DE2741226A1

DE2741226A1 - Festkoerper-farbbildaufnahmeeinrichtung

Info

Publication number: DE2741226A1
Application number: DE19772741226
Authority: DE
Inventors: Norio Koike; Masaharu Kubo
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1976-09-13
Filing date: 1977-09-13
Publication date: 1978-03-16
Also published as: NL7710002A; DE2741226C3; JPS5941351B2; FR2364578B1; GB1573185A; DE2741226B2; FR2364578A1; JPS5335322A; US4242694A

Description

• Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine Festkörper-Bildaufnahmeeinrichtung zum Aufnehmen von Farbbildern.

Festkörper-Bildaufnahraeeinrichtungen sollten dasselbe Auflösungsvermögen wie Bildaufnahmeröhren aufweisen, die gegenwärtig zur Aufzeichnung von Fernsehaufnahmen verwendet werden. Bereits bei der Aufnahme von einfarbigen bzw. schwarz-weissen Bildern sind 500 χ 500 photoelektrische Elemente, Schalter für die X-Y-Adressierung dieser photoelektrischen Elemente, sowie X- und Y-Abtaster erforderlich, die die Schalter in den "Ein"- und "Aus"-Schalterzustand umschalten und jeweils 500 Stufen umfassen. Den Abmessungen bzw. der Grosse von Halbleiterplättchen für eine als integrierte Schaltung ausgebildete Festkörper-Bildaufnahmeeinrichtung sind Jedoch hinsichtlich der Fertigungsverfahren und der verwendeten Materialien Grenzen gesetzt. Festkörper-Bildaufnahmeeinrichtungcn werden normalerweise gemäss dem Silicium-MOS-Verfahren für integrierte Schaltungen gefertigt, mit dem eine hohe Integrationsdichte erzielt werden kann. Bei der MOS-Struktur kann der Source-Elektroden-Halbleiterübergang eines MOS-Feldeffekttransistors (nachfolgend mit MOS-Transistor abgekürzt) als Photodiode verwendet werden, wobei der Source-Elektroden-Halbleiterübergang zu dem Zeitpunkt als Schalter dient, wenn die in der photoelektrischen Einrichtung gespeicherten Ladungen in Abhängigkeit eines Tast- bzw. Abtastimpulses als Bildsignal weiter geleitet werden. Auf diese Weise ist es möglich, die photoelektrische Einrichtung und den Schalter als Einheit bzw. integral herzustellen, was einen sehr grossen Vorteil darstellt. Darüberhinaus ist die Fertigungsausbeute hoch bzw. der bei der Fertigung auftretende Ausschuss gering. Photoelektrische Einrichtungen, bei denen als Ausgangs- bzw. Grundmaterial Silicium verwendet wird, zeigen jedoch eine geringe Lichtempfindlichkeit bei sichtbarem Licht und es treten die nachfolgenden schwerwiegenden Schwierigkeiten auf, wenn die photoelektrische Einrichtung zur Farbbildaufnahme verwendet wird:

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(a) Die optische Absorptionskante von Silicium liegt bei einer Wellenlänge von 9000 Ä, und die Lichtempfindlichkeit des Siliciums ist im infraroten Bereich hoch. Die Lichtempfindlichkeit von Silicium ist dagegen im sichtbaren Bereich (45OO A bis 6600 a), insbesondere im blauen Spektralbereich (4500 a), der für die gewöhnliche Bildaufnahme erforderlich ist, sehr gering. Im Zusammenhang mit der Erfindung wurde versuchsweise zunächst eine Farbkamera mit drei Platten hergestellt, bei der drei Festkörper-Bildaufnahmeeinrichtungen mit Silicium-MOS-Struktur für Blau (4-500 S), Grün (5500 S) bzw. Rot (6600 S) verwendet wurde.Dabei hat sich gezeigt, dass die Lichtempfindlichkeit der Bildaufnahmeeinrichtung für blaues Licht nur etwa 1/5 der Lichtempfindlichkeit der hochempfindlichen Bildaufnahmeeinrichtung für rotes Licht, und die Lichtempfindlichkeit der Bildaufnahmeeinrichtung für grünes Licht etwa 2/3 des Lichtempfindlichkeit der Bildaufnahmeeinrichtung für rotes Licht ist. Die durch das einfallende Licht erzeugten Ladungen werden in den Halbleiterübergang-Kapazitäten der Photodioden gespeichert und mit einer vorgegebenen Frequenz (nach der NRSC-Norm beträgt diese Frequenz 30 Hz) ausgelesen. Wenn die in der Photodiode für Rot gespeicherten Ladungen die Kapazität bereits voll ausnutzen, sind in der Kapazität der Photodioden für Grün· Signalladungen nur bis zu 2/3 der Speicherkapazität und in der Kapazität der Photodiode für Blau nur 1/5 der Speicherkapazität gespeichert. Das Signal-Rausch-Verhältnis der Einrichtung für Blau ist daher sehr klein, was zu schwerwiegenden Nachteilen bei der praktischen Verwendung führt, oder die praktische Verwendung ganz ausschliesst. Wenn das Signal-Rausch-Verhältnis dadurch verbessert wird, dass die Signalladungen die gesamte Dioden-Speicherkapazität in der Einrichtung für Blau ausnützen, wird die Dioden-Speicherkapazität bei der Einrichtung für Rot um das 4fache und die Dioden-Speicherkapazität bei der Einrichtung für Grün um das Doppelte überschritten. Daher fliessen die die Speicher-Kapazität der Photodioden übersteigenden Ladungen in die Umgebung ab, wodurch das Auflösungsvermögen bei den Einrichtungen für Rot und für Blau verschlechtert wird.

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(b) In die Bildaufnahmeeinrichtung dringt auch Licht mit einer grösseren Wellenlänge air. Rotlicht, d. h. Infrarotlicht ein, und erzeugt unnötige und nicht gewünschte Ladungen. Da der Absorptionskoeffizient bei Silicium für Infrarotstrahlung klein ist, dringt die Infrarotstrahlung tief in das Siliciumsubstrat ein. Die dabei erzeugten Ladungen diffundieren nicht nur an der Stelle, an der die infrarote Strahlung einfällt, in die Diode, sondern auch in die umgebenden Dioden, so dass dadurch auch wieder das Auflösungsvermögen der Bildaufnahmeeinrichtung wesentlich verschlechtert wird.

Wenn also getrennte Bildaufnahmeeinrichtungen für jeweils eine der drei Primärfarben, wie in der zuvor beschriebenen Weise verwendet werden, muss das optische System für die jeweiligen drei Primärfarben bis zu einem gewissen Masse getrennt voneinander ausgebildet sein. Dies macht das Aufnahmegerät gross. Abgesehen von der Tatsache, dass die Ausrichtung der drei Bildaufnahmeeinrichtungen, die erforderlich ist, um die Bilder mit den drei Primärfarben genau übereinander zu bekommen, schwierig ist, wird die gesamte Kamera auch notwendigerweise teuer.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Festkörper-Farbbildaufnahmeeinrichtung zu schaffen, die die zuvor erläuterten Nachteile der herkömmlichen Festkörper-Bildaufnahmeeinrichtungen nicht aufweist, die die Herstellung einer Farbkamera mit nur einer Festkörper-Bildaufnahmeeinrichtung ermöglicht und Farbbilder mit hohem Signa-Rausch-Verhältnis und hohem Auflösungsvermögen gewährleistet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss durch die in Anspruch 1 angegebene Einrichtung gelöst.

Anspruch 2 löst die gestellte Aufgabe ebenfalls.

Mit den in Anspruch 3 angegebenen Merkmalen wird die gestellte Aufgabe ebenfalls gelöst.

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Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemässen Lösungen der gestellten Aufgabe sind in den Unteransprüchen angegeben.

Erfindungsgeraäss wird das Bild eines aufzunehmenden Gegenstandes mit optischen Filtern in Farbkomponenten getrennt, photoelektrische Elemente für die Farbkomponenten besitzen Signalladungs-Speicherkapazitäten für die Quantenausbeute (die Lichtempfindlichkeiten) bei den jeweiligen Farben, und der unerwünschte Einfall von infraroter Strahlung wird verhindert. Genauer gesagt, das Verhältnis zwischen den Ladungsspeicher-Kapazitäten, beispielsweise der photoelektrischen Elemente für Rot, Grün und Blau beträgt etv/a 5 : 3 : 1· Gemäss einer Ausgestaltung der Erfindung können teillichtdurchlässige Leiterschichten, die auf lichdurchlässigen Isolierschichten auf der dem einfallenden Licht zugewandten Seite der photoelektrischen Elemente ausgebildet sind, und als Filter dienen, für die jeweiligen photoelektrisehen Elemente so gewählt werden, dass die Lichtlänge der jeweiligen Farbkomponenten, die die Photodioden erreichen, tatsächlich in dem Verhältnis der photoelektrischen Umwandlung dieser Photodioden für die einzelnen Farbkomponenten liegen. Beispielsweise kann dazu die lichtdurchlässige Leiterschicht für das Rotelement relativ dick und für das Blauelement relativ dünn ausgebildet werden, so dass die gesamten Ladungsmengen, die während einer Teilbildperiode in den Elementen erzeugt werden, für die jeweiligen Primärfarben gleich gross werden.

Darüberhinaus sind mehrere Gruppen solcher photoelektrischer Elemente für die jeweiligen Farbkomponenten in Streifen- oder Schachbrettmusterform auf einem einzigen Halbleitersubstrat angeordnet, so dass es dadurch möglich wird, die Farbbildaufnahme mit einer einzigen Festkörper-Bildaufnahmeeinrichtung vorzunehmen.

Die vorliegende Erfindung schafft also eine monolithische Farbbildaufnahmeeinrichtung mit photoelektrischen Halbleiterelementen für Licht der jweiligen Primärfarben. Es sind Bauteile vorgesehen, die die erzeugten und gespeicherten Ladungen nach-

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einander als elektrische Signale abgeben bzw. übertragen. Diese Ladungen werden entsprechend den auf die photoelektrischen Elemente einfallenden Pritnärfarb-Lichtmengen erzeugt und gespeichert. Auf der dem einfallenden Licht zugewandten Seite der photoelektrischen Elemente für wenigstens zwei der Priroärfarben sind auf einer lichtdurchlässigen Isolierschicht lichtdurchlässige Leiterschichten ausgebildet. Die Ladungscpeicher-Kapazitäten der jeweiligen photoelektrischen Elemente oder die Verhältnisse zwischen den auf die photoelektrischen Umwandlungszonen tatsächlich auffallenden Lichtmengen und den Primärlichmengen, die in die jeweiligen photoelektrischen Elemente eindringen, weisen erfindungsgemäss die gleichen Werte auf.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnungen beispielsweise näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1A einen Querschnitt durch eine Festkörper-Farbbildaufnahmeeinrichtung gemäss einem ersten erfindungr.gemässen Ausführungsbeispiel,

Fig. 1B eine Darstellung, die der Erläuterung des Musters der Festkörper-Farbbildaufnahmeeinrichtung gemäss dem ersten erfindungsgemässen Ausführungsbeispiel dient,

Fig. 1C die Festkörper-Farbbildaufnahmeeinrichtung gemäss der ersten erfindungsgeraässen Ausführungsform in Aufsicht,

Fig. 1D bis 1H Querschnitte durch die Festkörper-Farbbildaufnahmeeinrichtung zu verschiedenen Fertigungsschritten, um den Fertigungsvorgang der Einrichtung gemäss der ersten erfindungsgemässen Ausführungsform zu erläutertn,

Fig. 2 , 3 und 4 Querschnitte durch Festkörper-Farbbildaufnahmeeinrichtungen gemäss zweiten, dritten bzw. vierten erfindungsgemässen Ausführungsbeispielen,

Fig. 5 und 6 Querschnitte einer Festkörper-Aufnahmeeinrichtung gemäss einem fünften erfindungsgemässen Ausführungsbeispiel, bei dem für den Signalladungs-Ubertragungs- bzw. Fortleitbereich eine Ladungsverschiebeeinheit verwendet wird,

Fig. 7 einen Querschnitt durch eine Festkörper-Bildaufnahmeeinrichtung gemäss einem sechsten erfindungsgemässen

1) Ausführungsbeispiel 1:

Fig.iA bis 111 zeigen eine erste erfindungsgemässe Ausführungsform einer Festkörper-Bildaufnahmeeinrichtung, wobei Fig. 1B eine Aufsicht, Fig. 1C eine Aufsicht mit der allgemeinen Anordnung und die Fig. 1D bis 1H Querschnitte zur Darstellung der Herstellungsvorgänge wiedergeben. Fig. 1A zeigt einen Querschnitt entlang der in Fig. 1C eingezeichneten Schnittlinie IA-IA. In einem Silicium-Halbleitersubstrat 1 eines ersten Leitfähigkeitstyps (beispielsweise mit n-Leitfähigkeit) sind Elemente integriert. Mit dem Pfeil 100 ist das einfallende Licht angedeutet. Die Bereiche R, G und B bilden die rot, grün, blau zugeordneten photoelektrischen Elemente. Diese drei E]emente bilden eine Einheit oder eine Gruppe und sind in regelmässiger Anordnung als Matrix angeordnet. Ein (in Fig. 1A nicht dargestelltes) optischen Filter 101 teilt das Bild eines aufzunehmenden Gegenstandes in die jeweiligen Farbkomponenten (in diesem Ausführungsbeispiel in drei Primärfarben Rot, Grün und Blau) auf und ist durch Aufkleben oder eine andere Befestigungsart auf der dem einfallenden Licht zugewandten Seite dieser Einrichtung ausgebildet bzw. aufgebracht, wie dies in Fig. 1C dargestellt ist. Das Licht der getrennten Farbkomponenten trifft auf die jeweiligen photoelektrischen Elemente auf. Das optische Filter 101 besteht aus einem streifenförmigen Farbfilterelemente 101R für Rot, einem streifenförmigen Farbfilterelement 101G für Grün und einem streifenförmigen Farbfilterelement 101B für Blau. Jedes photoelektrische Element umfasst eine Gate-Elektrode 2R, 2G oder 2B, die von einer Isolierschicht 3 umgeben sind, eine Drain-Elektrode 4R, 4G oder 4B, die aus einer fremdatomdotierten Schicht eines zweiten Leitfähigkeitstyps (beispielsweise vom p-Leitfähigkeitstyp), der dem Leitfähigkeitstyp des Substrats entgegengesetzt ist, ausgebildet ist, sowie eine Source-Elektrode 5R» 5G oder 5B, die als fremdatomdotierte Schicht des zweiten Leitfähigkeitstyps gebildet ist. Ein übergang (beispielsweise ein p-n-Ubergang), der zwischen jeder Source-Zone und dem Substrat liegt, wird als Photodiode für die photoelektrische Umwandlung verwendet (da der Source-

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Übergang auch als Photodioden-Ubergang dient, und die eindeutige und klare Beschreibung dieser Einrichtung dadurch nicht beeinträchtigt wird, wird die Photodiode nachfolgend mit demselben Bezugszeichen versehen). Die Source-Elektrode 5R dient als Photodiode für Rod, die Source-Elektrode 5G dient als Photodiode für Grün und die Photoelektrode 5E dient als Photodiode für Blau. Lichtdurchlässige leitende Schichten 6R und 6G sind auf den Isolierschichten 3¹ ausgebildet und überdecken die Photodiode vollständig oder teilweise. Die lichtdurchlässige leitende Schicht 6R wird für Rot und die lichtdurchlässige leitende Schicht 6G wird für Grund verwendet. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist für Blau keine leitende Schicht aus einem nachfolgend noch zu beschriebenden Grund vorgesehen. Die leitenden Schichten 6R und 6G werden mit einer Spannung (die beispielsweise Massepontential mit Null Volt sein kann) beaufschlagt, die über einen Anschluss angelegt wird, wobei diese Schichten 6R und 6G auf der vorgegebenen Spannung festgehalten v/erden. Signalausgangsleitungen 8R, OG und 8B stehen mit den Drain- Elektroden 4R, MG bzw. 4-B in Verbindung. Wenn Abtastimpulse an den Gate-Elektroden 2R, 2G und 2B angelegt werden, werden die in den Dioden 5R> 5G und 5B gespeicherten Ladungen als Signale, die die Lichtmenge wiedergeben, über die Signalausgangsleitungen 8R, 8G bzw. 8B ausgegeben. Eine Feldisolier-Oxidschicht 9 isoliert die nebeneinander liegenden photoelektrischen Elemente voneinander. Die Bildaufnahmeeinrichtungen mit dem zuvor beschriebenen Aufbau kann in einfacher Weise dadurch hergestellt werden, dass zusätzlich zum an sich bekannten MOS-Fertigungsvorgang weitere Schritte zur Ausbildung der Leiterschichten vorgenommen werden. Fig. 1B zeigt die photoelektrischen Elemente in Aufsicht, deren Querschnitte in Fig. 1A dargestellt sind. Fig. 1B gibt die Layout-Muster 1OR, 10G und 10B der Photodioden und die Layout-Muster 11R und 11G der Leiterschichten wieder. Fig. 1C zeigt die allgemeine Anordnung und Ausbildung der Bildaufnahmeeinrichtung in Aufsicht. Die die Bildaufnahmeeinrichtung bildenden Einheiten, die jeweils aus den in den Fig. 1A und 1B dargestellten Bereiche R, G und B bestehen, sind in zwei-dimensionaler Anordnung in der X-

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und der Y-Richtung angeordnet. Da die Photodioden mit den dicken Isolierschichten 9 voneinander isoliert sind, brauchen die die Photodioden überdeckenden Leiterschichten 6R und 6G hinsichtlich der Jeweiligen Dioden nicht isoliert zu sein, sie müssen jedoch in Streifen zusammengefasst sein. Darüberhinaus sind die in Streifenform angeordneten Leiterschichten miteinander verbunden und ein Ende einer solchen integralen Leiterschicht dient als Anschluss 7 zum Anlegen der Spannung.

Die erfindungsgemässen photoelektrischen Elemente sollen nachfolgend beschrieben werden. Die Source-Elektroden 5R> 5G und 5B legen die Dioden mit einem Halbleiterübergang zwischen sich und dem Substrat fest.Die jeweiligen Dioden für Rot, Grün und Blau besitzen Ubergangskapazitäten und Cj_R, Cj_G und CjQ. Diese Kapazitäten weisen gleiche Kondensatorwerte Cj (Cj_R = Cj_G = Cj_B = Cj) auf, weil die Ubergangsflachen, d.h. die in Fig. 1B dargestellten Layout-Musterbereiehe der jeweiligen Dioden einander gleich sind. Da die Leiterschichten 6R und 6G fest auf einer vorgegebenen Spannung gehalten v/erden, liegen diese Leiterschichten zwischen sich und den Source-Elektroden 5R bzw. 5>G Isolierschicht-Kapazitäten Cq^ fest, wobei die Leiterschicht 6R für Rot eine Kapazität Cq_XR und die Leiterschicht 6G für Grün eine Kapazität Cq_X& besitzt. Die jeweiligen Kapazitäten Cq_XR und Cqyq sind durch die Dicke Uqy und die dielektrische Konstante Sqv der Isolierschichten und die Uberlappungsflächen S_ß (für Rot) und Sq (für Grün) zwischen den Leiterschichten und den Dioden festgelegt und durch folgende Gleichungen gegeben:

Die Gesamtkapazität jedes photoelektrischen Elementes ist dann die Summe aus der Ubergangs-Kapazität Cj und der Isolier

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schicht-Kapazität C_n^. Die Kapazitäten C_n, G_n und C₁, der je-

ν'Λ. χι Lr Jj

weiligen photoelektrischen Elemente für Rot, Grün bzw. Blau sind durch folgende Gleichungen gegeben:

^CR ^{= C}OXR ^{+ 0}J ⁽³⁾

⁰G - ⁰OXG ^{+ 0}J ^W

C_B - Cj (₅)

Die (Halbleiter-)-Ubergangskapazität Cj ist normalerweise kleiner als die Isolierschicht-Kapazität Cq_x, obwohl sie auch von der Fremdatomkonzentration des verwendeten Substrats abhängt. Wenn das Halbleitersubstrat eine Fremdatomkonzen-

/1 Γ -7

trat ion von 10 -ycnr und die Isolierschicht eine Dicke von d_Oy = 1000 Λ aufweist, wie dies beim NOS-Fertigungsvorgang üblich ist, ist die Ubergangskapazität Cj 1/4 der Isolierschicht-Kapazität Cq_x, vorausgesetzt, dass die Isolierschicht-Kapazität Cq_x den Wert zu dem Zeitpunkt aufweist, wenn die Leiterschicht 6 über die gesarate Fläche der Photodiode ausgebildet wird, d. h., dass die Isolierschicht-Kapazität Cq_x die Kapazität Cq_XR ist. Wenn die Uberlappungsflache für Grün halb so gross wie die Uberlappungsflache für Rot ist, wie dies in den Fig. 1B und 1C dargestellt ist, wird das Kapazitätsverhältnis zwischen den elektrischen Elementen C_D : C^: G_n -5:3:1· Dieses Verhältnis ist gleich dem Verhältnis zwischen der Lichtempfindlichkeit der photoelektrischen Elemente für Rot, Grün und Blau, die bei Verwendung von Silicium-als Substrat ausgebildet v/erden. Infolgedessen füllen die Lichtmengen die Speicherkapazitäten der photoelektrischen Elemente für die jeweiligen Farben in gleichem Masse bei allen drei Elementen für Rot, Grün und Blau in gleicher Weise auf. Auf diese Weise kann vermieden werden, dass das Signal-Rausch-Verhältnis klein ist, was auf die Tatsache zurückzuführen v/ar, dass die Ladungsmenge bezüglich der Speicherkapazität zu klein war. Weiterhin ist es dadurch möglich, eine Verringerung des Auflösungsvermögens auf Grund dessen, dass die Speicherkapazität bezüglich der gesamten erzeugten Ladungsinengen und des dadurch auftretenden Ladungsüberfliessens in die Umgebung

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verhindert wird. Ein weiterer grosser Vorteil besteht darin, dass die Systemausbildung der Kamera sehr einfach wird. Die Tatsache, ob die zuvor beschriebene Leiterschicht eine lichtdurchlässige Leiterschicht aus SnOp₁ In^O* oder dgl. ist, oder ob eine teillichtdurchlässige Schicht, die aus einer dünnen Metallschicht aus Au, Al, Cr oder dgl. besteht, verwendet wird, beeinflusst die Grosse der Kapazität. Wenn ein infrarote Strahlung absorbierendes Material verwendet wird, kann die Leiterschicht auch als Filter für die Infrarotstrahlungsabsorption dienen, da Infrarotstrahlung für die Farbbildaufnahme nicht erforderlich ist und das Auflösungsvermögen verschlechtert, wie dies zuvor bereits erwähnt wurde. Wenn das bei der Herstellung von integrierten Halbleiterschaltungen häufig verwendete polykristalline Silicium als Material für die Leiterschicht verwendet wird, treten bei der Fertigung keine Schwierigkeiten auf, da dieses Material mit der integrierten MOS-Schaltung verträglich ist. Darüberhinaus absorbiert polykristallines Silicium infrarote Strahlung, so dass die Leiterschicht auch als Infrarotfilter dient. Die Absorptionsmenge, die vom Filter absorbiert wird, kann durch Wahl der Schichtdicke des polykristallinen Siliciums auf einen geeigneten bzw. gewünschten Wert eingestellt werden. Da die auf Grund der Infrarotstrahlung in der Schicht erzeugten Ladungen normalerweise durch die angelegte Spannung kompensiert werden, bleibt die Leiterschicht spannungsraässig immer auf der angelegten Spannung festgehalten und es treten dadurch keine Schwierigkeiten auf.

Um die Erläuterungen zu vereinfachen, wurde das zuvor beschriebene Ausführungsbeispiel anhand des einfachsten Aufbaus erläutert, nämlich anhand des Ausführungsbeispiels, bei dem die photoelektrischen Elemente für Rot, Grün und Blau in Streifenform angeordnet sind. Eine an sich bekannte schachbrettartige Anordnung sollte jedoch auch in Betracht gezogen werden. In diesem Falle kann das erfindungsgeinässe Verfahren bei den photoelektrischen Elementen für die jeweiligen Farben angewandt werden. Bei dem zuvor erläuterten Ausführungsbeispiel

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wurden drei Primärfarben als Farbkomponenten beschrieben, die vom optischen Filter getrennt wurden. Es ist jedoch auch möglich, Komplementärfarben (Cyan, Magenta und Gelb) als die drei Primärfarben zu verwenden. In diesem Falle kann Cyan statt Blau, Magenta statt Grün und Gelb statt Kot verwendet werden. Diese Abwandlungen sind in gleicher Weise auch bei den Ausführungsbeispielen 2 bis 6 durchführbar, wie dies im weiteren noch erläutert werden wird.

Anhand der Fig. 11) bis 111 soll nachfolgend der Fertigungsvorgang einer Festkörper-Bildaufnahmeeinrichtung mit dem erfindungsgemässen Aufbau beschrieben werden. Bei diesem Fertigungsverfahren wird das sogenannte LOCOS (local oxidation of silicon)-Verfahren verwendet, mit dem eine besonders hohe Integrationsdichte bei den Herstellungstechniken von MOS-Transistoren erzielt werden kann. Die erfindungsgemässe Einrichtung ist jedoch nicht auf dieses spezielle Herstellungsverfahren beschränkt. Der Übersichtlichkeit halber werden die Fertigungsschritte nur für das photoelektrische Element für rotes Licht dargestellt und beschrieben.

(i) Eine erste Oxidschicht 9 wird durch das LOCOS- Verfahren auf einem Substrat 1 ausgebildet (Fig. 1D).

(ii) Durch thermische Oxidation wird für die Gate-Elektrode 3 eine Oxidschicht und beispielsweise durch das CVD-(chemical vapor deposition)-Verfahren bzw. das chemische Gasphasenabscheidungsverfahren wird auf die Oxidschicht eine polykristalline Siliciumschicht 2 für die Gate-Elektrode aufgebracht. Danach wird die polykristalline Siliciumschicht mit Ausnahme des der Gate-Zone entsprechenden Bereiches durch Photoätzen entfernt, und die Gate-Oxidschicht ausserhalb der Gate-Elektrode wird unter Verwendung der sich zuvor ergebenden Gate-Elektrode als Maske durch Ätzen entfernt (Fig. 1E).

(iii) Die Drain-Elektrode 4- und die Source-Elektrode 5 (Photodiode) wird durch eindiffundieren von Fremdatomen des dem Substrat entgegengesetzten Leitfähigkeitstyps durch thermische

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Diffusion gebildet. Die Fremdatome diffundieren gleichzeitig in die polykristalline Siliciumschicht der Gate-Elektrode und verbessern die Leitfähigkeit dieser polykristallinen Siliciumschicht. Danach wird eine zweite Oxidschicht 3' über die gesamte Oberfläche hinweg ausgebildet (Fig. 1F).

(iv) Auf die zweite Oxidschicht wird beispielsweise durch Aufdampfen eine beispielsweise 5000 S bis 10 000 α dicke SnOp- oder ΙηρΟ,-Schicht, eine beispielsweise 2000 S bis 5000 Χ dicke polykristalline Siliciumschicht oder eine beispielsweise 500 α bis 3000 A dicke Metall-Dünnschicht aufgebracht. Danach wird die Schicht oder das Material so entfernt, dass die über der Photodiode liegenden Bereiche verbleiben, so dass dadurch eine Elektrode 6 gebildet wird, die die Oxidschicht-Kapazität Cq_x ermöglicht. Wenn für die Elektrode polykristallines Silicium wie in diesem Falle verwendet wird, sollte das polykristalline Silicium mit Fremdatomen dotiert werden, deren Leitfähigkeitstyp dem Leitfähigkeitstyp des Substrats entgegengesetzt ist, wobei diese Dotierung durch ein Diffusionsverfahren oder ein Ionenimplantationverfahren durchgeführt wird, um die Leitfähigkeit des Materials zu erhöhen (Fig. 1G).

(v) Die über der Drain-Elektrode liegende zweiten Oxidschichten werden durch Photoätzen entfernt und über die gesamte Oberfläche hinweg wird durch Aufdampfen eine Al-Schicht aufgebracht. Danach wird das Al mit Ausnahme eines Leiterbereichs 8 für den Signalausgang durch Photoätzen entfernt. Nun ist die Einrichtung fertiggestellt (Fig. 1H). Die Abtastschaltungen, die bezüglich der photoelektrischen Elemente am Rand angeordnet sind, werden ebenfalls mit den in den Fig. 1D bis 1H dargestellten Verfahrensschritten hergestellt, obgleich dies in den Zeichnungen nicht dargestellt ist.

Zur Herstellung des photoelektrischen Elements G für grünes Licht kann eine im zuvor beschriebenen Fertigungsschritt (iv) vorgesehene, an sich bekannte Ätzbehandlung durchgeführt wer-

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den, so dass eine Elektrode mit einer vorgegebenen Fläche gebildet wird. Zur Herstellung des photoelektrischen Elements B für Blau kann eine Ätzbehandlung durchgeführt werden, um die in den jeweiligen Elementbereichen ausgebildete Leiterschicht vollständig zu entfernen.

2) Ausführungsbeispiel 2:

Fig. 2 zeigt einen Querschnitt durch eine Festkörper-Bildaufnahmeeinrichtung gemäss einer zweiten erfindungsgemässen Ausführungsform. Im dieser Figur ist das optische Filter weggelassen. Bei dieser Ausführungsform sind die Flächen der Leiterschicht, die zur Vergrösserung der Speicherkapazitäten ausgebildet sind, für alle photoelektrischen Elemente für Rot, Grün und Blau gleich, wogegen die Dicken der Isolierschichten,, die unter den Leiterschichten liegen, für die einzelnen Elemente für die jeweiligen Primärfarben unterschiedlich sind. Die jeweiligen Dicken der Isolierschichten 12R, 12G und 12B sind in Abhängigkeit von den Lichtfarben der photoelektrischen Elemente unterschiedlich. Über der isolierenden Oxidschicht 12 ist eine Leiterschicht 15 mit lichtpermeablen Eigenschaften (lichtdurchlässig bzw. halblichtdurchlässig) ausgebildet. Die übrigen Bezugszeichen entsprechenen denen von Fig. 1. Hier soll ein Beispiel gegeben werden, bei dem die Speicherkapazitäten der photoelektrischen Elemente für die jeweiligen Primärfarben proportional der Lichtempfindlichkeiten der jeweiligen Elemente gemacht werden. Wenn eine Siliciumoxid- (SiC^-Schicht als Isolierschicht verwendet wird, und wenn die Oxidschicht 12B für das Element für Blau 5000 S dick ist, so ergibt sich aus den Gleichungen (5), (4) und (5)» dass die Dicke der Oxidschicht 12G für das Element für Grün 1600 £ und die Dicke der Oxidschicht 12R für das Element für Rot 1000 S sein kann. Normalerweise wird eine Siliciumoxid-(SiOp)-Schicht als Isolierschicht verwendet. Die Fertigungsgenauigkeit von S1O2 ist unter den MOS-Fertigungsverfahren die höchste und eine Abweichung der Schichtdicke liegt in der Grössenordnung von 20 A. Auch wenn die Schicht nur 1000 X dick ist, so beträgt die Abweichung nur 2 %, und das Verhältnis der Speicherkapazitäten kann

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sehr genau eingestellt bzw. festgelegt und bei der Herstellung gesteuert werden. V/enn eine noch grössere Genauigkeit gewünscht wird, können die Oxidschichten dicker ausgebildet werden, beispielsweise können dann Dicken von 10 000 Ä für Blau, 3300 S für Grün und 1800 Ä für Rot gewählt werden.

3) Ausführungsbeispiel J>:

Fig. 3 zeigt einen Querschnitt durch eine Festkörper-Bildaufnahmeeinrichtung gemäss einem dritten erfindungsgemässen Ausführungsbeispiel. Auch in dieser Figur wurde das optische Filter weggelassen. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird ein teillichtdurchlässiges Material für die über dem Photodiodenbereich ausgebildete Leiterschicht verwendet, und die Dicke der teildurchlässigen Leiterschichten ist für die jeweiligen photoelektrischen Elemente für Rot, Grün und Blau unterschiedlich, so dass das Verhältnis der Lichtmengen, die schlieslich bis zu den Photodioden hindurchgehen und in die Elemente eindringen, für die jeweiligen Farben unterschiedlich sind. Teillichtdurchlässige Leiterschichten 14R, 14G und 14B sind auch den Isolierschichten 3¹ ausgebildet und überdecken die gesamten Bereiche der Photodioden für Rot, Grün bzw. Blau. Diese Leiterschichten 14R, 14G und 14B sind in dieser Reihenfolge jeweil immer dünner ausgebildet. Auf diese Weise ist es möglich, dass die Leiterschicht 14R die grösste Lichtmenge absorbiert, so dass auf die Photodiode 5R für Rot, die die höchste Lichtempfindlichkeit besitzt, die kleinste Lichtmenge auf trifft. Umgekehrt trifft dann auf die Photodiode 5B für Blau, die die geringste Lichtempfindlichkeit besitzt, die grösste Lichtmenge auf. Infolgedessen können die in den jeweiligen Photodioden für Rot, Grün und Blau erzeugten Ladungen innerhalb einer Teilbildperiode einander gleichgemacht werden. Nachfolgend soll ein Beispiel für den Fall angegeben werden, bei dem das für die Herstellung einer integrierten MOS-Schaltung geeignete polykristalline Silicium für die teillichtdurchlässige Leiterschicht verwendet wird. Da der Absorptionskoeffizient für Rot (6600 S) 4 χ 10⁵ cm"¹, für Grün(5500 S )

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6x 10⁵ cm"¹ und für Blau (4500 S) 2 χ 10⁴ cm"¹ ist (vgl. W. C. Dash et al., Physical Review 99, 1151 (1955)) kann die Schicht für Rot 5000 ft, für Grün 3300 X und für Blau 1000 Ä dick sein.

4) Ausführungsbeispiel 4:

Fig. 4 zeigt einen Querschnitt einer Festkörper-Bildaufnahmeeinrichtung gemäss einem vierten erfindungsgemässen Ausführungsbeispiel. Auch in dieser Figur ist das optische Filter weggelassen. Bei der vorliegenden Ausführungsforra ist die Leiterschicht 16B für das photoelektrische Element für Blau, welches die geringste Lichtempfindlichkeit aufweist, aus einem lichtdurchlässigen Film irgendeiner gewünschten Dicke unter Verwendung bei spiel sv/eise von Zinnoxid hergestellt. Da die Zinnoxidschicht praktisch vollständig lichtdurchlässig ist, kann die Schichtdicke je nach Wunsch gewählt werden. Für die Elemente für Rot und Grün, die relativ hohe Lichtempfindlichkeiten aufweisen, werden wie beim dritten Ausführungsbeispiel teillichtdurchlässige Leiterschichten 15R bzw. 15G verwendet. Die Schicht 15G weist eine etwa 60%ige Dicke in Bezug auf die Dicke der im dritten Ausführungsbeispiel verwendeten Schicht 15R auf.

Beispielsweise wird als Schicht 15R ein 40 000 S dickes PoIysilicium und als Schicht 15G 20 000 S dickes Polysilicium verwendet.

5) Ausführungsbeispiel 5:

Bei den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen wird ein MOS-Transistor zur Weiterleitung oder Ausleitung der Signalladungen verwendet. Es ist jedoch auch möglich, eine Ladungsweiterleitungs-Einrichtung, beispielsweise ein CTD-Element bzw. ein Ladungsverschiebe-Element zu verwenden, das ebenfalls mit dem Verfahren zur Herstellung von integrierten Halbleiterschaltungen hergestellt werden kann. Die Fig. 5 und 6 zeigen ein Ausführungsbeispiel, bei dem die vorliegende Erfindung mit

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einer Festkörper-Bildaufnahraeeinrichtung rait ladungsgekoppeltem Speicher (mit einer sogenannten CCD-Einrichtung gemäss dem Zeilenadressensystem verwendet wird (M. F. Tompsett et al., "Charge-coupling improves its image, Chall enging video camera tubes," Electronics Jan. 18, Seiten 162 bis 160, 1973). In den Fig. 5 und 6 ist das optische Filter weggelassen. Wie bei den bereits beschriebenen Ausführungsformen werden mit den Buchstaben R, G und B die photoelektrischen Elemente für Rot, Grün und Blau bezeichnet, die in regelmässiger Form angeordnet sind. Die Photodioden sind mit den Bezugszeichen 17^R> 17G und 17B versehen. Über eine schaltende Gate-Elektrode 18 werden die in der Photodiode gespeicherten Lichtsignalladungen einer das Signal weiterleitenden Elektrode 19 eines ladungsgekoppelten Speichers zugeleitet. Zwischen den Elektroden 18, 19 und dem Substrat 1 liegt eine isolierende Oxidschicht 20, und zwischen den Elektroden 18 und 19 liegt eine isolierende Oxidschicht 21. Diese beiden Ausführungsbeispiele entsprechen den anderen zuvor bereits beschriebenen Ausführungsformen insofern, als die Ladungen in den Photodioden proportional zu den auf die Photodioden auftreffenden Lichtmengen erzeugt und gespeichert werden. Die beiden Ausführungsbeispiele gemäss Fig. 5 und 6 unterscheiden sich jedoch insofern von den zuvor beschriebenen Ausführungsformen, als die gespeicherten Ladungen nicht über einen Leiter, sondern mittels des an sich bekannten ladungsgekoppelten Speicher bzw. ladungsgekoppelten Systems in einem Halbleiter nacheinander von einer Potentialsenke zur nächsten Potentialsenke übertragen werden, indem eine mehrphasige Impulsspannung verwendet wird, die mit den Tastimpulsen synchronisiert wird, welche auf die in grosser Zahl entlang der senkrecht zur Zeichnung angeordneten Ladungsverschiebewegen angeordnet sind, angelegt werden, und die eine hohe Frequenz besitzt. Bei dem in Fig. 5 dargestellten fünften Ausführungsbeispiel sind isolierende 0xidschichten22R, 22G und 22B aus SiOp oder einem entsprechenden Material für die Elemente für Rot, Grün bzw. Blau dargestellt, wobei diese Schichten in der angegebenen Reihenfolge jeweils dicker sind. Die Lichtpermeablen Leiterschichten (beispielsweise SnÖ2~Schichten) 23 sind

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gleich dick. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die Oxidschicht-Kapazitäten Cq_x, die den Ubergangskapazitäten Cj zuaddiert werden sollen, wie beim zweiten Ausführungsbeispiel für die jeweiligen Farben unterschiedlich gewählt, so dass die Kapazitäten C^, C~ und G_R der jeweiligen photoempfindlichen Elemente für Rot, Grün und Blau der Lichtempfindlichkeit des Elementes für die jeweiligen Lichtfarben entsprechen. Die Oxid-(SiO^-Schichten 22R, 22G und 22B können also 1000 8, 1600 S bzw. 5000 S dick sein. Bei dem in Fig. dargestellten Ausführungsbeispiel sind die teillich tdurchlässigen Leiterschichten wie beim dritten Ausführungnbeicpiel für den jeweiligen Farben unterschiedlich dick gewählt, und das Verhältnis der tatsächlich auf die Photodioden auftreffenden und in die Photodioden eindringen Lichtmengen ist bei den photoelektrischen Elementen jeweils unterschiedlich, so dass dadurch die für die jeweiligen Farben unterschiedliche Quantenausbeute in den Photodioden kompensiert wird. Die Leiterschichten 25R, 25G und 25B für Rot, Grün und Blau, die über den isolierenden Oxidschichten 24 aus SiOp oder einem ähnlichen Material ausgebildet sind, und bei denen teillichtdurchlässi-ßespolykristallines Silicium verwendet wird, sind wie beim dritten Ausführungsbeispiel daher 5000 S, 3500 Ä bzw. 1000 A dick. Die zuvor beschriebenen Ausführungsformen können mit Fertigungsschritten gefertigt werden, die den Fertigungsschritten des ersten bis fünften Ausführungsbeispieles entsprechen.

6) Ausführungsbeispiel 6:

Bei, den zuvor beschriebenen ersten bis fünften Ausführungsbeiepielen wird die Photodiode für die photoelektrische Wandlung verwendet. Anstelle der Photodiode kann die Tatsache ausgenutzt, werden, dass Ladungen durch einfallendes Licht in einer Verarmungsschicht induziert werden, die auf der Oberfläche eines Halbleitersubstrats ausgebildet ist. Fig. 7 zeigt einen Querschnitt durch eine sechste Ausführungsform, bei der diese Massnahme vorgesehen ist. In Fig. 7 ist auch wieder das optische Filter weggelassen. Auf dem Halbleiter-

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substrat 1 befindet sich eine lichtpermeable Leiterschicht 26, die vom Halbleitersubstrat 1 durch eine isolierende Oxidschicht 27 aus SiOo oder dgl. isoliert ist. Wenn eine Spannung (die normalerweise der Grössenordnung von 5 bis 10 Volt liegen kann) grosser als die Schwell-wertspannung eines MOS-Transistors ist, an die'Leiterschicht 26 angelegt wird, wird in der Oberfläche des Silicium-Halbleitersubstrats 1 eine einige Mikrometer dicke Verarmungsschicht 28 gebildet. Eine lichtpermeable Gate-Elektrode 50 ist auf der lichtpermeablen Leiterschicht 26 ausgebildet und von dieser durch eine isolierende Oxidschicht 29aaus SiO~ oder dgl. isoliert. Die lichtpermeable Gate-Elektrode führt die in der Verarmungszone 28 während einer Teilbildperiode erzeugten Lichtsignalladungen auf Grund eines Abtastimpulses an eine Drain-Elektrode 31, die mit einer Signalausgangsleitung 32 in Verbindung steht. Eine isolierende Oxidschicht 33 aus SiO₂ oder dgl. isoliert die Gate-Elektrode 30 gegenüber der Signalausgangsleitung 32. Neben der Funktion als Ladungsübertragung dient die Gate-Elektrode gleichzeitig dazu, die Lichtmengen, die auf die photoelektrischen Wandlerbereiche für Rot, Grün und Blau auftreffen, einzustellen, so dass die in den photoelektrischen Elementen für die jeweiligen Farben während einer Teilbildperiode zu erzeugenden Gesamtladungsmengen gleich sind. Die Gate-Elektrode 3OR für Rot überdeckt den gesamten Bereich der Verarmungsschicht 28, die Gate-Elektrode 3OG für Grün bedeckt einen Teil der Verarmungsschicht 28 und die Gate-Elektrode 3OB für Blau liegt nur in einem Bereich, der für die Gate-Elektrodenwirkung erforderlich ist und überhaupt nicht über der Verarmungsschicht 28. Das Flächenverhältnis der Verarmungsschicht-Bereiche, die von den Gate-Elektroden 30 bedeckt werden, ändert sich in Abhängigkeit von der Dicke und dem Material der darunterliegenden lichtpermeablen Leiterschichten 26. Dieses Flächenverhältnis kann so gewählt oder eingestellt werden, dass die über die beiden Arten von lichtpermeablen Leiterschichten 30 und 26 in die Verarmungsschichten 28 eindringen Lichtmengen umgekehrt proportional zu den Farb-Photoempfindlichkeiten der photoelektrischen Elemente R, G und B für die jeweiligen Farben ist.

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Der Aufbau bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel kann dadurch geschaffen werden, dass die Reihenfolge, in der die Gate-Elektroden und die lichtpermeablen Leiterschichten bei dem Herstellungsvorgang des ersten Ausführungsbeispiels umgekehrt werden. Der Aufbau beim vorliegenden Ausführungsbeispiel kann auf einfache Weise dadurch hergestellt werden, dass nach Ausbildung der lichtpermeablen Leiterschichten 26 die isolierenden Oxidschichten 29 darauf aufgebracht werden, wobei die Gate-Elektroden 30 vorher ausgebildet wurden.

Wie zuvor beschrieben, wird bei der vorliegenden Erfindung wenigstens eine der Ladungsspeicher-Kapazitäten der photoelektrischen Elemente für zwei oder mehr Farbkomponenten, in die das Bild eines aufzunehmenden Gegenstandes durch das optische Filter aufgeteilt wird, sowie das Verhältnis der tatsächlich die photoelektrischen Wandlerbereiche auftreffenden Lichtmengen nach der Menge des eintretenden Lichtes gesteuert bzw. gewählt, wobei die Ladungsspeicher-Kapazitäten der photoelektrischen Elemente für die jeweiligen Farben Werte aufv;eisen können, die an die Farbempfindlichkeiten der jeweiligen Elemente angepasst sind. Infolgedessen werden die Bereiche der detektierten Lichtmengen für die jeweiligen Farben einander gleich. Bei der Auftrennung in beispielsweise drei Primärfarben kann sowohl der Nachteil, dass das Signal-Rausch-Verhältnis auf Grund der zu geringen Ladungen, die im Zusammenhang mit der Kapazität für Blau erzeugt werden, als auch der Nachteil, dass das Auflösungsvermögen auf Grund des Überfliessens der überschüssigen Ladungen bei der Kapazität für Rot oder auf Grund von Ladungsdiffusion, die durch die tief ins Innere eindringende infrarote Strahlung entstehen, vermieden werden. Auf diese Weise wird eine Festkörper-Farbbildaufnahmeeinrichtung mit hohem Signal-Rausch-Verhältnis und hohem Auflösungsvermögen geschaffen.

Als Signalladungsverschiebe- bzw. Übertragungselement kann auch ein bipolarer Transistor und ein Sperrschicht-Feldeffekt-Transistor verwendet werden.

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Claims

PAl E NTA.-4 W/.LTL· SCHIFF ν. FÜNER STREHL SCHÜBEL-HOPF EBBINGHAUj MARlAHlLFr-LATZ 2 A 3, MÖNCHEN 9O POSTADRESSE: POSTFACH 95 O1 GO, D-OOOO MÖNCHEN 95 Hitachi, Ltd. DA-5510 13. September 1977 Festkörper-Farbbildaufnähmeeinrichtung Patentansprüche

1. Festkörper-Farbbildaufnahmeeinrichtung mit einem Halbleiterkörper eines ersten Leitfähigkeitstyps, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Gruppen von photoelektrischen Elementen (R, G, B) auf der Hauptfläche des Halbleiterkörpers (1) angeordnet sind, jedes photoelektrische Element (R, G, B) der Gruppe der jeweiligen mit einem optischen Filter abgetrennten Farbkomponente zugeordnet ist, und die photoelektrischen Elemente (R, G, B) folgende Teile aufweisen: einen Feldeffekttransistor mit einer Source-Zone (5R, 5G, 5B), einer Drain-Zone (4-R, 4G, 4-B) einer zweiten, der ersten Leitfähigkeit entgegegengesetzten Leitfähigkeit, einer Gate-Isolierschicht (3), die einen zwischen der Source-Zone (5R, 5G, 5B) und der Drain-Zone (4-R, 4-G, 4B]

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liegenden Bereich überdeckt, und einer auf der Gate-Isolierschicht (3) liegenden Gate-Elektrode (2R, 2G, 2B), wobei eine (5R, 5G, 5B) der Source- oder Drain-Zone eine Photodiode bildet; eine lichtdurchlässige Isolierschicht (3'), die die Photodiode (5R, 5G, 5B) überdeckt; sowie eine lichtdurchlässige Elektrode (6R, 6G, 6B), die auf der Isolierschicht (3¹) liegt, wenigstens einen Teil des auffallenden Lichtes durchlässig, auf einer vorgegebenen Spannung gehalten wird und zusammen mit dem Halbleiterkörper (1) eine elektrostatische Kapazität bildet.

2. Festkörper-Farbbildaufnahmeeinrichtung mit einem Halbleiterkörper eines ersten Leitfähigkeitstyps, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Hauptfläche des Halbleiterkörpers (1) mehrere Gruppen von photoelektrischen Elementen angeordnet sind und die photoelektrischen Elemente folgende Teile aufweisen:

einen Feldeffekttransistor mit einer Zone (1?R, 17G, 17B) eines zweiten dem ersten Leitfähigkeitstyp entgegengesetzten Leitfähigkeitstyp, die eine Photodiode bildet, einer Gate-Isolierschicht (20), die einen Bereich neben der Zone (17R> 17G, 17B) des zweiten Leitfähigkeitstyps überdeckt, einer auf der Gate-Isolierschicht (20) ausgebildeten Gate-Elektrode (18), einem Bereich zur Ladungsübertragung, der neben dem mit der Gate-Elektrode (18) bedeckten Bereich liegt, zusammen mit der Zone (17R> 17G, 17B) des zweiten Leitfähigkeitstyps und der Gate-Elektrode (18) als Feldeffekttransistor wirkt, und einer Ubertragungselektrode (19), die den Bereich zur Ladungsübertragung bedeckt; eine lichtdurchlässige Isolierschicht (22R, 22G, 22B), die die Photodiode (17R, 17G, 17B) überdeckt; sowie eine lichtdurchlässige Elektrode (23), die auf der lichtdurchlässigen Isolierschicht (22R, 22G, 22B) liegt, wenigstens einen Teil des auffallenden Lichtes hindurchlässt, auf einer vorgegebenen Spannung liegt und zusammen mit dem Halbleitersubstrat (1) eine elektrostatische Kapazität bildet (Fig. 5).

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3· Festkörper-Farbbildaufnahmeeinrichtung mit einem Halbleiterkörper eines ersten Leitfähigkeitstyps, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Hauptfläche des Halbleiterkörpers (1) mehrere Gruppen von photoelektrischen Elementen angeordnet sind und die photoelektrischen Elemente folgende Teile aufweisen:

einen Feldeffekttransistor mit einer Zone (31) eines zweiten,dem ersten Leitfähigkeitstyp entgegengesetzten Leitfähigkeitstyp, einer Gate-Isolierschicht (27), die einen Bereich neben der Zone (31) des zweiten Leitfähigkeitstyps überdeckt, einer auf der Gate-Isolierschicht (20) ausgebildeten Gate-Elektrode (30, 3OH, 30G, 3OB), und eine.m photoempfindlichen Bereich, der an den von der Gate-Isolierschicht (27) bedeckten Bereich angrenzt; und eine lichtdurchlässige Elektrode (26), die auf der Isolierschicht (27) liegt, wenigstens einem Teil des auffallenden Lichtes hindurchlässt, auf einer vorgegebenen Spannung gehalten wird, im lichtempfindlichen Bereich eine Verarmungsschicht (28) bildet und mit dem lichtempfindlichen Bereich eine elektrostatische Kapazität bildet, wobei die Verarmungsschicht (28) zusammen mit der Zone (31) des zweiten Leitfähigkeitstyps und der Gate-Elektrode (30) als Feldeffekttransistor wirkt (Fig. 7).

4-. Festkörper-Farbbildaufnahmeeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, dass jede Gruppe aus drei photoelektrischen Elementen (R, G, B) für die Primärfarben Rot, Grün und Blau besteht.

5· Festkörper-Farbbildaufnahmeeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die lichtdurchlässige Elektrode (6R; 22R) des photoelektrischer Elements (R) für das rote Licht die Photodiode (5R; 17R) bedeckt, die lichtdurchlässige Elektrode(6G, 22G) des photoelektrischen Elements (G) für das grüne Licht einen Teil der Photodiode (^G, 17G) bedeckt und die lichtdurchlässige Elektrode (6B, 22B) des photoelektrischen Elementes (B) für das blaue Licht nicht vorhanden ist.

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6. Festkörper-Farbbildaufnahmeeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die lichtdurchlässigen Elektroden (13) der photoelektrischen Elemente (R, G, B) die Photodioden (5R, 5G, 5B; 22R; 22G; 22B) überdecken, die lichtdurchlässige Isolierschicht (12R; 22R) des photoelektrischen Elements (R) für das rote Licht dünner als die lichtdurchlässige Isolierschicht (12G; 22G) des photoelektrischen Elements (G) für grünes Licht und die lichtdurchlässige Isolierschicht (12G; 22G) des photoelektrischen Elements (G) für grünes Licht dünner als die lichtdurchlässige Isolierschicht (12B; 22B) des photoelektrischen Elements (B) für blaues Licht ist (Fig. 2, 5)·

7· Festkörper-Farbbildaufnahmeeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5» dadurch gekennzeichnet, dass die lichtdurchlässigen Isolierschichten (3¹ > 20, 24) der photoelektrischen Elemente (G, B, R) für die Primärfarben jeweils gleich dick sind, die lichtdurchlässigen Elektroden (14R, 14G, 14B; 25R,25G, 25B) der photoelektrischen Elemente (R, G, B) für die Primärfarben die Photodioden (5R, 5G, 5B; 17R, 17G, 17B) überdecken und die lichtdurchlässige Elektrode (14R, 25R) des photoelektrischen Elements (R) für rotes Licht dicker als die lichtdurchlässige Elektrode (14G; 25G) des photoelektrischen Elements (G) für grünes Licht ist (Fig. 3? 6)·

8. Festkörper-Farbbildaufnahmeeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7» dadurch gekennzeichnet, dass die lichtdurchlässige Elektrode (6R, 6G; 13; 14R, 14G; 23; 25Ri 25G) sowohl für das photoelektrische Element (R) für rotes Licht als auch für das photoelektrische Element (G) für grünes Licht aus polykristallinem Silicium besteht,

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9· Festkörper-Farbbildaufnahmeeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die lichtdurchlässige Elektrode (13; 14B; 16B; 23; 25ß) des photoelektrischen Elementes (B) für blaues Licht aus polykristallinem Silicium und dünner ist als die lichtdurchlässige Elektrode (13; 14G; 15G; 23; 25G) des photoelektrischen Elementes (G) für grünes Licht·

10. Pestkörper-Farbbildaufnahmeeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9» dadurch gekennzeichnet, dass die lichtdurchlässige Elektrode (13; 14B; 16B; 23; 26B) des photoelektrischen Elementes (B) für blaues Licht aus Zinnoxid, Titanoxid und/oder Indiuraoxid besteht.

11. Festkörper-Farbbildaufnahmeeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die lichtdurchlässigen Elektroden (6R₁ 6G; 13; 14R₁ 14G₁ 14B; 15R₁ 15G₁ 15B; 23; 25R₁ 25G, 25B; 26) aus einer Zinnoxidschicht, einer Indiumoxidschicht, einer Titanoxidschicht, einer polykristallinen Siliciumschicht, einer dünnen Aluminiumschicht, einer dünnen Platinschicht, einer dünnen Palladiumschicht, einer dünnen Molybdänschicht, einer dünnen Indiumschicht, einer dünnen Chromschicht und/oder einer dünnen Goldschicht besteht.

12. Festkörper-Farbbildaufnahmeeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Gruppen aus drei photoelektrischen Elementen für die Komplementärfarben der Primärfarben Cyan, Magenta und Gelb bestehen.

13· Festkörper-Farbbildaufnahmeeinrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die lichtdurchlässige Gate-Elektrode (30R) des photoelektrischen Elements (R) für rotes Licht den photoempfindlichen Bereich ganz, die lichtdurchlässige Gate-Elektrode (30G) des photoelektrischen Elements (G) für grünes Licht einen

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Teil, und die lichtdurchlässige Gate-Elektrode (30B) des photoelektrischen Elements (B) für blaues Licht überhaupt nicht überdeckt.

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