JPS60254886A - 固体撮像装置 - Google Patents
固体撮像装置Info
- Publication number
- JPS60254886A JPS60254886A JP59109615A JP10961584A JPS60254886A JP S60254886 A JPS60254886 A JP S60254886A JP 59109615 A JP59109615 A JP 59109615A JP 10961584 A JP10961584 A JP 10961584A JP S60254886 A JPS60254886 A JP S60254886A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- gate
- electrode
- imaging device
- state imaging
- sit
- 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.)
- Pending
Links
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
- H10F39/196—Junction field effect transistor [JFET] image sensors; Static induction transistor [SIT] image sensors
Landscapes
- Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
- Solid State Image Pick-Up Elements (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】
〔発明の技術分野〕
この発明は、静電誘導形トランジスタを用いた固体撮像
装置に関する。
装置に関する。
従来、固体撮像装置としては、CCD、BBD等の電荷
転送素子を用いたものや、MOS)ランジスタを用いた
ものなどが広く用いられている。
転送素子を用いたものや、MOS)ランジスタを用いた
ものなどが広く用いられている。
しかし、これらの固体撮像装置は電荷転送時に電荷の漏
れがあること、及び光検出感度が低いことなどの問題点
がある。
れがあること、及び光検出感度が低いことなどの問題点
がある。
これらの問題点を解決するものとして、静電誘導形トラ
ンジスタ(Static Induction Tra
nsistor:以下SITという)を用いたものが、
新たに提案されている。たとえばSITを光検出素子及
びスイッチング素子として一つの画素を構成した固体撮
像装置が、特開昭58−105672号に捉案されてい
る。本発明者は、更に、上記SITを用いた固体撮像装
置を改良し、高感度で、且つ製造容易とした固体撮像装
置を、特願昭58−165237号で提案している。
ンジスタ(Static Induction Tra
nsistor:以下SITという)を用いたものが、
新たに提案されている。たとえばSITを光検出素子及
びスイッチング素子として一つの画素を構成した固体撮
像装置が、特開昭58−105672号に捉案されてい
る。本発明者は、更に、上記SITを用いた固体撮像装
置を改良し、高感度で、且つ製造容易とした固体撮像装
置を、特願昭58−165237号で提案している。
本発明者の提案した上記固体撮像装置は、光入力による
蓄積電荷を非破壊のまま画素信号を読み出し、各画素の
光電荷の蓄積時間を大にして高感度のビデオ信号を得る
ようにするものである。
蓄積電荷を非破壊のまま画素信号を読み出し、各画素の
光電荷の蓄積時間を大にして高感度のビデオ信号を得る
ようにするものである。
第1図^は、かかる固体撮像装置の1画素を構成するS
ITの断面図であり、第1図FB)は固体撮像装置全体
の回路構成図である。STTは、第1図へに示すように
、ドレインを構成するn゛シリコン基板1上に、不純物
濃度の低いn−シリコンエピタキシャル層2を成長させ
、このエピタキシャル層2の表面に、熱拡散法などによ
りn゛ソース領域3、p゛ゲーfil域4,4を形成す
る。ゲート領域4上にはSiO□等の絶縁膜5が被着さ
れ、更にその上に被着されたゲート電極6とによりコン
デンサ7が形成されている。8は両ゲート電極6.6に
接続されたゲート端子である。9は各セルを構成する単
位SITを分離するために形成された埋込絶縁物などか
らなる分離領域である。n−エピタキシャル層2はSI
Tのチャネル領域を構成するものである。
ITの断面図であり、第1図FB)は固体撮像装置全体
の回路構成図である。STTは、第1図へに示すように
、ドレインを構成するn゛シリコン基板1上に、不純物
濃度の低いn−シリコンエピタキシャル層2を成長させ
、このエピタキシャル層2の表面に、熱拡散法などによ
りn゛ソース領域3、p゛ゲーfil域4,4を形成す
る。ゲート領域4上にはSiO□等の絶縁膜5が被着さ
れ、更にその上に被着されたゲート電極6とによりコン
デンサ7が形成されている。8は両ゲート電極6.6に
接続されたゲート端子である。9は各セルを構成する単
位SITを分離するために形成された埋込絶縁物などか
らなる分離領域である。n−エピタキシャル層2はSI
Tのチャネル領域を構成するものである。
このような構成のSITにおいて光入力が与えられると
、チャネル領域2内、あるいはゲート空乏層内で、正孔
−電子対が生成され、このうち電子は接地されたドレイ
ンlに流れ去るが、正孔は信号蓄積ゲート領域4に蓄積
され、これに接続されたゲートコンデンサ7を充電し、
ゲート電位を4 V 6だけ変化させる。ここでゲート
コンデンサ7の容量をCGとし、光入力によって発生さ
れ、信号蓄積ゲート領域4に蓄積された電荷を。、とす
ると、−V c = Q L / Ccとなる。ある蓄
積時間が経過した後、ゲート端子8にゲート読出しパル
スVφ6が与えられると、ゲート電位はV釦に6 V
6が加わったものとなり、信号蓄積ゲート領域4とソー
ス領域3との間の電位は低下して空乏層が減少し、ソー
ス・ドレイン間に光入力に対応したドレイン電流が流れ
る。このドレイン電流は、SrTの増幅作用のためム■
6が増幅変倍されたものとなり、大きなものとなる。な
お、SITのソースとドレインとを入れ替えても同様の
動作をするものである。
、チャネル領域2内、あるいはゲート空乏層内で、正孔
−電子対が生成され、このうち電子は接地されたドレイ
ンlに流れ去るが、正孔は信号蓄積ゲート領域4に蓄積
され、これに接続されたゲートコンデンサ7を充電し、
ゲート電位を4 V 6だけ変化させる。ここでゲート
コンデンサ7の容量をCGとし、光入力によって発生さ
れ、信号蓄積ゲート領域4に蓄積された電荷を。、とす
ると、−V c = Q L / Ccとなる。ある蓄
積時間が経過した後、ゲート端子8にゲート読出しパル
スVφ6が与えられると、ゲート電位はV釦に6 V
6が加わったものとなり、信号蓄積ゲート領域4とソー
ス領域3との間の電位は低下して空乏層が減少し、ソー
ス・ドレイン間に光入力に対応したドレイン電流が流れ
る。このドレイン電流は、SrTの増幅作用のためム■
6が増幅変倍されたものとなり、大きなものとなる。な
お、SITのソースとドレインとを入れ替えても同様の
動作をするものである。
そして、上記固体撮像装置は、第1図(Blに示すよう
に、上記構成のノーマリ−オン形のSITをマトリック
ス状に配列し、XYアドレス方式により信号を読出すよ
うに構成している。すなわち、マトリックス状に配列さ
れた各画素を構成する5IT10−1.、10−+z、
・・・・・・1O−ffi、の各ドレインは接地され、
X方向に配列された各行の317群のゲート端子は、行
ラインIL、、u−z+・・・・・11−7にそれぞれ
接続されている。またY方向に配列された各列の317
群のソースは、列ライン12−、、12−2゜・・・・
・12□に接続され、これらの列ラインは、それぞれ列
選択用トランジスタ13−1.11.・・・・・13−
□を介して、ビデオライン14に共通に接続されている
。ビデオライン14には負荷抵抗15を介して、ビデオ
電圧■、が加えられている。
に、上記構成のノーマリ−オン形のSITをマトリック
ス状に配列し、XYアドレス方式により信号を読出すよ
うに構成している。すなわち、マトリックス状に配列さ
れた各画素を構成する5IT10−1.、10−+z、
・・・・・・1O−ffi、の各ドレインは接地され、
X方向に配列された各行の317群のゲート端子は、行
ラインIL、、u−z+・・・・・11−7にそれぞれ
接続されている。またY方向に配列された各列の317
群のソースは、列ライン12−、、12−2゜・・・・
・12□に接続され、これらの列ラインは、それぞれ列
選択用トランジスタ13−1.11.・・・・・13−
□を介して、ビデオライン14に共通に接続されている
。ビデオライン14には負荷抵抗15を介して、ビデオ
電圧■、が加えられている。
そして、行ライン11−1111−2.・・・・・11
−mは垂直走査回路16に接続され、それぞれ垂直走査
信号φG+。
−mは垂直走査回路16に接続され、それぞれ垂直走査
信号φG+。
φG2+・・・・・φGllが加わるようになっている
。また、列選択用トランジスタ13−、、13−2.・
・・・・13−、、のゲート端子は、水平走査回路17
に接続され、水平走査信号φSI+ φS2+・・・・
・φS、lが加わるように構成されている。
。また、列選択用トランジスタ13−、、13−2.・
・・・・13−、、のゲート端子は、水平走査回路17
に接続され、水平走査信号φSI+ φS2+・・・・
・φS、lが加わるように構成されている。
次に、第1図(C1に示した、かかる撮像装置を動作さ
せるための信号波形図に晶づいて、垂直走査信号φG及
び水平走査信号φSについて説明する。
せるための信号波形図に晶づいて、垂直走査信号φG及
び水平走査信号φSについて説明する。
行ラインに加えられる信号φG++ φG2+・・・・
・は、小さい振幅電圧Vβと、それより大きい振幅電圧
VφRより成るもので、一つの行ラインの走査期間tH
の間は■内、次の行ラインの水平走査に移るまでのブラ
ンキング期間t[lLには■φ8の値になるように設定
されている。列選択用トランジスタのゲート端子に加え
られる水平走査信号φSI+ φS2゜・・・・φSf
iは、列ラインを選択するための信号で、低レベルは列
選択用トランジスタをオフ(OFF)、高レベルはオン
(ON)する電圧値になるように設定されている。
・は、小さい振幅電圧Vβと、それより大きい振幅電圧
VφRより成るもので、一つの行ラインの走査期間tH
の間は■内、次の行ラインの水平走査に移るまでのブラ
ンキング期間t[lLには■φ8の値になるように設定
されている。列選択用トランジスタのゲート端子に加え
られる水平走査信号φSI+ φS2゜・・・・φSf
iは、列ラインを選択するための信号で、低レベルは列
選択用トランジスタをオフ(OFF)、高レベルはオン
(ON)する電圧値になるように設定されている。
第1図(Blに於いて、上記垂直走査回路16の作動に
より垂直走査信号φG、が電圧■φ0になると、行ライ
ン11−2に接続された317群が選択され、上記水平
走査回路17より出力される水平走査信号φSI+φS
2.・・・・・φS、、により列選択トランジスタ13
− I。
より垂直走査信号φG、が電圧■φ0になると、行ライ
ン11−2に接続された317群が選択され、上記水平
走査回路17より出力される水平走査信号φSI+φS
2.・・・・・φS、、により列選択トランジスタ13
− I。
13−z、・・・・・13−、、が順次オン(ON)す
ると、順次S I Tl0−++、 10−+□、・・
・・・・10−1゜の光信号がビデオライン14より出
力される。続いて、上記317群は垂直走査信号φG1
が高レベルの電圧■酉になったとき、リセットされる。
ると、順次S I Tl0−++、 10−+□、・・
・・・・10−1゜の光信号がビデオライン14より出
力される。続いて、上記317群は垂直走査信号φG1
が高レベルの電圧■酉になったとき、リセットされる。
次に、垂直走査信号φG2が電圧Vμになると行ライン
11−2に接続された317群が選択され、水平走査信
号φS+、ψS2.・・・・・φS、lにより5ITI
O−、、、10−、□、・・・・・・10−z、lの光
信号が順次読出され、続いてリセットされる。
11−2に接続された317群が選択され、水平走査信
号φS+、ψS2.・・・・・φS、lにより5ITI
O−、、、10−、□、・・・・・・10−z、lの光
信号が順次読出され、続いてリセットされる。
以下、同様にして順次各画素の光信号が読出され、1フ
イールドのビデオ信号が得られる。
イールドのビデオ信号が得られる。
ところで、上記の固体撮像装置は、次に示す様な欠点を
有する。すなわち、固体撮像装置に光が入射したときの
光電荷蓄積は、各SITのチャネル領域2内あるいはゲ
ート空乏層内でおこなわれる。これは、第1図(8)に
示したSIT断面図において、ゲート領域4と分離領域
9との間の部分、あるいはゲートw4@4の下の部分に
相当する。このうちゲート領Mi4と分1%lI領i9
との間の部分は、画素を微小化していくときには、それ
に伴い小さくしていかざるを得ない。このため光電荷蓄
積に寄与するのは、ゲート領域4の下の部分となるが、
この部分に光が到達するには、P゛ゲーFil域内を通
過しなければならない。ところでP1ゲート領域の深さ
X、は、SrTの増巾率を大きくするためには、2〜4
μm程度にかなり大きくする必要がある。このため光が
透過するときに、特に短波長の光(青色光)はP゛ゲー
ト領域内で吸収されてしまい、ゲート領域下にはほとん
ど到達しない。
有する。すなわち、固体撮像装置に光が入射したときの
光電荷蓄積は、各SITのチャネル領域2内あるいはゲ
ート空乏層内でおこなわれる。これは、第1図(8)に
示したSIT断面図において、ゲート領域4と分離領域
9との間の部分、あるいはゲートw4@4の下の部分に
相当する。このうちゲート領Mi4と分1%lI領i9
との間の部分は、画素を微小化していくときには、それ
に伴い小さくしていかざるを得ない。このため光電荷蓄
積に寄与するのは、ゲート領域4の下の部分となるが、
この部分に光が到達するには、P゛ゲーFil域内を通
過しなければならない。ところでP1ゲート領域の深さ
X、は、SrTの増巾率を大きくするためには、2〜4
μm程度にかなり大きくする必要がある。このため光が
透過するときに、特に短波長の光(青色光)はP゛ゲー
ト領域内で吸収されてしまい、ゲート領域下にはほとん
ど到達しない。
第2図に、シリコンの光吸収係数αの波長依存特性を示
す。λ−〇、aμmの場合、α−6X10’c111−
’であるから、P゛シリコン領域3μmとすると、光
透過率は、e =1.5 Xl0−1lと極めて小さく
なる。したがって、青色光に対する光感度は低いものと
なってしまい、カラー撮像用の固体撮像装置としては望
ましくない特性であり、かかる構成では、全波長領域に
亘り高感度のカラー撮像用の固体撮像装置は得られない
という問題点があった。
す。λ−〇、aμmの場合、α−6X10’c111−
’であるから、P゛シリコン領域3μmとすると、光
透過率は、e =1.5 Xl0−1lと極めて小さく
なる。したがって、青色光に対する光感度は低いものと
なってしまい、カラー撮像用の固体撮像装置としては望
ましくない特性であり、かかる構成では、全波長領域に
亘り高感度のカラー撮像用の固体撮像装置は得られない
という問題点があった。
本発明は、上記光に提案したSITを用いた固体撮像装
置における問題点を解決すべくなされたもので、画素寸
法が微小であっても、受光効率が高く、全波長領域に亘
り高感度で且つ高密度のカラー撮像に適した固体撮像装
置を提供することを目的とする。
置における問題点を解決すべくなされたもので、画素寸
法が微小であっても、受光効率が高く、全波長領域に亘
り高感度で且つ高密度のカラー撮像に適した固体撮像装
置を提供することを目的とする。
本発明は、行選択信号を印加する複数の行ラインと、列
選択信号を印加する複数の列ラインと、列ラインに接続
された一方の主電極と共通に接続された他方の主電極と
主電極間に配設されたチャネル領域とゲート領域とから
なるSITと、該SITのゲート領域と行ラインとの間
に接続されたコンデンサと、該ゲート領域に接続された
光導電膜とを備え、入射光量に応じて前記光導電膜の抵
抗値が変化することを利用して、SITのゲート電位を
変化させて信号を読出し、受光効率が高く、全波長領域
に亘り高感度のビデオ信号を得るようにするものである
。
選択信号を印加する複数の列ラインと、列ラインに接続
された一方の主電極と共通に接続された他方の主電極と
主電極間に配設されたチャネル領域とゲート領域とから
なるSITと、該SITのゲート領域と行ラインとの間
に接続されたコンデンサと、該ゲート領域に接続された
光導電膜とを備え、入射光量に応じて前記光導電膜の抵
抗値が変化することを利用して、SITのゲート電位を
変化させて信号を読出し、受光効率が高く、全波長領域
に亘り高感度のビデオ信号を得るようにするものである
。
以下本発明の実施例について説明する。第3図へは、本
発明の固体撮像装置の第1実施例の構成を示す平面図で
、第3図(Blはx−x’線に沿った断面図である。図
において21はS’JTのドレインを構成するn゛シリ
コン基板22はチャネルを構成するn−エビクキシャル
層、23はSITのソース、24はSITのP+ゲート
領域である。25は各画素を構成する単位SITを分離
するための分離領域である。26は5i02、P S
G (f’hospho 5ilicateGlass
)等から成る絶縁膜である。27はモリブデン等の金属
からなるゲート電極であり、絶縁膜26に形成したコン
タクトホール28によりゲート領域24と接合されてい
る。29はソース23に接続されたソ−スミ極であり、
一方向に配列された317群のソースを互いに接続して
いる。30はゲート電極27上に形成された光導電膜で
あり、アモルファスシリコン、あるいはZn5e等の化
合物半導体で構成されている。31は光導電膜30上に
形成された透明電極であり、ソース電極29と直交する
方向の一方向に配列された317群に沿って配設されて
いる。
発明の固体撮像装置の第1実施例の構成を示す平面図で
、第3図(Blはx−x’線に沿った断面図である。図
において21はS’JTのドレインを構成するn゛シリ
コン基板22はチャネルを構成するn−エビクキシャル
層、23はSITのソース、24はSITのP+ゲート
領域である。25は各画素を構成する単位SITを分離
するための分離領域である。26は5i02、P S
G (f’hospho 5ilicateGlass
)等から成る絶縁膜である。27はモリブデン等の金属
からなるゲート電極であり、絶縁膜26に形成したコン
タクトホール28によりゲート領域24と接合されてい
る。29はソース23に接続されたソ−スミ極であり、
一方向に配列された317群のソースを互いに接続して
いる。30はゲート電極27上に形成された光導電膜で
あり、アモルファスシリコン、あるいはZn5e等の化
合物半導体で構成されている。31は光導電膜30上に
形成された透明電極であり、ソース電極29と直交する
方向の一方向に配列された317群に沿って配設されて
いる。
このように構成された固体撮像装置において、ゲート電
極27と透明電極31およびそれらの間にはさまれた光
導電膜30とがコンデンサを形成している。また、透明
電極31が第1図FB+に示した行ライン11−、、
IL2.・・・・・と同等の行ラインを構成し、ソース
電極29が同じく列ライン12−1.12−z+・・・
・・と同等の列ラインを構成しており、全体として、第
1図(Blに示したものと同等の回路が構成されている
。よって第1図(Blを利用して動作説明等を行なうこ
ととする。
極27と透明電極31およびそれらの間にはさまれた光
導電膜30とがコンデンサを形成している。また、透明
電極31が第1図FB+に示した行ライン11−、、
IL2.・・・・・と同等の行ラインを構成し、ソース
電極29が同じく列ライン12−1.12−z+・・・
・・と同等の列ラインを構成しており、全体として、第
1図(Blに示したものと同等の回路が構成されている
。よって第1図(Blを利用して動作説明等を行なうこ
ととする。
次に、このように構成された固体撮像装置に、第1図(
C1の波形図に示される信号が加わったときの動作を説
明する。
C1の波形図に示される信号が加わったときの動作を説
明する。
まず、垂直走査信号φG、が電圧VφRとなると、行ラ
インIL1に電圧vφRが加わり、S T Tl0−+
+。
インIL1に電圧vφRが加わり、S T Tl0−+
+。
10−+z、・・・・10−、、のゲート・トレイン間
のpn接合が順バイアスされる。このため、ゲート電極
27−光導電膜30−透明電極31から成るコンデンサ
は電圧(VφR−φB)まで充電される。ここでφBは
pn接合の順方向電圧である。その後垂直走査信号φG
1がO■となると、上記コンデンサに電圧(■φR−φ
B)が保たれ、S I Tl0−++、 10−+□。
のpn接合が順バイアスされる。このため、ゲート電極
27−光導電膜30−透明電極31から成るコンデンサ
は電圧(VφR−φB)まで充電される。ここでφBは
pn接合の順方向電圧である。その後垂直走査信号φG
1がO■となると、上記コンデンサに電圧(■φR−φ
B)が保たれ、S I Tl0−++、 10−+□。
・・・・・・10− 、llの各ゲート電位■6は、−
(vφ8−φB)となる。
(vφ8−φB)となる。
この状態で光入射が無ければ、ゲート電位■。
はそのまま保たれるが、光入射があると光導電膜30の
抵抗が低下するため、コンデンサが放電17、ゲート電
位vGは上昇する。この電位上昇は、画素ごとに入射し
た光量にほぼ比例したものとなる。
抵抗が低下するため、コンデンサが放電17、ゲート電
位vGは上昇する。この電位上昇は、画素ごとに入射し
た光量にほぼ比例したものとなる。
読出し周期後に垂直走査信号φG1がVφ。となると、
行ライン11−1に電圧■φ0が加わる。このためS
I Tl0−++、 10−+□、・・・・・・10−
、、のゲート電位はさらに■IIIGだけ上昇する。こ
のため、列選択信号φS5.φS2.・・・・・φS7
により、列選択トランジスタ13−1.13−2.・・
・・・・・・・13−、lが順次オンするに従い、S
I Tl0−11.10−12.・・・・・・10−、
、、の入射光に比例した信号がビデオライン24より出
力される。
行ライン11−1に電圧■φ0が加わる。このためS
I Tl0−++、 10−+□、・・・・・・10−
、、のゲート電位はさらに■IIIGだけ上昇する。こ
のため、列選択信号φS5.φS2.・・・・・φS7
により、列選択トランジスタ13−1.13−2.・・
・・・・・・・13−、lが順次オンするに従い、S
I Tl0−11.10−12.・・・・・・10−、
、、の入射光に比例した信号がビデオライン24より出
力される。
続いて垂直走査信号φG1が電圧■φ4.となると、先
に述ヘタようニS I Tl0−++、 10−+z、
”””10−+−の各ゲートは同時にリセットされ、
電位−(■■−φB)となる。以後、同様の動作が、順
次、垂直走査信号φG2.φG3.・・・・・φGmの
印加により行ライン114.・・・・・11−、Iに接
続された各317群においてもおこなわれ、一画面ごと
に、S I Tl0−z。
に述ヘタようニS I Tl0−++、 10−+z、
”””10−+−の各ゲートは同時にリセットされ、
電位−(■■−φB)となる。以後、同様の動作が、順
次、垂直走査信号φG2.φG3.・・・・・φGmの
印加により行ライン114.・・・・・11−、Iに接
続された各317群においてもおこなわれ、一画面ごと
に、S I Tl0−z。
10−1□、・・・・・・io−、、,10−2,、1
0−2□、・・・・・・10−、、.10−ml、 1
0−.2.・・・・・・・・10−1の順で、順次各画
素の入射光に比例した信号が読出されて、ビデオ信号が
得られる。
0−2□、・・・・・・10−、、.10−ml、 1
0−.2.・・・・・・・・10−1の順で、順次各画
素の入射光に比例した信号が読出されて、ビデオ信号が
得られる。
以上説明したように、この実施例で示した構成により、
ビデオ信号読出しの可能な固体撮像装置が得られるが、
この構成によれば、光電変換がゲート電極」二に形成し
た光導電膜でおこなわれるため、分光感度が=1視域全
般にわたって高い好ましい特性のものとなる。また、受
光部分の開口率が高く、高密度・高集積化に適したもの
となる。
ビデオ信号読出しの可能な固体撮像装置が得られるが、
この構成によれば、光電変換がゲート電極」二に形成し
た光導電膜でおこなわれるため、分光感度が=1視域全
般にわたって高い好ましい特性のものとなる。また、受
光部分の開口率が高く、高密度・高集積化に適したもの
となる。
第4図(8)は、本発明の他の実施例の構成を示す平面
図であり、第4図(8)はそのx−x’線に沿った断面
図である。
図であり、第4図(8)はそのx−x’線に沿った断面
図である。
この実施例において、SI’rのトレインを構成するシ
リコン基板21上に、チャネルを構成するエピタキシャ
ル層22、SITのソース領域23、ゲート領域24が
形成されている点は、第1実施例と同様である。この実
施例では、分離領域25内に溝が形成され、その溝内に
、延長されたゲート電極27、誘電体膜32、キャパシ
タ電極33が順次積層されている。この積層構成は、た
とえば次の工程により形成される。
リコン基板21上に、チャネルを構成するエピタキシャ
ル層22、SITのソース領域23、ゲート領域24が
形成されている点は、第1実施例と同様である。この実
施例では、分離領域25内に溝が形成され、その溝内に
、延長されたゲート電極27、誘電体膜32、キャパシ
タ電極33が順次積層されている。この積層構成は、た
とえば次の工程により形成される。
(1) エピタキシャル層22をリアクティブイオンエ
ツチング(RI B)することによるUiJIの形成(
21U@部分のエピタキシャル層の熱酸化にょるSiO
□膜の形成 (3)ゲート電極27となるポリシリコン膜のCVD法
による形成 (4) ポリシリコン膜の熱酸化によるSiO□からな
る誘電体膜32の形成 (5ン 光導電II!30をゲート電極27上に形成し
た後のキャパシタ電極33の形成 なお、29はソース電極、31は光導電膜30上にキャ
パシタ電極33と接触して形成された透明電極で、これ
らの電極は互いに直交して配置されていて、第1実施例
と同様に、列ライン及び行ラインを構成している。
ツチング(RI B)することによるUiJIの形成(
21U@部分のエピタキシャル層の熱酸化にょるSiO
□膜の形成 (3)ゲート電極27となるポリシリコン膜のCVD法
による形成 (4) ポリシリコン膜の熱酸化によるSiO□からな
る誘電体膜32の形成 (5ン 光導電II!30をゲート電極27上に形成し
た後のキャパシタ電極33の形成 なお、29はソース電極、31は光導電膜30上にキャ
パシタ電極33と接触して形成された透明電極で、これ
らの電極は互いに直交して配置されていて、第1実施例
と同様に、列ライン及び行ラインを構成している。
そしてこの実施例では、ゲート電極27と誘電体膜32
及びキャパシタ電極33とがコンデンサを形成しており
、このコンデンサは、ゲート領域24と誘明電極31と
の間に、ゲート電極27と光導電膜30および透明電極
31とから成るコンデンサと並列に接続されている。こ
のため両者のコンデンサによる容量値は、第1実施例の
ものに比較し、かなり大きいものとなる。
及びキャパシタ電極33とがコンデンサを形成しており
、このコンデンサは、ゲート領域24と誘明電極31と
の間に、ゲート電極27と光導電膜30および透明電極
31とから成るコンデンサと並列に接続されている。こ
のため両者のコンデンサによる容量値は、第1実施例の
ものに比較し、かなり大きいものとなる。
通常、光導電膜30の厚さは、十分な光感度をとるため
数μmとなっている。このため第1実施例におけるコン
デンサの容量値は、信号電荷を十分蓄積するには不足す
ることもある。この実施例はこの欠点を補うものであり
、しかも、この実施例では、分H9=M域を利用してコ
ンデンサを形成しているため、小面積で大きい容量値を
得ることが可能である。動作は第1実施例と同一である
。
数μmとなっている。このため第1実施例におけるコン
デンサの容量値は、信号電荷を十分蓄積するには不足す
ることもある。この実施例はこの欠点を補うものであり
、しかも、この実施例では、分H9=M域を利用してコ
ンデンサを形成しているため、小面積で大きい容量値を
得ることが可能である。動作は第1実施例と同一である
。
第5図へは、更に他の実施例の構成を示す平面図であり
、同図(Ellは、そのx−x’線に沿った断面図であ
る。
、同図(Ellは、そのx−x’線に沿った断面図であ
る。
この実施例において、SITのドレインを構成するシリ
コン基板21上に、チャネルを構成するエビクキシャル
層22、SITのソース領域23、ゲート領域24が形
成されている点については、第1及び第2実施例と同様
である。
コン基板21上に、チャネルを構成するエビクキシャル
層22、SITのソース領域23、ゲート領域24が形
成されている点については、第1及び第2実施例と同様
である。
この実施例では、ゲート領域24上の一部に、薄いSi
O□等からなる誘電体膜34及びキャパシタ電極35が
積層された%lTMが形成されている。そして、これら
の各構成部材24.34.35でコンデンサを形成して
おり、一方向に配列された各キャパシタ電極35は互い
に接続されている。ゲート領域24の他の部分には、コ
ンタクトホール28を通してゲート電極27が接続され
ている。そして、ゲート電極27とキャパシタ電極35
とは、PSG等から成る眉間絶縁膜36により分離され
ている。ゲート電極27上には、光導電膜30及び−透
明電極31が形成されているが、この実施例においては
、光導電膜30及び透明電極31は、パターンを形成せ
ず、一様に形成されている。そして、キャパシタ電極3
5及びソース電極29とは互いに直交し、それぞれ行ラ
イン及び列ラインを形成するように構成されている。
O□等からなる誘電体膜34及びキャパシタ電極35が
積層された%lTMが形成されている。そして、これら
の各構成部材24.34.35でコンデンサを形成して
おり、一方向に配列された各キャパシタ電極35は互い
に接続されている。ゲート領域24の他の部分には、コ
ンタクトホール28を通してゲート電極27が接続され
ている。そして、ゲート電極27とキャパシタ電極35
とは、PSG等から成る眉間絶縁膜36により分離され
ている。ゲート電極27上には、光導電膜30及び−透
明電極31が形成されているが、この実施例においては
、光導電膜30及び透明電極31は、パターンを形成せ
ず、一様に形成されている。そして、キャパシタ電極3
5及びソース電極29とは互いに直交し、それぞれ行ラ
イン及び列ラインを形成するように構成されている。
この実施例による固体撮像装置の回路構成は、第6図に
示す通りである。第1図fB)に示した符号と同一符号
を付した部分は、同−又は同等の構成部材を示す。
示す通りである。第1図fB)に示した符号と同一符号
を付した部分は、同−又は同等の構成部材を示す。
キャパシタ電極35が行ライン11−、、11−z+・
・・・・・・1l−TIを、ソース電極が列ライン12
−+、 12−2.・・・・・・・・・12−fiを構
成しており、各画素を構成するSI Tl0−++、
1.0−+□、・・・・・・10−、、の各ゲート領域
24には、光導電膜30、透明電極31カイら成るコン
デンサ40−++、4O−It、 ”””40−11−
が接続されている。
・・・・・・1l−TIを、ソース電極が列ライン12
−+、 12−2.・・・・・・・・・12−fiを構
成しており、各画素を構成するSI Tl0−++、
1.0−+□、・・・・・・10−、、の各ゲート領域
24には、光導電膜30、透明電極31カイら成るコン
デンサ40−++、4O−It、 ”””40−11−
が接続されている。
そして、これらのコンデンサ40−++、40〜12.
・・・・・・40−、、の外部電極を構成する一様に形
成されている透明電極31には、ターゲット電Hvtが
接続されている。
・・・・・・40−、、の外部電極を構成する一様に形
成されている透明電極31には、ターゲット電Hvtが
接続されている。
次に、このように構成された回路構成をもつ固体撮像装
置に、第1図(C)の波形図に示される信号が加わった
ときの動作を説明する。
置に、第1図(C)の波形図に示される信号が加わった
ときの動作を説明する。
まず、垂直走査信号φG、が電圧■φ2となると、行ラ
イン11−1に電圧■翻が加わり、S I Tl0−z
。
イン11−1に電圧■翻が加わり、S I Tl0−z
。
10−+z、 0116.40−+−のゲー1− ・ド
レイン間のpn接合が順バイアスされ、ゲート領域24
−誘電体膜34−キャパシタ電極35から成るコンデン
サ40−z。
レイン間のpn接合が順バイアスされ、ゲート領域24
−誘電体膜34−キャパシタ電極35から成るコンデン
サ40−z。
40−12. ” ” ” 40−1は、(v、1JR
−φB)まで充電される。続いて、垂直走査信号φG1
がOvとなると、S I Tl(L++、 10−+□
、・・・・・・10− + 、、のゲート電位は−(V
φR−φB)となる。この後光入射があると、光導電膜
30の抵抗率が低下するため、各SITのゲート領域2
4にターゲット電源■1から透明電極31、光導電膜3
0を通して電流が流れ、各SITのゲート電位は上昇す
る。この電位」二昇は画素ごとに入射した光量にほぼ比
例する。
−φB)まで充電される。続いて、垂直走査信号φG1
がOvとなると、S I Tl(L++、 10−+□
、・・・・・・10− + 、、のゲート電位は−(V
φR−φB)となる。この後光入射があると、光導電膜
30の抵抗率が低下するため、各SITのゲート領域2
4にターゲット電源■1から透明電極31、光導電膜3
0を通して電流が流れ、各SITのゲート電位は上昇す
る。この電位」二昇は画素ごとに入射した光量にほぼ比
例する。
読出し周!す1後に垂直走査信号φG、がV 、1.、
、となると、行ライン1】−1に電圧Vφ0が加わり、
このためS I Tl0−++、 1o−1□、・・・
・・・10− 、、lのゲート電位は更にVβだけ上昇
する。したがって、列選択信号φS5.φSz、・・・
・・φSアにより、列選択トランジスタIL、、!3〜
2.・・・・・・・13−、が順次オンするにしたがい
、S T Tl0−++、 10−+□、・・・・・・
10−1.、の信号がビデオライン24より出力される
。以下同様にして一画面のビデオ信号が順次読出される
。
、となると、行ライン1】−1に電圧Vφ0が加わり、
このためS I Tl0−++、 1o−1□、・・・
・・・10− 、、lのゲート電位は更にVβだけ上昇
する。したがって、列選択信号φS5.φSz、・・・
・・φSアにより、列選択トランジスタIL、、!3〜
2.・・・・・・・13−、が順次オンするにしたがい
、S T Tl0−++、 10−+□、・・・・・・
10−1.、の信号がビデオライン24より出力される
。以下同様にして一画面のビデオ信号が順次読出される
。
この実施例においては、光導電膜及び透明電極のパター
ニングを必要としないため、製造容易となる利点がある
。
ニングを必要としないため、製造容易となる利点がある
。
以上実施例に基づいて詳細に説明したように、本発明は
、受光領域となる光導電膜を、各画素を構成するSIT
のゲート領域に接続してその上部に配設したので、画素
寸法を微小化しても、受光効率が高く、可視光の全波長
領域に亘り感度を高くすることができ、高密度で、且つ
高感度のカラー撮像に適した固体撮像装置を得ることが
できる。
、受光領域となる光導電膜を、各画素を構成するSIT
のゲート領域に接続してその上部に配設したので、画素
寸法を微小化しても、受光効率が高く、可視光の全波長
領域に亘り感度を高くすることができ、高密度で、且つ
高感度のカラー撮像に適した固体撮像装置を得ることが
できる。
また、本発明に、1、る撮橡装置番、二おいてし、し、
他画素への信号の混入がなくなり、したがって解像度が
高く、またカラー撮像時の混色がなくなるという効果が
得られる。
他画素への信号の混入がなくなり、したがって解像度が
高く、またカラー撮像時の混色がなくなるという効果が
得られる。
第1図へは、先に提案した固体撮像装置の一画素を構成
するSITの断面図、第1図(Blは、該装置全体の回
路構成図、第1図+CIは、該装置の動作用信号波形図
、第2図は、シリコンの光吸収係数の波長依存性を示す
図、第3図(8)は、本発明の固体撮像装置の第1実施
例の構成を示す平面図、第3図(B)は、そのx−x’
線に沿った断面図、第4図へは、第2実施例の構成を示
す平面図、第4図(8)は、同しくその断面図、第50
八は、第3実施例の構成を示す平面図、第5図fBlは
、同じくその断面図、第6図は、第3実施例の回路構成
図である。 図において、1,21はドレイン、2,22はチャネル
領域、3,23はソース、4.24はゲート領域、6は
ゲート電極、7はコンデンサ、10−、、.10.□I
□。 、・・・はSIT、11−++ 1l−it・・・・・
は行ライン、12−1+ 12−2+・・・・は列ライ
ン、13−1.13−z+・・・・・は列選択トランジ
スタ、14はビデオライン、16は垂直走査回路、17
は水平走査回路、25は分離領域、26は絶縁膜、27
はゲート電極、29はソース電極、30は光導電膜、3
1は透明電極、32.34は誘電体膜、33、35はキ
ャパシタ電極、36は絶縁膜を示す。 特許出願人 オリンパス光学工業株式会社代理人弁理士
最 上 健 治 第1図 (A) (B) 第1図 (C) φS3 人(AIIIJ 東3図 (A) (B) 第4図 (A) (B) 32 25 24 23 /z Z’) 11第5図 (A) (B) 手続補正書 昭和59年 7月24日 特許庁長官 志 賀 学 殿 1、事件の表示 昭和59年 特 許 願 第109615号2、発明の
名称 固体撮像装置 3、補正をする者 4、代理人 6、補正により増加する発明の数 な し7、補正の対
象 明細書の発明の詳細な説明の欄8、補正の内容 明細書第8頁20行にr e =1.5 xlO−”J
とあるのを、[6−II/l)”x3x/ρ−”=1.
5 Xl0−”j ii正tル。 以上
するSITの断面図、第1図(Blは、該装置全体の回
路構成図、第1図+CIは、該装置の動作用信号波形図
、第2図は、シリコンの光吸収係数の波長依存性を示す
図、第3図(8)は、本発明の固体撮像装置の第1実施
例の構成を示す平面図、第3図(B)は、そのx−x’
線に沿った断面図、第4図へは、第2実施例の構成を示
す平面図、第4図(8)は、同しくその断面図、第50
八は、第3実施例の構成を示す平面図、第5図fBlは
、同じくその断面図、第6図は、第3実施例の回路構成
図である。 図において、1,21はドレイン、2,22はチャネル
領域、3,23はソース、4.24はゲート領域、6は
ゲート電極、7はコンデンサ、10−、、.10.□I
□。 、・・・はSIT、11−++ 1l−it・・・・・
は行ライン、12−1+ 12−2+・・・・は列ライ
ン、13−1.13−z+・・・・・は列選択トランジ
スタ、14はビデオライン、16は垂直走査回路、17
は水平走査回路、25は分離領域、26は絶縁膜、27
はゲート電極、29はソース電極、30は光導電膜、3
1は透明電極、32.34は誘電体膜、33、35はキ
ャパシタ電極、36は絶縁膜を示す。 特許出願人 オリンパス光学工業株式会社代理人弁理士
最 上 健 治 第1図 (A) (B) 第1図 (C) φS3 人(AIIIJ 東3図 (A) (B) 第4図 (A) (B) 32 25 24 23 /z Z’) 11第5図 (A) (B) 手続補正書 昭和59年 7月24日 特許庁長官 志 賀 学 殿 1、事件の表示 昭和59年 特 許 願 第109615号2、発明の
名称 固体撮像装置 3、補正をする者 4、代理人 6、補正により増加する発明の数 な し7、補正の対
象 明細書の発明の詳細な説明の欄8、補正の内容 明細書第8頁20行にr e =1.5 xlO−”J
とあるのを、[6−II/l)”x3x/ρ−”=1.
5 Xl0−”j ii正tル。 以上
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 【1) 行選択制御信号を印加する複数の行ラインと、
列選択信号を印加する複数の列ラインと、列ラインに接
続された一方の主電極と共通に接続された他方の主電極
と主電極間に配設されたチャネル領域とゲート領域とか
らなる画素を構成する静電誘導形トランジスタと、該ト
ランジスタのゲート領域と行ラインとの間に接続された
コンデンサと、前記ゲート領域に接続された光導電膜と
を備えたことを特徴とする固体撮像装置。 (2)前記コンデンサは、前記ゲート領域と前記行ライ
ンとそれらの間に配設された光導電膜とにより構成され
ていることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の固
体撮像装置。 (3)前記コンデンサは、前記ゲート領域と前記行ライ
ンとそれらの間に配設された絶縁膜とで構成され、前記
ゲート領域に接続された光導電膜にはターゲット電圧が
印加された透明電極が配設されていることを特徴とする
特許請求の範囲第1項記載の固体撮像装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59109615A JPS60254886A (ja) | 1984-05-31 | 1984-05-31 | 固体撮像装置 |
| US06/736,073 US4644402A (en) | 1984-05-31 | 1985-05-20 | Solid state image sensor |
| DE3519077A DE3519077C2 (de) | 1984-05-31 | 1985-05-28 | Festkörper-Bildsensor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59109615A JPS60254886A (ja) | 1984-05-31 | 1984-05-31 | 固体撮像装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60254886A true JPS60254886A (ja) | 1985-12-16 |
Family
ID=14514783
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59109615A Pending JPS60254886A (ja) | 1984-05-31 | 1984-05-31 | 固体撮像装置 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4644402A (ja) |
| JP (1) | JPS60254886A (ja) |
| DE (1) | DE3519077C2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63174480A (ja) * | 1987-01-14 | 1988-07-18 | Hitachi Ltd | 光電変換装置 |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0652786B2 (ja) * | 1986-05-13 | 1994-07-06 | 三菱電機株式会社 | 固体撮像素子 |
| JPS6442992A (en) * | 1987-08-08 | 1989-02-15 | Olympus Optical Co | Solid-state image pickup device |
| JPH01210871A (ja) * | 1988-02-18 | 1989-08-24 | Victor Co Of Japan Ltd | 表面電位分布と対応する電気信号の発生装置 |
| US5245452A (en) * | 1988-06-24 | 1993-09-14 | Matsushita Electronics Corporation | Active matric drive liquid crystal display device using polycrystalline silicon pixel electrodes |
| US5138416A (en) * | 1991-07-12 | 1992-08-11 | Xerox Corporation | Multi-color photosensitive element with heterojunctions |
| US5317174A (en) * | 1993-02-19 | 1994-05-31 | Texas Instruments Incorporated | Bulk charge modulated device photocell |
| JPH06334920A (ja) * | 1993-03-23 | 1994-12-02 | Nippon Hoso Kyokai <Nhk> | 固体撮像素子とその駆動方法 |
| JP5076528B2 (ja) * | 2007-02-06 | 2012-11-21 | 株式会社ニコン | 光電変換部の連結/分離構造、固体撮像素子及び撮像装置 |
Family Cites Families (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3906544A (en) * | 1971-07-14 | 1975-09-16 | Gen Electric | Semiconductor imaging detector device |
| JPS5850030B2 (ja) * | 1979-03-08 | 1983-11-08 | 日本放送協会 | 光電変換装置およびそれを用いた固体撮像板 |
| JPS6033342B2 (ja) * | 1979-06-04 | 1985-08-02 | 株式会社日立製作所 | 固体撮像装置 |
| JPS585086A (ja) * | 1981-07-01 | 1983-01-12 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 固体撮像装置 |
| JPS58105672A (ja) * | 1981-12-17 | 1983-06-23 | Fuji Photo Film Co Ltd | 半導体撮像装置 |
| JPS59108457A (ja) * | 1982-12-14 | 1984-06-22 | Olympus Optical Co Ltd | 固体撮像素子 |
| JPH0744661B2 (ja) * | 1982-12-14 | 1995-05-15 | オリンパス光学工業株式会社 | 固体撮像装置 |
| JPS59108476A (ja) * | 1982-12-14 | 1984-06-22 | Junichi Nishizawa | 2次元固体撮像装置及びその読出し方法 |
| JPS59148473A (ja) * | 1983-02-14 | 1984-08-25 | Junichi Nishizawa | 2次元固体撮像装置の読出し方法 |
| JPS59153381A (ja) * | 1983-02-22 | 1984-09-01 | Junichi Nishizawa | 2次元固体撮像装置 |
-
1984
- 1984-05-31 JP JP59109615A patent/JPS60254886A/ja active Pending
-
1985
- 1985-05-20 US US06/736,073 patent/US4644402A/en not_active Expired - Fee Related
- 1985-05-28 DE DE3519077A patent/DE3519077C2/de not_active Expired
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63174480A (ja) * | 1987-01-14 | 1988-07-18 | Hitachi Ltd | 光電変換装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE3519077A1 (de) | 1985-12-05 |
| DE3519077C2 (de) | 1987-03-19 |
| US4644402A (en) | 1987-02-17 |
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