JP2000311997A - 光電変換装置及びそれを用いたイメージセンサ並びに画像入力システム - Google Patents
光電変換装置及びそれを用いたイメージセンサ並びに画像入力システムInfo
- Publication number
- JP2000311997A JP2000311997A JP2000047751A JP2000047751A JP2000311997A JP 2000311997 A JP2000311997 A JP 2000311997A JP 2000047751 A JP2000047751 A JP 2000047751A JP 2000047751 A JP2000047751 A JP 2000047751A JP 2000311997 A JP2000311997 A JP 2000311997A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- photoelectric conversion
- conversion device
- region
- wiring
- noise
- 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.)
- Granted
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
- H10F39/80—Constructional details of image sensors
- H10F39/805—Coatings
- H10F39/8057—Optical shielding
Landscapes
- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
- Facsimile Heads (AREA)
- Light Receiving Elements (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 電源ノイズ等に代表される低周波の放射ノイ
ズの影響を受けにくくする。 【解決手段】 第１導電型の半導体領域１０内に設けら
れた第２導電型の半導体領域１１と、上記第２導電型の
半導体領域１１と画素領域下に設けられた回路素子とを
電気的に接続する配線５と、を有する光電変換装置にお
いて、上記配線５の少なくとも一部分を覆うように、配
線５の光入射側に絶縁体７を介して設けられたシールド
６′を有し、かつ、上記シールド６′を電位が固定され
ている導電体とした。
ズの影響を受けにくくする。 【解決手段】 第１導電型の半導体領域１０内に設けら
れた第２導電型の半導体領域１１と、上記第２導電型の
半導体領域１１と画素領域下に設けられた回路素子とを
電気的に接続する配線５と、を有する光電変換装置にお
いて、上記配線５の少なくとも一部分を覆うように、配
線５の光入射側に絶縁体７を介して設けられたシールド
６′を有し、かつ、上記シールド６′を電位が固定され
ている導電体とした。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、イメージスキャ
ナ、ファクシミリ、他の画像入力システム或いは各種イ
メージセンサと、それらに用いられる光電変換装置に関
し、特にその画素構造の改良に関する。
ナ、ファクシミリ、他の画像入力システム或いは各種イ
メージセンサと、それらに用いられる光電変換装置に関
し、特にその画素構造の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】光電変換装置は、上述した画像入力シス
テムやイメージセンサに多く用いられている。
テムやイメージセンサに多く用いられている。
【０００３】身近な例では、画像入力用のイメージスキ
ャナ等に、縮小光学系を用いたＣＣＤイメージセンサ
や、複数の半導体光センサチップをマルチ実装した、等
倍系の密着型イメージセンサが用いられ、これらの開発
が積極的に行われている。
ャナ等に、縮小光学系を用いたＣＣＤイメージセンサ
や、複数の半導体光センサチップをマルチ実装した、等
倍系の密着型イメージセンサが用いられ、これらの開発
が積極的に行われている。
【０００４】これらの光電変換装置の受光素子として
は、半導体のＰＮ接合から成るホトダイオードを用いる
のが一般的であるが、例えば、特開昭５５−１５９７８
４号公報に開示されているようにＰＮ接合が形成されて
いない基板表面部に、基板と同一導電型で、かつ基板よ
り不純物濃度が高い領域を設け、基板表面で発生する暗
電流を低減させた構造も提案されている。また、一次元
の光電変換装置用の受光素子としては、例えば、特開昭
６１−２６４７５８号公報に開示されているように、Ｐ
Ｎ接合が形成する接合容量を低減させたもの、特開平１
−３０３７５２号公報に開示されているように、チップ
端部のスクライブに起因する暗電流の低減をはかったも
の等、種々の構成が提案されている。
は、半導体のＰＮ接合から成るホトダイオードを用いる
のが一般的であるが、例えば、特開昭５５−１５９７８
４号公報に開示されているようにＰＮ接合が形成されて
いない基板表面部に、基板と同一導電型で、かつ基板よ
り不純物濃度が高い領域を設け、基板表面で発生する暗
電流を低減させた構造も提案されている。また、一次元
の光電変換装置用の受光素子としては、例えば、特開昭
６１−２６４７５８号公報に開示されているように、Ｐ
Ｎ接合が形成する接合容量を低減させたもの、特開平１
−３０３７５２号公報に開示されているように、チップ
端部のスクライブに起因する暗電流の低減をはかったも
の等、種々の構成が提案されている。
【０００５】一方、例えば特開平９−２０５５８８号公
報には、ホトダイオードを受光素子とし、この受光素子
の電荷をソースホロアアンプを用いて一括読み出しを行
う増幅型光電変換装置が提案されている。
報には、ホトダイオードを受光素子とし、この受光素子
の電荷をソースホロアアンプを用いて一括読み出しを行
う増幅型光電変換装置が提案されている。
【０００６】上記増幅型光電変換装置の場合、光出力Ｖ
ｐ は、（１）式にてあらわされる。
ｐ は、（１）式にてあらわされる。
【０００７】
【数１】 Ｖｐ ＝Ｑｐ ／Ｃｏ ×Ｇ （１） ここで、ＱｐはＰＮ接合部に蓄積される電荷量、Ｃｏは
光電変換部の容量、Ｇはソースホロアゲイン、容量分割
ゲイン、アンプゲイン等により決定される増幅率であ
る。
光電変換部の容量、Ｇはソースホロアゲイン、容量分割
ゲイン、アンプゲイン等により決定される増幅率であ
る。
【０００８】この光電変換部の容量Ｃｏは、例えば、ホ
トダイオードとＭＯＳソースホロアトランジスタとリセ
ットＭＯＳトランジスタとを有する増幅型光電変換装置
の場合、
トダイオードとＭＯＳソースホロアトランジスタとリセ
ットＭＯＳトランジスタとを有する増幅型光電変換装置
の場合、
【０００９】
【数２】 Ｃｏ＝Ｃｐｄ＋Ｃａ （２） とあらわすことができる。
【００１０】ここで、ＣｐｄはＰＮホトダイオードのＰ
Ｎ接合容量、Ｃａは光電変換部に接続されているその他
の容量で、上記の場合、ＭＯＳソースホロアトランジス
タのゲート容量や、リセットＭＯＳトランジスタのソー
ス／ウエルの接合容量、ソース／ゲート重なり容量、配
線容量、等が含まれる。
Ｎ接合容量、Ｃａは光電変換部に接続されているその他
の容量で、上記の場合、ＭＯＳソースホロアトランジス
タのゲート容量や、リセットＭＯＳトランジスタのソー
ス／ウエルの接合容量、ソース／ゲート重なり容量、配
線容量、等が含まれる。
【００１１】従って、高感度を実現するためには、光生
成キャリアを有効に蓄積すること、キャリアが蓄積され
る光電変換部の容量をできるだけ小さくすることが重要
となる。
成キャリアを有効に蓄積すること、キャリアが蓄積され
る光電変換部の容量をできるだけ小さくすることが重要
となる。
【００１２】一般的に光電変換部の容量が小さくなる
と、受光素子のリセット時に発生するリセットノイズが
大きくなるが、上記特開平９−２０５５８８号公報に開
示されているように、リセット直後のノイズ信号を保持
する手段を設け、そのノイズ信号と光信号の差分処理を
行うことにより、リセットノイズを除去することが可能
となる。
と、受光素子のリセット時に発生するリセットノイズが
大きくなるが、上記特開平９−２０５５８８号公報に開
示されているように、リセット直後のノイズ信号を保持
する手段を設け、そのノイズ信号と光信号の差分処理を
行うことにより、リセットノイズを除去することが可能
となる。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、受光素
子のリセット直後のノイズ信号を蓄積期間中保持し、光
信号との差分処理を行うことにより受光素子のリセット
ノイズを除去するような光電変換装置においては、光電
変換装置の外部から放射される外来ノイズ、特に電源ノ
イズのような低周波ノイズによって画像品質が低下する
ことがある。
子のリセット直後のノイズ信号を蓄積期間中保持し、光
信号との差分処理を行うことにより受光素子のリセット
ノイズを除去するような光電変換装置においては、光電
変換装置の外部から放射される外来ノイズ、特に電源ノ
イズのような低周波ノイズによって画像品質が低下する
ことがある。
【００１４】いま、光電変換部容量をＣO 、増幅率を
Ｇ、蓄積期間中に光電変換部容量に蓄積された光電荷数
をＱP とすると、受光素子をリセットした直後のノイズ
出力Ｖ N 、及び蓄積後の光出力ＶS は、それぞれ、
Ｇ、蓄積期間中に光電変換部容量に蓄積された光電荷数
をＱP とすると、受光素子をリセットした直後のノイズ
出力Ｖ N 、及び蓄積後の光出力ＶS は、それぞれ、
【００１５】
【数３】
【００１６】
【数４】 ＶS ＝（（ＱN ＋ＱP ）／ＣO ）×Ｇ （４） となり、（３）式と（４）式の差分処理を行うことによ
り、光信号ＶP として
り、光信号ＶP として
【００１７】
【数５】 ＶP ＝ＶS −ＶN ＝（（ＱP ＋ＱN −ＱN ）／ＣO ）×Ｇ ＝（ＱP ／ＣO ）×Ｇ （５） が得られる。
【００１８】しかしながら、例えば機器等の電源から放
射される５０Ｈｚ程度の低周波ノイズが受光部に混入す
ると、差分処理を行ってもノイズを除去することができ
なくなる。特に、上記従来技術の場合、差分処理の対象
となるノイズ信号と光信号を読み出すタイミングは、ほ
ぼ蓄積時間に相当する時間のズレが生じており、かつ蓄
積期間中の受光素子のノードはフローティング状態でイ
ンピーダンスが非常に高くなっているため、この外来ノ
イズは非常に大きな影響をもたらす。
射される５０Ｈｚ程度の低周波ノイズが受光部に混入す
ると、差分処理を行ってもノイズを除去することができ
なくなる。特に、上記従来技術の場合、差分処理の対象
となるノイズ信号と光信号を読み出すタイミングは、ほ
ぼ蓄積時間に相当する時間のズレが生じており、かつ蓄
積期間中の受光素子のノードはフローティング状態でイ
ンピーダンスが非常に高くなっているため、この外来ノ
イズは非常に大きな影響をもたらす。
【００１９】いま、リセット直後のノイズ信号を読み出
す時間（ｔ1）に受光部に存在する外来ノイズ電圧をＶ
N1、蓄積後、光出力を読み出す時間（ｔ2）に受光部に
存在する外来ノイズ電荷をＶN2、とすると、上記（５）
式に相当する差分後の光信号ＶP′は、 ＶP′＝（（ＱP ／ＣO ）＋ＶN2−ＶN1）×Ｇ （６） となる。
す時間（ｔ1）に受光部に存在する外来ノイズ電圧をＶ
N1、蓄積後、光出力を読み出す時間（ｔ2）に受光部に
存在する外来ノイズ電荷をＶN2、とすると、上記（５）
式に相当する差分後の光信号ＶP′は、 ＶP′＝（（ＱP ／ＣO ）＋ＶN2−ＶN1）×Ｇ （６） となる。
【００２０】また、振幅ＶNR、周波数ｆ0 （Ｈｚ）の外
来ノイズが受光部に放射された場合、受光部のノードに
おけるノイズ電圧の振幅がでΔＶNRあるならば、任意の
時間ｔにおける受光部ノードのノイズ電圧は、 ΔＶNR（ｔ）＝ΔＶNR×ｓｉｎ（２πｆ0 ×ｔ） （７） となる。
来ノイズが受光部に放射された場合、受光部のノードに
おけるノイズ電圧の振幅がでΔＶNRあるならば、任意の
時間ｔにおける受光部ノードのノイズ電圧は、 ΔＶNR（ｔ）＝ΔＶNR×ｓｉｎ（２πｆ0 ×ｔ） （７） となる。
【００２１】いま、受光部における外来ノイズの振幅
（ΔＶNR）を２±１（任意単位）、外来ノイズの周波数
（ｆ0 ）を５０Ｈｚ、光電変換装置の蓄積時間を２．５
ｍｓｅｃ、とすると、おのおののフィールドにおける、 ・ノイズ信号読み出し時間：ｔn （ｍｓｅｃ） ・時間ｔn における外来ノイズ：ＶN1 ・光信号読み出し時の時間：ｔS （ｍｓｅｃ） ・時間ｔS における外来ノイズ：ＶN2 ・外来ノイズの差分：ΔＶN （＝ＹN2−ＶN1） は以下の表１のようになる。
（ΔＶNR）を２±１（任意単位）、外来ノイズの周波数
（ｆ0 ）を５０Ｈｚ、光電変換装置の蓄積時間を２．５
ｍｓｅｃ、とすると、おのおののフィールドにおける、 ・ノイズ信号読み出し時間：ｔn （ｍｓｅｃ） ・時間ｔn における外来ノイズ：ＶN1 ・光信号読み出し時の時間：ｔS （ｍｓｅｃ） ・時間ｔS における外来ノイズ：ＶN2 ・外来ノイズの差分：ΔＶN （＝ＹN2−ＶN1） は以下の表１のようになる。
【００２２】
【表１】 以上の表１から明らかなように、ノイズ周波数と蓄積時
間との相互干渉により、周期的に差分処理後の出力が変
化することがわかる。
間との相互干渉により、周期的に差分処理後の出力が変
化することがわかる。
【００２３】従って、例えば、光電変換装置の全画素を
同時に読み出す場合、上記の差分処理の出力変化は副走
査方向のオフセット量の変化となる。具体的には読み取
り画像に周期的な縞状の濃淡が現れる。
同時に読み出す場合、上記の差分処理の出力変化は副走
査方向のオフセット量の変化となる。具体的には読み取
り画像に周期的な縞状の濃淡が現れる。
【００２４】本発明の目的は、放射ノイズ、特に電源ノ
イズ等に代表される低周波の放射ノイズの影響を受けに
くい、高品質な画像読み取りが可能な光電変換装置、及
びそれを用いたイメージセンサ或いは画像入力システム
を提供することにある。
イズ等に代表される低周波の放射ノイズの影響を受けに
くい、高品質な画像読み取りが可能な光電変換装置、及
びそれを用いたイメージセンサ或いは画像入力システム
を提供することにある。
【００２５】
【課題を解決するための手段】本発明の光電変換装置
は、画素領域内にある第１導電型の第１半導体領域と、
該第１半導体領域内に設けられ、浮遊状態とされて光生
成キャリアを蓄積し得る第２導電型の第２半導体領域
と、該第２半導体領域と、該画素領域の外にある回路素
子と、を電気的に接続するための配線と、該画素領域内
にある該配線の上に絶縁体を介して設けられ、所定の電
位に保持される導電体と、を有する。
は、画素領域内にある第１導電型の第１半導体領域と、
該第１半導体領域内に設けられ、浮遊状態とされて光生
成キャリアを蓄積し得る第２導電型の第２半導体領域
と、該第２半導体領域と、該画素領域の外にある回路素
子と、を電気的に接続するための配線と、該画素領域内
にある該配線の上に絶縁体を介して設けられ、所定の電
位に保持される導電体と、を有する。
【００２６】前記第２半導体領域は、前記第１半導体領
域に囲まれた島状の領域でありうる。
域に囲まれた島状の領域でありうる。
【００２７】また、前記第２半導体領域は、前記第１半
導体領域に囲まれた島状の領域である第１の部分と、該
第１の部分を囲み且つ該第１の部分より不純物濃度が低
い第２の部分と備えていてもよい。
導体領域に囲まれた島状の領域である第１の部分と、該
第１の部分を囲み且つ該第１の部分より不純物濃度が低
い第２の部分と備えていてもよい。
【００２８】前記導電体は、前記画素領域を定めるため
の遮光層と一体的に形成するとよい。
の遮光層と一体的に形成するとよい。
【００２９】前記回路素子は、ＭＯＳトランジスタであ
りうる。そして、前記回路素子は、前記第２半導体領域
の電位をリセットするためのリセット用スイッチと、信
号を増幅するための増幅用トランジスタと、を含みう
る。
りうる。そして、前記回路素子は、前記第２半導体領域
の電位をリセットするためのリセット用スイッチと、信
号を増幅するための増幅用トランジスタと、を含みう
る。
【００３０】前記回路素子にはリセットノイズを蓄積す
る為の蓄積回路と、信号から前記リセットノイズを除去
するノイズ除去回路とが接続するとよい。
る為の蓄積回路と、信号から前記リセットノイズを除去
するノイズ除去回路とが接続するとよい。
【００３１】前記導電体の幅は、前記配線の幅より小さ
くても、前記配線の幅より大きくてもよい。
くても、前記配線の幅より大きくてもよい。
【００３２】前記光電変換装置は、導電体を所定の電位
に保持する為の電源に接続される端子を有する。
に保持する為の電源に接続される端子を有する。
【００３３】更に、この光電変換装置は、光源と、結像
素子と、組み合わされてイメージセンサを構成できる。
素子と、組み合わされてイメージセンサを構成できる。
【００３４】この時、前記光電変換装置は、実装基板上
に複数一次元状或いは千鳥状に配置しうる。このイメー
ジセンサは、前記導電体を所定の電位に保持する為の基
準電圧を供給する配線を有する。
に複数一次元状或いは千鳥状に配置しうる。このイメー
ジセンサは、前記導電体を所定の電位に保持する為の基
準電圧を供給する配線を有する。
【００３５】そして、このイメージセンサは、原稿を保
持する為の原稿保持手段と、該イメージセンサの動作を
制御する制御回路と、組み合わされて画像入力システム
を構成しうる。
持する為の原稿保持手段と、該イメージセンサの動作を
制御する制御回路と、組み合わされて画像入力システム
を構成しうる。
【００３６】このときの前記原稿保持手段は、透明な上
面を有する原稿台又は原稿搬送押さえ部材である。そし
て、このシステムは前記導電体を所定の電位に保持する
為の基準電圧を供給する基準電圧源を有し得る。又、本
発明によるシールドは、画素領域を定めるための遮光層
に形成されたほぼ方形の開口内に、配線に沿って延在す
る導電体によって構成するとよい。こうすると画素領域
の容量増大を抑制できる。
面を有する原稿台又は原稿搬送押さえ部材である。そし
て、このシステムは前記導電体を所定の電位に保持する
為の基準電圧を供給する基準電圧源を有し得る。又、本
発明によるシールドは、画素領域を定めるための遮光層
に形成されたほぼ方形の開口内に、配線に沿って延在す
る導電体によって構成するとよい。こうすると画素領域
の容量増大を抑制できる。
【００３７】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
図面を用いて説明する。
図面を用いて説明する。
【００３８】［実施形態１］図１は本発明の光電変換装
置の平面構造を示しており、図２は図１のＡ−Ａ′部に
おける断面構造を示している。
置の平面構造を示しており、図２は図１のＡ−Ａ′部に
おける断面構造を示している。
【００３９】本実施形態による光電変換装置は、画素領
域（開口部）１内にある第１導電型の第１半導体領域と
してのｎ- 型領域１０と、第１半導体領域１０内に設け
られ、浮遊状態とされて光生成キャリアを蓄積し得る第
２導電型の第２半導体領域としてのＰ+ 型領域１１と、
第２半導体領域１１と画素領域１の外にある回路素子
３，４とを電気的に接続する配線５と、画素領域１内に
ある配線５の上に絶縁体７を介して設けられ、所定の電
位に保持される導電体６′を有している。導電体６′は
開口内に延びている。
域（開口部）１内にある第１導電型の第１半導体領域と
してのｎ- 型領域１０と、第１半導体領域１０内に設け
られ、浮遊状態とされて光生成キャリアを蓄積し得る第
２導電型の第２半導体領域としてのＰ+ 型領域１１と、
第２半導体領域１１と画素領域１の外にある回路素子
３，４とを電気的に接続する配線５と、画素領域１内に
ある配線５の上に絶縁体７を介して設けられ、所定の電
位に保持される導電体６′を有している。導電体６′は
開口内に延びている。
【００４０】以下、上記光電変換装置についてより詳し
く説明する。
く説明する。
【００４１】画素領域１中に受光素子となるホトダイオ
ード２が形成され、ホトダイオード２は、回路素子とし
てのリセットＭＯＳトランジスタ３のドレイン、及び増
幅用のソースホロアＭＯＳトランジスタ４のゲートに第
１金属層で形成される配線５により電気的に接続されて
いる。また、受光素子の画素領域１は第２金属層で形成
される遮光層６により開口部が大まかに規定され、且つ
この遮光層６は基準電圧源に接続され、所望の電位に保
持されるようになっている。
ード２が形成され、ホトダイオード２は、回路素子とし
てのリセットＭＯＳトランジスタ３のドレイン、及び増
幅用のソースホロアＭＯＳトランジスタ４のゲートに第
１金属層で形成される配線５により電気的に接続されて
いる。また、受光素子の画素領域１は第２金属層で形成
される遮光層６により開口部が大まかに規定され、且つ
この遮光層６は基準電圧源に接続され、所望の電位に保
持されるようになっている。
【００４２】図２に示されているように、画素領域１内
のｎ- 型領域１０の中に島状に形成されたｐ+ 型領域１
１からなるアノードを設けることによりホトダイオード
が形成されている。
のｎ- 型領域１０の中に島状に形成されたｐ+ 型領域１
１からなるアノードを設けることによりホトダイオード
が形成されている。
【００４３】導電型を逆にして、ｐ- 型領域の中にｎ+
型領域からなるカソードを形成してもよいことは言うま
でもない。
型領域からなるカソードを形成してもよいことは言うま
でもない。
【００４４】また、ｎ- 型領域１０の下部には、ｎ+ 型
埋め込み領域１３、及びｎ型半導体基板１６が設けられ
ている。この構成は、例えば、ｎ型半導体基板１６上に
イオン注入等によりｎ+ 型埋め込み領域１３となる部分
を形成し、その後、エピタキシャル成長を行うことによ
り実現することができる。
埋め込み領域１３、及びｎ型半導体基板１６が設けられ
ている。この構成は、例えば、ｎ型半導体基板１６上に
イオン注入等によりｎ+ 型埋め込み領域１３となる部分
を形成し、その後、エピタキシャル成長を行うことによ
り実現することができる。
【００４５】また、第２金属層で形成される遮光層６の
下部にはｎ+ 領域１４がｐ+ 型領域１１をその内側に含
むように上面からみてリング状に設けられており、この
ｎ+領域１４、及びｎ+ 型埋め込み領域１３によって画
素領域内で発生した光生成キャリアに対してポテンシャ
ルバリアを形成する。このため、ｐ+ 型領域１１を独立
した島状に形成しても効率よく光キリャアをｐ+ 型領域
１１に収集することが可能となり、さらに画素領域の容
量の低減も実現できる。
下部にはｎ+ 領域１４がｐ+ 型領域１１をその内側に含
むように上面からみてリング状に設けられており、この
ｎ+領域１４、及びｎ+ 型埋め込み領域１３によって画
素領域内で発生した光生成キャリアに対してポテンシャ
ルバリアを形成する。このため、ｐ+ 型領域１１を独立
した島状に形成しても効率よく光キリャアをｐ+ 型領域
１１に収集することが可能となり、さらに画素領域の容
量の低減も実現できる。
【００４６】さらに、ｐ+ 型領域１１は第１金属層で形
成される配線５により電気的に接続され、配線５の上部
には絶縁層７を介して第２金属層で形成される画素領域
内シールド６′が設けられ、第２金属層の上部には保護
膜１２が設けられている。
成される配線５により電気的に接続され、配線５の上部
には絶縁層７を介して第２金属層で形成される画素領域
内シールド６′が設けられ、第２金属層の上部には保護
膜１２が設けられている。
【００４７】ここで、本発明の最も特徴的なことは、画
素領域中に形成されている配線５の少なくとも一部分
が、電位が固定され得る導電体６′により、その上部が
覆われていること、すなわち、画素領域内シールド６′
を設けたことである。端子２１はシールド６′を基準電
圧Ｖref.に保持するための接続端子である。
素領域中に形成されている配線５の少なくとも一部分
が、電位が固定され得る導電体６′により、その上部が
覆われていること、すなわち、画素領域内シールド６′
を設けたことである。端子２１はシールド６′を基準電
圧Ｖref.に保持するための接続端子である。
【００４８】通常、受光素子の画素領域は光電変換装置
の外部から光が入射する構造となっているため、光同様
に外部からの放射ノイズに対しても影響を受けやすい。
特に、密着型イメージセンサに用いる光電変換装置の場
合、ガラスエポキシ基板やセラミック基板等の共通基板
上に複数個実装した後、シリコーン樹脂等で光電変換装
置上をコーティングするという実装方法が一般的であ
る。そのため光電変換装置の画素領域の上部は電気的に
シールドされず、外部からの放射ノイズの影響を受けや
すい。
の外部から光が入射する構造となっているため、光同様
に外部からの放射ノイズに対しても影響を受けやすい。
特に、密着型イメージセンサに用いる光電変換装置の場
合、ガラスエポキシ基板やセラミック基板等の共通基板
上に複数個実装した後、シリコーン樹脂等で光電変換装
置上をコーティングするという実装方法が一般的であ
る。そのため光電変換装置の画素領域の上部は電気的に
シールドされず、外部からの放射ノイズの影響を受けや
すい。
【００４９】さらに、キャリア収集効率を高め、かつ光
電変換部、即ち画素領域の容量をできるだけ低減する目
的で、ホトダイオードのアノード又はカソードが、開口
部の中央、もしくは中央から開口部エッジに幾分偏った
位置に形成されている場合、ホトダイオードのアノード
又はカソードと電気的に接続されている導電体の近傍に
は電位が固定されている導電体が存在しないため、キャ
リア蓄積中フローティングとなる画素領域のノードがア
ンテナとなって外部からの放射ノイズの影響を受けやす
い。
電変換部、即ち画素領域の容量をできるだけ低減する目
的で、ホトダイオードのアノード又はカソードが、開口
部の中央、もしくは中央から開口部エッジに幾分偏った
位置に形成されている場合、ホトダイオードのアノード
又はカソードと電気的に接続されている導電体の近傍に
は電位が固定されている導電体が存在しないため、キャ
リア蓄積中フローティングとなる画素領域のノードがア
ンテナとなって外部からの放射ノイズの影響を受けやす
い。
【００５０】ここで、図１において、画素領域の容量を
低減するために、画素領域の上部においては第２金属層
６に開口が形成され、配線５の上部には第２金属層６で
覆われていない部分もあるが、この部位に関しては配線
５の上方に第２金属層６′が配置されているため、外部
からの放射ノイズの大部分は第２金属層６′で遮断・吸
収され、ホトダイオードに接続されている第１金属層配
線５への影響即ちキャリア蓄積中、フローティングとな
るノードへの影響は少ない。
低減するために、画素領域の上部においては第２金属層
６に開口が形成され、配線５の上部には第２金属層６で
覆われていない部分もあるが、この部位に関しては配線
５の上方に第２金属層６′が配置されているため、外部
からの放射ノイズの大部分は第２金属層６′で遮断・吸
収され、ホトダイオードに接続されている第１金属層配
線５への影響即ちキャリア蓄積中、フローティングとな
るノードへの影響は少ない。
【００５１】従って、図２において、遮光層６の開口部
内に突き出した第２金属層６′についても、完全に第１
金属層５を覆ってはいないが、効果は十分得られる。
内に突き出した第２金属層６′についても、完全に第１
金属層５を覆ってはいないが、効果は十分得られる。
【００５２】図３、図４は、本実施形態に係る光電変換
装置の回路図及びそのタイミングチャートである。
装置の回路図及びそのタイミングチャートである。
【００５３】本実施形態の光電変換装置は、図３に示す
ように、光電変換手段となるホトダイオード２と、ＭＯ
Ｓトランジスタ４，３１と、該光電変換手段のリセット
回路となるスイッチ３と、上記光電変換手段のリセット
時のノイズを保持するノイズ保持手段となるＭＯＳトラ
ンジスタ３２，３４，３５と容量（ＣM ）３３と、同一
の上記リセット後に上記光電変換手段が蓄積した信号か
ら上記保持しておいたノイズを用いてノイズを除去する
ノイズ除去回路（３６〜４７）と、を有する。
ように、光電変換手段となるホトダイオード２と、ＭＯ
Ｓトランジスタ４，３１と、該光電変換手段のリセット
回路となるスイッチ３と、上記光電変換手段のリセット
時のノイズを保持するノイズ保持手段となるＭＯＳトラ
ンジスタ３２，３４，３５と容量（ＣM ）３３と、同一
の上記リセット後に上記光電変換手段が蓄積した信号か
ら上記保持しておいたノイズを用いてノイズを除去する
ノイズ除去回路（３６〜４７）と、を有する。
【００５４】また、上記リセット直後のノイズの信号電
荷を読み出すノイズ読み出し手段としてのＭＯＳスイッ
チ３６、容量（ＣTN）３８と、光信号蓄積後の光信号電
荷を読み出す光信号読み出し手段としてのＭＯＳスイッ
チ３７、容量（ＣTS）３９と、上記ノイズ読み出し手段
のノイズと上記光信号読み出し手段の光信号を順次走査
する走査手段となるシフトレジスタ４２と、上記走査手
段により、上記ノイズ読み出し手段（３６，３８）、及
び光信号読み出し手段（３７，３９）から、信号を読み
出すと同時に、上記光電変換手段で光信号蓄積を行う。
そしてこの装置は上記リセット直後のノイズを、前記同
一のリセット後蓄積された上記光信号を上記光信号読み
出し手段（３７，３９）に読み出す前まで保持するノイ
ズ保持回路（３２，３３，３４，３５）と、上記保持し
ておいたリセット直後のノイズと、上記同一のリセット
後の上記光信号との差分を出力する手段となるバッファ
アンプ４３，４４、及び差動アンプ４５と、を有する。
荷を読み出すノイズ読み出し手段としてのＭＯＳスイッ
チ３６、容量（ＣTN）３８と、光信号蓄積後の光信号電
荷を読み出す光信号読み出し手段としてのＭＯＳスイッ
チ３７、容量（ＣTS）３９と、上記ノイズ読み出し手段
のノイズと上記光信号読み出し手段の光信号を順次走査
する走査手段となるシフトレジスタ４２と、上記走査手
段により、上記ノイズ読み出し手段（３６，３８）、及
び光信号読み出し手段（３７，３９）から、信号を読み
出すと同時に、上記光電変換手段で光信号蓄積を行う。
そしてこの装置は上記リセット直後のノイズを、前記同
一のリセット後蓄積された上記光信号を上記光信号読み
出し手段（３７，３９）に読み出す前まで保持するノイ
ズ保持回路（３２，３３，３４，３５）と、上記保持し
ておいたリセット直後のノイズと、上記同一のリセット
後の上記光信号との差分を出力する手段となるバッファ
アンプ４３，４４、及び差動アンプ４５と、を有する。
【００５５】また、シールド６′には接続端子２１を介
して電源電圧が与えられたり、接地されたりする。
して電源電圧が与えられたり、接地されたりする。
【００５６】ここで、ＭＯＳトランジスタ３５，３４、
及び４，３１は、各々ＭＯＳソースフォロアを形成して
いる。
及び４，３１は、各々ＭＯＳソースフォロアを形成して
いる。
【００５７】また、バッファアンプ４３，４４の入力４
６，４７が共通出力線であり、バッファアンプ４３，４
４及び差動アンプ４５以外は、ビット分（画素数分）有
することになる。
６，４７が共通出力線であり、バッファアンプ４３，４
４及び差動アンプ４５以外は、ビット分（画素数分）有
することになる。
【００５８】また、本実施形態においては、図に示す部
分を全て、同一半導体基板上に形成している。
分を全て、同一半導体基板上に形成している。
【００５９】以下、図４のタイミングチャートを参照し
ながら、本実施形態の動作及び構成を説明する。
ながら、本実施形態の動作及び構成を説明する。
【００６０】まず、スタートパルスＳＰが入力される
と、最初に、光信号、及びノイズ蓄積用の容量ＣTS及び
ＣTNがリセットされる。
と、最初に、光信号、及びノイズ蓄積用の容量ＣTS及び
ＣTNがリセットされる。
【００６１】続いて、駆動パルスφＴＮをＯＮし、容量
ＣM に保持されていたノイズを容量ＣTNに読み出す。こ
の時、容量ＣM から読み出されるノイズは、前のフィー
ルドにおいて、センサがリセットされた直後のノイズで
ある。容量ＣTNにノイズが読み出された後、駆動パルス
φＴ１をＯＮし、光信号を容量ＣM に読み出し、更に駆
動パルスφＴＳをＯＮして容量ＣTSに光信号を読み出
す。
ＣM に保持されていたノイズを容量ＣTNに読み出す。こ
の時、容量ＣM から読み出されるノイズは、前のフィー
ルドにおいて、センサがリセットされた直後のノイズで
ある。容量ＣTNにノイズが読み出された後、駆動パルス
φＴ１をＯＮし、光信号を容量ＣM に読み出し、更に駆
動パルスφＴＳをＯＮして容量ＣTSに光信号を読み出
す。
【００６２】その後、駆動パルスφＲをＯＮしてセンサ
リセットを行う。これにより、フローティング状態とさ
れていたホトダイオードのアノードが所定のリセット用
基準電位にリセットされる。続いて駆動パルスφＴ１を
ＯＮし、センサリセット直後の信号を、リセットノイズ
として容量ＣM に読み出し、センサは、蓄積を開始す
る。これにより、アノードはフローティングにされて光
生成キャリアのうち正孔を蓄積する。
リセットを行う。これにより、フローティング状態とさ
れていたホトダイオードのアノードが所定のリセット用
基準電位にリセットされる。続いて駆動パルスφＴ１を
ＯＮし、センサリセット直後の信号を、リセットノイズ
として容量ＣM に読み出し、センサは、蓄積を開始す
る。これにより、アノードはフローティングにされて光
生成キャリアのうち正孔を蓄積する。
【００６３】そして、センサが蓄積を行うのと同時に、
容量ＣTS、容量ＣTNに保持された光信号、及びノイズ信
号は、順次、共通出力線に出力され、最終的には、光信
号とノイズが、差分回路により差分され、正味の光信号
として出力されることになる。
容量ＣTS、容量ＣTNに保持された光信号、及びノイズ信
号は、順次、共通出力線に出力され、最終的には、光信
号とノイズが、差分回路により差分され、正味の光信号
として出力されることになる。
【００６４】従って、タイミングチャート中に示すリセ
ットパルスＰ１によるセンサリセットに対するノイズ
は、蓄積期間中、パルスＰ２により容量ＣM に保持さ
れ、光信号を読み出す前にパルスＰ３により容量ＣTNに
入力される。従って、同一のセンサに対するノイズと、
パルスＰ４，Ｐ５により入力される光信号（Ｂ′）との
差分を正味の光信号として出力することができるため、
センサリセットノイズを完全に除去することが可能とな
る。
ットパルスＰ１によるセンサリセットに対するノイズ
は、蓄積期間中、パルスＰ２により容量ＣM に保持さ
れ、光信号を読み出す前にパルスＰ３により容量ＣTNに
入力される。従って、同一のセンサに対するノイズと、
パルスＰ４，Ｐ５により入力される光信号（Ｂ′）との
差分を正味の光信号として出力することができるため、
センサリセットノイズを完全に除去することが可能とな
る。
【００６５】また、ノイズ除去回路としては、上述した
実施形態に限定されることはなく、例えば、周知のクラ
ンプ回路等を用いることも可能である。
実施形態に限定されることはなく、例えば、周知のクラ
ンプ回路等を用いることも可能である。
【００６６】図１〜図４に示した構造の光電変換装置
と、シールド６′を省いた比較例による光電変換装置に
ついて、放射ノイズに対する影響を比較する実験を行っ
た。
と、シールド６′を省いた比較例による光電変換装置に
ついて、放射ノイズに対する影響を比較する実験を行っ
た。
【００６７】尚、ノイズ源は周波数５０Ｈｚで、光電変
換装置とノイズ源との電界をパラメータとし、光電変換
装置から出力される５０Ｈｚの周波数成分を有するノイ
ズを評価した。
換装置とノイズ源との電界をパラメータとし、光電変換
装置から出力される５０Ｈｚの周波数成分を有するノイ
ズを評価した。
【００６８】
【表２】 以上、明らかなように、５０Ｖのノイズ電界強度下にお
いて効果は顕著になり、更に１００Ｖのノイズ電界強度
下においては、本実施例は比較例の１／６程度にノイズ
が低減した。
いて効果は顕著になり、更に１００Ｖのノイズ電界強度
下においては、本実施例は比較例の１／６程度にノイズ
が低減した。
【００６９】以上示したように、光電変換装置の開口部
内において必要最低限の部位のみをシールドすることに
より、画素領域容量の増大を抑え、かつ外部からの放射
ノイズに対しても十分なシールド効果が得られる。言う
までもないが、設計的に画素領域の容量に余裕がある場
合は、ホトダイオードが接続されている配線５、及びそ
のノードの上部を、所定の電位を有する第２金属層から
なる導電体６′ですべて覆っても構わない。
内において必要最低限の部位のみをシールドすることに
より、画素領域容量の増大を抑え、かつ外部からの放射
ノイズに対しても十分なシールド効果が得られる。言う
までもないが、設計的に画素領域の容量に余裕がある場
合は、ホトダイオードが接続されている配線５、及びそ
のノードの上部を、所定の電位を有する第２金属層から
なる導電体６′ですべて覆っても構わない。
【００７０】尚、本実施形態において、配線５、及びシ
ールド６′はアルミニウムのような金属層で構成されて
いるため、実質的には遮光機能を有するが、本発明にお
ける画素領域とか開口部と呼ばれる部分は図１のａ，
ｂ，ｃ，ｄで規定された方形部分とする。そして、シー
ルド６′はこの方形部分の中に端から延びている。こう
して容量の増大と開口率の減少を抑制している。
ールド６′はアルミニウムのような金属層で構成されて
いるため、実質的には遮光機能を有するが、本発明にお
ける画素領域とか開口部と呼ばれる部分は図１のａ，
ｂ，ｃ，ｄで規定された方形部分とする。そして、シー
ルド６′はこの方形部分の中に端から延びている。こう
して容量の増大と開口率の減少を抑制している。
【００７１】［実施形態２］本実施形態は実施形態１に
示した光電変換装置を用いて密着型イメージセンサを構
成し、さらに該密着型イメージセンサを画像入力システ
ムに適用した一例である。
示した光電変換装置を用いて密着型イメージセンサを構
成し、さらに該密着型イメージセンサを画像入力システ
ムに適用した一例である。
【００７２】図５は実施形態１に示した光電変換装置を
用いて構成した密着型イメージセンサユニットの断面図
である。
用いて構成した密着型イメージセンサユニットの断面図
である。
【００７３】図５において、筐体１０４の上面に、原稿
面に接する透明ガラス板１０５を取り付けるとともに、
出射光１１１が前記透明ガラス板１０５の上面に接する
原稿面で反射されるような所定の角度でＬＥＤ光源１０
９がＬＥＤ実装基板１１０に取り付けられた状態で筐体
１０４内に設けられている。
面に接する透明ガラス板１０５を取り付けるとともに、
出射光１１１が前記透明ガラス板１０５の上面に接する
原稿面で反射されるような所定の角度でＬＥＤ光源１０
９がＬＥＤ実装基板１１０に取り付けられた状態で筐体
１０４内に設けられている。
【００７４】また、光電変換装置１００のＩＣチップは
センサ実装基板１０１に複数個一列又は千鳥状に配列さ
れ、また、原稿からの反射光１１２を集光し、前記光電
変換内１００上で結像させるための結像素子であるレン
ズアレイ１０８が筐体１０４内に具備されている。
センサ実装基板１０１に複数個一列又は千鳥状に配列さ
れ、また、原稿からの反射光１１２を集光し、前記光電
変換内１００上で結像させるための結像素子であるレン
ズアレイ１０８が筐体１０４内に具備されている。
【００７５】光電変換装置１００は金属細線１０２によ
りセンサ実装基板１０１の所望の回路に電気的に接続さ
れ、保護部材１０３により覆われている。ここで、保護
部材としては、例えばシリコン樹脂やエポキシ樹脂、ポ
リイミド等の光透過性の絶縁材料を用いることができ
る。実装基板１０１には、接続端子２１に基準電位を与
えるための電源ラインや接地ライン等の配線２２が設け
られている。
りセンサ実装基板１０１の所望の回路に電気的に接続さ
れ、保護部材１０３により覆われている。ここで、保護
部材としては、例えばシリコン樹脂やエポキシ樹脂、ポ
リイミド等の光透過性の絶縁材料を用いることができ
る。実装基板１０１には、接続端子２１に基準電位を与
えるための電源ラインや接地ライン等の配線２２が設け
られている。
【００７６】また、センサ実装基板１０１は筐体１０４
内に掛合された底板１０６にゴム板１０７を介して支え
られている。また、筐体１０４には、外部、例えばスキ
ャナ本体やファクシミリ本体などに接続するための、電
源、制御信号などの入出力用のコネクターが設けられて
いる。
内に掛合された底板１０６にゴム板１０７を介して支え
られている。また、筐体１０４には、外部、例えばスキ
ャナ本体やファクシミリ本体などに接続するための、電
源、制御信号などの入出力用のコネクターが設けられて
いる。
【００７７】カラー画像を読み取るイメージセンサユニ
ットの場合にはＬＥＤ光源１０９を３色以上、例えば
赤、緑、青のＬＥＤを集合させる。ＬＥＤ光源１０９
が、赤のみを発光している時、光電変換装置１００を駆
動して赤色情報を読み取る。次に緑色ＬＥＤのみを点灯
して緑色情報を読み取り、最後に青色ＬＥＤのみを点灯
し、青色情報を読み取る。これらの情報を組み合わせる
ことによってカラー原稿のカラー画像読み取りが可能に
なる。
ットの場合にはＬＥＤ光源１０９を３色以上、例えば
赤、緑、青のＬＥＤを集合させる。ＬＥＤ光源１０９
が、赤のみを発光している時、光電変換装置１００を駆
動して赤色情報を読み取る。次に緑色ＬＥＤのみを点灯
して緑色情報を読み取り、最後に青色ＬＥＤのみを点灯
し、青色情報を読み取る。これらの情報を組み合わせる
ことによってカラー原稿のカラー画像読み取りが可能に
なる。
【００７８】ここで、図５において、光電変換装置１０
０の開口部の上部には、保護部材１０３、レンズアレイ
１０８、透明ガラス板１０５が設けられる構造になって
いるが、いずれも一般的には絶縁性の部材であるため、
外部で発生する放射ノイズに対してはシールド効果が得
られず、ノイズは光電変換装置１００の開口部位まで容
易に到達することができるが、本発明の光電変換装置を
用いることにより放射ノイズの影響を受け難い密着型イ
メージセンサを実現することが可能になる。
０の開口部の上部には、保護部材１０３、レンズアレイ
１０８、透明ガラス板１０５が設けられる構造になって
いるが、いずれも一般的には絶縁性の部材であるため、
外部で発生する放射ノイズに対してはシールド効果が得
られず、ノイズは光電変換装置１００の開口部位まで容
易に到達することができるが、本発明の光電変換装置を
用いることにより放射ノイズの影響を受け難い密着型イ
メージセンサを実現することが可能になる。
【００７９】図６は、本発明によるイメージセンサを用
いた画像入力システムの一例である。本画像入力システ
ム２００は、密着型イメージセンサユニット２０５中の
光電変換装置や光源を電気的に駆動するためのセンサ駆
動手段２０１、密着型イメージセンサユニットから出力
される信号の信号処理を行う信号処理手段２０２、密着
型イメージセンサユニット２０５の副走査方向の位置を
制御するセンサ位置制御手段２０３、及び上記電気部品
に電源電圧を供給する電源手段２０４を主体に構成さ
れ、さらに、制御回路としてのＣＰＵによりその動作が
制御される構成となっている。そして、例えば、ライン
２３がシールド６′を基準電位に保持するための基準電
圧を与える電源ライン（又は接地ライン）になってお
り、電源手段２０４から基準電圧の供給を受ける。
いた画像入力システムの一例である。本画像入力システ
ム２００は、密着型イメージセンサユニット２０５中の
光電変換装置や光源を電気的に駆動するためのセンサ駆
動手段２０１、密着型イメージセンサユニットから出力
される信号の信号処理を行う信号処理手段２０２、密着
型イメージセンサユニット２０５の副走査方向の位置を
制御するセンサ位置制御手段２０３、及び上記電気部品
に電源電圧を供給する電源手段２０４を主体に構成さ
れ、さらに、制御回路としてのＣＰＵによりその動作が
制御される構成となっている。そして、例えば、ライン
２３がシールド６′を基準電位に保持するための基準電
圧を与える電源ライン（又は接地ライン）になってお
り、電源手段２０４から基準電圧の供給を受ける。
【００８０】尚、本実施形態においてセンサ位置制御手
段２０３は例えば、ステッピングモータ、シャフト、ベ
ルト等の機構部品を組み合わせて構成することができ
る。また、本実施形態においては、原稿をガラス板の上
面を有する原稿台上に配して、イメージセンサを副走査
方向に移動させることにより走査する例を示している
が、イメージセンサを固定し、原稿を透明ガラス板１０
５と不図示の原稿押さえ部材の間にはさんで副走査方向
に移動させる方式、いわゆる、シートフィード方式の画
像読み取りシステムの場合にも適用できる。この場合の
原稿保持手段は、透明ガラス板１０５及び原稿押さえ部
材となる。
段２０３は例えば、ステッピングモータ、シャフト、ベ
ルト等の機構部品を組み合わせて構成することができ
る。また、本実施形態においては、原稿をガラス板の上
面を有する原稿台上に配して、イメージセンサを副走査
方向に移動させることにより走査する例を示している
が、イメージセンサを固定し、原稿を透明ガラス板１０
５と不図示の原稿押さえ部材の間にはさんで副走査方向
に移動させる方式、いわゆる、シートフィード方式の画
像読み取りシステムの場合にも適用できる。この場合の
原稿保持手段は、透明ガラス板１０５及び原稿押さえ部
材となる。
【００８１】ここで、本実施形態及び比較例による光電
変換装置を用いて密着型イメージセンサを形成し、上記
の画像入力システムに適用して画像を読み取った結果、
比較例の密着型イメージセンサによる読み取り画像は、
副走査方向に対して垂直に周期的な横縞が現れたが、本
実施例の密着型イメージセンサによる読み取り画像には
縞状の不具合は発生しなかった。
変換装置を用いて密着型イメージセンサを形成し、上記
の画像入力システムに適用して画像を読み取った結果、
比較例の密着型イメージセンサによる読み取り画像は、
副走査方向に対して垂直に周期的な横縞が現れたが、本
実施例の密着型イメージセンサによる読み取り画像には
縞状の不具合は発生しなかった。
【００８２】すなわち、図６に示した画像入力システム
においては、電源手段２０４やセンサ位置制御手段２０
３等から放射されるノイズや画像入力システム２００の
外部から放射される低周波ノイズによって画像品質が劣
化するという問題が解消された。
においては、電源手段２０４やセンサ位置制御手段２０
３等から放射されるノイズや画像入力システム２００の
外部から放射される低周波ノイズによって画像品質が劣
化するという問題が解消された。
【００８３】換言すれば本実施形態により、画像読み取
り機器に用いる電源や駆動系の放射ノイズ対策の設計マ
ージンを大きくすることが可能となるため、高品質な画
像を得ることができる画像入力システムが安価に実現で
きる。
り機器に用いる電源や駆動系の放射ノイズ対策の設計マ
ージンを大きくすることが可能となるため、高品質な画
像を得ることができる画像入力システムが安価に実現で
きる。
【００８４】［実施形態３］図７は本発明の受光素子の
平面構造を、図８は図７のＣ−Ｃ′部における断面構造
を示す。
平面構造を、図８は図７のＣ−Ｃ′部における断面構造
を示す。
【００８５】本実施例においては、実施形態１と異なる
受光素子に本発明を適用した例である。図７において、
画素領域１中に受光素子となる埋込ホトダイオードのｐ
型領域１８が形成され、このホトダイオードのｐ型領域
１８中に形成されたｐ+ 型領域１１は、リセットＭＯＳ
トランジスタ３のドレイン、及びソースホロアＭＯＳト
ランジスタ４のゲートに第１金属層で形成される配線５
により電気的に接続されている。また、受光素子の画素
領域１は第２金属層で形成される遮光層６により開口部
が規定され、かつこの遮光層６は電源に接続され、所望
の基準電位に固定されている。
受光素子に本発明を適用した例である。図７において、
画素領域１中に受光素子となる埋込ホトダイオードのｐ
型領域１８が形成され、このホトダイオードのｐ型領域
１８中に形成されたｐ+ 型領域１１は、リセットＭＯＳ
トランジスタ３のドレイン、及びソースホロアＭＯＳト
ランジスタ４のゲートに第１金属層で形成される配線５
により電気的に接続されている。また、受光素子の画素
領域１は第２金属層で形成される遮光層６により開口部
が規定され、かつこの遮光層６は電源に接続され、所望
の基準電位に固定されている。
【００８６】図８において、ｐ型半導体基板１７に設け
られたｎ型領域１９の画像領域１中にｐ型領域１８が形
成され、さらにそのうちｐ型領域１８内にはｐ+ 型領域
１１が島状に設けられている。
られたｎ型領域１９の画像領域１中にｐ型領域１８が形
成され、さらにそのうちｐ型領域１８内にはｐ+ 型領域
１１が島状に設けられている。
【００８７】また、ｐ型領域１８の表面には、ｐ型領域
１８をその上の絶縁層下面から離すためのｎ+ 型表面領
域２０が設けられ、この領域２０は画素領域の周知部で
ｎ型領域１９に隣接し、電気的に接続されている。
１８をその上の絶縁層下面から離すためのｎ+ 型表面領
域２０が設けられ、この領域２０は画素領域の周知部で
ｎ型領域１９に隣接し、電気的に接続されている。
【００８８】従って、ｐ型領域１８とｎ型領域１９、及
びｎ+ 型表面領域２０とのｐｎ接合によってホトダイオ
ードが形成されており、ホトダイオードで光電変換され
た光キャリアのうち正孔はｐ+ 型領域１１に収集され、
第１金属層で形成される配線５の電位を変化せしめる。
びｎ+ 型表面領域２０とのｐｎ接合によってホトダイオ
ードが形成されており、ホトダイオードで光電変換され
た光キャリアのうち正孔はｐ+ 型領域１１に収集され、
第１金属層で形成される配線５の電位を変化せしめる。
【００８９】さらに、ｐ型領域１１は第１金属層で形成
される配線５により電気的に接続され、配線５の上部に
は絶縁層７を介して第２金属層で形成される開口部内シ
ールド６′が設けられ、第２金属層の上部には保護膜１
２が設けられている。
される配線５により電気的に接続され、配線５の上部に
は絶縁層７を介して第２金属層で形成される開口部内シ
ールド６′が設けられ、第２金属層の上部には保護膜１
２が設けられている。
【００９０】ここで、図８において、受光素子の容量を
低減するため、受光素子の動作中においてｎ型領域１９
とｎ+ 型表面領域２０で挟まれたｐ型領域１８は空乏化
するようにおのおのの濃度を設定している。
低減するため、受光素子の動作中においてｎ型領域１９
とｎ+ 型表面領域２０で挟まれたｐ型領域１８は空乏化
するようにおのおのの濃度を設定している。
【００９１】図７、図８に示した光電変換装置と、シー
ルド６′を設けていない比較例による光電変換装置につ
いて、図３に示した回路を構成し、これらの光電変換装
置の放射ノイズに対する影響を比較した結果、実施形態
１の場合と同様の効果が得られた。
ルド６′を設けていない比較例による光電変換装置につ
いて、図３に示した回路を構成し、これらの光電変換装
置の放射ノイズに対する影響を比較した結果、実施形態
１の場合と同様の効果が得られた。
【００９２】図９は本発明の別の実施形態による光電変
換装置の画素領域とその近傍の断面図である。
換装置の画素領域とその近傍の断面図である。
【００９３】シールド６′の巾Ｗ１を、配線５の巾Ｗ２
よりも若干広くした点が図１の構成とは異なる点であ
る。勿論Ｗ１＝Ｗ２としてもよい。
よりも若干広くした点が図１の構成とは異なる点であ
る。勿論Ｗ１＝Ｗ２としてもよい。
【００９４】本発明に用いられる第１及び第２の金属層
５，６，６′としては金、アルミニウム、銅、モリブデ
ン、タングステン、チタン、タンタル等の金属からなる
単一の層又は積層体が用いられる。或いは、Ａｌ−Ｃ
ｕ、Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ、ＴｉＷ、ＷＭｏ等の他の上記金
属を主成分とする合金であってもよい。
５，６，６′としては金、アルミニウム、銅、モリブデ
ン、タングステン、チタン、タンタル等の金属からなる
単一の層又は積層体が用いられる。或いは、Ａｌ−Ｃ
ｕ、Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ、ＴｉＷ、ＷＭｏ等の他の上記金
属を主成分とする合金であってもよい。
【００９５】又、本発明に用いられる絶縁層７として
は、ＣＶＤ法や塗布法により形成される酸化シリコン、
酸化窒化シリコン等の絶縁体、或いは、フッ素含有酸化
シリコンや有機絶縁体等の低誘電率絶縁体等により形成
される。
は、ＣＶＤ法や塗布法により形成される酸化シリコン、
酸化窒化シリコン等の絶縁体、或いは、フッ素含有酸化
シリコンや有機絶縁体等の低誘電率絶縁体等により形成
される。
【００９６】更にｎ+ 領域１４は絶縁体又はｐ型の素子
分離領域により置換可能である。
分離領域により置換可能である。
【００９７】画素領域は開口サイズが一辺が１μｍ〜８
０μｍ程の四角形又は多角形であり得る。シールドの巾
は０．１８μｍ〜２０μｍ程であり得る。
０μｍ程の四角形又は多角形であり得る。シールドの巾
は０．１８μｍ〜２０μｍ程であり得る。
【００９８】尚、以上説明した各実施形態においては、
ｎ- 型領域１０中にｐ+ 型領域１１を島状に設けること
によりホトダイオードを形成しているが、導電型を全て
逆にしてｐ型領域中にｎ型領域を設けることによりホト
ダイオードを形成しても構わない。
ｎ- 型領域１０中にｐ+ 型領域１１を島状に設けること
によりホトダイオードを形成しているが、導電型を全て
逆にしてｐ型領域中にｎ型領域を設けることによりホト
ダイオードを形成しても構わない。
【００９９】更に、ｐ+ 型領域１１は必ずしも正方形の
島状である必要はなく、例えば長方形や十字型、リング
状等の形状も適用可能であり、キャリア収集特性と受光
部容量を考慮し、最適な特性が得られるように設計する
ことができる。
島状である必要はなく、例えば長方形や十字型、リング
状等の形状も適用可能であり、キャリア収集特性と受光
部容量を考慮し、最適な特性が得られるように設計する
ことができる。
【０１００】
【発明の効果】以上示したように、本発明の構成によ
り、放射ノイズ、特に電源ノイズ等に代表される低周波
の放射ノイズの影響を受けにくい、高品質な画像読み取
りが可能な受光素子を実現することが可能となり、本発
明を適用することにより、光電変換装置や密着型イメー
ジセンサ、画像入力システム等のコストダウンを実現
し、それと同時に画像の高品質化を図ることが可能とな
る。
り、放射ノイズ、特に電源ノイズ等に代表される低周波
の放射ノイズの影響を受けにくい、高品質な画像読み取
りが可能な受光素子を実現することが可能となり、本発
明を適用することにより、光電変換装置や密着型イメー
ジセンサ、画像入力システム等のコストダウンを実現
し、それと同時に画像の高品質化を図ることが可能とな
る。
【図１】本発明の第１の実施形態における受光素子の平
面構造図である。
面構造図である。
【図２】図１におけるＡ−Ａ′部の断面構造図である。
【図３】本発明による光電変換装置の回路構成図であ
る。
る。
【図４】駆動タイミングチャートである。
【図５】本発明の第２の実施形態における密着型イメー
ジユニットの断面図である。
ジユニットの断面図である。
【図６】本発明の第２の実施形態における画像入力シス
テムのブロック図である。
テムのブロック図である。
【図７】本発明の第３の実施形態における受光素子の平
面構造図である。
面構造図である。
【図８】図７におけるＣ−Ｃ′部の断面構造図である。
【図９】本発明の別の実施形態による光電変換装置の画
素領域とその近傍の断面図である。
素領域とその近傍の断面図である。
１ 画素領域（開口部） ２ ホトダイオード ３ リセットＭＯＳトランジスタ（回路素子） ４ ソースホロアＭＯＳトランジスタ ５ 配線 ６、６′ 導電体（遮光層） ７ 絶縁体 １０ ｎ- 型領域（第１半導体領域） １１ ｐ+ 型領域（第２半導体領域） １２ 保護膜 １３ ｎ+ 型埋め込み領域 １４ ｎ+ 領域 １６ ｎ型半導体基板
Claims (17)
- 【請求項１】 画素領域内にある第１導電型の第１半導
体領域と、 該第１半導体領域内に設けられ、浮遊状態とされて光生
成キャリアを蓄積し得る第２導電型の第２半導体領域
と、 該第２半導体領域と、該画素領域の外にある回路素子
と、を電気的に接続するための配線と、 該画素領域内にある該配線の上に絶縁体を介して設けら
れ、所定の電位に保持される導電体と、を有する光電変
換装置。 - 【請求項２】 請求項１に記載の光電変換装置におい
て、 前記第２半導体領域は、前記第１半導体領域に囲まれた
島状の領域である光電変換装置。 - 【請求項３】 請求項１に記載の光電変換装置におい
て、 前記第２半導体領域は、前記第１半導体領域に囲まれた
島状の領域である第１の部分と、該第１の部分を囲み且
つ該第１の部分より不純物濃度が低い第２の部分と備え
ている光電変換装置。 - 【請求項４】 請求項１に記載の光電変換装置におい
て、 前記導電体は、前記画素領域を定めるための遮光層と一
体的に形成されている光電変換装置。 - 【請求項５】 請求項１に記載の光電変換装置におい
て、 前記回路素子は、ＭＯＳトランジスタである光電変換装
置。 - 【請求項６】 請求項１に記載の光電変換装置におい
て、 前記回路素子は、前記第２半導体領域の電位をリセット
するためのリセット用スイッチと、信号を増幅するため
の増幅用トランジスタと、を含む光電変換装置。 - 【請求項７】 請求項１に記載の光電変換装置におい
て、 前記回路素子にはリセットノイズを蓄積する為の蓄積回
路と、信号から前記リセットノイズを除去するノイズ除
去回路とが接続されている光電変換装置。 - 【請求項８】 請求項１に記載の光電変換装置におい
て、 前記導電体の幅は、前記配線の幅より小さい光電変換装
置。 - 【請求項９】 請求項１に記載の光電変換装置におい
て、 前記導電体の幅は、前記配線の幅より大きい光電変換装
置。 - 【請求項１０】 請求項１に記載の光電変換装置におい
て、 前記導電体を所定の電位に保持する為の電源に接続され
る端子を有する光電変換装置。 - 【請求項１１】 光源と、 結像素子と、 請求項１に記載の光電変換装置と、を有するイメージセ
ンサ。 - 【請求項１２】 請求項１０に記載の光電変換装置にお
いて、 前記光電変換装置は、実装基板上に複数一次元状或いは
千鳥状に配置されている光電変換装置。 - 【請求項１３】 請求項１０に記載の光電変換装置にお
いて、 前記導電体を所定の電位に保持する為の基準電圧を供給
する配線を有する光電変換装置。 - 【請求項１４】 原稿を保持する為の原稿保持手段と、 請求項１０に記載のイメージセンサと、 該イメージセンサの動作を制御する制御回路と、 を有する画像入力システム。
- 【請求項１５】 請求項１４に記載の画像入力システム
において、 前記原稿保持手段は、透明な上面を有する原稿台又は原
稿搬送押さえ部材である画像入力システム。 - 【請求項１６】 請求項１４に記載の画像入力システム
において、 前記導電体を所定の電位に保持する為の基準電圧を供給
する基準電圧源を有する画像入力システム。 - 【請求項１７】 請求項１〜３のいずれかの請求項に記
載の光電変換装置において、 前記画素領域を定めるための遮光層に形成されたほぼ方
形の開口内に前記配線に沿って前記導電体が延在してい
る光電変換装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000047751A JP3554244B2 (ja) | 1999-02-25 | 2000-02-24 | 光電変換装置及びそれを用いたイメージセンサ並びに画像入力システム |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11-49065 | 1999-02-25 | ||
| JP4906599 | 1999-02-25 | ||
| JP2000047751A JP3554244B2 (ja) | 1999-02-25 | 2000-02-24 | 光電変換装置及びそれを用いたイメージセンサ並びに画像入力システム |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000311997A true JP2000311997A (ja) | 2000-11-07 |
| JP3554244B2 JP3554244B2 (ja) | 2004-08-18 |
Family
ID=26389414
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000047751A Expired - Fee Related JP3554244B2 (ja) | 1999-02-25 | 2000-02-24 | 光電変換装置及びそれを用いたイメージセンサ並びに画像入力システム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3554244B2 (ja) |
Cited By (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005093549A (ja) * | 2003-09-12 | 2005-04-07 | Seiko Instruments Inc | 光電変換装置及びイメージセンサーｉｃ |
| WO2006048965A1 (ja) * | 2004-11-05 | 2006-05-11 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | 増幅型固体撮像装置 |
| JP2007335692A (ja) * | 2006-06-16 | 2007-12-27 | Seiko Instruments Inc | 半導体装置 |
| KR100861163B1 (ko) * | 2004-11-05 | 2008-09-30 | 마쯔시다덴기산교 가부시키가이샤 | 증폭형 고체 촬상 장치 |
| US7705414B2 (en) | 2006-03-03 | 2010-04-27 | Seiko Instruments Inc. | Photoelectric conversion device and image sensor |
| JP2012019058A (ja) * | 2010-07-07 | 2012-01-26 | Canon Inc | 固体撮像装置および撮像システム |
| JPWO2011161988A1 (ja) * | 2010-06-23 | 2013-08-19 | コニカミノルタ株式会社 | 放射線画像撮影装置 |
| US8742359B2 (en) | 2010-07-07 | 2014-06-03 | Canon Kabushiki Kaisha | Solid-state imaging apparatus and imaging system |
| EP2398053A4 (en) * | 2009-02-13 | 2014-06-25 | Hamamatsu Photonics Kk | BlLDSENSOR |
| US8907386B2 (en) | 2009-02-13 | 2014-12-09 | Hamamatsu Photonics K.K. | Linear image sensor |
| US9007501B2 (en) | 2010-07-07 | 2015-04-14 | Canon Kabushiki Kaisha | Solid-state imaging apparatus and imaging system |
| JP2016152272A (ja) * | 2015-02-16 | 2016-08-22 | エスアイアイ・セミコンダクタ株式会社 | 受光素子を有する光検出半導体装置 |
| JP2019128152A (ja) * | 2018-01-19 | 2019-08-01 | キヤノン株式会社 | 半導体装置および光学式エンコーダ |
| US11503234B2 (en) | 2019-02-27 | 2022-11-15 | Canon Kabushiki Kaisha | Photoelectric conversion device, imaging system, radioactive ray imaging system, and movable object |
-
2000
- 2000-02-24 JP JP2000047751A patent/JP3554244B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (22)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005093549A (ja) * | 2003-09-12 | 2005-04-07 | Seiko Instruments Inc | 光電変換装置及びイメージセンサーｉｃ |
| US8284283B2 (en) | 2004-11-05 | 2012-10-09 | Panasonic Corporation | Amplification type solid state imaging device |
| WO2006048965A1 (ja) * | 2004-11-05 | 2006-05-11 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | 増幅型固体撮像装置 |
| JP2006135089A (ja) * | 2004-11-05 | 2006-05-25 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 増幅型固体撮像装置 |
| KR100861163B1 (ko) * | 2004-11-05 | 2008-09-30 | 마쯔시다덴기산교 가부시키가이샤 | 증폭형 고체 촬상 장치 |
| CN100502020C (zh) * | 2004-11-05 | 2009-06-17 | 松下电器产业株式会社 | 放大型固体摄像器件 |
| US7830433B2 (en) | 2004-11-05 | 2010-11-09 | Panasonic Corporation | Amplification type solid state imaging device |
| US7705414B2 (en) | 2006-03-03 | 2010-04-27 | Seiko Instruments Inc. | Photoelectric conversion device and image sensor |
| JP2007335692A (ja) * | 2006-06-16 | 2007-12-27 | Seiko Instruments Inc | 半導体装置 |
| US8907386B2 (en) | 2009-02-13 | 2014-12-09 | Hamamatsu Photonics K.K. | Linear image sensor |
| EP2398053A4 (en) * | 2009-02-13 | 2014-06-25 | Hamamatsu Photonics Kk | BlLDSENSOR |
| US8901628B2 (en) | 2009-02-13 | 2014-12-02 | Hamamatsu Photonics K.K. | Image sensor in which embedded photodiodes are arrayed |
| JPWO2011161988A1 (ja) * | 2010-06-23 | 2013-08-19 | コニカミノルタ株式会社 | 放射線画像撮影装置 |
| US8742359B2 (en) | 2010-07-07 | 2014-06-03 | Canon Kabushiki Kaisha | Solid-state imaging apparatus and imaging system |
| US8836833B2 (en) | 2010-07-07 | 2014-09-16 | Canon Kabushiki Kaisha | Solid-state imaging apparatus having pixels with plural semiconductor regions |
| JP2012019058A (ja) * | 2010-07-07 | 2012-01-26 | Canon Inc | 固体撮像装置および撮像システム |
| US9007501B2 (en) | 2010-07-07 | 2015-04-14 | Canon Kabushiki Kaisha | Solid-state imaging apparatus and imaging system |
| US9113103B2 (en) | 2010-07-07 | 2015-08-18 | Canon Kabushiki Kaisha | Solid-state imaging apparatus and imaging system |
| JP2016152272A (ja) * | 2015-02-16 | 2016-08-22 | エスアイアイ・セミコンダクタ株式会社 | 受光素子を有する光検出半導体装置 |
| JP2019128152A (ja) * | 2018-01-19 | 2019-08-01 | キヤノン株式会社 | 半導体装置および光学式エンコーダ |
| JP7169745B2 (ja) | 2018-01-19 | 2022-11-11 | キヤノン株式会社 | 半導体装置および光学式エンコーダ |
| US11503234B2 (en) | 2019-02-27 | 2022-11-15 | Canon Kabushiki Kaisha | Photoelectric conversion device, imaging system, radioactive ray imaging system, and movable object |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3554244B2 (ja) | 2004-08-18 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US20240056695A1 (en) | Solid-state imaging device, method of driving the same, and electronic apparatus | |
| JP3645585B2 (ja) | オーバフロードレイン構造を有する電荷結合素子型固体撮像装置 | |
| CN101728407B (zh) | 固态成像器件及其制造方法和电子设备 | |
| US7002626B2 (en) | Image sensor with motion artifact supression and anti-blooming | |
| US8159010B2 (en) | Solid-state image pick-up device and imaging system using the same | |
| US9236410B2 (en) | Solid-state image pickup device, image pickup system using solid-state image pickup device, and method of manufacturing solid-state image pickup device | |
| US20220085220A1 (en) | Image sensor and image-capturing device | |
| US10070079B2 (en) | High dynamic range global shutter image sensors having high shutter efficiency | |
| US20160381310A1 (en) | Image sensors with voltage-biased trench isolation structures | |
| JP3554244B2 (ja) | 光電変換装置及びそれを用いたイメージセンサ並びに画像入力システム | |
| US6878977B1 (en) | Photoelectric conversion device, and image sensor and image input system making use of the same | |
| US6608299B2 (en) | Photoelectric conversion apparatus, driving method thereof, and information processing apparatus | |
| JP2003142674A (ja) | Ｍｏｓ型固体撮像装置 | |
| CN102208422A (zh) | 固体摄像器件、固体摄像器件制造方法以及电子装置 | |
| US6150704A (en) | Photoelectric conversion apparatus and image sensor | |
| WO2018105334A1 (ja) | 固体撮像素子及び電子機器 | |
| US7830412B2 (en) | Method and apparatus for shielding correction pixels from spurious charges in an imager | |
| CN103491285B (zh) | 摄像部及摄像显示系统 | |
| US20020008217A1 (en) | Solid imaging device and method for manufacturing the same | |
| US5500522A (en) | Gallium arsenide MESFET imager | |
| JP2917361B2 (ja) | 固体撮像素子 | |
| US7710482B2 (en) | Semiconductor device | |
| KR100769563B1 (ko) | 누설 전류를 감소시킨 이미지 센서 | |
| JP2001085661A (ja) | 固体撮像装置 | |
| US20050139769A1 (en) | Solid state imaging device |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20040423 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20040506 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090514 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100514 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100514 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110514 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120514 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120514 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130514 Year of fee payment: 9 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140514 Year of fee payment: 10 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |