JPH01257368A - カラーイメージセンサ - Google Patents
カラーイメージセンサInfo
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- JPH01257368A JPH01257368A JP63085820A JP8582088A JPH01257368A JP H01257368 A JPH01257368 A JP H01257368A JP 63085820 A JP63085820 A JP 63085820A JP 8582088 A JP8582088 A JP 8582088A JP H01257368 A JPH01257368 A JP H01257368A
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
本発明は増幅機能内蔵型カラーイメージセンサに関する
。
。
［従来の技術］
一次元密着型イメージセンサは原稿と同一サイズのセン
サ長を持つので、ファクシミリやイメージスキャナの小
型化、低価格化に大きく寄与する。
サ長を持つので、ファクシミリやイメージスキャナの小
型化、低価格化に大きく寄与する。
このため近年その開発が活発化しており、テレビジョン
学会技術報告Ｖｏ１．ＩＯ，Ｎｏ、 ２２ ＥＤ９８３
に示すように、光電変換素子と、これを駆動する走査回
路とを同一の石英基板上に集積化した密着型イメージセ
ンサが開発・実用化されている。
学会技術報告Ｖｏ１．ＩＯ，Ｎｏ、 ２２ ＥＤ９８３
に示すように、光電変換素子と、これを駆動する走査回
路とを同一の石英基板上に集積化した密着型イメージセ
ンサが開発・実用化されている。
一方、特開昭６１−２９０４０８、特開昭６２−８１１
６３． 特開昭６２−１７６３５６などに見られるよ
うに、密着型イメージセンサの画素面にカラーフィルタ
をオンチップで成型し、カラー密着型イメージセンサを
製作する試みも多くある。
６３． 特開昭６２−１７６３５６などに見られるよ
うに、密着型イメージセンサの画素面にカラーフィルタ
をオンチップで成型し、カラー密着型イメージセンサを
製作する試みも多くある。
［発明が解決しようとする課題］
このようなカラーフィルタオンチップ型の密着型イメー
ジセンサでは、例えば赤（Ｒ）・緑（Ｇ）・青（Ｂ）の
３色で色分解を行なう場合、一般にＢフィルタの透過率
が他の２色に比較して低いため、Ｂ信号の出力が低く、
各色の信号バランスが悪いという問題点があった。この
ため従来では、例えば特開昭６２−４２６９０、特開昭
６２−８１１６３などに見られるように、画素の面積を
変化させることによって各画素毎の信号出力バランスを
とる工夫がなされていた。しカζし、特定の画素の面積
を変化させると、画素容量がその特定の画素だけ変化し
てしまうということが起こる。例えばフォトダイオード
を逆バイアスして用いる蓄積型の素子では、画素容量が
変化するとその画素の飽和露光量も変化し、その結果各
画素出力に対するノイズの乗り方も異なってくる。この
ため各画素からの信号出力を画素面積を変化させること
により制御する方法では、信号処理の回路構成が非常に
複雑になってしまう。これを避けるため特定の画素に金
属薄膜等により絞りを設ける方法では、信号出力の絶対
値が小さくなってしまい、ＳＺＮ比が取れなくなるとい
う問題点があった。
ジセンサでは、例えば赤（Ｒ）・緑（Ｇ）・青（Ｂ）の
３色で色分解を行なう場合、一般にＢフィルタの透過率
が他の２色に比較して低いため、Ｂ信号の出力が低く、
各色の信号バランスが悪いという問題点があった。この
ため従来では、例えば特開昭６２−４２６９０、特開昭
６２−８１１６３などに見られるように、画素の面積を
変化させることによって各画素毎の信号出力バランスを
とる工夫がなされていた。しカζし、特定の画素の面積
を変化させると、画素容量がその特定の画素だけ変化し
てしまうということが起こる。例えばフォトダイオード
を逆バイアスして用いる蓄積型の素子では、画素容量が
変化するとその画素の飽和露光量も変化し、その結果各
画素出力に対するノイズの乗り方も異なってくる。この
ため各画素からの信号出力を画素面積を変化させること
により制御する方法では、信号処理の回路構成が非常に
複雑になってしまう。これを避けるため特定の画素に金
属薄膜等により絞りを設ける方法では、信号出力の絶対
値が小さくなってしまい、ＳＺＮ比が取れなくなるとい
う問題点があった。
本発明は以上の問題点を解決するもので、その目的は、
画素面積を変化させることも、絞りを設けることもせず
に各画素からの出力バランスが取れ、かつ高Ｓ／Ｎ比が
取れることを可能にしたカラーイメージセンサを提供す
ることにある。
画素面積を変化させることも、絞りを設けることもせず
に各画素からの出力バランスが取れ、かつ高Ｓ／Ｎ比が
取れることを可能にしたカラーイメージセンサを提供す
ることにある。
［課題を解決するための手段］
本発明は絶縁基板上に配列した光電変換素子と前記光電
変換素子からの信号出力を増幅する手段を有するカラー
イメージセンサにおいて、前記増幅手段の増幅率が、該
増幅手段に対応する光電変換素子の分光感度の逆数に比
例した値を持つことを特徴とする。
変換素子からの信号出力を増幅する手段を有するカラー
イメージセンサにおいて、前記増幅手段の増幅率が、該
増幅手段に対応する光電変換素子の分光感度の逆数に比
例した値を持つことを特徴とする。
［作用］
第１図に本発明のカラーイメージセンサの画素部の平面
図を示す。第１図の図番１〜６までが増幅用ＴＰＴを構
成し、１０．１１．１２は受光部である。１０がＲ画素
部、１１がＧ画素部、１２がＢＷｌ素部である。本実施
例では、Ｂ画素の分光感度を１．０とするとＧ画素の分
光感度が１．５、Ｒ画素の分光感度が３．０であるよう
な場合について説明する。
図を示す。第１図の図番１〜６までが増幅用ＴＰＴを構
成し、１０．１１．１２は受光部である。１０がＲ画素
部、１１がＧ画素部、１２がＢＷｌ素部である。本実施
例では、Ｂ画素の分光感度を１．０とするとＧ画素の分
光感度が１．５、Ｒ画素の分光感度が３．０であるよう
な場合について説明する。
各画素からの画像出力はＴＰＴゲート部１に印加され、
増幅されて出力ライン６に出力される。
増幅されて出力ライン６に出力される。
このときの増幅率は第１図に示すＴＰＴチャネル幅Ｗに
よって決まるので、Ｒ画素出力を増幅するＴＰＴの増幅
率を１，０とすれば、Ｇ画素出力を増幅するＴＦＴの増
幅率は２．０、Ｂ画素出力を増幅するＴＰＴの増幅率は
３．０となる。出力ライン６に出力される信号強度は画
素からの信号出力と、対応するＴＰＴの増幅率の積によ
って決まるので、Ｒ・Ｇ−Ｂ各画素に等しい強度の光が
当たっている場合は信号強度も等しくなる。この様にし
てカラーイメージセンサの出力バランスが取れることに
なる。
よって決まるので、Ｒ画素出力を増幅するＴＰＴの増幅
率を１，０とすれば、Ｇ画素出力を増幅するＴＦＴの増
幅率は２．０、Ｂ画素出力を増幅するＴＰＴの増幅率は
３．０となる。出力ライン６に出力される信号強度は画
素からの信号出力と、対応するＴＰＴの増幅率の積によ
って決まるので、Ｒ・Ｇ−Ｂ各画素に等しい強度の光が
当たっている場合は信号強度も等しくなる。この様にし
てカラーイメージセンサの出力バランスが取れることに
なる。
［実施例］
第２図に本発明のカラーイメージセンサの断面図を示す
。１０１が絶縁基板、１０２が薄膜トランジスタ（以下
、ＴＰＴ）、１０３が増幅用ＴＰＴ、１０４が眉間絶縁
膜、１０５が下部電極、１０６が光電変換素子、１０７
が透明電極、１０８が配線用金属、１０９が透明保護膜
、１１０がカラーフィルタである。以下に製造工程を説
明する。
。１０１が絶縁基板、１０２が薄膜トランジスタ（以下
、ＴＰＴ）、１０３が増幅用ＴＰＴ、１０４が眉間絶縁
膜、１０５が下部電極、１０６が光電変換素子、１０７
が透明電極、１０８が配線用金属、１０９が透明保護膜
、１１０がカラーフィルタである。以下に製造工程を説
明する。
まず絶縁基板１０１上に減圧ＣＶＤで多結晶シリコン膜
（以下ポリシリコン）を１０００〜２０００人成膜する
。次に基板上のポリシリコンを所望のＴＦＴパタンにフ
ォトエツチングする。このときのポリシリコンがＴＰＴ
のチャネル部２となるものである。この時、増幅用ＴＦ
Ｔ１０３のチャネル幅Ｗは、第１図に示すような幅に設
計する。
（以下ポリシリコン）を１０００〜２０００人成膜する
。次に基板上のポリシリコンを所望のＴＦＴパタンにフ
ォトエツチングする。このときのポリシリコンがＴＰＴ
のチャネル部２となるものである。この時、増幅用ＴＦ
Ｔ１０３のチャネル幅Ｗは、第１図に示すような幅に設
計する。
即ち、Ｒ画素に対応する増幅用ＴＰＴのチャネル幅を１
．０とした場合、Ｇ画素に対応する増幅用ＴＰＴのチャ
ネル幅は２．０． Ｂ画素に対応する増幅用ＴＰＴの
チャネル幅は３．０となるようにする。
．０とした場合、Ｇ画素に対応する増幅用ＴＰＴのチャ
ネル幅は２．０． Ｂ画素に対応する増幅用ＴＰＴの
チャネル幅は３．０となるようにする。
このチャネル部の表面を熱酸化してゲート酸化膜を形成
し、この上にゲート電極となるポリシリコンを約５００
０人形成する。上部ポリシリコンにリンを熱拡散させゲ
ート電極の抵抗を下げ、上部ポリシリコンをゲート電極
の形にパタニングする。この状態でＢ′″イオンをイオ
ン打ち込みによりチャネル部に打ち込みｐチャネル部を
形成する。
し、この上にゲート電極となるポリシリコンを約５００
０人形成する。上部ポリシリコンにリンを熱拡散させゲ
ート電極の抵抗を下げ、上部ポリシリコンをゲート電極
の形にパタニングする。この状態でＢ′″イオンをイオ
ン打ち込みによりチャネル部に打ち込みｐチャネル部を
形成する。
ついでｐチャネル部にマスキングしてＰ０イオンをイオ
ン打ち込みし、Ｎチャネル部を形成する。この様にして
第２図に示すＴＰＴスイッチ１０２と増幅用ＴＦＴ１０
３、及び走査回路を構成するＴＰＴとを同時に絶縁基板
１０１上に作り込む。第２図はこのうちＴＰＴスイッチ
１０２と増幅用ＴＦＴ１０３の２個だけを代表して描き
、他は省略しである。
ン打ち込みし、Ｎチャネル部を形成する。この様にして
第２図に示すＴＰＴスイッチ１０２と増幅用ＴＦＴ１０
３、及び走査回路を構成するＴＰＴとを同時に絶縁基板
１０１上に作り込む。第２図はこのうちＴＰＴスイッチ
１０２と増幅用ＴＦＴ１０３の２個だけを代表して描き
、他は省略しである。
こうして形成したＴＰＴの上部に層間絶縁膜１０４（７
）ＮＳＧを約８０００人、ＣＶＤ法で成膜する。次いで
光電変換部（画素部）の形成に移る。
）ＮＳＧを約８０００人、ＣＶＤ法で成膜する。次いで
光電変換部（画素部）の形成に移る。
画素部の下部電極１０５となるクロムをスパッタで約２
０００人成膜し、画素電極の形状にパタニングする。こ
この上に光電変換素子１０６となる非晶質シリコンをプ
ラズマＣＶＤ法で約１μｍ形成する。続いて透明電極１
０７を形成する。透明電極にはＩＴ○（Ｉｎｄｉｕｍ−
Ｔｉｎ−Ｏｘｉｄｅ）を用い、スパッタ法で約２０００
人形成する。この透明電極を画素のパタンにパタニング
し、続いて下部の非晶質シリコンも同様にパタニングす
る。次いでＴＰＴのコンタクトホールを開け、配線用金
属１０８のＡｌ−３ｉ−Ｃｕ合金を約７０００人スパッ
タし、パタニングしてＴＰＴの配線、及び画素との結線
を行う。
０００人成膜し、画素電極の形状にパタニングする。こ
この上に光電変換素子１０６となる非晶質シリコンをプ
ラズマＣＶＤ法で約１μｍ形成する。続いて透明電極１
０７を形成する。透明電極にはＩＴ○（Ｉｎｄｉｕｍ−
Ｔｉｎ−Ｏｘｉｄｅ）を用い、スパッタ法で約２０００
人形成する。この透明電極を画素のパタンにパタニング
し、続いて下部の非晶質シリコンも同様にパタニングす
る。次いでＴＰＴのコンタクトホールを開け、配線用金
属１０８のＡｌ−３ｉ−Ｃｕ合金を約７０００人スパッ
タし、パタニングしてＴＰＴの配線、及び画素との結線
を行う。
以降はカラーフィルタの形成工程に移る。前述の工程で
作成したＴＰＴ及び光電変換素子の上部に透明保護膜を
塗布する。透明保護膜には透明ポリイミドなどを用いる
。透明ポリイミドをスピンコードで約１〜２μｍの厚さ
に塗布し、２２０”Ｃでキュアして硬化させる。この透
明保護膜上にカラーフィルタを形成する。カラーフィル
タの形成方法にはいくつかあるが、良く知られている方
法は透明ゼラチンをパタニングし、染料で染色する方法
（以下、染色法）である。染色法では前記透明保護膜上
に被染色性のレジストを設け、露光・現像して染色所望
域をパタニングし、該パタン域を各種染料を用いて染色
する。この方法では、例えば色分解をＲ−Ｇ−Ｂの３色
で行う場合、上記パタニング工程を３回繰り返して行い
、カラーフィルタ１１０を形成する。カラーフィルタ形
成後、最上層の透明保護膜１０９を成膜してカラーイメ
ージセンサチップが完成となる。
作成したＴＰＴ及び光電変換素子の上部に透明保護膜を
塗布する。透明保護膜には透明ポリイミドなどを用いる
。透明ポリイミドをスピンコードで約１〜２μｍの厚さ
に塗布し、２２０”Ｃでキュアして硬化させる。この透
明保護膜上にカラーフィルタを形成する。カラーフィル
タの形成方法にはいくつかあるが、良く知られている方
法は透明ゼラチンをパタニングし、染料で染色する方法
（以下、染色法）である。染色法では前記透明保護膜上
に被染色性のレジストを設け、露光・現像して染色所望
域をパタニングし、該パタン域を各種染料を用いて染色
する。この方法では、例えば色分解をＲ−Ｇ−Ｂの３色
で行う場合、上記パタニング工程を３回繰り返して行い
、カラーフィルタ１１０を形成する。カラーフィルタ形
成後、最上層の透明保護膜１０９を成膜してカラーイメ
ージセンサチップが完成となる。
本実施例ではＴＰＴの材料にポリシリコンを用いたが、
ポリシリコンを成膜した（パタニング前）の段階で、例
えばレーザーアニーリング、固相エピタキシャル成長等
の手段を用いてポリシリコンを単結晶化し、ＴＰＴを高
性能化することも可能である。或はＩＴＯスバヅタ前の
段階で、ＴＰＴに水素プラズマをかけることにより、ポ
リシリコンの界面準位を低減させ、電子移動度を上げる
ことによりＴＰＴの高性能化を図ることも可能である。
ポリシリコンを成膜した（パタニング前）の段階で、例
えばレーザーアニーリング、固相エピタキシャル成長等
の手段を用いてポリシリコンを単結晶化し、ＴＰＴを高
性能化することも可能である。或はＩＴＯスバヅタ前の
段階で、ＴＰＴに水素プラズマをかけることにより、ポ
リシリコンの界面準位を低減させ、電子移動度を上げる
ことによりＴＰＴの高性能化を図ることも可能である。
特に増幅用ＴＰＴのオフ電流が高いと、イメージセンサ
の暗出力の増加につながるので、前述のようなＴＦＴ高
性能化の手段を用いてＴＰＴのオフ電流を低減させるこ
とは重要である。また本実施例では信号増幅素子に薄膜
で構成したバイポーラトランジスタや静電誘導トランジ
スタ（ＳＩＴ）等を用いることももちろん可能である。
の暗出力の増加につながるので、前述のようなＴＦＴ高
性能化の手段を用いてＴＰＴのオフ電流を低減させるこ
とは重要である。また本実施例では信号増幅素子に薄膜
で構成したバイポーラトランジスタや静電誘導トランジ
スタ（ＳＩＴ）等を用いることももちろん可能である。
いずれの場合でも、必要な全てのトランジスタを薄膜化
して同一基板上に集積化すれば、工程上も複雑にならず
、かつＳ／Ｎ比の点でも有利となる。
して同一基板上に集積化すれば、工程上も複雑にならず
、かつＳ／Ｎ比の点でも有利となる。
［発明の効果］
以上に示したように本発明によれば、画素面積を変化さ
せることも絞りを画素上に設けることもせずに、各画素
からの出力バランスが取れるカラーイメージセンサを実
現できる。しかも各画素毎に増幅機能を有しているので
本質的に大出力電流を取り出すことができる。さらに、
光電変換素子、信号増幅素子、走査回路を同一基板上に
集積化しているので、ノイズの影響を少なくでき、高Ｓ
／Ｎ比が取れる。また工程的にもフォトマスクだけの変
更で済むので、従来の半導体プロセスとまったく同一の
工程を採用でき、コスト的にも有利となる。
せることも絞りを画素上に設けることもせずに、各画素
からの出力バランスが取れるカラーイメージセンサを実
現できる。しかも各画素毎に増幅機能を有しているので
本質的に大出力電流を取り出すことができる。さらに、
光電変換素子、信号増幅素子、走査回路を同一基板上に
集積化しているので、ノイズの影響を少なくでき、高Ｓ
／Ｎ比が取れる。また工程的にもフォトマスクだけの変
更で済むので、従来の半導体プロセスとまったく同一の
工程を採用でき、コスト的にも有利となる。
以上のように本発明により高性能で低コストのカラーイ
メージセンサを実現でき、その効果には多大なるものが
ある。
メージセンサを実現でき、その効果には多大なるものが
ある。
第１図は本発明のカラーイメージセンサの画素部の平面
図。 第２図は本発明のカラーイメージセンサの断面図。 １はＴＰＴゲート部 ２はＴＰＴチャネル部 ３はＴＰＴソース部 ４はＴＰＴドレイン部 ６は電源ライン ６は出力ライン １０は赤（Ｒ）画素部 １１は緑（Ｇ）画素部 １２は青（Ｂ）画素部 １０１は絶縁基板 １０２はＴＰＴスイッチ １０３は増幅用ＴＰＴ １０４は層間絶縁膜 １０５は下部電極 １０６は光電変換素子 １０７は透明電極 １０８は配線用金属 １０９は透明保護膜 １１０はカラーフィルタ 以上 出願人 セイコーエプソン株式会社 代理人弁理士 上樋雅誉（他１名） ３ ７ＦＴ’／−スＩＩ’ 第１図
図。 第２図は本発明のカラーイメージセンサの断面図。 １はＴＰＴゲート部 ２はＴＰＴチャネル部 ３はＴＰＴソース部 ４はＴＰＴドレイン部 ６は電源ライン ６は出力ライン １０は赤（Ｒ）画素部 １１は緑（Ｇ）画素部 １２は青（Ｂ）画素部 １０１は絶縁基板 １０２はＴＰＴスイッチ １０３は増幅用ＴＰＴ １０４は層間絶縁膜 １０５は下部電極 １０６は光電変換素子 １０７は透明電極 １０８は配線用金属 １０９は透明保護膜 １１０はカラーフィルタ 以上 出願人 セイコーエプソン株式会社 代理人弁理士 上樋雅誉（他１名） ３ ７ＦＴ’／−スＩＩ’ 第１図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 絶縁基板上に配列した光電変換素子と、前記光電変換
素子を駆動する走査回路と、前記光電変換素子からの信
号出力を増幅する手段を有するカラーイメージセンサに
おいて、 前記増幅手段の増幅率が、前記増幅手段に対応する光電
変換素子の分光感度の逆数に比例した値を持つことを特
徴とするカラーイメージセンサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63085820A JPH01257368A (ja) | 1988-04-07 | 1988-04-07 | カラーイメージセンサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63085820A JPH01257368A (ja) | 1988-04-07 | 1988-04-07 | カラーイメージセンサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01257368A true JPH01257368A (ja) | 1989-10-13 |
Family
ID=13869493
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63085820A Pending JPH01257368A (ja) | 1988-04-07 | 1988-04-07 | カラーイメージセンサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01257368A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005129909A (ja) * | 2003-09-19 | 2005-05-19 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 光センサー装置および電子機器 |
| US8039782B2 (en) | 2003-09-19 | 2011-10-18 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Optical sensor device and electronic apparatus with an amplifier circuit and dual level shift circuit |
-
1988
- 1988-04-07 JP JP63085820A patent/JPH01257368A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005129909A (ja) * | 2003-09-19 | 2005-05-19 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 光センサー装置および電子機器 |
| US8039782B2 (en) | 2003-09-19 | 2011-10-18 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Optical sensor device and electronic apparatus with an amplifier circuit and dual level shift circuit |
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