JPH0513748A - Solid-state image pickup element - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は固体撮像素子、特に信号
処理回路が形成された半導体結晶基板上に光電変換素子
が積層されてなる固体撮像素子に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a solid-state image sensor, and more particularly to a solid-state image sensor having a photoelectric conversion element laminated on a semiconductor crystal substrate having a signal processing circuit formed thereon.
【０００２】[0002]
【従来の技術】近年、画像情報の高度化にともない前記
固体撮像素子の解像度向上による高画質化への要求はと
みに高まりつつある。解像度を向上し高画質化を実現す
る手段としては、前記固体撮像素子自身のコストあるい
はレンズ等の光学系のコンパクト化およびコスト抑制の
観点から、画素サイズを縮小する手法が当業者により広
く採用されてきた。2. Description of the Related Art In recent years, the demand for higher image quality by improving the resolution of the solid-state image pickup device has been rapidly increasing with the advancement of image information. As a means for improving resolution and achieving high image quality, a technique of reducing the pixel size is widely adopted by those skilled in the art from the viewpoint of the cost of the solid-state imaging device itself or the compactness and cost reduction of an optical system such as a lens. Came.
【０００３】しかし、画素サイズを縮小すると、１画素
あたりの光電流が減少し、Ｓ／Ｎ比が低下するという問
題点が生じていた。このような問題を解決するための手
法として、たとえば、Technical Digest,1988,ISSCC,pp
50-51 には、 結晶シリコン基板上に形成されたＣＣＤの
上にアモルファス・シリコンによる光電変換素子を積層
した固体撮像素子が示されている。However, when the pixel size is reduced, the photocurrent per pixel is reduced and the S / N ratio is lowered. As a method for solving such a problem, for example, Technical Digest, 1988, ISSCC, pp
50-51 shows a solid-state image sensor in which a photoelectric conversion element made of amorphous silicon is stacked on a CCD formed on a crystalline silicon substrate.
【０００４】画素寸法が約１０μｍ□である前記固体撮
像素子では、結晶シリコン基板上に光電変換素子を画素
ごとに分離せず連続して堆積したことにより、結晶シリ
コン基板上にフォトダイオードを一体形成した従来のＣ
ＣＤに較べて、画素の開口率が５倍程度向上している。In the above solid-state image pickup device having a pixel size of about 10 μm □, photoelectric conversion elements are continuously deposited on the crystalline silicon substrate without being separated for each pixel, so that a photodiode is integrally formed on the crystalline silicon substrate. Conventional C
The aperture ratio of the pixel is improved by about 5 times as compared with the CD.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】しかるに、前記のよう
に光電変換素子を画素ごとに分離せず連続して形成する
場合には、前記光電変換素子を通して画素間の信号電荷
のクロストークが生ずるという問題がある。However, when the photoelectric conversion elements are continuously formed without being separated for each pixel as described above, crosstalk of signal charges between pixels occurs through the photoelectric conversion elements. There's a problem.
【０００６】図６は、前記画素間のクロストークについ
て説明するための、従来の固体撮像素子の模式的断面図
である。同図において、220 は結晶シリコン基板に形成
されたＣＣＤ部で、221 は層間絶縁層、222 は光電変換
素子とＣＣＤ部をつなぐ接続電極、223 はゲート絶縁層
と層間絶縁層を兼ねた絶縁層、224 は蓄積電荷をＣＣＤ
読み出しラインへ転送するためのＭＯＳトランジスタの
転送ゲート、225 は信号電荷を蓄積するｎ+ 層、226 は
前記ＭＯＳトランジスタのチャンネル、227 はＣＣＤ読
み出しラインである。一方、210 はアモルファス・シリ
コンによるショットキー・ダイオード型の光電変換素子
で、211 は透明電極、212 はｐ+ アモルファス・シリコ
ン層、213 はノンドープのアモルファス・シリコン層、
214 は画素ごとに分離して形成された画素電極で、ノン
ドープのアモルファス・シリコン層213 との間にショッ
トキー接合を形成する。前記画素電極214 は、層間絶縁
層221 に穿けられたスルーホールを通して接続電極222
に接続されている。FIG. 6 is a schematic sectional view of a conventional solid-state image pickup device for explaining the crosstalk between the pixels. In the figure, 220 is a CCD section formed on a crystalline silicon substrate, 221 is an interlayer insulating layer, 222 is a connecting electrode connecting the photoelectric conversion element and the CCD section, and 223 is an insulating layer that also serves as a gate insulating layer and an interlayer insulating layer. , 224 is the accumulated charge CCD
A transfer gate of a MOS transistor for transferring to a read line, 225 is an n + layer for accumulating signal charges, 226 is a channel of the MOS transistor, and 227 is a CCD read line. On the other hand, 210 is a Schottky diode type photoelectric conversion element made of amorphous silicon, 211 is a transparent electrode, 212 is ap + amorphous silicon layer, 213 is a non-doped amorphous silicon layer,
A pixel electrode 214 is formed separately for each pixel and forms a Schottky junction with the non-doped amorphous silicon layer 213. The pixel electrode 214 is connected to the connection electrode 222 through a through hole formed in the interlayer insulating layer 221.
It is connected to the.
【０００７】いま、逆方向にバイアスされたショットキ
ー・ダイオード型光電変換素子210に光が入射し、電子
がｎ+ 層225 に蓄積すると、ショットキー電極214 の電
位はリセット時の電圧より低下するが、その低下の度合
いが相互に隣接するショットキー電極214-1 と214-2 で
は入射光量に応じて異なる。したがって、ショットキー
電極214-1 と214-2 との間には電位差が生ずることにな
る。一般的に、画素の開口率を稼ぐため、ショットキー
電極214-1 と214-2 の間隔は、せいぜい数μｍ程度であ
り、ショットキー電極214-1と214-2 の間に小さな電位
差が生じても、前記ショットキー電極間に大きなクロス
トーク電流が流れることになる。しかも、ショットキー
電極214-1 と214-2 に対応する画素に入射する光量に差
があればあるほど、前記ショットキー電極間の電位差は
大きくなりクロストーク電流は増加する。すなわち、コ
ントラストの大きな画像であればあるほどクロストーク
が大きくなり、映像はボケてしまうという問題がある。When light enters the reverse biased Schottky diode type photoelectric conversion element 210 and electrons are accumulated in the n + layer 225, the potential of the Schottky electrode 214 becomes lower than the voltage at reset. However, the degree of the decrease differs depending on the incident light amount in the Schottky electrodes 214-1 and 214-2 adjacent to each other. Therefore, a potential difference is generated between the Schottky electrodes 214-1 and 214-2. Generally, in order to increase the aperture ratio of the pixel, the interval between the Schottky electrodes 214-1 and 214-2 is at most about several μm, and a small potential difference is generated between the Schottky electrodes 214-1 and 214-2. However, a large crosstalk current will flow between the Schottky electrodes. Moreover, the difference in the amount of light incident on the pixels corresponding to the Schottky electrodes 214-1 and 214-2 increases the potential difference between the Schottky electrodes and increases the crosstalk current. That is, there is a problem that the higher the contrast of an image is, the larger the crosstalk is, and the image is blurred.
【０００８】（発明の目的）上記のような課題に鑑み、
本発明の目的は、半導体結晶基板上に設けられたアイソ
レーション電極からの電界効果を用いて、画素間の光電
変換素子の電位を変調することにより、クロストークが
なく、高感度な固体撮像素子を提供することにある。(Object of the Invention) In view of the above problems,
An object of the present invention is to modulate a potential of a photoelectric conversion element between pixels by using an electric field effect from an isolation electrode provided on a semiconductor crystal substrate, so that there is no crosstalk and a high-sensitivity solid-state imaging element. To provide.
【０００９】[0009]
【課題を解決するための手段】本発明は、前述の課題を
解決するための手段として、半導体結晶基板上に、信号
読み出し処理回路と、光電変換素子を構成する半導体層
を画素毎に分離せず連続して堆積して形成した複数の画
素とを有する固体撮像素子において、前記画素の画素電
極間直下に、絶縁層を介して、前記画素電極間直上の半
導体層の電位を制御する変調電極を有することを特徴と
する固体撮像素子を提供するものである。As a means for solving the above-mentioned problems, the present invention separates a signal readout processing circuit and a semiconductor layer forming a photoelectric conversion element for each pixel on a semiconductor crystal substrate. In a solid-state imaging device having a plurality of pixels formed by continuously depositing the same, a modulation electrode for controlling the potential of the semiconductor layer immediately above the pixel electrodes via an insulating layer immediately below the pixel electrodes of the pixels. The present invention provides a solid-state imaging device characterized by having.
【００１０】また、前記変調電極と前記光電変換素子を
構成する画素電極間直上の半導体層との間に介在する前
記絶縁層の膜厚が100 〜5000Åであることを特徴とし、
また同一の信号読み出しラインに接続する画素の前記変
調電極が、すべて相互に接続されていることを特徴と
し、また、前記変調電極が、蓄積信号電荷を読み出しラ
インへ転送するための転送ゲート電極と画素毎に接続さ
れていることを特徴とし、また、前記光電変換素子が、
水素化アモルファス・シリコンによるフォトダイオード
で構成されることを特徴とする固体撮像素子により、前
記課題を解決しようとするものである。The film thickness of the insulating layer interposed between the modulation electrode and the semiconductor layer directly above the pixel electrode forming the photoelectric conversion element is 100 to 5000Å.
The modulation electrodes of pixels connected to the same signal read line are all connected to each other, and the modulation electrode and a transfer gate electrode for transferring the accumulated signal charge to the read line. Characterized in that it is connected for each pixel, and the photoelectric conversion element,
It is an object of the present invention to solve the above-mentioned problems by a solid-state image pickup device characterized by being composed of a photodiode made of hydrogenated amorphous silicon.
【００１１】[0011]
【作用】本発明によれば、変調電極、絶縁層、光電変換
層、ｎ型の半導体ブロッキング層（あるいは画素電極）
によりＭＯＳトランジスタが構成される。According to the present invention, the modulation electrode, the insulating layer, the photoelectric conversion layer, the n-type semiconductor blocking layer (or the pixel electrode).
A MOS transistor is constituted by.
【００１２】そこで絶縁層と光電変換層の界面の電位を
φS 、複数の画素電極との電位のうち小さいほうの電位
をφM 、光電変換層のフェルミ電位をφF とするとき、Therefore, when the potential of the interface between the insulating layer and the photoelectric conversion layer is φ S , the smaller potential of the plurality of pixel electrodes is φ M , and the Fermi potential of the photoelectric conversion layer is φ F ,
【００１３】[0013]
【数１】φS ≦φM −φF （１）
となるように前記ＭＯＳトランジスタのゲート電極であ
る変調電極の電位を設定すると 、変調電極上の変調領域
の空乏状態が緩和され、この変調領域はクロストーク電
流を構成する電子の流れに対して障壁とすることができ
る。If the potential of the modulation electrode, which is the gate electrode of the MOS transistor, is set so that φ S ≦ φ M −φ F (1), the depletion state of the modulation region on the modulation electrode is relaxed, and this modulation The region can serve as a barrier to the flow of electrons that make up the crosstalk current.
【００１４】このように適宜変調電極128 の電圧を設定
することにより、前記不等式（１）を満たし、画素間の
クロストーク電流を抑制することができる。By appropriately setting the voltage of the modulation electrode 128 in this manner, the inequality (1) is satisfied, and the crosstalk current between pixels can be suppressed.
【００１５】また、前記変調電極は、他のすべての電極
とは独立に構成されていても良いが、転送ゲートに接続
され駆動されていても良い。これは前記転送ゲートがオ
ンする時間サイクルでは、すべての画素電極がリセット
状態にあり、また蓄積時間に較べ転送ゲートがオンする
時間は短いため、変調電極が転送電極に接続されていて
もリーク電流抑制効果は変わらない。The modulation electrode may be constructed independently of all the other electrodes, or may be driven by being connected to the transfer gate. This is because in the time cycle in which the transfer gate is turned on, all the pixel electrodes are in the reset state, and the transfer gate is turned on for a shorter time than the storage time, so that even if the modulation electrode is connected to the transfer electrode, the leakage current is The suppression effect remains unchanged.
【００１６】上記のように、本発明によれば、半導体結
晶基板上に設けられたアイソレーション電極からの電界
効果を用いて、画素間の光電変換素子の電位を変調する
ことにより、クロストークがなく、高感度な固体撮像素
子を提供することができる。
（実施態様例）以下、本発明の実施態様例について詳細
に説明する。As described above, according to the present invention, the electric field effect from the isolation electrode provided on the semiconductor crystal substrate is used to modulate the potential of the photoelectric conversion element between the pixels, so that crosstalk is prevented. It is possible to provide a high-sensitivity solid-state image sensor. (Embodiment example) Hereinafter, an embodiment example of the present invention will be described in detail.
【００１７】図１は、本発明の実施態様例を説明するた
めの固体撮像素子の模式的断面図であり、同図におい
て、120 は半導体結晶基板上に形成されたＣＣＤなどの
信号読み出し処理部、121 はゲート絶縁層と層間絶縁層
の機能を兼ねた絶縁層、123 は蓄積電荷をＣＣＤなどに
よる読み出しラインへ転送するためのＭＯＳトランジス
タの転送ゲート、124 は信号電荷を蓄積するｎ+ 層、12
5 は前記ＭＯＳトランジスタのチャンネル、126 はＣＣ
Ｄなどによる読み出しラインである。FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a solid-state image pickup device for explaining an embodiment of the present invention. In FIG. 1, 120 is a signal reading processing unit such as a CCD formed on a semiconductor crystal substrate. , 121 is an insulating layer which also functions as a gate insulating layer and an interlayer insulating layer, 123 is a transfer gate of a MOS transistor for transferring accumulated charges to a read line such as a CCD, 124 is an n + layer for accumulating signal charges, 12
5 is the channel of the MOS transistor, 126 is CC
It is a read line by D or the like.
【００１８】前記絶縁層121 には、二酸化シリコン膜、
窒化シリコン膜、酸化アルミニウム膜、酸化タンタル膜
あるいは酸化チタン膜などが用いられ、さらに前記材料
による多層膜を用いることもできる。The insulating layer 121 includes a silicon dioxide film,
A silicon nitride film, an aluminum oxide film, a tantalum oxide film, a titanium oxide film, or the like is used, and a multilayer film made of the above material can also be used.
【００１９】前記絶縁層121 の形成法としてはシリコン
の熱酸化法、熱窒化法なども利用可能であるが、下地の
半導体結晶基板に形成された信号読み出し処理手段への
熱ダメッジを回避するためには、熱ＣＶＤ、プラズマＣ
ＶＤ、光ＣＶＤなどの薄膜堆積手段、あるいはＲＴＡ
（Rapid Thermal Anneal) 法による熱酸化、熱窒化など
が望ましい。As the method of forming the insulating layer 121, a thermal oxidation method of silicon, a thermal nitriding method, or the like can be used, but in order to avoid thermal damage to the signal reading processing means formed on the underlying semiconductor crystal substrate. For thermal CVD, plasma C
Thin film deposition means such as VD or photo CVD, or RTA
Thermal oxidation (R apid T hermal A nneal) method, such as thermal nitridation is desirable.
【００２０】また、前記変調電極128 と前記光電変換素
子を構成する画素電極間直上の半導体層との間に介在す
る前記絶縁層の膜厚は、変調電極が前記変調領域の電位
を有効に制御できる様に十分薄くなければならず、一方
絶縁耐圧およびステップカバレジの観点からは十分厚く
なければならない。このような条件を満足する前記膜厚
の範囲は、100 〜5000Å、望ましくは、300 Å〜3000Å
である。The thickness of the insulating layer interposed between the modulation electrode 128 and the semiconductor layer directly above the pixel electrode forming the photoelectric conversion element is set so that the modulation electrode effectively controls the potential of the modulation region. It must be thin enough as possible, while it must be thick enough from the standpoint of dielectric strength and step coverage. The range of the film thickness satisfying such conditions is 100 to 5000 Å, preferably 300 Å to 3000 Å
Is.
【００２１】一方、110 はアモルファス・シリコンなど
によるダイオード型の光電変換素子で、111 はＩＴＯな
どによる透明電極、112 はボロンをドープしたアモルフ
ァス・シリコンなどによる電子の注入を阻止するｐ型の
半導体ブロッキング層、113はノンドープのアモルファ
ス・シリコンなどによる光電変換層、114 は画素ごとに
分離して形成された画素電極で、115 はリンをドープし
たアモルファス・シリコンなどによるｎ型の半導体ブロ
ッキング層である。前記光電変換素子は、ｎ型の半導体
ブロッキング層115 がある場合にはｐｉｎ型のフォトダ
イオード、ない場合にはショットキー型のフォトダイオ
ードとして動作する。On the other hand, 110 is a diode-type photoelectric conversion element made of amorphous silicon or the like, 111 is a transparent electrode made of ITO or the like, and 112 is a p-type semiconductor blocking material which blocks injection of electrons by boron-doped amorphous silicon or the like. A layer, 113 is a photoelectric conversion layer made of non-doped amorphous silicon, 114 is a pixel electrode formed separately for each pixel, and 115 is an n-type semiconductor blocking layer made of phosphorus-doped amorphous silicon. The photoelectric conversion element operates as a pin-type photodiode when the n-type semiconductor blocking layer 115 is present, and operates as a Schottky-type photodiode when the n-type semiconductor blocking layer 115 is not present.
【００２２】128 は画素電極114 間の光電変換層の電位
を変調するための変調電極、129 は前記変調電極からの
電界の作用により電位が変調された光電変換層の一部
（以下変調領域と称す）である。Reference numeral 128 denotes a modulation electrode for modulating the electric potential of the photoelectric conversion layer between the pixel electrodes 114, and 129 denotes a part of the photoelectric conversion layer in which the electric potential is modulated by the action of the electric field from the modulation electrode (hereinafter referred to as a modulation region. It is called).
【００２３】前記変調電極128 には、クロム、モリブデ
ン、タングステン、タンタル、チタン、ニッケルなどの
金属もしくは不純物を高濃度に含んだポリシリコンなど
が用いられる。For the modulation electrode 128, a metal such as chromium, molybdenum, tungsten, tantalum, titanium, nickel or polysilicon containing a high concentration of impurities is used.
【００２４】次に、図１に示す本発明による固体撮像素
子の動作について説明する。Next, the operation of the solid-state image sensor according to the present invention shown in FIG. 1 will be described.
【００２５】まず、リセット動作時にｎ+ 層124 にリセ
ット電圧が印加され、前記ダイオード型光電変換素子11
0 は逆バイアス状態となり、光電変換層113 は完全に空
乏化する。つぎの蓄積動作時に光が光電変換素子110 に
入射し電子がｎ+ 層124 に電子が蓄積すると、画素電極
114 はフローティング状態にあるため、その電位はリセ
ット時の電圧より低下するが、その低下の度合いが相互
に隣接する画素電極114-1 と114-2 では入射光量に応じ
て異なる。したがって、画素電極114-1 と114-2 との間
には電位差が生じる。このとき、前記画素電極間になに
も障害がなければクロストーク電流が流れることにな
る。First, at the time of reset operation, a reset voltage is applied to the n + layer 124, and the diode type photoelectric conversion element 11 is
0 becomes a reverse bias state, and the photoelectric conversion layer 113 is completely depleted. When light enters the photoelectric conversion element 110 during the next accumulation operation and electrons accumulate in the n + layer 124, the pixel electrode
Since 114 is in a floating state, its potential is lower than the voltage at the time of reset, but the degree of the decrease differs depending on the amount of incident light between the pixel electrodes 114-1 and 114-2 adjacent to each other. Therefore, a potential difference is generated between the pixel electrodes 114-1 and 114-2. At this time, if there is no obstacle between the pixel electrodes, a crosstalk current will flow.
【００２６】図２（ｂ）には、前記変調電極128 がない
場合のコンダクションバンドの状態と前記クロストーク
電流を構成する電子の流れ131 を、また130 は画素電極
間の電位差を示す。FIG. 2B shows the state of the conduction band when the modulation electrode 128 is not provided and the flow of electrons 131 constituting the crosstalk current, and 130 shows the potential difference between the pixel electrodes.
【００２７】一方、図２（ａ）には、変調電極128 が設
けられている本発明の固体撮像素子における光電変換素
子のコンダクションバンドの状態を示す。図において、
132は変調電極と光電変換層の間の絶縁層を示すもので
ある。On the other hand, FIG. 2A shows the state of the conduction band of the photoelectric conversion element in the solid-state image pickup device of the present invention in which the modulation electrode 128 is provided. In the figure,
Reference numeral 132 denotes an insulating layer between the modulation electrode and the photoelectric conversion layer.
【００２８】図から明らかなように、変調電極128 、絶
縁層121 、光電変換層113 、ｎ型の半導体ブロッキング
層115-1 および115-2 （あるいは画素電極114-1 および
114-2）によりＭＯＳトランジスタが構成される。As is apparent from the figure, the modulation electrode 128, the insulating layer 121, the photoelectric conversion layer 113, the n-type semiconductor blocking layers 115-1 and 115-2 (or the pixel electrodes 114-1 and
114-2) constitutes a MOS transistor.
【００２９】絶縁層121 と光電変換層113 の界面の電位
をφS 、画素電極114-1 と114-2 の電位のうち小さいほ
うの電位をφM 、光電変換層のフェルミ電位をφF とす
るとき、The potential of the interface between the insulating layer 121 and the photoelectric conversion layer 113 is φ S , the smaller potential of the pixel electrodes 114-1 and 114-2 is φ M , and the Fermi potential of the photoelectric conversion layer is φ F. and when,
【００３０】[0030]
【数１】φS ≦φM −φF （１）
となるように前記ＭＯＳトランジスタのゲート電極であ
る変調電極128 の電位を設定すると 、変調領域129 の空
乏状態が緩和され、前記変調領域129 は図２（ａ）に示
すようにクロストーク電流を構成する電子の流れに対し
て障壁となる。If the potential of the modulation electrode 128, which is the gate electrode of the MOS transistor, is set so that φ S ≦ φ M −φ F (1), the depletion state of the modulation region 129 is relaxed, and the modulation region 129 is Serves as a barrier against the flow of electrons that form the crosstalk current as shown in FIG.
【００３１】前記界面の電位φS は、変調電極128 の電
位以外に変調電極128 の仕事関数、絶縁層121 のうち変
調電極128 と光電変換層113 の間に介在する部分の厚
さ、光電変換層113 の不純物濃度あるいはギャップ準位
密度、ｐ+ 層112の電位および画素電極114-1 と114-2
の間隔と電位などによっても支配されるため、変調電極
128 によって一義的に決定されるものではないが、前記
の種々のパラメータの組み合わせに対して適宜変調電極
128 の電圧を設定することにより、前記不等式（１）を
満たし、画素間のクロストーク電流を抑制出来ることは
明らかである。In addition to the potential of the modulation electrode 128, the potential φ S of the interface is the work function of the modulation electrode 128, the thickness of the insulating layer 121 between the modulation electrode 128 and the photoelectric conversion layer 113, and the photoelectric conversion. Impurity concentration or gap level density of layer 113, potential of p + layer 112 and pixel electrodes 114-1 and 114-2
The modulation electrode is also controlled by the interval and potential.
Although it is not uniquely determined by 128, the modulation electrode is appropriately selected for the combination of the above various parameters.
By setting the voltage of 128, it is obvious that the inequality (1) is satisfied and the crosstalk current between pixels can be suppressed.
【００３２】たとえば、変調電極128 と光電変換層113
の間の絶縁層112 の厚さが約1000〜3000Å、画素電極11
4 の間隔が0.5 μｍ以上、画素電極114 のリセット電圧
が５Ｖ程度、画素電極114 間の最大電位差が 1Ｖ程度の
とき、前記変調電極128 の電圧を約４Ｖ以下に設定すれ
ば前記クロストーク電流の抑制効果がある。For example, the modulation electrode 128 and the photoelectric conversion layer 113
The thickness of the insulating layer 112 between about 1000 ~ 3000Å, the pixel electrode 11
When the interval of 4 is 0.5 μm or more, the reset voltage of the pixel electrode 114 is about 5 V, and the maximum potential difference between the pixel electrodes 114 is about 1 V, if the voltage of the modulation electrode 128 is set to about 4 V or less, the crosstalk current Has a suppressing effect.
【００３３】ただし、変調電極128 の電位を下げすぎる
と変調電極128 と画素電極114 の間の電界が強くなり、
衝突イオン化によるリーク電流の発生や、とくに画素電
極114 がショットキー電極で構成される場合には正孔の
光電変換層への注入によるリーク電流が発生する。この
ため、前記のパラメ−タ条件のときには変調電極の電圧
は約−１０Ｖ以上であることが望ましい。However, if the potential of the modulation electrode 128 is lowered too much, the electric field between the modulation electrode 128 and the pixel electrode 114 becomes strong,
Leakage current is generated by impact ionization, and particularly when the pixel electrode 114 is a Schottky electrode, leak current is generated by injection of holes into the photoelectric conversion layer. Therefore, it is desirable that the voltage of the modulation electrode is about -10 V or more under the above parameter conditions.
【００３４】前記変調電極は、他のすべての電極とは独
立に構成されていても良いが、転送ゲート123 に接続さ
れ駆動されていても良い。前記転送ゲートがオンする時
間サイクルではすべての画素電極がリセット状態にあ
り、また蓄積時間に較べ転送ゲート123 がオンする時間
は短いため、変調電極128 が転送電極123 に接続されて
いてもリーク電流抑制効果は変わらない。The modulation electrode may be constructed independently of all the other electrodes, or may be connected to the transfer gate 123 and driven. In the time cycle when the transfer gate is turned on, all the pixel electrodes are in the reset state, and since the transfer gate 123 is turned on for a shorter time than the storage time, even if the modulation electrode 128 is connected to the transfer electrode 123, the leakage current is The suppression effect remains unchanged.
【００３５】[0035]
【実施例】（第１の実施例）図３は、本発明の第１の実
施例の固体撮像素子の断面図（ａ）及び平面図（ｂ）で
ある。(First Embodiment) FIG. 3 is a sectional view (a) and a plan view (b) of a solid-state image pickup device according to a first embodiment of the present invention.
【００３６】同図において、320 は半導体結晶基板上に
形成されたＣＣＤなどの信号読み出し処理部、321 は絶
縁層、323 は蓄積電荷をＣＣＤなどによる読み出しライ
ンへ転送するためのＭＯＳトランジスタの転送ゲート、
324 は信号電荷を蓄積するｎ+ 層、325 は前記ＭＯＳト
ランジスタのチャンネル、326 はＣＣＤなどによる読み
出しラインである。In the figure, 320 is a signal readout processing unit such as a CCD formed on a semiconductor crystal substrate, 321 is an insulating layer, and 323 is a transfer gate of a MOS transistor for transferring accumulated charges to a readout line by the CCD or the like. ,
Reference numeral 324 is an n + layer for accumulating signal charges, 325 is a channel of the MOS transistor, and 326 is a read line by a CCD or the like.
【００３７】また、310 は光電変換素子で、311 は透明
電極、312 はｐ型の半導体ブロッキング層、313 は光電
変換層、314 は画素電極で、315 はｎ型の半導体ブロッ
キング層であり、328 は画素電極314 間の光電変換層の
電位を変調するための変調電極、329 は変調領域であ
る。Further, 310 is a photoelectric conversion element, 311 is a transparent electrode, 312 is a p-type semiconductor blocking layer, 313 is a photoelectric conversion layer, 314 is a pixel electrode, 315 is an n-type semiconductor blocking layer, 328 Is a modulation electrode for modulating the potential of the photoelectric conversion layer between the pixel electrodes 314, and 329 is a modulation region.
【００３８】以下、その製造工程に沿って説明する。The manufacturing process will be described below.
【００３９】まず、結晶シリコン・ウエハ上にＣＣＤに
よる２次元の信号読み出し処理回路を形成し、転送ゲー
トを作り込んだ後、ＬＰＣＶＤ法により二酸化シリコン
膜を約5000Å堆積しそのうえに幅３μｍの変調電極328
を形成した。変調電極328 は相互に、ＣＣＤによる信号
読み出しラインと平行に接続した。First, a two-dimensional signal readout processing circuit by CCD is formed on a crystalline silicon wafer, a transfer gate is formed, and then a silicon dioxide film is deposited by the LPCVD method to about 5000 Å and a modulation electrode 328 having a width of 3 μm is formed thereon.
Was formed. The modulation electrodes 328 were connected to each other in parallel with the signal readout line by the CCD.
【００４０】その後、プラズマＣＶＤ法によりシランＳ
ｉＨ4 とアンモニアＮＨ4 から膜厚3000Åの窒化シリコ
ン膜を堆積し、ついで信号電荷を蓄積するｎ+ 層上に穿
けられたスルーホールを作り込んだ後、ＭＯＣＶＤ法を
用いてアルミニウムで前記スルーホールを選択的に埋め
込み、さらにそのうえにクロムにより画素電極314 を形
成した。前記画素電極314 の寸法は、縦および横が１０
μｍ、厚さ500 Åで、画素間には１μｍのスペースを設
けた。After that, silane S is formed by the plasma CVD method.
A 3000 Å-thickness silicon nitride film is deposited from iH 4 and ammonia NH 4 , and then a through hole is formed on the n + layer for accumulating signal charges, and then the through hole is formed using aluminum by MOCVD. Was selectively embedded, and a pixel electrode 314 was further formed on the same by chromium. The size of the pixel electrode 314 is 10 in the vertical and horizontal directions.
It has a thickness of 500 μm and a thickness of 500 μm, and a space of 1 μm is provided between pixels.
【００４１】つぎに，プラズマＣＶＤ法により基板温度
約260 ℃でリンを高濃度にドープしたｎ+ 微結晶シリコ
ン層を約1000Å堆積し、その後画素電極上以外の前記ｎ
+ アモルファス・シリコン層をエッチング除去した。Next, about 1000 Å of n + microcrystalline silicon layer doped with phosphorus at a high concentration is deposited at a substrate temperature of about 260 ° C. by the plasma CVD method, and then n above the pixel electrode except the above-mentioned n
+ The amorphous silicon layer was etched away.
【００４２】さらに、プラズマＣＶＤ法により基板温度
約220 ℃でノンドープのアモルファス・シリコン層を80
00Åとボロンを高濃度でドープしたｐ+ アモルファス・
シリコン層150 Åを連続して堆積した。Further, a non-doped amorphous silicon layer is formed by plasma CVD at a substrate temperature of about 220 ° C.
Highly doped p + amorphous with 00Å and boron
A silicon layer of 150 Å was continuously deposited.
【００４３】最後にスパッタ法を用いて基板温度約180
℃にてＩＴＯによる透明電極層311を設け、図３に示す
構成の２次元固体撮像素子を作成した（試料Ａ）。Finally, the substrate temperature is set to about 180 by using the sputtering method.
A transparent electrode layer 311 made of ITO was provided at a temperature of ° C to prepare a two-dimensional solid-state imaging device having the structure shown in Fig. 3 (Sample A).
【００４４】また、比較用として試料Ａの構成から変調
電極328 を除外した構成の試料（試料Ｂ）を用意した。For comparison, a sample (Sample B) having a structure in which the modulation electrode 328 was excluded from the structure of Sample A was prepared.
【００４５】前記試料Ａ、Ｂの３×３の画素部分にのみ
波長4880Å、光子数密度1 〜2 ×1014cm-2の信号光をそ
れぞれ照射し、信号電荷を読み出した。このとき、信号
電荷の蓄積時間は30msec．，リセット時間は0.5 μsec
．とした。また、透明電極の電位を０Ｖ、信号蓄積用
のｎ+ 層のリセット電圧を５Ｖ、変調電極の電圧を−１
２Ｖ、−１０Ｖ、０Ｖ、４Ｖ、５Ｖとした。Signal charges having a wavelength of 4880Å and a photon number density of 1 to 2 × 10 14 cm -2 were respectively irradiated only to the 3 × 3 pixel portions of the samples A and B, and the signal charges were read out. At this time, the signal charge storage time is 30 msec. , Reset time is 0.5 μsec
． And In addition, the potential of the transparent electrode is 0 V, the reset voltage of the n + layer for signal storage is 5 V, and the voltage of the modulation electrode is -1.
It was set to 2V, -10V, 0V, 4V and 5V.
【００４６】図４は、上述の試料ＡとＢの特性を測定し
た結果を示す図であり、図４（ａ）は、前記３×３の光
照射領域のうち中心の画素の出力をＣ、中心画素に隣接
する信号光照射画素の出力の平均をＤ、さらに前記周辺
画素に隣接する複数の信号光未照射画素の出力の平均を
Ｅ、さらに前記信号光未照射画素に隣接した第二の複数
の信号光未照射画素の出力の平均をＦとし、変調電極の
電圧が０Ｖのときの出力分布を示す図であり、410 は試
料Ａの出力分布、420は試料Ｂの出力分布、430 はＣ〜
Ｆに対応する入射光子密度の分布を示す。FIG. 4 is a diagram showing the results of measuring the characteristics of the above-mentioned samples A and B, and FIG. 4A shows the output of the central pixel in the 3 × 3 light irradiation area as C, The average of the outputs of the signal light irradiation pixels adjacent to the central pixel is D, the average of the outputs of the plurality of signal light non-irradiation pixels adjacent to the peripheral pixels is E, and the second of the outputs adjacent to the signal light non-irradiation pixels is E. It is a figure which shows the output distribution when the voltage of a modulation electrode is 0V, where F is the average of the outputs of a plurality of signal light non-irradiated pixels, 410 is the output distribution of sample A, 420 is the output distribution of sample B, and 430 is C ~
The distribution of incident photon density corresponding to F is shown.
【００４７】図４（ａ）から明らかなように、試料Ａの
出力分布410 は試料Ｂの出力分布420 より急峻となって
おり、入射光子密度分布430 をより忠実に再現している
ことが分かる。As is apparent from FIG. 4A, the output distribution 410 of the sample A is steeper than the output distribution 420 of the sample B, and it can be seen that the incident photon density distribution 430 is reproduced more faithfully. .
【００４８】さらに、図４（ｂ）には変調電極の電位を
変化させたときの、出力Ｄと出力Ｅの比を示す。Further, FIG. 4B shows the ratio of the output D and the output E when the potential of the modulation electrode is changed.
【００４９】図４から明らかな様に、変調電極の電圧が
リセット電位に近づくと変調電極の効果が薄れ、クロス
トーク電流が増加する。また、変調電極を負の方向に大
きくすると、画素間の半導体の電界が強まり、画素から
の少数キャリアの注入が大きくなりクロストーク電流が
増加することが分かる。As is apparent from FIG. 4, when the voltage of the modulation electrode approaches the reset potential, the effect of the modulation electrode weakens and the crosstalk current increases. It can also be seen that when the modulation electrode is increased in the negative direction, the electric field of the semiconductor between the pixels is strengthened, the injection of minority carriers from the pixel is increased, and the crosstalk current is increased.
【００５０】（第２の実施例）図５（ａ），（ｂ）は、
本発明の第２の実施例の固体撮像素子の断面図（ａ）及
び平面図（ｂ）を示す図である。(Second Embodiment) FIGS. 5 (a) and 5 (b) are
It is a figure which shows sectional drawing (a) and top view (b) of the solid-state image sensor of the 2nd Example of this invention.
【００５１】同図において、521 は絶縁層、523 は蓄積
電荷をＣＣＤなどによる読み出しラインへ転送するため
のＭＯＳトランジスタの転送ゲート、524 は信号電荷を
蓄積するｎ+ 層、525 は前記ＭＯＳトランジスタのチャ
ンネル、526 はＣＣＤなどによる読み出しラインであ
る。In the figure, 521 is an insulating layer, 523 is a transfer gate of a MOS transistor for transferring the accumulated charges to a read line by a CCD, 524 is an n + layer for accumulating signal charges, and 525 is the MOS transistor. A channel and 526 are readout lines by a CCD or the like.
【００５２】また、511 は透明電極、512 はｐ型の半導
体ブロッキング層、513 は光電変換層、514 は画素電極
で、515はｎ型の半導体ブロッキング層であり、528 は
画素電極514 間の光電変換層の電位を変調するための変
調電極、529 は変調領域である。511 is a transparent electrode, 512 is a p-type semiconductor blocking layer, 513 is a photoelectric conversion layer, 514 is a pixel electrode, 515 is an n-type semiconductor blocking layer, and 528 is a photoelectric layer between the pixel electrodes 514. A modulation electrode for modulating the electric potential of the conversion layer, 529 is a modulation region.
【００５３】同図に示すように、本実施例では、前述の
実施例とほぼ同様の構造による２次元固体撮像素子を作
成したが、変調電極528 は転送ゲート電極523 と同一平
面上に、リンドープしたポリシリコンにより同時に形成
され、各画素ごとに転送ゲート電極523 に接続されてい
る（試料Ｇ）。As shown in the figure, in this embodiment, a two-dimensional solid-state image pickup device having a structure substantially similar to that of the above-mentioned embodiment was prepared, but the modulation electrode 528 was formed on the same plane as the transfer gate electrode 523 and was phosphorus-doped. Are simultaneously formed of polysilicon and are connected to the transfer gate electrode 523 for each pixel (Sample G).
【００５４】本実施例の前記試料Ｇの３×３の画素部分
にのみ波長4800Å、光子数密度1 〜2 ×1014cm-2の信号
光をそれぞれ照射し、信号電荷を読み出した。このと
き、信号電荷の蓄積時間は30m sec ．，リセット時間は
0.5 μsec ．とした。また、透明電極の電位を０Ｖ、信
号蓄積用のｎ+ 層のリセット電圧を５Ｖ、変調電極およ
び転送ゲート電極の蓄積時の電圧を０Ｖ、リセット時の
電圧を５Ｖとした。The signal charge having a wavelength of 4800Å and a photon number density of 1 to 2 × 10 14 cm -2 was irradiated only to the 3 × 3 pixel portion of the sample G of this example to read out the signal charge. At this time, the accumulation time of the signal charge is 30 msec. ， Reset time is
0.5 μsec. And The potential of the transparent electrode was 0V, the reset voltage of the n + layer for signal storage was 5V, the voltage of the modulation electrode and the transfer gate electrode during storage was 0V, and the voltage during reset was 5V.
【００５５】第１の実施例と同様に、前記３×３の光照
射領域のうち中心の画素の出力をＣ、中心画素に隣接す
る信号光照射画素の出力の平均をＤ、さらに前記周辺画
素に隣接する複数の信号光未照射画素の出力の平均を
Ｅ、さらに前記信号光未照射画素に隣接した第二の複数
の信号光未照射画素の出力の平均をＦとして出力分布を
評価したところ、試料Ｇでは出力分布が図４（ａ）に示
す試料Ａの出力分布420とほぼ同等で、入射光子密度分
布430 をより忠実に再現していることが分かった。Similar to the first embodiment, the output of the central pixel in the 3 × 3 light irradiation area is C, the average of the outputs of the signal light irradiation pixels adjacent to the central pixel is D, and the peripheral pixels are also the same. The output distribution is evaluated with E being the average of the outputs of a plurality of signal light non-irradiated pixels adjacent to, and F being the average of the outputs of a second plurality of signal light non-irradiated pixels adjacent to the signal light unirradiated pixel. It was found that the output distribution of the sample G is almost the same as the output distribution 420 of the sample A shown in FIG. 4A, and the incident photon density distribution 430 is reproduced more faithfully.
【００５６】[0056]
【発明の結果】以上説明したように、本発明によれば、
複数の画素の画素電極間直下に、絶縁層を介して、前記
画素電極間直上の半導体層の電位を制御する変調電極を
設けることにより、半導体結晶基板上に設けられたアイ
ソレーション電極からの電界効果を用いて、画素間の光
電変換素子の電位を変調することができ、これにより、
クロストークがなく、解像度が良く、開口率が大きく高
感度な固体撮像素子を実現することができる。As described above, according to the present invention,
An electric field from an isolation electrode provided on a semiconductor crystal substrate is provided immediately below the pixel electrodes of a plurality of pixels by providing a modulation electrode for controlling the potential of the semiconductor layer immediately above the pixel electrodes via an insulating layer. The effect can be used to modulate the potential of the photoelectric conversion element between pixels, which
It is possible to realize a solid-state image sensor having no crosstalk, good resolution, large aperture ratio, and high sensitivity.
【００５７】すなわち、本発明の固体撮像素子によれ
ば、コントラストがよく、ボケの無い映像を得ることが
できる。That is, according to the solid-state image sensor of the present invention, it is possible to obtain an image with good contrast and no blur.
【図１】本発明による固体撮像素子の実施態様例を説明
する断面図。FIG. 1 is a sectional view illustrating an embodiment of a solid-state image sensor according to the present invention.
【図２】変調電極があるときの光電変換層のコンダクシ
ョンバンド（ａ）及び変調電極がないときの光電変換層
のコンダクションバンド（ｂ）を示す図。FIG. 2 is a diagram showing a conduction band (a) of a photoelectric conversion layer with a modulation electrode and a conduction band (b) of a photoelectric conversion layer without a modulation electrode.
【図３】本発明による固体撮像素子の第１の実施例を説
明するための素子の断面図（ａ）及び素子の平面図
（ｂ）。FIG. 3 is a sectional view (a) of a device and a plan view (b) of the device for explaining a first embodiment of a solid-state image sensor according to the present invention.
【図４】第１の実施例の固体撮像素子の画素間のクロス
トーク電流を説明するための出力電圧分布（ａ）及び変
調電極電圧依存性（ｂ）。FIG. 4 is an output voltage distribution (a) and a modulation electrode voltage dependency (b) for explaining a crosstalk current between pixels of the solid-state imaging device of the first embodiment.
【図５】本発明による固体撮像素子の第２の実施例を説
明するための素子の断面図（ａ）及び素子の平面図
（ｂ）。FIG. 5 is a sectional view (a) of the device and a plan view (b) of the device for explaining a second embodiment of the solid-state imaging device according to the present invention.
【図６】従来の固体撮像素子を説明するための断面図。FIG. 6 is a sectional view for explaining a conventional solid-state image sensor.
１１０ 光電変換部 １１１ 透明電極 １１２ ｐ型ブロッキング層 １１３ 光電変換層 １１４ 画素電極 １１５ ｎ型ブロッキング層 １２０ 信号読み出し処理部 １２１ 絶縁層 １２３ 転送ゲート電極 １２４ 電荷蓄積領域 １２５ 転送チャネル １２６ 転送ライン １２７ チャネルストッパ １２８ 変調電極 １２９ 変調領域 110 photoelectric conversion unit 111 transparent electrode 112 p-type blocking layer 113 Photoelectric conversion layer 114 pixel electrodes 115 n-type blocking layer 120 signal readout processing unit 121 insulating layer 123 Transfer gate electrode 124 charge storage region 125 transfer channels 126 transfer lines 127 channel stopper 128 modulation electrode 129 Modulation area
Claims (5)
回路と、光電変換素子を構成する半導体層を画素毎に分
離せず連続して堆積して形成した複数の画素とを有する
固体撮像素子において、 前記画素の画素電極間直下に、絶縁層を介して、前記画
素電極間直上の半導体層の電位を制御する変調電極を有
することを特徴とする固体撮像素子。1. A solid-state image sensor having a signal readout processing circuit and a plurality of pixels formed by continuously depositing a semiconductor layer forming a photoelectric conversion element on a semiconductor crystal substrate without separating the pixels for each pixel. A solid-state imaging device comprising a modulation electrode for controlling a potential of a semiconductor layer immediately above the pixel electrode via an insulating layer directly below the pixel electrode of the pixel.
する画素電極間直上の半導体層との間に介在する前記絶
縁層の膜厚が100 〜5000Åであることを特徴とする請求
項１に記載の固体撮像素子。2. The film thickness of the insulating layer interposed between the modulation electrode and a semiconductor layer directly above a pixel electrode forming the photoelectric conversion element is 100 to 5000Å. The solid-state image sensor according to claim 1.
素の前記変調電極が、すべて相互に接続されていること
を特徴とする請求項１に記載の固体撮像素子。3. The solid-state imaging device according to claim 1, wherein all the modulation electrodes of pixels connected to the same signal read line are connected to each other.
しラインへ転送するための転送ゲート電極と画素毎に接
続されていることを特徴とする請求項１に記載の固体撮
像素子。4. The solid-state imaging device according to claim 1, wherein the modulation electrode is connected to a transfer gate electrode for transferring the accumulated signal charge to a read line for each pixel.
ス・シリコンによるフォトダイオードで構成されること
を特徴とする請求項１に記載の固体撮像素子。5. The solid-state image sensor according to claim 1, wherein the photoelectric conversion element is a photodiode made of hydrogenated amorphous silicon.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP3188301A JPH0513748A (en) | 1991-07-03 | 1991-07-03 | Solid-state image pickup element |
Applications Claiming Priority (1)
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| JPH0513748A true JPH0513748A (en) | 1993-01-22 |
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ID=16221221
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|---|---|
| JP (1) | JPH0513748A (en) |
Cited By (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08250696A (en) * | 1995-03-10 | 1996-09-27 | Toshiba Corp | Solid-state image sensor and manufacture thereof |
| EP1045450A2 (en) * | 1999-04-13 | 2000-10-18 | Agilent Technologies Inc. | Image sensor array device |
| FR2888667A1 (en) * | 2005-07-12 | 2007-01-19 | Commissariat Energie Atomique | Image sensor e.g. color complementary metal oxide semiconductor image sensor has grid isolated from electrodes and carried to potential that tends to deplete region of photosensitive layer situated between adjacent electrodes |
| JP2008505496A (en) * | 2004-07-01 | 2008-02-21 | バリアン・メディカル・システムズ・テクノロジーズ・インコーポレイテッド | Integrated MIS photoelectric device using continuous film |
| WO2008043786A1 (en) * | 2006-10-12 | 2008-04-17 | Commissariat A L'energie Atomique | Device for electromagnetically coupling an electromagnetic radiation sensor |
| JP2009094273A (en) * | 2007-10-09 | 2009-04-30 | Fujifilm Corp | Solid-state image sensor, imaging device, and method of manufacturing solid-state image sensor |
| JP2010521816A (en) * | 2007-03-16 | 2010-06-24 | バリアン・メディカル・システムズ・インコーポレイテッド | Integrated MIS photoelectric device using continuous film |
| WO2016104177A1 (en) * | 2014-12-26 | 2016-06-30 | ソニー株式会社 | Solid-state image capture element, method for manufacturing same, and electronic component |
| JP2017037952A (en) * | 2015-08-10 | 2017-02-16 | ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 | Solid-state imaging device |
| JP2017108101A (en) * | 2015-12-04 | 2017-06-15 | キヤノン株式会社 | Imaging apparatus and imaging system |
| JP2018088536A (en) * | 2013-08-05 | 2018-06-07 | レイセオン カンパニー | PiN diode structure with surface charge suppression |
| JP2018092990A (en) * | 2016-11-30 | 2018-06-14 | キヤノン株式会社 | Photoelectric conversion device and imaging system |
| US10453898B2 (en) | 2014-12-26 | 2019-10-22 | Sony Semiconductor Solutions Corporation | Solid state image sensor pixel electrode below a photoelectronic conversion film |
| CN112204743A (en) * | 2018-11-07 | 2021-01-08 | 松下知识产权经营株式会社 | Image pickup apparatus |
-
1991
- 1991-07-03 JP JP3188301A patent/JPH0513748A/en active Pending
Cited By (21)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08250696A (en) * | 1995-03-10 | 1996-09-27 | Toshiba Corp | Solid-state image sensor and manufacture thereof |
| EP1045450A2 (en) * | 1999-04-13 | 2000-10-18 | Agilent Technologies Inc. | Image sensor array device |
| JP2000340780A (en) * | 1999-04-13 | 2000-12-08 | Agilent Technol Inc | Image sensor array by amorphous silicon diode |
| EP1045450A3 (en) * | 1999-04-13 | 2002-05-29 | Agilent Technologies, Inc. (a Delaware corporation) | Image sensor array device |
| KR101256597B1 (en) * | 2004-07-01 | 2013-04-19 | 배리언 메디컬 시스템즈, 인크. | Integrated mis photosensitivie device using continuous films |
| JP2008505496A (en) * | 2004-07-01 | 2008-02-21 | バリアン・メディカル・システムズ・テクノロジーズ・インコーポレイテッド | Integrated MIS photoelectric device using continuous film |
| FR2888667A1 (en) * | 2005-07-12 | 2007-01-19 | Commissariat Energie Atomique | Image sensor e.g. color complementary metal oxide semiconductor image sensor has grid isolated from electrodes and carried to potential that tends to deplete region of photosensitive layer situated between adjacent electrodes |
| WO2008043786A1 (en) * | 2006-10-12 | 2008-04-17 | Commissariat A L'energie Atomique | Device for electromagnetically coupling an electromagnetic radiation sensor |
| FR2907261A1 (en) * | 2006-10-12 | 2008-04-18 | Commissariat Energie Atomique | DEVICE FOR ELECTROMAGNETIC COUPLING OF AN ELECTROMAGNETIC RADIATION DETECTOR |
| US8642359B2 (en) | 2006-10-12 | 2014-02-04 | Commissariat A L'energie Atomique | Electromagnetic coupling device of an electromagnetic radiation detector |
| JP2010521816A (en) * | 2007-03-16 | 2010-06-24 | バリアン・メディカル・システムズ・インコーポレイテッド | Integrated MIS photoelectric device using continuous film |
| JP2009094273A (en) * | 2007-10-09 | 2009-04-30 | Fujifilm Corp | Solid-state image sensor, imaging device, and method of manufacturing solid-state image sensor |
| US8541730B2 (en) | 2007-10-09 | 2013-09-24 | Fujifilm Corporation | Solid-state imaging device, imaging apparatus, and method for manufacturing solid-state imaging device |
| JP2018088536A (en) * | 2013-08-05 | 2018-06-07 | レイセオン カンパニー | PiN diode structure with surface charge suppression |
| WO2016104177A1 (en) * | 2014-12-26 | 2016-06-30 | ソニー株式会社 | Solid-state image capture element, method for manufacturing same, and electronic component |
| US10453898B2 (en) | 2014-12-26 | 2019-10-22 | Sony Semiconductor Solutions Corporation | Solid state image sensor pixel electrode below a photoelectronic conversion film |
| US10903279B2 (en) | 2014-12-26 | 2021-01-26 | Sony Semiconductor Solutions Corporation | Solid state image sensor pixel electrode below a photoelectric conversion film |
| JP2017037952A (en) * | 2015-08-10 | 2017-02-16 | ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 | Solid-state imaging device |
| JP2017108101A (en) * | 2015-12-04 | 2017-06-15 | キヤノン株式会社 | Imaging apparatus and imaging system |
| JP2018092990A (en) * | 2016-11-30 | 2018-06-14 | キヤノン株式会社 | Photoelectric conversion device and imaging system |
| CN112204743A (en) * | 2018-11-07 | 2021-01-08 | 松下知识产权经营株式会社 | Image pickup apparatus |
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