JPH0548825A - カラ−画像読取用イメ−ジセンサ - Google Patents
カラ−画像読取用イメ−ジセンサInfo
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- JPH0548825A JPH0548825A JP3229679A JP22967991A JPH0548825A JP H0548825 A JPH0548825 A JP H0548825A JP 3229679 A JP3229679 A JP 3229679A JP 22967991 A JP22967991 A JP 22967991A JP H0548825 A JPH0548825 A JP H0548825A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 複数の光電変換素子を積層したカラ−画像読
取用イメ−ジセンサにおいて、上部の光電変換素子を経
ずに下部の光電変換素子に直接光が入射することがない
ようにする。 【構成】 上部フォトダイオ−ドＡと下部フォトダイオ
−ドＢとは、光の入射方向に対して積層されており、し
かも、光の入射側に近い上部フォトダイオ−ドＡの受光
面積が下部フォトダイオ−ドＢより大きく形成されて、
下部フォトダイオ−ドＢに上部フォトダイオ−ドＡを経
ない光が直接入射することがないようになっている。
取用イメ−ジセンサにおいて、上部の光電変換素子を経
ずに下部の光電変換素子に直接光が入射することがない
ようにする。 【構成】 上部フォトダイオ−ドＡと下部フォトダイオ
−ドＢとは、光の入射方向に対して積層されており、し
かも、光の入射側に近い上部フォトダイオ−ドＡの受光
面積が下部フォトダイオ−ドＢより大きく形成されて、
下部フォトダイオ−ドＢに上部フォトダイオ−ドＡを経
ない光が直接入射することがないようになっている。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ファクシミリやスキャ
ナ等に用いられるイメ−ジセンサに係り、特に、カラ−
画像読取用のイメ−ジセンサの構造に関する。
ナ等に用いられるイメ−ジセンサに係り、特に、カラ−
画像読取用のイメ−ジセンサの構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、カラ−ファクシミリやカラ−スキ
ャナ等に使用されるカラ−画像読取用のイメ−ジセンサ
としては、例えば、特開平１−３０９３８６号公報に示
されるように、２つのフォトダイオ−ドを受光方向に積
層することにより、それまでの平面的構成のカラ−イメ
−ジセンサにおける不十分な分解能を改善するようにし
たものが公知となっている。すなわち、以前のカラ−イ
メ−ジセンサは、同一平面上に複数の光素子を配置する
ものであり、しかも、白黒の場合と異なり、一画素毎
に、例えば、赤、緑、青と、それぞれ吸収する色の異な
る光素子を配置するものであるために、白黒の場合の一
画素一光素子の場合に比べ、一画素当たりの占有面積が
広がり、そのため、分解能の低下を余儀なくされてい
た。上記公報記載の技術は、このようなカラ−イメ−ジ
センサにおける平面的配置による分解能の低下という問
題を解決し、白黒イメ−ジセンサと略同等の分解能を有
するイメ−ジセンサを提供せんとするものであった。
ャナ等に使用されるカラ−画像読取用のイメ−ジセンサ
としては、例えば、特開平１−３０９３８６号公報に示
されるように、２つのフォトダイオ−ドを受光方向に積
層することにより、それまでの平面的構成のカラ−イメ
−ジセンサにおける不十分な分解能を改善するようにし
たものが公知となっている。すなわち、以前のカラ−イ
メ−ジセンサは、同一平面上に複数の光素子を配置する
ものであり、しかも、白黒の場合と異なり、一画素毎
に、例えば、赤、緑、青と、それぞれ吸収する色の異な
る光素子を配置するものであるために、白黒の場合の一
画素一光素子の場合に比べ、一画素当たりの占有面積が
広がり、そのため、分解能の低下を余儀なくされてい
た。上記公報記載の技術は、このようなカラ−イメ−ジ
センサにおける平面的配置による分解能の低下という問
題を解決し、白黒イメ−ジセンサと略同等の分解能を有
するイメ−ジセンサを提供せんとするものであった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところで、光の波長と
半導体の吸収率との関係は、一般に波長が長くなる程、
吸収率が低下することが知られているが、上記従来例の
ようにフォトダイオ−ドを積層した場合に、もし、上部
のフォトダイオ−ドの受光面を、下部のフォトダイオ−
ドの受光面より小さくした場合について考えると、短波
長の光に対する半導体の吸収率は比較的高いので、短波
長の光の殆どは、上部のフォトダイオ−ドで吸収される
こととなる。一方、長波長の光に対する半導体の吸収率
は低いので、殆どは上部のフォトダイオ−ドを透過して
下部のフォトダイオ−ドに至り、この下部のフォダイオ
−ドで長波長の光を取り出すことなるが、光の入射方向
からみて、この下部のフォトダイオ−ドの受光面の内、
上部のフォトダイオ−ドの受光面の周囲にはみ出た受光
面には、短波長の光が直接に入射することとなるため
に、この下部のフォトダイオ−ドの出力には、本来所望
の長波長の光だけでなく短波長の光も含まれることとな
るために、いわゆる色分解能が低下してしまうという問
題が生ずる。
半導体の吸収率との関係は、一般に波長が長くなる程、
吸収率が低下することが知られているが、上記従来例の
ようにフォトダイオ−ドを積層した場合に、もし、上部
のフォトダイオ−ドの受光面を、下部のフォトダイオ−
ドの受光面より小さくした場合について考えると、短波
長の光に対する半導体の吸収率は比較的高いので、短波
長の光の殆どは、上部のフォトダイオ−ドで吸収される
こととなる。一方、長波長の光に対する半導体の吸収率
は低いので、殆どは上部のフォトダイオ−ドを透過して
下部のフォトダイオ−ドに至り、この下部のフォダイオ
−ドで長波長の光を取り出すことなるが、光の入射方向
からみて、この下部のフォトダイオ−ドの受光面の内、
上部のフォトダイオ−ドの受光面の周囲にはみ出た受光
面には、短波長の光が直接に入射することとなるため
に、この下部のフォトダイオ−ドの出力には、本来所望
の長波長の光だけでなく短波長の光も含まれることとな
るために、いわゆる色分解能が低下してしまうという問
題が生ずる。
【０００４】本発明は上記実情に鑑みてなされたもの
で、光電変換素子を積層した構造を有するカラ−イメ−
ジセンサの色分解能を向上することを目的とするもので
ある。
で、光電変換素子を積層した構造を有するカラ−イメ−
ジセンサの色分解能を向上することを目的とするもので
ある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
め本発明に係るカラ−画像読取用イメ−ジセンサは、受
光面に対して垂直方向に複数の光電変換素子を積層して
なるカラ−画像読取用イメ−ジセンサにおいて、前記複
数の光電変換素子の受光面を光の入射側から光の進行方
向に順に沿って小さく形成してなるものである。
め本発明に係るカラ−画像読取用イメ−ジセンサは、受
光面に対して垂直方向に複数の光電変換素子を積層して
なるカラ−画像読取用イメ−ジセンサにおいて、前記複
数の光電変換素子の受光面を光の入射側から光の進行方
向に順に沿って小さく形成してなるものである。
【０００６】
【作用】したがって、光の入射側から光の進行方向に沿
って光電変換素子の受光面が除々に小さくなって、光の
入射側に近い光電変換素子を経ずにその下側の光電変換
素子に、光が直接入射することがないよう作用するため
に、不必要な光が入射して色分解能が低下することがな
く、確実な色分解がなされるものである。
って光電変換素子の受光面が除々に小さくなって、光の
入射側に近い光電変換素子を経ずにその下側の光電変換
素子に、光が直接入射することがないよう作用するため
に、不必要な光が入射して色分解能が低下することがな
く、確実な色分解がなされるものである。
【０００７】
【実施例】以下、本発明に係るカラ−画像読取用イメ−
ジセンサの一実施例について図１乃至図３を参照しなが
ら説明する。ここで、図１はカラ−画像読取用イメ−ジ
センサの一実施例における平面図、図２は図１のＡ−Ａ
線拡大断面図、図３は図１のＢ−Ｂ線断面図である。こ
のカラ−画像読取用イメ−ジセンサは、基本的には、ガ
ラス等の絶縁基板１の上に形成された下部フォトダイオ
−ドＢと、この下部フォトダイオ−ドＢの上に積層され
た上部フォトダイオ−ドＡとからなるものであるが、本
実施例においては、下部フォトダイオ−ドＢと絶縁基板
１との間には、第１薄膜電界効果トランジスタ（以下、
「第１ＴＦＴ」と略称する。）２が配されている。この
第１ＴＦＴ２は、下部フォトダイオ−ドＢに接続され
て、下部フォトダイオ−ドＢからの画素信号を選択して
外部回路に出力する役割を果たすものであるが、必ずし
も下部フォトダイオ−ドＢと絶縁基板１との間に配され
なければならないものでなく、また、スイッチング機能
を有するものであれば、特に、ＴＦＴに限られず、他の
素子でもよいものである。尚、上部フォトダイオ−ドＡ
にも同様の機能を果たす第２ＴＦＴ３が接続されてお
り、上部及び下部フォトダイオ−ドＡ，Ｂが配された部
位の近傍に設けられている。
ジセンサの一実施例について図１乃至図３を参照しなが
ら説明する。ここで、図１はカラ−画像読取用イメ−ジ
センサの一実施例における平面図、図２は図１のＡ−Ａ
線拡大断面図、図３は図１のＢ−Ｂ線断面図である。こ
のカラ−画像読取用イメ−ジセンサは、基本的には、ガ
ラス等の絶縁基板１の上に形成された下部フォトダイオ
−ドＢと、この下部フォトダイオ−ドＢの上に積層され
た上部フォトダイオ−ドＡとからなるものであるが、本
実施例においては、下部フォトダイオ−ドＢと絶縁基板
１との間には、第１薄膜電界効果トランジスタ（以下、
「第１ＴＦＴ」と略称する。）２が配されている。この
第１ＴＦＴ２は、下部フォトダイオ−ドＢに接続され
て、下部フォトダイオ−ドＢからの画素信号を選択して
外部回路に出力する役割を果たすものであるが、必ずし
も下部フォトダイオ−ドＢと絶縁基板１との間に配され
なければならないものでなく、また、スイッチング機能
を有するものであれば、特に、ＴＦＴに限られず、他の
素子でもよいものである。尚、上部フォトダイオ−ドＡ
にも同様の機能を果たす第２ＴＦＴ３が接続されてお
り、上部及び下部フォトダイオ−ドＡ，Ｂが配された部
位の近傍に設けられている。
【０００８】また、このカラ−画像読取用イメ−ジセン
サは、一次元配列のいわゆるラインタイプのイメ−ジセ
ンサであっても、また、二次元配列のイメ−ジセンサの
いずれであってもよいものである。絶縁基板１の上に
は、第１絶縁層４が配されており、この第１絶縁層４
は、例えば、窒化シリコン（ＳｉＮｘ）膜により形成さ
れているものである。そして、この第１絶縁層４上に第
１ＴＦＴ２の一部を形成する第１半導体層５、ｎ+ オ−
ミック層６及び第２電極７が順に積層されている。ここ
で、第１半導体層５は、例えば、水素化アモルファスシ
リコン（ａ−Ｓｉ：Ｈ）から、第２電極７は、例えば、
クロム（Ｃｒ）から、それぞれなるものである。尚、Ｔ
ＦＴそれ自体は公知・周知であり、本発明の要旨とは直
接関係しないので、ここでの説明は以上に止め、その詳
細な説明は省略する。
サは、一次元配列のいわゆるラインタイプのイメ−ジセ
ンサであっても、また、二次元配列のイメ−ジセンサの
いずれであってもよいものである。絶縁基板１の上に
は、第１絶縁層４が配されており、この第１絶縁層４
は、例えば、窒化シリコン（ＳｉＮｘ）膜により形成さ
れているものである。そして、この第１絶縁層４上に第
１ＴＦＴ２の一部を形成する第１半導体層５、ｎ+ オ−
ミック層６及び第２電極７が順に積層されている。ここ
で、第１半導体層５は、例えば、水素化アモルファスシ
リコン（ａ−Ｓｉ：Ｈ）から、第２電極７は、例えば、
クロム（Ｃｒ）から、それぞれなるものである。尚、Ｔ
ＦＴそれ自体は公知・周知であり、本発明の要旨とは直
接関係しないので、ここでの説明は以上に止め、その詳
細な説明は省略する。
【０００９】下部フォトダイオ−ドＢは、上述の第１Ｔ
ＦＴ２の一部を構成する第２電極７を第１ＴＦＴ２と共
通として、他に、第２半導体層８及び第１透明電極９か
ら構成されるものである。ここで、第２半導体層８は、
例えば、ｐｉｎ型の水素化アモルファスシリコン（ａ−
Ｓｉ：Ｈ）からなるものである。また、第１透明電極９
は、例えば、酸化インジウム・スズ（ＩＴＯ）からな
り、上部フォトダイオ−ドＡと共通の電極となっている
もので、図１で言えば、紙面左右方向に延設されてお
り、離散的に配置された他の上部及び下部フォトダイオ
−ド（図示せず。）に、同様に接合されている。本実施
例における第１透明電極９は、下部フォトダイオ−ドＢ
に臨む面が、この下部フォトダイオ−ドＢ側へ突出形成
されて（図２参照）、この突出部分が第２半導体層８に
接合している。さらに、上述の第２半導体層８及び第１
透明電極９は、光の入射方向（図２において白抜き矢印
方向）に臨む面（図１において点線表示）の面積が上部
フォトダイオ−ドＡに比べて小さく設定されている。ま
た、第２半導体層８の層厚（図２において紙面上下方
向）は、上部フォトダイオ−ドＢの第３半導体層１１の
層厚より厚く設定して、赤色を中心とした比較的長波長
の光を吸収し易くしてある。この下部フォトダイオ−ド
Ｂの周囲で、前述した第１絶縁層４と、第１透明電極９
との間には、第３絶縁層１０が、例えば、ポリミドから
形成されている。
ＦＴ２の一部を構成する第２電極７を第１ＴＦＴ２と共
通として、他に、第２半導体層８及び第１透明電極９か
ら構成されるものである。ここで、第２半導体層８は、
例えば、ｐｉｎ型の水素化アモルファスシリコン（ａ−
Ｓｉ：Ｈ）からなるものである。また、第１透明電極９
は、例えば、酸化インジウム・スズ（ＩＴＯ）からな
り、上部フォトダイオ−ドＡと共通の電極となっている
もので、図１で言えば、紙面左右方向に延設されてお
り、離散的に配置された他の上部及び下部フォトダイオ
−ド（図示せず。）に、同様に接合されている。本実施
例における第１透明電極９は、下部フォトダイオ−ドＢ
に臨む面が、この下部フォトダイオ−ドＢ側へ突出形成
されて（図２参照）、この突出部分が第２半導体層８に
接合している。さらに、上述の第２半導体層８及び第１
透明電極９は、光の入射方向（図２において白抜き矢印
方向）に臨む面（図１において点線表示）の面積が上部
フォトダイオ−ドＡに比べて小さく設定されている。ま
た、第２半導体層８の層厚（図２において紙面上下方
向）は、上部フォトダイオ−ドＢの第３半導体層１１の
層厚より厚く設定して、赤色を中心とした比較的長波長
の光を吸収し易くしてある。この下部フォトダイオ−ド
Ｂの周囲で、前述した第１絶縁層４と、第１透明電極９
との間には、第３絶縁層１０が、例えば、ポリミドから
形成されている。
【００１０】上部フォトダイオ−ドＡは、下部フォトダ
イオ−ドＢ側から、第１透明電極９、第３半導体層１
１、第２透明電極１２を順に積層してなるもので、第１
透明電極９は、上述したように下部フォトダイオ−ドＢ
と共通電極となっているものである。ここで、第３半導
体層１１は、前述の第２半導体層８を構成する半導体材
より大きなバンドギャップを有する半導体材、例えば、
アモルファス水素化シリコンカ−ボン（ａ−ＳｉＣ：
Ｈ）から構成され、第２半導体層８より層厚を薄くし
て、青色を中心とした比較的短波長の光を吸収するよう
にしてあるものである。また、第２透明電極１２は、第
１透明電極９同様、例えば、酸化インジウム・スズ（Ｉ
ＴＯ）から形成されてなるものである。そして、この上
部フォトダイオ−ドＡの周囲には、第４絶縁層１３が、
例えば、ポリイミドから形成されている。
イオ−ドＢ側から、第１透明電極９、第３半導体層１
１、第２透明電極１２を順に積層してなるもので、第１
透明電極９は、上述したように下部フォトダイオ−ドＢ
と共通電極となっているものである。ここで、第３半導
体層１１は、前述の第２半導体層８を構成する半導体材
より大きなバンドギャップを有する半導体材、例えば、
アモルファス水素化シリコンカ−ボン（ａ−ＳｉＣ：
Ｈ）から構成され、第２半導体層８より層厚を薄くし
て、青色を中心とした比較的短波長の光を吸収するよう
にしてあるものである。また、第２透明電極１２は、第
１透明電極９同様、例えば、酸化インジウム・スズ（Ｉ
ＴＯ）から形成されてなるものである。そして、この上
部フォトダイオ−ドＡの周囲には、第４絶縁層１３が、
例えば、ポリイミドから形成されている。
【００１１】次に、このカラ−画像読取用イメ−ジセン
サの製造プロセスについて説明する。尚、絶縁基板１上
に、第１絶縁層４、第１半導体層５、ｎ+ オ−ミック層
６及び第２電極７を着膜積層する製造プロセスは、ＴＦ
Ｔの製造プロセスとして公知・周知のプロセスであるの
で、ここでの説明は省略して、上部及び下部フォトダイ
オ−ドＡ，Ｂの製造プロセスを中心に説明する。先ず、
第２電極７を形成した後に、プラズマＣＶＤ法により水
素化アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ：Ｈ）を着膜して
ｐｉｎ型の第２半導体層８を形成する。すなわち、第２
電極７側から、先ず、ホスフィン（ＰＨ3 ）を１％ド−
プしたシラシン（ＳｉＨ4 ）ガス中でａ−Ｓｉ：Ｈを２
００オングストロ−ム程度着膜させてｎ層を形成する。
次に、ＳｉＨ4 ガスのみを用いて、ｉ型のａ−Ｓｉ：Ｈ
を１μｍ程度着膜し、続いて、ジボラン（Ｂ2 Ｈ6 ）を
１％ド−プしたＳｉＨ4 ガス中でａ−Ｓｉ：Ｈを２００
オングストロ−ム程度着膜させてｐ層を形成することで
ｐｉｎ型半導体膜が形成される。そして、このｐｉｎ型
半導体膜をドライエチングによりパタ−ニングすること
により、第２半導体層８が完成する。
サの製造プロセスについて説明する。尚、絶縁基板１上
に、第１絶縁層４、第１半導体層５、ｎ+ オ−ミック層
６及び第２電極７を着膜積層する製造プロセスは、ＴＦ
Ｔの製造プロセスとして公知・周知のプロセスであるの
で、ここでの説明は省略して、上部及び下部フォトダイ
オ−ドＡ，Ｂの製造プロセスを中心に説明する。先ず、
第２電極７を形成した後に、プラズマＣＶＤ法により水
素化アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ：Ｈ）を着膜して
ｐｉｎ型の第２半導体層８を形成する。すなわち、第２
電極７側から、先ず、ホスフィン（ＰＨ3 ）を１％ド−
プしたシラシン（ＳｉＨ4 ）ガス中でａ−Ｓｉ：Ｈを２
００オングストロ−ム程度着膜させてｎ層を形成する。
次に、ＳｉＨ4 ガスのみを用いて、ｉ型のａ−Ｓｉ：Ｈ
を１μｍ程度着膜し、続いて、ジボラン（Ｂ2 Ｈ6 ）を
１％ド−プしたＳｉＨ4 ガス中でａ−Ｓｉ：Ｈを２００
オングストロ−ム程度着膜させてｐ層を形成することで
ｐｉｎ型半導体膜が形成される。そして、このｐｉｎ型
半導体膜をドライエチングによりパタ−ニングすること
により、第２半導体層８が完成する。
【００１２】次に、この第２半導体層８の形成前に着膜
した第２電極７となるべき金属膜を、所望の形状にパタ
−ニングし、続いて、既に着膜済のｎ+オ−ミック膜
（ｎ+オ−ミック層６用）及び第１半導体膜（第１半導
体層５用）をそれぞれエッチングして、ｎ+ オ−ミック
層６及び第１半導体層５を形成する。続いて、ポリイミ
ドをロ−ルコ−ト又はスピンコ−トで着膜し、さらに、
フォトリソ法により、コンタクト孔１４を設けて、第３
絶縁層１０を形成する。その後、酸化インジウム・スズ
（第１透明電極９用）をスパッタ法又は蒸着法により２
０００オングストロ−ム程度着膜する。
した第２電極７となるべき金属膜を、所望の形状にパタ
−ニングし、続いて、既に着膜済のｎ+オ−ミック膜
（ｎ+オ−ミック層６用）及び第１半導体膜（第１半導
体層５用）をそれぞれエッチングして、ｎ+ オ−ミック
層６及び第１半導体層５を形成する。続いて、ポリイミ
ドをロ−ルコ−ト又はスピンコ−トで着膜し、さらに、
フォトリソ法により、コンタクト孔１４を設けて、第３
絶縁層１０を形成する。その後、酸化インジウム・スズ
（第１透明電極９用）をスパッタ法又は蒸着法により２
０００オングストロ−ム程度着膜する。
【００１３】次に、第３半導体層１１用のアモルファス
水素化シリコンカ−ボン（ａ−ＳｉＣ：Ｈ）をプラズマ
ＣＶＤ法により１０００乃至３０００オングストロ−ム
程度着膜し、続いて、ＩＴＯ（第２透明電極１２用）を
スパッタ法により５００オングストロ−ム程度着膜す
る。そして、この第２透明電極１２形成用のＩＴＯ膜を
所望の形状にパタ−ニングして第２透明電極１２を形成
し、次に、先に着膜した第３半導体層１１用のアモルフ
ァス水素化シリコンカ−ボン（ａ−ＳｉＣ：Ｈ）膜をエ
ッチングにより所望の形状にして第３半導体層１１を形
成するとともに、第２透明電極１２をリエッチングする
ことにより、その形状を整える。この後、着膜済である
第１透明電極９形成用のＩＴＯ膜を所望の形状にパタ−
ニングすることにより第１透明電極９が形成される。
水素化シリコンカ−ボン（ａ−ＳｉＣ：Ｈ）をプラズマ
ＣＶＤ法により１０００乃至３０００オングストロ−ム
程度着膜し、続いて、ＩＴＯ（第２透明電極１２用）を
スパッタ法により５００オングストロ−ム程度着膜す
る。そして、この第２透明電極１２形成用のＩＴＯ膜を
所望の形状にパタ−ニングして第２透明電極１２を形成
し、次に、先に着膜した第３半導体層１１用のアモルフ
ァス水素化シリコンカ−ボン（ａ−ＳｉＣ：Ｈ）膜をエ
ッチングにより所望の形状にして第３半導体層１１を形
成するとともに、第２透明電極１２をリエッチングする
ことにより、その形状を整える。この後、着膜済である
第１透明電極９形成用のＩＴＯ膜を所望の形状にパタ−
ニングすることにより第１透明電極９が形成される。
【００１４】そして、この後は、この種の光電変換素子
の製造プロセスとして、公知・周知のプロセスを経て、
本センサの製造が完了する。その製造プロセスは、本発
明に係るカラ−画像読取用イメ−ジセンサ特有のもので
はないので、作業の概略を記するのみに止めるものとす
る。すなわち、上述の第１透明電極９の形成後は、先
ず、第４絶縁層１３となる例えばポリイミドを着膜及び
パタ−ニングを行い第４絶縁層１３を形成する。次に、
既に着膜済の第１絶縁層４形成用のシリコン窒化（Ｓｉ
Ｎｘ）膜をパタ−ニングして第１絶縁層４を形成し、最
後に、例えば、アルミニウム（Ａｌ）を着膜し、パタ−
ニングすることにより、第２ＴＦＴ３を構成する第３電
極１５を形成して完了する。
の製造プロセスとして、公知・周知のプロセスを経て、
本センサの製造が完了する。その製造プロセスは、本発
明に係るカラ−画像読取用イメ−ジセンサ特有のもので
はないので、作業の概略を記するのみに止めるものとす
る。すなわち、上述の第１透明電極９の形成後は、先
ず、第４絶縁層１３となる例えばポリイミドを着膜及び
パタ−ニングを行い第４絶縁層１３を形成する。次に、
既に着膜済の第１絶縁層４形成用のシリコン窒化（Ｓｉ
Ｎｘ）膜をパタ−ニングして第１絶縁層４を形成し、最
後に、例えば、アルミニウム（Ａｌ）を着膜し、パタ−
ニングすることにより、第２ＴＦＴ３を構成する第３電
極１５を形成して完了する。
【００１５】次に、上記構成におけるカラ−画像読取用
イメ−ジセンサの概略動作について図４を参照しながら
説明をする。先ず、本実施例に係るカラ−画像読取用イ
メ−ジセンサの電気的等価回路は、図４に示されるよう
に、下部フォトダイオ−ドＢについて考えると、本実施
例においては、第１透明電極９側からｐ，ｉ，ｎの各層
が形成されているので、下部フォトダイオ−ドＢは、第
１透明電極９側がアノ−ド、第２電極７側がカソ−ドと
なる。そして、下部フォトダイオ−ドＢと上部フォトダ
イオ−ドＡとの共通電極である第１透明電極９には、２
つのフォトダイオ−ドＡ，Ｂの同一の極が接続されるの
が原則であるので、上部フォトダイオ−ドＡについて
も、アノ−ド側がこの第１透明電極９に接続され、カソ
−ドは第２ＴＦＴ３のドレインに接続されて、第１透明
電極９にはバイアス電圧として、外部直流電源１６の負
極側が接続されている。尚、下部フォトダイオ−ドＢの
カソ−ドも同様に第１ＴＦＴ２のドレインに接続されて
いる。
イメ−ジセンサの概略動作について図４を参照しながら
説明をする。先ず、本実施例に係るカラ−画像読取用イ
メ−ジセンサの電気的等価回路は、図４に示されるよう
に、下部フォトダイオ−ドＢについて考えると、本実施
例においては、第１透明電極９側からｐ，ｉ，ｎの各層
が形成されているので、下部フォトダイオ−ドＢは、第
１透明電極９側がアノ−ド、第２電極７側がカソ−ドと
なる。そして、下部フォトダイオ−ドＢと上部フォトダ
イオ−ドＡとの共通電極である第１透明電極９には、２
つのフォトダイオ−ドＡ，Ｂの同一の極が接続されるの
が原則であるので、上部フォトダイオ−ドＡについて
も、アノ−ド側がこの第１透明電極９に接続され、カソ
−ドは第２ＴＦＴ３のドレインに接続されて、第１透明
電極９にはバイアス電圧として、外部直流電源１６の負
極側が接続されている。尚、下部フォトダイオ−ドＢの
カソ−ドも同様に第１ＴＦＴ２のドレインに接続されて
いる。
【００１６】そして、上部フォトダイオ−ドＡの第２透
明電極１２側から光が入射すると、この光（図２におい
て白抜矢印）は、先ず、第２透明電極１２を透過して、
第３半導体層１１において、青色を中心とした短波長の
光が吸収され、その吸収エネルギ−に応じた光電荷が下
部フォトダイオ−ドＢの空乏層容量（図示せず）に蓄積
される。入射光の内、青色を中心とした短波長の光の殆
どは第３半導体層１１において吸収又は減衰するため
に、赤色を中心とした比較的長波長の光のエネルギ−
は、第３半導体層１１においては吸収されずに、第３半
導体層１１を透過して第１透明電極９を介して第２半導
体層８に至ることとなる。この時、第２半導体層８は光
の入射方向（図２において紙面上下方向）に望む面の面
積が第２透明電極１２及び第３半導体層１１に比べて小
さく設定されているので、第２透明電極１２及び第３半
導体層１１の周囲を通過した短波長の光が第１透明電極
９及び第２透明電極１２に直接入射することはなく、そ
のため、従来に比し高い色分解能が確保できることとな
る。そして、下部フォトダイオ−ドＢの空乏層容量（図
示せず）には、第２半導体層８に入射した長波長の光の
エネルギに応じた光電荷が蓄積される。
明電極１２側から光が入射すると、この光（図２におい
て白抜矢印）は、先ず、第２透明電極１２を透過して、
第３半導体層１１において、青色を中心とした短波長の
光が吸収され、その吸収エネルギ−に応じた光電荷が下
部フォトダイオ−ドＢの空乏層容量（図示せず）に蓄積
される。入射光の内、青色を中心とした短波長の光の殆
どは第３半導体層１１において吸収又は減衰するため
に、赤色を中心とした比較的長波長の光のエネルギ−
は、第３半導体層１１においては吸収されずに、第３半
導体層１１を透過して第１透明電極９を介して第２半導
体層８に至ることとなる。この時、第２半導体層８は光
の入射方向（図２において紙面上下方向）に望む面の面
積が第２透明電極１２及び第３半導体層１１に比べて小
さく設定されているので、第２透明電極１２及び第３半
導体層１１の周囲を通過した短波長の光が第１透明電極
９及び第２透明電極１２に直接入射することはなく、そ
のため、従来に比し高い色分解能が確保できることとな
る。そして、下部フォトダイオ−ドＢの空乏層容量（図
示せず）には、第２半導体層８に入射した長波長の光の
エネルギに応じた光電荷が蓄積される。
【００１７】上部フォトダイオ−ドＡ及び下部フォトダ
イオ−ドＢにそれぞれ蓄積された光電荷の読み出しは、
よく知られているように、それぞれ第１ＴＦＴ２、第２
ＴＦＴ３を導通状態とすることにより行われる。尚、図
４においては、各ＴＦＴ２，３のゲ−ト、ソ−スの接続
は省略してあるが、ゲ−トは同一のゲ−ト信号線（図示
せず）に接続されて、第１ＴＦＴ２と第２ＴＦＴ３は同
時に駆動されるようにしておき、ソ−スは、それぞれ別
個の出力信号線（図示せず）に接続して、それぞれ別々
に画素信号を取り出した後に、図示しない外部の回路で
信号合成するか、又は、第１ＴＦＴ２及び第２ＴＦＴ３
のソ−スを接続して、１つの出力信号線に各出力を同時
に取り出して重畳させるようにするか、２通りの出力形
態が可能であり、いずれでもよい。
イオ−ドＢにそれぞれ蓄積された光電荷の読み出しは、
よく知られているように、それぞれ第１ＴＦＴ２、第２
ＴＦＴ３を導通状態とすることにより行われる。尚、図
４においては、各ＴＦＴ２，３のゲ−ト、ソ−スの接続
は省略してあるが、ゲ−トは同一のゲ−ト信号線（図示
せず）に接続されて、第１ＴＦＴ２と第２ＴＦＴ３は同
時に駆動されるようにしておき、ソ−スは、それぞれ別
個の出力信号線（図示せず）に接続して、それぞれ別々
に画素信号を取り出した後に、図示しない外部の回路で
信号合成するか、又は、第１ＴＦＴ２及び第２ＴＦＴ３
のソ−スを接続して、１つの出力信号線に各出力を同時
に取り出して重畳させるようにするか、２通りの出力形
態が可能であり、いずれでもよい。
【００１８】次に、第２の実施例について図５及び図６
を参照しつつ説明する。尚、第１の実施例に係るカラ−
画像読取用イメ−ジセンサと同一の構成要素について
は、同一の符号を付してその説明を省略し、以下、異な
る点を中心に説明する。この第２の実施例に係るカラ−
画像読取用イメ−ジセンサは、いわゆるＲ（赤），Ｇ
（緑），Ｂ（青）の三色分離ができるように第１の実施
例に対してさらにもう一つフォトダイオ−ドを追加した
ものである。すなわち、このカラ−画像読取用イメ−ジ
センサは、下部フォトダイオ−ドＢと、中央フォトダイ
オ−ドＤと、最上部フォトダイオ−ドＣとから構成され
ており、中央フォトダイオ−ドＤは、第１の実施例にお
ける上部フォトダイオ−ドＡ（図２参照）に相当するも
のである。したがって、最上部フォトダイオ−ドＣを除
く中央フォトダイオ−ドＤから下（図５において紙面下
方向）の部分は、第１の実施例における構造と基本的に
同一である。
を参照しつつ説明する。尚、第１の実施例に係るカラ−
画像読取用イメ−ジセンサと同一の構成要素について
は、同一の符号を付してその説明を省略し、以下、異な
る点を中心に説明する。この第２の実施例に係るカラ−
画像読取用イメ−ジセンサは、いわゆるＲ（赤），Ｇ
（緑），Ｂ（青）の三色分離ができるように第１の実施
例に対してさらにもう一つフォトダイオ−ドを追加した
ものである。すなわち、このカラ−画像読取用イメ−ジ
センサは、下部フォトダイオ−ドＢと、中央フォトダイ
オ−ドＤと、最上部フォトダイオ−ドＣとから構成され
ており、中央フォトダイオ−ドＤは、第１の実施例にお
ける上部フォトダイオ−ドＡ（図２参照）に相当するも
のである。したがって、最上部フォトダイオ−ドＣを除
く中央フォトダイオ−ドＤから下（図５において紙面下
方向）の部分は、第１の実施例における構造と基本的に
同一である。
【００１９】最上部フォトダイオ−ドＣは、基本的に
は、下部及び中央フォトダイオ−ドＢ，Ｄと同一の構造
を有してなるもので、具体的には、酸化インジウム・ス
ズ（ＩＴＯ）等からなる第３透明電極１７と、ｐｉｎ型
のａ−Ｓｉ：Ｈからなる第４半導体層１８と、ＩＴＯ等
からなる第４透明電極１９とが順次積層され、さらにこ
れら全体を被覆するように形成されたポリイミド等から
なる第５絶縁層２０とからなるものである。そして、図
６に示されるように光の入射方向（図５において白抜き
矢印）に望む各フォトダイオ−ドＣ，Ｄ，Ｂの面積は、
最上部フォトダイオ−ドＣ側から下部フォトダイオ−ド
Ｂへ向かうに従い除々に小さく設定してある。
は、下部及び中央フォトダイオ−ドＢ，Ｄと同一の構造
を有してなるもので、具体的には、酸化インジウム・ス
ズ（ＩＴＯ）等からなる第３透明電極１７と、ｐｉｎ型
のａ−Ｓｉ：Ｈからなる第４半導体層１８と、ＩＴＯ等
からなる第４透明電極１９とが順次積層され、さらにこ
れら全体を被覆するように形成されたポリイミド等から
なる第５絶縁層２０とからなるものである。そして、図
６に示されるように光の入射方向（図５において白抜き
矢印）に望む各フォトダイオ−ドＣ，Ｄ，Ｂの面積は、
最上部フォトダイオ−ドＣ側から下部フォトダイオ−ド
Ｂへ向かうに従い除々に小さく設定してある。
【００２０】また、最上部フォトダイオ−ドＣの第４半
導体層１８はＢ（青）を、中央フォトダイオ−ドＤの第
３半導体層１１はＧ（緑）を、下部フォトダイオ−ドＢ
の第２半導体層８はＲ（赤）を、それぞれ中心とした光
を吸収するように調節してある。この吸収波長域の調節
技術は、既に公知・周知であるのでここでの詳細な説明
はしないが、概略のみ一例を挙げれば、例えば、半導体
層のバンドギャップを変えたり、又は、同一の半導体材
料で層厚を変えたりすることにより吸収波長の範囲を変
えることができる。
導体層１８はＢ（青）を、中央フォトダイオ−ドＤの第
３半導体層１１はＧ（緑）を、下部フォトダイオ−ドＢ
の第２半導体層８はＲ（赤）を、それぞれ中心とした光
を吸収するように調節してある。この吸収波長域の調節
技術は、既に公知・周知であるのでここでの詳細な説明
はしないが、概略のみ一例を挙げれば、例えば、半導体
層のバンドギャップを変えたり、又は、同一の半導体材
料で層厚を変えたりすることにより吸収波長の範囲を変
えることができる。
【００２１】尚、本実施例における最上部フォトダイオ
−ドＣの第３及び第４透明電極１７，１９は、中央フォ
トダイオ−ドＤ、下部フォトダイオ−ドＢの電極７，９
及び１２とは構造的に独立しているが、電気的には第３
透明電極１７又は第４透明電極１９のいずれかは、第１
透明電極９が接続される外部直流電源１６（図４参照）
の負極側に接続されるようになっている。また、第３Ｔ
ＦＴ２１は、最上部フォトダイオ−ドＣに直列に接続さ
れ、第１及び第２ＴＦＴ２，３同様に、最上部フォトダ
イオ−ドＣ画素信号を図示しない外部回路に出力するも
のである。その詳細については、第１及び第２ＴＦＴ
２，３同様、本発明の要旨とは直接関係しないので、こ
こでの説明は省略する。
−ドＣの第３及び第４透明電極１７，１９は、中央フォ
トダイオ−ドＤ、下部フォトダイオ−ドＢの電極７，９
及び１２とは構造的に独立しているが、電気的には第３
透明電極１７又は第４透明電極１９のいずれかは、第１
透明電極９が接続される外部直流電源１６（図４参照）
の負極側に接続されるようになっている。また、第３Ｔ
ＦＴ２１は、最上部フォトダイオ−ドＣに直列に接続さ
れ、第１及び第２ＴＦＴ２，３同様に、最上部フォトダ
イオ−ドＣ画素信号を図示しない外部回路に出力するも
のである。その詳細については、第１及び第２ＴＦＴ
２，３同様、本発明の要旨とは直接関係しないので、こ
こでの説明は省略する。
【００２２】
【発明の効果】本発明によれば、光の入射方向に光電変
換素子を積層すると共に、各光電変換素子の受光面を光
の入射側から除々に小さくしたことにより、本来受光さ
れるべき波長の光以外の不必要な光が受光面に直接入射
することがなくなるので、色の分解が確実となり、分解
能が高いカラ−画像読取用イメ−ジセンサを提供するこ
とができるものである。
換素子を積層すると共に、各光電変換素子の受光面を光
の入射側から除々に小さくしたことにより、本来受光さ
れるべき波長の光以外の不必要な光が受光面に直接入射
することがなくなるので、色の分解が確実となり、分解
能が高いカラ−画像読取用イメ−ジセンサを提供するこ
とができるものである。
【図１】 本発明に係るカラ−画像読取用イメ−ジセン
サの一実施例における平面図である。
サの一実施例における平面図である。
【図２】 図１のＡ−Ａ線断面図である。
【図３】 図１のＢ−Ｂ線断面図である。
【図４】 第１の実施例に係るカラ−画像読取用イメ−
ジセンサの等価回路である。
ジセンサの等価回路である。
【図５】 他の実施例における平面図である。
【図６】 図５のＣ−Ｃ線断面図である。
１…絶縁基板、７…第２電極、８…第２半導体層、９…
第１透明電極、１０…第３絶縁層、１１…第３半導体
層、１２…第２透明電極
第１透明電極、１０…第３絶縁層、１１…第３半導体
層、１２…第２透明電極
Claims (1)
- 【請求項１】 受光面に対して垂直方向に複数の光電変
換素子を積層してなるカラ−画像読取用イメ−ジセンサ
において、前記複数の光電変換素子の受光面を光の入射
側から光の進行方向に沿って順に小さく形成したことを
特徴とするカラ−画像読取用イメ−ジセンサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3229679A JPH0548825A (ja) | 1991-08-16 | 1991-08-16 | カラ−画像読取用イメ−ジセンサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3229679A JPH0548825A (ja) | 1991-08-16 | 1991-08-16 | カラ−画像読取用イメ−ジセンサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0548825A true JPH0548825A (ja) | 1993-02-26 |
Family
ID=16895995
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3229679A Pending JPH0548825A (ja) | 1991-08-16 | 1991-08-16 | カラ−画像読取用イメ−ジセンサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0548825A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100701582B1 (ko) * | 2005-06-27 | 2007-03-29 | 연세대학교 산학협력단 | Ｃｍｏｓ 이미지센서용 적층형 포토다이오드 및 그 제조방법 |
| US7671435B2 (en) | 2005-09-29 | 2010-03-02 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Pixel having two semiconductor layers, image sensor including the pixel, and image processing system including the image sensor |
-
1991
- 1991-08-16 JP JP3229679A patent/JPH0548825A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100701582B1 (ko) * | 2005-06-27 | 2007-03-29 | 연세대학교 산학협력단 | Ｃｍｏｓ 이미지센서용 적층형 포토다이오드 및 그 제조방법 |
| US7671435B2 (en) | 2005-09-29 | 2010-03-02 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Pixel having two semiconductor layers, image sensor including the pixel, and image processing system including the image sensor |
| US10249677B2 (en) | 2005-09-29 | 2019-04-02 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Pixel having two semiconductor layers, image sensor including the pixel, and image processing system including the image sensor |
| US11094732B2 (en) | 2005-09-29 | 2021-08-17 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Pixel having two semiconductor layers, image sensor including the pixel, and image processing system including the image sensor |
| US11152419B2 (en) | 2005-09-29 | 2021-10-19 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Pixel having two semiconductor layers, image sensor including the pixel, and image processing system including the image sensor |
| US11862660B2 (en) | 2005-09-29 | 2024-01-02 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Pixel having two semiconductor layers, image sensor including the pixel, and image processing system including the image sensor |
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