JPH0311152B2 - - Google Patents
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- JPH0311152B2 JPH0311152B2 JP56153563A JP15356381A JPH0311152B2 JP H0311152 B2 JPH0311152 B2 JP H0311152B2 JP 56153563 A JP56153563 A JP 56153563A JP 15356381 A JP15356381 A JP 15356381A JP H0311152 B2 JPH0311152 B2 JP H0311152B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- conductor electrodes
- semiconductor substrate
- state imaging
- solid
- signal
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
- H04N25/70—SSIS architectures; Circuits associated therewith
- H04N25/71—Charge-coupled device [CCD] sensors; Charge-transfer registers specially adapted for CCD sensors
- H04N25/73—Charge-coupled device [CCD] sensors; Charge-transfer registers specially adapted for CCD sensors using interline transfer [IT]
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Multimedia (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
- Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
- Color Television Image Signal Generators (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は固体撮像装置の改良に関する。
周知の如く、固体撮像装置は半導体基板上に設
けられた互に独立する感光セルから、そこで光電
変換、蓄積された信号電荷を何んらかの手段によ
り前記基板に設けられた出力部より取出すもので
ある。一方、撮像管の場合、光電変換、信号電荷
蓄積を行なうターゲツト膜は連続して形成されて
おり、シート抵抗が非常に高いために、信号電荷
の横方向拡散がほとんどなく、その結果、解像度
は信号読取りのための走査電子ビームの径でほぼ
決定される。したがつて、既述した固体撮像装置
では撮像管のように走査電子ビームによる信号電
荷読出しができないため、前記半導体基板上にい
かに多くの感光部及び読出部を形成せしめること
により解像度が決定される。
けられた互に独立する感光セルから、そこで光電
変換、蓄積された信号電荷を何んらかの手段によ
り前記基板に設けられた出力部より取出すもので
ある。一方、撮像管の場合、光電変換、信号電荷
蓄積を行なうターゲツト膜は連続して形成されて
おり、シート抵抗が非常に高いために、信号電荷
の横方向拡散がほとんどなく、その結果、解像度
は信号読取りのための走査電子ビームの径でほぼ
決定される。したがつて、既述した固体撮像装置
では撮像管のように走査電子ビームによる信号電
荷読出しができないため、前記半導体基板上にい
かに多くの感光部及び読出部を形成せしめること
により解像度が決定される。
ところで、従来の固体撮像装置としては、半導
体基板内で光電変換させて信号電荷を蓄積する構
造のものが知られている。しかしながら、かかる
構造の固体撮像装置は所定の解像度を得るために
所定面積の感光部を確保すること、及び基板内で
光電変換するために必要以上の信号電荷が非読出
し時に読出し部に流れるのを避ける目的で同基板
にオーバフロードレインを設けること、等の必要
があるので、高集積化には自ずと限界があるとい
う難点があつた。
体基板内で光電変換させて信号電荷を蓄積する構
造のものが知られている。しかしながら、かかる
構造の固体撮像装置は所定の解像度を得るために
所定面積の感光部を確保すること、及び基板内で
光電変換するために必要以上の信号電荷が非読出
し時に読出し部に流れるのを避ける目的で同基板
にオーバフロードレインを設けること、等の必要
があるので、高集積化には自ずと限界があるとい
う難点があつた。
このようなことから、最近、第１図に示す如く
光電変換を半導体基板上の光電変換膜で行ない、
該光電変換膜にて発生した信号電荷を半導体基板
の主面に形成した読出し部によつて読み出す固体
撮像装置が開発されている。即ち、図中の１は例
えばｐ型の半導体基板であり、この基板１には該
基板１と後記する導体電極とを電気的に接続する
ための第１のn+型不純物層２1，２2…が所定間隔
をあけてマトリツクス状に設けられている。前記
基板１には光電変換された信号電荷を読み出すた
めの第２のn+不純物層３1，３2…が所定長さのゲ
ート領域４1，４2…を介して前記第１のn+型不純
物層２1，２2…と隣接して夫々設けられている。
このn+型不純物層３1，３2…はインターライン転
送方式のCCDならばCCDチヤンネルとなる。ま
た、前記基板１には前記第１、第２のn+型不純
物領域２1，３1を１単位として、これら単位間を
分離するためのp+型のストツパ層５1，５2，５3
…が設けられている。更に、前記ゲート領域４1，
４2…、第２のn+型不純物領域３1，３2…、及び
ストツパ層５1，５2，５3…が位置する基板１上
には、ゲート絶縁膜６1，６2，６3…を介して転
送電極である多結晶シリコンゲート電極７1，７
２，７3…が設けられている。このゲート電極７1，
７2，７3…を含む基板１上には絶縁膜８が被覆さ
れ、かつ前記第１のn+型不純物層２1，２2…の一
部に対応する前記絶縁膜８にはコンタクトホール
９1，９2…が開口されている。そして、前記絶縁
膜８上には互に所定距離へだてて独立した複数の
導体電極１０1，１０2…が設けられていると共
に、各導体電極１０1，１０2…は夫々前記コンタ
クトホール９1，９2…を介して第１のn+型不純物
層２1，２2…に接続されている。また、これら導
体電極１０1，１０2…を含む絶縁膜８全面には、
光電変換を行なう例えばアモルフアスシリコン等
からなる光導電膜１１が被覆されている。この光
導電膜１１上には透明電極１２が被覆され、かつ
該電極１２には所望の電圧が印加される。このよ
うな構造の固体撮像装置において、透明電極１２
に所望の電圧を印加された状態で、例えば導体電
極１０1上の光導電膜１１領域に光が照射される
と、光導電膜１１で光電変換されて信号電荷が発
生すると共に、その信号電荷は導体電極１０1を
通つてこれとコンタクトホール９1を介して接続
した逆バイアスされたｐ型半導体基板１のn+型
不純物層２1に主に蓄積される。こうして蓄積さ
れた信号電荷は任意の蓄積時間後にゲート電極７
２に電圧を印加することにより、基板１のゲート
領域４1を通つて第２のn+型不純物層３1に読み出
される。かかる固体撮像装置は半導体基板１上の
光導電膜１１で光電変換できるため、半導体基板
内の感光部で光電変換する固体撮像装置に比べて
感光部のアパーチヤを確保するための設計上の考
慮が軽減するため感度を低下することなく高集積
化が可能となる。また、上記固体撮像装置では光
電変換時に必要以上の信号電荷が発生した場合、
光導電膜１１上の透明電極１２より外部に逃がす
ことができるため、半導体基板内で光電変換する
固体撮像装置のように感光部に隣接して基板内に
オーバフロードレインを設けることが不要とな
り、この点からも高集積化が可能となる。
光電変換を半導体基板上の光電変換膜で行ない、
該光電変換膜にて発生した信号電荷を半導体基板
の主面に形成した読出し部によつて読み出す固体
撮像装置が開発されている。即ち、図中の１は例
えばｐ型の半導体基板であり、この基板１には該
基板１と後記する導体電極とを電気的に接続する
ための第１のn+型不純物層２1，２2…が所定間隔
をあけてマトリツクス状に設けられている。前記
基板１には光電変換された信号電荷を読み出すた
めの第２のn+不純物層３1，３2…が所定長さのゲ
ート領域４1，４2…を介して前記第１のn+型不純
物層２1，２2…と隣接して夫々設けられている。
このn+型不純物層３1，３2…はインターライン転
送方式のCCDならばCCDチヤンネルとなる。ま
た、前記基板１には前記第１、第２のn+型不純
物領域２1，３1を１単位として、これら単位間を
分離するためのp+型のストツパ層５1，５2，５3
…が設けられている。更に、前記ゲート領域４1，
４2…、第２のn+型不純物領域３1，３2…、及び
ストツパ層５1，５2，５3…が位置する基板１上
には、ゲート絶縁膜６1，６2，６3…を介して転
送電極である多結晶シリコンゲート電極７1，７
２，７3…が設けられている。このゲート電極７1，
７2，７3…を含む基板１上には絶縁膜８が被覆さ
れ、かつ前記第１のn+型不純物層２1，２2…の一
部に対応する前記絶縁膜８にはコンタクトホール
９1，９2…が開口されている。そして、前記絶縁
膜８上には互に所定距離へだてて独立した複数の
導体電極１０1，１０2…が設けられていると共
に、各導体電極１０1，１０2…は夫々前記コンタ
クトホール９1，９2…を介して第１のn+型不純物
層２1，２2…に接続されている。また、これら導
体電極１０1，１０2…を含む絶縁膜８全面には、
光電変換を行なう例えばアモルフアスシリコン等
からなる光導電膜１１が被覆されている。この光
導電膜１１上には透明電極１２が被覆され、かつ
該電極１２には所望の電圧が印加される。このよ
うな構造の固体撮像装置において、透明電極１２
に所望の電圧を印加された状態で、例えば導体電
極１０1上の光導電膜１１領域に光が照射される
と、光導電膜１１で光電変換されて信号電荷が発
生すると共に、その信号電荷は導体電極１０1を
通つてこれとコンタクトホール９1を介して接続
した逆バイアスされたｐ型半導体基板１のn+型
不純物層２1に主に蓄積される。こうして蓄積さ
れた信号電荷は任意の蓄積時間後にゲート電極７
２に電圧を印加することにより、基板１のゲート
領域４1を通つて第２のn+型不純物層３1に読み出
される。かかる固体撮像装置は半導体基板１上の
光導電膜１１で光電変換できるため、半導体基板
内の感光部で光電変換する固体撮像装置に比べて
感光部のアパーチヤを確保するための設計上の考
慮が軽減するため感度を低下することなく高集積
化が可能となる。また、上記固体撮像装置では光
電変換時に必要以上の信号電荷が発生した場合、
光導電膜１１上の透明電極１２より外部に逃がす
ことができるため、半導体基板内で光電変換する
固体撮像装置のように感光部に隣接して基板内に
オーバフロードレインを設けることが不要とな
り、この点からも高集積化が可能となる。
ところで、上述した固体撮像装置は、従来、第
１、第２図のn+型不純物層、ゲート電極、導体
電極及び光導電膜（共通部）を単位セルとし、こ
れら単位セルを第２図に示す如くマトリツクス状
に配置した構造になつている。なお、第２図中の
３ａ〜３ｄは読出し部（CCDチヤンネル）とし
ての第２のn+型不純物層、９ａ〜９ｐはコンタ
クトホール、１０ａ〜１０ｐは導体電極である。
ここで、一画素は導体電極１０ａ〜１０ｐで定め
られ、既述の如く導体電極１０ａ〜１０ｐ上の光
導電膜で光電変換され、発生された信号電荷はコ
ンタクトホール９ａ〜９ｐを介して図中の矢印で
示される如く読出し部であるn+型不純物層３ａ
〜３ｄに移動し読出される。
１、第２図のn+型不純物層、ゲート電極、導体
電極及び光導電膜（共通部）を単位セルとし、こ
れら単位セルを第２図に示す如くマトリツクス状
に配置した構造になつている。なお、第２図中の
３ａ〜３ｄは読出し部（CCDチヤンネル）とし
ての第２のn+型不純物層、９ａ〜９ｐはコンタ
クトホール、１０ａ〜１０ｐは導体電極である。
ここで、一画素は導体電極１０ａ〜１０ｐで定め
られ、既述の如く導体電極１０ａ〜１０ｐ上の光
導電膜で光電変換され、発生された信号電荷はコ
ンタクトホール９ａ〜９ｐを介して図中の矢印で
示される如く読出し部であるn+型不純物層３ａ
〜３ｄに移動し読出される。
上記第２図図示の固体撮像装置における画素を
期定する導体電極は例えばNTSC標準方式に適合
させた場合、信号電荷によつて得られた再生画像
の画素列に対応する方向（垂直方向）に約500個
配置され、これと直交する方向（水平方向）には
例えば現状のインターライン転送方式CCDでは
400個配列されている。こうした配列状態の固体
撮像装置において、垂直方向に関しては現在前述
の標準方式に適合したものが得られるが、水平方
向の画素数について次のような問題がある。即
ち、水平方向に400個の画素を配列した装置では、
空間周波数白黒バーパターン400本をナイキスト
限界周波数となり、この近傍及びこの周波数以上
の細かいパターンを撮像すると、モアレと呼ばれ
る偽信号が現われ、再生画像を著しく劣化させ
る。特に、実際の撮像においては垂直、水平方向
成分を多く持つた被写体が多く、固体撮像装置で
は各画素を規定する導体電極が互に独立して形成
されているため、ナイキスト限界周波数でのバー
パターンを撮像した際の出力、変調度が高く、そ
の結果上述の偽信号が大きく現われる。こうした
現象を軽減するには、水平方向の画素数を増加さ
せればよいが、製造上の困難さと、信号読出しレ
ートの増大による駆動回路、信号処理回路上の困
難さを招く。
期定する導体電極は例えばNTSC標準方式に適合
させた場合、信号電荷によつて得られた再生画像
の画素列に対応する方向（垂直方向）に約500個
配置され、これと直交する方向（水平方向）には
例えば現状のインターライン転送方式CCDでは
400個配列されている。こうした配列状態の固体
撮像装置において、垂直方向に関しては現在前述
の標準方式に適合したものが得られるが、水平方
向の画素数について次のような問題がある。即
ち、水平方向に400個の画素を配列した装置では、
空間周波数白黒バーパターン400本をナイキスト
限界周波数となり、この近傍及びこの周波数以上
の細かいパターンを撮像すると、モアレと呼ばれ
る偽信号が現われ、再生画像を著しく劣化させ
る。特に、実際の撮像においては垂直、水平方向
成分を多く持つた被写体が多く、固体撮像装置で
は各画素を規定する導体電極が互に独立して形成
されているため、ナイキスト限界周波数でのバー
パターンを撮像した際の出力、変調度が高く、そ
の結果上述の偽信号が大きく現われる。こうした
現象を軽減するには、水平方向の画素数を増加さ
せればよいが、製造上の困難さと、信号読出しレ
ートの増大による駆動回路、信号処理回路上の困
難さを招く。
一方、半導体基板内で光電変換する固体撮像装
置において垂直方向に並んだ感光部の画素列を水
平方向に一画素列毎交互にずらして配置した構造
のものが提案されている（米国特許第4012587
号）。かかる固体撮像装置では信号処理上におい
て向上がみられるものの、単板式では光に対する
無効領域が増え、偽信号の原因となるため解像度
の向上は望めない。その結果、２枚式、３枚式で
空間的に全領域から情報を得るようにしなければ
ならず、コストの増大化や駆動回路、信号処理回
路が複雑化する欠点がある。
置において垂直方向に並んだ感光部の画素列を水
平方向に一画素列毎交互にずらして配置した構造
のものが提案されている（米国特許第4012587
号）。かかる固体撮像装置では信号処理上におい
て向上がみられるものの、単板式では光に対する
無効領域が増え、偽信号の原因となるため解像度
の向上は望めない。その結果、２枚式、３枚式で
空間的に全領域から情報を得るようにしなければ
ならず、コストの増大化や駆動回路、信号処理回
路が複雑化する欠点がある。
本発明は上記光導電膜で光電変換する固体撮像
装置の欠点を解消するためになされたもので、従
来と略同様な製造技術でダイナミツクレンジの劣
化や信号読出しレートの高速化による不都合さを
招くことなく高解像度を達成した固体撮像装置を
提供しようとするものである。
装置の欠点を解消するためになされたもので、従
来と略同様な製造技術でダイナミツクレンジの劣
化や信号読出しレートの高速化による不都合さを
招くことなく高解像度を達成した固体撮像装置を
提供しようとするものである。
以下、本発明を実施例に基づいて詳細に説明す
る。
る。
本発明に係る固体撮像装置は画素を規定する導
体電極の配列状態が異なる以外は前述した第１図
と同構造をなす。すなわち、第３図に示す如く読
出し部より出力された信号電荷によつて得られる
再生画像の水平方向の画素列に対応した方向（Ｘ
方向）に連続した導体電極列１００Ａ，１００
A1，１００A2，１００A3，１００A4…、１００
Ｂ，１００B1，１００B2，１００B3，１００B4
…を、それと直交する垂直方向（Ｙ方向）におい
て各導体電極の中心と一致せしめ、同様に導体電
極１１０Ａ，１１０A1，１１０A2，１１０A3，
１１０A4，１１０A5…、１１０Ｂ，１１０B1，
１１０B2，１１０B3，１１０B4，１１０B5…
を、それと直交する垂直方向において各導体電極
の中心と一致せしめ、これら導体電極１１０Ａ，
１１０Ｂと前記導体電極１００Ａ，１００Ｂを垂
直方向においてその中心をこの導体電極の水平方
向長さの略1/2ずらせる。なお、図中の３ａ〜３
ｄ…は読出し部としての第２のn+型不純物層、
９ａ〜９ｐ…はコンタクトホールであり、これら
の配置状態は従来構造を示す第２図と同様になつ
ている。このような構成によれば、導体電極１０
０Ａ，１００Ｂ，１１０Ａ，１１０Ｂ…上の光導
電膜１１で光電変換され、発生された信号電荷は
コンタクトホール９ａ〜９ｐ…を介して図中の矢
印で示されるごとく読出し部である第２のn+型
不純物層３ａ〜３ｄ…に移動して読出される。こ
うした水平方向（Ｘ方向）への読出しにおいて導
体電極列１００Ａ，１００Ｂで読出される画素の
中心は他方の導体電極列１１０Ａ，１１０Ｂで読
出される画素の中心の中間に位置することになる
ため、出力信号処理に際し１走査線読出しごとに
１画素読出し期間の前記導体電極１００Ａ，１０
０Ｂと導体電極１１０Ａ，１１０Ｂの水平方向に
おける空間的なずれに対応した時間を遅らすか進
めるかにより再生画像上の各画素信号と本発明の
固体撮像装置における各画素との相対的な空間的
ずれを一致せしめる。これにより、第２図に示す
従来の導体電極列のものと比べて水平方向の解像
度を向上できる。即ち、第２図に示した従来の固
体撮像装置では水平方向の導体電極のピツチより
細かいパターンを撮像した場合、モアレという偽
信号が現われるが、本発明の場合水平方向におい
て第２図の導体電極ピツチに対して２倍の空間的
なサンプリング点が存在するため前述の偽信号発
生が大幅に軽減される。これにより画質の解像度
が向上される。
体電極の配列状態が異なる以外は前述した第１図
と同構造をなす。すなわち、第３図に示す如く読
出し部より出力された信号電荷によつて得られる
再生画像の水平方向の画素列に対応した方向（Ｘ
方向）に連続した導体電極列１００Ａ，１００
A1，１００A2，１００A3，１００A4…、１００
Ｂ，１００B1，１００B2，１００B3，１００B4
…を、それと直交する垂直方向（Ｙ方向）におい
て各導体電極の中心と一致せしめ、同様に導体電
極１１０Ａ，１１０A1，１１０A2，１１０A3，
１１０A4，１１０A5…、１１０Ｂ，１１０B1，
１１０B2，１１０B3，１１０B4，１１０B5…
を、それと直交する垂直方向において各導体電極
の中心と一致せしめ、これら導体電極１１０Ａ，
１１０Ｂと前記導体電極１００Ａ，１００Ｂを垂
直方向においてその中心をこの導体電極の水平方
向長さの略1/2ずらせる。なお、図中の３ａ〜３
ｄ…は読出し部としての第２のn+型不純物層、
９ａ〜９ｐ…はコンタクトホールであり、これら
の配置状態は従来構造を示す第２図と同様になつ
ている。このような構成によれば、導体電極１０
０Ａ，１００Ｂ，１１０Ａ，１１０Ｂ…上の光導
電膜１１で光電変換され、発生された信号電荷は
コンタクトホール９ａ〜９ｐ…を介して図中の矢
印で示されるごとく読出し部である第２のn+型
不純物層３ａ〜３ｄ…に移動して読出される。こ
うした水平方向（Ｘ方向）への読出しにおいて導
体電極列１００Ａ，１００Ｂで読出される画素の
中心は他方の導体電極列１１０Ａ，１１０Ｂで読
出される画素の中心の中間に位置することになる
ため、出力信号処理に際し１走査線読出しごとに
１画素読出し期間の前記導体電極１００Ａ，１０
０Ｂと導体電極１１０Ａ，１１０Ｂの水平方向に
おける空間的なずれに対応した時間を遅らすか進
めるかにより再生画像上の各画素信号と本発明の
固体撮像装置における各画素との相対的な空間的
ずれを一致せしめる。これにより、第２図に示す
従来の導体電極列のものと比べて水平方向の解像
度を向上できる。即ち、第２図に示した従来の固
体撮像装置では水平方向の導体電極のピツチより
細かいパターンを撮像した場合、モアレという偽
信号が現われるが、本発明の場合水平方向におい
て第２図の導体電極ピツチに対して２倍の空間的
なサンプリング点が存在するため前述の偽信号発
生が大幅に軽減される。これにより画質の解像度
が向上される。
また、上述した本発明の固体撮像装置は画素を
決定する導体電極のみの配置を変え、その他のコ
ンタクトホール、ゲート電極、基板の第１、第２
のn+型不純物層等配置状態は従来のものと全く
変らないため、製造上はほぼ従来と変ることなく
高解像度を達成できると共に、総画素数も従来の
装置と同じであることから読出しレートも同様に
なり、高速駆動、これに伴う信号処理上の困難さ
が増大することもない。
決定する導体電極のみの配置を変え、その他のコ
ンタクトホール、ゲート電極、基板の第１、第２
のn+型不純物層等配置状態は従来のものと全く
変らないため、製造上はほぼ従来と変ることなく
高解像度を達成できると共に、総画素数も従来の
装置と同じであることから読出しレートも同様に
なり、高速駆動、これに伴う信号処理上の困難さ
が増大することもない。
第４図は本発明のその他の１実施例を説明する
ためのものである。この実施例においても第３図
と同様に、従来第１、第２のN+型不純物層、ゲ
ート電極、導体電極及び光導電膜（共通部）を単
位セルとし、この単位セル（画素）を規定する前
記導体電極の配列が異なる以外は前述した第１図
と同構造を示す。すなわち、第４図に示す如く、
読出し部より出力された信号電荷によつて得られ
る再生画像の垂直方向（Ｙ方向）に連続し、これ
と直交する水平方向（Ｘ方向）においてその中心
が一致した導体電極１２０Ａ，１２０A1，１２
０A2，１２０A3，１２０A4，…と１２０Ｂ，１
２０B1，１２０B2，１２０B3，１２０B4，…，
１３０Ａ，１３０A1，１３０A2，１３０A3，１
３０A4，１３０A5，…と１３０Ｂ，１３０B1，
１３０B2，１３０B3，１３０B4，１３０B5…，
１４０Ａ，１４０A1，１４０A2，１４０A3，１
４０A4，…と１４０Ｂ，１４０B1，１４０B2，
１４０B3，１４０B4…を配置せしめ、例えばＡ
フイールドで読出される画素の導体電極１２０
Ａ，１３０Ａ，１４０Ａの中心の位置を空間的に
ずらしめることによつて第３図と同様に水平方向
の偽信号発生を大幅に軽減させることができる。
これにおいても、読出し部（CCDチヤネル）と
しての第２のN+型不純物層３ａ〜３ｄ…、コン
タクトホール１３1〜１３32…の位置は第２図と
同様であり、導体電極１２０Ａ，１２０Ｂ，１３
０Ａ，１３０Ｂ，１４０Ａ，１４０Ｂ上の光導電
膜で光電変換され、発生された信号電荷はコンタ
クトホール１３1〜１３32…を介して図中の矢印
で示されるごとく読出し部である第２のN+型不
純物層３ａ〜３ｄ…に移動し読出される。
ためのものである。この実施例においても第３図
と同様に、従来第１、第２のN+型不純物層、ゲ
ート電極、導体電極及び光導電膜（共通部）を単
位セルとし、この単位セル（画素）を規定する前
記導体電極の配列が異なる以外は前述した第１図
と同構造を示す。すなわち、第４図に示す如く、
読出し部より出力された信号電荷によつて得られ
る再生画像の垂直方向（Ｙ方向）に連続し、これ
と直交する水平方向（Ｘ方向）においてその中心
が一致した導体電極１２０Ａ，１２０A1，１２
０A2，１２０A3，１２０A4，…と１２０Ｂ，１
２０B1，１２０B2，１２０B3，１２０B4，…，
１３０Ａ，１３０A1，１３０A2，１３０A3，１
３０A4，１３０A5，…と１３０Ｂ，１３０B1，
１３０B2，１３０B3，１３０B4，１３０B5…，
１４０Ａ，１４０A1，１４０A2，１４０A3，１
４０A4，…と１４０Ｂ，１４０B1，１４０B2，
１４０B3，１４０B4…を配置せしめ、例えばＡ
フイールドで読出される画素の導体電極１２０
Ａ，１３０Ａ，１４０Ａの中心の位置を空間的に
ずらしめることによつて第３図と同様に水平方向
の偽信号発生を大幅に軽減させることができる。
これにおいても、読出し部（CCDチヤネル）と
しての第２のN+型不純物層３ａ〜３ｄ…、コン
タクトホール１３1〜１３32…の位置は第２図と
同様であり、導体電極１２０Ａ，１２０Ｂ，１３
０Ａ，１３０Ｂ，１４０Ａ，１４０Ｂ上の光導電
膜で光電変換され、発生された信号電荷はコンタ
クトホール１３1〜１３32…を介して図中の矢印
で示されるごとく読出し部である第２のN+型不
純物層３ａ〜３ｄ…に移動し読出される。
次に本発明をカラー撮像に適用した実施例を第
５図乃至第６図を参照して説明する。
５図乃至第６図を参照して説明する。
第５図に本発明のカラー撮像における一実施例
を示す。カラー撮像を行う場合は、第１図におけ
る透明電極１２上で、第３図の各セルの形状を決
める導体電極１００Ａ，１００Ｂ，１１０Ａ，１
１０Ｂ，…上のそれぞれに任意の光を透過せしめ
る色フイルタを乗せる。第５図に示すように導体
電極の配置は第３図と同様で各導体電極１００
Ａ，１００Ｂ，１１０Ａ，１１０Ｂ，…上に透明
フイルタW1A，W1B，W2A，W2B，W3A，W3B，
W4A，W4B，…緑色Ｇ光と青色Ｂ光を透過せしめ
るシアンCyフイルタCy1A，Cy1B，Cy2A，Cy2B，
…、緑色Ｇ光と赤色Ｒ光を透過せしめるイエロ
YeフイルタYe1A，Ye1B，Ye2B，Ye3A，Ye3B，…
を形成する。ここでＡフイールド目のｎ番目の走
査読出し列nA、同様にＢフイールドのｎ番目の走
査読出し列nBからはＷ光、Cy光を透過して形成
された信号出力が交互に得られ、Ａ，Ｂフイール
ドの（ｎ＋１）番目の走査読出し列（ｎ＋１）A，
（ｎ＋１）BからはＷ，Ye光による信号出力が交互
に得られる。第６図ａにそのｎ番目走査読出し列
の信号出力波形を第６図(b)に（ｎ＋１）番目走査
読出し列の信号出力波形を示す。ここで理解し易
いようにＷ光信号は（Ｒ＋Ｂ＋Ｇ）光信号、Cy
光信号は（Ｂ＋Ｇ）光信号、Ye光信号は（Ｒ＋
Ｇ）光信号で記述している。これより判るように
ｎ列目信号では（Ｂ＋Ｇ）光信号は全セルより得
られ、Ｒ信号が１つおきのセルより得られる。同
様に（ｎ＋１）列目信号では（Ｒ＋Ｇ）光信号が
全セルより得られ、Ｂ信号が１つおきのセルより
得られる。ここでｎ，（ｎ＋１）列の信号出力
Sn，Sn+1は次式で示される。
を示す。カラー撮像を行う場合は、第１図におけ
る透明電極１２上で、第３図の各セルの形状を決
める導体電極１００Ａ，１００Ｂ，１１０Ａ，１
１０Ｂ，…上のそれぞれに任意の光を透過せしめ
る色フイルタを乗せる。第５図に示すように導体
電極の配置は第３図と同様で各導体電極１００
Ａ，１００Ｂ，１１０Ａ，１１０Ｂ，…上に透明
フイルタW1A，W1B，W2A，W2B，W3A，W3B，
W4A，W4B，…緑色Ｇ光と青色Ｂ光を透過せしめ
るシアンCyフイルタCy1A，Cy1B，Cy2A，Cy2B，
…、緑色Ｇ光と赤色Ｒ光を透過せしめるイエロ
YeフイルタYe1A，Ye1B，Ye2B，Ye3A，Ye3B，…
を形成する。ここでＡフイールド目のｎ番目の走
査読出し列nA、同様にＢフイールドのｎ番目の走
査読出し列nBからはＷ光、Cy光を透過して形成
された信号出力が交互に得られ、Ａ，Ｂフイール
ドの（ｎ＋１）番目の走査読出し列（ｎ＋１）A，
（ｎ＋１）BからはＷ，Ye光による信号出力が交互
に得られる。第６図ａにそのｎ番目走査読出し列
の信号出力波形を第６図(b)に（ｎ＋１）番目走査
読出し列の信号出力波形を示す。ここで理解し易
いようにＷ光信号は（Ｒ＋Ｂ＋Ｇ）光信号、Cy
光信号は（Ｂ＋Ｇ）光信号、Ye光信号は（Ｒ＋
Ｇ）光信号で記述している。これより判るように
ｎ列目信号では（Ｂ＋Ｇ）光信号は全セルより得
られ、Ｒ信号が１つおきのセルより得られる。同
様に（ｎ＋１）列目信号では（Ｒ＋Ｇ）光信号が
全セルより得られ、Ｂ信号が１つおきのセルより
得られる。ここでｎ，（ｎ＋１）列の信号出力
Sn，Sn+1は次式で示される。
Sn＝Ｇ＋Ｂ＋Ｒ／２＋Ｒ／２Sin wct ……(1)
Sn+1＝Ｇ＋Ｒ＋Ｂ／２＋Ｂ／２Sin（wct＋π／２）……
(2) ここでwcはセル信号読出し周波数の1/2の角周
波数である。ここでこれら信号を角周波数wcを
抑圧するローパスフイルタを通過せしめることに
より次式の信号Yn，Yn+1が得られる。
(2) ここでwcはセル信号読出し周波数の1/2の角周
波数である。ここでこれら信号を角周波数wcを
抑圧するローパスフイルタを通過せしめることに
より次式の信号Yn，Yn+1が得られる。
Yn＝Ｇ＋Ｂ＋Ｒ／２ ……(3)
Yn+1＝Ｇ＋Ｒ＋Ｂ／２ ……(4)
又、(1)，(2)式の信号を中心角周波数wc、帯域
幅wc／２以下のバンドパスフイルタ及び検波回
路を通すことにより信号Cn，Cn+1が得られる。
幅wc／２以下のバンドパスフイルタ及び検波回
路を通すことにより信号Cn，Cn+1が得られる。
Cn＝Ｒ／２ ……(5)
Cn+1＝Ｒ／２ ……(6)
ここでCn，Cn+1をYn，Yn+1に加算することに
よつて輝度信号Yn′，Yn′+1を得る。
よつて輝度信号Yn′，Yn′+1を得る。
Yn′＝Ｇ＋Ｂ＋Ｒ ……(7)
Yn′+1＝Ｇ＋Ｒ＋Ｂ ……(8)
以上の演算処理により解像度を決める輝度信号
Yn′，Yn′+1は全セルより得られ、ｎ列目と
（n+1）列目の空間的なセルは水平方向においてず
れているため第３図の場合と同様に１走査読出し
ごとに信号処理回路で第５図セル配置が忠実に再
生画像上に表示されるように補正することにより
解像度の良い再生像を得ることができる。
Yn′，Yn′+1は全セルより得られ、ｎ列目と
（n+1）列目の空間的なセルは水平方向においてず
れているため第３図の場合と同様に１走査読出し
ごとに信号処理回路で第５図セル配置が忠実に再
生画像上に表示されるように補正することにより
解像度の良い再生像を得ることができる。
なお、本発明は第１図における透明電極１２上
に色フイルタ膜を設けて、該色フイルタ膜を透過
した光により前記光導電膜１１内に発生せしめた
信号電荷によりカラー再生像を得る上記第５図以
外の単板カラー撮像装置にも適用できることは言
うまでもない。また、かかる撮像に際しては単板
式に限らず、２枚、３枚式のカラー撮像について
も同様に適用できる。２枚、３枚式では各固体撮
像装置を空間的にずらして見かけ上、解像度を向
上せしめる空間絵素ずらし法を用いると、更に効
果が大きくなる。
に色フイルタ膜を設けて、該色フイルタ膜を透過
した光により前記光導電膜１１内に発生せしめた
信号電荷によりカラー再生像を得る上記第５図以
外の単板カラー撮像装置にも適用できることは言
うまでもない。また、かかる撮像に際しては単板
式に限らず、２枚、３枚式のカラー撮像について
も同様に適用できる。２枚、３枚式では各固体撮
像装置を空間的にずらして見かけ上、解像度を向
上せしめる空間絵素ずらし法を用いると、更に効
果が大きくなる。
また、上記実施例では導体電極を半導体基板に
電気的に接続する接合部をpn接合で構成したが、
シヨツトキーバリアで構成してもよい。光導電膜
で光電変換された信号電荷を読出す走査読出し部
として、上記実施例ではインターライン転送方式
CCDを用いたが、該走査読出し部を、XYアドレ
ス方式のMOS型、ラインアドレス方式の呼び水
転送形撮像素子（charge Priming Device；
CPD）、抵抗ゲート型撮像素子等で構成しても同
様な高解度化を達成できる。
電気的に接続する接合部をpn接合で構成したが、
シヨツトキーバリアで構成してもよい。光導電膜
で光電変換された信号電荷を読出す走査読出し部
として、上記実施例ではインターライン転送方式
CCDを用いたが、該走査読出し部を、XYアドレ
ス方式のMOS型、ラインアドレス方式の呼び水
転送形撮像素子（charge Priming Device；
CPD）、抵抗ゲート型撮像素子等で構成しても同
様な高解度化を達成できる。
以上詳述した如く、本発明によれば従来と略同
様な製造技術でダイナミツクレンジの劣化や信号
読出しレートの高速化による不具合さを招くこと
なく高解像度化を達成した固体撮像装置を提供す
ることができる。
様な製造技術でダイナミツクレンジの劣化や信号
読出しレートの高速化による不具合さを招くこと
なく高解像度化を達成した固体撮像装置を提供す
ることができる。
第１図は光導電膜を用いた固体撮像装置の要部
断面図、第２図は従来の固体撮像装置のセル構造
を示す平面図、第３図は本発明の一実施例を示す
固体撮像装置のセル構造の平面図、第４図は、本
発明のその他の一実施例を示す固体撮像装置のセ
ル構造の平面図、第５図は、本発明の固体撮像装
置をカラー撮像に適用した例を説明する概略図、
第６図ａ，ｂはそれぞれ第５図に示す固体撮像装
置の出力信号波形図である。図において、 １……ｐ型半導体基板、２1，２2……第１のn+
型不純物層、３1，３2，３ａ〜３ｄ……第２のn+
型不純物層（読出し部）、７1，７2，７3……ゲー
ト電極（転送電極）、９1，９2，９ａ〜９ｐ，１
３1〜１３32……コンタクトホール、１０1，１０
２，１００Ａ〜１００A4，１００B1〜１００B5、
１１０A1〜１１０A4，１１０B1〜１１０B5，１
２０A1〜１２０A4，１２０B1〜１２０B4，１３
０A1〜１３０A5，１３０B1〜１３０B5，１４０
A1〜１４０A5，１４０B1〜１４０B5……導体電
極、１１……光導電膜、１２……透明電極。
断面図、第２図は従来の固体撮像装置のセル構造
を示す平面図、第３図は本発明の一実施例を示す
固体撮像装置のセル構造の平面図、第４図は、本
発明のその他の一実施例を示す固体撮像装置のセ
ル構造の平面図、第５図は、本発明の固体撮像装
置をカラー撮像に適用した例を説明する概略図、
第６図ａ，ｂはそれぞれ第５図に示す固体撮像装
置の出力信号波形図である。図において、 １……ｐ型半導体基板、２1，２2……第１のn+
型不純物層、３1，３2，３ａ〜３ｄ……第２のn+
型不純物層（読出し部）、７1，７2，７3……ゲー
ト電極（転送電極）、９1，９2，９ａ〜９ｐ，１
３1〜１３32……コンタクトホール、１０1，１０
２，１００Ａ〜１００A4，１００B1〜１００B5、
１１０A1〜１１０A4，１１０B1〜１１０B5，１
２０A1〜１２０A4，１２０B1〜１２０B4，１３
０A1〜１３０A5，１３０B1〜１３０B5，１４０
A1〜１４０A5，１４０B1〜１４０B5……導体電
極、１１……光導電膜、１２……透明電極。
Claims (1)
- １ 第１導電型の半導体基板と、上記半導体基板
の主面にそれぞれ所定間隔をあけて水平方向並び
に垂直方向にマトリツクス状に設けられた信号電
荷蓄積用の複数の第２導電型の第１不純物層と、
上記半導体基板の主面に上記複数の各第１不純物
層とゲート領域を介して隣接して設けられ、垂直
方向に直線的に配置された信号電荷読み出し用の
複数の第２導電型の第２不純物層と、上記半導体
基板上に互いに分離して設けられ、一部が上記複
数の各第１不純物層のそれぞれと電気的に接続さ
れた複数の導体電極と、上記複数の導体電極上に
連続して設けられ、上記複数の導体電極上に入射
光により信号電荷を発生せしめる光電変換半導体
層とを具備し、上記複数の導体電極に関し、垂直
方向に連続した２つの導体電極の互いの中心を同
一垂直線上にあわせて配置し、これを一対の導体
電極とし、かつ、垂直方向に連続した２つの上記
対になつた導体電極の一方の中心を他方の中心に
対し水平方向にずらして配置するように構成した
ことを特徴とする固体撮像装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56153563A JPS5856580A (ja) | 1981-09-30 | 1981-09-30 | 固体撮像装置 |
| DE8282104525T DE3280262D1 (de) | 1981-05-25 | 1982-05-24 | Festkoerper-bildsensor. |
| EP82104525A EP0066767B1 (en) | 1981-05-25 | 1982-05-24 | Solid state image sensor |
| US06/706,254 US4543489A (en) | 1981-05-25 | 1985-02-28 | Solid state image sensor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56153563A JPS5856580A (ja) | 1981-09-30 | 1981-09-30 | 固体撮像装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5856580A JPS5856580A (ja) | 1983-04-04 |
| JPH0311152B2 true JPH0311152B2 (ja) | 1991-02-15 |
Family
ID=15565226
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56153563A Granted JPS5856580A (ja) | 1981-05-25 | 1981-09-30 | 固体撮像装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5856580A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4719531B2 (ja) * | 2005-08-22 | 2011-07-06 | 富士フイルム株式会社 | 光電変換素子及び撮像素子 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5937629B2 (ja) * | 1975-01-30 | 1984-09-11 | ソニー株式会社 | 固体撮像体 |
| JPS6033347B2 (ja) * | 1979-07-20 | 1985-08-02 | 松下電器産業株式会社 | 固体撮像装置 |
-
1981
- 1981-09-30 JP JP56153563A patent/JPS5856580A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5856580A (ja) | 1983-04-04 |
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