JPS61281790A - 固体撮像装置 - Google Patents
固体撮像装置Info
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- JPS61281790A JPS61281790A JP60122463A JP12246385A JPS61281790A JP S61281790 A JPS61281790 A JP S61281790A JP 60122463 A JP60122463 A JP 60122463A JP 12246385 A JP12246385 A JP 12246385A JP S61281790 A JPS61281790 A JP S61281790A
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- Japan
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- color
- semiconductor layer
- charge
- solid
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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】
〔発明あ利用分野〕
本発明は、カラービデオカメラにおいて、特に高照度で
の白バランスずれを抑圧するのに好適な固体撮像装置に
関する。
の白バランスずれを抑圧するのに好適な固体撮像装置に
関する。
固体撮像素子を用いたカラービデオカメラ（固体カメラ
）は、色再現性がよく、小形、軽量。
）は、色再現性がよく、小形、軽量。
低消費電力、長寿命といった、従来の管式カメラにない
特長をもつものである。その固体カメラは、半導体基板
上にプレイ状に設けた光電変換部によって光を電荷（電
気信号）に変換し、その電荷を順次読みだすものである
。光電変換部は、入射光の光量が増大すれば変換後の電
荷も多くなるものであるが、入射光量が増大し光電変換
部で蓄積できる最大電荷量以上の電荷が発生した場合、
その電荷は周辺部へ流れだす。
特長をもつものである。その固体カメラは、半導体基板
上にプレイ状に設けた光電変換部によって光を電荷（電
気信号）に変換し、その電荷を順次読みだすものである
。光電変換部は、入射光の光量が増大すれば変換後の電
荷も多くなるものであるが、入射光量が増大し光電変換
部で蓄積できる最大電荷量以上の電荷が発生した場合、
その電荷は周辺部へ流れだす。
この状態は、例えば、明るい光源を撮影すると、その光
源の周辺まで光がＫじんだようになるブルーミングと呼
ばれるものである。この余剰電荷を有効に吸収する方法
としては、例えば、特開昭５７−１７５２７５号公報に
書かれている方法が知られている。この例では、光電変
換部の垂直下方向に、ある障壁をはさむ形で掃き出し口
を設けたものである。すなわち、光電変換された電荷が
光電変換部に蓄積していき、先程述べた障壁を越えるま
で電荷が蓄積したなら、この障壁を越えた電荷を掃き出
してブルーミングな抑圧するものである。
源の周辺まで光がＫじんだようになるブルーミングと呼
ばれるものである。この余剰電荷を有効に吸収する方法
としては、例えば、特開昭５７−１７５２７５号公報に
書かれている方法が知られている。この例では、光電変
換部の垂直下方向に、ある障壁をはさむ形で掃き出し口
を設けたものである。すなわち、光電変換された電荷が
光電変換部に蓄積していき、先程述べた障壁を越えるま
で電荷が蓄積したなら、この障壁を越えた電荷を掃き出
してブルーミングな抑圧するものである。
ところで、一つの固体撮像素子でカラー映像を得るため
の素子では、光電変換部には数種類の色フィルタが繰り
返しかぶせられている。単板式固体カメラはコスト低減
に有利であり、先程述べた固体カラービデオカメラの性
能のよさと相俟って今後の家庭用ビデオカメラで本命視
されている。
の素子では、光電変換部には数種類の色フィルタが繰り
返しかぶせられている。単板式固体カメラはコスト低減
に有利であり、先程述べた固体カラービデオカメラの性
能のよさと相俟って今後の家庭用ビデオカメラで本命視
されている。
光電変換部に配置される色フイルタ構成を大まかに分類
すると、赤、緑、青という光の５原色を用いる原色方式
と、透明、黄、シアン、緑といった緑を主体にした補色
方式がある。色フィルタは、色ごとに分光透過率が異な
るものであり、また、光電変換部の分光感度特性も異な
るものである。この２点により、各色信号をとりだす光
電変換素子の入射光量に対する感度が違ってくる。しか
しながら、光電変換された信号電荷の最大値は色フィル
タには依存しないので、各色フィルタに対応して光電変
換部が飽和する飽和光量が異なってくる。
すると、赤、緑、青という光の５原色を用いる原色方式
と、透明、黄、シアン、緑といった緑を主体にした補色
方式がある。色フィルタは、色ごとに分光透過率が異な
るものであり、また、光電変換部の分光感度特性も異な
るものである。この２点により、各色信号をとりだす光
電変換素子の入射光量に対する感度が違ってくる。しか
しながら、光電変換された信号電荷の最大値は色フィル
タには依存しないので、各色フィルタに対応して光電変
換部が飽和する飽和光量が異なってくる。
飽和光景が色フイルタ間で異なった場合でも、原色方式
では５原色の各信号を直接増り出すため問題はない。し
かし、補色方式の場合には、演算によって必要な原色信
号を得ているため、光！変換部に飽和光量以上の光が照
射された場合、色再現性が崩れてしまう。これがいわゆ
るハイライトグリーンであり、緑を主体にした補色フィ
ルタを用いることで、高照度の白色が緑色に着色する現
象である。
では５原色の各信号を直接増り出すため問題はない。し
かし、補色方式の場合には、演算によって必要な原色信
号を得ているため、光！変換部に飽和光量以上の光が照
射された場合、色再現性が崩れてしまう。これがいわゆ
るハイライトグリーンであり、緑を主体にした補色フィ
ルタを用いることで、高照度の白色が緑色に着色する現
象である。
先程の公知例では、高照度でのブルーミングの抑圧は可
能であるが、このハイライトグリーン罠対しては伺ら対
処することができない。
能であるが、このハイライトグリーン罠対しては伺ら対
処することができない。
本発明の目的は、モニタ画面」二で高照度の物体に生ず
る偽像色信号をなくすことにある。
る偽像色信号をなくすことにある。
上記目的を達成するため、本発明では、各色フィルタに
対応する光電変換部の最大蓄積電荷量を変え、全ての光
電変換部の飽和光量をそろえればよいということに基い
て成されている。
対応する光電変換部の最大蓄積電荷量を変え、全ての光
電変換部の飽和光量をそろえればよいということに基い
て成されている。
以下、本発明の原理を第７図、第８図を用いて説明する
。
。
第７図は光１！変換素子の入射光量に対する出力信号量
を示す。同図は色フィルタとして透明（Ｗ）、黄（Ｙｇ
） 、シアン（Ｃ，ｙ） 、緑ＣＧ）を用いた場合を例
にとっており、各色フィルタに対応する信号量をそれぞ
れｕ１４ａ、Ｑｙ、ｙで表している。
を示す。同図は色フィルタとして透明（Ｗ）、黄（Ｙｇ
） 、シアン（Ｃ，ｙ） 、緑ＣＧ）を用いた場合を例
にとっており、各色フィルタに対応する信号量をそれぞ
れｕ１４ａ、Ｑｙ、ｙで表している。
ところで、各色信号を原色信号の赤（ｒ）６緑Ｃｇ）
。
。
青（ｂ）、に分解するなら次式の通りになる。
ｖｕ＝ｒ＋ｙ＋ｂ
ｙ６＝： ｒ ＋ ＃
ｃｙ ＝ １−１− ｂ
ｔ＝ｔ
Ｗの飽和光量以下である光量Ｌ１が入射した場合、輝度
信号Ｙ１と赤信号Ｒ＋ 、青信号Ｂ１は、Ｗ。
信号Ｙ１と赤信号Ｒ＋ 、青信号Ｂ１は、Ｗ。
ｙ’ｍＣ１，ｆを演算することで次の値を得る。
Ｙｌ ＝ｔｌＪ＋ ＋ｙａ１＋ｃ１１＋２＋ ＝２ （
ｔ”ｌ ＋２ｐ＋＋か）Ｂ＋ ＝ ｗ＋′−４−ｙａ＋
−ｃｙｌ−１＋ ＝ ２ｒ＋几＋ ＝ｕ＋ −ｙａ＋
−４−ｃｙ＋−１１＝２ｈ＋輝度信号は一般に、０．５
ｒ ＋ ０．５９ｔ＋ ０．１ ｌ ｂで構成されるの
であるが、撮像素子の青信号の感度が低いため、上式の
輝度信号Ｙ１で代用が可能である。よって上記、輝度信
号Ｙ１と色信号Ｂ＋ 、 Ｒ＋から映像信号を作ること
が可能である。しかし、入射光量が飽和光量以上になり
、例えば光景Ｌ２の場合には、光電変換部で得られる信
号はＷ２＝ｙ＃２ ＝０１２ ＝＝ ｌｐとなるため、
Ｙ２ ＝ ４ｗｚ Ｒ２＝Ｏ Ｂ２二〇 となり、これを映像信号に用いれば、緑色の信号だけが
生じ、いわゆるハイライトグリーンの現象となり画質を
着るしく劣化させる。
ｔ”ｌ ＋２ｐ＋＋か）Ｂ＋ ＝ ｗ＋′−４−ｙａ＋
−ｃｙｌ−１＋ ＝ ２ｒ＋几＋ ＝ｕ＋ −ｙａ＋
−４−ｃｙ＋−１１＝２ｈ＋輝度信号は一般に、０．５
ｒ ＋ ０．５９ｔ＋ ０．１ ｌ ｂで構成されるの
であるが、撮像素子の青信号の感度が低いため、上式の
輝度信号Ｙ１で代用が可能である。よって上記、輝度信
号Ｙ１と色信号Ｂ＋ 、 Ｒ＋から映像信号を作ること
が可能である。しかし、入射光量が飽和光量以上になり
、例えば光景Ｌ２の場合には、光電変換部で得られる信
号はＷ２＝ｙ＃２ ＝０１２ ＝＝ ｌｐとなるため、
Ｙ２ ＝ ４ｗｚ Ｒ２＝Ｏ Ｂ２二〇 となり、これを映像信号に用いれば、緑色の信号だけが
生じ、いわゆるハイライトグリーンの現象となり画質を
着るしく劣化させる。
ところが、各光電、変換部の最大蓄積電荷量を色フィル
タの種類に応じて変え、第８図に示すように飽和光量と
なる入射光量を各色でそろえることで、飽和光量以上の
光量（例えばＬｓ ）においても、 Ｙｓ＝ｗｓ＋ｙａＳ＋ｃｙｓ＋ｇｓ＝ ２（τｓ ＋
２２ｇ−）−Ａｓ）ａｓ ＝ ｗｓ −４−ｙａｓ −
ｃｙｓ −Ｐ＝ ２ｒｓＢｓ ＝ ｗｓ −ｙａｓ ＋
ｃｙｓ −ｇｓ ＝： ’ｌｂｓとなり、ハイライト
グリーンは生じない。
タの種類に応じて変え、第８図に示すように飽和光量と
なる入射光量を各色でそろえることで、飽和光量以上の
光量（例えばＬｓ ）においても、 Ｙｓ＝ｗｓ＋ｙａＳ＋ｃｙｓ＋ｇｓ＝ ２（τｓ ＋
２２ｇ−）−Ａｓ）ａｓ ＝ ｗｓ −４−ｙａｓ −
ｃｙｓ −Ｐ＝ ２ｒｓＢｓ ＝ ｗｓ −ｙａｓ ＋
ｃｙｓ −ｇｓ ＝： ’ｌｂｓとなり、ハイライト
グリーンは生じない。
以下、本発明の第一の実施例を第１図〜第６図を用いて
説明する。
説明する。
第１図は、固体撮像素子の断面図で、１つの絵素領域を
示す。図中１は透明保護膜、２は色フィルタ、５は遮光
用金属層、４は絶縁層、５はゲート電極、５′はゲート
領域、６は信号線、７．８はＮ形拡散層、９，１０．１
１はＰ膨拡散層、１２はＮ形基板、１５はチャネルスト
ップのＰ膨拡散層である。
示す。図中１は透明保護膜、２は色フィルタ、５は遮光
用金属層、４は絶縁層、５はゲート電極、５′はゲート
領域、６は信号線、７．８はＮ形拡散層、９，１０．１
１はＰ膨拡散層、１２はＮ形基板、１５はチャネルスト
ップのＰ膨拡散層である。
まず、第１囚で、光電変換した電荷を読みだす仕組みを
簡単に説明する。色フィルタ１を通って入射する光Ｌν
は、光電変換部であるＮ膨拡散層７で光電変換される。
簡単に説明する。色フィルタ１を通って入射する光Ｌν
は、光電変換部であるＮ膨拡散層７で光電変換される。
Ｎ膨拡散層７は、Ｐ膨拡散層９，１１で逆バイアスされ
ることで光電変換された電荷蓄積量を高めている。この
電荷は、ゲート電極５に電圧Ｖｏが印加されることでＮ
形拡散層８へ転送され、信号線６を通じ外部に出力され
る。光電変換はＮ膨拡散層７の部分でのみ行なわれれば
よいのだが、信号線６に光が入射しても光電変換がなさ
れる。そこで、信号線６において光電変換が起きないよ
うに、遮光用金属層３で信号線６を覆っている。
ることで光電変換された電荷蓄積量を高めている。この
電荷は、ゲート電極５に電圧Ｖｏが印加されることでＮ
形拡散層８へ転送され、信号線６を通じ外部に出力され
る。光電変換はＮ膨拡散層７の部分でのみ行なわれれば
よいのだが、信号線６に光が入射しても光電変換がなさ
れる。そこで、信号線６において光電変換が起きないよ
うに、遮光用金属層３で信号線６を覆っている。
このように元！変換した電荷を順次読みだすことで、固
体カメラは映像信号を得るものである。
体カメラは映像信号を得るものである。
次に第１図のプルーミング対策について説明する。
入射光量が増大していくと、当然光電変換された電荷も
増加していく。この電荷が、他の絵素領域に流出しない
ようにチャネルストップ１５が設けられ、また、Ｎ形波
散層８忙流出して信号線６に電荷があふれないように、
光電変換部であるＮ膨拡散層７の垂直下方向にオーバー
フロードレインが設けられている。これは、Ｐ膨拡散層
１０を基準電圧にとり、Ｎ形基板１２に基準電圧より高
い電圧を印加することで両者に逆バイアスＶｓｕｔを加
え、Ｐ影領域１０を完全に空乏化させておくものである
。このオーバーフロードレインの仕組みを第５図を用い
て説明する。同図（α）はオーバーフａ−ドレインがな
い場合のポテンシャルの概略図で、同図（ｈ）はそれが
ある場合のポテンシャルの概略図である。同図の符号は
、８１図で用いた符号の領域を示したものである。ｐ膨
拡散層１０を完全に空乏化しておくことで、同図（ｂ）
で示されるように、ゲート領域５゛のポテンシャルより
も低い位置にＰ膨拡散層１０のポテンシャルを定めるこ
とができる。よって、強烈な入射光によって生ずる過剰
電子は、ゲート領域５を犯すことなくオーバーフａ−ド
レインであるＮ形基板１２に流出する、このとき、Ｐ膨
拡散層９が完全に空乏化しないような厚みにしておくこ
とで電荷を読みだすときには、Ｎ形基板１２は何ら影響
を与えることがない。補色方式において分光感度が異な
るために生ずるハイライトグリーン抑圧法について以下
説明する。
増加していく。この電荷が、他の絵素領域に流出しない
ようにチャネルストップ１５が設けられ、また、Ｎ形波
散層８忙流出して信号線６に電荷があふれないように、
光電変換部であるＮ膨拡散層７の垂直下方向にオーバー
フロードレインが設けられている。これは、Ｐ膨拡散層
１０を基準電圧にとり、Ｎ形基板１２に基準電圧より高
い電圧を印加することで両者に逆バイアスＶｓｕｔを加
え、Ｐ影領域１０を完全に空乏化させておくものである
。このオーバーフロードレインの仕組みを第５図を用い
て説明する。同図（α）はオーバーフａ−ドレインがな
い場合のポテンシャルの概略図で、同図（ｈ）はそれが
ある場合のポテンシャルの概略図である。同図の符号は
、８１図で用いた符号の領域を示したものである。ｐ膨
拡散層１０を完全に空乏化しておくことで、同図（ｂ）
で示されるように、ゲート領域５゛のポテンシャルより
も低い位置にＰ膨拡散層１０のポテンシャルを定めるこ
とができる。よって、強烈な入射光によって生ずる過剰
電子は、ゲート領域５を犯すことなくオーバーフａ−ド
レインであるＮ形基板１２に流出する、このとき、Ｐ膨
拡散層９が完全に空乏化しないような厚みにしておくこ
とで電荷を読みだすときには、Ｎ形基板１２は何ら影響
を与えることがない。補色方式において分光感度が異な
るために生ずるハイライトグリーン抑圧法について以下
説明する。
色フィルタに対応して、各光電変換部の最大蓄積電荷量
を変えろため、本実施例ではＰ形拡散層１０の厚みを色
フィルタに対応して変えている。
を変えろため、本実施例ではＰ形拡散層１０の厚みを色
フィルタに対応して変えている。
すなわち、第１図で示される絵素をＷとし、第２図で示
される絵素をＧとする。なお第２図で用いている符号は
第１図で用いている符号と同一のものを示す。第１図、
第２図のオーバーフロードレインと信号読みだしゲート
領域５′のポテンシャルを比較し、第４図に示す。（α
１ 、 （ｂ） 。
される絵素をＧとする。なお第２図で用いている符号は
第１図で用いている符号と同一のものを示す。第１図、
第２図のオーバーフロードレインと信号読みだしゲート
領域５′のポテンシャルを比較し、第４図に示す。（α
１ 、 （ｂ） 。
（Ｃ）が第１図のポテンシャルを示しくｄ）、 （＄）
、■が第２図のポテンシャルを示す。
、■が第２図のポテンシャルを示す。
光電変換領域７に入射した光は電荷となり蓄積していく
。しかしながら、第２図の例の最大蓄積電荷量は第１図
の例に比べ少ないので、（Ａ）。
。しかしながら、第２図の例の最大蓄積電荷量は第１図
の例に比べ少ないので、（Ａ）。
（Ｃ）で分かるように、第２図の例が先に飽和し。
オーバーフロードレインに過剰電荷が流出する。
よって、ゲート電極５に電圧ｖＧが印加され、（Ｃ）。
ωで示すよ５に、電荷が読みだされるときは、この例で
いうならＷとＧでＷ＞Ｇと電荷量が異なるため、ハイラ
イトグリーンは改善される。
いうならＷとＧでＷ＞Ｇと電荷量が異なるため、ハイラ
イトグリーンは改善される。
すなわち、第５図で示すＷ、Ｙｇ、Ｃｙ、Ｇの４絵素か
らなる色フィルタ配置に対しＰ膨拡散層１０の厚みを色
フィルタに対応して第６図に示すようＶｃ（ａｌ −Ｗ
、 （ｂ） −Ｙｇ 、 （ｃ］−Ｃｙ 、 （ｄ）
−Ｇと４段階に変えることで、各絵素から得られる信
号は、第８図のようにすることが可能である。
らなる色フィルタ配置に対しＰ膨拡散層１０の厚みを色
フィルタに対応して第６図に示すようＶｃ（ａｌ −Ｗ
、 （ｂ） −Ｙｇ 、 （ｃ］−Ｃｙ 、 （ｄ）
−Ｇと４段階に変えることで、各絵素から得られる信
号は、第８図のようにすることが可能である。
厚みを変える上で精度が問題となるが、これは比較的ラ
フなものでも視覚上の改善効果は太きい。
フなものでも視覚上の改善効果は太きい。
本実施例によれば、高照度での色バランスずれを抑圧で
きる。
きる。
次に第二の実施例を第９図及び第１０図を用いて説明す
る。第９図は、第１図、第２図で示した絵素の断面のう
ち、光電変換部であるＮ膨拡散層７と完全に空乏層化し
たＰ膨拡散層１０及びＮ形基板１２を示したものである
。同一（α） 、 （ｂ） 。
る。第９図は、第１図、第２図で示した絵素の断面のう
ち、光電変換部であるＮ膨拡散層７と完全に空乏層化し
たＰ膨拡散層１０及びＮ形基板１２を示したものである
。同一（α） 、 （ｂ） 。
（Ｃ） 、 （ｄＩがそれぞれＷ、Ｙｇ、Ｃｙ、Ｇの分
光感度を有するものとする。４者を比較して分かるよう
忙この例ではＣｃ） 、 （＋４に示す如（Ｃｙ、Ｇの
絵素のＰ膨拡散層１ｏの幅を（α）、 （Ａ） Ｋ比べ
て薄くすることで第１０図に示されるような光電変換特
性を得るものである。
光感度を有するものとする。４者を比較して分かるよう
忙この例ではＣｃ） 、 （＋４に示す如（Ｃｙ、Ｇの
絵素のＰ膨拡散層１ｏの幅を（α）、 （Ａ） Ｋ比べ
て薄くすることで第１０図に示されるような光電変換特
性を得るものである。
本実施例では、第１０図で示す入射光量Ｌ４の場合、完
全な色再現性は得られず、入射光が白色光であっても映
像では薄いグリーンとなる。しかし４雅の絵素のＰ膨拡
散層１０の厚みを変えない場合に比べると、視覚上の改
善効果は著るしい。
全な色再現性は得られず、入射光が白色光であっても映
像では薄いグリーンとなる。しかし４雅の絵素のＰ膨拡
散層１０の厚みを変えない場合に比べると、視覚上の改
善効果は著るしい。
ところで、Ｐ膨拡散層１０の厚みを薄くすることで光電
変換部の分光感覚特性も変化する。しかし、この変化は
、長波長側の感度を低下させるものであり、Ｇ、Ｃｙの
絵素にはほとんど影響を及ぼさない。
変換部の分光感覚特性も変化する。しかし、この変化は
、長波長側の感度を低下させるものであり、Ｇ、Ｃｙの
絵素にはほとんど影響を及ぼさない。
本実施例においては、Ｐ膨拡散層１ｏの厚みを２段階に
することで生産工程を減らすことができ、かつ、高照度
での色バランスずれを抑圧できる。
することで生産工程を減らすことができ、かつ、高照度
での色バランスずれを抑圧できる。
第１１図、第１２図は第三の実施例を前記第９図。
第１０図と同様に示すもので、Ｇの分光感度を有する絵
素のＰ膨拡散層１０の厚みのみを変えたものである。第
１１図は第９図同様第１図、第２図で示した絵素の断面
のうち、光電変換部であるＮ膨拡散層７と完全に空乏層
化したＰ膨拡散層１０及びＮ形基板１２を示したもので
ある。同図Ｃα）。
素のＰ膨拡散層１０の厚みのみを変えたものである。第
１１図は第９図同様第１図、第２図で示した絵素の断面
のうち、光電変換部であるＮ膨拡散層７と完全に空乏層
化したＰ膨拡散層１０及びＮ形基板１２を示したもので
ある。同図Ｃα）。
（Ａ） 、 （Ｃ） 、 （ｄ）がそれぞれＷ、Ｙｇ、
Ｃｙ、Ｇの分光感度を有する光電変換部を示す。本実施
例では第１２図に示されるようにＧの飽和信号レベルが
変わるものであり、入射光量Ｌ５において完全な色再現
性は得られず、入射光が白色光であっても映像は薄いシ
アンとなる。しかし本実施例においても高照度での色バ
ランスずれの視覚上の改善効果は著るしい。
Ｃｙ、Ｇの分光感度を有する光電変換部を示す。本実施
例では第１２図に示されるようにＧの飽和信号レベルが
変わるものであり、入射光量Ｌ５において完全な色再現
性は得られず、入射光が白色光であっても映像は薄いシ
アンとなる。しかし本実施例においても高照度での色バ
ランスずれの視覚上の改善効果は著るしい。
次に第１図、第１５図、第１４図を用いて第四の実施例
を説明する。第１３園で示される絵素の断面は第１図に
示される絵素の断面に比べ、ｐ膨拡散層１０の不純物濃
度を薄（したものである。
を説明する。第１３園で示される絵素の断面は第１図に
示される絵素の断面に比べ、ｐ膨拡散層１０の不純物濃
度を薄（したものである。
ところで不純物をドープして作製したＰ形半導体、Ｎ形
半導体の両者を接合したときに生ずる接合部での空乏層
の厚みｄ−は、ドープした不純物の濃度、Ｎα（Ｐ形半
導体）、Ｎｄ（Ｎ形半導体）を用いて ｒｈｏ ｏｃ （−−４−−）” ｐＪａ Ｎｄ と表される。また、Ｐ形半導体、Ｎ形半導体における空
乏層の厚みは で表される。これは、拡散層についてもあてはまる。第
１５図の絵素の断面図で示されるようにＰ膨拡散層の不
純物濃度を薄くした場合、空乏層は広がる。第１４図に
、そのときのポテンシャルの変化の概略を第１図の絵素
の場合と対比して示す。同図は、体１〜（Ｃ１が第１図
の絵素の場合を表し、（ｄ）〜（ト）が第１６図の場合
を表す。Ｐ膨拡散層の不純物濃度を薄くした場合はＰ形
拡散層内におけるポテンシャル変化の勾配が緩やかにな
り、従って最大蓄積電荷量を第１図の例に比べ減らすこ
とができる。よって、本実施例でも、色フィルタに対応
して第１５図の例でいうＰ形拡散／１ｉｉ１０の不純物
濃度に差をつけることで、第一の実施例と同様に高照度
での色バランスずれが抑圧できる。
半導体の両者を接合したときに生ずる接合部での空乏層
の厚みｄ−は、ドープした不純物の濃度、Ｎα（Ｐ形半
導体）、Ｎｄ（Ｎ形半導体）を用いて ｒｈｏ ｏｃ （−−４−−）” ｐＪａ Ｎｄ と表される。また、Ｐ形半導体、Ｎ形半導体における空
乏層の厚みは で表される。これは、拡散層についてもあてはまる。第
１５図の絵素の断面図で示されるようにＰ膨拡散層の不
純物濃度を薄くした場合、空乏層は広がる。第１４図に
、そのときのポテンシャルの変化の概略を第１図の絵素
の場合と対比して示す。同図は、体１〜（Ｃ１が第１図
の絵素の場合を表し、（ｄ）〜（ト）が第１６図の場合
を表す。Ｐ膨拡散層の不純物濃度を薄くした場合はＰ形
拡散層内におけるポテンシャル変化の勾配が緩やかにな
り、従って最大蓄積電荷量を第１図の例に比べ減らすこ
とができる。よって、本実施例でも、色フィルタに対応
して第１５図の例でいうＰ形拡散／１ｉｉ１０の不純物
濃度に差をつけることで、第一の実施例と同様に高照度
での色バランスずれが抑圧できる。
次は第１図、第１５図、第１６図を用いて第五の実施例
を説明する。第１５図で示される絵素の例は、第１図に
示される絵素の例に比べ、Ｎ形基板１２のうち、Ｐ膨拡
散層１０との接合部１４の濃度を濃くしたものである。
を説明する。第１５図で示される絵素の例は、第１図に
示される絵素の例に比べ、Ｎ形基板１２のうち、Ｐ膨拡
散層１０との接合部１４の濃度を濃くしたものである。
第四の実施例で、Ｐ膨拡散層１０の濃度を変えたのと同
じように、空乏層となるＰ形拡散層内のポテンシャル変
化の勾配が、先に示したＮ形基板１２の不純物濃度を変
えることで変えられる。このポテンシャルの変化を第１
６図に示す。同図で（α）〜（Ｃ）が、第１図の例を示
し、（ｄ）〜ωが第１５図の例を示す。
じように、空乏層となるＰ形拡散層内のポテンシャル変
化の勾配が、先に示したＮ形基板１２の不純物濃度を変
えることで変えられる。このポテンシャルの変化を第１
６図に示す。同図で（α）〜（Ｃ）が、第１図の例を示
し、（ｄ）〜ωが第１５図の例を示す。
本実施例においては、Ｎ形基板１２の一部の不純物濃度
を濃くすることで最大蓄積電荷量を増やすことが可能で
あり、第一、第二の実施例同様高照度での白バランスず
れを抑圧することができる。
を濃くすることで最大蓄積電荷量を増やすことが可能で
あり、第一、第二の実施例同様高照度での白バランスず
れを抑圧することができる。
不純物濃度を変える場合においても第二、第三の実施例
と同様全ての絵素の分光感度特性に対応させて光感度特
性を調整する必要はない。
と同様全ての絵素の分光感度特性に対応させて光感度特
性を調整する必要はない。
次Ｋ、第六の実施例を示す。
第１７図はＷ、Ｙａ、Ｃ１５色で撮影する場合の色フィ
ルタ配置の例である。この場合の各絵素の光電変換部及
び光Ｎ変換部に接合したＰ膨拡散層１０．Ｎ形基板１２
の例を第１８図に示す。同図（α）がＷ 、 （，６）
がＹａ 、 （ｃ）がＣ１対応したものである。
ルタ配置の例である。この場合の各絵素の光電変換部及
び光Ｎ変換部に接合したＰ膨拡散層１０．Ｎ形基板１２
の例を第１８図に示す。同図（α）がＷ 、 （，６）
がＹａ 、 （ｃ）がＣ１対応したものである。
（Ｃ）で示されるようにシアンの絵素のＰ膨拡散層１０
の不純物濃度を他の色の絵素に比べ薄くし、かつ、Ｐ膨
拡散層１０に接合しているＮ形基板１２の接合面近傍１
４の不純物濃度を他の色の絵素に比べ濃くすることで、
第四、第五の実施例で示したようにこのＣｙの絵素の光
電変換部における最大蓄積電荷量を他の色の絵素に比べ
減らすことができる。よりて本実施例の各色絵素の入射
光ｉＫ対する出力信号特性は第１９図で示されるものと
なる。本実施例では、入射光量がＬ６の場合、映像の色
バランスはくずれ、白色光を写しても薄い黄色となるが
、対策を行なわない場合に比べ視覚上の改善効果は大き
い。
の不純物濃度を他の色の絵素に比べ薄くし、かつ、Ｐ膨
拡散層１０に接合しているＮ形基板１２の接合面近傍１
４の不純物濃度を他の色の絵素に比べ濃くすることで、
第四、第五の実施例で示したようにこのＣｙの絵素の光
電変換部における最大蓄積電荷量を他の色の絵素に比べ
減らすことができる。よりて本実施例の各色絵素の入射
光ｉＫ対する出力信号特性は第１９図で示されるものと
なる。本実施例では、入射光量がＬ６の場合、映像の色
バランスはくずれ、白色光を写しても薄い黄色となるが
、対策を行なわない場合に比べ視覚上の改善効果は大き
い。
以上本発明のいくつかの実施例について説明してきた。
当然のことながら、第一、第四、第五の実施例の手段を
同時に、あるいは二つを組みあわせて行なうことで高照
度での白バランスずれを抑圧することも可能である。ま
た本発明は、光電変換部で得られる電荷量の最大値を分
光感度特性に応じて開側するものであるから、信号を外
部へ読みだす方式にかかわらず実施が可能である。
同時に、あるいは二つを組みあわせて行なうことで高照
度での白バランスずれを抑圧することも可能である。ま
た本発明は、光電変換部で得られる電荷量の最大値を分
光感度特性に応じて開側するものであるから、信号を外
部へ読みだす方式にかかわらず実施が可能である。
以上述べたように、本発明によれば、各色に対応する光
電変換部の出力が飽和する入射光量を全部の色、あるい
は、一部の色についてそろえることＫよって、高照度の
物体を撮影した場合でも、色の再現性が劣化せず、すぐ
れた画質のカラー画像信号が得られる。
電変換部の出力が飽和する入射光量を全部の色、あるい
は、一部の色についてそろえることＫよって、高照度の
物体を撮影した場合でも、色の再現性が劣化せず、すぐ
れた画質のカラー画像信号が得られる。
第１図及び第２図は固体撮像素子の一実施例における絵
素の例を示す断面図、第５図は光電変換部のポテンシャ
ルの例を示す概略説明図、第４図は第１図及び第２図に
示した光電変換部のポテンシャルの例を示す概略説明図
、第５図は各絵素の配置の一例の部分を示す平面図、第
６図は絵素ごとの光電変換部及びオーバーフロードレイ
ンを示す説明図、第７図は従来の光電変換特性を示す特
性図、第８図は本発明の原理的な光１！変換特性を示す
特性図、第９図は第二の実施例における絵素ごとの光電
変換部及びオーバーフロードレインを示す説明図、第１
０図は第９図に示す実施例の絵素ごとの光電変換特性を
示す特性図、第１１図は第三の実施例における絵素ごと
の光電変換部及びオーバーフロードレインを示す説明図
、第１２図は第１１図に示す実施例の絵素ごとの光電変
換特性を示す特性図、第１５図は第四の実施例による絵
素の一例を示す断面図、第１４図は第１図及び第１５図
に示した光電変換部のポテンシャルを示す概略説明図、
第１５図は第五の実施例による絵素の一例を示す断面図
、第１６図は第１図及び第１５図に示した光電変換部の
ポテンシャルを示す概略説明図、第１７図は絵素配置の
別の例を示す平面図、第１８図は第１７図に示す配置の
例の場合の絵素ごとの光電変換部及びオーバーフロード
レインを示す概略説明図、第１９図は第１７図、第１８
図に示した例の絵素ごとの光１！変換特性を示す特性図
である。 ２・・・色フィルタ、７・・・Ｎ膨拡散層、９・・・Ｐ
膨拡散層、１０・・・Ｐ膨拡散層、１２・・・Ｎ形基板
。
素の例を示す断面図、第５図は光電変換部のポテンシャ
ルの例を示す概略説明図、第４図は第１図及び第２図に
示した光電変換部のポテンシャルの例を示す概略説明図
、第５図は各絵素の配置の一例の部分を示す平面図、第
６図は絵素ごとの光電変換部及びオーバーフロードレイ
ンを示す説明図、第７図は従来の光電変換特性を示す特
性図、第８図は本発明の原理的な光１！変換特性を示す
特性図、第９図は第二の実施例における絵素ごとの光電
変換部及びオーバーフロードレインを示す説明図、第１
０図は第９図に示す実施例の絵素ごとの光電変換特性を
示す特性図、第１１図は第三の実施例における絵素ごと
の光電変換部及びオーバーフロードレインを示す説明図
、第１２図は第１１図に示す実施例の絵素ごとの光電変
換特性を示す特性図、第１５図は第四の実施例による絵
素の一例を示す断面図、第１４図は第１図及び第１５図
に示した光電変換部のポテンシャルを示す概略説明図、
第１５図は第五の実施例による絵素の一例を示す断面図
、第１６図は第１図及び第１５図に示した光電変換部の
ポテンシャルを示す概略説明図、第１７図は絵素配置の
別の例を示す平面図、第１８図は第１７図に示す配置の
例の場合の絵素ごとの光電変換部及びオーバーフロード
レインを示す概略説明図、第１９図は第１７図、第１８
図に示した例の絵素ごとの光１！変換特性を示す特性図
である。 ２・・・色フィルタ、７・・・Ｎ膨拡散層、９・・・Ｐ
膨拡散層、１０・・・Ｐ膨拡散層、１２・・・Ｎ形基板
。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、色フィルタと、この色フィルタの下に設けられた第
一の導電形の第一の半導体層と、この下に設けられた第
二の導電形の第二の半導体層とから成る光電変換部を上
記色フィルタが異なる複数種類として多数個配置し、各
光電変換部で得られる電荷を外部に出力する出力部と、
出力部で得られる出力信号を組合せてカラー映像信号を
得る固体撮像装置において、上記各光電変換部の上記第
二の半導体層の下に上記第一の半導体層と同じ第一の導
電形の第三の半導体層を設けて過剰電荷掃き出し部とし
、上記第二の半導体層を空乏化して光電変換部に蓄積し
得る最大電荷量を増大するとともに、上記色フィルタの
種類に応じてその色フィルタに対応した光電変換部の蓄
積し得る最大電荷量を変えたことを特徴とする固体撮像
装置。 ２、上記色フィルタの色の違いによる感度の低い光電変
換部に対応した上記第二の半導体層を他の光電変換部の
それより薄い厚さに形成することによって上記最大電荷
量を小さくした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、上記色フィルタの色の違いによる感度の低い光電変
換部に対応した上記第二または第三の半導体層にドープ
する不純物の濃度を他の光電変換部のそれより薄くする
ことによって上記感度の低い光電変換部の上記最大電荷
量を小さくした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 (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60122463A JPS61281790A (ja) | 1985-06-07 | 1985-06-07 | 固体撮像装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60122463A JPS61281790A (ja) | 1985-06-07 | 1985-06-07 | 固体撮像装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61281790A true JPS61281790A (ja) | 1986-12-12 |
Family
ID=14836477
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60122463A Pending JPS61281790A (ja) | 1985-06-07 | 1985-06-07 | 固体撮像装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61281790A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010041261A (ja) * | 2008-08-01 | 2010-02-18 | Nikon Corp | 固体撮像素子 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5755672A (en) * | 1980-09-19 | 1982-04-02 | Nec Corp | Solid-state image pickup device and its driving method |
| JPS6070886A (ja) * | 1983-09-28 | 1985-04-22 | Hitachi Ltd | 固体撮像装置 |
-
1985
- 1985-06-07 JP JP60122463A patent/JPS61281790A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5755672A (en) * | 1980-09-19 | 1982-04-02 | Nec Corp | Solid-state image pickup device and its driving method |
| JPS6070886A (ja) * | 1983-09-28 | 1985-04-22 | Hitachi Ltd | 固体撮像装置 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010041261A (ja) * | 2008-08-01 | 2010-02-18 | Nikon Corp | 固体撮像素子 |
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