成分エネ
ルギを空間的に分離することにより、エネルギ・
ビームから電気信号への変換を達成することであ
るが、カラー・ビデイコンは特にきびしい応用で
あり、詳細は説明に使用する。
ビームも、単結晶部材中の電子井戸で、成分エネ
ルギを空間的に分離することにより、エネルギ・
ビームから電気信号への変換を達成することであ
るが、カラー・ビデイコンは特にきびしい応用で
あり、詳細は説明に使用する。
カラー・ビデイコンの応用で、本発明の構造
は、縦に配列された構造の同じ表面部分を通して
受けた異なる色ごとに異なる光の吸収を生じさせ
る。本構造では、光線は表面の画素の部分を通
り、異なる色の光エネルギにより生成したキヤリ
アは、電気出力信号の識別のため、異なるポテン
シヤル井戸に捕集される。キヤリアの移送を速く
することにより、光学的効率が高められ、本構造
が２種類以上の出力に適用される。
は、縦に配列された構造の同じ表面部分を通して
受けた異なる色ごとに異なる光の吸収を生じさせ
る。本構造では、光線は表面の画素の部分を通
り、異なる色の光エネルギにより生成したキヤリ
アは、電気出力信号の識別のため、異なるポテン
シヤル井戸に捕集される。キヤリアの移送を速く
することにより、光学的効率が高められ、本構造
が２種類以上の出力に適用される。
本発明の構造の断面図を第１図に示す。第１図
で、本体１０は、GaAsのように高い光電変換特
性を有する単結晶半導体で、上面すなわち光の入
射する表面１１に平行な複数の層を有する。これ
らの層は、基板１５上に設けられた半導体領域１
２，１３，１４で、それぞれ光の入射する表面１
１から遠くなるにつれて厚みが大きくなり、各層
は隣の層との間に、それぞれポテンシヤル井戸を
有する界面１６，１７，１８を有している。基板
をバイアスするため、金属の裏面接触部材１９が
設けられている。分離部材２０，２１，２２は、
それぞれたとえばp+の伝導性を有し、クロスシ
グナルの影響を防ぐレベルに達するよう設けられ
ている。領域１６，１７，１８で捕集された信号
の電気的読み取りを制御するため、シヨツトキバ
リア整流接点電極のようなゲート２３が設けられ
ている。第１図では、分離部材２０，２１，２２
の配置をわかりやすくするために、説明に必要な
部分のみを示したので、界面１６が露出している
が、実際には、界面１６が形成されるように、さ
らにもう１つの半導体領域１２が上に設けられ
る。そして、後に第７図を用いて説明されている
ように、構造体の表面には透明な絶縁層が設けら
れる。
で、本体１０は、GaAsのように高い光電変換特
性を有する単結晶半導体で、上面すなわち光の入
射する表面１１に平行な複数の層を有する。これ
らの層は、基板１５上に設けられた半導体領域１
２，１３，１４で、それぞれ光の入射する表面１
１から遠くなるにつれて厚みが大きくなり、各層
は隣の層との間に、それぞれポテンシヤル井戸を
有する界面１６，１７，１８を有している。基板
をバイアスするため、金属の裏面接触部材１９が
設けられている。分離部材２０，２１，２２は、
それぞれたとえばp+の伝導性を有し、クロスシ
グナルの影響を防ぐレベルに達するよう設けられ
ている。領域１６，１７，１８で捕集された信号
の電気的読み取りを制御するため、シヨツトキバ
リア整流接点電極のようなゲート２３が設けられ
ている。第１図では、分離部材２０，２１，２２
の配置をわかりやすくするために、説明に必要な
部分のみを示したので、界面１６が露出している
が、実際には、界面１６が形成されるように、さ
らにもう１つの半導体領域１２が上に設けられ
る。そして、後に第７図を用いて説明されている
ように、構造体の表面には透明な絶縁層が設けら
れる。
第１図の構造は、表面１１を通じてビームとし
て入射したフオトンが、表面からの距離に応じて
異なる波長応答性を持つ、深さの異なる層で、選
択的にホール・電子対に変換されるように構成さ
れている。各層の電子は、第３図、第４図及び第
５図により説明するように層中に設けられたポテ
ンシヤル井戸に保持される。
て入射したフオトンが、表面からの距離に応じて
異なる波長応答性を持つ、深さの異なる層で、選
択的にホール・電子対に変換されるように構成さ
れている。各層の電子は、第３図、第４図及び第
５図により説明するように層中に設けられたポテ
ンシヤル井戸に保持される。
層１２〜１４の間の界面１６〜１８には、
GaAsに関しては約50オングストロームである電
子の平均自由行程のオーダーの幅を有する高度に
ドープされた狭い領域がある。この狭い領域は、
フエルミ・レベルに対してエネルギ・バンドを動
かすよう作用し、フエルミ・レベルに近い局所的
なエネルギ領域を形成する。
GaAsに関しては約50オングストロームである電
子の平均自由行程のオーダーの幅を有する高度に
ドープされた狭い領域がある。この狭い領域は、
フエルミ・レベルに対してエネルギ・バンドを動
かすよう作用し、フエルミ・レベルに近い局所的
なエネルギ領域を形成する。
第３図は、第１図の線ABまたはCDに沿つた
ドーピング・プロフアイルを示したもので、これ
らの高度にドープした薄い領域を示す。本体１０
は、実質的にドープされていないか、または弱く
ｎ型にドープされている。各界面付近に対をなし
て設けられたn+及びp+領域は、それぞれ幅が約
50オングストロームで、1017乃至1018のオーダー
にドープされており、厚みは電子の平均自由行程
の程度である。界面１６，１７，１８のだいたい
の位置は、第３図、第４図、第５図でそれぞれ１
６，１７，１８で示している。
ドーピング・プロフアイルを示したもので、これ
らの高度にドープした薄い領域を示す。本体１０
は、実質的にドープされていないか、または弱く
ｎ型にドープされている。各界面付近に対をなし
て設けられたn+及びp+領域は、それぞれ幅が約
50オングストロームで、1017乃至1018のオーダー
にドープされており、厚みは電子の平均自由行程
の程度である。界面１６，１７，１８のだいたい
の位置は、第３図、第４図、第５図でそれぞれ１
６，１７，１８で示している。
領域１２〜１４の弱いドーピング領域又は真性
領域は、界面１６，１７，１８の狭い強いドーピ
ング領域と境界をなし、第４図に示すエネルギ・
レベルを生じる。第４図では第１図の線ABに沿
つたエネルギ・バンド図に、エネルギ井戸が界面
１６，１７，１８に近接して生じている。
領域は、界面１６，１７，１８の狭い強いドーピ
ング領域と境界をなし、第４図に示すエネルギ・
レベルを生じる。第４図では第１図の線ABに沿
つたエネルギ・バンド図に、エネルギ井戸が界面
１６，１７，１８に近接して生じている。
暗いときはフエルミ・レベルで平坦で、表面１
１を通じて光が入射すると、短波長の青色の光子
が界面１６の井戸に局所的に保存される電子を生
成し、同様に緑色及び赤色の波長の光子が、それ
ぞれ界面１７及び１８の近くの井戸に保存される
電子を生成する。
１を通じて光が入射すると、短波長の青色の光子
が界面１６の井戸に局所的に保存される電子を生
成し、同様に緑色及び赤色の波長の光子が、それ
ぞれ界面１７及び１８の近くの井戸に保存される
電子を生成する。
次に、第５図は、第１図の線CDに沿つたエネ
ルギ図で、シヨツトキ・バリア整流電極２３の逆
バイアスの効果を示している。バイアス状態で
は、EFTで示すフエルミ・レベルは、今度は光の
入射する表面１１で高くなる。界面１６，１７，
１８の近くの捕集井戸の各々のポテンシヤル・レ
ベルは、井戸が第１図の線ABに沿つた場合より
高くなる。この状態は、シヨツトキ・ゲートのバ
イアスが減少したとき、読み取りまで３つの井戸
に保存された電子を閉じ込めるよう作用する。
ルギ図で、シヨツトキ・バリア整流電極２３の逆
バイアスの効果を示している。バイアス状態で
は、EFTで示すフエルミ・レベルは、今度は光の
入射する表面１１で高くなる。界面１６，１７，
１８の近くの捕集井戸の各々のポテンシヤル・レ
ベルは、井戸が第１図の線ABに沿つた場合より
高くなる。この状態は、シヨツトキ・ゲートのバ
イアスが減少したとき、読み取りまで３つの井戸
に保存された電子を閉じ込めるよう作用する。
基板の裏面接点１９と、接点２３の間に印加さ
れ、読み取りの時は低下するバイアス電圧は、式
１で示す関係により決まる。
れ、読み取りの時は低下するバイアス電圧は、式
１で示す関係により決まる。
式１ VR＝（EFT−ＥFB）／ｑ
式中VRは１ボルトのオーダーであり、
（EFT−EFB）は１電子ボルトのオーダーであ
り、 ｑは1.6×10-19クーロンである。
り、 ｑは1.6×10-19クーロンである。
領域１２，１３，１４はそれぞれ界面１６，１
７，１８で、ドープされた領域と境界をなしてお
り、その領域に関する特定の波長により、最大の
キリヤアが作られるよう選択された寸法を入射光
の方向に持つている。例えば、層１２のGaAsに
適した厚みは約0.025ミクロンであり、層１３に
ついては約0.175ミクロン、層１４については約
1.3ミクロンで、これらは0.400ミクロン、0.525ミ
クロン及び0.730ミクロンの波長を受持つ。
７，１８で、ドープされた領域と境界をなしてお
り、その領域に関する特定の波長により、最大の
キリヤアが作られるよう選択された寸法を入射光
の方向に持つている。例えば、層１２のGaAsに
適した厚みは約0.025ミクロンであり、層１３に
ついては約0.175ミクロン、層１４については約
1.3ミクロンで、これらは0.400ミクロン、0.525ミ
クロン及び0.730ミクロンの波長を受持つ。
前の説明でわかるように、本発明の構造は１つ
のエレメントで多くの色を感知するが、第２図に
示す先行技術では各色にそれぞれ１つのエレメン
トを必要とする。これは、先行技術では空間的分
解能とエネルギ分解能は両立しないのに対し、本
発明の構造では、エネルギ弁別が増大しても、分
解能の損失がないため、実質的に利益となる。
のエレメントで多くの色を感知するが、第２図に
示す先行技術では各色にそれぞれ１つのエレメン
トを必要とする。これは、先行技術では空間的分
解能とエネルギ分解能は両立しないのに対し、本
発明の構造では、エネルギ弁別が増大しても、分
解能の損失がないため、実質的に利益となる。
動作中は、本発明の構造は、特定の光の波長に
より作られたキヤリアを加速する場を生成する。
これらの条件は共に、拡散よりもドリフトが主な
キヤリア輸送メカニズムである事を可能にしてお
り、キヤリア輸送の遅延は最少になる。強くドー
プした境界により、キヤリア輸送のインピーダン
スは低くなり、顕著な遅れが生じないよう薄くさ
れている。
より作られたキヤリアを加速する場を生成する。
これらの条件は共に、拡散よりもドリフトが主な
キヤリア輸送メカニズムである事を可能にしてお
り、キヤリア輸送の遅延は最少になる。強くドー
プした境界により、キヤリア輸送のインピーダン
スは低くなり、顕著な遅れが生じないよう薄くさ
れている。
本発明による光電変換器は、受光面に対して直
列に位置する半導体構造に、入射光の各波長の光
子により生成したキヤリアを変換し、ポテンシヤ
ル井戸に保存するような領域が設けられている。
この構造は特に集積化に適しており、３原色の波
長は１例として用いた。高い電界は、強くドープ
された薄い界面に接した実質的にドープされてい
ない領域に作られる。この高い電界は、特定の波
長により作られたキヤリアを加速する。領域のド
ープされない、または弱くドープした状態は、ま
た、光によつて生成したキヤリアが動くにつれ
て、キヤリアが散乱するのを最少限にする。各領
域の厚みの許容範囲は極めて自由で、その領域に
関する光の波長によつて最大のキヤリアが作られ
るのに十分な長さがある。
列に位置する半導体構造に、入射光の各波長の光
子により生成したキヤリアを変換し、ポテンシヤ
ル井戸に保存するような領域が設けられている。
この構造は特に集積化に適しており、３原色の波
長は１例として用いた。高い電界は、強くドープ
された薄い界面に接した実質的にドープされてい
ない領域に作られる。この高い電界は、特定の波
長により作られたキヤリアを加速する。領域のド
ープされない、または弱くドープした状態は、ま
た、光によつて生成したキヤリアが動くにつれ
て、キヤリアが散乱するのを最少限にする。各領
域の厚みの許容範囲は極めて自由で、その領域に
関する光の波長によつて最大のキヤリアが作られ
るのに十分な長さがある。
これらの条件により、拡散よりドリフトが主な
キヤリア輸送メカニズムとなり、強くドープした
界面は、顕著な遅れを生じないよう薄くなる。本
発明の構造的特徴のすべてが、高集積化と簡単な
読み取りを提供するように作用している。
キヤリア輸送メカニズムとなり、強くドープした
界面は、顕著な遅れを生じないよう薄くなる。本
発明の構造的特徴のすべてが、高集積化と簡単な
読み取りを提供するように作用している。
本発明の構造は、各種の読取技術に適合する強
い出力信号特性を有する。従来の技術では、電荷
結合素子（CCD）型のリードアウトが多く用い
られ、各エレメントからの出力は平面状のアレイ
に入り、アレイ・エレメントからの信号は直列に
伝播される。この種のアレイのクロツキングは幾
分複雑である。
い出力信号特性を有する。従来の技術では、電荷
結合素子（CCD）型のリードアウトが多く用い
られ、各エレメントからの出力は平面状のアレイ
に入り、アレイ・エレメントからの信号は直列に
伝播される。この種のアレイのクロツキングは幾
分複雑である。
簡単のために選んだ本発明の実施例には、ｘ−
ｙ走査アレイが含まれ、複雑なクロツキングは必
要としない。
ｙ走査アレイが含まれ、複雑なクロツキングは必
要としない。
第６図は、好ましいｘ−ｙ走査撮像デバイスの
一部の上面図で、第１図に示す２列の３つの画素
を、第１図と同じ番号を用いて示したものであ
る。単一リードアウトが各画素の対に設けられて
いる。
一部の上面図で、第１図に示す２列の３つの画素
を、第１図と同じ番号を用いて示したものであ
る。単一リードアウトが各画素の対に設けられて
いる。
６つの受光面１１Ａ〜１１Ｆには赤の出力２４
Ａ、緑色の出力２４Ｂ及び青の出力２４Ｃを有す
る。青すなわち短波長の出力は、第１図の層１２
中の電子井戸に接点２６でオーム接触し、緑色す
なわち中波長の出力は第１図の層１３中の電子井
戸に、層１２中の電子井戸を通る点線で示したア
イソレーシヨン２８を有する接点２７でオーム接
触し、赤すなわち長波長の出力は、第１図の層１
４中の電子井戸に、第１図の層１３中の電子井戸
を通る実線で示したアイソレーシヨン３０を有す
る接点２９でオーム接触している。
Ａ、緑色の出力２４Ｂ及び青の出力２４Ｃを有す
る。青すなわち短波長の出力は、第１図の層１２
中の電子井戸に接点２６でオーム接触し、緑色す
なわち中波長の出力は第１図の層１３中の電子井
戸に、層１２中の電子井戸を通る点線で示したア
イソレーシヨン２８を有する接点２７でオーム接
触し、赤すなわち長波長の出力は、第１図の層１
４中の電子井戸に、第１図の層１３中の電子井戸
を通る実線で示したアイソレーシヨン３０を有す
る接点２９でオーム接触している。
画素の受光面は、第１図でエレメント２０，２
２、及び２１Ａ，２１ＢのＰ＋分離領域と境界を
なしている。画素１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ又は１
１Ｄ，１１Ｅ，１１Ｆは、シヨツトキ・バリア型
の出力ゲート２３Ａ及び２３Ｂによりそれぞれ制
御される。
２、及び２１Ａ，２１ＢのＰ＋分離領域と境界を
なしている。画素１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ又は１
１Ｄ，１１Ｅ，１１Ｆは、シヨツトキ・バリア型
の出力ゲート２３Ａ及び２３Ｂによりそれぞれ制
御される。
第７図に、第６図の線EE′に沿つた断面図が示
されており、各リードアウト接点２６，２７，２
９は、それぞれの層１２及び１３に貫入するアイ
ソレーシヨン２８及び３０と共に層１２，１３，
１４にそれぞれ貫入している。構造の上には、接
点２６，２７，２９以外の表面と第６図の線２４
Ａ〜２４Ｃが電気的に接触するのを防ぐために、
透明な絶縁層３７が設けられている。
されており、各リードアウト接点２６，２７，２
９は、それぞれの層１２及び１３に貫入するアイ
ソレーシヨン２８及び３０と共に層１２，１３，
１４にそれぞれ貫入している。構造の上には、接
点２６，２７，２９以外の表面と第６図の線２４
Ａ〜２４Ｃが電気的に接触するのを防ぐために、
透明な絶縁層３７が設けられている。
次に、第８図は、第６図及び第７図の３色素子
の６つ（３１〜３６）の配線及びコントロールを
示す略図である。これら光の３色を検出する素子
３１乃至３６は、第６図の受光面１１Ａ乃至１１
Ｆにおける画素の光検出素子に対応する。ダイオ
ード、ならびに光電流の電流源４０には、通常の
記号を用いてある。リードアウト・デバイス４２
を構成するコントロール・スイツチには電界効果
トランジスタが用いられている（第６図では、シ
ヨツトキ・バリア型の出力ゲート２３Ａ及び２３
Ｂが用いられている）。水平及び垂直走査コント
ロールは、信号レベルで示してある。３色素子３
４，３６又は３６、及び３１，３２又は３３にそ
れぞれアクセスする機能を有する２つの水平走査
コントロールWL1及びWL2が設けられている。
また、３色素子３４又は３３、３５又は３２、３
６又は３１にアクセスする機能を有する３つの垂
直走査コントロールBL1，BL2及びBL3が設けら
れている。適当な制御信号を水平及び垂直コント
ロールに適用することにより、ここに示す２×３
アレイの各３色素子は別個に質問することができ
る。
の６つ（３１〜３６）の配線及びコントロールを
示す略図である。これら光の３色を検出する素子
３１乃至３６は、第６図の受光面１１Ａ乃至１１
Ｆにおける画素の光検出素子に対応する。ダイオ
ード、ならびに光電流の電流源４０には、通常の
記号を用いてある。リードアウト・デバイス４２
を構成するコントロール・スイツチには電界効果
トランジスタが用いられている（第６図では、シ
ヨツトキ・バリア型の出力ゲート２３Ａ及び２３
Ｂが用いられている）。水平及び垂直走査コント
ロールは、信号レベルで示してある。３色素子３
４，３６又は３６、及び３１，３２又は３３にそ
れぞれアクセスする機能を有する２つの水平走査
コントロールWL1及びWL2が設けられている。
また、３色素子３４又は３３、３５又は３２、３
６又は３１にアクセスする機能を有する３つの垂
直走査コントロールBL1，BL2及びBL3が設けら
れている。適当な制御信号を水平及び垂直コント
ロールに適用することにより、ここに示す２×３
アレイの各３色素子は別個に質問することができ
る。
CCD型のリードアウトが望ましい場合には、
多少の改造により改善が可能である。第１図の構
造は次のような方法で改造することができる。透
明な酸化インジウム・スズ（InSnO2）電極を受
光面１１上に設ける。これは、入射光の積分中
に、撮像素子としてのアレイの各素子を深いキヤ
リア空乏状態にするためにバイアスされ、さらに
完全に電荷を転送するために読み取り中にバイア
スされる。n+領域が、横方向に拡散したキヤリ
アを集め、これにより端部が“ウオツシユ・アウ
ト（崩壊）”する傾向を減らすため、分離領域２
０，２１，２２に含まれる。先行技術におけるこ
の傾向は、“ブルーミング”と呼ばれている。最
終に、簡単な標準型の二相CCDクロツキング及
び区分したアレイを、転送速度及び転送効果を改
善するために用いることもできる。
多少の改造により改善が可能である。第１図の構
造は次のような方法で改造することができる。透
明な酸化インジウム・スズ（InSnO2）電極を受
光面１１上に設ける。これは、入射光の積分中
に、撮像素子としてのアレイの各素子を深いキヤ
リア空乏状態にするためにバイアスされ、さらに
完全に電荷を転送するために読み取り中にバイア
スされる。n+領域が、横方向に拡散したキヤリ
アを集め、これにより端部が“ウオツシユ・アウ
ト（崩壊）”する傾向を減らすため、分離領域２
０，２１，２２に含まれる。先行技術におけるこ
の傾向は、“ブルーミング”と呼ばれている。最
終に、簡単な標準型の二相CCDクロツキング及
び区分したアレイを、転送速度及び転送効果を改
善するために用いることもできる。
換言すれば、暗電流制御の改善のためのCCD
構造にはGaAsのような高バンド・ギヤツプの材
料を用いることができる。これにより、材料の拡
散距離の短いことを利用して、ブルーミングを防
止することができ、本構造は、アクセス・バイア
スがオンになつたとき、各層の空乏層を完全にす
るため、InSnO2層により改造することができる。
構造にはGaAsのような高バンド・ギヤツプの材
料を用いることができる。これにより、材料の拡
散距離の短いことを利用して、ブルーミングを防
止することができ、本構造は、アクセス・バイア
スがオンになつたとき、各層の空乏層を完全にす
るため、InSnO2層により改造することができる。
本発明は、ドーピングによるポテンシヤル井戸
の生成について説明したが、ボテンシヤル井戸の
原理は、たとえば、層の接点から反対方向に流れ
るキヤリアを防ぐための層中のバンド・ギヤツプ
の勾配に沿つた層の界面にヘテロ構造を用いるな
どの他の方法によつても達成することができるこ
とは明白である。
の生成について説明したが、ボテンシヤル井戸の
原理は、たとえば、層の接点から反対方向に流れ
るキヤリアを防ぐための層中のバンド・ギヤツプ
の勾配に沿つた層の界面にヘテロ構造を用いるな
どの他の方法によつても達成することができるこ
とは明白である。
上述のものは、受光面を通して、層の界面の高
度にドープしたせまい領域を有する多層半導体単
結晶部材に入射するエネルギが、異なる特定のエ
ネルギを受持つ層でホール・電子対のキヤリアに
変換され、電子が構造中の電子井戸に捕集される
ものである。
度にドープしたせまい領域を有する多層半導体単
結晶部材に入射するエネルギが、異なる特定のエ
ネルギを受持つ層でホール・電子対のキヤリアに
変換され、電子が構造中の電子井戸に捕集される
ものである。
本発明の原理は集積化されたカラー・ビデイコ
ンの構造に示されている。
ンの構造に示されている。
本発明のデバイスを利用すれば、高密度のすな
わち空間分解能の高い撮像デバイスが得られる。
わち空間分解能の高い撮像デバイスが得られる。
第１図は本発明の良好な実施例を示す図、第２
図は先行技術による集積化されたソリツドステー
ト光電変換器を示す図、第３図は第１図の線AB
又はCDに沿つた、たてのドーピング・プロフア
イルを示す図、第４図は第１図の線ABに沿つた
エネルギ図、第５図は逆バイアス状態の、線CD
に沿つたエネルギ図、第６図は各列に３つの３色
撮像素子を有する本発明のｘ−ｙ走査ダイオー
ド・アレイの集積化されたものの２列の上面図、
第７図は第６図のＥ−E′断面の図、第８図は第６
図に示す各列に３つの３色画像エレメントを有す
る列の２列に用いられるｘ−ｙ走査ダイオード・
リードアウト配線を示す回路図の略図である。 １０……単結晶半導体、１１……受光面、１
２，１３，１４……半導体層、１５……基板、１
６，１７，１８……界面領域、１９……裏面接触
部材、２０，２１，２２……分離部材、２３……
ゲート。
図は先行技術による集積化されたソリツドステー
ト光電変換器を示す図、第３図は第１図の線AB
又はCDに沿つた、たてのドーピング・プロフア
イルを示す図、第４図は第１図の線ABに沿つた
エネルギ図、第５図は逆バイアス状態の、線CD
に沿つたエネルギ図、第６図は各列に３つの３色
撮像素子を有する本発明のｘ−ｙ走査ダイオー
ド・アレイの集積化されたものの２列の上面図、
第７図は第６図のＥ−E′断面の図、第８図は第６
図に示す各列に３つの３色画像エレメントを有す
る列の２列に用いられるｘ−ｙ走査ダイオード・
リードアウト配線を示す回路図の略図である。 １０……単結晶半導体、１１……受光面、１
２，１３，１４……半導体層、１５……基板、１
６，１７，１８……界面領域、１９……裏面接触
部材、２０，２１，２２……分離部材、２３……
ゲート。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 光入射面に実質的に平行な複数の重なつた実
質的にドープされていない層を有し、当該層間の
界面が電子の平均自由行程程度の厚さの高ドープ
ｐ領域と高ドープｎ領域とによつて形成されてい
る半導体基体と、 前記各層に対するオーム接触を成す電極と、 を具備した光電変換装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US06/503,945 US4533940A (en) | 1983-06-13 | 1983-06-13 | High spatial resolution energy discriminator |
| US503945 | 1983-06-13 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS604255A JPS604255A (ja) | 1985-01-10 |
| JPH0263312B2 true JPH0263312B2 (ja) | 1990-12-27 |
Family
ID=24004181
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59049455A Granted JPS604255A (ja) | 1983-06-13 | 1984-03-16 | 光電変換装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4533940A (ja) |
| EP (1) | EP0134411B1 (ja) |
| JP (1) | JPS604255A (ja) |
| DE (1) | DE3479619D1 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60157380A (ja) * | 1984-01-26 | 1985-08-17 | Fuji Photo Film Co Ltd | 固体撮像デバイスを用いた撮影装置 |
| US5453611A (en) * | 1993-01-01 | 1995-09-26 | Canon Kabushiki Kaisha | Solid-state image pickup device with a plurality of photoelectric conversion elements on a common semiconductor chip |
| US5703642A (en) * | 1994-09-30 | 1997-12-30 | Eastman Kodak Company | Full depletion mode clocking of solid-state image sensors for improved MTF performance |
| US7964928B2 (en) * | 2005-11-22 | 2011-06-21 | Stmicroelectronics S.A. | Photodetector with an improved resolution |
Family Cites Families (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US454784A (en) * | 1891-06-23 | Op pro | ||
| NL6816923A (ja) * | 1968-11-27 | 1970-05-29 | ||
| US3617753A (en) * | 1969-01-13 | 1971-11-02 | Tokyo Shibaura Electric Co | Semiconductor photoelectric converting device |
| US3717724A (en) * | 1971-02-02 | 1973-02-20 | Westinghouse Electric Corp | Solid state multi-color sensor |
| DE2313254A1 (de) * | 1972-03-17 | 1973-09-27 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Photoelektrisches umsetzungselement fuer farbbildaufnahme- bzw. -abtastroehren und verfahren zu dessen herstellung |
| US3955082A (en) * | 1974-09-19 | 1976-05-04 | Northern Electric Company Limited | Photodiode detector with selective frequency response |
| CA1107379A (en) * | 1977-03-24 | 1981-08-18 | Eastman Kodak Company | Color responsive imaging device employing wavelength dependent semiconductor optical absorption |
| US4238760A (en) * | 1978-10-06 | 1980-12-09 | Recognition Equipment Incorporated | Multi-spectrum photodiode devices |
| US4229754A (en) * | 1978-12-26 | 1980-10-21 | Rockwell International Corporation | CCD Imager with multi-spectral capability |
| JPS55108783A (en) * | 1979-02-14 | 1980-08-21 | Nec Corp | Wavelength discriminating photodetector |
| JPS5612785A (en) * | 1979-07-12 | 1981-02-07 | Hitachi Denshi Ltd | Color sensitive solid light sensitive element |
| US4412236A (en) * | 1979-08-24 | 1983-10-25 | Hitachi, Ltd. | Color solid-state imager |
| US4255760A (en) * | 1979-09-28 | 1981-03-10 | Eastman Kodak Company | Multiple, superposed-channel color image sensor |
| DE3046140A1 (de) * | 1980-12-06 | 1982-07-15 | Licentia Patent-Verwaltungs-Gmbh, 6000 Frankfurt | "signaluebertragungsverfahren, ein halbleiter-bauelement sowie ein elektro-optisches bauelement zur durchfuehrung des verfahrens" |
| JPS5833880A (ja) * | 1981-08-24 | 1983-02-28 | Hitachi Ltd | 半導体受光素子 |
| US4504846A (en) * | 1982-12-30 | 1985-03-12 | International Business Machines Corporation | Multiwavelength optical-to-electrical logic operations |
-
1983
- 1983-06-13 US US06/503,945 patent/US4533940A/en not_active Expired - Lifetime
-
1984
- 1984-03-16 JP JP59049455A patent/JPS604255A/ja active Granted
- 1984-05-28 EP EP84106063A patent/EP0134411B1/en not_active Expired
- 1984-05-28 DE DE8484106063T patent/DE3479619D1/de not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0134411A1 (en) | 1985-03-20 |
| EP0134411B1 (en) | 1989-08-30 |
| US4533940A (en) | 1985-08-06 |
| JPS604255A (ja) | 1985-01-10 |
| DE3479619D1 (en) | 1989-10-05 |
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