JP3071161B2 - Photoelectric converter, image processing device, and photoelectric conversion device - Google Patents

Photoelectric converter, image processing device, and photoelectric conversion device

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JP3071161B2
JP3071161B2 JP9188195A JP18819597A JP3071161B2 JP 3071161 B2 JP3071161 B2 JP 3071161B2 JP 9188195 A JP9188195 A JP 9188195A JP 18819597 A JP18819597 A JP 18819597A JP 3071161 B2 JP3071161 B2 JP 3071161B2
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light
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は光電変換器、画像処
理装置、及び光電変換装置に係わり、特に受光部と遮光
部とを有する光電変換器、受光部,遮光部,信号処理
部,メモリー部を有する画像処理装置、受光部,遮光部
を有するラインセンサーを複数備えた光電変換装置等に
関する
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a photoelectric converter and an image processing apparatus.
Related to optical devices and photoelectric conversion devices.
Converter with light-receiving part, light-receiving part, light-shielding part, signal processing
Processing unit having a memory unit, memory unit, light receiving unit, light shielding unit
Photoelectric conversion device equipped with multiple line sensors
Related .

【0002】[0002]

【従来の技術】ファクシミリ、複写機等に用いられる画
像読み取り装置に用いられる光電変換の一つに、光照
射により発生した電荷を蓄積し、蓄積された電荷に対応
する増幅された出力を取り出す光電変換がある。
BACKGROUND ART facsimile, one photoelectric converter for use in an image reading apparatus used in a copying machine or the like, charges generated by light irradiation to accumulate, retrieve the amplified output corresponding to the accumulated charge there are photoelectric converter.

【0003】このような、光電変換の一つに、フォト
トランジスタのベース領域に光を照射させ、キャリア
(ホール)を蓄積させ、エミッタ領域から増幅された電
流を取り出す光電変換がある。この場合、フォトトラ
ンジスタのベース領域を受光部に形成し、エミッタ領域
を遮光部に形成する。フォトトランジスタを用いた光電
変換は、フォトダイオードを用い、光電流を増幅する
機能を有しない光電変換と比べ、受光部のキャリアを
増幅させることができ、感度を向上させ、ランダムノイ
ズを減少させ、S/N比を向上させることができる。
[0003] Such a single photoelectric converter, the base region of the phototransistor is irradiated with light, to accumulate carriers (holes), there is a photoelectric converter for taking out a current amplified from the emitter region. In this case, the base region of the phototransistor is formed in the light receiving portion, and the emitter region is formed in the light shielding portion. Photoelectric converter using the phototransistor, a photodiode, compared with having no photoelectric converter function of amplifying the photocurrent, it is possible to amplify a carrier of the light-receiving portion, to improve the sensitivity, reducing the random noise As a result, the S / N ratio can be improved.

【0004】図15は、従来の光電変換を示す概略的
断面図である。同図において、1013はn型層であり
フォトトランジスタのコレクタ、1003はn- エピタ
キシャル層、1005はフォトトランジスタのベース領
域であるp層、1006はフォトトランジスタのエミッ
タ領域であるn層、1007−2はAl等からなるエミ
ッタ電極、8はLOCOS酸化膜である。Lは受光部を
示し、Dは遮光部を示す。
[0004] Figure 15 is a schematic sectional view showing a conventional photoelectric converter. 10, reference numeral 1013 denotes an n-type layer, which is a collector of a phototransistor; 1003, an n - epitaxial layer; 1005, a p-layer, which is a base region of the phototransistor; 1006, an n-layer which is an emitter region of the phototransistor; Is an emitter electrode made of Al or the like, and 8 is a LOCOS oxide film. L indicates a light receiving unit, and D indicates a light shielding unit.

【0005】このような光電変換を、図16に示すよ
うにカラーラインセンサ1101として用いる場合、赤
(R)、緑(G)、青(B)用のラインセンサが3ライ
ン設けられ、各ラインセンサは遮光部1011と受光部
1012とから構成される。遮光部1011および受光
部1012のラインセンサ配列方向(図中A方向)の長
さは、各々nビット及び1ビットである(即ち、遮光部
は受光部の幅の整数倍の幅を有する。)。1ビットは一
つの光センサセルの受光部に対応し、例えば一辺を10
μmの正方形状とする。
When such a photoelectric converter is used as a color line sensor 1101 as shown in FIG. 16, three line sensors for red (R), green (G) and blue (B) are provided. The line sensor includes a light shielding unit 1011 and a light receiving unit 1012. The lengths of the light shielding unit 1011 and the light receiving unit 1012 in the line sensor array direction (direction A in the drawing) are n bits and 1 bit, respectively (that is, the light shielding unit 1012).
Has a width that is an integral multiple of the width of the light receiving section. ) . One bit corresponds to the light receiving part of one photosensor cell, for example, one side is 10
the square shape of μm.

【0006】このように、RGBに対応する各ラインセ
ンサは位置的に異っているために、原稿のあるラインの
R信号を得た時点で、G信号はそのラインから(n+
2)ライン目の原稿位置、B信号は(2n+3)ライン
目の原稿位置の各信号となる。したがって、同じ原稿位
置のRGB信号を得るためには、RGB信号を各々サン
プルホールド回路(S/H)1014およびA/D変換
回路1015を介して少なくとも先に出力したGB信号
を外部メモリ1102に格納する必要がある。
As described above, since each line sensor corresponding to RGB is different in position, when the R signal of a certain line of the document is obtained, the G signal is (n +
2) The original position of the line and the B signal are signals of the original position of the (2n + 3) th line. Therefore, in order to obtain the RGB signals at the same document position, the RGB signals output at least first through the sample hold circuit (S / H) 1014 and the A / D conversion circuit 1015 are stored in the external memory 1102. There is a need to.

【0007】また、このような光電変換に関しては例
えば欧州特許出願公開第0132076号明細書に示さ
れている。図17(A)は、光電変換の一構成例をよ
り具体的に説明するための概略的平面図、図17(B)
は、図17(A)に示されるA−A′線で図17(A)
を切断した場合の模式的切断面図である。
[0007] Such a photoelectric converter is disclosed in, for example, European Patent Publication No. 0132076. FIG. 17 (A) is a schematic plan view for explaining a configuration example of a photoelectric converter and more specifically, FIG. 17 (B)
17A is taken along the line AA 'shown in FIG.
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of a case in which is cut.

【0008】各図において、nシリコン基板3201上
に光電変換セルが配列されており、各セルはSiO2
Si34 、またはポリシリコン等により成る素子分離
領域3202によって隣接するセルから電気的に絶縁さ
れている。各セルは次のような構成を有する。
In each figure, photoelectric conversion cells are arranged on an n silicon substrate 3201, and each cell is made of SiO 2 ,
It is electrically insulated from adjacent cells by an element isolation region 3202 made of Si 3 N 4 or polysilicon or the like. Each cell has the following configuration.

【0009】エピタキシャル技術等で形成される不純物
濃度の低いn- 領域3203上にはp型不純物(たとえ
ばボロン等)をドーピングすることでp−ベース領域3
204およびp領域3205が形成され、pベース領域
3204にはn+ エミッタ領域3206が形成されてい
る。
A p-type impurity (for example, boron) is doped on n region 3203 having a low impurity concentration formed by an epitaxial technique or the like, so that p − base region 3203 is formed.
204 and p region 3205 are formed, and n + emitter region 3206 is formed in p base region 3204.

【0010】pベース領域3204とp領域3205と
は後述するpチャネルMOSトランジスタのソースおよ
びドレインともなっている。このように各領域が形成さ
れたn- 領域3203上には酸化膜3207が形成さ
れ、酸化膜3207上に前記MOSトランジスタのゲー
ト電極3208と、キャパシタ電極3209とが形成さ
れている。キャパシタ電極3209は酸化膜3207を
挟んでpベース領域3204に対向し、ベース電位を制
御するためのキャパシタを構成する。
[0010] The p base region 3204 and the p region 3205 also serve as the source and drain of a p-channel MOS transistor described later. An oxide film 3207 is formed on n region 3203 where each region is formed as described above, and a gate electrode 3208 of the MOS transistor and a capacitor electrode 3209 are formed on oxide film 3207. Capacitor electrode 3209 faces p base region 3204 with oxide film 3207 interposed therebetween, and forms a capacitor for controlling the base potential.

【0011】その他、n+ エミッタ領域3206に接続
されたエミッタ電極3210、p領域3205に接続さ
れた電極3211、そして基板3201の裏面にオーミ
ックコンタクト層を挟んでコレクタ電極3212がそれ
ぞれ形成されている。次に、上記光電変換セルの動作を
説明する。
In addition, an emitter electrode 3210 connected to the n + emitter region 3206, an electrode 3211 connected to the p region 3205, and a collector electrode 3212 are formed on the back surface of the substrate 3201 with an ohmic contact layer interposed therebetween. Next, the operation of the photoelectric conversion cell will be described.

【0012】光はpベース領域3204側から入射し、
光量に対応したキャリア(ここではホール)がpベース
領域3204に蓄積される(蓄積動作)。蓄積されたキ
ャリアによってベース電位は変化し、その電位変化をエ
ミッタ電極3210から読出すことで、入射光量に対応
した電気信号を得ることができる(読出し動作)。
Light enters from the p base region 3204 side,
Carriers (here, holes) corresponding to the light amount are accumulated in the p base region 3204 (accumulation operation). The base potential changes depending on the accumulated carriers, and by reading the change in the potential from the emitter electrode 3210, an electric signal corresponding to the amount of incident light can be obtained (read operation).

【0013】次に、pベース領域3204に蓄積された
ホールを除去するリフレッシュ動作について説明する。
図18(A)および図18(B)は、夫々リフレッシュ
動作を説明するための電圧波形図である。
Next, a refresh operation for removing holes accumulated in p base region 3204 will be described.
FIGS. 18A and 18B are voltage waveform diagrams for explaining the refresh operation, respectively.

【0014】図18(A)に示されるように、MOSト
ランジスタは、ゲート電極3208にしきい値以上の負
電圧が印加された時だけON状態となる。又、図18
(B)に示されているように、リフレッシュ動作を行う
には、エミッタ電極3210を接地するとともに、電極
3211を接地電位にしておく。そして、まず、ゲート
電極3208に負電圧を印加してpチャネルMOSトラ
ンジスタをONさせる。これによって、pベース領域3
204の電位は、蓄積電位の高低に関係なく一定値とな
る。続いて、キャパシタ電極3209にリフレッシュ用
正電圧パルスを印加することで、pベース領域3204
はn+ エミッタ領域3206に対して順方向にバイアス
され、蓄積されたホールが接地されたエミッタ電極32
10を通して除去される。そして、リフレッシュパルス
が立下がった時点でpベース領域3204は負電位の初
期状態に復帰する(リフレッシュ動作)。このように、
pベース領域3204の電位をMOSトランジスタによ
って一定電位にした後、リフレッシュパルスを印加して
残留電荷の消去を行うために、前回の蓄積電位に依存す
ることなく新たな蓄積動作を行うことができる。また、
残留電荷を迅速に消滅させることができ、高速動作が可
能となる。
As shown in FIG. 18A, the MOS transistor is turned on only when a negative voltage higher than the threshold value is applied to gate electrode 3208. Also, FIG.
As shown in (B), to perform the refresh operation, the emitter electrode 3210 is grounded and the electrode 3211 is kept at the ground potential. Then, first, a negative voltage is applied to the gate electrode 3208 to turn on the p-channel MOS transistor. Thereby, the p base region 3
The potential of 204 has a constant value regardless of the level of the accumulated potential. Subsequently, by applying a refresh positive voltage pulse to the capacitor electrode 3209, the p base region 3204
Is forward biased with respect to the n + emitter region 3206, and the accumulated electrode is grounded to the emitter electrode 32.
Removed through 10. When the refresh pulse falls, p base region 3204 returns to the initial state of negative potential (refresh operation). in this way,
After the potential of the p base region 3204 is set to a constant potential by the MOS transistor, the refresh pulse is applied to erase the residual charges, so that a new storage operation can be performed without depending on the previous storage potential. Also,
Residual charges can be quickly eliminated, and high-speed operation can be performed.

【0015】以後、同様に蓄積、読出し、リフレッシュ
という各動作が繰り返される。ここで光励起によってベ
ースに蓄積されたホールによりベースに発生する電位V
P はVP =Q/Cで与えられる。Qはベースに蓄積され
たホールの電荷量、Cはベースに接続されている容量で
ある。この式により明白な様に、高集積化された場合、
セル・サイズの縮少と共にQもCも共に小さくなること
により、光励起により発生する電位VP は、ほぼ一定に
保たれる。したがって、ここで提案されている方式は、
高解像度化に対しても有利なものとなる。
Thereafter, the respective operations of accumulation, readout, and refresh are similarly repeated. Here, the potential V generated in the base by the holes accumulated in the base due to the light excitation
P is given by V P = Q / C. Q is the amount of charge of holes accumulated in the base, and C is the capacitance connected to the base. As is apparent from this equation, when highly integrated,
Q also by C becomes both smaller with little shrinkage of cell size, potential V P which is generated by photoexcitation is kept substantially constant. Therefore, the scheme proposed here is:
This is also advantageous for higher resolution.

【0016】[0016]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
光電変換において、より青感度を高め、また半導体ト
ランジスタの応答をより高速化することが必要な場合が
あり、より一層の特性の改善が望まれていた。
However, in the above-mentioned photoelectric converter , it may be necessary to further increase the blue sensitivity and to further increase the response of the semiconductor transistor, and it is desired to further improve the characteristics. Was rare.

【0017】又、図15及び図16を用いて説明したカ
ラーラインセンサ1101を用いて画像処理を行う場
合、同じ原稿位置のRGB信号を得るためには、先に出
力したGB信号を外部メモリに格納するために、外部メ
モリの容量が一定値以上必要となるが、コストの低減等
の要求から必要なメモリ容量の削減が望まれていた。
When image processing is performed using the color line sensor 1101 described with reference to FIGS. 15 and 16, in order to obtain RGB signals at the same original position, the previously output GB signals are stored in an external memory. In order to store the data, the capacity of the external memory is required to be equal to or larger than a certain value.

【0018】更に、フォトトランジスタのベース領域に
おいて、その大きさ、不純物濃度等が、光電変換領域と
して最適な条件と、バイポーラトランジスタとして最適
な条件とが異るために最適化が難しいという問題点があ
り、より一層の改善が望まれていた。
Furthermore, in the base region of the phototransistor, it is difficult to optimize the size and the impurity concentration of the phototransistor region because the optimum condition is different from the optimum condition for the photoelectric conversion region and the optimum condition for the bipolar transistor. Yes, further improvement was desired.

【0019】本発明は、より一層感度が高くなかでも青
感度を高め、入力信号に対して高速応答可能な光電変換
を提供することを目的とする。又、本発明はセンサー
部とスイッチング部との最適化を図ることを、より具体
的には、フォトトランジスタのベース領域における最適
条件とバイポーラトランジスタとしての最適条件との最
適化を図ることができる光電変換を提供することも目
的とする。
The present invention provides a photoelectric conversion device which can increase the blue sensitivity even if the sensitivity is even higher and can respond to an input signal at high speed.
The purpose is to provide a vessel . In addition, the present invention aims at optimizing the sensor unit and the switching unit, and more specifically, a photoelectric transistor capable of optimizing the optimum condition in the base region of the phototransistor and the optimum condition as the bipolar transistor. also an object to provide a transducer.

【0020】更に本発明は、光電変換を有するシステ
ム設計及び光学設計の自由度を上げそれ等の設計の簡易
化を図ることができる光電変換装置及び画像処理装置
提供することも目的とする。
[0020] The present invention also aims to provide a photoelectric conversion device and an image processing apparatus which increases the degree of freedom in system design and optical design can be simplified it like design having a photoelectric converter .

【0021】[0021]

【課題を解決するための手段】本発明の光電変換器は、
受光部と遮光部を備えた組の複数を有し、光電変換部が
前記受光部に設けられ、増幅部が該光電変換部からの出
力を増幅するために前記遮光部に設けられ、該光電変換
部と前記増幅部の入力領域とが配線を通じて接続され、
前記遮光部の少なくとも一つが前記受光部から所定量離
れることによって分離され、且つ、前記受光部の少なく
とも二つが互いに隣接した関係にあるものである。
The photoelectric converter of the present invention comprises:
A plurality of sets each including a light receiving unit and a light blocking unit, wherein a photoelectric conversion unit is provided in the light receiving unit, and an amplification unit is provided in the light blocking unit to amplify an output from the photoelectric conversion unit; A conversion unit and an input area of the amplification unit are connected through a wiring,
At least one of the light blocking portions is separated by a predetermined distance from the light receiving portion, and at least two of the light receiving portions are adjacent to each other.

【0022】本発明の画像処理装置は、ライン状に配さ
れた複数の受光素子を夫々含む受光部の3つと、それぞ
れの該受光部からの信号を取り出すためそれぞれの前記
受光部に沿って設けられた遮光部と、それぞれの該受光
部から取り出された信号を処理するための信号処理部
と、前記信号処理部によって処理された信号を蓄積する
ためのメモリー部と、を有する画像処理装置において、
ライン状に配された前記3つの受光部のうち少なくとも
2つの受光部側同士が互いに隣接して配されるととも
に、該受光部に係る前記遮光部が該受光部の隣接する側
とは反対の側に配されていることを特徴とするものであ
る。
The image processing apparatus of the present invention, and a plurality of light receiving elements arranged in a line three light receiving portions including respectively it
A shielding portion provided along the light receiving portion of each for taking out the signal from the light receiving portion of les, a signal processing unit for processing a signal taken from each of the light receiving unit, the signal processing unit A memory unit for storing the signal processed by the
With at least two light-receiving side each other among the three light receiving portions arranged in a line are arranged adjacent to each other, opposite to the side where the light shielding portion according to the light receiving portion is adjacent the light receiving portion Is disposed on the side of

【0023】本発明の光電変換装置は、少なくとも赤、
緑、青に対応する情報を読み取るためそれぞれライン状
に複数の受光素子が配された受光部と、該受光部の受光
素子からの信号を取り出すためラインセンサーの受光部
に沿って設けられた遮光部と、を有するラインセンサー
を複数有し、前記ラインセンサーのなかの一つのライン
センサーの前記受光部と隣接する他のラインセンサーの
受光部隣接して設けられるように前記ラインセンサー
が配置されているものである。
The photoelectric conversion device of the present invention has at least red,
A light-receiving section in which a plurality of light-receiving elements are arranged in a line for reading information corresponding to green and blue, and a light-shielding section provided along a light-receiving section of a line sensor for extracting a signal from the light-receiving element of the light-receiving section. and parts, a line sensor having a plurality, wherein the line sensor is disposed so as the light receiving portion of the other line sensors adjacent to the light receiving portion of the one line sensor among the line sensor is provided adjacent Is what it is.

【0024】[0024]

【作用】本発明の光電変換器は、光電変換部を受光部に
設け、増幅部を遮光部に設け、該光電変換部と該増幅部
への入力を配線を通じて接続し、前記遮光部の少なくと
も一つを前記受光部から所定量離すことによって分離
し、且つ、前記受光部の少なくとも2つを互いに隣接し
た関係とすることで、増幅機能を持たせるとともに、受
光部と遮光部とを分離しつつ、受光部同士を隣接して配
置することを可能とするものである。本発明によれば、
光入射によって電荷を発生・蓄積する半導体領域の不純
物濃度、厚さ等の製造条件と、半導体トランジスタのベ
ース領域となる半導体領域の不純物濃度、不純物濃度分
布、厚さ等の製造条件とを各々の半導体領域で任意に最
適化可能となる。
According to the photoelectric converter of the present invention, the photoelectric conversion unit is used as a light receiving unit.
Providing an amplification unit in the light shielding unit, the photoelectric conversion unit and the amplification unit
To the input through a wire, and
Separate one by a predetermined distance from the light receiving unit
And at least two of the light receiving sections are adjacent to each other.
The relationship provides an amplification function and
The light receiving parts are arranged adjacent to each other while separating the light part and the light shielding part.
It is possible to place it. According to the present invention,
Impurities in the semiconductor region that generate and accumulate charge by light incidence
Manufacturing conditions such as material concentration and thickness, and
Impurity concentration of the semiconductor region to be the source region
Fabrication conditions such as cloth and thickness are arbitrarily optimized for each semiconductor region.
It can be optimized.

【0025】本発明の画像処理装置は、ライン状に配さ
れた複数の受光部のうち少なくとも2つの受光部側同士
が互いに隣接して配されるとともに、該受光部に係る前
記遮 光部が該受光部の隣接する側とは反対の側に配され
ているようにすることで、記憶しておくべき先に出力し
た信号の量を減少させ、メモリーの容量をより小さくす
るものである。
The image processing apparatus of the present invention is arranged in a line.
At least two of the plurality of light receiving units
Are arranged adjacent to each other, and
Kisaegi light portion and the adjacent side of the light receiving portion is arranged on the opposite side
Output to the destination that should be memorized.
The amount of signal that
Things.

【0026】本発明の光電変換装置は、複数のラインセ
ンサーのなかの一つのラインセンサーの受光部と隣接す
る他のラインセンサーの受光部あるいは一つのラインセ
ンサーの遮光部と隣接する他のラインセンサーの遮光部
が隣接して設けられるようにラインセンサーを配置する
ことで、隣接した受光部で読み取るべき対象物の情報を
より近接して得るように、あるいは隣接した遮光部から
信号を取り出すようにするものである。
The photoelectric conversion device of the present invention comprises a plurality of line cells.
Adjacent to the light-receiving part of one of the line sensors
Of other line sensors or one line sensor
Light-shielding part of another line sensor adjacent to the light-shielding part of the sensor
Arrange the line sensors so that
This allows the information on the object to be read by the adjacent
To get closer or from the adjacent light shield
This is to extract a signal.

【0027】[0027]

【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。図1は本発明の光電変換の第一実施
例を説明するための概略的構成図であり、図1(A)は
光電変換セルの模式的平面図を、図1(B)は図1
(A)の模式的平面図のA−A′線で切断した場合の模
式的縦断面図を示す。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. Figure 1 is a schematic diagram for explaining a first embodiment of a photoelectric converter of the present invention, a schematic plan view of FIG. 1 (A) photoelectric conversion cells, FIG. 1 (B) 1
FIG. 2A is a schematic vertical cross-sectional view taken along line AA ′ of the schematic plan view of FIG.

【0028】この光電変換セルは、図1(A),(B)
に示す如く、リン(Ph)、アンチモン(Sb)、ヒ素
(As)等の周期律表第V族に属する原子を不純物とし
てドープしてn型とされたシリコン基板1あるいはボロ
ン(B)、アルミニウム(Al)等の周期律表第III 族
に属する原子を不純物としてドープしてp型とされたシ
リコン基板4001、この基板4001上に形成された
埋め込み領域(n+ )4002、この埋め込み領域40
02上に形成されたエピタキシャル技術等で形成される
不純物濃度の低いn- 領域4003、n- 領域4003
上に不純物拡散、イオン注入、エピタキシャル技術等を
用いて形成されるボロン(B)等の不純物をドープした
受光部p- 領域4004、p- 領域4004と同様な技
術を用いて作成するバイポーラ・トランジスタのベース
およびMOSトランジスタのソースとなるp+ 領域40
05、p+ 領域4005に形成されるバイポーラ・トラ
ンジスタのエミッタとなるn+ 領域4006、MOSト
ランジスタのドレインとなるp+ 領域4007、チャネ
ル・ストップとなるn+ 領域4008、バイポーラ・ト
ランジスタのコレクタ抵抗を下げるためのn+ 領域40
09、MOSトランジスタのゲートとなるポリシリコ
ン、金属等の電極4101、電極4101と接続されて
いる電極配線4108、バイポーラ・トランジスタのエ
ミッタに接続されているポリシリコン、金属等の電極配
線4102,4103,4104、MOSトランジスタ
のドレインと接続されている電極配線4109、n+
域4009と接続されている配線電極4110、電極、
配線、素子間を分離するための絶縁膜4105,410
6,4107を有している。なお、簡易化のために図1
(A)においては、絶縁膜4105,4106,410
7および電極配線4104は省略してある。埋め込み領
域4002は同じ導電型であるn型の基板上でも、異な
る導電型であるp型の基板上でもどちらに設けられても
よい。
This photoelectric conversion cell is shown in FIGS. 1A and 1B.
As shown in FIG. 2, an n-type silicon substrate 1 doped with atoms belonging to Group V of the periodic table such as phosphorus (Ph), antimony (Sb), and arsenic (As) as impurities or boron (B), aluminum A silicon substrate 4001 which is made into a p-type by doping an atom belonging to Group III of the periodic table such as (Al) as an impurity, a buried region (n + ) 4002 formed on the substrate 4001, and a buried region 40
N region 4003, n region 4003 having a low impurity concentration and formed on epitaxial layer 02 by an epitaxial technique or the like.
A light receiving portion p region 4004 doped with an impurity such as boron (B) formed thereon by using impurity diffusion, ion implantation, epitaxial technology, etc., and a bipolar transistor formed using the same technology as the p region 4004 p + region 40 to be the source of the base and the MOS transistor
05, an n + region 4006 serving as an emitter of a bipolar transistor formed in the p + region 4005, ap + region 4007 serving as a drain of a MOS transistor, an n + region 4008 serving as a channel stop, and a collector resistance of the bipolar transistor. N + region 40 for lowering
09, an electrode 4101 made of polysilicon or metal serving as a gate of a MOS transistor, an electrode wiring 4108 connected to the electrode 4101, an electrode wiring 4102, 4103 made of polysilicon or metal connected to an emitter of a bipolar transistor. 4104, an electrode wiring 4109 connected to the drain of the MOS transistor, a wiring electrode 4110 connected to the n + region 4009, an electrode,
Insulating films 4105 and 410 for separating wiring and elements
6,4107. Note that, for simplicity, FIG.
In (A), insulating films 4105, 4106, 410
7 and the electrode wiring 4104 are omitted. Embedding area
The region 4002 is different even on an n-type substrate of the same conductivity type.
On the p-type substrate, which is a conductive type
Good.

【0029】以下、上記光電変換の動作について説明
する。図2(A)は図1(B)を同図に示されるB−
B′の部分で切断した場合の切断面を示す模式的拡大図
であり、図2(B)は図2(A)の深さ方向(図2
(A)の左右方向)におけるポテンシャル図である。
[0029] Hereinafter, the operation of the photoelectric converter. FIG. 2A shows FIG. 1B in FIG.
FIG. 2B is a schematic enlarged view showing a cut surface when cut at a portion B ′, and FIG. 2B is a depth direction of FIG.
It is a potential diagram in (left-right direction of (A)).

【0030】図2(A)において、Wは空乏層幅、x
p,xnは夫々p- 領域、n- 領域の空乏層幅、p-
域の深さはxjとして示してある。図2(B)におい
て、Wは空乏層幅、xdはp- 領域の中性領域を示す。
空乏層(空乏層幅W内)中で光吸収すると、生成された
電子、正孔はドリフトによりすみやかに移動し、その再
結合はおこらないので光に対する感度は高いが、中性領
域(中性領域幅xd内)で光吸収がおこると、生成され
た電子は拡散で移動するために、正孔と再結合をおこし
光に対する感度が低くなる。故に受光部においては、表
面の中性領域は少ない方が良い。しかし、表面が空乏化
すると、半導体と絶縁層の界面で光の入射にかかわりな
く、キャリアが生成されて雑音となるため、表面は中性
領域であるのがよい。
In FIG. 2A, W is a depletion layer width, x
p, xn are each p - region, n - region width of the depletion layer, p - the depth of the region is shown as xj. In FIG. 2B, W indicates a depletion layer width, and xd indicates a neutral region of ap region.
When light is absorbed in the depletion layer (within the width W of the depletion layer), the generated electrons and holes move promptly due to drift, and their recombination does not occur. Therefore, the sensitivity to light is high, but the neutral region (neutral) When light absorption occurs within the region width xd), the generated electrons move by diffusion, and recombine with holes, resulting in low sensitivity to light. Therefore, in the light receiving section, it is better that the neutral region on the surface is small. However, when the surface is depleted, carriers are generated at the interface between the semiconductor and the insulating layer irrespective of the incidence of light, resulting in noise. Therefore, the surface is preferably in a neutral region.

【0031】図3は、SiとGeの光の波長に対する吸
収係数を説明するための特性図である。同図に示される
ように、Si,Geいずれに対しても波長の短い方が吸
収係数が大きい。今、Siを材料として考えると、青色
(λ=0.45μm)、緑色(λ=0.53μm)、赤
色(λ=0.65μm)において、吸収係数はそれぞれ
青色〜2×104 cm-1、緑色〜7.5×103
-1、赤色〜3×103 cm-1であり、色に半値幅を
0.05μm程考えると、Si中での光の吸収は青色〜
1μm、緑色〜2μm、赤色〜5μm深さにおいて充分
行なわれる。故に半導体表面における中性領域の厚さx
dの影響を青色が最も受けることとなり、この厚さによ
っては感度がおちる。
FIG. 3 is a characteristic diagram for explaining the absorption coefficient of Si and Ge with respect to the wavelength of light. As shown in the figure, the shorter the wavelength, the larger the absorption coefficient for both Si and Ge. Now, assuming that Si is a material, the absorption coefficients of blue (λ = 0.45 μm), green (λ = 0.53 μm), and red (λ = 0.65 μm) are respectively blue to 2 × 10 4 cm −1. Green to 7.5 × 10 3 c
m -1 , red to 3 × 10 3 cm -1. Considering the half width of the color to be about 0.05 μm, light absorption in Si is blue to
Performed well at a depth of 1 μm, green to 2 μm, red to 5 μm. Therefore, the thickness x of the neutral region on the semiconductor surface
Blue is most affected by d, and the sensitivity is reduced depending on the thickness.

【0032】空乏層幅は次のような関係式で示される。 2εs NA+ND W=───────── (Vbi+VR) (1) q NA・ND kT NA・ND Vbi=────ln───── (2) q ni2 ND xp=───── W (3) NA+ND W:空乏層幅、xp:p- 領域空乏層幅、NA:p-
域不純物密度、ND:n- 領域不純物密度、εs:誘電
率、ni:真正キャリヤ密度、VR:逆バイアス電圧。
The width of the depletion layer is represented by the following relational expression. 2εs NA + ND W = ───────── (Vbi + VR) (1) q NA · ND kT NA · ND V bi = {ln} (2) q ni 2 ND xp = ─ W W (3) NA + ND W: depletion layer width, xp: p region depletion layer width, NA: p region impurity density, ND: n region impurity density, εs: dielectric constant, ni: genuine carrier density , VR: reverse bias voltage.

【0033】図4は、逆バイアス電圧VR =5Vにおけ
るp- 不純物密度NAと全空乏層幅Wとの関係を説明す
る特性図である。同図において、横軸はp- 不純物密度
NA、縦軸は全空乏層幅Wを示し、パラメータはn-
域不純物密度NDを示す。例えば、青、緑、赤の全部を
効率よく検出しようとすると、全空乏層幅を5μm程度
必要となるが、そのとき、NDが2×1014cm-3以下
でなければならないことがこの特性図から読める。
FIG. 4 is a characteristic diagram for explaining the relationship between the p - impurity density NA and the total depletion layer width W when the reverse bias voltage VR = 5V. In the figure, the horizontal axis represents the p impurity density NA, the vertical axis represents the total depletion layer width W, and the parameter represents the n region impurity density ND. For example, in order to efficiently detect all of blue, green, and red, the total depletion layer width is required to be about 5 μm. At this time, ND must be 2 × 10 14 cm −3 or less. You can read from the figure.

【0034】光電変換の分光感度は近似的に次式で表
わされる。 λ S(λ)=─────exp(−αxd) 1.24 ×(1−exp(−αW))・T[A/W] (4) λ:光の波長、α:光の吸収係数(cm-1)、xd:不
感領域(中性領域)、W:高感度領域(空乏層幅)、
T:半導体中に入射する光量の割合(透過率)。
The spectral sensitivity of the photoelectric converter is approximately expressed by the following equation. λS (λ) = ─────exp (−αxd) 1.24 × (1−exp (−αW)) · T [A / W] (4) λ: wavelength of light, α: absorption of light Coefficient (cm -1 ), xd: dead area (neutral area), W: high sensitivity area (depletion layer width),
T: ratio of the amount of light incident on the semiconductor (transmittance).

【0035】上式(4)からわかるように、感度xdの
厚さにより、敏感に影響するため、xdは薄い方がよ
い。また感度には波長依存があり、青色は赤色に比べ、
感度が低くなる。なお、分光感度を相対的に補正するた
めにWを小さくして最適化することも可能である。
As can be seen from the above equation (4), since the sensitivity xd is sensitively affected by the thickness, the xd is preferably thin. In addition, sensitivity has wavelength dependence, and blue is
Sensitivity decreases. It is also possible to optimize W by reducing W in order to relatively correct the spectral sensitivity.

【0036】図4から読める如く、空乏層幅Wは-
域の濃度を制御することにより変化させることが可能で
ある。青色の感度を高めるためには、中性領域xdを小
さくした方がよい。図5は、p-不純物密度NAとp層空
乏層の厚みxpとの関係を説明する特性図である。
As can be seen from FIG. 4 , the width W of the depletion layer can be changed by controlling the concentration of the n region. In order to increase the sensitivity of blue, it is better to reduce the neutral region xd. FIG. 5 is a characteristic diagram illustrating the relationship between the p impurity density NA and the thickness xp of the p-layer depletion layer.

【0037】同図において、横軸はp- 不純物密度N
A、縦軸はp層空乏層の厚みxpを示し、パラメータは
- 領域不純物密度NDを示す。同図において、例えば
ND=1014cm-3で、p領域のNA=1015cm-3とす
ると、xp=0.6μmである。
In the figure, the horizontal axis is p - impurity density N
A, the vertical axis indicates the thickness xp of the p-layer depletion layer, and the parameter indicates the n region impurity density ND. In the figure, if, for example, ND = 10 14 cm −3 and NA in the p region is 10 15 cm −3 , xp = 0.6 μm.

【0038】p領域のxjを0.7μmとすると不感領
域は0.1μmとすることができ、青感度を高める最適
化が可能である。又、表面の0.1μmのみを不純物密
度を高くし、深い領域を不純物密度を低くし、表面0.
1μmより深い領域を空乏化するのもよい。
If xj of the p region is set to 0.7 μm, the dead region can be set to 0.1 μm, and optimization for increasing blue sensitivity can be performed. The impurity density is increased only in the surface of 0.1 μm, and the impurity density is decreased in the deep region.
A region deeper than 1 μm may be depleted.

【0039】本発明においては、光入射によって発生し
た電荷を蓄積する受光部のp- 領域と、バイポーラ・ト
ランジスタのベース領域となるp+ 領域とに分けて形成
することにより、受光表面は中性領域を保ち、且つ、表
面近傍より深い所は空乏化させ、空乏層全体の厚さは分
光感度の使用に従い、n- 領域の濃度を決定することが
可能である。
In the present invention, the light-receiving surface is neutralized by forming the light-receiving portion into a p - region that accumulates charges generated by light incidence and a p + region that is a base region of the bipolar transistor. The region is kept, and the portion deeper than the vicinity of the surface is depleted, and the thickness of the entire depletion layer can determine the concentration of the n region according to the use of spectral sensitivity.

【0040】図6は、本発明による光電変換の駆動回
路の一実施例を説明するための概略的回路図である。本
実施例では、センサ(S1,S3・・・)がライン状に配
列されたラインセンサについて説明する。
[0040] Figure 6 is a schematic circuit diagram for explaining an embodiment of a drive circuit of a photoelectric converter according to the invention. In this embodiment, a line sensor in which sensors (S1, S3,...) Are arranged in a line will be described.

【0041】各センサSは、バイポーラ・トランジスタ
と、そのベースに接続されたリセットトランジスタQre
sとから構成される。バイポーラ・トランジスタのベー
スに入射光により励起されたキャリアが蓄積され、エミ
ッタへ読出される。そしてQresをONすることで一定
電位にリセットされる。
Each sensor S has a bipolar transistor and a reset transistor Qre connected to its base.
s. Carriers excited by incident light are accumulated at the base of the bipolar transistor and read out to the emitter. When Qres is turned on, it is reset to a constant potential.

【0042】各センサSのQresのゲート電極には、O
N/OFF制御するためのパルスφresが入力され、Qr
esの他方の主電極には一定電圧Vbgが印加される。各セ
ンサSのコレクタ電極には一定の正電圧が印加されてお
り、エミッタ電極は垂直ラインL(L1,L2・・・)に
各々接続される。
The gate electrode of Qres of each sensor S has O
A pulse φres for N / OFF control is input, and Qr
A constant voltage Vbg is applied to the other main electrode of es. A fixed positive voltage is applied to the collector electrode of each sensor S, and the emitter electrodes are connected to the vertical lines L (L1, L2,...).

【0043】各垂直ラインLには、トランジスタQvrs
を介して一定電圧Vegが印加され、Qvrsのゲート電極
にはON/OFF制御のためのパルスφresが入力され
る。また、各垂直ラインLは、蓄積用キャパシタCtに
各々接続され、更にトランジスタQtを介してバイポー
ラトランジスタBPT2から信号が出力される。
Each vertical line L has a transistor Qvrs
, And a pulse φres for ON / OFF control is input to the gate electrode of Qvrs. Each vertical line L is connected to a storage capacitor Ct, and a signal is output from the bipolar transistor BPT2 via the transistor Qt.

【0044】以下、本発明の光電変換の他の実施例に
ついて説明する。なお、図(A)及び図(B)に示
した実施例と同一構成部材について同一符号を付して説
明を省略する。図7は本発明の第二実施例を説明するた
めの概略的断面図である。
[0044] Hereinafter, a description will be given of another embodiment of the photoelectric converter of the present invention. Incidentally, the description thereof is omitted are denoted by the same reference numerals for Example the same components shown in FIG. 1 (A) and FIG. 1 (B). FIG. 7 is a schematic sectional view for explaining a second embodiment of the present invention.

【0045】同図に示すように、本実施例は、受光領域
たるp- 領域4004の表面のみにp+ 領域4010、
バイポーラトランジスタのベース下に不純物密度の高い
n領域4011を設けて、コレクタ抵抗を下げたもので
ある。 - 領域4003は低不純物濃度領域、n領域4
011は高不純物濃度領域であり、高不純物濃度領域た
るn領域4011はp + 領域4005,n + 領域400
6,p + 領域4007と埋め込み領域4002の間に設
けられている。
As shown in the figure, in this embodiment, the p + region 4010 and the p + region 4010 are provided only on the surface of the p region 4004 as the light receiving region.
An n region 4011 having a high impurity density is provided below the base of the bipolar transistor to reduce the collector resistance. N region 4003 is a low impurity concentration region, n region 4
Reference numeral 011 denotes a high impurity concentration region.
N region 4011 includes p + region 4005 and n + region 400
6, between the p + region 4007 and the buried region 4002.
Have been killed.

【0046】図8は、本発明の第三実施例を説明するた
めの概略的断面図である。同図に示すように、本実施例
は、受光領域たるp- 領域4004をバイポーラトラン
ジスタのエミッタ下部まで拡張し、バイポーラトランジ
スタをドリフトベース形にして、高速化を測った構造で
ある。即ち、p - 領域4004の一部はp領域4005
とn - 領域4003の間に設けられている。図6で示し
た出力側のバイポーラトランジスタBPT2も当然この
構造がとれることは言うまでもない。
FIG. 8 is a schematic sectional view for explaining a third embodiment of the present invention. As shown in the figure, the present embodiment has a structure in which the p - region 4004, which is a light receiving region, is extended to the lower portion of the emitter of the bipolar transistor, and the bipolar transistor is made to have a drift base type to measure high speed. That is, a part of the p region 4004 is
And n region 4003. Needless to say, the bipolar transistor BPT2 on the output side shown in FIG. 6 can also have this structure.

【0047】図9は、本発明の第四実施例を説明するた
めの概略的断面図である。同図に示すように、本実施例
は、n領域4011を深くし、埋め込み領域まで到達し
てコレクタ抵抗を下げたものである。 - 領域4004
の一部はp + 領域4005とn領域4011の間に設け
られている。
FIG. 9 is a schematic sectional view for explaining a fourth embodiment of the present invention. As shown in the figure, in the present embodiment, the n region 4011 is deepened, and reaches the buried region to lower the collector resistance. p - region 4004
Is provided between the p + region 4005 and the n region 4011
Have been.

【0048】図10は、本発明の第五実施例を説明する
ための概略的断面図である。同図に示すように、本実施
例は、埋め込み領域をバイポーラトランジスタ等の場所
のみに限定した構造である。即ち、n + 領域4002は
- 領域4004に対応する領域を除いて設けられてい
る。
FIG. 10 is a schematic sectional view for explaining a fifth embodiment of the present invention. As shown in the drawing, the present embodiment has a structure in which the buried region is limited to only a location such as a bipolar transistor. That is, the n + region 4002 is
provided except for a region corresponding to the p - region 4004.
You.

【0049】同図に示すように、設計により、受光部の
- 領域とp基板を考えると、n-とp基板の間に中性
領域がなくなり、センサセル間の横方向のキャリア拡散
の原因がなくなり、スミア、NTFの改良についても良
くなる。以上説明した実施例において、Siだけでなく
他の半導体材料においても適用できる。また、nとpを
全部入れかえた構造においても用いることができる。
As shown in the figure, considering the n region of the light receiving portion and the p substrate by design, there is no neutral region between the n and p substrates, and the cause of the lateral carrier diffusion between sensor cells. And the improvement of smear and NTF is improved. In the embodiment described above, the present invention can be applied not only to Si but also to other semiconductor materials. Further, it can be used in a structure in which n and p are all replaced.

【0050】又、以上の実施例中にあるように、コレク
タ抵抗を下げることでトランジスタの特性を向上させる
ことができる(具体的には、トランジスタの増巾特性、
スイッチング特性等を向上させることができる)。上記
した実施例によって上述した目的はより一層効果的に達
成することが可能になる。
Further, as in the above embodiments, the characteristics of the transistor can be improved by lowering the collector resistance (specifically, the characteristics of the transistor,
Switching characteristics and the like can be improved). The above-described embodiment makes it possible to achieve the above-mentioned object more effectively.

【0051】図11は本発明の光電変換の第六実施例
を説明するための概略的断面図である。本実施例は、フ
ォトダイオードのアノードとバイポーラトランジスタの
ベース領域を別工程で作製した光電変換である。
[0051] Figure 11 is a schematic sectional view for explaining the sixth embodiment of the photoelectric converter of the present invention. This embodiment is a photoelectric converter in which the anode of the photodiode and the base region of the bipolar transistor are manufactured in different steps.

【0052】同図において、1001はp型基板であ
り、1002はバイポーラトランジスタのコレクタであ
るn型埋め込み層、1003はn- エピタキシャル層、
1004は増幅部としてのバイポーラトランジスタのベ
ース領域であるp層、1005は光電変換部としてのフ
ォトダイオードのアノードであるp層、1006はバイ
ポーラトランジスタのエミッタ領域であるn層、100
-1はAl等の導電材からなり、フォトダイオードのア
ノードであるp層1005とバイポーラトランジスタの
ベース領域であるp層1004とを接続する配線、10
07-2はAl、ポリシリコン等の導電材からなるエミッ
タ電極、1008はLOCOS酸化膜である。Lは受光
部を示し、Dは遮光部を示す。
In the figure, 1001 is a p-type substrate, 1002 is an n-type buried layer which is a collector of a bipolar transistor, 1003 is an n - epitaxial layer,
Reference numeral 1004 denotes a p-layer serving as a base region of a bipolar transistor as an amplifying unit; 1005, a p-layer serving as an anode of a photodiode serving as a photoelectric conversion unit; 1006, an n-layer serving as an emitter region of the bipolar transistor;
7-1 consists of a conductive material such as Al, wiring connecting the p layer 1004 is a base region of the p layer 1005 and the bipolar transistor is an anode of the photodiode, 10
07-2 denotes an emitter electrode made of a conductive material such as Al or polysilicon, and 1008 denotes a LOCOS oxide film. L indicates a light receiving unit, and D indicates a light shielding unit.

【0053】同図に示すように、受光部に設けるフォト
ダイオードと遮光部に設けるバイポーラトランジスタは
配線1007-1によって接続されており、一定の距離を
隔てて受光部と遮光部を形成することが可能となる。カ
ラーラインセンサとして本発明の光電変換を用いる場
合、図13に示すように赤(R)用のラインセンサの受
光部12と緑(G)用のラインセンサの受光部12とを
隣接して配し、緑用のラインセンサの遮光部11を青
(B)用のラインセンサの外側に配することが可能とな
る。このため、原稿のあるラインのR信号を得た時点
で、G信号はそのラインから2ライン目の原稿位置、B
信号は(n+3)ライン目の原稿位置の各信号となり、
R,B,G信号はそれぞれサンプルホールド回路(S/
H)14、A/D変換回路15を介して信号処理され、
少なくともGB信号が外部メモリ102に格納される。
このとき、前述した図16のカラーラインセンサと比べ
て記憶しておくべき先に出力したGB信号の量は減少
し、外部メモリの容量はより小さくてもすむこととな
る。なお、図16と同様に、遮光部は受光部の幅の整数
倍の幅を有している。
[0053] As shown in the figure, the bipolar transistor is provided in the light shielding portion and the photodiode is provided on the light receiving unit are connected by a wiring 1007 -1, to form a light shielding portion and the light receiving unit at a certain distance It becomes possible. When using a photoelectric converter of the present invention as a color line sensor, receiving the line sensor for red (R), as shown in FIG. 13
The light unit 12 and the light receiving unit 12 of the line sensor for green (G)
Arranged adjacently, the light-shielding part 11 of the green line sensor
(B) can be arranged outside the line sensor.
You. Therefore, when the R signal of a certain line of the document is obtained, the G signal is the position of the document on the second line from that line, B
The signal becomes each signal of the document position of the (n + 3) th line,
The R, B, and G signals are respectively applied to the sample and hold circuit (S /
H) 14, the signal is processed through the A / D conversion circuit 15,
At least the GB signal is stored in the external memory 102.
At this time, the amount of the previously output GB signal to be stored is reduced as compared with the color line sensor of FIG. 16 described above, and the capacity of the external memory can be smaller. As in FIG. 16, the light-shielding portion is an integer of the width of the light-receiving portion.
It has twice the width.

【0054】本実施例においては、バイポーラトランジ
スタのベース領域であるp層1004とフォトダイオー
ドのアノードであるp層1005とは不純物拡散が独立
に制御されており、拡散領域の大きさ、不純物濃度等を
独立に制御することができ、フォトダイオードの分光感
度特性を所望の波長感度に合わせることが可能となり、
またバイポーラトランジスタの増幅率、応答速度等の特
性を所望の最適値に設定することが可能となる。
In this embodiment, the impurity diffusion of the p-layer 1004, which is the base region of the bipolar transistor, and the p-layer 1005, which is the anode of the photodiode, are independently controlled. Can be controlled independently, and the spectral sensitivity characteristics of the photodiode can be adjusted to a desired wavelength sensitivity.
In addition, it is possible to set characteristics such as the amplification factor and the response speed of the bipolar transistor to desired optimum values.

【0055】図12は本発明の光電変換の第七実施例
を説明するための概略的断面図である。本実施例は、バ
イポーラトランジスタにp+ 領域を形成するとともに、
バイポーラトランジスタのコレクタ領域を個別に作製し
た光電変換である。なお、前述した第実施例と同一
構成部材については、同一符号を付して説明を省略す
る。
[0055] FIG. 12 is a schematic sectional view for explaining a seventh embodiment of the photoelectric converter of the present invention. In the present embodiment, a p + region is formed in a bipolar transistor,
The collector region of the bipolar transistor is a photoelectric converter manufactured separately. The same components as those in the above-described sixth embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.

【0056】同図において、1004-1はフォトダイオ
ードのアノードであるp層、1004-2はバイポーラト
ランジスタのベース領域であるp層であり、同時に作製
される。1006-2はバイポーラトランジスタのエミッ
タ領域であるn層である。1009はp+ 層であり、周
波数特性の改善のために高不純物濃度領域を設けたもの
である。1010はバイポーラトランジスタのコレクタ
領域であるn層であり、1006-3はn+ 層、1007
-3はAl、ポリシリコン等の導電材からなるコレクタ電
極である。 - 層1003はp層1004 -1 と接してお
り、n層1010はコレクタ電極1007 -3 に電気的に
接続されている。p + 層1009とp層1004 -2 は増
幅部(バイポーラトランジタ)の入力部を構成し、上記
のように、p + 層1009の不純物濃度はp層1004
-2 より高くなっており、p + 層1009は光電変換部と
なるp層1004 -1 へ配線1007 -1 を介して接続され
ている。
[0056] In the figure, 1004 -1 p layer is the anode of the photodiode, 1004 -2 a p layer is a base region of a bipolar transistor is fabricated simultaneously. 1006 -2 a n-layer is an emitter region of a bipolar transistor. Reference numeral 1009 denotes a p + layer in which a high impurity concentration region is provided for improving frequency characteristics. Reference numeral 1010 denotes an n layer which is a collector region of the bipolar transistor, 1006 -3 denotes an n + layer, 1007
-3 is a collector electrode made of a conductive material such as Al or polysilicon. n - layer 1003 is your contact with the p-layer 1004 -1
Ri, n layer 1010 electrically to the collector electrode 1007 -3
It is connected. p + layer 1009 and p layer 1004 -2 increase
Configure the input part of the width part (bipolar transistor)
, The impurity concentration of the p + layer 1009 is
−2, and the p + layer 1009 is
To p layer 1004 -1 it is connected through a wiring 1007 -1 consisting
ing.

【0057】同図に示すように、分離形成された受光部
に設けるフォトダイオードと遮光部に設けるバイポーラ
トランジスタ配線1007-1によって接続されており、
実施例と同様な効果を得ることができ、図13に示
したカラーラインセンサを構成することができる。
[0057] are connected as shown in the figure, the bipolar transistor wiring 1007 -1 provided to the photodiode and the light shielding portion provided in the light receiving portion which are separately formed,
The same effects as in the sixth embodiment can be obtained, and the color line sensor shown in FIG. 13 can be configured.

【0058】次に、前述した本発明の光電変換を適用
した画像読取装置の一例を示す。図14は、画像読取装
置の一例の概略的構成図である。同図において、原稿5
201は読取り部5205に対して相対的に矢印Y方向
に機械的に移動する。また、画像の読み取りは、イメー
ジセンサ5204によって矢印X方向に走査することで
行われる。
Next, an example of an image reading apparatus using the photoelectric converter of the present invention described above. FIG. 14 is a schematic configuration diagram of an example of the image reading device. In FIG.
Reference numeral 201 mechanically moves relative to the reading unit 5205 in the arrow Y direction. In addition, reading of an image is performed by scanning the image sensor 5204 in the arrow X direction.

【0059】まず、光源5202からの光は原稿520
1で反射し、その反射光が結像光学系5203を通して
本発明に係るイメージセンサ5204上に像を結像す
る。これによって、イメージセンサ5204には入射光
の強さに対応したキャリアが蓄積され、光電変換されて
画像信号として出力する。この画像信号は、AD変換器
5206によりデジタル変換され、画像処理部5207
内のメモリに画像データとして取り込まれる。そして、
シェーディング補正、色補正等の処理が行なわれ、パソ
コン5208又はプリンタ等へ送信される。
First, the light from the light source 5202 is
1 and the reflected light passes through the imaging optical system 5203
An image is formed on the image sensor 5204 according to the present invention . As a result, carriers corresponding to the intensity of incident light are accumulated in the image sensor 5204, photoelectrically converted, and output as image signals. This image signal is converted into a digital signal by an AD converter 5206, and the image
Is captured as image data in a memory inside the printer. And
Processing such as shading correction and color correction is performed and transmitted to the personal computer 5208 or a printer.

【0060】こうしてX方向の走査の画像信号転送が終
了すると、原稿5201がY方向へ相対的に移動し、以
下同様の動作を繰り返すことで、原稿5201の前画像
を電気信号に変換し画像情報として取り出すことができ
る。
When the transfer of the image signal for the scanning in the X direction is completed in this manner, the original 5201 relatively moves in the Y direction, and the same operation is repeated thereafter, thereby converting the previous image of the original 5201 into an electric signal and converting the image into image information. Can be taken out as

【0061】[0061]

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明の光
電変換器によれば、増幅部の入力領域と光電変換部とを
独立に作製可能であり、拡散領域の大きさ、不純物濃
度、構成等を独立に制御することができ、光電変換部の
分光感度特性を所望の波長感度に合わせることが可能と
なり、また増幅部の増幅率、応答速度等の特性を所望の
最適値に設定することが可能となり、所望の性能を有す
るデバイスを設計することができる。
As described in detail above, the light of the present invention
According to the electric converter, the input region of the amplification unit and the photoelectric conversion unit can be manufactured independently, and the size, impurity concentration, configuration, and the like of the diffusion region can be controlled independently, and the spectral characteristics of the photoelectric conversion unit can be controlled. Sensitivity characteristics can be adjusted to desired wavelength sensitivity, and characteristics such as amplification rate and response speed of the amplifier can be set to desired optimum values, and devices having desired performance can be designed. it can.

【0062】更に、上記光電変換によれば、光入射に
よって電荷を発生・蓄積する半導体領域の不純物濃度、
厚さ等の最適製造条件と、半導体トランジスタのベース
領域となる半導体領域の不純物濃度、不純物濃度分布、
厚さ等の最適な製造条件とを各の半導体領域で任意に設
定可能となる。その結果、受光部と半導体トランジスタ
部を別々に設計でき、青感度を高めると同時に、半導体
トランジスタの高速化を図ることができる。
Further, according to the above-mentioned photoelectric converter , the impurity concentration of the semiconductor region which generates and accumulates electric charge by light incidence,
Optimal manufacturing conditions such as thickness and base of semiconductor transistor
The impurity concentration of the semiconductor region serving as a region, the impurity concentration distribution,
Optimal manufacturing conditions such as thickness can be arbitrarily set in each semiconductor region. As a result, the light receiving section and the semiconductor transistor section can be separately designed, and the blue sensitivity can be increased, and the speed of the semiconductor transistor can be increased.

【0063】また、本発明の光電変換器によれば、増幅
機能をもたせるとともに、受光部と遮光部とを分離して
作製し、受光部を隣接して形成することが可能となる。
その結果、システム設計および光学設計の簡易化を図る
ことができる。なお、反対導電型の半導体領域を、光入
射によって発生した電荷を蓄積する半導体領域と、半導
体トランジスタのベース領域となる半導体領域とに分け
て形成した光電変換器と、受光部に光電変換部を形成
し、遮光部に増幅部を形成し、前記光電変換部と前記増
幅部の入力領域とを配線で接続させて、前記受光部と前
記遮光部とを一定距離を隔てて分離形成した光電変換器
とを組み合わせることにより、より性能を向上させるこ
とができる。
Further , according to the photoelectric converter of the present invention, it is possible to provide an amplifying function, separate the light receiving portion and the light shielding portion from each other, and to form the light receiving portion adjacently.
As a result, system design and optical design can be simplified. A photoelectric converter formed by dividing a semiconductor region of the opposite conductivity type into a semiconductor region that accumulates charges generated by light incidence and a semiconductor region serving as a base region of a semiconductor transistor, and a photoelectric conversion unit as a light receiving unit. formed, the amplifying section is formed in the shielding portion, wherein the photoelectric conversion unit input region of the amplifying section by wired, the light receiving portion and said light shielding portion at a predetermined distance separating the formed photoelectric conversion By combining with the device , the performance can be further improved.

【0064】さらに、本発明の画像処理装置によれば、
記憶しておくべき先に出力した信号の量を減少させ、メ
モリーの容量をより小さくすることができる。 また、本
発明の光電変換装置によれば、隣接した受光部で読み取
るべき対象物の情報をより近接して得るように、あるい
は隣接した遮光部から信号を取り出すようにすることが
できる。
Further , according to the image processing apparatus of the present invention,
Reduce the amount of previously output signals that should be stored and
The capacity of Molly can be made smaller. Also book
According to the photoelectric conversion device of the present invention, reading is performed by the adjacent light receiving unit.
To get information on the object to be
Can take out the signal from the adjacent light shield
it can.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】(A),(B)は、夫々本発明の光電変換
第一実施例を説明するための概略的構成図であり、
(A)は模式的平面図、(B)は模式的縦断面図であ
る。
[1] (A), (B) is a schematic diagram for explaining a first embodiment of a photoelectric converter of the respective present invention,
(A) is a schematic plan view, (B) is a schematic longitudinal sectional view.

【図2】(A)は、図1(B)のB−B′部分で図1
(B)を切断した場合の模式的拡大図であり、(B)は
(A)の深さ方向におけるポテンシャル図である。
FIG. 2A is a sectional view taken along the line BB ′ of FIG.
It is a typical enlarged view when (B) is cut, and (B) is a potential diagram in the depth direction of (A).

【図3】SiとGeの光の波長に対する吸収係数を説明
する特性図である。
FIG. 3 is a characteristic diagram illustrating an absorption coefficient with respect to wavelengths of light of Si and Ge.

【図4】逆バイアス電圧VR =5Vにおけるp - 不純物
密度NA と全空乏層幅Wとの関係を説明する特性図であ
る。
FIG. 4 is a characteristic diagram illustrating the relationship between the p impurity density NA and the total depletion layer width W at a reverse bias voltage VR = 5V.

【図5】p - 不純物密度NA とp層空乏層の厚みxpと
の関係を説明する特性図である。
FIG. 5 is a characteristic diagram illustrating a relationship between a p impurity density NA and a thickness xp of a p-layer depletion layer.

【図6】本発明による光電変換の駆動回路の一実施例
を説明するための概略的回路図である。
6 is a schematic circuit diagram for explaining an embodiment of a drive circuit of a photoelectric converter according to the invention.

【図7】本発明の第二実施例を説明するための概略的断
面図である。
FIG. 7 is a schematic cross-sectional view for explaining a second embodiment of the present invention.

【図8】本発明の第三実施例を説明するための概略的断
面図である。
FIG. 8 is a schematic sectional view for explaining a third embodiment of the present invention.

【図9】本発明の第四実施例を説明するための概略的断
面図である。
FIG. 9 is a schematic sectional view for explaining a fourth embodiment of the present invention.

【図10】本発明の第五実施例を説明するための概略的
断面図である。
FIG. 10 is a schematic cross-sectional view for explaining a fifth embodiment of the present invention.

【図11】本発明の光電変換の第六実施例を説明する
ための概略的断面図である。
11 is a schematic sectional view for explaining the sixth embodiment of the photoelectric converter of the present invention.

【図12】本発明の光電変換の第七実施例を説明する
ための概略的断面図である。
12 is a schematic sectional view for explaining a seventh embodiment of the photoelectric converter of the present invention.

【図13】本発明の光電変換を用いた画像読み取り系
を説明するための概略的構成図である。
13 is a schematic configuration diagram for the image reading system is described using a photoelectric converter of the present invention.

【図14】画像読取装置の一例の概略的構成図である。FIG. 14 is a schematic configuration diagram of an example of an image reading apparatus.

【図15】従来の光電変換の構成を説明する概略的断
面図である。
15 is a schematic cross-sectional view illustrating the structure of a conventional photoelectric converter.

【図16】従来の光電変換を用いた画像読取系を説明
するための概略的構成図である。
16 is a schematic diagram for explaining an image reading system using the conventional photoelectric converter.

【図17】(A)は、光電変換の一構成例の概略的平
面図、(B)は、(A)のA−A′線で(A)を切断し
た場合の模式的切断面図である。
17] (A) is a schematic plan view of a configuration example of the photoelectric converter, (B) is a schematic cut sectional view, cut the (A) in line A-A '(A) It is.

【図18】(A)および(B)は、夫々リフレッシュ動
作を説明するための電圧波形図である。
FIGS. 18A and 18B are voltage waveform diagrams for explaining a refresh operation, respectively.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

4001 シリコン基板 4002 埋め込み領域 4003 n- 領域 4004 p- 領域 4005 p+ 領域 4006 n+ 領域 4007 p+ 領域 4008 n+ 領域 4009 n+ 領域 4101 電極 4102,4103,4104,4108,4109,
4110 電極配線 4105,4106,4107 絶縁膜
4001 silicon substrate 4002 buried region 4003 n - region 4004 p - region 4005 p + region 4006 n + region 4007 p + region 4008 n + region 4009 n + region 4101 electrode 4102, 4103, 4104, 4108, 4109,
4110 electrode wiring 4105, 4106, 4107 insulating film

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 27/146 H04N 1/028 H04N 5/335 ──────────────────────────────────────────────────の Continued on the front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) H01L 27/146 H04N 1/028 H04N 5/335

Claims (16)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 受光部と遮光部を備えた組の複数を有
し、光電変換部が前記受光部に設けられ、増幅部が該光
電変換部からの出力を増幅するために前記遮光部に設け
られ、該光電変換部と前記増幅部の入力領域とが配線を
通じて接続され、前記遮光部の少なくとも一つが前記受
光部から所定量離れることによって分離され、且つ、前
記受光部の少なくとも二つが互いに隣接した関係にある
光電変換器。
A plurality of sets each including a light receiving section and a light blocking section, wherein a photoelectric conversion section is provided in the light receiving section, and an amplification section is provided in the light blocking section to amplify an output from the photoelectric conversion section. Provided, the photoelectric conversion unit and the input area of the amplification unit are connected through a wiring, at least one of the light shielding units is separated by a predetermined distance from the light receiving unit, and at least two of the light receiving units are mutually separated. Photoelectric converters in adjacent relationship.
【請求項2】 請求項1記載の光電変換器において、前
記光電変換部から配線が接続された前記増幅部の入力領
は同じ導電型で少なくとも異なる不純物濃度の領域を
有する光電変換器。
2. The photoelectric converter according to claim 1, wherein an input region of said amplification unit to which a wiring is connected from said photoelectric conversion unit.
A photoelectric converter having regions having the same conductivity type and at least regions having different impurity concentrations.
【請求項3】 請求項2記載の光電変換器において、
増幅部の入力領域を構成する異なる不純物濃度の領域
の間の高不純物濃度領域前記光電変換部に配線を介し
て接続されている光電変換器。
3. A photoelectric converter according to claim 2, prior
A photoelectric converter in which a high impurity concentration region between regions having different impurity concentrations constituting an input region of the amplification unit is connected to the photoelectric conversion unit via a wiring.
【請求項4】 ライン状に配された複数の受光素子を夫
々含む受光部の3つと、それぞれの 該受光部からの信号を取り出すためそれぞれ
前記受光部に沿って設けられた遮光部と、それぞれの 該受光部から取り出された信号を処理するた
めの信号処理部と、 前記信号処理部によって処理された信号を蓄積するため
のメモリー部と、 を有する画像処理装置において、 ライン状に配された前記3つの受光部のうち少なくとも
2つの受光部側同士が互いに隣接して配されるととも
に、該受光部に係る前記遮光部が該受光部の隣接する側
とは反対の側に配されていることを特徴とする画像処理
装置。
4. and a plurality of light receiving elements arranged in a line three light receiving portion comprising respectively each for taking out a signal from each of the light receiving portion
A light shielding unit provided along the light receiving unit, a signal processing unit for processing a signal extracted from each light receiving unit, and a memory unit for storing the signal processed by the signal processing unit If, in the image processing apparatus having, with at least two light-receiving side with each other among the three light receiving portions arranged in a line are arranged adjacent to each other, the light shielding portion is said that according to the light receiving portion An image processing apparatus, which is disposed on a side opposite to a side adjacent to a light receiving section.
【請求項5】 請求項4記載の画像処理装置において、
前記受光部は少なくとも赤、緑、青に対応するラインセ
ンサーである画像処理装置。
5. The image processing apparatus according to claim 4, wherein
The image processing device, wherein the light receiving unit is a line sensor corresponding to at least red, green, and blue.
【請求項6】 請求項4記載の画像処理装置において、
前記信号処理部はサンプルホールド回路またはA/D変
換回路を有する画像処理装置。
6. The image processing apparatus according to claim 4, wherein
An image processing device, wherein the signal processing unit has a sample hold circuit or an A / D conversion circuit.
【請求項7】 請求項4記載の画像処理装置において、
前記メモリー部は外部メモリーである画像処理装置。
7. The image processing apparatus according to claim 4, wherein
The image processing device, wherein the memory unit is an external memory.
【請求項8】 請求項4記載の画像処理装置において、
更に読み取るべき情報を有する原稿を照射するための光
源を有する画像処理装置。
8. The image processing apparatus according to claim 4, wherein
An image processing apparatus having a light source for irradiating a document having information to be read.
【請求項9】 請求項4記載の画像処理装置において、
更に前記受光部に入力される画像情報を結像するための
光学手段を有する画像処理装置。
9. The image processing apparatus according to claim 4, wherein
An image processing apparatus further comprising an optical unit for forming an image of image information input to the light receiving unit.
【請求項10】 請求項4記載の画像処理装置におい
て、前記メモリー部は画像処理部に設けられている画像
処理装置。
10. The image processing apparatus according to claim 4, wherein said memory unit is provided in the image processing unit.
【請求項11】 請求項10記載の画像処理装置におい
て、前記画像処理部はシェーディング補正または色補正
の機能を有する画像処理装置。
11. The image processing apparatus according to claim 10, wherein said image processing unit has a function of shading correction or color correction.
【請求項12】 請求項4記載の画像処理装置におい
て、更に読み取るべき情報を有する原稿と前記受光部と
を相対的に移動する移動手段を有する画像処理装置。
12. The image processing apparatus according to claim 4, further comprising moving means for relatively moving a document having information to be read and said light receiving section.
【請求項13】 請求項4記載の画像処理装置におい
て、前記受光部と前記遮光部は、少なくとも遮光部、受
光部、受光部、遮光部の順に配された部分を有する画像
処理装置。
13. An image processing apparatus according to claim 4, wherein said light receiving portion and said light blocking portion have at least a portion arranged in the order of a light blocking portion, a light receiving portion, a light receiving portion, and a light blocking portion.
【請求項14】 請求項13記載の画像処理装置におい
て、前記受光部と前記遮光部の配置順は、読み取るべき
情報を読み取る受光部順に配置される画像処理装置。
14. An image processing apparatus according to claim 13 , wherein said light receiving section and said light shielding section are arranged in the order of the light receiving sections for reading information to be read.
【請求項15】 少なくとも赤、緑、青に対応する情報
を読み取るためそれぞれライン状に複数の受光素子が配
された受光部と、該受光部の受光素子からの信号を取り
出すためラインセンサーの受光部に沿って設けられた遮
光部と、を有するラインセンサーを複数有し、 前記ラインセンサーのなかの一つのラインセンサーの前
記受光部と隣接する他のラインセンサーの受光部隣接
して設けられるように前記ラインセンサーが配置されて
いる光電変換装置。
15. Information corresponding to at least red, green, and blue.
A line sensor comprising: a light receiving section in which a plurality of light receiving elements are arranged in a line to read the light; and a light blocking section provided along the light receiving section of the line sensor to extract a signal from the light receiving element of the light receiving section. a a plurality, one of the line sensor of the light receiving portion and another adjacent light-receiving portion of the line sensors are arranged the line sensor to be provided adjacent to that photoelectric conversion device for arrangement in the line sensor.
【請求項16】 請求項15記載の光電変換装置におい
て、前記受光部と遮光部は少なくとも遮光部、受光部、
受光部、遮光部の順に配置される部分を有する光電変換
装置。
16. The photoelectric conversion device according to claim 15 , wherein the light receiving section and the light blocking section are at least a light blocking section, a light receiving section,
A photoelectric conversion device having a part arranged in the order of a light receiving part and a light shielding part.
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