JPH0566746B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は固体撮像デバイス、とくに、特定波長
域の光に感応する光半導体層を有し、これによつ
て色分離された映像信号を出力することができる
固体カラー撮像デバイスに関するものである。

背景技術 このような方式の固体カラー撮像デバイスは、
たとえば特開昭58−103167、同58−103165および
同58−103166に提案されている。

特開昭58−103167には、半導体基板の主面の上
に形成された青(B)の波長域かそれより短い波長の
光にのみ感応する光半導体層と、その上にストラ
イプ状に形成されたマゼンタ(M)のフイルタとを有
し、基板の主面にMOSスイツチングゲートおよ
びフオトダイオードが形成されている固体カラー
撮像デバイスが開示されている。３つのMOSス
イツチングゲートと２つのフオトダイオードによ
つて１つの画素が構成される。

光半導体層の両主面には平板状の透明電極が被
着され、これには、入射光によりその層で励起さ
れた光電荷を集めるためのバイアス電圧が印加さ
れる。一方の透明電極にはMOSスイツチングゲ
ートが接続され、これからは青の映像信号が得ら
れる。ストライプフイルタの下方にある一方のフ
オトダイオードからは赤(R)の映像信号が得られ
る。これは、このフオトダイオードに入射する光
はマゼンタフイルタと光半導体層を通過した赤の
光であるためである。他方のフオトダイオードか
らはイエロー（Ye）の映像信号が得られる。こ
れは、このフオトダイオードへの入射光は、光半
導体層で青の成分が除去されているためである。

特開昭58−103165は、上述の特開昭58−103167
と類似の構造で光半導体層が３層に形成された固
体カラー撮像デバイスが記載されている。３つの
半導体層は、基板に近い方から順に、全波長域の
光、緑かそれより短い波長の光、および青の波長
域かそれより短い波長の光に感応する。このデバ
イスにはストライプフイルタはなく、また基板の
主面にはフオトダイオードが形成されてなく、３
つのMOSスイツチングゲートが対応する各光半
導体層の透明電極に接続されている。これによつ
て、各スイツチングゲートからはＲ、ＧおよびＢ
に色分離された映像信号が出力される。

特開昭58−103166には、上述の特開昭58−
103167および同58−103165の中間に相当する構成
の固体カラー撮像デバイスが示され、光半導体層
が２層に形成されている。２つの半導体層は、基
板に近い方から順に、緑かそれより短い波長の
光、および青の波長域かそれより短い波長の光に
感応する。このデバイスにはストライプフイルタ
はなく、また基板の主面には１画素当り１つのフ
オトダイオードが形成され、２つのMOSスイツ
チングゲートが対応する各光半導体層の透明電極
に接続されている。これによつて、各スイツチン
グゲートからはＧおよびＢに色分離された映像信
号が、またフオトダイオードからはＲの映像信号
が出力される。

これらのいずれのデバイスにおいても光半導体
層は平板状の２つの透明電極層に印加されるバイ
アス電圧によつて半導体層の垂直な方向に電界が
形成される。これは、撮像デバイスに次のような
問題を生じさせる。

たとえば、光半導体層にピンホールが存在する
と、これにより電界の発生が阻害され、その感光
セルから出力される映像信号は、再生画像におけ
るその画素を白ポツにしてしまう。また、比抵抗
が約10¹⁰Ωcmより低い半導体材料は、暗電流が大
きいので十分低い雑音レベルが得られないため、
この光半導体層に用いることはできない。したが
つて半導体材料の選択の自由度が制限される。さ
らに、光半導体層の下側の電極層も透明である必
要があり、ITOなどの透明電極材料に限定され、
電極材料の選択の自由度が制限される。また、こ
のように多重の積層構造をとつているので、製造
工程数が多く、複雑な処理を必要とする。

目 的 本発明はこのような従来技術の欠点を解消し、
比較的簡略な構造の固体カラー撮像デバイスを提
供することを目的とする。

発明の開示 本発明によれば、半導体基板と、入射光によつ
て光電荷が励起される半導体材料を含む少なくと
も１つの光半導体層とを有し、光半導体層は、半
導体基板の一方の主表面の上方に配設され、入射
光の一部を基板へ透過する厚さを有し、画像の画
素に対応する撮像領域の配列が半導体基板および
光半導体層によつて形成された固体カラー撮像デ
バイスにおいて、撮像領域はそれぞれ、光半導体
層の中の電荷を導く接続手段と、半導体基板の一
方の主表面に形成され、入射光によつて光電荷が
励起される感光領域と、半導体基板の一方の主表
面に形成され、感光領域に接続されて感光領域の
中の電荷を信号として出力する第１のスイツチン
グ手段と、半導体基板の一方の主表面に形成さ
れ、接続手段に接続されて接続手段により導かれ
た電荷を信号として出力する第２のスイツチング
手段と、光半導体層に形成され、接続手段と協動
して光半導体層にその主面にほぼ平行に電界を形
成する電極手段とを有するものである。

本発明によればまた、半導体基板と、入射光に
よつて光電荷が励起される半導体材料を含む少な
くとも２つの光半導体層とを有し、光半導体層
は、半導体基板の一方の主表面の上方に配設さ
れ、画像の画素に対応する撮像領域の配列が半導
体基板および光半導体層によつて形成された固体
カラー撮像デバイスにおいて、撮像領域はそれぞ
れ、光半導体層の中の電荷をそれぞれ導く少なく
とも２つの接続手段と、半導体基板の一方の主表
面に形成され、接続手段にそれぞれ接続されて接
続手段により導かれた電荷を信号として出力する
少なくとも２つのスイツチング手段と、光半導体
層のそれぞれに形成され、接続手段と協動して光
半導体層にその主面にほぼ平行に電界を形成する
少なくとも２つの電極手段とを有するものであ
る。

実施例の説明 次に添付図面を参照して本発明による固体カラ
ー撮像デバイスの実施例を詳細に説明する。

第２図を参照すると、本発明の実施例では、平
板状の基板１０の上に行列状に配列された多数の
撮像セルを含む撮像セルアレイ１２が形成されて
固体カラー撮像デバイスを構成している。本実施
例では基板１０は、ｐ型シリコンが有利に適用さ
れる。その一部、すなわち点線１４にて囲んだ部
分を概念的に分解斜視図にて第３図からわかるよ
うに、この実施例では、基板１０の一方の主表面
の上に２つの光半導体層１６および１８がこの順
に積層されている。なお、基板１０、半導体層１
６および１８の相互の間には、それぞれ絶縁層４
６および４８（第１図）が介在し、これらを相互
に電気的に分離している。

半導体層１６は、本実施例では、緑(G)およびそ
れより短い波長の光に感応して光電荷を発生する
半導体材料を含み、半導体層１６は、青(B)の波長
域の光に感応して光電荷を発生する半導体材料を
含む。したがつて、半導体層１８は、入射光のう
ちＢの成分に対応する光電荷を発生し、その下に
ある半導体層１６は、入射光のうちＢの成分を除
去された光のうちのＧの成分に対応する光電荷を
発生する。そこで入射光のうちの残りの成分すな
わち赤(R)の波長域の光が基板１０まで入射するこ
とができる。

半導体層１６および１８の一方の主面の上には
それぞれ、クシ型、ないしはストライプ状もしく
は帯状の形状を有する電極導体２０および２２が
被着されている。導体２０および２２は、たとえ
ば列方向の撮像セルに対応して形成され、たとえ
ばアルミニウムやアルミニウム・シリコン合金な
どの金属が有利に適用される。勿論、たとえば
ITOなどの透明電極材料であつてもよい。本実施
例では、導体２０はそれら自体で電気的に共通に
接続され、導体２２はそれら自体で電気的に共通
に接続されている。第２図からわかるように、導
体２２は電極パツド２４に接続され、これを介し
て、たとえばバイアス回路などの外部の回路と接
続される。本実施例では、導体２０と２２は電気
的に分離されているが、両者が共通に接続されて
いてもよい。

半導体層２０および２２の他方の主面の上に
は、各撮像セルに対応して島状の電極導体２６お
よび２８が形成され、全体としてモザイク状に配
列されている。これらの導体もたとえばアルミニ
ウムなどの金属が有利に適用される。

基板１０の主表面には、そのエピタキシヤル成
長層にスイツチング素子３０および３２、ならび
にフオトダイオード３４が撮像セルに対応して形
成されている。スイツチング素子３０および３２
は、本実施例ではMOS構造をとつているが、た
とえばMNOSまたはCCDなどの他の方式も有利
に適用される。スイツチング素子３０は半導体層
１６の導体２６に、また素子３２は半導体層１８
の導体２８にそれぞれ、対応する電気接続３６お
よび３８によつて接続されている。なお接続３８
は、半導体層１６の開口４０を通して導体２８と
接続され、半導体層１６からは回路的に分離され
ている。

したがつて、スイツチング素子３０はＧ成分の
映像信号を、またスイツチング素子３２はＢ成分
の映像信号をスイツチングし、さらにフオトダイ
オード３４はＲ成分の入射光に感応してその映像
信号を形成する。こうしてスイツチング素子３０
および３２、ならびにフオトダイオード３４が１
組で、再生画像における１つの画素に対応する。

第４図および第５図には、本発明の他の実施例
が示され、これは、クシ状電極２０および２２の
代りに、格子型の形状を有する電極４２および４
４がそれぞれ半導体層１６および１８の一方の主
面上に形成されている点が第２図および第３図の
実施例と相違する。この格子状電極４２および４
４の１区画が３つの撮像セルを含み、これによつ
て再生画像の１画素を構成している。なお以降の
図において、同様の構成要素は同じ参照符号で示
し、説明の重複を避ける。

第１図を参照してさらに詳細に説明する。同図
は、第２図および第３図に示す実施例、または第
４図および第５図に示す実施例において、本デバ
イス構体の２つの水平方向における縦断面を、理
解しやすいように合成して概念的に示したもので
ある。

第１図からわかるように、スイツチング素子３
０および３２はMOSトランジスタ構造をとつて
いる。トランジスタ３０は、基板１０の表面に独
立して形成された２つのｎ型拡散領域５０および
５２を有し、両者の間の絶縁層４６にゲート電極
５４が形成されている。ゲート電極５４は多結晶
シリコンまたは金属でよい。これによつて領域５
０がソースを形成し、電気接続３６に接続されて
いる。また領域５２は、ドレーンを形成するとと
もに、同図の紙面の垂直方向に他の撮像セルの同
様な領域５２と接続されてアレイ１２の列方向の
信号読出し線を構成している。ゲート電極５４
は、列方向の多数の同様の撮像セルについて選択
的に付勢されるようにシフトレジスタ（図示せ
ず）の対応するレジスタ段に接続されている。し
たがつて、適切にバイアスされたときには、これ
にＧ成分の映像信号が読み出される。

同様にトランジスタ３２は、２つのｎ型拡散領
域５６および５８を有し、両者の間の絶縁層４６
にゲート電極６０が形成されている。ゲート電極
６０は多結晶シリコンまたは金属でよい。これに
よつて領域５６がソースを形成し、電気接続３８
に接続されている。また領域５８は、ドレーンを
形成するとともに、同図の紙面の垂直方向に他の
撮像セルの同様な領域５８と接続されてアレイ１
２の列方向の信号読出し線を構成している。ゲー
ト電極６０は、列方向の多数の同様の撮像セルに
ついて選択的に付勢されるようにシフトレジスタ
（図示せず）の対応する段に接続されている。し
たがつて、適切にバイアスされたときには、これ
にはＢ成分の映像信号が読み出される。

フオトダイオード３４は、感光領域として基板
１０の主表面に形成されたｎ型拡散領域６２を含
み、これに対向する位置にやはりｎ型拡散領域６
４が形成されている。両者の間には、絶縁層４６
にゲート電極６６が形成され、これは多結晶シリ
コンまたは金属でよい。なお、シリコン基板１０
の長波長光に対する感度は比較的高く、すなわち
変換量子効率が１に近いため、その光学開口率、
すなわち２本のクシ型電極２２の間に含まれる３
つの撮像セルの受光面積に対する感光領域６２の
受光面積の比は、低くてもよい。

この構造からわかるように、領域６２および６
４、ならびにゲート電極６６によつてMOSトラ
ンジスタが形成され、領域６２はそのソースを形
成し、また同６４は、ドレーンを形成するととも
に、同図の紙面の垂直方向に他の撮像セルの同様
な領域６４と接続されてアレイ１２の列方向の信
号読出し線を構成している。ゲート電極６６は、
列方向の多数の同様の撮像セルについて選択的に
付勢されるようにシフトレジスタ（図示せず）の
対応するレジスタ段に接続されている。したがつ
て、適切にバイアスされたときには、感光領域６
２に入射したＲ領域の光によつて生じたＲ成分の
映像信号が領域６４に読み出される。

これからわかるように、ゲート５４，６０およ
び６６を付勢するシフトレジスタを駆動してこれ
らのゲートを順次付勢させることによつて、転送
路領域５２，５８および６４には、Ｂ、Ｇおよび
Ｒに色分離された映像信号が出力される。

なお本実施例では、電極２６および２８がスイ
ツチング素子３０および３２のソース領域５０お
よび５６とそれぞれ接続されているが、このよう
にしないで、ゲート電極５４および５６とそれぞ
れ接続するように構成してもよい。他の実施例に
おいても同様である。

動作状態では、電極２０と２６の間、および電
極２２と２８の間にバイアス電圧が印加される。
その極性は、本実施例では、各光半導体層１６お
よび１８に発生した光電子がそれぞれ、電極２６
および２８に向つて走行するような方向に規定さ
れる。これからわかるように、半導体層１６およ
び１８には、その主面とほぼ平行な方向に電解が
加わり、したがつて発生した電荷はこの主面とほ
ぼ平行な方向に走行する。

入射光６８が照射されると、そのうち比較的短
い波長域のＢ成分が半導体層１８に吸収され、そ
の強度に応じた光電荷が層１８に励起される。光
電子は、電極２８と２２の間に層１８の主面とほ
ぼ平行に形成された電界によつて電極２８に向つ
て走行し、スイツチング素子３２を介して読出し
線領域５８に出力される。

入射光６８のうち半導体層１８を透過した成
分、すなわちＧおよびＲの波長域の光は、そのう
ち比較的中程度の波長のＧ成分が半導体層１６で
吸収され、その強度に応じた光電荷が層１６に励
起される。光電子は、電極２６と２０の間に層１
６の主面とほぼ平行に形成された電界によつて電
極２６に向つて走行し、スイツチング素子３０を
介して転送路５２に出力される。

半導体層１６を透過した入射光成分、すなわち
比較的長い波長のＲ成分は感光領域６２まマ到達
し、その強度に応じた光電荷を領域６２と基板１
０との境界、すなわち接合部に励起する。この光
電荷は、ゲート６６によつて読出し線領域６４に
出力される。こうして読出し線領域領域５２，５
８および６４には、実質的にＢ、ＧおよびＲに色
分離された映像信号が出力される。

このように本実施例では、光半導体層１６およ
び１８に形成される電界がその主面とほぼ平行な
方向であるので、層１６および１８にピンホール
があつても十分な電界が形成され、前述のような
白ポツ欠陥が生ずることはない。また、層１６お
よび１８として好適な半導体材料の比抵抗による
制限が緩和される。さらに、島状の電極２６およ
び２８は、必ずしも透明電極材料を用いなくても
よく、また、電気接続３６および３８自体の一部
として形成してもよい。したがつて、透明電極の
形成やリングラフイのプロセスが簡略化される。

第６図には本発明のさらに他の実施例が示さ
れ、これは、第１図に示す実施例において半導体
層１６および１８の一方の主面にそれぞれ配設さ
れていた電極２０および２２の代りに、それらの
他方の主面にそれぞれ電極２０ａおよび２２ａが
配設されている点が前者の実施例と相違する。こ
れらの電極２０ａおよび２２ａは、クシ型ないし
はストライプ状、または格子状の形状が有利に適
用される。他は第１図の実施例と同様でよい。こ
の構造によつても、半導体層１６および１８の中
に主面とほぼ平行な方向に電界が形成される。

第１図の実施例では電極層２０および２２は、
それぞれ半導体層１６および１８に対して電極２
６および２８とは反対側にあつたので、前者は後
者とはそれぞれ別の工程で形成する必要があつ
た。しかし第６図の実施例では両者がそれぞれ半
導体層１６および１８と同じ側にあるので、同じ
工程で形成することができる。

第７図には本発明のさらに他の実施例が示さ
れ、第１図の実施例における電極２６および２８
の代りに、半導体層１６および１８にそれぞれ形
成された透孔７０および７２の中に電極２６ａお
よび２８ａが形成されている。他は第１図の実施
例と同様でよい。この構造によつても、半導体層
１６および１８の中に主面とほぼ平行な方向に電
界が形成される。

なお本発明は、これら図示の実施例に限定され
ず、たとえば１つのデバイスで、これらの実施例
のうちいずれか２つないしは３つの電極構造また
は電極配置を組み合わせたものにも有利に適用さ
れる。

第８図には、本発明のさらに他の実施例が示さ
れ、これまでの実施例では基板１０の主表面にフ
オトダイオード３４が形成されていたが、本実施
例では、１つの画素に対応する光半導体層１６の
領域が２つに分かれてフオトダイオード３４に相
当する素子がない。半導体層１６の一方の領域１
１２には、その一方の主面にクシ型もしくはスト
ライプ状、または格子状の電極導体１００が被着
され、他方の主面には島状ないしはモザイク状の
電極導体１０２が形成されている。電極導体１０
２に対応する基板１０の主表面の位置には、ｎ型
拡散領域１０４が形成され、電極導体１０２と電
気接続１０６によつて接続されている。領域１０
４は、ゲート電極６６を介して読出し線領域６４
に対向している。

同様に、半導体層１６の他方の領域１１４に
は、その一方の主面にクシ型もしくはストライプ
状、または格子状の電極導体１０８が被着され、
他方の主面には島状ないしはモザイク状の電極導
体２６が形成されている。電極導体２６は基板１
０の主表面の領域５０と電気接続３６によつて接
続されている。この半導体層１６の他方の領域１
１４の上方には、光学フイルタ１１０が配設さ
れ、本実施例ではこれは、光半導体層１８の主表
面でこの領域１１４を覆うように、すなわち同図
の紙面に垂直な方向に延在して形成されている。
フイルタ１１０は、ストライプ状をなし、たとえ
ば同じ列に含まれる他の画素の対応する領域１１
４を覆うように形成されている。フイルタ１１０
は、本実施例ではシアンフイルタであるが、マゼ
ンタなどの他の色であつてもよい。

動作状態において、半導体層１８は入射光６８
のＢ成分に感応して光電荷を発生する。シアンフ
イルタ１１０はＢ成分を透過するので、領域１１
２および１１４の全域にわたつてＢ成分に対応し
た光電荷を発生することができる。この光電子
は、電極２２と２８の間に形成された電界によつ
て電極２８に向つて走行し、スイツチング素子３
２を通して映像信号として読み出される。

領域１１２で半導体層１８を透過した光は、Ｇ
とＲの成分を含み、半導体層１６においてそれに
対応する光電荷を励起する。この光電子は、電極
１００と１０２の間に形成された電界によつて電
極１０２に向つて走行し、ゲート６６を付勢する
ことによつて読出し線６４にＧ＋Ｒ成分の映像信
号として読み出される。

領域１１４で半導体層１８を透過した光は、シ
アンフイルタ１１０を透過したものであるから、
Ｇ成分を含み、半導体層１６においてそれに対応
する光電荷を励起する。この光電子は、電極１０
８と２６の間に形成された電界によつて電極２６
に向つて走行し、スイツチング素子３０を通して
読出し線５２にＧ成分の映像信号として読み出さ
れる。なお、シアンフイルタ１１０の代りにマゼ
ンタフイルタを使用すると、領域１１４からはＲ
の信号が取り出される。

第９図を参照すると、光半導体層が単層である
本発明のさらに他の実施例が示されている。この
実施例は、光半導体層１８と絶縁層４６を有し、
これまでの実施例における光半導体層１６および
絶縁層４８がない。半導体層１８の主面の一部、
すなわち領域１１８に対応する部分には、フイル
タ１１６が形成されている。このフイルタは、第
８図を参照して説明したフイルタ１１０と同様の
ものであつてよい。

基板１０の主表面には、領域１１８に対応して
ｎ型拡散領域１２０が形成され、これは、感光領
域６２と同様に、ｐ型基板１０との間でフオトダ
イオード１２６を構成している。基板１０には、
絶縁層４６に形成された、たとえば金属または多
結晶シリコンなどのゲート電極１２２を介して領
域１２０に対向してｎ型拡散領域１２４が形成さ
れている。これらによつてスイツチング素子が構
成され、領域１２０はそのソースを形成し、また
同１２４は、ドレーンを形成するとともに、同図
の紙面の垂直方向に他の撮像セルの同様な領域１
２４と接続されてアレイ１２の列方向の信号読出
し線を構成している。

動作状態において、半導体層１８は入射光６８
のＢ成分に感応して光電荷を発生する。シアンフ
イルタ１１６はＢ成分を透過するので、１画素に
対応する全領域にわたつてＢ成分に対応した光電
荷を発生することができる。この光電子は、電極
２２と２８の間に形成された電界によつて電極２
８に向つて走行し、スイツチング素子３２を通し
て映像信号として読み出される。

領域１１８で半導体層１８を透過した光は、シ
アンフイルタ１１６を透過したものであるから、
Ｇ成分を含み、感光領域１２０においてそれに対
応する光電荷を励起する。この光電子は、ゲート
電極１２２を付勢することによつて読出し線１２
４にＧ成分の映像信号として読み出される。

領域１１８以外の部分で半導体層１８を透過し
た光は、ＧとＲの成分を含み、感光領域６２にお
いてそれに対応する光電荷を励起する。この光電
子は、ゲート電極６６を付勢することによつて読
出し線６４にＧ＋Ｒ成分の映像信号として読み出
される。

この実施例では、Ｂセルの開口率が他の色の開
口率の３倍程度、またＧおよびＧ＋Ｒのセルの開
口率は、Ｂのセルが基板に設けられていない分だ
け、それぞれ従来のものより大きい。なお、シア
ンフイルタ１１６の代りにマゼンタフイルタを使
用すると、領域１２０からはＲの信号が取り出さ
れる。この実施例は、光半導体層が単層であるの
で、その形成プロセスが簡略である特徴がある。

第１０図を参照すると、光半導体層が３層設け
られている本発明のさらに他の実施例が示されて
いる。この実施例では、第１図に示す実施例にお
ける半導体層１６と絶縁層４６の間に絶縁層１３
０および光半導体層１３２が設けられている。半
導体層１３２は、本実施例では、赤の波長域の
光、または赤を含めてそれより短い波長の光に感
応する半導体材料を含。半導体層１３２には透孔
１３４が設けられ、それらの中を電気接続３６お
よび３８が通過している。

半導体層１３２の一方の主面にはクシ型もしく
はストライプ状、または格子状の電極導体１３５
が被着され、他方の主面には島状ないしはモザイ
ク状の電極導体１３６が形成されている。電極導
体１３６に対応する基板１０の主表面の位置に
は、ｎ型拡散領域１３８が形成され、電極導体１
３６と電気接続１４０によつて接続されている。
基板１０の主表面には、やはりｎ型の拡散領域１
４２が形成されている。絶縁層４６には、基板１
０の主表面の近傍に多結晶シリコンまたは金属か
らなるゲート電極１４１が形成され、ゲート電極
１４１を介して領域１３８が読出し線領域１４２
に対向している。

入射光６８が照射されると、そのうち比較的短
い波長域のＢ成分が半導体層１８に光電荷を励起
する。その光電子は、電極２８と２２の間に形成
された電界によつて電極２８に向つて走行し、ス
イツチング素子３２を介して読出し線領域５８に
出力される。

入射光６８のうち半導体層１８を透過した成
分、すなわちＧおよびＲの波長域の光は、そのう
ち比較的中程度の波長のＧ成分が半導体層１６で
その強度に応じた光電荷を励起する。光電子は、
電極２６と２０の間に層１６に形成された電界に
よつて電極２６に向つて走行し、スイツチング素
子３０を介して読出し線領域５２に出力される。

半導体層１６を透過した入射光成分、すなわち
比較的長い波長のＲ成分は光半導体層１３２まて
到達し、その強度に応じた光電荷が励起される。
この光電荷は、、電極１３５と１３６の間に層１
３２の主面とほぼ平行に形成された電界によつて
電極１３６に向つて走行し、ゲート１４１を付勢
することによつて読出し線領域１４２に出力され
る。こうして読出し線領域領域５２，５８および
１４２には、実質的にＢ、ＧおよびＲに色分離さ
れた映像信号が出力される。

この実施例の場合、Ｂ、ＧおよびＲの３色の撮
像セルをモノリシツクに基板１０に形成した従来
の素子に比較すると、素子の光学開口率が各色と
も約３倍程度増大する。したがつて、全体では約
９倍程度の感度の増大が期待される。

効 果 このように本発明によれば、光半導体層に形成
される電界がその層の主面の方向とほぼ平行であ
るので、光半導体層にピンホールがあつても十分
な電界が形成され、これに起因する白ポツ欠陥が
生ずることはない。また、光半導体層として好適
な半導体材料の比抵抗による制限が緩和される。
さらに、モザイク電極は必ずしも透明電極材料を
用いなくてもよい。したがつて、透明電極の形成
やリソグラフイのプロセスが簡略化される。ま
た、本発明による固体カラー撮像デバイスは構造
が比較的簡略である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、第２図および第３図に示す実施例、
または第４図および第５図に示す実施例におい
て、本デバイス構体の２つの水平方向における縦
断面を理解しやすいように合成して概念的に示す
断面図、第２図は、本発明による固体カラー撮像
デバイスの実施例を示す概念的斜視図、第３図
は、第２図において点線で囲んだ部分を概念的に
示す分解斜視図、第４図および第５図は、本発明
の他の実施例を示すそれぞれ第２図および第３図
と同様の図、第６図は本発明のさらに他の実施例
を示す第１図と同様の図、第７図〜第１０図は、
本発明のさらに他の実施例を示す第１図と同様の
図である。 主要部分の符号の説明、１２……撮像セルアレ
イ、１６，１８……光半導体層、２０，２２……
クシ状電極導体、２６，２８……モザイク電極、
３０，３２……スイツチング素子、３４……フオ
トダイオード、３６，３８……電気接続、４６，
４８……絶縁層。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 入射光によつて光電荷が励起される半導体材
   料を含む少なくとも１つの光半導体層とを有し、 該光半導体層は、前記半導体基板の一方の主表
   面の上方に配設され、前記入射光の一部を該基板
   へ透過する厚さを有し、 画像の画素に対応する撮像領域の配列が前記半
   導体基板および光半導体層によつて形成された固
   体カラー撮像デバイスにおいて、 前記撮像領域はそれぞれ、 前記光半導体層の中の電荷を導く接続手段と、 前記半導体基板の一方の主表面に形成され、入
   射光によつて光電荷が励起される感光領域と、 該半導体基板の一方の主表面に形成され、該感
   光領域に接続されて該感光領域の中の電荷を信号
   として出力する第１のスイツチング手段と、 該半導体基板の一方の主表面に形成され、前記
   接続手段に接続されて該接続手段により導かれた
   電荷を信号として出力する第２のスイツチング手
   段と、 前記光半導体層に形成され、前記接続手段と協
   動して該光半導体層にその主面にほぼ平行に電界
   を形成する電極手段とを有することを特徴とする
   固体カラー撮像デバイス。 ２ 特許請求の範囲第１項記載のデバイスにおい
   て、 該デバイスは、前記光半導体層を２層含み、 前記接続手段、第２のスイツチング手段および
   電極手段は、該２層の光半導体層のそれぞれに対
   応して設けられていることを特徴とする固体カラ
   ー撮像デバイス。 ３ 特許請求の範囲第１項記載のデバイスにおい
   て、 該デバイスは、前記光半導体層を１層含み、 前記撮像領域はそれぞれ、前記感光領域を２つ
   含み、該２つの感光領域の一方の上方には、前記
   光半導体層を透過する光の成分の一部を除去する
   光学フイルタ手段を含むことを特徴とする固体カ
   ラー撮像デバイス。 ４ 特許請求の範囲第１項、第２項または第３項
   に記載のデバイスにおいて、前記撮像領域は、行
   列状に配列されていることを特徴とする固体カラ
   ー撮像デバイス。 ５ 特許請求の範囲第１項記載のデバイスにおい
   て、 前記接続手段は、前記光半導体層の前記半導体
   基板に近い方の主面で該半導体層に接続され、 前記電極手段は、該光半導体層の他方の主面に
   配設されていることを特徴とする固体カラー撮像
   デバイス。 ６ 特許請求の範囲第１項記載のデバイスにおい
   て、 前記接続手段は、前記光半導体層の前記半導体
   基板に近い方の主面で該半導体層に接続され、 前記電極手段は、該光半導体層の該半導体基板
   に近い方の主面に配設されていることを特徴とす
   る固体カラー撮像デバイス。 ７ 特許請求の範囲第１項記載のデバイスにおい
   て、 前記接続手段は、前記光半導体層に設けられた
   透孔によつて該半導体層に接続されていることを
   特徴とする固体カラー撮像デバイス。 ８ 特許請求の範囲第５項、第６項または第７項
   に記載のデバイスにおいて、前記接続手段は島状
   に形成された電極導体を含むことを特徴とする固
   体カラー撮像デバイス。 ９ 特許請求の範囲第５項、第６項または第７項
   に記載のデバイスにおいて、前記電極手段は帯状
   に形成された電極導体を含むことを特徴とする固
   体カラー撮像デバイス。 １０ 特許請求の範囲第９項記載のデバイスにお
   いて、前記帯状の電極導体は金属材料を含むこと
   を特徴とする固体カラー撮像デバイス。 １１ 半導体基板と、 入射光によつて光電荷が励起される半導体材料
   を含む少なくとも２つの光半導体層とを有し、 該光半導体層は、前記半導体基板の一方の主表
   面の上方に配設され、 画像の画素に対応する撮像領域の配列が前記半
   導体基板および光半導体層によつて形成された固
   体カラー撮像デバイスにおいて、 前記撮像領域はそれぞれ、 前記光半導体層の中の電荷をそれぞれ導く少な
   くとも２つの接続手段と、 前記半導体基板の一方の主表面に形成され、前
   記接続手段にそれぞれ接続されて該接続手段によ
   り導かれた電荷を信号として出力する少なくとも
   ２つのスイツチング手段と、 前記光半導体層のそれぞれに形成され、前記接
   続手段と協動して該光半導体層にその主面にほぼ
   平行に電界を形成する少なくとも２つの電極手段
   とを有することを特徴とする固体カラー撮像デバ
   イス。 １２ 特許請求の範囲第１１項記載のデバイスに
   おいて、 該デバイスは、前記光半導体層を３層含み、 前記接続手段、スイツチング手段および電極手
   段は、該３層の光半導体層のそれぞれに対応して
   設けられていることを特徴とする固体カラー撮像
   デバイス。 １３ 特許請求の範囲第１１項記載のデバイスに
   おいて、 該デバイスは、前記光半導体層を２層含み、 前記撮像領域はそれぞれ、 該光半導体層の一方について１組の前記接続手
   段、スイツチング手段および電極手段と、 該光半導体層の他方については、その一部分に
   ついて設けられた１組の前記接続手段、スイツチ
   ング手段および電極手段と、その残りの部分につ
   いて設けられた１組の前記接続手段、スイツチン
   グ手段および電極手段と、 前記一部分の上方に設けられ、前記光半導体層
   を透過する光の成分の一部を除去する光学フイル
   タ手段とを含むことを特徴とする固体カラー撮像
   デバイス。 １４ 特許請求の範囲第１１項、第１２項または
   第１３項に記載のデバイスにおいて、前記撮像領
   域は、行列状に配列されていることを特徴とする
   固体カラー撮像デバイス。 １５ 特許請求の範囲第１１項記載のデバイスに
   おいて、 前記接続手段は、前記光半導体層の前記半導体
   基板に近い方の主面で該半導体層に接続され、 前記電極手段は、該光半導体層の他方の主面に
   配設されていることを特徴とする固体カラー撮像
   デバイス。 １６ 特許請求の範囲第１１項記載のデバイスに
   おいて、 前記接続手段は、前記光半導体層の前記半導体
   基板に近い方の主面で該半導体層に接続され、 前記電極手段は、該光半導体層の該半導体基板
   に近い方の主面に配設されていることを特徴とす
   る固体カラー撮像デバイス。 １７ 特許請求の範囲第１１項記載のデバイスに
   おいて、 前記接続手段は、前記光半導体層に設けられた
   透孔によつて該半導体層に接続されていることを
   特徴とする固体カラー撮像デバイス。 １８ 特許請求の範囲第１５項、第１６項または
   第１７項に記載のデバイスにおいて、前記接続手
   段は島状に形成された電極導体を含むことを特徴
   とする固体カラー撮像デバイス。 １９ 特許請求の範囲第１５項、第１６項または
   第１７項に記載のデバイスにおいて、前記電極手
   段は帯状に形成された電極導体を含むことを特徴
   とする固体カラー撮像デバイス。 ２０ 特許請求の範囲第１９項記載のデバイスに
   おいて、前記帯状の電極導体は金属材料を含むこ
   とを特徴とする固体カラー撮像デバイス。