JP2514924B2 - イメ−ジセンサ - Google Patents
イメ−ジセンサInfo
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/146—Imager structures
- H01L27/14643—Photodiode arrays; MOS imagers
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Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、光の像を電気信号に変換するイメージセン
サ、特に二次元密着型のイメージセンサに関するもので
ある。
サ、特に二次元密着型のイメージセンサに関するもので
ある。
従来の技術 近年、イメージセンサは、情報処理機器のセンサとし
て、重要視されてきた。例えば昭和59年度電子通信学会
通信部門全国大会857 PP.3−252「２次元、新密着型イ
メージセンサの検討」で報告されたものでは、垂直方向
信号線と水平方向信号線との交差点に光伝導材料（アモ
ルファスシリコン）による抵抗体が存在する如く構成さ
れている。各画素に対応する光伝導材料による抵抗体
は、光が当ると抵抗値が減少し、光が当らないと抵抗値
が増大するという特性を持っている。垂直方向信号線と
水平方向信号線とをそれぞれ１本選び、その間に一定電
圧を印加すると、光が当っている所では電流が多く流
れ、逆に光が当っていない所では電流があまり流れない
ことにより、光イメージの検出が行なえる。
て、重要視されてきた。例えば昭和59年度電子通信学会
通信部門全国大会857 PP.3−252「２次元、新密着型イ
メージセンサの検討」で報告されたものでは、垂直方向
信号線と水平方向信号線との交差点に光伝導材料（アモ
ルファスシリコン）による抵抗体が存在する如く構成さ
れている。各画素に対応する光伝導材料による抵抗体
は、光が当ると抵抗値が減少し、光が当らないと抵抗値
が増大するという特性を持っている。垂直方向信号線と
水平方向信号線とをそれぞれ１本選び、その間に一定電
圧を印加すると、光が当っている所では電流が多く流
れ、逆に光が当っていない所では電流があまり流れない
ことにより、光イメージの検出が行なえる。
発明が解決しようとする問題点 しかしながら、上記のような従来の構成では、まだ感
度が充分高くなく、また読み出し速度がおそいという欠
点を有していた。
度が充分高くなく、また読み出し速度がおそいという欠
点を有していた。
本発明は上記従来の欠点を解消するもので、さらに高
感度な二次元イメージセンサを提供することを目的とす
る。
感度な二次元イメージセンサを提供することを目的とす
る。
問題点を解決するための手段 上記問題点を解決するため、本発明のイメージセンサ
は、ガラス基板と、同ガラス基板上に設けられて相互に
交差する不透明な複数の第１と第２の導電線と、前記第
１の導電線上に形成されたブロッキングダイオードと、
前記第１と第２の導電線に囲まれた前記ガラス基板上に
前記第２の導電線まで延在して形成された透明電極と、
同透明電極上に形成されたフォトダイオードと、前記ブ
ロッキングダイオードと前記フォトダイオードの表面電
極を接続して逆方向直列接続体とする金属電極とを備え
るとともに、前記ブロッキングダイオードと前記フォト
ダイオードがシリコンで形成されているものである。
は、ガラス基板と、同ガラス基板上に設けられて相互に
交差する不透明な複数の第１と第２の導電線と、前記第
１の導電線上に形成されたブロッキングダイオードと、
前記第１と第２の導電線に囲まれた前記ガラス基板上に
前記第２の導電線まで延在して形成された透明電極と、
同透明電極上に形成されたフォトダイオードと、前記ブ
ロッキングダイオードと前記フォトダイオードの表面電
極を接続して逆方向直列接続体とする金属電極とを備え
るとともに、前記ブロッキングダイオードと前記フォト
ダイオードがシリコンで形成されているものである。
作用 上記構成において、一方の導電線に正のパルス信号を
印加する事によって、フォトダイオードとブロッキング
ダイオードとを逆方向バイアスに印加し、光電変換によ
って発生した電荷を逆バイアスによって作られたフォト
ダイオードとブロッキングダイオードとの容量に信号電
荷として蓄積する。この結果、従来に比して大幅な感度
の増大と、高速読み出しが得られる。
印加する事によって、フォトダイオードとブロッキング
ダイオードとを逆方向バイアスに印加し、光電変換によ
って発生した電荷を逆バイアスによって作られたフォト
ダイオードとブロッキングダイオードとの容量に信号電
荷として蓄積する。この結果、従来に比して大幅な感度
の増大と、高速読み出しが得られる。
実施例 以下、本発明の一実施例を第１図〜第４図に基づいて
説明する。
説明する。
第１図は本発明の一実施例におけるイメージセンサの
模式平面図、第２図は第１図におけるII−II線に沿う模
式断面図、第３図は同イメージセンサの等価回路図で、
１はフォトダイオード、２はブロッキングダイオード、
３は垂直方向信号線、４は水平方向信号線、５は両信号
線の交点、６はガラス基板、７は酸化インジウム錫膜
（以下「ITO膜」と称す）、８はCr電極、９はAl配線、1
0は読出し回路である。このイメージセンサは、ガラス
基板６上に、中心間隔240μｍで縦方向に走る幅約100μ
ｍの複数本の垂直方向信号線３と、これと直角な方向
に、中心間隔240μｍで走る幅50μｍの複数本の水平方
向信号線４とが形成されており、いずれもアルミニウム
膜により構成されている。水平方向信号線４が垂直信号
線３の上を通る部分では、両者の間に酸化珪素膜が介在
して両者を電気的に分離している。両信号線の交点５
は、２個のダイオード1,2の直列接続体で相互に接続さ
れている。すなわち、ガラス基板６上に付着した垂直信
号線３の右側には、透明導伝膜としてのITO膜７が設け
られている。このITO膜７の一部は水平方向信号線４の
下にあって、これと電気的に接続された関係にある。IT
O膜７の他部分上には、アモルファスシリコン層の順次
Ｐ層、Ｉ層、Ｎ層からなるPIN型のフォトダイオード１
が形成され、Ｎ層上にCr電極８が付着されている。一
方、前記垂直方向信号線３上には、アモルファスシリコ
ン層の順次Ｐ層、Ｉ層、Ｎ層からなるPIN型のブロッキ
ングダイオード２が形成され、Ｎ層上にCr電極８が付着
されている。且つ上記両Cr電極８はAl配線９によって互
いに接続されている。
模式平面図、第２図は第１図におけるII−II線に沿う模
式断面図、第３図は同イメージセンサの等価回路図で、
１はフォトダイオード、２はブロッキングダイオード、
３は垂直方向信号線、４は水平方向信号線、５は両信号
線の交点、６はガラス基板、７は酸化インジウム錫膜
（以下「ITO膜」と称す）、８はCr電極、９はAl配線、1
0は読出し回路である。このイメージセンサは、ガラス
基板６上に、中心間隔240μｍで縦方向に走る幅約100μ
ｍの複数本の垂直方向信号線３と、これと直角な方向
に、中心間隔240μｍで走る幅50μｍの複数本の水平方
向信号線４とが形成されており、いずれもアルミニウム
膜により構成されている。水平方向信号線４が垂直信号
線３の上を通る部分では、両者の間に酸化珪素膜が介在
して両者を電気的に分離している。両信号線の交点５
は、２個のダイオード1,2の直列接続体で相互に接続さ
れている。すなわち、ガラス基板６上に付着した垂直信
号線３の右側には、透明導伝膜としてのITO膜７が設け
られている。このITO膜７の一部は水平方向信号線４の
下にあって、これと電気的に接続された関係にある。IT
O膜７の他部分上には、アモルファスシリコン層の順次
Ｐ層、Ｉ層、Ｎ層からなるPIN型のフォトダイオード１
が形成され、Ｎ層上にCr電極８が付着されている。一
方、前記垂直方向信号線３上には、アモルファスシリコ
ン層の順次Ｐ層、Ｉ層、Ｎ層からなるPIN型のブロッキ
ングダイオード２が形成され、Ｎ層上にCr電極８が付着
されている。且つ上記両Cr電極８はAl配線９によって互
いに接続されている。
以下、上記構成における作用を説明する。第３図に示
す等価回路垂直方向信号線３のうちのX2ラインと、水平
方向信号線４のうちのY2ラインとの交点でのフォトダイ
オード１を例として取り上げ、信号を読み出す方法を説
明する。パルスタイミングを示す第４図におけるパルス
φX2はX2ラインに印加されるパルス電圧である。またパ
ルスφY2はY2ラインのスイッチSW2を動作させるパルス
で、パルスφY2がローレベルの時、Y2ラインは読み出し
回路10に接続され、ハイレベルの時には電源VBに接続さ
れる。例えばVB＝3Vである。パルスタイミングを示す第
４図において、ｔ＝t0の時、繰り返し印加されるφX2の
正のパルスによって、フォトダイオード１とブロッキン
グダイオード２とはそれぞれ逆バイアスにセットされ、
フォトダイオード１では光電変換が行なわれ、フォトダ
イオード１とブロッキングダイオード２との容量に信号
電荷が蓄積される。ｔ＝t1で、Y2ラインは読み出し回路
に接続される。ｔ＝t2で、X2ラインに例えば7Vぐらいの
電圧が印加されると、フォトダイオード１から読み出し
回路10に照射光強度に対応した信号電流が流れ出す。ｔ
＝t3で、Y2ラインを電源VBに接続し、さらにｔ＝t4で、
X2ラインを零電位にして、ｔ＝t0と同一状態に復帰し、
光電変換と信号電荷の蓄積とが行われる。
す等価回路垂直方向信号線３のうちのX2ラインと、水平
方向信号線４のうちのY2ラインとの交点でのフォトダイ
オード１を例として取り上げ、信号を読み出す方法を説
明する。パルスタイミングを示す第４図におけるパルス
φX2はX2ラインに印加されるパルス電圧である。またパ
ルスφY2はY2ラインのスイッチSW2を動作させるパルス
で、パルスφY2がローレベルの時、Y2ラインは読み出し
回路10に接続され、ハイレベルの時には電源VBに接続さ
れる。例えばVB＝3Vである。パルスタイミングを示す第
４図において、ｔ＝t0の時、繰り返し印加されるφX2の
正のパルスによって、フォトダイオード１とブロッキン
グダイオード２とはそれぞれ逆バイアスにセットされ、
フォトダイオード１では光電変換が行なわれ、フォトダ
イオード１とブロッキングダイオード２との容量に信号
電荷が蓄積される。ｔ＝t1で、Y2ラインは読み出し回路
に接続される。ｔ＝t2で、X2ラインに例えば7Vぐらいの
電圧が印加されると、フォトダイオード１から読み出し
回路10に照射光強度に対応した信号電流が流れ出す。ｔ
＝t3で、Y2ラインを電源VBに接続し、さらにｔ＝t4で、
X2ラインを零電位にして、ｔ＝t0と同一状態に復帰し、
光電変換と信号電荷の蓄積とが行われる。
このように本実施例によれば、各光感応素子にフォト
ダイオード１とブロッキングダイオード２とを設ける事
により、信号電荷蓄積モードの二次元密着型イメージセ
ンサを実現することができる。また光感応素子材料とし
てアモルファスシリコンを用いているので、原稿を直接
密着させて使用するに適した大きさ（例えば10cm 角程
度）に設定できる。
ダイオード１とブロッキングダイオード２とを設ける事
により、信号電荷蓄積モードの二次元密着型イメージセ
ンサを実現することができる。また光感応素子材料とし
てアモルファスシリコンを用いているので、原稿を直接
密着させて使用するに適した大きさ（例えば10cm 角程
度）に設定できる。
なお、上記実施例では、フォトダイオード１の下部電
極に透明材料を使用して、入射光はガラス基板６側から
入射するようにしたが、フォトダイオード１の上部電極
に透明金属材料を使用して、この上部電極側から入射光
が入射するようにしても同様の効果が得られる。
極に透明材料を使用して、入射光はガラス基板６側から
入射するようにしたが、フォトダイオード１の上部電極
に透明金属材料を使用して、この上部電極側から入射光
が入射するようにしても同様の効果が得られる。
また上記実施例では、二次元密着型イメージセンサの
光感応材料としてろアモルファスシリコンを用いたが、
アモルファスシリコンに限定されるものではなく、光感
応機能を有し、且つダイオードを形成できる材料であれ
ば何でも良い。例えば多結晶シリコン膜を用いる事も出
来る。この場合にはPINダイオードをPNダイオードで代
替出来る事は勿論である。このように多結晶シリコン膜
を用いた場合も、イメージセンサを原稿を密着させて使
用するに適した大きさに設定できる。
光感応材料としてろアモルファスシリコンを用いたが、
アモルファスシリコンに限定されるものではなく、光感
応機能を有し、且つダイオードを形成できる材料であれ
ば何でも良い。例えば多結晶シリコン膜を用いる事も出
来る。この場合にはPINダイオードをPNダイオードで代
替出来る事は勿論である。このように多結晶シリコン膜
を用いた場合も、イメージセンサを原稿を密着させて使
用するに適した大きさに設定できる。
発明の効果 以上述べたごとく本発明によれば、光感応素子をフォ
トダイオードとブロッキングダイオードとの逆方向直列
接続体により構成したので、信号電荷を蓄積モードで読
み出すことが可能な二次元密着型イメージセンサを実現
することができ、従来に比して100倍以上感度が増大
し、高速読み出しが可能となる。
トダイオードとブロッキングダイオードとの逆方向直列
接続体により構成したので、信号電荷を蓄積モードで読
み出すことが可能な二次元密着型イメージセンサを実現
することができ、従来に比して100倍以上感度が増大
し、高速読み出しが可能となる。
第１図は本発明の一実施例におけるイメージセンサの模
式平面図、第２図は第１図におけるII−II線に沿う模式
断面図、第３図は同イメージセンサの等価回路図、第４
図は第３図に示す回路の各部信号波形図である。 １……フォトダイオード、２……ブロッキングダイオー
ド、３……垂直方向信号線、４……水平方向信号線、６
……ガラス基板
式平面図、第２図は第１図におけるII−II線に沿う模式
断面図、第３図は同イメージセンサの等価回路図、第４
図は第３図に示す回路の各部信号波形図である。 １……フォトダイオード、２……ブロッキングダイオー
ド、３……垂直方向信号線、４……水平方向信号線、６
……ガラス基板
Claims (1)
- 【請求項１】ガラス基板と、同ガラス基板上に設けられ
て相互に交差する不透明な複数の第１と第２の導電線
と、前記第１の導電線上に形成されたブロッキングダイ
オードと、前記第１と第２の導電線に囲まれた前記ガラ
ス基板上に前記第２の導電線まで延在して形成された透
明電極と、同透明電極上に形成されたフォトダイオード
と、前記ブロッキングダイオードと前記フォトダイオー
ドの表面電極を接続して逆方向直列接続体とする金属電
極とを備えるとともに、前記ブロッキングダイオードと
前記フォトダイオードがシリコンで形成されていること
を特徴とするイメージセンサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60084914A JP2514924B2 (ja) | 1985-04-19 | 1985-04-19 | イメ−ジセンサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60084914A JP2514924B2 (ja) | 1985-04-19 | 1985-04-19 | イメ−ジセンサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61242068A JPS61242068A (ja) | 1986-10-28 |
| JP2514924B2 true JP2514924B2 (ja) | 1996-07-10 |
Family
ID=13843988
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60084914A Expired - Lifetime JP2514924B2 (ja) | 1985-04-19 | 1985-04-19 | イメ−ジセンサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2514924B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03265171A (ja) * | 1990-03-14 | 1991-11-26 | Nippon Steel Corp | イメージセンサ及び光電変換装置 |
| JP2527036Y2 (ja) * | 1990-05-14 | 1997-02-26 | ティーディーケイ株式会社 | サーマルヘッド一体構造型イメージセンサ |
| EP0515849A3 (en) * | 1991-04-27 | 1993-05-19 | Kanegafuchi Chemical Industry Co., Ltd. | Image sensor |
| US9766754B2 (en) | 2013-08-27 | 2017-09-19 | Samsung Display Co., Ltd. | Optical sensing array embedded in a display and method for operating the array |
| EP3009921B1 (en) * | 2014-10-16 | 2019-05-22 | Samsung Display Co., Ltd. | Display comprising an optical sensing array and method for operating the same |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5312799B2 (ja) * | 1974-05-31 | 1978-05-04 | ||
| JPS575370A (en) * | 1980-06-11 | 1982-01-12 | Ricoh Co Ltd | Image sensor |
| JPS6052596B2 (ja) * | 1980-07-02 | 1985-11-20 | 株式会社リコー | イメ−ジセンサ− |
-
1985
- 1985-04-19 JP JP60084914A patent/JP2514924B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61242068A (ja) | 1986-10-28 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |