JPS6139569A - 固体光検出デバイス - Google Patents
固体光検出デバイスInfo
- Publication number
- JPS6139569A JPS6139569A JP15856984A JP15856984A JPS6139569A JP S6139569 A JPS6139569 A JP S6139569A JP 15856984 A JP15856984 A JP 15856984A JP 15856984 A JP15856984 A JP 15856984A JP S6139569 A JPS6139569 A JP S6139569A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- region
- capacitor
- junction
- electrode layer
- photodetection device
- 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
- H10F39/18—Complementary metal-oxide-semiconductor [CMOS] image sensors; Photodiode array image sensors
Landscapes
- Light Receiving Elements (AREA)
- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
- Transforming Light Signals Into Electric Signals (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】
１亙立１
本発明は光検出デバイス、とくに固体光検出デバイスに
関する。
関する。
１１韮遣
たとえばフォトダイオード構造の撮像セルが１次元また
は２次元に配列された撮像セルアレイを有する固体撮像
デバイスは、その光電変換効率すなわち入射光に対する
光キヤリア発生感度をいかに向上させるかが重要な課題
のひとつである。そのため従来は、各撮像セルの入射光
に対する光学的な開口率を向上させたり、入射光の損失
を低減させる様々な手法がとられてきた。
は２次元に配列された撮像セルアレイを有する固体撮像
デバイスは、その光電変換効率すなわち入射光に対する
光キヤリア発生感度をいかに向上させるかが重要な課題
のひとつである。そのため従来は、各撮像セルの入射光
に対する光学的な開口率を向上させたり、入射光の損失
を低減させる様々な手法がとられてきた。
たとえば、シリコン基板上にｐｎ接合フォトダイオード
が形成され、その方ソードまたは７ノードが、光キヤリ
ア読出し回路を構成するｒＧＦＥＴのソース領域を形成
している光検出デバイ、スがある。入射光によりフォト
ダイオード領域で発生した光キャリアは、そのｐｎ接合
付近に一時的に蓄積され、ＩＧＦＥＴを通して入射光に
応じた信号電流として出力される。しかし、この構成で
は、ｐｎ接合の容量に限−界−があるので、入射光によ
り生成した比較的少量の光キャリアで飽和してしまう、
容量が飽和する光量が少なく、したがって、撮像デバイ
スとして十分なダイナミックレンジが得られない欠点が
あった。
が形成され、その方ソードまたは７ノードが、光キヤリ
ア読出し回路を構成するｒＧＦＥＴのソース領域を形成
している光検出デバイ、スがある。入射光によりフォト
ダイオード領域で発生した光キャリアは、そのｐｎ接合
付近に一時的に蓄積され、ＩＧＦＥＴを通して入射光に
応じた信号電流として出力される。しかし、この構成で
は、ｐｎ接合の容量に限−界−があるので、入射光によ
り生成した比較的少量の光キャリアで飽和してしまう、
容量が飽和する光量が少なく、したがって、撮像デバイ
スとして十分なダイナミックレンジが得られない欠点が
あった。
民−Ｊ
本発明はこのような要求に鑑み、ダイナミックレンジの
十分に広い固体光検出デバイスを提供することを目的と
する。
十分に広い固体光検出デバイスを提供することを目的と
する。
ばし
接合を形成する他方の導電型の領域と、一方主面に入射
する光によって前記ｐｎ接合に励起された光キャリアを
読み出す読出し手段とを有する固体光検出デバイスは、
少なくとも他方の導電型の領域を覆うように主面に形成
された誘電体層と、誘電体層を覆うように形成された電
極層とを有し、他方の導電型の領域、誘電体層および電
極層によって光キャリアの一部を蓄積する容量を形成す
るものである。
する光によって前記ｐｎ接合に励起された光キャリアを
読み出す読出し手段とを有する固体光検出デバイスは、
少なくとも他方の導電型の領域を覆うように主面に形成
された誘電体層と、誘電体層を覆うように形成された電
極層とを有し、他方の導電型の領域、誘電体層および電
極層によって光キャリアの一部を蓄積する容量を形成す
るものである。
罠１」１１墓朋
次に添付図面を参照して本発明による固体光検出デバイ
スの実施例を詳細に説明する。
スの実施例を詳細に説明する。
第１図を参照すると１本発明による固体光検出デバイス
の実施例において固体撮像デバイスの１つの撮像セル１
０が断面にて示され、この撮像セル１０が複数個、１次
元ないしは２次元に配列されて撮像セルアレイが構成さ
れる。
の実施例において固体撮像デバイスの１つの撮像セル１
０が断面にて示され、この撮像セル１０が複数個、１次
元ないしは２次元に配列されて撮像セルアレイが構成さ
れる。
撮像セル１０は本実施例では、ｐ型シリコン基板１２の
一方の主面に２つのｎ中領域１４および１θが形成され
ている。一方のｎ中領域１４は、ｐ型基板１２とともに
フォトダイオードのｐｎ接合を形成している。
一方の主面に２つのｎ中領域１４および１θが形成され
ている。一方のｎ中領域１４は、ｐ型基板１２とともに
フォトダイオードのｐｎ接合を形成している。
同主面の２つのｎ中領域１４と１６の間には、酸化シリ
コン層！８が形成され、さらにその上に電極層２ｏが形
成されている。これらによって、ｎ中領域１４をソース
とし、ｎ÷領域１６をドレーンとし、電極層２゜をゲー
ト電極とするＩＧＦＥＴが構成される。ドレーン領域１
ＢのＥにはアルミニウム電極Ｎ２２が形成されている。
コン層！８が形成され、さらにその上に電極層２ｏが形
成されている。これらによって、ｎ中領域１４をソース
とし、ｎ÷領域１６をドレーンとし、電極層２゜をゲー
ト電極とするＩＧＦＥＴが構成される。ドレーン領域１
ＢのＥにはアルミニウム電極Ｎ２２が形成されている。
一方、ソース領域１４の上には１図示のように誘電体層
２４が形成され、さらにその上を電極層２Ｂが覆ってい
る。誘電体層２４は好ましくは、非感光性、すなわち入
射光によってキャリアが励起されない材料が使用され、
たとえばＳｉ３Ｎ４などの窒化膜、Ｓ＋０２などの酸化
膜などが有利に使用される。
２４が形成され、さらにその上を電極層２Ｂが覆ってい
る。誘電体層２４は好ましくは、非感光性、すなわち入
射光によってキャリアが励起されない材料が使用され、
たとえばＳｉ３Ｎ４などの窒化膜、Ｓ＋０２などの酸化
膜などが有利に使用される。
また、基板１２の主面に上方から入射する光３０がその
下方のｐｎ接合領域まで到達できるほど十分に薄く形成
される。
下方のｐｎ接合領域まで到達できるほど十分に薄く形成
される。
電極層２Ｂは、透明電極材料が有利に使用され。
または、その少なくともソース領域１４に対応する部分
は、入射光３０を実質的に透過するほどＳ ＜形成する
のが望ましい。
は、入射光３０を実質的に透過するほどＳ ＜形成する
のが望ましい。
１つの撮像セルｌＯは、酸化シリコンなどの絶縁層３２
および３４によって他のセルと素子分離され、このよう
なセルｌＯが１次元または２次元−ヒに基板１２の主面
に配列され、撮像セルアレイが形成されている。
および３４によって他のセルと素子分離され、このよう
なセルｌＯが１次元または２次元−ヒに基板１２の主面
に配列され、撮像セルアレイが形成されている。
こうして、誘電体層２４をはさんで電極層２Ｂとｎ◆領
域１４との間でコンデンサが形成される。同図かられか
るように、ｎ◆領域１４は、フォトダイオードのカソー
ドと、 ＩＧＦＥＴのソース領域と、コンデンサの一方
の電極との３つの機能を有し、これらが共通に接続され
ていることになる。したがってこの撮像セルｌＯの等何
回路は、第２図に示すようになる。
域１４との間でコンデンサが形成される。同図かられか
るように、ｎ◆領域１４は、フォトダイオードのカソー
ドと、 ＩＧＦＥＴのソース領域と、コンデンサの一方
の電極との３つの機能を有し、これらが共通に接続され
ていることになる。したがってこの撮像セルｌＯの等何
回路は、第２図に示すようになる。
同図かられかるように、上述のフォトダイオードＤのカ
ソードと、ＩＧＦＥＴ Ｑのソース、およびコンデンサ
Ｃの一方の電極が領域１４にて共通に接続され、ｒＧＦ
ＥＴ ＱのドレーンＩ６はドレーン電極２２として信号
電流の出力端子を形成する。コンデンサＣの他方の電極
２Ｂには１本実施例では、地気または所定の値の正の基
準電圧を印加し、ゲート２０には読出しゲートパルスを
与える。したがって図示のように、出力端子２２に抵抗
Ｒを介して電源Ｅを接続すれば、出力端子２２に信号電
圧Ｖｏｕｔを得ることができる。
ソードと、ＩＧＦＥＴ Ｑのソース、およびコンデンサ
Ｃの一方の電極が領域１４にて共通に接続され、ｒＧＦ
ＥＴ ＱのドレーンＩ６はドレーン電極２２として信号
電流の出力端子を形成する。コンデンサＣの他方の電極
２Ｂには１本実施例では、地気または所定の値の正の基
準電圧を印加し、ゲート２０には読出しゲートパルスを
与える。したがって図示のように、出力端子２２に抵抗
Ｒを介して電源Ｅを接続すれば、出力端子２２に信号電
圧Ｖｏｕｔを得ることができる。
第１図に矢印３０で示すように、フォトダイオード領域
に光が照射されると、フォトダイオードＤのｐｎ接合領
域に励起された光キャリアは、一部がそこにＭ積され、
残りはコンデンサＣに蓄積される。第２図かられかるよ
うに、コンデンサＣは、フォトダイオードＤのｐｎ接合
容量と回路的には並列に接続されている。したがって、
光キャリアを蓄積可能な容量は、全体として、コンデン
サＣの容量とｐｎ接合の容量との和になる。
に光が照射されると、フォトダイオードＤのｐｎ接合領
域に励起された光キャリアは、一部がそこにＭ積され、
残りはコンデンサＣに蓄積される。第２図かられかるよ
うに、コンデンサＣは、フォトダイオードＤのｐｎ接合
容量と回路的には並列に接続されている。したがって、
光キャリアを蓄積可能な容量は、全体として、コンデン
サＣの容量とｐｎ接合の容量との和になる。
従来技術による固体光検出デバイスの構成では１本実施
例のようなコンデンサＣは設けられていなかったので、
本実施例のデバイスは、従来のものに比較してコンデン
サＣの容量分だけ電荷蓄積容量が多いことになる。つま
り、撮像セル１０全体の容量を飼料させるのに必要な入
射光３０の強度がそれだけ高い。したがって撮像セルｌ
Ｏのダイナミックレンジは、従来のものよりコンデンサ
Ｃの容量に相当する分だけ広い。
例のようなコンデンサＣは設けられていなかったので、
本実施例のデバイスは、従来のものに比較してコンデン
サＣの容量分だけ電荷蓄積容量が多いことになる。つま
り、撮像セル１０全体の容量を飼料させるのに必要な入
射光３０の強度がそれだけ高い。したがって撮像セルｌ
Ｏのダイナミックレンジは、従来のものよりコンデンサ
Ｃの容量に相当する分だけ広い。
本発明による固体光検出デバイスを１次元ないしは２次
元撮像セルに適用した実施例について説明したが、本発
明は、単一セルの光検出デバイスにも有利に適用される
ことは言うまでもない。
元撮像セルに適用した実施例について説明したが、本発
明は、単一セルの光検出デバイスにも有利に適用される
ことは言うまでもない。
肱−退
このように本発明による固体光検出デバイスは、発生し
た光キャリアの蓄積容量が多いので。
た光キャリアの蓄積容量が多いので。
十分に広いダイナミックレンジが実現される。
第１図は本発明による固体光検出デバイスの実施例の構
成を概略的に示す断面図、 第２図は、第１図に示す固体光検出デバイスの概略等価
回路を示す回路図である。 嬰 、 ′−′＋１ １０、、、撮像セル １４、、、ｎ＋領領 域４、、、誘電体層 ２６ｔ、、、電極層 Ｃ０１，コンデンサ 特許出願人 富士写真フィルム株式会社代 理 人 香
取 孝雄 ｉ！′、゛：ｉ帆Ｉ図 毛２図
成を概略的に示す断面図、 第２図は、第１図に示す固体光検出デバイスの概略等価
回路を示す回路図である。 嬰 、 ′−′＋１ １０、、、撮像セル １４、、、ｎ＋領領 域４、、、誘電体層 ２６ｔ、、、電極層 Ｃ０１，コンデンサ 特許出願人 富士写真フィルム株式会社代 理 人 香
取 孝雄 ｉ！′、゛：ｉ帆Ｉ図 毛２図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、一方の導電型の半導体基板と、 該基板の一方の主面に形成され、該基板との間でｐｎ接
合を形成する他方の導電型の領域と、該一方の主面に入
射する光によって前記ｐｎ接合に励起された光キャリア
を読み出す読出し手段とを有する固体光検出デバイスに
おいて、該固体光検出デバイスは、 少なくとも前記他方の導電型の領域を覆うように前記主
面に形成された誘電体層と、 該誘電体層を覆うように形成された電極層とを有し、 前記他方の導電型の領域、誘電体層および電極層によっ
て前記光キャリアの一部を蓄積する容量を形成すること
を特徴とする固体光検出デバイス。 ２、特許請求の範囲第１項記載の固体光検出デバイスに
おいて、前記電極層は光に対して透明な材料を含むこと
を特徴とする固体光検出デバイス。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15856984A JPS6139569A (ja) | 1984-07-31 | 1984-07-31 | 固体光検出デバイス |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15856984A JPS6139569A (ja) | 1984-07-31 | 1984-07-31 | 固体光検出デバイス |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6139569A true JPS6139569A (ja) | 1986-02-25 |
Family
ID=15674555
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15856984A Pending JPS6139569A (ja) | 1984-07-31 | 1984-07-31 | 固体光検出デバイス |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6139569A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006082896A1 (ja) * | 2005-02-07 | 2006-08-10 | Hamamatsu Photonics K.K. | 固体撮像装置 |
-
1984
- 1984-07-31 JP JP15856984A patent/JPS6139569A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006082896A1 (ja) * | 2005-02-07 | 2006-08-10 | Hamamatsu Photonics K.K. | 固体撮像装置 |
| JP2006216907A (ja) * | 2005-02-07 | 2006-08-17 | Hamamatsu Photonics Kk | 固体撮像装置 |
| US8018515B2 (en) | 2005-02-07 | 2011-09-13 | Hamamatsu Photonics K.K. | Solid-state image pickup device |
| TWI413241B (zh) * | 2005-02-07 | 2013-10-21 | 濱松赫德尼古斯股份有限公司 | Solid-state imaging device |
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