JPS5967791A - 固体撮像素子 - Google Patents
固体撮像素子Info
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- JPS5967791A JPS5967791A JP57178768A JP17876882A JPS5967791A JP S5967791 A JPS5967791 A JP S5967791A JP 57178768 A JP57178768 A JP 57178768A JP 17876882 A JP17876882 A JP 17876882A JP S5967791 A JPS5967791 A JP S5967791A
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- Japan
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- solid
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- Pending
Links
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 9
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims description 8
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 7
- 239000003086 colorant Substances 0.000 claims description 6
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 claims 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 19
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 14
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 5
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000031700 light absorption Effects 0.000 description 2
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Classifications
-
- 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
Landscapes
- 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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は固体撮像素子に係り、−の色の光の受光部面積
を他の色の光の受光部面積と異ならしめることにより、
従来分光感度の悪かった光の分光感度を上げて、この光
を読み取った信号の増幅度を小としてそのＥＩＮ比を向
上させて、取り出された信号より得られる画像の色再現
性が向上する固体撮像素子を提供することを目的とする
。
を他の色の光の受光部面積と異ならしめることにより、
従来分光感度の悪かった光の分光感度を上げて、この光
を読み取った信号の増幅度を小としてそのＥＩＮ比を向
上させて、取り出された信号より得られる画像の色再現
性が向上する固体撮像素子を提供することを目的とする
。
一般に、固体撮像素子はシリコン基板上にＭＯ＋３構造
、ＣＯＤ構造、ＢＢＤ構造等によって複数の画素を構成
している。このシリコン基板を用いた固体撮像素子はシ
リコン自体の光吸収特性及びポリシリコン、開化シリコ
ン、二酸化シリコン等により形成される膜の光吸収特性
によって第１図（Ａ）に示す如く可視光領域で短波長側
の感度が減衰した受光感度特性を有している。また、撮
像素子の前面には、第１図中）に実線■で示す如くフィ
ルタピークが波長４７０ ｎｍの青色光透過フィルタと
、一点鎖線■で示す如くフィルタピークが波長５４０
ｎｍの緑色光透過フィルタと、破線■で示す如くフィル
タピークが波長６２０ ｎｍの赤色光透過フィルタとが
組合せられた色分離フィルタが配置されると共に、第１
図（Ｑ）に示す如き特性の赤外線カットフィルタが配置
されている。このため、従来のカラーテレビジョンカメ
ラに用いられた固体撮像素子の分光感度特性は第１図（
Ｄ）に示す如く、青色光が実線■、緑色光が一点鎖線Ｖ
、赤色光が破線■で示され、各色の相対感度は青色光が
０．１２、緑色光が０２６、赤色光が０．５２となり、
青色光は緑色光の略１／２倍、赤色光は緑色光の２倍の
分光感度となり、各色の受光面積が同一であるため固体
撮像素子より取り出される３つの原色信号のレベルは略
青：緑：赤−’口： １ ： ２の比となる。これら３
つの原色信号は夫々増幅器で増幅されて同一レベルとさ
れるが、青色信号の増幅度は緑色信号の増幅度の２倍、
赤色信号の増幅度の４倍であり、これに共なって青色信
号のＳＮ比が他の色のそれより悪化する。
、ＣＯＤ構造、ＢＢＤ構造等によって複数の画素を構成
している。このシリコン基板を用いた固体撮像素子はシ
リコン自体の光吸収特性及びポリシリコン、開化シリコ
ン、二酸化シリコン等により形成される膜の光吸収特性
によって第１図（Ａ）に示す如く可視光領域で短波長側
の感度が減衰した受光感度特性を有している。また、撮
像素子の前面には、第１図中）に実線■で示す如くフィ
ルタピークが波長４７０ ｎｍの青色光透過フィルタと
、一点鎖線■で示す如くフィルタピークが波長５４０
ｎｍの緑色光透過フィルタと、破線■で示す如くフィル
タピークが波長６２０ ｎｍの赤色光透過フィルタとが
組合せられた色分離フィルタが配置されると共に、第１
図（Ｑ）に示す如き特性の赤外線カットフィルタが配置
されている。このため、従来のカラーテレビジョンカメ
ラに用いられた固体撮像素子の分光感度特性は第１図（
Ｄ）に示す如く、青色光が実線■、緑色光が一点鎖線Ｖ
、赤色光が破線■で示され、各色の相対感度は青色光が
０．１２、緑色光が０２６、赤色光が０．５２となり、
青色光は緑色光の略１／２倍、赤色光は緑色光の２倍の
分光感度となり、各色の受光面積が同一であるため固体
撮像素子より取り出される３つの原色信号のレベルは略
青：緑：赤−’口： １ ： ２の比となる。これら３
つの原色信号は夫々増幅器で増幅されて同一レベルとさ
れるが、青色信号の増幅度は緑色信号の増幅度の２倍、
赤色信号の増幅度の４倍であり、これに共なって青色信
号のＳＮ比が他の色のそれより悪化する。
また、第１図（Ａ）、■）に示す特性が屯ねられて得ら
れる第１図■フの特性における各色のピークの波長は第
１図中）の各色のピークの波長よυ長波長側にシフトし
たものとなり、このカラーテレビジョンカメラの出力信
号より得られる画像の色再現性が悪化する。
れる第１図■フの特性における各色のピークの波長は第
１図中）の各色のピークの波長よυ長波長側にシフトし
たものとなり、このカラーテレビジョンカメラの出力信
号より得られる画像の色再現性が悪化する。
このため、従来のカラーテレビジョンカメラにおいては
上記色分離フィルタ、赤外線カットフイる特性のフィル
タを挿入し、このフィルタによって入射光を短波長側は
ど減衰させて撮像素子より取り出される各色信号のレベ
ルが略同−レベルとなるようするものがあった。しかし
、この方法では受光感度の最も低い青色光の信号レベル
に緑色光、赤色光の信号レベルを揃えるものであり、緑
色及び赤色の原色信号のＳＮ比が更に悪化するという欠
点があった。
上記色分離フィルタ、赤外線カットフイる特性のフィル
タを挿入し、このフィルタによって入射光を短波長側は
ど減衰させて撮像素子より取り出される各色信号のレベ
ルが略同−レベルとなるようするものがあった。しかし
、この方法では受光感度の最も低い青色光の信号レベル
に緑色光、赤色光の信号レベルを揃えるものであり、緑
色及び赤色の原色信号のＳＮ比が更に悪化するという欠
点があった。
本発明は上記の欠点を除去したものであり、第２図以下
と共にその一実施例につき説明する。
と共にその一実施例につき説明する。
第２図は本発明になる固体撮像素子の一実施例の断面図
を示す。同図中、１はシリコン基板であり、その一方の
面冗はＰ−Ｎ接合による受光部の受光面部分が露出する
ように受光部２ａ、２ｂ。
を示す。同図中、１はシリコン基板であり、その一方の
面冗はＰ−Ｎ接合による受光部の受光面部分が露出する
ように受光部２ａ、２ｂ。
２Ｃが設けられている。また、３ａ、３ｂ、３（！は受
光部２ａ〜２Ｃに対応して設けられた信号転送部である
。これら受光部２ａ〜２Ｃ及び信号転送部３ａ〜３Ｃの
設けらねた側のシリコン基板１０表面は絶縁膜（たとえ
ば５１０２膜）４で被覆されている。また、受光部２ａ
〜２Ｃと信号転送部３ａ〜３Ｃとの１月１１Ｊ位置上方
の絶縁膜４内にはゲート電極５ａ〜５Ｃが設けられてい
る。この受光部２ａ〜２Ｃの断面方向（Ｘ方向）の長さ
は夫々４：２：１とされており、断面方向と直交する方
向（Ｙ方向）の長さは同一とされており、第３図に示す
如く受光部３ａ〜３Ｃ夫々め面積は４：２＝１とされて
いる。また、このシリコンｌ；板１の上方には色分離フ
ィルタ６が外装されている。この色分離フィルタ６は、
受光部２ａに対応して青色光透過部１３ａ、受光部２ｂ
に対応して緑色光透過部６Ｎ）、受光部２Ｃに夕“」応
しで赤色光透過部６Ｃが設けられており、青色光透過部
６ａ、緑色光透過部６ｂ、赤色ブＣ透過部６ｃ、夫々の
中間位置は辿元部６ｄとさば゛しでいる。
光部２ａ〜２Ｃに対応して設けられた信号転送部である
。これら受光部２ａ〜２Ｃ及び信号転送部３ａ〜３Ｃの
設けらねた側のシリコン基板１０表面は絶縁膜（たとえ
ば５１０２膜）４で被覆されている。また、受光部２ａ
〜２Ｃと信号転送部３ａ〜３Ｃとの１月１１Ｊ位置上方
の絶縁膜４内にはゲート電極５ａ〜５Ｃが設けられてい
る。この受光部２ａ〜２Ｃの断面方向（Ｘ方向）の長さ
は夫々４：２：１とされており、断面方向と直交する方
向（Ｙ方向）の長さは同一とされており、第３図に示す
如く受光部３ａ〜３Ｃ夫々め面積は４：２＝１とされて
いる。また、このシリコンｌ；板１の上方には色分離フ
ィルタ６が外装されている。この色分離フィルタ６は、
受光部２ａに対応して青色光透過部１３ａ、受光部２ｂ
に対応して緑色光透過部６Ｎ）、受光部２Ｃに夕“」応
しで赤色光透過部６Ｃが設けられており、青色光透過部
６ａ、緑色光透過部６ｂ、赤色ブＣ透過部６ｃ、夫々の
中間位置は辿元部６ｄとさば゛しでいる。
ここで、上記のＭＯＥ＋構造の同体撮像素子１（ケ０を
照射した場合、ＭＯ８ｉｌＦＥＴをスイッチングするこ
とにより受光部２ａ〜２Ｃからの信号が順次出力される
。このとき、青色光の受光部２ａの面積は緑色光の受光
部２ｂの面積の２倍とされ、赤色光の受光部２Ｃの面積
は受光部２ｂの面積の７２倍とされているので、受光部
２ｂの面積を従来と同一とすると、撮像素子の分光感度
特性は第４図に示す如く、青色光が実線■、緑色光が一
点鎖線■、赤色光が破線■で示され、各色光の分光感度
が共に０．２６と等しい値となる。
照射した場合、ＭＯ８ｉｌＦＥＴをスイッチングするこ
とにより受光部２ａ〜２Ｃからの信号が順次出力される
。このとき、青色光の受光部２ａの面積は緑色光の受光
部２ｂの面積の２倍とされ、赤色光の受光部２Ｃの面積
は受光部２ｂの面積の７２倍とされているので、受光部
２ｂの面積を従来と同一とすると、撮像素子の分光感度
特性は第４図に示す如く、青色光が実線■、緑色光が一
点鎖線■、赤色光が破線■で示され、各色光の分光感度
が共に０．２６と等しい値となる。
ここで、撮像素子における受光部２ａ〜２Ｃは、色分離
フィルタ６として緑を基調としたＧＲＢタイプのモザイ
クフィルタを用いる場合例えば第５図（勾に示す如く配
列され、また、色分離フィルタ６としてストライブフィ
ルタを用いる場合例えば第５図（ト）ノに示す如く配列
される。
フィルタ６として緑を基調としたＧＲＢタイプのモザイ
クフィルタを用いる場合例えば第５図（勾に示す如く配
列され、また、色分離フィルタ６としてストライブフィ
ルタを用いる場合例えば第５図（ト）ノに示す如く配列
される。
このように入射光を減衰する必要がないので光利用率が
非常に良く、青色光の分光感度は従来の０．１２よｐ
０．２６と増大するため青色信号の増幅度は従来より６
ｄＢＡＷ度少なくて済み、この青色信号のＳＮ比は大
幅に向上する。
非常に良く、青色光の分光感度は従来の０．１２よｐ
０．２６と増大するため青色信号の増幅度は従来より６
ｄＢＡＷ度少なくて済み、この青色信号のＳＮ比は大
幅に向上する。
なお、上記実施例では受光部２ａ〜２ｃの面積を４：２
：１としたがこれは例えば２：ｉ：ｉとして青色及び緑
色の分光感度を０．２６とし、赤色のそれを０，５２と
しても良く、この場合も青色信号の増幅度は従来より６
ｔｉＢ少なくて迩む。また、受光部２ｂの面積は従米
通りとし、受光部２Ｃの面積を減少させ、この減少分だ
け受光部２ａの面積を増加させても良い。
：１としたがこれは例えば２：ｉ：ｉとして青色及び緑
色の分光感度を０．２６とし、赤色のそれを０，５２と
しても良く、この場合も青色信号の増幅度は従来より６
ｔｉＢ少なくて迩む。また、受光部２ｂの面積は従米
通りとし、受光部２Ｃの面積を減少させ、この減少分だ
け受光部２ａの面積を増加させても良い。
なお、上記実施例以外にも、例えば受光部２ａ〜２ＣＩ
７）Ｙ方向長さを一定とし、Ｘ方向長さを４：２；１と
しても良く、更に、Ｘ方向、Ｙ方向長さを共に２ ：ｌ
’ｒ ： １として面積化を４７２：１となるよう構成
しても良い。また、固体撮像素子はＭＯＩＪ構造以外に
もＢＢＤ沿這、ＣＯＤ構造のものであっても良い。
７）Ｙ方向長さを一定とし、Ｘ方向長さを４：２；１と
しても良く、更に、Ｘ方向、Ｙ方向長さを共に２ ：ｌ
’ｒ ： １として面積化を４７２：１となるよう構成
しても良い。また、固体撮像素子はＭＯＩＪ構造以外に
もＢＢＤ沿這、ＣＯＤ構造のものであっても良い。
なお、透明（ホワイト）、シアン、黄色（又は緑色）の
補色タイプの色分離フィルタを使用するものであっても
、第１図（Ａ）に示す受光感度特上にかわりはなく、シ
アン、緑色、黄色の順にシアンの受光部の面積が最も大
となるよう夫々の受光面積を変化させ、夫々の分光感度
特性のピーク値が一定となるよう設定しても良く、上記
実施例に限定されない。
補色タイプの色分離フィルタを使用するものであっても
、第１図（Ａ）に示す受光感度特上にかわりはなく、シ
アン、緑色、黄色の順にシアンの受光部の面積が最も大
となるよう夫々の受光面積を変化させ、夫々の分光感度
特性のピーク値が一定となるよう設定しても良く、上記
実施例に限定されない。
上述の如く、本発明になる固体撮像素子はシリコン基板
上に受光部を構成し、色分離フィルタで分離された複数
の色の光を該受光部夫々に入射される固体片１５！素子
において、少なくとも複数の色のうちいずれか−の色の
光を入射される受光部の面伊な池の色の光を入射される
受光部の面積と異ならしめて表るため、夫々の光の分光
感度特性のピーク値の差が少なくなシ、夫々の色の光を
読み取った信号を１１幅する際の増第度の差が少なくな
り、夫々の信号のＳＮ比が同様となり、分光感度特性に
おける各色のピークの波長がシフトされなくなり、取り
出された信号より得られる画像の色再現性が向上する等
の特開を有するものである。
上に受光部を構成し、色分離フィルタで分離された複数
の色の光を該受光部夫々に入射される固体片１５！素子
において、少なくとも複数の色のうちいずれか−の色の
光を入射される受光部の面伊な池の色の光を入射される
受光部の面積と異ならしめて表るため、夫々の光の分光
感度特性のピーク値の差が少なくなシ、夫々の色の光を
読み取った信号を１１幅する際の増第度の差が少なくな
り、夫々の信号のＳＮ比が同様となり、分光感度特性に
おける各色のピークの波長がシフトされなくなり、取り
出された信号より得られる画像の色再現性が向上する等
の特開を有するものである。
第１図（Ａ）〜（ＤＪは固体撮像素子、フィルタ及びこ
れらを用いたカラーテレビジョンカメラの一例の昏特注
図、第、２図は本発明になる固体片１黴素子の一実施例
の！１．Ｉ′ｒ面図、第３図は第２図示の受光部の一実
施例の形状を示す図、第４図は第２図示の固体撮像素子
の分光感度＝？！性図、第５図（Ａ） 、 ＣＢ）は受
第２図 第３１図 第４図 茅Ｑ炙 （ｎｍ） 第５図 ＣＢ）
れらを用いたカラーテレビジョンカメラの一例の昏特注
図、第、２図は本発明になる固体片１黴素子の一実施例
の！１．Ｉ′ｒ面図、第３図は第２図示の受光部の一実
施例の形状を示す図、第４図は第２図示の固体撮像素子
の分光感度＝？！性図、第５図（Ａ） 、 ＣＢ）は受
第２図 第３１図 第４図 茅Ｑ炙 （ｎｍ） 第５図 ＣＢ）
Claims (2)
- （１） シリコン基板上に受光部を構成し、色分離フ
ィルタで分離された複数の色の光を該受光部夫々に入射
される固体撮像素子において、少なくとも該複数の色の
うちいずれか−の色の光を入射される受光部の面積を他
の色の光を入射される受光部の面積と異ならしめてなる
ことを特徴とする固体撮像素子。 - （２）該受光部の面積は、短波長の光を入射される受光
部の面積が長波長の光を入射される受光部の面積より大
となるよう構成してなることを特徴とする特許請求の範
囲第１項記載の固体撮像素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57178768A JPS5967791A (ja) | 1982-10-12 | 1982-10-12 | 固体撮像素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57178768A JPS5967791A (ja) | 1982-10-12 | 1982-10-12 | 固体撮像素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5967791A true JPS5967791A (ja) | 1984-04-17 |
Family
ID=16054272
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57178768A Pending JPS5967791A (ja) | 1982-10-12 | 1982-10-12 | 固体撮像素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5967791A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5055921A (en) * | 1987-07-29 | 1991-10-08 | Canon Kabushiki Kaisha | Color reading line sensor |
| EP0693786A3 (en) * | 1992-03-03 | 1996-02-28 | Canon Kk | Solid state imaging device |
| EP1215728A3 (en) * | 2000-12-13 | 2006-01-11 | Fillfactory N.V. | A pixel structure with improved charge transfer |
-
1982
- 1982-10-12 JP JP57178768A patent/JPS5967791A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5055921A (en) * | 1987-07-29 | 1991-10-08 | Canon Kabushiki Kaisha | Color reading line sensor |
| EP0693786A3 (en) * | 1992-03-03 | 1996-02-28 | Canon Kk | Solid state imaging device |
| US5506430A (en) * | 1992-03-03 | 1996-04-09 | Canon Kabushiki Kaisha | Solid state image pick-up device with differing capacitances |
| EP1215728A3 (en) * | 2000-12-13 | 2006-01-11 | Fillfactory N.V. | A pixel structure with improved charge transfer |
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