JP2768453B2 - 固体撮像装置及びそれを用いた装置 - Google Patents
固体撮像装置及びそれを用いた装置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
- H01L27/14681—Bipolar transistor imagers
-
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- 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
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- H01L27/14643—Photodiode arrays; MOS imagers
- H01L27/14645—Colour imagers
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は複写機、ファクシミリ等
の情報処理装置に用いられる固体撮像装置及びそれを用
いた装置に係り、特に光照射により制御電極領域に蓄積
した電荷に対応する信号を第二主電極領域の一つから出
力する光電変換部を有する画素が複数配置された固体撮
像装置及びそれを用いた装置に関するものである。
の情報処理装置に用いられる固体撮像装置及びそれを用
いた装置に係り、特に光照射により制御電極領域に蓄積
した電荷に対応する信号を第二主電極領域の一つから出
力する光電変換部を有する画素が複数配置された固体撮
像装置及びそれを用いた装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、固体撮像装置には、代表的な例と
して走査回路にＣＣＤを用いたＣＣＤ型の装置が知られ
ている。又、光電変換素子の高精細化に伴って、光電変
換信号出力が低下すること等から、光電変換された信号
を増幅して出力することが可能な増幅型の光電変換素子
も注目されている。このような増幅型の光電変換素子と
しては、バイポーラトランジスタ型、電界効果トランジ
スタ型、静電誘導トランジスタ型等がある。このうちバ
イポーラトランジスタ型の光電変換素子としては、通常
のホトトランジスタの他、例えば、発明者大見及び田中
に付与された米国特許第４，７９１，４６９号の明細書
に開示されている、容量負荷にエミッタが接続された構
成のホトトランジスタがある。以下、このような、バイ
ポーラトランジスタを有する増幅型の光電変換素子を例
に挙げて説明を行う。
して走査回路にＣＣＤを用いたＣＣＤ型の装置が知られ
ている。又、光電変換素子の高精細化に伴って、光電変
換信号出力が低下すること等から、光電変換された信号
を増幅して出力することが可能な増幅型の光電変換素子
も注目されている。このような増幅型の光電変換素子と
しては、バイポーラトランジスタ型、電界効果トランジ
スタ型、静電誘導トランジスタ型等がある。このうちバ
イポーラトランジスタ型の光電変換素子としては、通常
のホトトランジスタの他、例えば、発明者大見及び田中
に付与された米国特許第４，７９１，４６９号の明細書
に開示されている、容量負荷にエミッタが接続された構
成のホトトランジスタがある。以下、このような、バイ
ポーラトランジスタを有する増幅型の光電変換素子を例
に挙げて説明を行う。
【０００３】図１５は上記バイポーラ型センサーを用い
た一次元固体撮像装置を示す概略的平面図である。図１
５において、１は半導体基板の一部分であり、バイポー
ラ型センサーのコレクタ領域となる。２，３はそれぞれ
バイポーラ型センサーのベース及びエミッタ領域、４は
各画素からの信号を順次出力する読み出し回路系であ
る。Ｕ（図中、破線図示）は一つの感光画素（光電変換
要素）を示すものであり、一つのバイポーラ型センサー
が設けられる。このような同一構造から成る感光画素が
一次元状に配置されている。ここで、各画素は開口面積
（ｘ×ｙ）の受光面を除いて遮光されており、この受光
面の大きさ即ちｘ×ｙが、全て等しければ、各画素は、
理論上全て同じ光感度を有する。
た一次元固体撮像装置を示す概略的平面図である。図１
５において、１は半導体基板の一部分であり、バイポー
ラ型センサーのコレクタ領域となる。２，３はそれぞれ
バイポーラ型センサーのベース及びエミッタ領域、４は
各画素からの信号を順次出力する読み出し回路系であ
る。Ｕ（図中、破線図示）は一つの感光画素（光電変換
要素）を示すものであり、一つのバイポーラ型センサー
が設けられる。このような同一構造から成る感光画素が
一次元状に配置されている。ここで、各画素は開口面積
（ｘ×ｙ）の受光面を除いて遮光されており、この受光
面の大きさ即ちｘ×ｙが、全て等しければ、各画素は、
理論上全て同じ光感度を有する。
【０００４】図１６は上記バイポーラ型センサーを用い
た二次元固体撮像装置を示す概略的平面図である。図１
６において、１１は半導体基板の一部であり、バイポー
ラ型センサーのコレクタ領域となる。１２，１３は各画
素のバイポーラ型センサーのベース，エミッタ領域、１
４は各画素からの信号を順次出力する読み出し回路系で
ある。Ｕ′（図中、破線図示）は一つの感光画素を示す
ものであり、一つのバイポーラ型センサーが設けられ
る。このような同一構造から成る感光画素が二次元状に
ｍ×ｎ個配置されている。ここで、各画素の受光面の面
積即ち開口面積が、全て等しければ、各画素は、全て同
じ光感度を有する。
た二次元固体撮像装置を示す概略的平面図である。図１
６において、１１は半導体基板の一部であり、バイポー
ラ型センサーのコレクタ領域となる。１２，１３は各画
素のバイポーラ型センサーのベース，エミッタ領域、１
４は各画素からの信号を順次出力する読み出し回路系で
ある。Ｕ′（図中、破線図示）は一つの感光画素を示す
ものであり、一つのバイポーラ型センサーが設けられ
る。このような同一構造から成る感光画素が二次元状に
ｍ×ｎ個配置されている。ここで、各画素の受光面の面
積即ち開口面積が、全て等しければ、各画素は、全て同
じ光感度を有する。
【０００５】モノクロの画像を読み取る用途の場合、図
１５及び図１６に示した構成が最も適しているといえ
る。
１５及び図１６に示した構成が最も適しているといえ
る。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、太陽光
やランプの光等の光信号は広い波長領域に亘る分光特性
を有していることから、互いに異なる波長域の複数の光
信号を夫々別の画素で光電変換する場合には、感度に差
異が生じてしまうことがある。
やランプの光等の光信号は広い波長領域に亘る分光特性
を有していることから、互いに異なる波長域の複数の光
信号を夫々別の画素で光電変換する場合には、感度に差
異が生じてしまうことがある。
【０００７】このような技術課題の理解を容易にする為
に、カラー画像の読取りを行う場合を例に挙げて説明す
る。赤色光信号読取用画素（Ｒ画素）、緑色光信号読取
用画素（Ｇ画素）及び青色光信号読取用画素（Ｂ画素）
を具備する固体撮像装置によりカラー画像読み取りを行
なう場合には、各画素上にある規則に従って、数種の色
フィルターを配置することが一般的である。この際、色
ごとに、色フィルターの分光透過特性が、各々異なるた
め色フィルターの配置された画素の感度は、色フィルタ
ーの特性によって決まる値となり、色ごとに異なるもの
となる。具体例を挙げれば、赤色Ｒ，緑色Ｇ，青色Ｂの
原色フィルターを用いた場合、感度は、赤感度ＳR ＞緑
感度ＳG ＞青感度ＳB の関係になることが良くある。
に、カラー画像の読取りを行う場合を例に挙げて説明す
る。赤色光信号読取用画素（Ｒ画素）、緑色光信号読取
用画素（Ｇ画素）及び青色光信号読取用画素（Ｂ画素）
を具備する固体撮像装置によりカラー画像読み取りを行
なう場合には、各画素上にある規則に従って、数種の色
フィルターを配置することが一般的である。この際、色
ごとに、色フィルターの分光透過特性が、各々異なるた
め色フィルターの配置された画素の感度は、色フィルタ
ーの特性によって決まる値となり、色ごとに異なるもの
となる。具体例を挙げれば、赤色Ｒ，緑色Ｇ，青色Ｂの
原色フィルターを用いた場合、感度は、赤感度ＳR ＞緑
感度ＳG ＞青感度ＳB の関係になることが良くある。
【０００８】この様なカラー化固体撮像装置で読み取ら
れた画像は、各色ごとに電気信号として変換出力され、
後段の信号処理回路へ伝達される。この際、前述した理
由により、各色ごとに感度が異なるため、例えば、白色
一様光を読み取った時の各色の信号レベルが等しくなる
様に、各色出力信号に対して、後段の信号処理回路へ入
力される前に各色ごとに異なる値のゲインをかける必要
が生ずる。このような処理をホワイトバランス処理とい
う。
れた画像は、各色ごとに電気信号として変換出力され、
後段の信号処理回路へ伝達される。この際、前述した理
由により、各色ごとに感度が異なるため、例えば、白色
一様光を読み取った時の各色の信号レベルが等しくなる
様に、各色出力信号に対して、後段の信号処理回路へ入
力される前に各色ごとに異なる値のゲインをかける必要
が生ずる。このような処理をホワイトバランス処理とい
う。
【０００９】このホワイトバランス処理は、システムレ
ベルで見れば、余分なハードウエア、または、余分な制
御が必要であることを意味しており、コストアップにつ
ながる。この問題を解決する１つの手段として、各色フ
ィルターごとで、画素の開口面積を変化させ、各色の感
度をそろえることも考えられるが、その場合、各色ごと
のアパーチャ特性の相違を引き起こす恐れがある。
ベルで見れば、余分なハードウエア、または、余分な制
御が必要であることを意味しており、コストアップにつ
ながる。この問題を解決する１つの手段として、各色フ
ィルターごとで、画素の開口面積を変化させ、各色の感
度をそろえることも考えられるが、その場合、各色ごと
のアパーチャ特性の相違を引き起こす恐れがある。
【００１０】本発明は、上述した技術課題を解決するも
のであり、等しい感度を必要とする各画素の実際の感度
を実質的にそろえることにより、良好な出力信号の得ら
れる固体撮像装置を提供することを目的とする。本発明
の別の目的は、比較的簡単な構成により等しい感度を必
要とする各画素の実際の感度を実質的にそろえることの
できる固体撮像装置を提供することにある。
のであり、等しい感度を必要とする各画素の実際の感度
を実質的にそろえることにより、良好な出力信号の得ら
れる固体撮像装置を提供することを目的とする。本発明
の別の目的は、比較的簡単な構成により等しい感度を必
要とする各画素の実際の感度を実質的にそろえることの
できる固体撮像装置を提供することにある。
【００１１】本発明の他の目的は、半導体接合の容量を
互いに異ならしめた少なくとも２つの画素を有する固体
撮像装置を提供することにある。本発明の更に他の目的
は半導体接合の容量を互いに異ならしめた少なくとも２
つの画素を遮光して暗信号出力用の画素とした固体撮像
装置を提供することにある。
互いに異ならしめた少なくとも２つの画素を有する固体
撮像装置を提供することにある。本発明の更に他の目的
は半導体接合の容量を互いに異ならしめた少なくとも２
つの画素を遮光して暗信号出力用の画素とした固体撮像
装置を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明の目的は、第１の
色信号を出力する為の増幅型光電変換素子を備えた第１
の画素と、該第１の画素とは異なる第２の色信号を出力
する為の増幅型光電変換素子を備えた第２の画素と、を
有する固体撮像装置において、 前記第１及び第２の画素
はそれぞれ、遮光層に設けられた開口により画成された
ほぼ同じ開口面積をもつ受光部を有し、 前記各受光部
は、光入射により発生したキャリアを蓄積する為の第１
導電型の第１の半導体領域と、該第１の半導体領域と半
導体接合を形成するように該第１の半導体領域が内部に
作り込まれた第２導電型の第２の半導体領域と、を含
み、 前記第１の画素の前記受光部の前記第１の半導体領
域と前記第２の画素の前記受光部の前記第１の半導体領
域とは、互いに異なる接合容量をもつように、それぞれ
その深さが同じで且つ受光面積が異なるように形成され
ており、 前記各第１の半導体領域の前記受光面積は、い
ずれも前記開口面積より小さいことを特徴とする固体撮
像装置により達成される。
色信号を出力する為の増幅型光電変換素子を備えた第１
の画素と、該第１の画素とは異なる第２の色信号を出力
する為の増幅型光電変換素子を備えた第２の画素と、を
有する固体撮像装置において、 前記第１及び第２の画素
はそれぞれ、遮光層に設けられた開口により画成された
ほぼ同じ開口面積をもつ受光部を有し、 前記各受光部
は、光入射により発生したキャリアを蓄積する為の第１
導電型の第１の半導体領域と、該第１の半導体領域と半
導体接合を形成するように該第１の半導体領域が内部に
作り込まれた第２導電型の第２の半導体領域と、を含
み、 前記第１の画素の前記受光部の前記第１の半導体領
域と前記第２の画素の前記受光部の前記第１の半導体領
域とは、互いに異なる接合容量をもつように、それぞれ
その深さが同じで且つ受光面積が異なるように形成され
ており、 前記各第１の半導体領域の前記受光面積は、い
ずれも前記開口面積より小さいことを特徴とする固体撮
像装置により達成される。
【００１３】又、本発明の目的は、第１の色信号を出力
する為の増幅型光電変換素子と第１のフィルターとを備
えた第１の画素と、該第１の画素とは異なる第２の色信
号を出力する為の増幅型光電変換素子と第２のフィルタ
ーとを備えた第２の画素と、該第１及び第２の画素とは
異なる第３の色信号を出力する為の増幅型光電変換素子
と第３のフィルターとを備えた第３の画素と、を有する
固体撮像装置において、前記第１乃至第３の画素はそれ
ぞれ、遮光層に設けられた開口により画成されたほぼ同
じ開口面積をもつ受光部を有し、 前記各受光部は、光入
射により発生したキャリアを蓄積する為の第１導電型の
第１の半導体領域と、該第１の半導体領域と半導体接合
を形成するように該第１の半導体領域が内部に作り込ま
れた第２導電型の第２の半導体領域と、を含み、前記第
１の画素の前記受光部の前記第１の半導体領域と前記第
２の画素の前記 受光部の前記第１の半導体領域とは、互
いにほぼ同じ接合容量をもつように、それぞれその深さ
及び受光面積が同じになるように形成されており、 前記
第１の画素の前記受光部の前記第１の半導体領域と前記
第３の画素の前記受光部の前記第１の半導体領域とは、
互いに異なる接合容量をもつように、それぞれその深さ
が同じで且つ受光面積が異なるように形成されており、
前記各第１の半導体領域の前記受光面積は、いずれも前
記開口面積より小さいことを特徴とする固体撮像装置に
より達成される。
する為の増幅型光電変換素子と第１のフィルターとを備
えた第１の画素と、該第１の画素とは異なる第２の色信
号を出力する為の増幅型光電変換素子と第２のフィルタ
ーとを備えた第２の画素と、該第１及び第２の画素とは
異なる第３の色信号を出力する為の増幅型光電変換素子
と第３のフィルターとを備えた第３の画素と、を有する
固体撮像装置において、前記第１乃至第３の画素はそれ
ぞれ、遮光層に設けられた開口により画成されたほぼ同
じ開口面積をもつ受光部を有し、 前記各受光部は、光入
射により発生したキャリアを蓄積する為の第１導電型の
第１の半導体領域と、該第１の半導体領域と半導体接合
を形成するように該第１の半導体領域が内部に作り込ま
れた第２導電型の第２の半導体領域と、を含み、前記第
１の画素の前記受光部の前記第１の半導体領域と前記第
２の画素の前記 受光部の前記第１の半導体領域とは、互
いにほぼ同じ接合容量をもつように、それぞれその深さ
及び受光面積が同じになるように形成されており、 前記
第１の画素の前記受光部の前記第１の半導体領域と前記
第３の画素の前記受光部の前記第１の半導体領域とは、
互いに異なる接合容量をもつように、それぞれその深さ
が同じで且つ受光面積が異なるように形成されており、
前記各第１の半導体領域の前記受光面積は、いずれも前
記開口面積より小さいことを特徴とする固体撮像装置に
より達成される。
【００１４】更に、本発明の目的は、第１の色信号を出
力する為の増幅型光電変換素子と第１のフィルターとを
備えた第１の画素と、該第１の画素とは異なる第２の色
信号を出力する為の増幅型光電変換素子と第２のフィル
ターとを備えた第２の画素と、該第１及び第２の画素と
は異なる第３の色信号を出力する為の増幅型光電変換素
子と第３のフィルターとを備えた第３の画素と、を有す
る固体撮像装置において、 前記第１乃至第３の画素はそ
れぞれ、遮光層に設けられた開口により画成されたほぼ
同じ開口面積をもつ受光部を有し、 前記各受光部は、光
入射により発生したキャリアを蓄積する為の第１導電型
の第１の半導体領域と、該第１の半導体領域と半導体接
合を形成するように該第１の半導体領域が内部に作り込
まれた第２導電型の第２の半導体領域と、を含み、 前記
第１乃至第３の画素の前記受光部の前記各第１の半導体
領域は、互いに異なる接合容量をもつように、それぞれ
その深さが同じで且つ受光面積が異なるように形成され
ており、 前記各第１の半導体領域の前記受光面積は、い
ずれも前記開口面積より小さいことを特徴とする固体撮
像装置により達成される。
力する為の増幅型光電変換素子と第１のフィルターとを
備えた第１の画素と、該第１の画素とは異なる第２の色
信号を出力する為の増幅型光電変換素子と第２のフィル
ターとを備えた第２の画素と、該第１及び第２の画素と
は異なる第３の色信号を出力する為の増幅型光電変換素
子と第３のフィルターとを備えた第３の画素と、を有す
る固体撮像装置において、 前記第１乃至第３の画素はそ
れぞれ、遮光層に設けられた開口により画成されたほぼ
同じ開口面積をもつ受光部を有し、 前記各受光部は、光
入射により発生したキャリアを蓄積する為の第１導電型
の第１の半導体領域と、該第１の半導体領域と半導体接
合を形成するように該第１の半導体領域が内部に作り込
まれた第２導電型の第２の半導体領域と、を含み、 前記
第１乃至第３の画素の前記受光部の前記各第１の半導体
領域は、互いに異なる接合容量をもつように、それぞれ
その深さが同じで且つ受光面積が異なるように形成され
ており、 前記各第１の半導体領域の前記受光面積は、い
ずれも前記開口面積より小さいことを特徴とする固体撮
像装置により達成される。
【００１５】以下、本発明につき図面を参照しながら説
明する。まず、本発明を理解し易くする為に図１に示す
固体撮像装置を基にして説明する。図１には（ａ），
（ｂ），（ｃ）の３つの実施態様による固体撮像装置の
画素部分を示してある。
明する。まず、本発明を理解し易くする為に図１に示す
固体撮像装置を基にして説明する。図１には（ａ），
（ｂ），（ｃ）の３つの実施態様による固体撮像装置の
画素部分を示してある。
【００１６】図１（ａ）の実施態様においては、実質的
に同じ感度となるように左側画素１０１と右側画素１１
１とでは半導体領域１０２，１１２の長さｙ1 ，ｙ2 を
異ならしめている。他の部分の構成は同じである。つま
り互いに異なる波長域の光を光電変換する場合にｙ1 ＝
ｙ2 の場合には画素１０１の感度が高く、画素１１１の
感度が低いものとなってしまう。その為に光電変換すべ
き光に対する感度が実質的に等しくなるように半導体領
域１０２，１１２の長さを異ならしめている。
に同じ感度となるように左側画素１０１と右側画素１１
１とでは半導体領域１０２，１１２の長さｙ1 ，ｙ2 を
異ならしめている。他の部分の構成は同じである。つま
り互いに異なる波長域の光を光電変換する場合にｙ1 ＝
ｙ2 の場合には画素１０１の感度が高く、画素１１１の
感度が低いものとなってしまう。その為に光電変換すべ
き光に対する感度が実質的に等しくなるように半導体領
域１０２，１１２の長さを異ならしめている。
【００１７】この場合、画素１０１，１１１は半導体領
域１０２，１１２にＰ型半導体、半導体領域１０３，１
１３にＮ型半導体を用いたホトダイオードやホトトラン
ジスタ等であり得る。一方、図１（ｂ）の実施態様にお
いては、３つの画素１２１Ｒ，１２１Ｇ，１２１Ｂにお
いてそれぞれ半導体領域１２２Ｒ，１２２Ｇ，１２２Ｂ
の長さｙR ，ｙG ，ｙB のみが異なっており、半導体領
域１２３Ｒ，１２３Ｇ，１２３Ｂの巾は同一即ちｘR ＝
ｘG ＝ｘB 、長さｙも同一であり、又半導体領域１２２
Ｒ，１２２Ｇ，１２２Ｂの巾も同一である。
域１０２，１１２にＰ型半導体、半導体領域１０３，１
１３にＮ型半導体を用いたホトダイオードやホトトラン
ジスタ等であり得る。一方、図１（ｂ）の実施態様にお
いては、３つの画素１２１Ｒ，１２１Ｇ，１２１Ｂにお
いてそれぞれ半導体領域１２２Ｒ，１２２Ｇ，１２２Ｂ
の長さｙR ，ｙG ，ｙB のみが異なっており、半導体領
域１２３Ｒ，１２３Ｇ，１２３Ｂの巾は同一即ちｘR ＝
ｘG ＝ｘB 、長さｙも同一であり、又半導体領域１２２
Ｒ，１２２Ｇ，１２２Ｂの巾も同一である。
【００１８】更に、図１（ｃ）の実施態様においては、
半導体領域１２２Ｒ，１２２Ｇの長さをｙR にそろえた
点のみが上記図１（ｂ）の場合と異なる。３つの画素１
２１Ｒ，１２１Ｇ，１２１Ｂの構造を全て等しくした場
合に、検出する光の分光特性や、光を色分解するフィル
ターの分光透過特性等によっては、３つの画素のうち１
つの画素の感度のみが異なる場合がある。このような場
合には図１（ｃ）の構成を採用することが望ましい。
半導体領域１２２Ｒ，１２２Ｇの長さをｙR にそろえた
点のみが上記図１（ｂ）の場合と異なる。３つの画素１
２１Ｒ，１２１Ｇ，１２１Ｂの構造を全て等しくした場
合に、検出する光の分光特性や、光を色分解するフィル
ターの分光透過特性等によっては、３つの画素のうち１
つの画素の感度のみが異なる場合がある。このような場
合には図１（ｃ）の構成を採用することが望ましい。
【００１９】本発明において感度をそろえる為には、種
々の方式が考えられる。例えば、図１に示したようにホ
トダイオードで各画素を構成し、その半導体接合の面積
（ＰＮ接合の面積）を変えることにより感度を調整する
ことが望ましい。より好ましくは半導体基体表面からの
ＰＮ接合の深さをほぼ一定とし長さ又は巾を変えるよう
にすれば、同一マスクパターンを用いた工程により全画
素のＰＮ接合が形成できる為である。勿論このような画
素は、上記ＰＮ接合をベース・コレクタ接合に置換した
バイポーラトランジスタや、該ＰＮ接合をゲート・ドレ
イン接合に置換したユニポーラトランジスタとしてのＦ
ＥＴやＳＩＴ、を用いて形成することもできる。
々の方式が考えられる。例えば、図１に示したようにホ
トダイオードで各画素を構成し、その半導体接合の面積
（ＰＮ接合の面積）を変えることにより感度を調整する
ことが望ましい。より好ましくは半導体基体表面からの
ＰＮ接合の深さをほぼ一定とし長さ又は巾を変えるよう
にすれば、同一マスクパターンを用いた工程により全画
素のＰＮ接合が形成できる為である。勿論このような画
素は、上記ＰＮ接合をベース・コレクタ接合に置換した
バイポーラトランジスタや、該ＰＮ接合をゲート・ドレ
イン接合に置換したユニポーラトランジスタとしてのＦ
ＥＴやＳＩＴ、を用いて形成することもできる。
【００２０】そして、太陽光やハロゲンランプの光など
広い波長領域に亘る光信号を色分解して光電変換する場
合には、色分解フィルターをＲ，Ｇ，Ｂの各画素に設け
Ｒ，Ｇ，Ｂそれぞれの光を選択的に透過させ、これを単
結晶シリコン等の半導体からなる画素において光電変換
を行うことが望ましい。
広い波長領域に亘る光信号を色分解して光電変換する場
合には、色分解フィルターをＲ，Ｇ，Ｂの各画素に設け
Ｒ，Ｇ，Ｂそれぞれの光を選択的に透過させ、これを単
結晶シリコン等の半導体からなる画素において光電変換
を行うことが望ましい。
【００２１】この場合、フィルターの透過率は図２に示
すようになり、一方、単結晶シリコンの感度は図３に示
すようになることがある。従って、このような特性の場
合には青色感度のみが極端に低くなるので図１（ｃ）の
ような画素構造とすることが望ましい。
すようになり、一方、単結晶シリコンの感度は図３に示
すようになることがある。従って、このような特性の場
合には青色感度のみが極端に低くなるので図１（ｃ）の
ような画素構造とすることが望ましい。
【００２２】勿論、例えば赤色光と青色光のみを取扱う
場合、赤色光と緑色光のみを取扱う場合、緑色光と青色
光のみを取扱う場合、等には図１（ａ）に示した２つの
画素を１組とする構造とすればよい。このように接合容
量に、フィルターの透過率や半導体の感度特性等の分光
特性を補償するに十分な差異をもたせることにより、良
好な色分解信号を得ることができる。
場合、赤色光と緑色光のみを取扱う場合、緑色光と青色
光のみを取扱う場合、等には図１（ａ）に示した２つの
画素を１組とする構造とすればよい。このように接合容
量に、フィルターの透過率や半導体の感度特性等の分光
特性を補償するに十分な差異をもたせることにより、良
好な色分解信号を得ることができる。
【００２３】又、このような画素を遮光したものを同一
基板上に具備して、暗信号出力用の画素とすれば良好な
暗ノイズ除去が行なえる。この場合には同じ容量をもつ
遮光画素と感光画素との信号を用いて演算することが望
ましい。
基板上に具備して、暗信号出力用の画素とすれば良好な
暗ノイズ除去が行なえる。この場合には同じ容量をもつ
遮光画素と感光画素との信号を用いて演算することが望
ましい。
【００２４】
【実施例】以下、本発明の実施例について図面を用いて
詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定され
るものではなく、本発明の目的が達成されるものであれ
ば、その範囲内での種々の設計変更が可能である。 （実施例１） 図４は本発明を用いた固体撮像装置の第１実施例の構成
を示す平面図であり、図５は図４の一画素（ＵR ）の縦
断面図である。図１５と同一構成部材については同一符
号を付し説明を省略する。
詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定され
るものではなく、本発明の目的が達成されるものであれ
ば、その範囲内での種々の設計変更が可能である。 （実施例１） 図４は本発明を用いた固体撮像装置の第１実施例の構成
を示す平面図であり、図５は図４の一画素（ＵR ）の縦
断面図である。図１５と同一構成部材については同一符
号を付し説明を省略する。
【００２５】本実施例は、一次元のカラー固体撮像装置
の例であり、色フィルター（不図示）としては、Ｒ，
Ｇ，Ｂの３原色を用いている。なお、図４及び図５にお
いては、色フィルターを示していないが、各画素の開口
部上に設けられる。図５において、５は遮光膜、６は絶
縁層、７は半導体基板１上のエピタキシャル層でありコ
レクタ領域の一部を構成している。なお、Ｒフィルター
を配した一画素と、Ｇフィルターを配した一画素と、Ｂ
フィルターを配した一画素とで１組となってアレイ状に
配列されている。
の例であり、色フィルター（不図示）としては、Ｒ，
Ｇ，Ｂの３原色を用いている。なお、図４及び図５にお
いては、色フィルターを示していないが、各画素の開口
部上に設けられる。図５において、５は遮光膜、６は絶
縁層、７は半導体基板１上のエピタキシャル層でありコ
レクタ領域の一部を構成している。なお、Ｒフィルター
を配した一画素と、Ｇフィルターを配した一画素と、Ｂ
フィルターを配した一画素とで１組となってアレイ状に
配列されている。
【００２６】図１に示すように、本実施例では、Ｒ，
Ｇ，Ｂの各色画素の感度を等しくするために、色フィル
ターの分光透過特性の大小関係（Ｒ＞Ｇ＞Ｂ）に対応さ
せて、Ｒ，Ｇ，Ｂの色フィルターの配置された画素
ＵR ，ＵG ，ＵB のベース領域２の形状を変え、即ちベ
ース２の長さをＲ，Ｇ，Ｂの順に短くなるようにしてい
る。こうしてベース・コレクタ間容量Ｃbcを色フィルタ
ーの分光透過特性の大小関係に対応させて、 ＣbcR ＞ＣbcG ＞ＣbcB （ＣbcR ：画素ＵR のベース・コレクタ間の容量値、Ｃ
bcG ：画素ＵG のベース・コレクタ間の容量値、
ＣbcB ：画素ＵB のベース・コレクタ間の容量値）の様
に変化させている。これは、画素の光−電圧変換ゲイン
がベース・コレクタ間容量Ｃbcの大きさに反比例すると
いう理論に基づいている。
Ｇ，Ｂの各色画素の感度を等しくするために、色フィル
ターの分光透過特性の大小関係（Ｒ＞Ｇ＞Ｂ）に対応さ
せて、Ｒ，Ｇ，Ｂの色フィルターの配置された画素
ＵR ，ＵG ，ＵB のベース領域２の形状を変え、即ちベ
ース２の長さをＲ，Ｇ，Ｂの順に短くなるようにしてい
る。こうしてベース・コレクタ間容量Ｃbcを色フィルタ
ーの分光透過特性の大小関係に対応させて、 ＣbcR ＞ＣbcG ＞ＣbcB （ＣbcR ：画素ＵR のベース・コレクタ間の容量値、Ｃ
bcG ：画素ＵG のベース・コレクタ間の容量値、
ＣbcB ：画素ＵB のベース・コレクタ間の容量値）の様
に変化させている。これは、画素の光−電圧変換ゲイン
がベース・コレクタ間容量Ｃbcの大きさに反比例すると
いう理論に基づいている。
【００２７】本実施例によれば、白色一様光を読み取ら
せた時、各色の出力信号レベル（感度）は、ほぼ等しく
なるため、後段の回路で、各色ごとにゲイン調整する必
要がなく、そのまま、直接信号処理を行なうことができ
る。本実施例では全画素ＵR ，ＵG ，ＵB におけるベー
ス領域２の深さＺを等しくしている。勿論基板の厚みｔ
1 、ｎ- エピタキシャル層７の厚みｔ2 、エミッタ３の
深さｔ3 も同一であるから、図４に示すように開口部２
０におけるベース領域２の長さｙR ，ｙG ，ｙB のみを
変えることにより接合容量（蓄積容量）の大きさを容易
に変更することができる。又このような構成はトランジ
スタの電流増幅率（ｈfe）を大巾に変えたり、耐圧を大
巾に変えることなく感度調整できる。 （実施例２） 図６は本発明を用いた固体撮像装置の第２実施例の構成
を示す平面図であり、図７は図６の一画素の縦断面図で
ある。図１６と同一構成部材については同一符号を付し
説明を省略する。
せた時、各色の出力信号レベル（感度）は、ほぼ等しく
なるため、後段の回路で、各色ごとにゲイン調整する必
要がなく、そのまま、直接信号処理を行なうことができ
る。本実施例では全画素ＵR ，ＵG ，ＵB におけるベー
ス領域２の深さＺを等しくしている。勿論基板の厚みｔ
1 、ｎ- エピタキシャル層７の厚みｔ2 、エミッタ３の
深さｔ3 も同一であるから、図４に示すように開口部２
０におけるベース領域２の長さｙR ，ｙG ，ｙB のみを
変えることにより接合容量（蓄積容量）の大きさを容易
に変更することができる。又このような構成はトランジ
スタの電流増幅率（ｈfe）を大巾に変えたり、耐圧を大
巾に変えることなく感度調整できる。 （実施例２） 図６は本発明を用いた固体撮像装置の第２実施例の構成
を示す平面図であり、図７は図６の一画素の縦断面図で
ある。図１６と同一構成部材については同一符号を付し
説明を省略する。
【００２８】本実施例は、二次元の固体撮像装置に応用
した例であり、図６に示す様に、ｍ×ｎ個の画素が二次
元的に配置され、その中でａ×ｂ個（ｍ＞ａ，ｎ＞ｂ）
の画素から成る第１の領域と、この第１の領域以外の画
素から成る第２の領域とが存在する。但し、ｍ×ｎ個の
画素は、行方向、列方向ともに等しいピッチで配置さ
れ、かつ光を感じる開口面積は、全て等しくなってい
る。
した例であり、図６に示す様に、ｍ×ｎ個の画素が二次
元的に配置され、その中でａ×ｂ個（ｍ＞ａ，ｎ＞ｂ）
の画素から成る第１の領域と、この第１の領域以外の画
素から成る第２の領域とが存在する。但し、ｍ×ｎ個の
画素は、行方向、列方向ともに等しいピッチで配置さ
れ、かつ光を感じる開口面積は、全て等しくなってい
る。
【００２９】図６及び図７において、１２は第２の領域
内にある画素のベース領域（ベース面積Ａbc2 ）、１３
は第２の領域内にある画素のエミッタ領域、１２′は第
１の領域内にある画素のベース領域（ベース面積
Ａbc1 ）、１３′は第１の領域内にある画素のエミッタ
領域である。また図７において、１７は半導体基板１１
上のエピタキシャル層（コレクタ領域の一部を構成す
る）、１８は各画素を絶縁分離する選択酸化領域であ
る。ｙ′は開口部の幅を示す。
内にある画素のベース領域（ベース面積Ａbc2 ）、１３
は第２の領域内にある画素のエミッタ領域、１２′は第
１の領域内にある画素のベース領域（ベース面積
Ａbc1 ）、１３′は第１の領域内にある画素のエミッタ
領域である。また図７において、１７は半導体基板１１
上のエピタキシャル層（コレクタ領域の一部を構成す
る）、１８は各画素を絶縁分離する選択酸化領域であ
る。ｙ′は開口部の幅を示す。
【００３０】第１の領域内にある画素のベース面積Ａ
bc1 は、第２の領域内にある画素のベース面積Ａbc2 に
比べて、小さくしてある（Ａbc1 ＜Ａbc2 ）。従って、
第１の領域の画素の感度Ｓ1 と第２の領域の画素の感度
Ｓ2 との関係は、開口面積が等しい場合、感度Ｓがベー
ス・コレクタ間容量Ｃbcに反比例し（Ｓ∝１／Ｃbc）、
さらに、ベース・コレクタ間の容量Ｃbcは、ベース面積
Ａbcにほぼ比例する（Ｃbc∝Ａbc）ことから、Ｓ1 ＞Ｓ
2 となる。
bc1 は、第２の領域内にある画素のベース面積Ａbc2 に
比べて、小さくしてある（Ａbc1 ＜Ａbc2 ）。従って、
第１の領域の画素の感度Ｓ1 と第２の領域の画素の感度
Ｓ2 との関係は、開口面積が等しい場合、感度Ｓがベー
ス・コレクタ間容量Ｃbcに反比例し（Ｓ∝１／Ｃbc）、
さらに、ベース・コレクタ間の容量Ｃbcは、ベース面積
Ａbcにほぼ比例する（Ｃbc∝Ａbc）ことから、Ｓ1 ＞Ｓ
2 となる。
【００３１】このことは、ｍ×ｎ個の画素の二次元領域
に、感度に関する重み付けを行ない、重みの異なる２つ
の領域（ａ×ｂ領域とそれ以外の領域）に分けたことを
意味するものである。例えば、ある画像に対し、その画
像内の中心領域の情報に重みを付けた場合、従来の二次
元固体撮像装置では、まず画像全体を読み取り電気信号
に変換し、出力された信号の中から重みを付けたい領域
部の信号のみをサンプリングし、それに対して重みゲイ
ンをかけるという方法が考えられるが、本発明の実施例
による二次元固体撮像装置を使用すれば、重みを付けた
い領域の画素のベース・コレクタ間容量Ｃbcを変化させ
ることだけで、容易に実現できることは、明らかであ
る。この場合、出力信号にそのまま、重み付けされた信
号が現われるので、後段で重み付けのための余計な処理
をする必要は全くなくなるため、後段回路の簡易化、低
コスト化を実現できる。
に、感度に関する重み付けを行ない、重みの異なる２つ
の領域（ａ×ｂ領域とそれ以外の領域）に分けたことを
意味するものである。例えば、ある画像に対し、その画
像内の中心領域の情報に重みを付けた場合、従来の二次
元固体撮像装置では、まず画像全体を読み取り電気信号
に変換し、出力された信号の中から重みを付けたい領域
部の信号のみをサンプリングし、それに対して重みゲイ
ンをかけるという方法が考えられるが、本発明の実施例
による二次元固体撮像装置を使用すれば、重みを付けた
い領域の画素のベース・コレクタ間容量Ｃbcを変化させ
ることだけで、容易に実現できることは、明らかであ
る。この場合、出力信号にそのまま、重み付けされた信
号が現われるので、後段で重み付けのための余計な処理
をする必要は全くなくなるため、後段回路の簡易化、低
コスト化を実現できる。
【００３２】以上説明した様に、本発明によれば、画素
の開口面積を変化させずに、かつ後段に余分な信号処理
回路を設けずに、画素の感度を変化させることができ、
低コストで高機能なカラー固体撮像装置を提供できる。 （実施例３） 本実施例は図１（Ｃ）に示した画素構造を有するカラー
固体撮像装置としてのラインセンサーに係るものであ
る。
の開口面積を変化させずに、かつ後段に余分な信号処理
回路を設けずに、画素の感度を変化させることができ、
低コストで高機能なカラー固体撮像装置を提供できる。 （実施例３） 本実施例は図１（Ｃ）に示した画素構造を有するカラー
固体撮像装置としてのラインセンサーに係るものであ
る。
【００３３】図８は本実施例のラインセンサー３００を
示す模式的平面図であり、半導体チップの表面側には画
素アレイ３３０と読出し回路３２０とが並置されてい
る。図９は図８のＢＢ′線による断面図であり、一画素
の受光部付近の縦断面を示しており、図１０は図８のＣ
Ｃ′線による断面図であり、一画素の受光部付近の横断
面を示している。
示す模式的平面図であり、半導体チップの表面側には画
素アレイ３３０と読出し回路３２０とが並置されてい
る。図９は図８のＢＢ′線による断面図であり、一画素
の受光部付近の縦断面を示しており、図１０は図８のＣ
Ｃ′線による断面図であり、一画素の受光部付近の横断
面を示している。
【００３４】図１１は本ラインセンサー３００の回路構
成図であり、図１２はその一画素の回路図である。図１
３は本ラインセンサー３００の駆動方法を説明する為の
タイミングチャートである。
成図であり、図１２はその一画素の回路図である。図１
３は本ラインセンサー３００の駆動方法を説明する為の
タイミングチャートである。
【００３５】本実施例のラインセンサー３００において
は、遮光層３１４により画素を構成するバイポーラトラ
ンジスタＢＰＴのベース及びコレクタ部にのみ光が入射
するようになっている。図９において、Ｐ型シリコン基
板３０１上にはＰ型シリコンの素子分離領域３０３に囲
まれた画素アレイ３３０があり、そのうち一画素を構成
するトランジスタＢＰＴは、ｎ+ 型埋込層３０２、ｎ+
型コンタクト層３０４、ｎ- 型エピタキシャル層３０５
を含むコレクタ領域と、Ｐ型半導体層３０７，３０６を
含むベース領域と、ｎ+ エミッタ領域３０８と、を含む
ものである。
は、遮光層３１４により画素を構成するバイポーラトラ
ンジスタＢＰＴのベース及びコレクタ部にのみ光が入射
するようになっている。図９において、Ｐ型シリコン基
板３０１上にはＰ型シリコンの素子分離領域３０３に囲
まれた画素アレイ３３０があり、そのうち一画素を構成
するトランジスタＢＰＴは、ｎ+ 型埋込層３０２、ｎ+
型コンタクト層３０４、ｎ- 型エピタキシャル層３０５
を含むコレクタ領域と、Ｐ型半導体層３０７，３０６を
含むベース領域と、ｎ+ エミッタ領域３０８と、を含む
ものである。
【００３６】又、表面側には絶縁層３０９、コレクタ電
極３１０、エミッタ電極３１２、絶縁層３１３、遮光層
３１４、平坦化層３１５、フィルター３１６Ｒが設けら
れている。遮光層３１４はＡｌやＣｒ又は黒色有機樹脂
等からなり、ベースとなる深い接合をもつＰ型半導体層
３０６、その内部のエミッタ領域３０８、コレクタのｎ
+コンタクト層３０４等の上部に設けられ、これらの領
域への直接的な光の入射を妨げている。
極３１０、エミッタ電極３１２、絶縁層３１３、遮光層
３１４、平坦化層３１５、フィルター３１６Ｒが設けら
れている。遮光層３１４はＡｌやＣｒ又は黒色有機樹脂
等からなり、ベースとなる深い接合をもつＰ型半導体層
３０６、その内部のエミッタ領域３０８、コレクタのｎ
+コンタクト層３０４等の上部に設けられ、これらの領
域への直接的な光の入射を妨げている。
【００３７】又、主として光キャリアが発生するｎ- エ
ピタキシャル層３０５の周囲及び、底面をｎ+ 埋込層３
０２とｎ+ コンタクト層３０４とにより包含することに
より、上記遮光層３１４と協働して光キャリアの隣接画
素へのもれ込みを防止している。
ピタキシャル層３０５の周囲及び、底面をｎ+ 埋込層３
０２とｎ+ コンタクト層３０４とにより包含することに
より、上記遮光層３１４と協働して光キャリアの隣接画
素へのもれ込みを防止している。
【００３８】そして、蓄積容量の調整はＰ型半導体層３
０７の長さ、即ち副走査方向の長さを、Ｒ画素及びＧ画
素の長さを１としたときに、その１／２０程度とする。
更に、本ラインセンサー３００は感光画素の組２０２，
２０３…の両端に、同じトランジスタ構造の遮光画素の
組２０１，２９９を有している。これらは、遮光層３１
４により遮光されていることを除き、他は感光画素の組
２０２，２０３と同じ構成である。
０７の長さ、即ち副走査方向の長さを、Ｒ画素及びＧ画
素の長さを１としたときに、その１／２０程度とする。
更に、本ラインセンサー３００は感光画素の組２０２，
２０３…の両端に、同じトランジスタ構造の遮光画素の
組２０１，２９９を有している。これらは、遮光層３１
４により遮光されていることを除き、他は感光画素の組
２０２，２０３と同じ構成である。
【００３９】次に、本ラインセンサー３００の各画素の
ベース領域に蓄積したキャリアに基いて、信号を読み出
す動作につき説明する。基本的な動作原理は、発明者田
中らに付与された米国特許第４，８１０，８９６号の明
細書に記載されている。
ベース領域に蓄積したキャリアに基いて、信号を読み出
す動作につき説明する。基本的な動作原理は、発明者田
中らに付与された米国特許第４，８１０，８９６号の明
細書に記載されている。
【００４０】１つの組のＲ，Ｇ，Ｂ信号は走査トランジ
スタアレイＳＴＡ及びシフトレジスタＳＲにより同時に
３つの出力線に出力される。これが左端の遮光画素の組
２０１〜右端の組２９９まで順次走査される。各画素は
図１２のように構成されており、ホトトランジスタのベ
ースにはｐＭＯＳトランジスタＱP が、エミッタにはｎ
ＭＯＳトランジスタＱN1，ＱN2が接続され、コレクタに
は電圧源ＶCCが接続されている。
スタアレイＳＴＡ及びシフトレジスタＳＲにより同時に
３つの出力線に出力される。これが左端の遮光画素の組
２０１〜右端の組２９９まで順次走査される。各画素は
図１２のように構成されており、ホトトランジスタのベ
ースにはｐＭＯＳトランジスタＱP が、エミッタにはｎ
ＭＯＳトランジスタＱN1，ＱN2が接続され、コレクタに
は電圧源ＶCCが接続されている。
【００４１】図１３に示すタイミングによって、まずリ
セット期間ＴREにおいて、ベースが電圧源ＶBBに接続さ
れた後、エミッタが電圧源ＶEEに接続される。この時、
トランジスタＢＰＴのベース・エミッタ接合が充分に順
バイアスされるようにＶBB及びＶEEの電位差を設定す
る。具体的にはＶBBを＋３．０Ｖ、ＶEEを±０Ｖ程度に
する。次いで、蓄積期間ＴACにおいて、ベース及びエミ
ッタはフローティングとされており、光入射により発生
したキャリアのうちホールがベースに蓄積される。
セット期間ＴREにおいて、ベースが電圧源ＶBBに接続さ
れた後、エミッタが電圧源ＶEEに接続される。この時、
トランジスタＢＰＴのベース・エミッタ接合が充分に順
バイアスされるようにＶBB及びＶEEの電位差を設定す
る。具体的にはＶBBを＋３．０Ｖ、ＶEEを±０Ｖ程度に
する。次いで、蓄積期間ＴACにおいて、ベース及びエミ
ッタはフローティングとされており、光入射により発生
したキャリアのうちホールがベースに蓄積される。
【００４２】その後、ｎＭＯＳトランジスタＱN2がパル
スφT によりオンしてエミッタが容量負荷ＣT に接続さ
れると、容量分割により信号電圧が負荷ＣT に読出され
る。その後は前述したように走査トランジスタアレイＳ
ＴＡとシフトレジスタＳＲとにより順次３本の出力線に
Ｒ，Ｇ，Ｂ信号として読出される。
スφT によりオンしてエミッタが容量負荷ＣT に接続さ
れると、容量分割により信号電圧が負荷ＣT に読出され
る。その後は前述したように走査トランジスタアレイＳ
ＴＡとシフトレジスタＳＲとにより順次３本の出力線に
Ｒ，Ｇ，Ｂ信号として読出される。
【００４３】本ラインセンサーによれば、遮光画素の構
成と感光画素の構成とを同じように、ベースの長さを調
整して色信号補償を行うことにより、効果的なノイズ除
去が行われる。具体的には、遮光画素のＲ，Ｇ，Ｂ信号
（Ｒd ，Ｇd ，Ｂd ）をメモリに記憶させておき後に読
出される感光画素の信号（Ｒb ，Ｇb ，Ｂb ）との差分
（Ｒb−Ｒd ，Ｇb −Ｇd ，Ｂb −Ｂd ）をとることに
より暗信号の除去された光信号を得ることができる。
成と感光画素の構成とを同じように、ベースの長さを調
整して色信号補償を行うことにより、効果的なノイズ除
去が行われる。具体的には、遮光画素のＲ，Ｇ，Ｂ信号
（Ｒd ，Ｇd ，Ｂd ）をメモリに記憶させておき後に読
出される感光画素の信号（Ｒb ，Ｇb ，Ｂb ）との差分
（Ｒb−Ｒd ，Ｇb −Ｇd ，Ｂb −Ｂd ）をとることに
より暗信号の除去された光信号を得ることができる。
【００４４】別の方法としては、先に読出された信号を
遅延手段により遅延させて後に読出された信号との差分
をとる方法もある。このような差分をとる演算は差動増
幅器等により容易に行える。図１４は本発明の固体撮像
装置を用いた画像情報処理装置の制御系ブロック図であ
る。
遅延手段により遅延させて後に読出された信号との差分
をとる方法もある。このような差分をとる演算は差動増
幅器等により容易に行える。図１４は本発明の固体撮像
装置を用いた画像情報処理装置の制御系ブロック図であ
る。
【００４５】実施例３のラインセンサー３００を用いた
場合を例に挙げて説明すると、４０１は信号処理回路で
あり、前述したメモリや差動増幅器の他にＲ，Ｇ，Ｂ信
号をイエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンダ（Ｍ）信
号に変換する回路を含んでいる。又、４０２はヘッドの
駆動回路であり、変換されたＹ，Ｃ，Ｍ信号をヘッド４
０３に供給する。
場合を例に挙げて説明すると、４０１は信号処理回路で
あり、前述したメモリや差動増幅器の他にＲ，Ｇ，Ｂ信
号をイエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンダ（Ｍ）信
号に変換する回路を含んでいる。又、４０２はヘッドの
駆動回路であり、変換されたＹ，Ｃ，Ｍ信号をヘッド４
０３に供給する。
【００４６】ヘッド４０３は、熱エネルギーにより液体
状のインクを吐出するインクジェットヘッドであり、
Ｙ，Ｃ，Ｍの３色のヘッドを有しており、記録媒体にイ
エローインク、シアンインク、マゼンダインクを用いて
印字ないしはプリントする。これらの全体的な制御は中
央演算ユニットＣＰＵにより行われる。
状のインクを吐出するインクジェットヘッドであり、
Ｙ，Ｃ，Ｍの３色のヘッドを有しており、記録媒体にイ
エローインク、シアンインク、マゼンダインクを用いて
印字ないしはプリントする。これらの全体的な制御は中
央演算ユニットＣＰＵにより行われる。
【００４７】
【発明の効果】以上、説明したように、本発明によれ
ば、等しい感度を必要とする各画素の実際の感度を実質
的にそろえることにより、良好な出力信号の得られる固
体撮像装置を得ることができる。
ば、等しい感度を必要とする各画素の実際の感度を実質
的にそろえることにより、良好な出力信号の得られる固
体撮像装置を得ることができる。
【００４８】本発明によれば、画素の開口面積を変化さ
せずに、かつ後段に余分な信号処理回路を設けずに、画
素の感度を変化させることができ、比較的簡単な構成、
低コストで高機能な固体撮像装置を得ることができる。
せずに、かつ後段に余分な信号処理回路を設けずに、画
素の感度を変化させることができ、比較的簡単な構成、
低コストで高機能な固体撮像装置を得ることができる。
【図１】本発明の固体撮像装置の画素構成を説明するた
めの模式的上面図である。
めの模式的上面図である。
【図２】本発明の固体撮像装置に用いられる半導体の分
光感度特性の一例を示す図である。
光感度特性の一例を示す図である。
【図３】本発明の固体撮像装置に用いられる色分解フィ
ルターの分光感度特性の一例を示す図である。
ルターの分光感度特性の一例を示す図である。
【図４】本発明の実施例１による固体撮像装置の模式的
上面図である。
上面図である。
【図５】実施例１による固体撮像装置の画素の断面構成
を示すもので、図４のＡＡ′線による模式的断面図であ
る。
を示すもので、図４のＡＡ′線による模式的断面図であ
る。
【図６】本発明の実施例２による固体撮像装置の模式的
上面図である。
上面図である。
【図７】実施例２による固体撮像装置の画素の模式的断
面図である。
面図である。
【図８】本発明の実施例３による固体撮像装置の模式的
上面図である。
上面図である。
【図９】実施例３による固体撮像装置の画素の断面構成
を示すもので、図８のＢＢ′線による模式的断面図であ
る。
を示すもので、図８のＢＢ′線による模式的断面図であ
る。
【図１０】実施例３による固体撮像装置の画素の断面構
成を示すもので、図８のＣＣ′線による模式的断面図で
ある。
成を示すもので、図８のＣＣ′線による模式的断面図で
ある。
【図１１】実施例３による固体撮像装置の回路構成図で
ある。
ある。
【図１２】実施例３による固体撮像装置の画素の回路図
である。
である。
【図１３】実施例３による固体撮像装置の駆動方法を説
明するためのタイミング図である。
明するためのタイミング図である。
【図１４】本発明による固体撮像装置を用いた画像情報
処理装置の制御系ブロック図である。
処理装置の制御系ブロック図である。
【図１５】従来の固体撮像装置としてのラインセンサー
を示す模式的上面図である。
を示す模式的上面図である。
【図１６】従来の固体撮像装置としてのエリアセンサー
を示す模式的上面図である。
を示す模式的上面図である。
１０１ 左側画素 １１１ 右側画素 １０２ 半導体領域 １１２ 半導体領域 １０３ 半導体領域 １１３ 半導体領域 １２１Ｒ 画素 １２１Ｇ 画素 １２１Ｂ 画素 １２２Ｒ 半導体領域 １２２Ｇ 半導体領域 １２２Ｂ 半導体領域 １２３Ｒ 半導体領域 １２３Ｇ 半導体領域 １２３Ｂ 半導体領域
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01L 27/14 - 27/148 H01L 29/762 - 29/768 H04N 5/335
Claims (17)
- 【請求項１】 第１の色信号を出力する為の増幅型光電
変換素子を備えた第１の画素と、該第１の画素とは異な
る第２の色信号を出力する為の増幅型光電変換素子を備
えた第２の画素と、を有する固体撮像装置において、 前記第１及び第２の画素はそれぞれ、遮光層に設けられ
た開口により画成されたほぼ同じ開口面積をもつ受光部
を有し、 前記各受光部は、光入射により発生したキャリアを蓄積
する為の第１導電型の第１の半導体領域と、該第１の半
導体領域と半導体接合を形成するように該第１の半導体
領域が内部に作り込まれた第２導電型の第２の半導体領
域と、を含み、 前記第１の画素の前記受光部の前記第１の半導体領域と
前記第２の画素の前記受光部の前記第１の半導体領域と
は、互いに異なる接合容量をもつように、それぞれその
深さが同じで且つ受光面積が異なるように形成されてお
り、 前記各第１の半導体領域の前記受光面積は、いずれも前
記開口面積より小さいことを特徴とする固体撮像装置。 - 【請求項２】 請求項１記載の固体撮像装置において、
前記第１及び第２の画素の前記受光部の前記第１の半導
体領域は、互いにその配列方向の幅が同じで長さが異な
ることを特徴とする固体撮像装置。 - 【請求項３】 請求項１記載の固体撮像装置において、
前記第１及び第２の画素はそれぞれ分光透過率の異なる
フィルターを具備しており、該フィルターの特性の違い
を補償するに充分な前記接合容量の差を有している固体
撮像装置。 - 【請求項４】 第１の色信号を出力する為の増幅型光電
変換素子と第１のフィルターとを備えた第１の画素と、
該第１の画素とは異なる第２の色信号を出力する為の増
幅型光電変換素子と第２のフィルターとを備えた第２の
画素と、該第１及び第２の画素とは異なる第３の色信号
を出力する為の増幅型光電変換素子と第３のフィルター
とを備えた第３の画素と、を有する固体撮像装置におい
て、 前記第１乃至第３の画素はそれぞれ、遮光層に設けられ
た開口により画成されたほぼ同じ開口面積をもつ受光部
を有し、 前記各受光部は、光入射により発生したキャリアを蓄積
する為の第１導電型の第１の半導体領域と、該第１の半
導体領域と半導体接合を形成するように該第１の半導体
領域が内部に作り込まれた第２導電型の第２の半導体領
域と、を含み、 前記第１の画素の前記受光部の前記第１
の半導体領域と前記第２の画素の前記受光部の前記第１
の半導体領域とは、互いにほぼ同じ接合容量をもつよう
に、それぞれその深さ及び受光面積が同じになるように
形成されており、 前記第１の画素の前記受光部の前記第１の半導体領域と
前記第３の画素の前記受光部の前記第１の半導体領域と
は、互いに異なる接合容量をもつように、それぞれその
深さが同じで且つ受光面積が異なるように形成されてお
り、 前記各第１の半導体領域の前記受光面積は、いずれも前
記開口面積より小さいことを特徴とする固体撮像装置。 - 【請求項５】 請求項４記載の固体撮像装置において、
前記第１のフィルターは赤色、前記第２のフィルターは
緑色、前記第３のフィルターは青色であり、該第３のフ
ィルターの透過率は、前記第１及び第２のフィルターの
透過率より低いことを特徴とする固体撮像装置。 - 【請求項６】 請求項４記載の固体撮像装置において、
前記第１及び第３の画素の前記受光部の前記第１の半導
体領域は、互いにその配列方向の幅が同じで長さが異な
ることを特徴とする固体撮像装置。 - 【請求項７】 第１の色信号を出力する為の増幅型光電
変換素子と第１のフィルターとを備えた第１の画素と、
該第１の画素とは異なる第２の色信号を出力する為の増
幅型光電変換素子と第２のフィルターとを備えた第２の
画素と、該第１及び第２の画素とは異なる第３の色信号
を出力する為の増幅型光電変換素子と第３のフィルター
とを備えた第３の画素と、を有する固体撮像装置におい
て、 前記第１乃至第３の画素はそれぞれ、遮光層に設けられ
た開口により画成されたほぼ同じ開口面積をもつ受光部
を有し、 前記各受光部は、光入射により発生したキャリアを蓄積
する為の第１導電型の第１の半導体領域と、該第１の半
導体領域と半導体接合を形成するように該第１の半導体
領域が内部に作り込まれた第２導電型の第２の半導体領
域と、を含み、 前記第１乃至第３の画素の前記受光部の前記各第１の半
導体領域は、互いに異 なる接合容量をもつように、それ
ぞれその深さが同じで且つ受光面積が異なるように形成
されており、 前記各第１の半導体領域の前記受光面積は、いずれも前
記開口面積より小さいことを特徴とする固体撮像装置。 - 【請求項８】 請求項７記載の固体撮像装置において、
前記第１のフィルターは赤色、前記第２のフィルターは
緑色、前記第３のフィルターは青色であることを特徴と
する固体撮像装置。 - 【請求項９】 請求項７記載の固体撮像装置において、
前記第１乃至第３の画素の前記受光部の前記第１の半導
体領域は、互いにその配列方向の幅が同じで長さが異な
ることを特徴とする固体撮像装置。 - 【請求項１０】 請求項１、４、７のいずれかに記載の
固体撮像装置において、 各画素はバイポーラトランジスタを含む固体撮像装置。 - 【請求項１１】 請求項１、４、７のいずれかに記載の
固体撮像装置において、前記第２の半導体領域の側部と
底部は、第２導電型で不純物濃度の高い領域によって囲
まれていることを特徴とする固体撮像装置。 - 【請求項１２】 請求項１１記載の固体撮像装置におい
て、前記側部にある前記不純物濃度の高い領域上には前
記遮光層が位置していることを特徴とする固体撮像装
置。 - 【請求項１３】 請求項４記載の固体撮像装置と、 該装置からの第１乃至第３の色信号を別の色信号に変換
する変換器と、 を有する装置。 - 【請求項１４】 請求項７記載の固体撮像装置と、 該装置からの第１及び第２の色信号を別の色信号に変換
する変換器と、 前記第１、第２の色信号を演算する演算器と、 を有する装置。 - 【請求項１５】 請求項１３又は請求項１４記載の装置
において、 前記装置はインクジェット記録ヘッドを有する装置。 - 【請求項１６】 請求項１３又は請求項１４記載の装置
において、 前記装置は熱エネルギーを利用してインクを吐出するイ
ンクジェット記録ヘッドを有する装置。 - 【請求項１７】 請求項１３又は請求項１４記載の装置
において、 前記装置はイエロー、シアン、マゼンダを含むインクを
用いて記録を行う装置。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP5062432A JP2768453B2 (ja) | 1992-03-03 | 1993-03-01 | 固体撮像装置及びそれを用いた装置 |
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|---|---|---|---|
| JP4-80231 | 1992-03-03 | ||
| JP8023192 | 1992-03-03 | ||
| JP5062432A JP2768453B2 (ja) | 1992-03-03 | 1993-03-01 | 固体撮像装置及びそれを用いた装置 |
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|---|---|
| JPH0645577A JPH0645577A (ja) | 1994-02-18 |
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| JP5643555B2 (ja) * | 2010-07-07 | 2014-12-17 | キヤノン株式会社 | 固体撮像装置及び撮像システム |
| JP5885401B2 (ja) | 2010-07-07 | 2016-03-15 | キヤノン株式会社 | 固体撮像装置および撮像システム |
| JP5751766B2 (ja) | 2010-07-07 | 2015-07-22 | キヤノン株式会社 | 固体撮像装置および撮像システム |
| JP5656484B2 (ja) | 2010-07-07 | 2015-01-21 | キヤノン株式会社 | 固体撮像装置および撮像システム |
| TWI579540B (zh) | 2015-12-02 | 2017-04-21 | 財團法人工業技術研究院 | 多點光譜系統 |
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