JPS6338258A - イメ−ジセンサ - Google Patents
イメ−ジセンサInfo
- Publication number
- JPS6338258A JPS6338258A JP61181524A JP18152486A JPS6338258A JP S6338258 A JPS6338258 A JP S6338258A JP 61181524 A JP61181524 A JP 61181524A JP 18152486 A JP18152486 A JP 18152486A JP S6338258 A JPS6338258 A JP S6338258A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- substrate
- mos transistor
- junction
- transistor switch
- type
- 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
- H10F39/182—Colour image sensors
Landscapes
- Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
- Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
- Automatic Focus Adjustment (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】
（産業上の利用分野）
本発明は、２種類の分光特性をもった受光出力を得るこ
とのできるイメージセンサに関づる。
とのできるイメージセンサに関づる。
（従来技術〉
従来のイメージセンサ−にあっては、半導体基板上に複
数個のフォトダイオードと各）第１・ダイオードの受光
出力を外部制御信号によるスイッチングで読出すＭＯ８
Ｉ−ランジスタスイツチを配列形成し、各フォトダイ刺
−ドにあっては例えばＮ ＩＡ′！半導体基板の表面側
にＰ型不純物領域を形成することで１つのＰＮ接合を作
り出し、このｌ”） Ｎ Ｊｅ合部に対する光の大剣で
生じた光電流を対応りるＭＯＳトランジスタスイッチの
副ン制御により外部に読出すようにしている。
数個のフォトダイオードと各）第１・ダイオードの受光
出力を外部制御信号によるスイッチングで読出すＭＯ８
Ｉ−ランジスタスイツチを配列形成し、各フォトダイ刺
−ドにあっては例えばＮ ＩＡ′！半導体基板の表面側
にＰ型不純物領域を形成することで１つのＰＮ接合を作
り出し、このｌ”） Ｎ Ｊｅ合部に対する光の大剣で
生じた光電流を対応りるＭＯＳトランジスタスイッチの
副ン制御により外部に読出すようにしている。
このように従来のイメージセンサ−における受光部には
１つのＰＮ接合部は１つしか形成されていないため、入
射光に列し単一の分光特性しかもっておらず、２種類以
上の分光特１４＋を必要とづる萌には、フィルタが組み
合わされている。
１つのＰＮ接合部は１つしか形成されていないため、入
射光に列し単一の分光特性しかもっておらず、２種類以
上の分光特１４＋を必要とづる萌には、フィルタが組み
合わされている。
例えば、スチルカメラのオー１〜フオーカスに用いられ
るイメージセンサにあっては、可視光を用いるパッシブ
方式では赤外光カッ１〜フイルタを使用し、また赤外光
を用いるアクティブ方式では可視光カッ１〜フイルタを
使用している。
るイメージセンサにあっては、可視光を用いるパッシブ
方式では赤外光カッ１〜フイルタを使用し、また赤外光
を用いるアクティブ方式では可視光カッ１〜フイルタを
使用している。
（発明が解決しようとする問題点）
しかしながら、フィルタの使用により可視光又は赤外光
に分光特性ををもたせたオートフォーカス用のイメージ
センサにあっては、可視光に分光特性をもつパッシブ方
式では、暗い所でのオートフォーカスが勤かしいという
欠点あり、そこで赤外光に分光特性をもつアクデイプ方
式に切換えることが望ましいが、この分光特性の切換を
実現するためには、赤外光カットフィルタを掛けたパッ
シブ方式のイメージセンサと、可視光カットフィルタを
１４１ブだアクティブ方式のイメージセンサの２つが必
要となり、更に各イメージセンサに対する光学系も２組
必要になるため構造が複雑化してコストアップを招くと
いう問題があった。
に分光特性ををもたせたオートフォーカス用のイメージ
センサにあっては、可視光に分光特性をもつパッシブ方
式では、暗い所でのオートフォーカスが勤かしいという
欠点あり、そこで赤外光に分光特性をもつアクデイプ方
式に切換えることが望ましいが、この分光特性の切換を
実現するためには、赤外光カットフィルタを掛けたパッ
シブ方式のイメージセンサと、可視光カットフィルタを
１４１ブだアクティブ方式のイメージセンサの２つが必
要となり、更に各イメージセンサに対する光学系も２組
必要になるため構造が複雑化してコストアップを招くと
いう問題があった。
（問題点を解決するだめの手段）
本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされたも
ので、フィルタを必要とすることなく２種類の分光特性
がレンサ自体で得られるようにしたイメージセンυを提
供することを目的とする。
ので、フィルタを必要とすることなく２種類の分光特性
がレンサ自体で得られるようにしたイメージセンυを提
供することを目的とする。
この目的を達成するため本発明にあ・）（は、半導体基
板上に一次元又は二次元に複数の受光部を配列したイメ
ージセンサに於いて、前１１１［各受光部として半導体
単板の厚さ方向に２つのＰＮ接合を順次形成すると共に
、各ＰＮ接合に牛した光電流を読出すＭｏ５ｔ〜ランジ
スクスツヂを個別に設りるようにしたものである。
板上に一次元又は二次元に複数の受光部を配列したイメ
ージセンサに於いて、前１１１［各受光部として半導体
単板の厚さ方向に２つのＰＮ接合を順次形成すると共に
、各ＰＮ接合に牛した光電流を読出すＭｏ５ｔ〜ランジ
スクスツヂを個別に設りるようにしたものである。
（作用）
このような本発明の構成によれば、半導体基板の表面側
に形成されたＰＮ接合にあっては、入射光に対し光電流
を生成する基板位置が浅いことから可視光の内の波長の
短い青から紫外光領域に分光特性をもち、また基板内に
形成されたＰ Ｎ接合にあっては光電流を生成覆る基板
位置が深いことから可視光の内の波長の長い赤から赤外
光領域に分光特性をもつこととなり、ＭＯ８Ｉヘランジ
スタスイッチのオン、オフ制御によりいずれか一方のＰ
Ｎ接合による光電流を読出すことで、イメージセンサの
分光特性を２種類に切換えられるＪ：うにしたものであ
る。
に形成されたＰＮ接合にあっては、入射光に対し光電流
を生成する基板位置が浅いことから可視光の内の波長の
短い青から紫外光領域に分光特性をもち、また基板内に
形成されたＰ Ｎ接合にあっては光電流を生成覆る基板
位置が深いことから可視光の内の波長の長い赤から赤外
光領域に分光特性をもつこととなり、ＭＯ８Ｉヘランジ
スタスイッチのオン、オフ制御によりいずれか一方のＰ
Ｎ接合による光電流を読出すことで、イメージセンサの
分光特性を２種類に切換えられるＪ：うにしたものであ
る。
（実施例〉
第１図は本発明のイメージセンサにおける１つの受光部
構造の一実施例を示した断面構造図である。
構造の一実施例を示した断面構造図である。
まず構成を説明すると、１はマイナス導電型となるＮ型
牛導体里板であり、Ｎ型半導体基板１に逆導電型となる
Ｐ型の不純物領域（第１の不純物領域）としてのＰウェ
ル２を形成して第１のＰＮ接合を設（プ、更に第１の不
純物領域となるＰウェル２内にＮ型半導体基板１と同一
導電型で成る第２の不純物領域としてのＮ 拡散層４を
基板表面に対し浅く設けて、第２のＰＮ接合を形成して
いる。
牛導体里板であり、Ｎ型半導体基板１に逆導電型となる
Ｐ型の不純物領域（第１の不純物領域）としてのＰウェ
ル２を形成して第１のＰＮ接合を設（プ、更に第１の不
純物領域となるＰウェル２内にＮ型半導体基板１と同一
導電型で成る第２の不純物領域としてのＮ 拡散層４を
基板表面に対し浅く設けて、第２のＰＮ接合を形成して
いる。
このようにＮ型基板１の表面側からＮ＋拡散囮４とＰウ
ェルて成る第２のＰＮ接合と、Ｐウェル２とＮ型半導体
基板１とで成る第１のＰＮ接合が基板厚み方向に順次形
成されて２つのＰＮ接合を作り出しており、この２つの
ＰＮ接合が入射光３０の入射を受けると、Ｎ型半導体基
板１内で光電変換されて電子と正孔が発生し、発生した
電子と正孔のうち１部はＮ型半導体基板とＰつ１ル２で
成る第１のＰＮ接合による）７１１〜ダイオードの光電
流■１となり、残りはＰウェル２とＮ 拡散層４で成る
第２のＰＮ接合によるフＡトダイオードの光電流■２と
なる。更に、Ｎ型半導体基板１とＰウェル２で成る第１
０ＰＮ接合に生ずる光電流■１は、この第１のＰＮ接合
が基板の深い位置にあることから入射光３０のうち波長
の長い赤から赤外領域の波長成分が第１のＰＮ接合に到
達して光電流■１を生ずることとなり、このため単板深
部に位置する第１のＰＮ接合の分光特性は第３図の曲線
Ａに示すように、例えば１１０００ｎ付近１こ感度のピ
ークを持つようになる。一方、基板表面側の浅い位置に
Ｐウェル２とＮ＋拡散層４で形成された第２のＰＮ接合
に対しては、人ｑ４光３０のうち波長の短い青から紫外
光領域の光波長に応じた光電流■２を生ずることとなり
、例えば第３図の曲線Ｂに示すように、第２のＰＮ接合
は例えば６００１ｍ付近にピーク感度を持った分光特性
を持つことになる。
ェルて成る第２のＰＮ接合と、Ｐウェル２とＮ型半導体
基板１とで成る第１のＰＮ接合が基板厚み方向に順次形
成されて２つのＰＮ接合を作り出しており、この２つの
ＰＮ接合が入射光３０の入射を受けると、Ｎ型半導体基
板１内で光電変換されて電子と正孔が発生し、発生した
電子と正孔のうち１部はＮ型半導体基板とＰつ１ル２で
成る第１のＰＮ接合による）７１１〜ダイオードの光電
流■１となり、残りはＰウェル２とＮ 拡散層４で成る
第２のＰＮ接合によるフＡトダイオードの光電流■２と
なる。更に、Ｎ型半導体基板１とＰウェル２で成る第１
０ＰＮ接合に生ずる光電流■１は、この第１のＰＮ接合
が基板の深い位置にあることから入射光３０のうち波長
の長い赤から赤外領域の波長成分が第１のＰＮ接合に到
達して光電流■１を生ずることとなり、このため単板深
部に位置する第１のＰＮ接合の分光特性は第３図の曲線
Ａに示すように、例えば１１０００ｎ付近１こ感度のピ
ークを持つようになる。一方、基板表面側の浅い位置に
Ｐウェル２とＮ＋拡散層４で形成された第２のＰＮ接合
に対しては、人ｑ４光３０のうち波長の短い青から紫外
光領域の光波長に応じた光電流■２を生ずることとなり
、例えば第３図の曲線Ｂに示すように、第２のＰＮ接合
は例えば６００１ｍ付近にピーク感度を持った分光特性
を持つことになる。
−〇 −
このようにＮ型半導体基板１の厚み方向に順次形成した
第１及び第２のＰＮ接合に対応して基板の左側にはＰ型
ＭＯＳトランジスタスイッヂが設【Ｊられ、また基板の
右側にはＮ型ＭＯＳトランジスタスイッチが設けられる
。
第１及び第２のＰＮ接合に対応して基板の左側にはＰ型
ＭＯＳトランジスタスイッヂが設【Ｊられ、また基板の
右側にはＮ型ＭＯＳトランジスタスイッチが設けられる
。
即ら、Ｎ型半導体基板１とＰウェル２で成る第１のＰＮ
接合に対応して基板左側に設けられるＰｙＭｏｓ＋−ラ
ンジスタスイッチは、ドレインを形成づるＰ＋拡散層８
と、ソースを形成するＰ＋拡散層９を分離配置し、Ｐ
拡散層８と９の間の酸化膜２０を介した位置にＡ１ゲー
ト電極２２を設りると共に、酸化膜２０を介してソース
電極となるへ１電極２１を接続しており、Ｐ 拡散層９
で成るソースはＮ型半導体基板１に接続されることとな
る。
接合に対応して基板左側に設けられるＰｙＭｏｓ＋−ラ
ンジスタスイッチは、ドレインを形成づるＰ＋拡散層８
と、ソースを形成するＰ＋拡散層９を分離配置し、Ｐ
拡散層８と９の間の酸化膜２０を介した位置にＡ１ゲー
ト電極２２を設りると共に、酸化膜２０を介してソース
電極となるへ１電極２１を接続しており、Ｐ 拡散層９
で成るソースはＮ型半導体基板１に接続されることとな
る。
また、Ｐつ■ル２とＮ 拡散層４で成る第２のＰＮ接合
に対応して基板右側に設けられるＮ型ＭＯＳトランジス
タスイッチは、Ｎ型半導体基板１内に逆導電型で成るＰ
ウェル３の不純物領域を形成し、このＰウェル３で成る
不純物領域の中にソースを形成するＮ＋拡散層５と、ド
レインを形成するＮ 拡散層６を浅く設け、史にＰ「シ
ェル３０両側にデュアルゲート電極の一方となるＰ 拡
散層１１．１２を形成しており、ソースとトレインを形
成するＮ＋拡散層５，６の間となる酸化膜２０内にはＡ
Ｄ、ゲート電極２４を設り、ソースを形成するＮ 拡散
層５には△１配線２３によって第１のＰＮ接合における
Ｎ 拡散層４を接続し、更にドレインを形成するＮ＋拡
散層６には酸化膜２０を貫通してへ１電極２５を接続し
ている。更にデュアルゲートの一方となるＰ 拡散層１
２にはへｍゲート電極２６が接続され、加えＣＡ１ゲー
ト電極２６の右側にはＮ 拡散層７を形成し、このＮ＋
拡散層７にＡｌ電極２７を接続してＮ型半導体基板１を
外部接続できるにうにしている。
に対応して基板右側に設けられるＮ型ＭＯＳトランジス
タスイッチは、Ｎ型半導体基板１内に逆導電型で成るＰ
ウェル３の不純物領域を形成し、このＰウェル３で成る
不純物領域の中にソースを形成するＮ＋拡散層５と、ド
レインを形成するＮ 拡散層６を浅く設け、史にＰ「シ
ェル３０両側にデュアルゲート電極の一方となるＰ 拡
散層１１．１２を形成しており、ソースとトレインを形
成するＮ＋拡散層５，６の間となる酸化膜２０内にはＡ
Ｄ、ゲート電極２４を設り、ソースを形成するＮ 拡散
層５には△１配線２３によって第１のＰＮ接合における
Ｎ 拡散層４を接続し、更にドレインを形成するＮ＋拡
散層６には酸化膜２０を貫通してへ１電極２５を接続し
ている。更にデュアルゲートの一方となるＰ 拡散層１
２にはへｍゲート電極２６が接続され、加えＣＡ１ゲー
ト電極２６の右側にはＮ 拡散層７を形成し、このＮ＋
拡散層７にＡｌ電極２７を接続してＮ型半導体基板１を
外部接続できるにうにしている。
第２図は第１図の等価回路を示したもので、Ｎ型半導体
基板１とＰウェル２で成る第１のＰＮ接合はフォトダイ
オードＰＤ１て表わされ、フォトダイオードＰＤ１は接
合容量をもつので７７１１”ダイオードＰＤＩと並列に
コンデンサＣ１を接続させている。同様にＰウェル２と
Ｎ＋拡散層４で成る第２のＰＮ接合はフォトダイオード
ＰＤ２で表わされ、フォトダイオードＰＤ２は接合容量
を有することからコンデンサＣ２を並列接続して表わし
ている。
基板１とＰウェル２で成る第１のＰＮ接合はフォトダイ
オードＰＤ１て表わされ、フォトダイオードＰＤ１は接
合容量をもつので７７１１”ダイオードＰＤＩと並列に
コンデンサＣ１を接続させている。同様にＰウェル２と
Ｎ＋拡散層４で成る第２のＰＮ接合はフォトダイオード
ＰＤ２で表わされ、フォトダイオードＰＤ２は接合容量
を有することからコンデンサＣ２を並列接続して表わし
ている。
第１のＰＮ接合で成るフォトダイオードＰＤ１とコンデ
ンサＣ１のＰウェル２側はＰ型ＭＯＳトランジスタスイ
ッヂＭ１のソースに接続され、ＰＮ接合で成るフォトダ
イオードＰＤ１のＮ側はＮ型半導体基板１であるので、
へ１電極２７を介して電源Ｖ１のプラス側が外部接続さ
れる。また、Ｐ型ＭＯＳトランジスタスイッチＭ１のド
レイン側はＡΩ２電極２１によって電源Ｖ１のマイナス
側に接続されると共にアースに接続される。
ンサＣ１のＰウェル２側はＰ型ＭＯＳトランジスタスイ
ッヂＭ１のソースに接続され、ＰＮ接合で成るフォトダ
イオードＰＤ１のＮ側はＮ型半導体基板１であるので、
へ１電極２７を介して電源Ｖ１のプラス側が外部接続さ
れる。また、Ｐ型ＭＯＳトランジスタスイッチＭ１のド
レイン側はＡΩ２電極２１によって電源Ｖ１のマイナス
側に接続されると共にアースに接続される。
一方、第２のＰＮ接合で成るフォトダイオードＰＤ２に
おけるＮ 拡散層４側は、Ｍ型ＭＯＳトランジスタスイ
ツヂＭ２のソースに接続され、Ｐウェル２側はＰ型ＭＯ
Ｓトランジスタスイッチのドレイン側に接続されている
。Ｎ型ＭＯＳトランジスタスイッヂＭ２のデュアルゲー
トはＰウェル３からへ１電極２６を介してアースに接続
され、またドレインはへ１電極２５に接続され、このへ
１電極２５には電源Ｖ２のプラス側が接続される。
おけるＮ 拡散層４側は、Ｍ型ＭＯＳトランジスタスイ
ツヂＭ２のソースに接続され、Ｐウェル２側はＰ型ＭＯ
Ｓトランジスタスイッチのドレイン側に接続されている
。Ｎ型ＭＯＳトランジスタスイッヂＭ２のデュアルゲー
トはＰウェル３からへ１電極２６を介してアースに接続
され、またドレインはへ１電極２５に接続され、このへ
１電極２５には電源Ｖ２のプラス側が接続される。
次に、第２図の等価回路を参照してその動伯を説明する
と次のようになる。
と次のようになる。
まず、第２のＭＯＳ ｌ−ランジスタスイッチとしての
Ｎ型ＭＯＳトランジスタスイッヂＭ２のゲート２４を常
にＯｖとし、次に第１のＭＯ３Ｉ〜ランジスタスイッチ
としてのＰ型ＭＯ８ＩヘランジスタスイッチＭ１のゲー
ト２２をＯＶに覆ると、Ｎ型ＭＯＳトランジスタスイッ
ヂＭ２はオフし、Ｐ型ＭＯＳトランジスタスイッヂＭ１
がオンするようになる。この時、Ｐウェル２で成るフォ
トダイオードＰＤ１とＰＤ２の接続点の電位は、Ｐ型Ｍ
ＯＳトランジスタスイッヂＭ１のスレッシュボールド電
圧をＶｔｈｌとすると、−Ｖ ｔｈｌとなる。例えばＶ
１ ＝ ５ Ｖ 、 Ｖｔ１ｌｌ ＝ −１Ｖ’ｃ＝
ラバ、フォトダイオードＰＤ１とＰＤ２の接続点の電位
は１■となり、コンデンサＣ１には４Ｖのバイアスがか
かる。従って、コンデンサＣ１の容ｆｆ１ｃｐｌとすれ
ば」ンデンリ−Ｃ１には、 ＣＩ）ＩＸ （Ｖ １ ＋Ｖｔｈｌ ）の電荷が蓄積さ
れることになる。
Ｎ型ＭＯＳトランジスタスイッヂＭ２のゲート２４を常
にＯｖとし、次に第１のＭＯ３Ｉ〜ランジスタスイッチ
としてのＰ型ＭＯ８ＩヘランジスタスイッチＭ１のゲー
ト２２をＯＶに覆ると、Ｎ型ＭＯＳトランジスタスイッ
ヂＭ２はオフし、Ｐ型ＭＯＳトランジスタスイッヂＭ１
がオンするようになる。この時、Ｐウェル２で成るフォ
トダイオードＰＤ１とＰＤ２の接続点の電位は、Ｐ型Ｍ
ＯＳトランジスタスイッヂＭ１のスレッシュボールド電
圧をＶｔｈｌとすると、−Ｖ ｔｈｌとなる。例えばＶ
１ ＝ ５ Ｖ 、 Ｖｔ１ｌｌ ＝ −１Ｖ’ｃ＝
ラバ、フォトダイオードＰＤ１とＰＤ２の接続点の電位
は１■となり、コンデンサＣ１には４Ｖのバイアスがか
かる。従って、コンデンサＣ１の容ｆｆ１ｃｐｌとすれ
ば」ンデンリ−Ｃ１には、 ＣＩ）ＩＸ （Ｖ １ ＋Ｖｔｈｌ ）の電荷が蓄積さ
れることになる。
次に、Ｐ型ＭＯＳトランジスタスイッヂＭ］のグー１へ
２２に電圧Ｖ２を印加すると、Ｐ型ＭＯＳトランジスタ
スイッヂＭ１がオフし、フォトダイオードＰＤ１で発生
した光電流■２によってコンデン（Ｊ−０１に充電され
た電荷の放電が始まり、コンデンサＣ１の蓄積電荷が減
少する。そして所定時間後にグー１〜２２を再びＯＶに
戻してＰ型ＭＯＳトランジスタスイッチＭ１をオンする
と、コンデンサ−Ｃ１に光電流■１による放電で減少し
た電荷分の電流が流れ、このコンデンサＣ１に対する充
電電流の値からフォトダイオードＰＤＩの入射光の強さ
かわかる。更にフォトダイオードＰＤ１は第３図の感度
特性曲線Ａに示すように、１０００１０００ｎ近【こピ
ーク感度をもつ分光特性であることから、この分光性Ｐ
［に応じた受光出力を得ることができる。
２２に電圧Ｖ２を印加すると、Ｐ型ＭＯＳトランジスタ
スイッヂＭ１がオフし、フォトダイオードＰＤ１で発生
した光電流■２によってコンデン（Ｊ−０１に充電され
た電荷の放電が始まり、コンデンサＣ１の蓄積電荷が減
少する。そして所定時間後にグー１〜２２を再びＯＶに
戻してＰ型ＭＯＳトランジスタスイッチＭ１をオンする
と、コンデンサ−Ｃ１に光電流■１による放電で減少し
た電荷分の電流が流れ、このコンデンサＣ１に対する充
電電流の値からフォトダイオードＰＤＩの入射光の強さ
かわかる。更にフォトダイオードＰＤ１は第３図の感度
特性曲線Ａに示すように、１０００１０００ｎ近【こピ
ーク感度をもつ分光特性であることから、この分光性Ｐ
［に応じた受光出力を得ることができる。
次に、）ＡトダイオードＰＤ２に苅する入射光の強さの
検出を説明覆る。
検出を説明覆る。
ます、Ｐ型ＭＯ３ｌ〜ランジスタスイッチＭ１のゲート
２２を常にＯＶとし、続いてＮ型ＭＯ８ｈランジスタス
イッヂＭ２のゲート２４を電圧ｖ２とし、これによって
Ｐ型ＭＯＳトランジスタスイッチ２２及びＮ型ＭＯＳト
ランジスタスイッチＭ２の両方をオンする。この時、フ
ォトダイオードＰＤＩとＰＤ２の接続点の電圧は、Ｐ型
ＭＯ８ｌヘランジスタスイッヂＭ１のスレッシュホール
ド電圧となり、またフォｌ−ダイオードＰＤ２のＮ＋拡
散層４側の電圧はＭ型ＭＯＳトランジスタスイッチＭ２
のスレッシュホールド電１＋をＶｔｈ２どすると、（Ｖ
２−Ｖｔｈ２）となる。例えば＼／ ２ ＝ ５ Ｖ、
Ｖｔｈ２＝１Ｖとすると、Ｎ＋拡散層４側の電月は４Ｖ
となる。従って、コンデンサＣ２の容量をＣｐｌとする
と、 ｃｐｉＸ （Ｖ ２− Ｖ ｔｂ２→−Ｖｔｈｌ）の電
荷がコンデンサＣ２に蓄積される。次に、Ｎ型ＭＯＳト
ランジスウスイッヂＭ２をオフに覆ると、フｔ［〜ダイ
オードＰＤ２の光電流Ｉ２によっ−１２＝ （コンデン４）Ｃ２のｆｊｋ電が開始され、コンデンサ
Ｃ２の電荷か減少する。そして所定時間後にＮ型ＭＯＳ
トランジスタスイッチＭ２を再びオンにすると、光電流
■２による放電で減少した電荷分の電流がコンデンサＣ
２に流れ、この電流値からフッ１１〜ダイオードＰＤ２
の入射光の強さがわかる。
２２を常にＯＶとし、続いてＮ型ＭＯ８ｈランジスタス
イッヂＭ２のゲート２４を電圧ｖ２とし、これによって
Ｐ型ＭＯＳトランジスタスイッチ２２及びＮ型ＭＯＳト
ランジスタスイッチＭ２の両方をオンする。この時、フ
ォトダイオードＰＤＩとＰＤ２の接続点の電圧は、Ｐ型
ＭＯ８ｌヘランジスタスイッヂＭ１のスレッシュホール
ド電圧となり、またフォｌ−ダイオードＰＤ２のＮ＋拡
散層４側の電圧はＭ型ＭＯＳトランジスタスイッチＭ２
のスレッシュホールド電１＋をＶｔｈ２どすると、（Ｖ
２−Ｖｔｈ２）となる。例えば＼／ ２ ＝ ５ Ｖ、
Ｖｔｈ２＝１Ｖとすると、Ｎ＋拡散層４側の電月は４Ｖ
となる。従って、コンデンサＣ２の容量をＣｐｌとする
と、 ｃｐｉＸ （Ｖ ２− Ｖ ｔｂ２→−Ｖｔｈｌ）の電
荷がコンデンサＣ２に蓄積される。次に、Ｎ型ＭＯＳト
ランジスウスイッヂＭ２をオフに覆ると、フｔ［〜ダイ
オードＰＤ２の光電流Ｉ２によっ−１２＝ （コンデン４）Ｃ２のｆｊｋ電が開始され、コンデンサ
Ｃ２の電荷か減少する。そして所定時間後にＮ型ＭＯＳ
トランジスタスイッチＭ２を再びオンにすると、光電流
■２による放電で減少した電荷分の電流がコンデンサＣ
２に流れ、この電流値からフッ１１〜ダイオードＰＤ２
の入射光の強さがわかる。
また、ＰＤ２は第３図の感度特性曲線Ｂに示すように、
６００ｎｍ付近に感度ピークをもった分光特性に基づく
受光出力が得られる。
６００ｎｍ付近に感度ピークをもった分光特性に基づく
受光出力が得られる。
このため、例えば１１０００ｎ付近に波長領域をもつ光
源を用いる時にはフォトダイオードＰＤ１の光電流Ｉ２
を読出し、一方、６００１ｍ付近に波長をもつ光源を用
いた時には、フォトダイオードＰＤ２の光電流■２を読
出すような使い方が同じイメージセンサで実現できる。
源を用いる時にはフォトダイオードＰＤ１の光電流Ｉ２
を読出し、一方、６００１ｍ付近に波長をもつ光源を用
いた時には、フォトダイオードＰＤ２の光電流■２を読
出すような使い方が同じイメージセンサで実現できる。
第４図は第２図に示す等価回路で成る受光部を一次元的
に直線配列してラインセンサとした場合の回路図を示す
。
に直線配列してラインセンサとした場合の回路図を示す
。
第４図において、３０ａ、３０ｂはシフトレジスタであ
り、シフトレジスタ３０ａ、３０ｂはスタートパルスの
入力端子３１．３６、クロックパルスの入力端子３２．
３７を有し、シフトレジスタ３０ａの入力端子３２に対
重るクロックに同期した制御信号を直線配列された各受
光部に設けているＰ型ＭＯＳトランジスタスイッチＭ１
のゲートに接続し、またシフトレジスタ３０ｂの入力端
子３７に対するクロックに同期した制御信号をＮ型ＭＯ
ＳトランジスタスイッチＭ２のゲートに接続している。
り、シフトレジスタ３０ａ、３０ｂはスタートパルスの
入力端子３１．３６、クロックパルスの入力端子３２．
３７を有し、シフトレジスタ３０ａの入力端子３２に対
重るクロックに同期した制御信号を直線配列された各受
光部に設けているＰ型ＭＯＳトランジスタスイッチＭ１
のゲートに接続し、またシフトレジスタ３０ｂの入力端
子３７に対するクロックに同期した制御信号をＮ型ＭＯ
ＳトランジスタスイッチＭ２のゲートに接続している。
更に各受光部におりるＰ型ＭＯ３ｌ〜ランジスタスイッ
ヂＭ１の出力は、出力幅：子３３のラインに接続され、
Ｎ型ＭＯ３ｌ−ランジスタスイッチＭ２の出ツノは出力
３４のラインに接続され、端子３５に対しては電源電斤
寸ｙｃｃが印加されている。
ヂＭ１の出力は、出力幅：子３３のラインに接続され、
Ｎ型ＭＯ３ｌ−ランジスタスイッチＭ２の出ツノは出力
３４のラインに接続され、端子３５に対しては電源電斤
寸ｙｃｃが印加されている。
このような第４図のラインセンサにおいて、例えばシフ
トレジスタ３０ａの端子３１を常にＯｖにしてあけば、
各受光部におりるｐｑ°ｊｘｏｓトランジスタスイツヂ
Ｍ１のグー１〜は常にＯＶとなるので、シフトレジスタ
３０ｂの端子３７に対するクロックの供給でフォトダイ
オードＰ［）２の入射光を順次読出すことかできる。一
方、シフトレジスタ３０ｂの端子３６を常にＯＶにして
おけば、Ｎ型ＭＯＳトランジスタスイッチＭ２のゲート
は常にＯＶとなるので、シフトレジスタ３０ａの入力端
子３２に対するクロックパルスの供給でＰ型ＭＯＳトラ
ンジスタスイッチＭ１を順次オン・オフ制御してフＡト
ダイオードＰＤＩの入射光を順次読出すことができる。
トレジスタ３０ａの端子３１を常にＯｖにしてあけば、
各受光部におりるｐｑ°ｊｘｏｓトランジスタスイツヂ
Ｍ１のグー１〜は常にＯＶとなるので、シフトレジスタ
３０ｂの端子３７に対するクロックの供給でフォトダイ
オードＰ［）２の入射光を順次読出すことかできる。一
方、シフトレジスタ３０ｂの端子３６を常にＯＶにして
おけば、Ｎ型ＭＯＳトランジスタスイッチＭ２のゲート
は常にＯＶとなるので、シフトレジスタ３０ａの入力端
子３２に対するクロックパルスの供給でＰ型ＭＯＳトラ
ンジスタスイッチＭ１を順次オン・オフ制御してフＡト
ダイオードＰＤＩの入射光を順次読出すことができる。
この第４図のラインセンサへの適用例と同様、第２図に
示した等価回路で成る受光部を二次元的に配列すること
で、所謂エリアセンザとして実現することもできる。
示した等価回路で成る受光部を二次元的に配列すること
で、所謂エリアセンザとして実現することもできる。
また、本発明のイメージセンサの４ｆ４造をＣＣＤイメ
ージセンサの受光部分に適用することで、ＣＣＤイメー
ジセンサにおいても２種類の異なった分光性情をもつ受
光出力を得ることかできる。尚、以−にの実施例ではＮ
へｉ（基板にＰつ■ルを作り更にＮ＋拡散するが、「〕
どＮを逆にしてＰ型基板にＮ「フェルを作り史にＰ”を
拡散してもよい。
ージセンサの受光部分に適用することで、ＣＣＤイメー
ジセンサにおいても２種類の異なった分光性情をもつ受
光出力を得ることかできる。尚、以−にの実施例ではＮ
へｉ（基板にＰつ■ルを作り更にＮ＋拡散するが、「〕
どＮを逆にしてＰ型基板にＮ「フェルを作り史にＰ”を
拡散してもよい。
（発明の効果）
以上説明してきたように本発明によれば、′−￥導体基
板上に一次元または二次元に複数の受光部を配列したイ
メージセン１すにおいて、各受光部として半導体基板の
厚さ方向に２つのＰ Ｎ接合を順次形成すると共に、各
ＰＮ接合に応じた光電流を読出すＭＯＳトランジスタス
イッチを個別に設りるようにしたため、ＭＯＳ Ｉ〜ラ
ンジスタスイッチによる２つの受光素子の切換えで２種
類の分光ｆｊ ｆＪｌのいずれか一方による受光出力が
’＋ＦＪられ、例えばカメラのオートフォーカスに用い
た場合には、可視光の少ない場所では分光時・目の切換
えにＪ、り請、外光を利用することができ、更にカラー
セン１ノとして使用した場合には、被写体の形状と色を
同口、−に認識することかできる。
板上に一次元または二次元に複数の受光部を配列したイ
メージセン１すにおいて、各受光部として半導体基板の
厚さ方向に２つのＰ Ｎ接合を順次形成すると共に、各
ＰＮ接合に応じた光電流を読出すＭＯＳトランジスタス
イッチを個別に設りるようにしたため、ＭＯＳ Ｉ〜ラ
ンジスタスイッチによる２つの受光素子の切換えで２種
類の分光ｆｊ ｆＪｌのいずれか一方による受光出力が
’＋ＦＪられ、例えばカメラのオートフォーカスに用い
た場合には、可視光の少ない場所では分光時・目の切換
えにＪ、り請、外光を利用することができ、更にカラー
セン１ノとして使用した場合には、被写体の形状と色を
同口、−に認識することかできる。
第１図は本発明の一実施例を１つの受光部について示し
た断面構造図、第２図は第１図の等価回路図、第３図は
第１図の実施例の光波長にり・１する感度を示した特性
グラフ、第４図は本発明をラインセンサに適用した場合
の回路図でおる。 ＩＮ型半導体基板 ２：Ｐつ１ル（第１の不純物領域） ３：Ｐウェル ４：Ｎ＋拡散層（第２の不純物領域） ５．６．７．Ｎ 拡散層 ３．９．１０，１１．１２−Ｐ 拡散層２０二酸化膜 ２１．２５，２６，２７：Ａｌ１１．電極２２．２４．
：Ａｍゲート電極 ２３ ：Ａ１１．線路 ３０：入射光 ３０ａ、３Ｑｂ：シフトレジスタ ＰＤｌ：第１のフォトダイオード ＰＤ２：第２のフＡトダイオード Ｃ１，Ｃ２：コンデンサ（接合容け） Ｍｌ：Ｐ型ＭＯＳトランジスタスイツヂ（第１のＭＯＳ
トランジスタスイッチ）Ｍ２：Ｎ型ＭＯＳトランジスタ
スイッチ（第２のＭＯＳトランジスタスイッチ）Ｎ３図 第４図
た断面構造図、第２図は第１図の等価回路図、第３図は
第１図の実施例の光波長にり・１する感度を示した特性
グラフ、第４図は本発明をラインセンサに適用した場合
の回路図でおる。 ＩＮ型半導体基板 ２：Ｐつ１ル（第１の不純物領域） ３：Ｐウェル ４：Ｎ＋拡散層（第２の不純物領域） ５．６．７．Ｎ 拡散層 ３．９．１０，１１．１２−Ｐ 拡散層２０二酸化膜 ２１．２５，２６，２７：Ａｌ１１．電極２２．２４．
：Ａｍゲート電極 ２３ ：Ａ１１．線路 ３０：入射光 ３０ａ、３Ｑｂ：シフトレジスタ ＰＤｌ：第１のフォトダイオード ＰＤ２：第２のフＡトダイオード Ｃ１，Ｃ２：コンデンサ（接合容け） Ｍｌ：Ｐ型ＭＯＳトランジスタスイツヂ（第１のＭＯＳ
トランジスタスイッチ）Ｍ２：Ｎ型ＭＯＳトランジスタ
スイッチ（第２のＭＯＳトランジスタスイッチ）Ｎ３図 第４図
Claims (1)
- Ｐ型又はＮ型半導体基板に逆導電型の第１の不純物領域
を設けて形成した第１のＰＮ接合と、前記第１の不純物
領域内に前記半導体基板と同一導電型の第２の不純物領
域を浅く設けて形成した第２のＰＮ接合と、前記第１の
ＰＮ接合に発生する光電流を読出す第１のＭＯＳトラン
ジスタスイッチと、前記第２のＰＮ接合に発生する光電
流を読出す第２のＭＯＳトランジスタスイッチとを備え
、前記第１又は第２のＭＯＳトランジスタスイッチのい
ずれか一方を導通させることで前記第１及び第２のＰＮ
接合で得られた光電流を個別に読出すようにしたことを
特徴とするイメージセンサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61181524A JPS6338258A (ja) | 1986-08-01 | 1986-08-01 | イメ−ジセンサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61181524A JPS6338258A (ja) | 1986-08-01 | 1986-08-01 | イメ−ジセンサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6338258A true JPS6338258A (ja) | 1988-02-18 |
Family
ID=16102269
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61181524A Pending JPS6338258A (ja) | 1986-08-01 | 1986-08-01 | イメ−ジセンサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6338258A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6700111B2 (en) | 1998-09-01 | 2004-03-02 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Multi-wavelength semiconductor image sensor |
| JP2013050422A (ja) * | 2011-08-31 | 2013-03-14 | Sharp Corp | センサ回路および電子機器 |
| WO2014057806A1 (ja) * | 2012-10-12 | 2014-04-17 | シャープ株式会社 | 光センサおよび電子機器 |
-
1986
- 1986-08-01 JP JP61181524A patent/JPS6338258A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6700111B2 (en) | 1998-09-01 | 2004-03-02 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Multi-wavelength semiconductor image sensor |
| US6790701B2 (en) | 1998-09-01 | 2004-09-14 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Method of manufacturing a multi-wavelength semiconductor image sensor |
| JP2013050422A (ja) * | 2011-08-31 | 2013-03-14 | Sharp Corp | センサ回路および電子機器 |
| WO2014057806A1 (ja) * | 2012-10-12 | 2014-04-17 | シャープ株式会社 | 光センサおよび電子機器 |
| CN104508837A (zh) * | 2012-10-12 | 2015-04-08 | 夏普株式会社 | 光传感器和电子设备 |
| JP5797850B2 (ja) * | 2012-10-12 | 2015-10-21 | シャープ株式会社 | 光センサおよび電子機器 |
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