JPS5846773A - 固体撮像装置 - Google Patents

固体撮像装置

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JPS5846773A
JPS5846773A JP56145273A JP14527381A JPS5846773A JP S5846773 A JPS5846773 A JP S5846773A JP 56145273 A JP56145273 A JP 56145273A JP 14527381 A JP14527381 A JP 14527381A JP S5846773 A JPS5846773 A JP S5846773A
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JP
Japan
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solid
state imaging
electrode
imaging device
conductor
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JP56145273A
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JPH0237746B2 (ja
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Nozomi Harada
望 原田
Okio Yoshida
吉田 興夫
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10FINORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
    • H10F39/00Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one element covered by group H10F30/00, e.g. radiation detectors comprising photodiode arrays
    • H10F39/10Integrated devices
    • H10F39/12Image sensors
    • H10F39/191Photoconductor image sensors
    • H10F39/194Photoconductor image sensors having arrangements for blooming suppression

Landscapes

  • Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
  • Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
  • Color Television Image Signal Generators (AREA)

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。

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。
従来、光電変換を半導体基板上の光導電膜で行なり%眩
光導電膜にて発生した信号電荷を半導体基板の表面に形
成した読出し部によって読み出す固体撮像装置が知られ
ている。そして、かかる固体撮像装置に色分離フィルタ
を形成したカラー撮像用の固体撮像装置としては第1図
に示す亀のが知られでいる。。図中JはpHの半導体基
板である・この基板10表面には誼基板1と後記する導
体電極とを電気的に接続すするための第1のv=”@不
純物層21e2鵞”’が所定間隔をおいて設けられてい
る。これら$1のn“1不純物層j 1  @ 1鵞”
は読出し回路として用いられるCCD Kお゛ける信号
電荷転送部である′0前記基板JKは、光電変換された
信号電荷を読み出すための第2のn%純物層31.J、
、、・が所定長さのf−)領域4・・・を介して前記第
1のn+BI!不純物層jmm2g・・・と隣接して夫
々設けられている・tた、前記基板Iには前記第1.第
2の一型不純物層jl*Jlを1単位として、これら単
位間を分離する・ためのp゛1のチャネルスト、パ層5
・・・が設けられている・。更に、前記・チャネルスト
、・帯層゛5・・・、第2の一型不純物層 “Jlej
l・・・及び?−)領域4・・・が位置゛する基板l王
には、ダート絶縁[11#ε1−・を介して転送電極で
あるf−)電極yl、y、・・・が設けられている。こ
れらデート電極71yF露”・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憧不純物層21,2
.・・・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+9B・・・が開口されている。そして、
前記絶縁膜8上には互に所定間隔をおいて独立した複数
の導体電極10%  、Jag  9108”−が設け
られていると共に、各導体電極1.J1.1j、@。
103・・・は夫々前記コンタクトホール91 。
91・・・を介して第1のn+振下純物層21.2茸・
・・に接続されている0また、これら導体電極10B 
 、 10@  * 1 o@−・を含む絶縁膜8全面
には、光電変換を行なう光導電膜11が被覆されている
・こ′の光導電膜11上忙は透明電極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。なお、該
透明電極12下では1セルの特性は導体電極701 .
10@  *10s・・・の形状で定義される・さらに
透明電極12上には有機樹脂製の赤フィルタ131 、
緑フイルタ13自 、青フィルタ13mからなる色分離
フィルタ13が形成されている。なお前記フィルタ1s
1〜731の各画素は各フィルタJul〜ISsの形状
によって定義される・このような!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せると、光
導電膜JIK電界が生じ、こうした状態で例えば導体電
極10愈上の光導電膜11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Z6.に蓄積される0そして蓄積
された信号電荷は? −ト電極11にノタルス電圧を印
加することにより、基板1のr−)領域4を通って第1
のn”1不純物層z1よりWc2の一型不純物層31へ
転送される1、との′転送さ介た信号電荷はr−)電極
1重に所望のりミツークノタルスを印加せしめて出力部
より読み出される。
ところで、上記固体撮像装置では、高電界が垂直方向、
即ち透明電極12と導体電極101゜10、.10@−
間に形成されており、各導体電極101  *10曹 
mlD@−上の光導電膜11内で発生した信号電荷は、
その発生した場所の真下に対応する導体電極IJ  、
10.。
10m・・・に蓄積される。また各導体電極101゜1
01 、・10I・軸間のギヤ、デMh14−・上の光
導電膜11.内で発生した信号電荷も、その場所の電位
傾斜K・より導体電極1o! 、1os 。
JOm−・・に蓄積される。このように光導電膜11は
装置内に入射された光に対して全ての場所で有効に働い
ている。しかしながら、前記固体撮像装置では、高輝度
スIットが装置に入射され九場合、ギヤ、デ部14’−
・・よりp型半導体基4L1内へ光が入射され、周辺セ
ルへキャリアが拡散されることにより装置の機能に悪影
響を及ぼす、いわゆるプルーミングという問題があった
〇このプルーミングの発生防止の対策としては5、ff
−)電極71sFm””上の絶縁膜8内に光シールド膜
を形成する方法、が考えられるが、構造的に複雑にな、
るのを避けられなかった。
また、光導電膜11の1セル社導体電極101゜10、
.10gの形状によって決定されるため、各フィルタ1
31 、III嘗 、113−が導体電極ZO1m1m
3.10−・−に対してずれて形成された場合、混色が
発生すると込う問題があった〇この混色防止の対策とし
ては、各導体電極201+10雪、10畠−間のゼヤ、
デ14−に対応するフ4に夕131  # 111  
# 131・・・間に光を透過しにくい黒フィルタを形
成する方法が考えられるが、この黒フィル−をフィルタ
’11 all嘗 、11s・−と同様に有機樹讃を材
料として形成する場合、該黒フィルタの透過率を0.1
 $以下にするのは難しい拳なお、この0.1−という
数字は信号成分に対して60 dBKあたるが、例えば
信号の多い赤画素から信号の少ない青画素への混色等を
考えると特に問題となる。
又、透明電極12は通常酸化スズ(8nOz) 。
酸化イゾジウム(In20B )等は形成せしめるが従
来のI C、L8I製造(ははとんど使われていない材
料であり、加工性、信頼性に問題がある・本発明は上記
事情に鑑みてな声れたもので、簡単な構造でプルーミン
グの発生を防止し得る固体撮像装置を提供することを目
的とするものである◎ 以下、本発明を実施例に基づいて説明すゐ。
第2図は本発明のカラー用固体撮像装置を示す断面図で
ある0図中21はP型の単結晶シリコン基板であり、こ
の基板210表面に誼基板21と後記する第1導体電極
とを電気的に接続するための第1の♂型不純物層221
 .22゜・・・が所定間隔を!−いて級映られている
。これら第1のn411!不純物層:1121.21g
−・・は、読み出し回路として用いられるCCD Kお
ける信号電荷転送部である。前記基板21上には、光電
変換された信号電荷を読み出すための第2の、+m不純
物層xs1.zs、−・が所定長方の?−)領舅Z4−
・・を介して前記第1のn″M不純物層22、.21.
・・・とS播して設けられている。
また、前記基板21には第1.第2のn゛1不純物層x
B、xslを1単位として、単位間を分離するためのp
”lsiのチャネルストv□’層21が設けられている
。更に、前記チャネルスト。
79層25・・・、第2のn+p不純物層211%、2
3!・・・及びr−)領竣24−が位置する基板21上
には、r−)絶縁膜261m2f’*”を介して転送電
極であるダート電極xv1 、sr@・・・が設けられ
ている。これら?−)電極271 。
XVs・・・を含む基板21上には絶縁膜28が被覆さ
れ、かつ前記第1の♂型不純物層221 。
223・・・の一部に対応する前記絶縁膜2aにはコン
タクトホール111.1!9.が開口されている。、そ
して前記絶縁膜28上には互に所定間隔をおいて独立し
た複数の第1導体電極301゜J#l、JOs−・・が
設けられていると共に、各第1導体電極1ρl  、3
0! 、JOI−・・は夫々前記コンタクトホール21
11  # j j?l・・・を介して第1のn“1不
純物層22ト、22s・・・に接続されている・ま走、
これら第1導体電極3o1゜”1+31)1・−を含む
絶縁膜28全面には、光電変換を行なう光導電膜31が
被覆されている。この光導電膜31上には、前記各第1
導体電極30%  、30..309・・・間のギヤダ
ブ部32・・・に対応する部分に開口部33・・・を有
した絶縁膜34が被覆されていゐ・そして、開口部33
・・・には前記光導電膜31と電気的に接続せしめた第
2導体電極35・・・が形成され、かつ該第2導体電極
J5・・・に信号電荷を蓄積せしめる電圧が印加される
。前記第2導体電極35−を含む絶縁膜14上には、有
機樹脂製の赤フィルタ5tt1 *緑フィルタ363 
m’ftフィルタ363からなる色分離フィルタリが形
成されている。
なお、第2導体電極35・・・に電圧を印加した後の固
体撮像装置における信号電荷の挙動は従来装置と同様で
ある。
しかして、上記構造からなる固体撮像装置では、各第1
導体電極、vO1、JOg 、30@−間のギヤ、デ部
32・・・に対応する光導電膜31上に第2導体電極3
5・・・が形成されているため、この第2導体電極35
−・は光導電膜3ノの光入射に対する光シールドとして
作用し、ギヤダブ内への光漏れが生じるのを阻止でき、
その結果ブルーミングの発生を防止することができゐ。
また、各フィルタ361 .3g=  +16B・・・
とこれらに対応するI!1.導体電極、1tl@、30
g。
30s・・・との位置が多少ずれても、各フィルタ36
1e !ljs  s l11B・・・間の一境界の下
部に位置する−ところに第2導体電極、35・−が形成
されているため、第2導体電極35・・・下の光導電膜
11内では信号電荷の発生が阻止できbと共和、第2導
体電極j5・・・下管除く光導電膜J1内では、第1導
体電極110.l 、、ya、、10@ −三と第2導
体電極35・・・間の電位勾配に従って斜め方向の電界
が生じ、これにより、各フイ、ルタ301゜J O@ 
 a J ’l ”に入射した光は夫々各フィルター0
1  、son 、so、・・・下の光導電膜31に入
射して光電変換され、所定の°第1導体電極so1 、
so雪 、303−・に信号電荷が蓄積される。したが
って、従来装置の如く混色が生じbのを阻止できる。、
・ ・   ・ 。
したがって、従来装置の如く信号電荷発生に起因する混
色が生ぜず、もってイヤツブ部32・・・に対応する色
分離フィルタ36形成予定部に光シールド用の黒フィル
タを形成する必要がない。
なお、本発明に係る固体撮像装置は、上記実施例に示す
構造のものに限らず、例えば第3図に示す構造和しても
よい。
第3図は本発明の他の実施例である固体撮像装置の断面
図である。かかる固体撮像装置は、第2図に示す装置の
光導電膜j1と開口部33を有した絶縁膜14との間に
第2導体電極35・・・からの電子の注入を防止する、
例えば光導電膜31が日型とすればp型であるバリア層
S1が形成された構造をもうている・このような構造の
固体撮像装置によれば、第2図に示す装置と同様な効果
が期待できる。なおミ第3図に示す固体撮像装置におい
て、バリア層31を低抵抗にすると、光導電膜31内で
の電位分布は、−1図に示す固体撮像装置における光導
電膜11内での電位分布と同様になる。
なお、上記実施例では、固体撮像装置の基板としてp型
単結晶シリコン基板について述べたが、と・れに限らず
、真型単結晶シリコン基板、あるいは’l”k’lニウ
五等他の単結晶基板でもよい。
また、本発明忙係る固体撮像装置において、上記実施例
では、読出し部としてCODを用いたもので行なったが
、これに限らず、単結晶シリコン基MK光電変換及び読
出しを行うモノリシ、り型固体撮倫装置#Cおける信号
電荷読出し回路に用いられている。もの等は第1導体電
極に蓄積された信号電荷を取り出せるものにも適用で會
る〇 更に1上記実施例では、固体撮像装置の基板としてp型
単結晶シリコン基板を用いたが、これに限らず、n型単
結晶シリコン基板、あるいはrルマエウム尋の他の単結
晶基板でもよい・以上詳述した如く、本発明によれば、
簡単な構造でブルー建ングの発生を防止できると共に、
特にカラー撮僚用の場合混色の発生を防止し得る固体撮
像装置を提供できるものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の固体撮像装置の断面図、@2図は本発明
の一実施例である固体撮像装置の断面図、第3図は本発
明の他の実施例を示す固体撮像装置の断面図である。 21・・・pm単結晶シリコン基板、zzl。 221・・・第1のn”1不純物層、zsl、zx。 ・・・第2のn゛噛不純物層、24・−r−)領域、2
5・・・チャネダトスト、ノ帯層% 261 .26冨
・・・ダート絶縁膜、271  + I W怠−4”−
)電極、xa、s4・−絶縁膜、301# !I OB
 T j OB・・・第1導体電極、31・・・光導電
膜、32・・・ギヤ、デ一部、35・・・第2導体電極
、361 ・・・赤フィルタ、J6il−・・緑フィル
タ、36s=1フイルタ、Jt−QB、分離フィルタ、
37−・バリア層。 出願人代理人 弁理士 鈴 圧式 彦

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 第1導電型の半導体基板と、と・の半導体基・板表面に
    設けられた複数の第2導電型の不純物層と、前記基板上
    に絶縁膜を介して互いに所定の間隔をおいて設けられた
    一端が前記各不純物層と接続する複数の第・1導体電極
    と、これら第1導体電極を含む絶縁膜上に設けられ、入
    射光により信号電荷を発生せしめる光導電膜と、この光
    導電膜上の前記第1導体電極間の間隙に対応する部分に
    設けられた複数の第2導体電極とを具備したことを特徴
    とする固体撮像装置。
JP56145273A 1981-09-14 1981-09-14 固体撮像装置 Granted JPS5846773A (ja)

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JPH0237746B2 JPH0237746B2 (ja) 1990-08-27

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Cited By (3)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4688098A (en) * 1984-12-24 1987-08-18 Kabushiki Kaisha Toshiba Solid state image sensor with means for removing excess photocharges
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