JPH0548139A - 半導体イメージセンサ装置 - Google Patents
半導体イメージセンサ装置Info
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- JPH0548139A JPH0548139A JP3198047A JP19804791A JPH0548139A JP H0548139 A JPH0548139 A JP H0548139A JP 3198047 A JP3198047 A JP 3198047A JP 19804791 A JP19804791 A JP 19804791A JP H0548139 A JPH0548139 A JP H0548139A
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- Japan
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- image sensor
- emitter
- hfe
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【目的】 光照射された原稿からの反射光を受けて電気
信号に変換する、半導体イメージセンサ装置において、
受光量に対して、電気信号が直線的に出力されることを
目的とする。 【構成】 バイポーラ型フォトトランジスタのベース２
・エミッタ１接合界面横部に溝３を設ける。 【効果】 表面再結合電流が減少し、ｈFEのコレクタ電
流依存性がなくなる。同時に接合容量が小さくなり、光
電変換特性が直線になる。
信号に変換する、半導体イメージセンサ装置において、
受光量に対して、電気信号が直線的に出力されることを
目的とする。 【構成】 バイポーラ型フォトトランジスタのベース２
・エミッタ１接合界面横部に溝３を設ける。 【効果】 表面再結合電流が減少し、ｈFEのコレクタ電
流依存性がなくなる。同時に接合容量が小さくなり、光
電変換特性が直線になる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、光照射された原稿から
の反射光を受けて電気信号に変換する、半導体イメージ
センサ装置に関する。
の反射光を受けて電気信号に変換する、半導体イメージ
センサ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来のバイポーラ型フォトトランジスタ
を図５に示す。反射光９がフォトトランジスタに入射す
ると、ベースコレクタ間に電荷が蓄積され、ベース２か
らエミッタ１へ向うベース電流が流れる。ベース電流の
直流電流増幅率（以下ｈFEと称する）倍されたコレクタ
電流ＩＣがコレクタ５からエミッタ１に向って流れる。
を図５に示す。反射光９がフォトトランジスタに入射す
ると、ベースコレクタ間に電荷が蓄積され、ベース２か
らエミッタ１へ向うベース電流が流れる。ベース電流の
直流電流増幅率（以下ｈFEと称する）倍されたコレクタ
電流ＩＣがコレクタ５からエミッタ１に向って流れる。
【０００３】半導体イメージセンサの等価回路を図２に
示す。図２においてバイポーラ型フォトトランジスタＰ
１〜Ｐｎは、アナログスイッチＳ１〜Ｓｎ及びＳＣ１で
時分割された時点で、反射光９でベース・コレクタ間に
蓄積された電荷が、等価的にベース電流となり、これの
直流電流増幅率倍された電流ＩC1がコンデンサＣ１に電
流として出力される。外部出力としては、コンデンサＣ
１にたまった電荷を出力電圧ＶO1として取り出す。
示す。図２においてバイポーラ型フォトトランジスタＰ
１〜Ｐｎは、アナログスイッチＳ１〜Ｓｎ及びＳＣ１で
時分割された時点で、反射光９でベース・コレクタ間に
蓄積された電荷が、等価的にベース電流となり、これの
直流電流増幅率倍された電流ＩC1がコンデンサＣ１に電
流として出力される。外部出力としては、コンデンサＣ
１にたまった電荷を出力電圧ＶO1として取り出す。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】イメージセンサ装置で
多階調原稿を読み取る場合、入力光量と出力電圧の間に
は直線性が要求される。図３の５０に従来のバイポーラ
トランジスタのコレクタ電流・ｈFE特性を示す。ｈFEに
コレクタ電流依存性があり、コレクタ電流の低い領域で
は、ｈFEが低く、コレクタ電流が高くなるにしたがっ
て、ｈFEが高くなる。また、ベース・コレクタ間に蓄積
された電荷を取り出す際に、一旦ベース・エミッタ間の
接合容量を埋めてからコンデンサＣ１に流れ込む。図４
の６０にこのバイポーラトランジスタをフォトトランジ
スタとして用いた場合の光電変換特性を示す。従来にお
いては、図４の６０に示すように入力光量の低い領域、
すなわち、原稿が黒に近い領域の場合は、増幅率が低
く、また入力光量が少ないことにより蓄積電荷量が少な
いため、ベース・エミッタ間接合容量に消費される電荷
の比率が高いために分解能が低くなり、入力光量が多い
領域、すなわち原稿が白くなるにしたがって分解能が高
くなってしまうという欠点があった。低コレクタ電流側
でのｈFEの低下は、ベース・エミッタ接合の素子表面付
近に多くある表面の電荷、結晶欠陥の影響を受け、この
表面電荷、結晶欠陥と結びついてキャリアの再結合が起
きるめに生じる。また、ベース・エミッタの不純物濃度
は素子表面付近が一番高く、ベース・エミッタ接合容量
は表面付近が一番大きくなっていることも起因してい
る。
多階調原稿を読み取る場合、入力光量と出力電圧の間に
は直線性が要求される。図３の５０に従来のバイポーラ
トランジスタのコレクタ電流・ｈFE特性を示す。ｈFEに
コレクタ電流依存性があり、コレクタ電流の低い領域で
は、ｈFEが低く、コレクタ電流が高くなるにしたがっ
て、ｈFEが高くなる。また、ベース・コレクタ間に蓄積
された電荷を取り出す際に、一旦ベース・エミッタ間の
接合容量を埋めてからコンデンサＣ１に流れ込む。図４
の６０にこのバイポーラトランジスタをフォトトランジ
スタとして用いた場合の光電変換特性を示す。従来にお
いては、図４の６０に示すように入力光量の低い領域、
すなわち、原稿が黒に近い領域の場合は、増幅率が低
く、また入力光量が少ないことにより蓄積電荷量が少な
いため、ベース・エミッタ間接合容量に消費される電荷
の比率が高いために分解能が低くなり、入力光量が多い
領域、すなわち原稿が白くなるにしたがって分解能が高
くなってしまうという欠点があった。低コレクタ電流側
でのｈFEの低下は、ベース・エミッタ接合の素子表面付
近に多くある表面の電荷、結晶欠陥の影響を受け、この
表面電荷、結晶欠陥と結びついてキャリアの再結合が起
きるめに生じる。また、ベース・エミッタの不純物濃度
は素子表面付近が一番高く、ベース・エミッタ接合容量
は表面付近が一番大きくなっていることも起因してい
る。
【０００５】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明では、ベース・エミッタ接合の横界面を除去
することにより、フォトトランジスタのｈFEのコレクタ
（ベース）電流依存性を無くし、接合容量を減少させる
ものである。
に、本発明では、ベース・エミッタ接合の横界面を除去
することにより、フォトトランジスタのｈFEのコレクタ
（ベース）電流依存性を無くし、接合容量を減少させる
ものである。
【０００６】
【作用】フォトトランジスタのｈFEのコレクタ（ベー
ス）電流依存性を無くし、ベース・エミッタ接合容量を
減らし蓄積電荷を効率よく取り出すことによって、入力
光量と、出力電圧の直線性を高める。
ス）電流依存性を無くし、ベース・エミッタ接合容量を
減らし蓄積電荷を効率よく取り出すことによって、入力
光量と、出力電圧の直線性を高める。
【０００７】
【実施例】以下、本発明を図面に基づいて詳細に説明す
る。図１は本発明によるバイポーラ型フォトトランジス
タの構造を示す断面図である。エミッタ１とベース２の
横接合部には、溝３が設けられている。図３の５１で示
す特性は本発明によるバイポーラ型フォトトランジスタ
を用いたコレクタ電流・ｈFE特性である。本願において
は、ベースとエミッタの素子表面での接合部がないた
め、表面再結合の発生が少なくなる。そのためｈFEがコ
レクタ電流に依存せずに一定に特性を示している。また
高不純物濃度部での接合もなくなるため、接合容量が小
さくなる。この結果、光電変換特性は図４の６１に示す
ように入力光は、微少出力領域から最大出力領域まで、
一定に増幅され、さらに蓄積された電荷が効率よく出力
されるので、入力光量と出力電圧の関係は直線となる。
る。図１は本発明によるバイポーラ型フォトトランジス
タの構造を示す断面図である。エミッタ１とベース２の
横接合部には、溝３が設けられている。図３の５１で示
す特性は本発明によるバイポーラ型フォトトランジスタ
を用いたコレクタ電流・ｈFE特性である。本願において
は、ベースとエミッタの素子表面での接合部がないた
め、表面再結合の発生が少なくなる。そのためｈFEがコ
レクタ電流に依存せずに一定に特性を示している。また
高不純物濃度部での接合もなくなるため、接合容量が小
さくなる。この結果、光電変換特性は図４の６１に示す
ように入力光は、微少出力領域から最大出力領域まで、
一定に増幅され、さらに蓄積された電荷が効率よく出力
されるので、入力光量と出力電圧の関係は直線となる。
【０００８】
【発明の効果】上記のように、本発明によれば、エミッ
タ・ベース接合表面に溝を設けたことにより、表面再結
合が減少し、ｈFEのコレクタ電流依存性がなくなり、ま
た、接合容量も減ることから、電流損失がなくなり、光
電変換特性に高い直線性が得られる。
タ・ベース接合表面に溝を設けたことにより、表面再結
合が減少し、ｈFEのコレクタ電流依存性がなくなり、ま
た、接合容量も減ることから、電流損失がなくなり、光
電変換特性に高い直線性が得られる。
【図１】本発明による半導体イメージセンサ装置用フォ
トトランジスタの断面図である。
トトランジスタの断面図である。
【図２】半導体イメージセンサ装置の等価回路である。
【図３】フォトトランジスタのｈFEコレクタ電流特性を
示す図である。
示す図である。
【図４】フォトトランジスタの光電変換特性を示す図で
ある。
ある。
【図５】従来の半導体イメージセンサ装置用フォトトラ
ンジスタの断面図である。
ンジスタの断面図である。
１ エミッタ ２ ベース ３ 溝 ５ コレクタ ５０、５１ ｈFE特性 ６０、６１ 光電変換特性
Claims (1)
- 【請求項１】エミッタ、ベース接合表面に溝を設けたバ
イポーラ型フォトトランジスタを用いることを特徴とす
る半導体イメージセンサ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3198047A JPH0548139A (ja) | 1991-08-07 | 1991-08-07 | 半導体イメージセンサ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3198047A JPH0548139A (ja) | 1991-08-07 | 1991-08-07 | 半導体イメージセンサ装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0548139A true JPH0548139A (ja) | 1993-02-26 |
Family
ID=16384654
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3198047A Pending JPH0548139A (ja) | 1991-08-07 | 1991-08-07 | 半導体イメージセンサ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0548139A (ja) |
Cited By (21)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5677551A (en) * | 1994-11-15 | 1997-10-14 | Fujitsu Limited | Semiconductor optical device and an optical processing system that uses such a semiconductor optical system |
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| US10418407B2 (en) | 2015-11-06 | 2019-09-17 | Artilux, Inc. | High-speed light sensing apparatus III |
| US10564718B2 (en) | 2015-08-04 | 2020-02-18 | Artilux, Inc. | Eye gesture tracking |
| US10707260B2 (en) | 2015-08-04 | 2020-07-07 | Artilux, Inc. | Circuit for operating a multi-gate VIS/IR photodiode |
| US10741598B2 (en) | 2015-11-06 | 2020-08-11 | Atrilux, Inc. | High-speed light sensing apparatus II |
| US10739443B2 (en) | 2015-11-06 | 2020-08-11 | Artilux, Inc. | High-speed light sensing apparatus II |
| US10777692B2 (en) | 2018-02-23 | 2020-09-15 | Artilux, Inc. | Photo-detecting apparatus and photo-detecting method thereof |
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| US10886309B2 (en) | 2015-11-06 | 2021-01-05 | Artilux, Inc. | High-speed light sensing apparatus II |
| US10886311B2 (en) | 2018-04-08 | 2021-01-05 | Artilux, Inc. | Photo-detecting apparatus |
| US10969877B2 (en) | 2018-05-08 | 2021-04-06 | Artilux, Inc. | Display apparatus |
| US11105928B2 (en) | 2018-02-23 | 2021-08-31 | Artilux, Inc. | Light-sensing apparatus and light-sensing method thereof |
| US11482553B2 (en) | 2018-02-23 | 2022-10-25 | Artilux, Inc. | Photo-detecting apparatus with subpixels |
| US11574942B2 (en) | 2018-12-12 | 2023-02-07 | Artilux, Inc. | Semiconductor device with low dark noise |
| US11652184B2 (en) | 2019-08-28 | 2023-05-16 | Artilux, Inc. | Photo-detecting apparatus with low dark current |
-
1991
- 1991-08-07 JP JP3198047A patent/JPH0548139A/ja active Pending
Cited By (44)
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