JPH05243544A - Ｘ線検出固体撮像装置 - Google Patents
Ｘ線検出固体撮像装置Info
- Publication number
- JPH05243544A JPH05243544A JP4072987A JP7298792A JPH05243544A JP H05243544 A JPH05243544 A JP H05243544A JP 4072987 A JP4072987 A JP 4072987A JP 7298792 A JP7298792 A JP 7298792A JP H05243544 A JPH05243544 A JP H05243544A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- imaging device
- state imaging
- solid
- ray
- region
- 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.)
- Withdrawn
Links
- 238000001514 detection method Methods 0.000 title claims abstract description 20
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 claims abstract description 11
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 20
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 claims description 18
- 230000006698 induction Effects 0.000 claims description 7
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 5
- 230000006378 damage Effects 0.000 claims description 3
- 230000003068 static effect Effects 0.000 claims 2
- 239000000758 substrate Substances 0.000 abstract description 21
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 abstract description 9
- 239000012535 impurity Substances 0.000 abstract description 6
- 238000001444 catalytic combustion detection Methods 0.000 description 7
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 5
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 4
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 3
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 3
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 3
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 2
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 2
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 238000005036 potential barrier Methods 0.000 description 2
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 description 1
- 230000005669 field effect Effects 0.000 description 1
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
- Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
- Light Receiving Elements (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 約0.３KeV 〜数十KeV のエネルギーのＸ線に
感度を有する、ＳＩＴを画素として用いたＸ線検出固体
撮像装置を提供する。 【構成】 不純物濃度１×1011cm-3で厚さ数十μｍ〜数
mmのｎ- 型基板２の表面にソース領域３と、該ソース領
域３を囲むようにゲート領域４を形成し、更にゲート領
域４上に絶縁膜５を介してゲート電極６を形成する。ｎ
- 型基板２の裏面には、ｎ+ 型ドレイン拡散層８と金属
ドレイン電極９を形成する。そして裏面のドレイン電極
９側からＸ線を入射させるようにし、光電変換動作中は
ドレイン電位を高くしてｎ- 型基板全域に亘って空乏層
が形成されるようにする。
感度を有する、ＳＩＴを画素として用いたＸ線検出固体
撮像装置を提供する。 【構成】 不純物濃度１×1011cm-3で厚さ数十μｍ〜数
mmのｎ- 型基板２の表面にソース領域３と、該ソース領
域３を囲むようにゲート領域４を形成し、更にゲート領
域４上に絶縁膜５を介してゲート電極６を形成する。ｎ
- 型基板２の裏面には、ｎ+ 型ドレイン拡散層８と金属
ドレイン電極９を形成する。そして裏面のドレイン電極
９側からＸ線を入射させるようにし、光電変換動作中は
ドレイン電位を高くしてｎ- 型基板全域に亘って空乏層
が形成されるようにする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、静電誘導トランジス
タ（以下、単にＳＩＴと略称する）を用いた半導体光電
変換装置に関し、特に医用，非破壊検査等で実現が望ま
れている約0.３KeV 〜数十KeV のエネルギーのＸ線に感
度を有するＸ線検出固体撮像装置に関する。
タ（以下、単にＳＩＴと略称する）を用いた半導体光電
変換装置に関し、特に医用，非破壊検査等で実現が望ま
れている約0.３KeV 〜数十KeV のエネルギーのＸ線に感
度を有するＸ線検出固体撮像装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、電子カメラ，ホームビデオカメ
ラ，ファクシミリ等に利用される半導体光電変換装置か
らなる半導体撮像装置には、ＢＢＤ，ＣＣＤ等の電荷転
送素子あるいは、ＭＯＳトランジスタ等が広く用いられ
ている。しかし、これらの素子を用いた半導体撮像装置
には、信号電荷転送時に電荷の洩れがあること、光検出
感度が低いこと、集積度が低いこと等の種々の問題点が
ある。
ラ，ファクシミリ等に利用される半導体光電変換装置か
らなる半導体撮像装置には、ＢＢＤ，ＣＣＤ等の電荷転
送素子あるいは、ＭＯＳトランジスタ等が広く用いられ
ている。しかし、これらの素子を用いた半導体撮像装置
には、信号電荷転送時に電荷の洩れがあること、光検出
感度が低いこと、集積度が低いこと等の種々の問題点が
ある。
【０００３】このような問題点を一挙に解決するものと
して、ＳＩＴを用いた固体撮像装置が、既に提案されて
いる。このＳＩＴは光電変換作用及び光電荷増幅作用を
有するフォトトランジスタの一種であり、電界効果トラ
ンジスタや接合形トランジスタに比較して、高入力イン
ピーダンス，高速性，非飽和性，低雑音，低消費電力等
の特長を備えているものである。
して、ＳＩＴを用いた固体撮像装置が、既に提案されて
いる。このＳＩＴは光電変換作用及び光電荷増幅作用を
有するフォトトランジスタの一種であり、電界効果トラ
ンジスタや接合形トランジスタに比較して、高入力イン
ピーダンス，高速性，非飽和性，低雑音，低消費電力等
の特長を備えているものである。
【０００４】したがって、このＳＩＴを受光素子として
用いれば、高感度，高速応答性，及び広ダイナミックレ
ンジを有する半導体撮像装置を得ることができるもので
あり、かかる装置は、特開昭５５−１５２２９号公報に
開示されている。
用いれば、高感度，高速応答性，及び広ダイナミックレ
ンジを有する半導体撮像装置を得ることができるもので
あり、かかる装置は、特開昭５５−１５２２９号公報に
開示されている。
【０００５】図２は、この既知の固体撮像装置の各画素
を構成するＳＩＴの断面構成を示す。このＳＩＴは、図
に示すように、縦型構造で、ドレイン領域はｎ+ 型のシ
リコン基板１からなり、ソース領域は、基板１上に堆積
されたチャネル領域を構成するｎ- 型エピタキシャル層
２の表面に形成されたｎ+ 型領域３からなり、このエピ
タキシャル層２の表面には、更にソース領域３を取り囲
むようにｐ+ 型の信号蓄積ゲート領域４が形成されてい
る。このゲート領域４上には、絶縁膜５を介して電極６
が形成され、電極／絶縁膜／ゲート領域からなるいわゆ
るＭＩＳ構造のゲート電極が形成されている。チャネル
領域を構成するｎ- 型エピタキシャル層２の不純物濃度
は、ゲート電極６の印加バイアスが０Ｖでもチャネル領
域２が空乏化され、高い電位障壁が生じてピンチオフす
るような低濃度に選択されており、通常は１×1014cm-3
程度の低濃度となっている。
を構成するＳＩＴの断面構成を示す。このＳＩＴは、図
に示すように、縦型構造で、ドレイン領域はｎ+ 型のシ
リコン基板１からなり、ソース領域は、基板１上に堆積
されたチャネル領域を構成するｎ- 型エピタキシャル層
２の表面に形成されたｎ+ 型領域３からなり、このエピ
タキシャル層２の表面には、更にソース領域３を取り囲
むようにｐ+ 型の信号蓄積ゲート領域４が形成されてい
る。このゲート領域４上には、絶縁膜５を介して電極６
が形成され、電極／絶縁膜／ゲート領域からなるいわゆ
るＭＩＳ構造のゲート電極が形成されている。チャネル
領域を構成するｎ- 型エピタキシャル層２の不純物濃度
は、ゲート電極６の印加バイアスが０Ｖでもチャネル領
域２が空乏化され、高い電位障壁が生じてピンチオフす
るような低濃度に選択されており、通常は１×1014cm-3
程度の低濃度となっている。
【０００６】次に、かかるＳＩＴの動作原理について説
明する。深い逆バイアスＶG1がゲート電極６に印加され
た状態において、光がチャネル領域２及びゲート領域４
に入射すると、ここで生成した電子−正孔対のうち正孔
はゲート領域４に蓄積され、一方電子はドレイン領域１
を経てアースに流れ去る。光入力に対応してゲート領域
４に蓄積された正孔は、ゲート領域４の電位を上げ、チ
ャネル領域２の電位障壁を光入力に応じて下げる。ゲー
トに読み出し電位ＶG2（ＶG1＜ＶG2）を印加すると、ゲ
ート領域４の正孔蓄積量に応じドレイン・ソース間に電
流が流れ、光入力に対し増幅された出力が得られる。そ
の光増幅率μは通常103 以上あり、従来のバイポーラト
ランジスタより１桁以上も高感度である。ｌ1 をゲート
領域の深さ、ｌ2 をゲート・ドレイン領域間の距離とす
ると、103 〜104 の光増幅率μを得るには、通常ｌ1 ＝
２〜３μｍ，ｌ2 ＝５〜６μｍが必要とされる。
明する。深い逆バイアスＶG1がゲート電極６に印加され
た状態において、光がチャネル領域２及びゲート領域４
に入射すると、ここで生成した電子−正孔対のうち正孔
はゲート領域４に蓄積され、一方電子はドレイン領域１
を経てアースに流れ去る。光入力に対応してゲート領域
４に蓄積された正孔は、ゲート領域４の電位を上げ、チ
ャネル領域２の電位障壁を光入力に応じて下げる。ゲー
トに読み出し電位ＶG2（ＶG1＜ＶG2）を印加すると、ゲ
ート領域４の正孔蓄積量に応じドレイン・ソース間に電
流が流れ、光入力に対し増幅された出力が得られる。そ
の光増幅率μは通常103 以上あり、従来のバイポーラト
ランジスタより１桁以上も高感度である。ｌ1 をゲート
領域の深さ、ｌ2 をゲート・ドレイン領域間の距離とす
ると、103 〜104 の光増幅率μを得るには、通常ｌ1 ＝
２〜３μｍ，ｌ2 ＝５〜６μｍが必要とされる。
【０００７】すなわち、ＳＩＴにおいて空乏化するｎ-
領域２の厚さは、表面より〜９μｍ程度の深さとなって
いる。この〜９μｍ厚のシリコン領域が有効光電変換領
域である。なお図２において、７はｎ+ 型拡散層よりな
る画素間の電気的アイソレーション領域である。またド
レイン領域１に印加される直流ドレイン電位ＶD は、通
常3.５Ｖが使用されている。
領域２の厚さは、表面より〜９μｍ程度の深さとなって
いる。この〜９μｍ厚のシリコン領域が有効光電変換領
域である。なお図２において、７はｎ+ 型拡散層よりな
る画素間の電気的アイソレーション領域である。またド
レイン領域１に印加される直流ドレイン電位ＶD は、通
常3.５Ｖが使用されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】前述のように、通常の
ＳＩＴの有効光電変換領域の厚さは、表面より〜９μｍ
程度となっている。一方、数KeV 〜数十KeV のエネルギ
ーを有する光子の吸収長（入射Ｘ線強度が１／ｅになる
厚さ）は、ＳＩＴの有効光電変換領域の厚さより、オー
ダー的に長い。例えば、８KeV のＸ線では、シリコンの
場合、吸収長は〜60μｍとなり、24KeV のＸ線では〜１
mmとなる。
ＳＩＴの有効光電変換領域の厚さは、表面より〜９μｍ
程度となっている。一方、数KeV 〜数十KeV のエネルギ
ーを有する光子の吸収長（入射Ｘ線強度が１／ｅになる
厚さ）は、ＳＩＴの有効光電変換領域の厚さより、オー
ダー的に長い。例えば、８KeV のＸ線では、シリコンの
場合、吸収長は〜60μｍとなり、24KeV のＸ線では〜１
mmとなる。
【０００９】したがって、ＳＩＴを用いた固体撮像装置
を利用してＸ線を検出しようとした場合、数KeV 〜数十
KeV のエネルギーを有するＸ線が通常のＳＩＴに入射す
ると、〜９μｍ程度の有効光電変換領域では、Ｘ線は通
過してしまい吸収されず、したがって上記エネルギーを
有するＸ線に対しては、通常のＳＩＴ固体撮像装置は感
度がない、あるいは非常に低いことがわかる。
を利用してＸ線を検出しようとした場合、数KeV 〜数十
KeV のエネルギーを有するＸ線が通常のＳＩＴに入射す
ると、〜９μｍ程度の有効光電変換領域では、Ｘ線は通
過してしまい吸収されず、したがって上記エネルギーを
有するＸ線に対しては、通常のＳＩＴ固体撮像装置は感
度がない、あるいは非常に低いことがわかる。
【００１０】本発明は、従来のＳＩＴ固体撮像装置をＸ
線検出に用いた場合における上記問題点を解消するため
になされたもので、上記エネルギーを有するＸ線に対し
て良好な感度を有するＳＩＴを用いたＸ線検出固体撮像
装置を提供することを目的とする。
線検出に用いた場合における上記問題点を解消するため
になされたもので、上記エネルギーを有するＸ線に対し
て良好な感度を有するＳＩＴを用いたＸ線検出固体撮像
装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段及び作用】上記問題点を解
決するため、本発明は、２次元Ｘ線情報を検出する固体
撮像装置において、該固体撮像装置の各画素をＳＩＴで
構成し、該ＳＩＴの光電変換動作中に受光領域に形成さ
れる空乏層の厚さが数十μｍ〜数mmの範囲になるように
構成するものである。
決するため、本発明は、２次元Ｘ線情報を検出する固体
撮像装置において、該固体撮像装置の各画素をＳＩＴで
構成し、該ＳＩＴの光電変換動作中に受光領域に形成さ
れる空乏層の厚さが数十μｍ〜数mmの範囲になるように
構成するものである。
【００１２】このように構成されたＸ線検出固体撮像装
置においては、ＳＩＴはその光電変換動作中の空乏層が
数十μｍ〜数mmの厚さに形成されるので、約0.３KeV 〜
数十KeV という広範囲のＸ線に対して高い感度をもたせ
ることができる。
置においては、ＳＩＴはその光電変換動作中の空乏層が
数十μｍ〜数mmの厚さに形成されるので、約0.３KeV 〜
数十KeV という広範囲のＸ線に対して高い感度をもたせ
ることができる。
【００１３】
【実施例】次に実施例について説明する。図１は、本発
明に係るＸ線検出固体撮像装置の一実施例のＳＩＴより
なる１画素部分を示しており、図２に示した従来のＳＩ
Ｔ画素と同一又は対応する部分には同一符号を付して、
その説明を省略する。従来例においては、入射光をＳＩ
Ｔの表面（図２の上部側）より入射させる構成のもので
あったが、本実施例においては入射光は裏面（図１の下
部側）より入射する方式の構成を採用し、Ｘ線検出の場
合の素子に与える損傷，ダメージの程度を、従来例の表
面入射方式に比べて軽減されるようにしている。
明に係るＸ線検出固体撮像装置の一実施例のＳＩＴより
なる１画素部分を示しており、図２に示した従来のＳＩ
Ｔ画素と同一又は対応する部分には同一符号を付して、
その説明を省略する。従来例においては、入射光をＳＩ
Ｔの表面（図２の上部側）より入射させる構成のもので
あったが、本実施例においては入射光は裏面（図１の下
部側）より入射する方式の構成を採用し、Ｘ線検出の場
合の素子に与える損傷，ダメージの程度を、従来例の表
面入射方式に比べて軽減されるようにしている。
【００１４】そしてチャネル領域に対応するｎ- 型基板
２は、不純物濃度ＮB が１×1011cm-3程度の超低濃度
で、厚さＴは数十μｍ〜数mmに形成されている。８はｎ
- 型基板２の裏面に形成されたｎ+ 型ドレイン拡散層で
あり、その厚さは約１μｍ以下で、不純物濃度は１×10
19cm-3以上である。９は前記ｎ+ 型ドレイン拡散層８に
接して形成された裏面ドレイン電極で、アルミニウム等
の金属よりなり、その厚さは数百Å〜数μｍである。10
はドレイン端子、11はゲート電極端子、12はソース端子
である。
２は、不純物濃度ＮB が１×1011cm-3程度の超低濃度
で、厚さＴは数十μｍ〜数mmに形成されている。８はｎ
- 型基板２の裏面に形成されたｎ+ 型ドレイン拡散層で
あり、その厚さは約１μｍ以下で、不純物濃度は１×10
19cm-3以上である。９は前記ｎ+ 型ドレイン拡散層８に
接して形成された裏面ドレイン電極で、アルミニウム等
の金属よりなり、その厚さは数百Å〜数μｍである。10
はドレイン端子、11はゲート電極端子、12はソース端子
である。
【００１５】本発明においては、従来例のＳＩＴに比べ
て空乏層の厚さを大きくするものであるが、空乏層厚さ
Ｗと、不純物濃度ＮB 及びドレイン電位ＶD との関係
は、階段接合の場合、次式（１）で表される。 Ｗ＝（２ＥS ・ＶD ／ｑ・ＮB ）1/2 ・・・・・（１） ここでｑ＝1.６×10-19 ［Ｃ］，ＥS ＝1.05×10
-12 ［Ｆ／cm］である。従来例のＶD ＝3.５Ｖ，ＮB ＝
１×1014cm-3の場合には、空乏層厚Ｗ＝6.７μｍとな
る。
て空乏層の厚さを大きくするものであるが、空乏層厚さ
Ｗと、不純物濃度ＮB 及びドレイン電位ＶD との関係
は、階段接合の場合、次式（１）で表される。 Ｗ＝（２ＥS ・ＶD ／ｑ・ＮB ）1/2 ・・・・・（１） ここでｑ＝1.６×10-19 ［Ｃ］，ＥS ＝1.05×10
-12 ［Ｆ／cm］である。従来例のＶD ＝3.５Ｖ，ＮB ＝
１×1014cm-3の場合には、空乏層厚Ｗ＝6.７μｍとな
る。
【００１６】本実施例においては、ＮB ＝１×1011cm-3
の超低濃度のｎ- 型基板２を厚さ数十μｍ〜数mmに形成
しているが、数KeV 〜数十KeV のエネルギーをもつＸ線
13を素子裏面、すなわちドレイン電極９側より入射した
とき、ＳＩＴの光電変換動作中は、素子表面よりｎ+ 型
ドレイン拡散層８との接触面まで、ｎ- 型基板２全体が
完全に空乏化されているように、上記（１）式を用いて
ドレイン電位ＶD を選択する。例えばドレイン電位ＶD
を従来例に比べて高い30Ｖ程度とすると、空乏層厚Ｗは
627 μｍとなる。つまり従来例の空乏層に比べて100 倍
程度大きい空乏層厚（有効光電変換領域）が得られるこ
とになり、ｎ- 型基板２の厚さは、この空乏層厚に対応
した厚さに設定されておればよいことになる。またＳＩ
Ｔは、信号電荷蓄積時は、ソース領域３よりドレイン拡
散層８に流れるソース電流をカットオフし、また信号電
流読み出し時は所定のソース電流が流れる必要がある。
本発明においては、従来例と比べて基板条件が異なるた
め、その動作条件が従来例と変わることが考えられる
が、その場合は、図２中の両ゲート領域４，４間の距離
２ａ及びゲート領域４の深さｌ1 、あるいはゲートバイ
アス条件等を変更することにより、従来例と同じ所望の
特性が実現可能となる。
の超低濃度のｎ- 型基板２を厚さ数十μｍ〜数mmに形成
しているが、数KeV 〜数十KeV のエネルギーをもつＸ線
13を素子裏面、すなわちドレイン電極９側より入射した
とき、ＳＩＴの光電変換動作中は、素子表面よりｎ+ 型
ドレイン拡散層８との接触面まで、ｎ- 型基板２全体が
完全に空乏化されているように、上記（１）式を用いて
ドレイン電位ＶD を選択する。例えばドレイン電位ＶD
を従来例に比べて高い30Ｖ程度とすると、空乏層厚Ｗは
627 μｍとなる。つまり従来例の空乏層に比べて100 倍
程度大きい空乏層厚（有効光電変換領域）が得られるこ
とになり、ｎ- 型基板２の厚さは、この空乏層厚に対応
した厚さに設定されておればよいことになる。またＳＩ
Ｔは、信号電荷蓄積時は、ソース領域３よりドレイン拡
散層８に流れるソース電流をカットオフし、また信号電
流読み出し時は所定のソース電流が流れる必要がある。
本発明においては、従来例と比べて基板条件が異なるた
め、その動作条件が従来例と変わることが考えられる
が、その場合は、図２中の両ゲート領域４，４間の距離
２ａ及びゲート領域４の深さｌ1 、あるいはゲートバイ
アス条件等を変更することにより、従来例と同じ所望の
特性が実現可能となる。
【００１７】次に、図１に示した実施例の光電変換動作
について説明する。裏面から入射したＸ線13は、数μｍ
以下の金属ドレイン電極９及びｎ+ 型ドレイン拡散層８
を透過し、完全に空乏化されたｎ- 型基板２に入る。そ
して、この厚い基板２内において光電変換され、その結
果発生した電子はドレイン端子10に、また正孔はゲート
領域４へと、ｎ- 型基板２の全領域に形成された電界に
より高速に転送される。この時、ゲート端子11には蓄積
ゲート電位ＶG1が印加されている。所望の信号蓄積時間
経過後、ゲート端子11に読み出しゲート電位ＶG2を印加
し、信号電流をソース端子12より検出する。信号検出終
了後は、リセットゲート電位ＶG3（ＶG3＞ＶG2）を印加
する。あるいは、図示していないリセットトランジスタ
をオンにし、ゲート領域４にリセット電位を印加しゲー
ト領域４に蓄積された正孔のリセット動作を行い、１サ
イクルの光電変換動作を終了する。
について説明する。裏面から入射したＸ線13は、数μｍ
以下の金属ドレイン電極９及びｎ+ 型ドレイン拡散層８
を透過し、完全に空乏化されたｎ- 型基板２に入る。そ
して、この厚い基板２内において光電変換され、その結
果発生した電子はドレイン端子10に、また正孔はゲート
領域４へと、ｎ- 型基板２の全領域に形成された電界に
より高速に転送される。この時、ゲート端子11には蓄積
ゲート電位ＶG1が印加されている。所望の信号蓄積時間
経過後、ゲート端子11に読み出しゲート電位ＶG2を印加
し、信号電流をソース端子12より検出する。信号検出終
了後は、リセットゲート電位ＶG3（ＶG3＞ＶG2）を印加
する。あるいは、図示していないリセットトランジスタ
をオンにし、ゲート領域４にリセット電位を印加しゲー
ト領域４に蓄積された正孔のリセット動作を行い、１サ
イクルの光電変換動作を終了する。
【００１８】以上、Ｘ線検出固体撮像装置のＳＩＴ画素
単体の動作について説明を行ったが、ＳＩＴ画素を２次
元的に配列して構成したＸ線検出固体撮像装置のエリア
センサとして動作させる構成及びその動作は、従来の２
次元ＳＩＴ固体撮像装置と全く同じである。
単体の動作について説明を行ったが、ＳＩＴ画素を２次
元的に配列して構成したＸ線検出固体撮像装置のエリア
センサとして動作させる構成及びその動作は、従来の２
次元ＳＩＴ固体撮像装置と全く同じである。
【００１９】本実施例においては、Ｘ線の光電変換動作
中は、基板表面から裏面まで完全に空乏化している、す
なわち基板全体に亘り電界が存在するため、光電変換に
より発生した正孔は、正孔−電子対発生点直上の画素の
ゲート領域へと効率的に転送される。すなわち数十μｍ
〜数mmという厚い基板にもかかわらず、空間解像度の劣
化が最小限に抑えられる。
中は、基板表面から裏面まで完全に空乏化している、す
なわち基板全体に亘り電界が存在するため、光電変換に
より発生した正孔は、正孔−電子対発生点直上の画素の
ゲート領域へと効率的に転送される。すなわち数十μｍ
〜数mmという厚い基板にもかかわらず、空間解像度の劣
化が最小限に抑えられる。
【００２０】また従来、ＣＣＤにおいては、高抵抗基板
（低不純物濃度基板）を使用した裏面Ｘ線入射ＣＣＤが
報告されている（例えば、M. C. Peckerar et al. "X r
ay imaging with a charge-coupled device fabricated
on a high-resistivity silicon substrate" Appl. Ph
ys. Lett. Vol. 39, No. 1, pp. 55〜57, 1981 参
照）。しかし、かかるＣＣＤの場合、ゲートに印加する
高電位が電荷転送用の高速クロックパルスになるため
に、その高電位化が難しいという欠点が存在する。これ
に対し、本発明においては、直流電位であるドレイン電
位のみを高電位とすればよく、このことから、上記ＣＣ
Ｄとは異なり高電位化が容易であるという長所も存在す
る。
（低不純物濃度基板）を使用した裏面Ｘ線入射ＣＣＤが
報告されている（例えば、M. C. Peckerar et al. "X r
ay imaging with a charge-coupled device fabricated
on a high-resistivity silicon substrate" Appl. Ph
ys. Lett. Vol. 39, No. 1, pp. 55〜57, 1981 参
照）。しかし、かかるＣＣＤの場合、ゲートに印加する
高電位が電荷転送用の高速クロックパルスになるため
に、その高電位化が難しいという欠点が存在する。これ
に対し、本発明においては、直流電位であるドレイン電
位のみを高電位とすればよく、このことから、上記ＣＣ
Ｄとは異なり高電位化が容易であるという長所も存在す
る。
【００２１】更にＳＩＴ撮像素子は、光電変換動作中に
多数回信号の非破壊読み出しが可能である。すなわち、
Ｘ線画像情報をモニターリングしながらＸ線信号の蓄積
が可能であり、これによって、必要最小限のＸ線ドーズ
により所望の良好な画像が得られる。つまりＸ線露光時
間の短縮化、更に重要なことには、生体等の被曝量が必
要最小限に抑えられるという大きな利点が得られる。
多数回信号の非破壊読み出しが可能である。すなわち、
Ｘ線画像情報をモニターリングしながらＸ線信号の蓄積
が可能であり、これによって、必要最小限のＸ線ドーズ
により所望の良好な画像が得られる。つまりＸ線露光時
間の短縮化、更に重要なことには、生体等の被曝量が必
要最小限に抑えられるという大きな利点が得られる。
【００２２】また金属ドレイン電極９及びｎ+ 型ドレイ
ン拡散層８を、それぞれ数百Å，数千Åと薄く形成する
ことにより、0.３KeV 程度の軟Ｘ線から、より大きいエ
ネルギーを有するＸ線に対して感度を有する広エネルギ
ー範囲のＸ線検出固体撮像装置が実現できる。
ン拡散層８を、それぞれ数百Å，数千Åと薄く形成する
ことにより、0.３KeV 程度の軟Ｘ線から、より大きいエ
ネルギーを有するＸ線に対して感度を有する広エネルギ
ー範囲のＸ線検出固体撮像装置が実現できる。
【００２３】なおＸ線センサーは、一般に暗電流による
偽信号防止のため冷却して使用されるが、ＣＭＯＳＦＥ
Ｔ構成によるアドレッサー（周辺回路）を有するＳＩＴ
固体撮像装置は、ＣＣＤよりも、より低温まで動作可能
であるという長所も存在する。
偽信号防止のため冷却して使用されるが、ＣＭＯＳＦＥ
Ｔ構成によるアドレッサー（周辺回路）を有するＳＩＴ
固体撮像装置は、ＣＣＤよりも、より低温まで動作可能
であるという長所も存在する。
【００２４】更に本発明に係るＸ線検出固体撮像装置
は、Ｘ線検出以外にも、例えばエレクトロンビーム等の
荷電粒子の検出にも適用が可能である。
は、Ｘ線検出以外にも、例えばエレクトロンビーム等の
荷電粒子の検出にも適用が可能である。
【００２５】
【発明の効果】以上実施例に基づいて説明したように、
本発明によれば、0.３KeV 〜数十KeVという広範囲のＸ
線に対して高い感度を有し、また光電変換動作中に蓄積
信号を破壊することなく読み出し画像のモニターリング
を行うことが出来るので、生体などのＸ線被曝量を必要
最小限に抑えることができる。またＣＣＤに比べ駆動方
法が容易で、且つＣＣＤより低温で動作が可能なので暗
電流による偽信号を容易に阻止することができる。更に
また、ＳＩＴの受光領域全体に亘り完全に空乏化される
ように構成することにより、受光領域を厚くしても空間
分解能の劣化を最小限に抑えることが可能である。
本発明によれば、0.３KeV 〜数十KeVという広範囲のＸ
線に対して高い感度を有し、また光電変換動作中に蓄積
信号を破壊することなく読み出し画像のモニターリング
を行うことが出来るので、生体などのＸ線被曝量を必要
最小限に抑えることができる。またＣＣＤに比べ駆動方
法が容易で、且つＣＣＤより低温で動作が可能なので暗
電流による偽信号を容易に阻止することができる。更に
また、ＳＩＴの受光領域全体に亘り完全に空乏化される
ように構成することにより、受光領域を厚くしても空間
分解能の劣化を最小限に抑えることが可能である。
【図１】本発明に係るＸ線検出固体撮像装置の一実施例
のＳＩＴ画素部分を示す断面図である。
のＳＩＴ画素部分を示す断面図である。
【図２】従来のＳＩＴ固体撮像装置のＳＩＴ画素部分を
示す断面図である。
示す断面図である。
２ ｎ- 型基板 ３ ソース領域 ４ ゲート領域 ５ 絶縁膜 ６ ゲート電極 ８ ｎ+ 型ドレイン拡散層 ９ 金属ドレイン電極
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０４Ｎ 5/335 Ｃ 4228−5Ｃ
Claims (5)
- 【請求項１】 ２次元Ｘ線情報を検出する固体撮像装置
において、該固体撮像装置の各画素を静電誘導トランジ
スタで構成し、該静電誘導トランジスタの光電変換動作
中に受光領域に形成される空乏層の厚さが数十μｍ〜数
mmの範囲になるように構成されていることを特徴とする
Ｘ線検出固体撮像装置。 - 【請求項２】 前記静電誘導トランジスタは、裏面入射
型であることを特徴とする請求項１記載のＸ線検出固体
撮像装置。 - 【請求項３】 前記静電誘導トランジスタは、光電変換
動作中に該トランジスタの裏面に形成されたドレイン領
域より表面までの受光領域全域が完全に空乏化されるよ
うに構成されていることを特徴とする請求項２記載のＸ
線検出固体撮像装置。 - 【請求項４】 前記静電誘導トランジスタは、受光領域
裏面の表面上に、１μｍ以下の厚さのｎ+ ドレイン拡散
層及び該ドレイン拡散層の表面に１μｍ以下の厚さのド
レイン金属電極が順次形成されていることを特徴とする
請求項２又は３記載のＸ線検出固体撮像装置。 - 【請求項５】 前記静電誘導トランジスタを画素として
備えた固体撮像装置は、光電変換動作中の途中におい
て、多数回の信号破壊読み出し動作を行う機能を有する
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の
Ｘ線検出固体撮像装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4072987A JPH05243544A (ja) | 1992-02-26 | 1992-02-26 | Ｘ線検出固体撮像装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4072987A JPH05243544A (ja) | 1992-02-26 | 1992-02-26 | Ｘ線検出固体撮像装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05243544A true JPH05243544A (ja) | 1993-09-21 |
Family
ID=13505261
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4072987A Withdrawn JPH05243544A (ja) | 1992-02-26 | 1992-02-26 | Ｘ線検出固体撮像装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05243544A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH09135012A (ja) * | 1995-09-04 | 1997-05-20 | Canon Inc | 電磁波検出装置 |
| JP2022060253A (ja) * | 2017-09-18 | 2022-04-14 | エーエスエムエル ネザーランズ ビー．ブイ． | ビーム画像システムのためのスイッチマトリクス設計 |
-
1992
- 1992-02-26 JP JP4072987A patent/JPH05243544A/ja not_active Withdrawn
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH09135012A (ja) * | 1995-09-04 | 1997-05-20 | Canon Inc | 電磁波検出装置 |
| JP2022060253A (ja) * | 2017-09-18 | 2022-04-14 | エーエスエムエル ネザーランズ ビー．ブイ． | ビーム画像システムのためのスイッチマトリクス設計 |
| US11862427B2 (en) | 2017-09-18 | 2024-01-02 | Asml Netherlands B.V. | Switch matrix design for beam image system |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3410016B2 (ja) | 増幅型固体撮像装置 | |
| US5929449A (en) | Flat panel detector for radiation imaging with reduced electronic noise | |
| US20070145503A1 (en) | Pixel structure with improved charge transfer | |
| EP0842541B1 (en) | Flat panel detector for radiation imaging with reduced trapped charges | |
| JP3546985B2 (ja) | 増幅型光電変換素子、増幅型固体撮像装置及びその駆動方法 | |
| JPH11307756A (ja) | 光電変換装置および放射線読取装置 | |
| JPH0312510B2 (ja) | ||
| JP4002601B2 (ja) | 固体蛍光透視形放射作像装置及び固体蛍光透視形ｘ線作像装置 | |
| JP4155568B2 (ja) | 固体撮像装置及びカメラ | |
| JP4761491B2 (ja) | 固体撮像装置及びそれを用いた撮像システム | |
| JPH0548071A (ja) | 固体撮像装置 | |
| US5774182A (en) | Solid-state image sensor device with pixel array structure of interline transfer CCD image sensor | |
| JPH1074926A (ja) | 固体撮像素子 | |
| JPH05235317A (ja) | 固体撮像素子 | |
| JP3590158B2 (ja) | Ｍｏｓ増幅型撮像装置 | |
| JPH05243544A (ja) | Ｘ線検出固体撮像装置 | |
| JP2003240861A (ja) | 放射線検出素子、放射線撮像装置及び放射線検出方法 | |
| JP3049930B2 (ja) | 非破壊読み出し型固体撮像素子 | |
| JPH01135184A (ja) | 固体撮像素子 | |
| JPH03252163A (ja) | Ｃｃｄ撮像装置 | |
| Zarnowski et al. | Performance of a large-format charge-injection device | |
| JP4824241B2 (ja) | 半導体エネルギー検出器 | |
| JPS6117150B2 (ja) | ||
| JP2000111653A (ja) | 放射線２次元検出器 | |
| JPH06326286A (ja) | 裏面入射型固体撮像装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19990518 |