JPH01201954A - Solid-state color image pickup device - Google Patents

Solid-state color image pickup device

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JPH01201954A
JPH01201954A JP63025805A JP2580588A JPH01201954A JP H01201954 A JPH01201954 A JP H01201954A JP 63025805 A JP63025805 A JP 63025805A JP 2580588 A JP2580588 A JP 2580588A JP H01201954 A JPH01201954 A JP H01201954A
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JP
Japan
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pixel
layer
predetermined
transfer gate
semiconductor substrate
Prior art date
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Pending
Application number
JP63025805A
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Japanese (ja)
Inventor
Kazuhiro Kawajiri
和廣 川尻
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Fujifilm Holdings Corp
Original Assignee
Fuji Photo Film Co Ltd
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Filing date
Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14Devices 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
    • H01L27/144Devices controlled by radiation
    • H01L27/146Imager structures
    • H01L27/148Charge coupled imagers
    • H01L27/14868CCD or CID colour imagers
    • HELECTRICITY
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    • H01L27/148Charge coupled imagers
    • H01L27/14831Area CCD imagers
    • H01L27/14843Interline transfer

Abstract

PURPOSE:To obtain high resolution and high accuracy while making image reproduction having excellent picture quality possible by making a sensitive layer of a pixel of the first kind of laminated construction directly connecting to a semiconductor substrate for detecting light of two colors, detecting a signal for color reproduction with the picture element of the first kind and detecting a signal for brightness reproduction with the picture element of the second kind. CONSTITUTION:The plural number of pixels P11, P12... are formed in the shape of a matrix on a semiconductor substrate in a light receiving region. For instance, in the pixel P11 of the first kind, a transfer gate TR11 is formed between the transfer gates G1, G3... and impurities 20g, while a transfer gate TL11 is formed between the transfer gate electrodes G2, G4 and one end of floating diffusion 21 for being transferred to a prescribed charge transfer element of the charge transfer lines H1 and H2 on both sides by impressing a prescribed high voltage control signal on the transfer gate electrodes. On the other hand, in the pixel P12 of the second kind, a transfer gate TR12 is formed between the electrodes G1, G2... and one end impurities 27 for transfer signal charge to a prescribed transfer element of a charge transfer line by impressing a prescribed high voltage control signal.

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は固体カラー撮像装置に関し、特に1画素当たり
複数の色相を検出して高解像度化を達成する固体カラー
撮像装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Industrial Application Field) The present invention relates to a solid-state color imaging device, and particularly to a solid-state color imaging device that detects a plurality of hues per pixel to achieve high resolution.

(従来の技術) 従来、1画素当たり複数の色を検出する積層型の固体カ
ラー撮像装置は第5図に示すものがある。
(Prior Art) A conventional stacked solid-state color imaging device that detects a plurality of colors per pixel is shown in FIG.

まず、受光領域の構造を説明すると第5図において、1
はn型の半導体基板、2は該半導体基板1の上面部分に
形成されたP−ウェル層であり、P−ウェル層2の表面
部分にn゛型不純物から成るCCDの複数の電荷転送ラ
イン3が所定間隔で平行に形成されている。
First, to explain the structure of the light receiving area, 1
2 is an n-type semiconductor substrate, 2 is a P-well layer formed on the upper surface of the semiconductor substrate 1, and a plurality of CCD charge transfer lines 3 made of n-type impurities are formed on the surface of the P-well layer 2. are formed in parallel at predetermined intervals.

これらの電荷転送ライン3の間には、周知のようにn1
型不純物から成る不純物層4が複数個マトリックス状に
形成され、それぞれの不純物層4とそれに対応する所定
の電荷転送ライン4との間はそれぞれの一端に設けられ
たトランスファ・ゲート5を介して電気的に導通するよ
うになっている。即ち、上記それぞれのトランスファ・
ゲート5と電荷転送ライン3の上mlに所謂転送ゲート
電極層6が積層され、所謂4相駆動方式等の電荷転送方
式によって信号電荷を転送し外部へ読出すようになって
いる。
As is well known, between these charge transfer lines 3, n1
A plurality of impurity layers 4 made of type impurities are formed in a matrix, and electricity is transmitted between each impurity layer 4 and a corresponding predetermined charge transfer line 4 via a transfer gate 5 provided at one end of each impurity layer 4. It is designed to be electrically conductive. That is, each of the above transfers
A so-called transfer gate electrode layer 6 is laminated above the gate 5 and the charge transfer line 3, and the signal charge is transferred and read out to the outside by a charge transfer method such as a so-called four-phase drive method.

更に、転送ゲート電極層6の上面にはシリコン酸化膜層
9中に埋設されて相互に電気的に絶縁された感光層7,
8が重なるように形成され、これらの感光層7.8は上
記不純物層4の配列に対応して配置されている。半導体
基板に近い側の第1の感光層7は、アモルファス・シリ
コンから成る中間層10の上面を透明電極層11、背面
を遮光性を有する導電体層12で挟んだサンドインチ構
造を成しており、導電体層12の一端が接続層13を介
して所定の不純物層4に電気的に接続されている。一方
、その上部にある第2の感光層8は、アモルファス・シ
リコンから成る中間層14の上面及び背面を透明電極層
15.16で挟んだサンドインチ構造を成しており、背
面側の透明電極層16の一端が接続層17を介して他の
不純物層4に電気的に接続されている かかる構造の撮像装置にあっては、第2の感光層8によ
る光電変換効果でもって発生された信号電荷を接続層1
7、所定の不純物層4及びトランスファ・ゲート5を介
して所定の電荷転送ライン3へ送り、更に所定の電荷転
送によって外部へ読出す。一方、第2の感光層8を透過
した光は第1の感光層7で光電変換され、それによって
発生した信号電荷を接続層13、所定の不純物層4及び
トランスファ・ゲート5を介して所定の電荷転送ライン
3へ送り、更に所定の電荷転゛送によって外部へ読出す
Further, on the upper surface of the transfer gate electrode layer 6, a photosensitive layer 7, which is buried in the silicon oxide film layer 9 and electrically insulated from each other, is provided.
8 are formed so as to overlap each other, and these photosensitive layers 7.8 are arranged corresponding to the arrangement of the impurity layers 4. The first photosensitive layer 7 on the side closer to the semiconductor substrate has a sandwich structure in which the upper surface of an intermediate layer 10 made of amorphous silicon is sandwiched between a transparent electrode layer 11 and the back surface sandwiched between a conductive layer 12 having a light-shielding property. One end of the conductor layer 12 is electrically connected to a predetermined impurity layer 4 via a connection layer 13. On the other hand, the second photosensitive layer 8 on the top has a sandwich structure in which the top and back surfaces of the intermediate layer 14 made of amorphous silicon are sandwiched between transparent electrode layers 15 and 16, and the transparent electrodes on the back side are sandwiched between transparent electrode layers 15 and 16. In an imaging device having such a structure in which one end of the layer 16 is electrically connected to another impurity layer 4 via the connection layer 17, the signal generated by the photoelectric conversion effect of the second photosensitive layer 8 is Charge connection layer 1
7. Send to a predetermined charge transfer line 3 via a predetermined impurity layer 4 and transfer gate 5, and read out to the outside by further predetermined charge transfer. On the other hand, the light transmitted through the second photosensitive layer 8 is photoelectrically converted in the first photosensitive layer 7, and the signal charges generated thereby are transferred to a predetermined transfer gate via a connection layer 13, a predetermined impurity layer 4, and a transfer gate 5. It is sent to the charge transfer line 3 and read out to the outside by a predetermined charge transfer.

このような感光層を重ねた構造のものを1組として複数
組みをモザイク状に配列することにより多画素即ち高解
像度の撮像装置を形成することが出来るようになってい
る。
By arranging a plurality of such photosensitive layer structures in a mosaic pattern, it is possible to form a multi-pixel, ie, high-resolution, imaging device.

(発明が解決しようとする問題点) しかしながら、このような従来の撮像装置にあっては、
製造工程が複雑であり又、それぞれの画素を高精度に製
造することが困難であってバラツキが多くなる等の欠点
があった。例えば問題点の具体例としては、第5図に示
すように縦方向に接続層を形成することは製造工程が増
し、又、各感光層を相互に絶縁しながら平行に積層する
ための所謂平坦化処理が極めて困難であること等が上げ
られる。
(Problems to be solved by the invention) However, in such conventional imaging devices,
The manufacturing process is complicated, and it is difficult to manufacture each pixel with high precision, resulting in a large amount of variation. For example, as a specific example of the problem, forming a connection layer in the vertical direction as shown in FIG. For example, it is extremely difficult to process.

(問題点を解決するための手段) 本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり
、高解像度・高精度化を実現し得る新規な構造の固体カ
ラー撮像装置を提供することを目的とする。
(Means for Solving the Problems) The present invention has been made in view of the above problems, and it is an object of the present invention to provide a solid-state color imaging device with a novel structure that can realize high resolution and high precision. purpose.

この目的を達成するため本発明は、複数の画素と、これ
らの画素間に複数配置されこれらの画素に発生したそれ
ぞれの信号電荷を外部へ読出すための電荷転送ラインと
を半導体基板に形成して成る固体カラー撮像装置におい
て、前記各画素は、前記半導体基板の所定の深部中に埋
設された不純物層、該不純物層に対向して該半導体基板
の表面部分に形成されたフローティング・ディフュージ
ョン層および該フローティング・ディフュージョン層の
表面に直接積層された感光層とを有すると共に、上記不
純物層に発生した信号電荷を前記所定の電荷転送ライン
に転送する第1のトランスファ・ゲートと上記感光層に
発生する信号電荷を該所定の電荷転送ライン又は他の所
定の電荷転送ラインに転送する第2のトランスファ・ゲ
ートを有して成る第1の種類の画素と、上記半導体基板
中に不純物層を形成して成る感光素子を有すると共に、
該感光素子の光電変換作用により発生した信号電荷を所
定の電荷転送ラインへ転送するトランスファ・ゲートを
備えて成る第2の種類の画素とから構成されることを特
徴とする (作用) このような構造とすることにより、第1の種類の画素の
感光層が直接に半導体基板に接続する積層構造であって
構造の簡素化が図られるから、比較的基本的な半導体製
造技術でもって高精度のものを形成することができ、又
、第1の種類の画素は2色の光を検出することができる
ので上記高精度化と併せて高解像度化を達成することが
できる。
In order to achieve this object, the present invention forms a plurality of pixels and a plurality of charge transfer lines arranged between these pixels on a semiconductor substrate for reading out respective signal charges generated in these pixels to the outside. In the solid-state color imaging device, each pixel includes an impurity layer buried in a predetermined depth of the semiconductor substrate, a floating diffusion layer formed on a surface portion of the semiconductor substrate opposite to the impurity layer, and a first transfer gate that transfers signal charges generated in the impurity layer to the predetermined charge transfer line; and a photosensitive layer stacked directly on the surface of the floating diffusion layer; a first type of pixel comprising a second transfer gate for transferring signal charges to the predetermined charge transfer line or another predetermined charge transfer line; and forming an impurity layer in the semiconductor substrate. It has a photosensitive element consisting of
and a second type of pixel comprising a transfer gate that transfers signal charges generated by the photoelectric conversion action of the photosensitive element to a predetermined charge transfer line (function). By using this structure, the photosensitive layer of the first type of pixel is a laminated structure that is directly connected to the semiconductor substrate, which simplifies the structure, so it is possible to achieve high precision with relatively basic semiconductor manufacturing technology. Furthermore, since the first type of pixel can detect two colors of light, it is possible to achieve high resolution in addition to the above-mentioned high precision.

更に又、第1の種類の画素を青と赤の光を検出するため
の画素とし、第2の種類の画素を緑の光を検出するため
の画素とする配置・構成とすれば、−船釣に緑色の検出
信号に基づいて輝度信号を形成する場合のように解像度
を特に重要とする場合に、第2の種類の画素は構造上高
い解像度を得ることができるようになっているので、優
れた画像再生を行うことが可能となる。即ち、第1の種
類の画素では色を再現するための信号を検出し、第2の
種類の画素で高域周波数成分を必要とする輝度を再現す
るための信号を検出することが出来るものである。
Furthermore, if the arrangement and configuration is such that the first type of pixel is a pixel for detecting blue and red light, and the second type of pixel is a pixel for detecting green light, - When resolution is particularly important, such as when forming a luminance signal based on a green detection signal, the structure of the second type of pixel makes it possible to obtain high resolution. It becomes possible to perform excellent image reproduction. That is, the first type of pixel can detect a signal for reproducing color, and the second type of pixel can detect a signal for reproducing brightness, which requires high frequency components. be.

(実施例) 以下、本発明による固体カラー撮像装置の一実施例を図
面に基づいて説明する。第1図は受光領域の要部構造を
上面から見た場合の平面図、第2図は第1図中の仮想線
x−xに沿って切断した場合の要部縦断面図、第3図と
第4図は画素の配列を示す説明図である。
(Embodiment) Hereinafter, one embodiment of the solid-state color imaging device according to the present invention will be described based on the drawings. Fig. 1 is a plan view of the main structure of the light-receiving area when viewed from above, Fig. 2 is a vertical sectional view of the main part when cut along the imaginary line x-x in Fig. 1, and Fig. 3 and FIG. 4 are explanatory diagrams showing the arrangement of pixels.

先ず、第1図において、受光領域には、マトリックス状
に複数の画素Pz、P+□、P131・・・・。
First, in FIG. 1, a plurality of pixels Pz, P+□, P131, . . . are arranged in a matrix in the light receiving area.

Pl−、PHI、  P2□+PZ3t・パ・、Pz%
 、P 111 +P7□lP+131・・・・+pH
llが半導体基板(図示せず)に形成されている。これ
らの画素は第2図に示すように2種類の異なる構造の画
素から成り、それそれが交互に配置されている。第1図
においては、画素pHl  P131  P2□が第1
の種類の画素、P1□。
Pl-, PHI, P2□+PZ3t・pa・, Pz%
, P 111 +P7□lP+131...+pH
ll is formed on a semiconductor substrate (not shown). As shown in FIG. 2, these pixels consist of two types of pixels with different structures, which are arranged alternately. In FIG. 1, pixel pHl P131 P2□ is the first
Pixel of type P1□.

P 21+  P 23が第2の種類の画素となってい
る。よって、第1の種類の画素の構造を画素pHを代表
して説明する。
P21+P23 is the second type of pixel. Therefore, the structure of the first type of pixel will be explained using pixel pH as a representative.

第1図及び第2図において、n型半導体基板18中に周
知のP−ウェル層19が拡散されており、P−ウェル1
9の表面から所定の深さLlの部分にn゛型の不純物層
20(第1図では実線で囲んだ複数の点で示す領域内)
が埋設され、その一端20gがP−ウェル19の表面部
分まで延びている。この製造方法は周知の拡散技術等に
より形成されるので説明を省略する。
1 and 2, a well-known P-well layer 19 is diffused into an n-type semiconductor substrate 18, and a P-well 1
An n-type impurity layer 20 is formed at a predetermined depth Ll from the surface of 9 (in the region indicated by multiple points surrounded by solid lines in FIG. 1).
is buried, and one end 20g thereof extends to the surface of the P-well 19. Since this manufacturing method is formed by a well-known diffusion technique, etc., a description thereof will be omitted.

更に、不純物層20の上面部分即ちP−ウェル19の表
面部分には、該不純物層20に対向する略等しい面積の
n+型不純物からなるフローティング・ディフュージョ
ン21 (第1図では実線で囲んだ斜線で示す領域内)
が形成されている。フローティング・ディフュージョン
21の表面には所定の厚さのn−型のアモルファス・シ
リコン層−9= 22及び更にその上面に積層されるp゛型のアモルファ
ス・シリコン[23より成る感光層24が直接電気的に
接続するように積層され、感光層24の上面には透明電
極25が積層されている。
Further, on the upper surface of the impurity layer 20, that is, on the surface of the P-well 19, there is a floating diffusion 21 (in FIG. (within the indicated area)
is formed. On the surface of the floating diffusion 21, a photosensitive layer 24 consisting of an n-type amorphous silicon layer 9 = 22 of a predetermined thickness and a p-type amorphous silicon [23] layered on the upper surface is directly exposed to electricity. A transparent electrode 25 is laminated on the upper surface of the photosensitive layer 24.

尚、不純物層20、フローティング・ディフュージョン
21及び感光層24が相互に積層する所定面積の領域を
除いてアルミニウム層等の遮光層26で基板上が覆われ
ている。即ち、第1図において点線26で示す矩形領域
内のみ開口し、該開口部分が画素P++となる。
Note that the substrate is covered with a light-shielding layer 26 such as an aluminum layer except for a predetermined area where the impurity layer 20, floating diffusion 21, and photosensitive layer 24 are stacked on each other. That is, only the rectangular area indicated by the dotted line 26 in FIG. 1 is opened, and the opened portion becomes the pixel P++.

一方、第2の種類の画素の構造を画素P1□を代表して
説明する。第2図に示すように、P−ウェル19の表面
部分にn゛型の不純物層27を形成することで感光素子
(フォト・ダイオード)を設けている。
On the other hand, the structure of the second type of pixel will be explained using pixel P1□ as a representative. As shown in FIG. 2, a photosensitive element (photodiode) is provided by forming an n-type impurity layer 27 on the surface of the P-well 19.

これらの異なった構造の画素がマトリックス状に交互に
配列され、更にこれらの画素に発生した信号電荷を外部
へ読出すためのCCD構造の電荷転送ラインH1,Hz
、 H3,H4・・・・・が形成されている。即ち、再
び画素Pl+を代表して説明すれば、不純物層20等及
びフローティング・ディフュージョン21等から電気的
に絶縁されるべく、チャンネル・ストッパ(図示せず)
を隔てて、n・型の電荷転送ラインH,,H2,H3,
H4山・が形成されている。そして、各画素の開口部分
を遮光しないように櫛型の転送ゲート電極G 1. G
 2. G 3. G a。
These pixels with different structures are arranged alternately in a matrix, and a charge transfer line H1, Hz of the CCD structure is used to read out the signal charges generated in these pixels to the outside.
, H3, H4... are formed. That is, to explain again using the pixel Pl+ as a representative, a channel stopper (not shown) is used to electrically insulate the pixel Pl+ from the impurity layer 20, etc. and the floating diffusion 21, etc.
N-type charge transfer lines H,, H2, H3,
H4 mountain is formed. Then, a comb-shaped transfer gate electrode G1. G
2. G 3. G a.

・”’ + G(2n−11,Gf2n)が電荷転送ラ
インH1゜H2,H3,H4・山上に絶縁層を介して積
層され、所謂4相駆動方弐の信号電荷転送を行う。尚、
添字が奇数の転送ゲート電極c、、c3.・・・・、 
Gtzn−nによって形成される転送エレメントと不純
物層20の一端20gとの間にトランスファ・ゲートT
 Rl +が形成され、一方、添字が偶数の転送ゲート
電極C2,C,、・・・・・・) G (z +11に
よって形成される転送エレメントとフローティング・デ
ィフュージョン21の一端との間にトランスファ・ゲー
トTLI+が形成され、所定の高電圧制御信号を転送ゲ
ート電極に印加することによってこれらのトランスファ
・ゲートは導通となり両側の電荷転送ラインH1,H2
の所定の電荷転送エレメント(図示せず)へ移されるよ
うになっている。画素P 11及びその周辺の構造を代
表して説明したが、該画素pHに対応する第1の種類の
画素群は同様の構造と成っている。尚、上記の層23.
24はCdS、Cd5−3e、a−3i:H等の短波吸
収膜であれば良い。
・"' + G (2n-11, Gf2n) is stacked on the charge transfer lines H1゜H2, H3, H4 through an insulating layer, and performs the so-called 4-phase drive method 2 signal charge transfer.
Transfer gate electrodes c, , c3 . with odd subscripts. ...,
A transfer gate T is connected between the transfer element formed by Gtzn-n and one end 20g of the impurity layer 20.
On the other hand, a transfer gate electrode is formed between the transfer element formed by z +11 and one end of the floating diffusion 21. Gates TLI+ are formed, and by applying a predetermined high voltage control signal to the transfer gate electrodes, these transfer gates become conductive and the charge transfer lines H1, H2 on both sides are made conductive.
to a predetermined charge transfer element (not shown). Although the structure of the pixel P11 and its surroundings has been described as a representative, the first type of pixel group corresponding to the pixel pH has a similar structure. Note that the above layer 23.
24 may be a short wave absorbing film such as CdS, Cd5-3e, a-3i:H, etc.

一方、第2の種類の画素に関する電荷転送のための構造
を画素P1□を代表して述べれば、添字が奇数の転送ゲ
ート電極G、、G3.・・・・+ G(in−11によ
って形成される転送エレメントと不純物層27の一端と
の間にトランスファ・ゲートTR12が形成され、所定
の高電圧制御信号を印加することによって導通して同図
右側に位置する電荷転送ラインH3の所定の転送エレメ
ントに信号電荷を移すようになっている。他の第2の種
類の画素も同一の構造となっている。
On the other hand, if the structure for charge transfer regarding the second type of pixel is described using the pixel P1□ as a representative, the transfer gate electrodes G, G3, . ...+ A transfer gate TR12 is formed between the transfer element formed by G(in-11) and one end of the impurity layer 27, and is made conductive by applying a predetermined high voltage control signal, as shown in the figure. The signal charge is transferred to a predetermined transfer element of the charge transfer line H3 located on the right side.Other second type pixels also have the same structure.

このような構造としたことにより、第1の種類の画素の
感光層の厚さとその下に埋設される不純物層の深さを所
定の条件に従って設計すれば、感光層で青、不純物層で
赤の各色相を検出し、第2の種類の画素も同様の条件に
設定すると緑を検出することができ、所望の3原色を検
出することができる。そして、第3回に示すように、第
1の種類の画素(同図中、R/Bで示す)と第2の種類
の画素(同図中、Gで示す)をモザイク状に配列するこ
とで、従来に較べて高い解像度を得ることができる。又
、第4図に示すようにストライプ状に配列したり、従来
のインクライン配列やベイヤー配列等に相当する構成と
することが可能である。
With this structure, if the thickness of the photosensitive layer of the first type of pixel and the depth of the impurity layer buried thereunder are designed according to predetermined conditions, blue will be produced in the photosensitive layer and red will be produced in the impurity layer. By detecting each hue of , and setting the second type of pixel under the same conditions, green can be detected, and the three desired primary colors can be detected. Then, as shown in Part 3, the first type of pixels (indicated by R/B in the figure) and the second type of pixels (indicated by G in the figure) are arranged in a mosaic pattern. Therefore, higher resolution can be obtained than in the past. Further, as shown in FIG. 4, it is possible to arrange them in a striped pattern, or to have a configuration corresponding to a conventional incline arrangement, Bayer arrangement, or the like.

このようにこの実施例によれば、第1の種類の画素で2
色を検出することができるので、高密度・高解像度化が
可能となる。又、第2図に示すように各画素の感光層は
トランスファ・ゲートを介して直接電荷転送ラインに接
続するように形成されているので、従来のような接続層
(第5図の13.17参照)が不要となり、製造工程の
簡素化や製造精度の向上を図ることができる。
In this way, according to this embodiment, the first type of pixel has two
Since color can be detected, higher density and higher resolution are possible. Furthermore, as shown in FIG. 2, the photosensitive layer of each pixel is formed so as to be directly connected to the charge transfer line via the transfer gate, so that the conventional connection layer (13.17 in FIG. ) is no longer necessary, making it possible to simplify the manufacturing process and improve manufacturing accuracy.

更に又、この実施例では第1の種類の画素で比較的高い
周波数成分を必要としない色相に関する信号を検出し、
第2の種類の画素で高い周波数の輝度に関する信号を検
出するので、鮮明な再生画像を得ることが可能となる。
Furthermore, in this embodiment, a signal related to hue that does not require a relatively high frequency component is detected by the first type of pixel,
Since the second type of pixel detects a signal related to high frequency luminance, it is possible to obtain a clear reproduced image.

尚、説明の都合上、第1図に示すように第1の種類の画
素における2カ所のトランスファ・ゲートをそれぞれ対
角線上に配置した実施例を述べたが、これに限らず、第
1図において横方向の同列位置に設けてもよい。
For convenience of explanation, an example has been described in which the two transfer gates in the first type of pixel are arranged diagonally as shown in FIG. 1, but the embodiment is not limited to this. They may be provided in the same row position in the lateral direction.

又、第2の種類の画素のトランスファ・ゲートを偶数符
号を付けた転送ゲート電極Gz、 G4.”” 。
Furthermore, the transfer gates of the second type of pixels are the transfer gate electrodes Gz, G4. "".

G(21によって制御する位置に設けてもよく、いずれ
にしても、各画素のトランスファ・ゲートの形成位置の
変更は全て本発明に含まれる事項である。
It may be provided at a position controlled by G (21); in any case, changes in the formation position of the transfer gate of each pixel are all included in the present invention.

更に、上記第1の種類の画素における感光層の組成及び
厚さに関する設計条件の一例きしては、感光層を0.0
5μm 〜0.5μmの厚さのa−3i:Hで青を、不
純物層を0.5μm〜 5μmの深さにして赤を検出す
るようにそれぞれ形成し、第2の種類の画素の不純物層
を0.2μm〜5μmの厚さにして緑を検出するように
それぞれ形成する。
Further, as an example of design conditions regarding the composition and thickness of the photosensitive layer in the first type of pixel, the photosensitive layer is set to 0.0
A-3i:H having a thickness of 5 μm to 0.5 μm is formed to detect blue, and an impurity layer is formed to a depth of 0.5 μm to 5 μm to detect red, and the impurity layer of the second type of pixel is They are each formed to have a thickness of 0.2 μm to 5 μm so as to detect green.

(発明の効果) 以上説明したように本発明によれば、1画素で2色の色
信号を発生する第1の種類の画素を有するので高解像度
化を達成することができ、又、この画素の感光層がフロ
ーティング・ディフュージョンに直接電気的に接続する
ので構造が簡素且つ製造も簡略となることから、上記効
果に加えて集積度の高いカラー固体撮像装置の実現が可
能となる。更に、第1の種類の画素を青と赤の光を検出
するための画素とし、第2の種類の画素を緑の光りを検
出するための画素とすれば、比較的低い周波数成分の色
相に関する信号と、高い周波数成分の輝度に関する信号
とを得ることができ、その結果、優れた画質の再生映像
を再現することが可能となる。
(Effects of the Invention) As explained above, according to the present invention, since it has the first type of pixel that generates color signals of two colors in one pixel, it is possible to achieve high resolution. Since the photosensitive layer is directly electrically connected to the floating diffusion, the structure is simple and the manufacturing process is simple. In addition to the above effects, it is possible to realize a color solid-state imaging device with a high degree of integration. Furthermore, if the first type of pixel is a pixel for detecting blue and red light, and the second type of pixel is a pixel for detecting green light, then It is possible to obtain a signal and a signal related to the luminance of a high frequency component, and as a result, it is possible to reproduce a reproduced video with excellent image quality.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明により固体カラー撮像装置の一実施例を
説明するため受光領域の要部構造を部分的に示した平面
図、第2図は第1図における仮想線χ−Xに沿った縦断
面の構造を示す縦断面図、第3図と第4図は画素の配列
を示す説明図、第5図は従来の積層型固体カラー撮像装
置の構造を示す縦断面図である。 20:不純物層 21:フローティング・ディフュージョン22.23:
アモルファス・シリコン層24:感光層 25:透明電極層 26:遮光層 27:不純物層 p 、1〜P工:画素 H、H2,H3,H,−゛−:電荷転送ラインG1〜G
zr、:転送ゲート電極 弔   5   凹 第  4  図 第  5  図 克 シ
FIG. 1 is a plan view partially showing the main structure of the light receiving area for explaining an embodiment of the solid-state color imaging device according to the present invention, and FIG. 2 is a plan view taken along the virtual line χ-X in FIG. FIGS. 3 and 4 are explanatory diagrams showing the arrangement of pixels, and FIG. 5 is a vertical sectional view showing the structure of a conventional stacked solid-state color imaging device. 20: Impurity layer 21: Floating diffusion 22.23:
Amorphous silicon layer 24: Photosensitive layer 25: Transparent electrode layer 26: Light shielding layer 27: Impurity layer p, 1 to P: Pixel H, H2, H3, H, -゛-: Charge transfer line G1 to G
zr,: Transfer gate electrode 5 concave Figure 5 Figure 5

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)複数の画素と、 これらの画素間に複数配置されこれらの画素に発生した
それぞれの信号電荷を外部へ読出すための電荷転送ライ
ンとを半導体基板に形成して成る固体カラー撮像装置に
おいて、 前記各画素は、 前記半導体基板の所定の深部中に埋設された不純物層、
該不純物層に対向して該半導体基板の表面部分に形成さ
れたフローティング・ディフュージョン層および該フロ
ーティング・ディフュージョン層の表面に直接積層され
た感光層とを有すると共に、上記不純物層に発生した信
号電荷を前記所定の電荷転送ラインに転送する第1のト
ランスファ・ゲートと上記感光層に発生する信号電荷を
該所定の電荷転送ライン又は他の所定の電荷転送ライン
に転送する第2のトランスファ・ゲートを有して成る第
1の種類の画素と、 上記半導体基板中に不純物層を形成して成る感光素子を
有すると共に、該感光素子の光電変換作用により発生し
た信号電荷を所定の電荷転送ラインへ転送するトランス
ファ・ゲートを備えて成る第2の種類の画素とから構成
されることを特徴とする固体カラー撮像装置。
(1) In a solid-state color imaging device in which a plurality of pixels and a plurality of charge transfer lines arranged between these pixels and for reading out respective signal charges generated in these pixels to the outside are formed on a semiconductor substrate. , each pixel includes: an impurity layer buried in a predetermined deep part of the semiconductor substrate;
It has a floating diffusion layer formed on the surface portion of the semiconductor substrate opposite to the impurity layer, and a photosensitive layer laminated directly on the surface of the floating diffusion layer, and a signal charge generated in the impurity layer is transferred. A first transfer gate for transferring to the predetermined charge transfer line and a second transfer gate for transferring signal charges generated in the photosensitive layer to the predetermined charge transfer line or another predetermined charge transfer line. and a photosensitive element formed by forming an impurity layer in the semiconductor substrate, and which transfers signal charges generated by the photoelectric conversion action of the photosensitive element to a predetermined charge transfer line. a second type of pixel comprising a transfer gate; and a second type of pixel comprising a transfer gate.
(2)特許請求の範囲第1項記載の固体カラー撮像装置
において、 前記第1の種類の画素は、 所定の短い波長の光を光電変換する所定厚さに形成され
た前記感光層と、 該感光層を通過した所定の長波長の光を光電変換するよ
うに前記半導体基板の所定の深部に形成された前記不純
物層とを有することを特徴とする。
(2) In the solid-state color imaging device according to claim 1, the first type of pixel includes: the photosensitive layer formed to a predetermined thickness that photoelectrically converts light of a predetermined short wavelength; The impurity layer is formed in a predetermined deep part of the semiconductor substrate so as to photoelectrically convert light of a predetermined long wavelength that has passed through the photosensitive layer.
JP63025805A 1988-02-08 1988-02-08 Solid-state color image pickup device Pending JPH01201954A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007524985A (en) * 2003-02-19 2007-08-30 マイクロン テクノロジー インコーポレイテッド CMOS image sensor and manufacturing method thereof

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