JPH0680810B2 - 固体撮像素子 - Google Patents
固体撮像素子Info
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- JPH0680810B2 JPH0680810B2 JP23076786A JP23076786A JPH0680810B2 JP H0680810 B2 JPH0680810 B2 JP H0680810B2 JP 23076786 A JP23076786 A JP 23076786A JP 23076786 A JP23076786 A JP 23076786A JP H0680810 B2 JPH0680810 B2 JP H0680810B2
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- Japan
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- solid
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- transparent electrode
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Links
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 11
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 claims description 8
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 7
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 5
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 4
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 13
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 6
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 3
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 3
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices 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
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/146—Imager structures
- H01L27/148—Charge coupled imagers
- H01L27/14831—Area CCD imagers
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
- Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
- Measurement Of Radiation (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は面情報を電気信号の形態で検出する撮像素子に
関し、特に固体撮像素子に関する。
関し、特に固体撮像素子に関する。
（従来の技術） 従来この種の固体撮像素子には電子の反射回析像や透過
像等を検出するためのものが存在しなかつた。これらの
電子像の検出にはもつぱら螢光板あるいは写真フイルム
が用いられ、解析や記録保存の用途には後者が用いられ
ていた。
像等を検出するためのものが存在しなかつた。これらの
電子像の検出にはもつぱら螢光板あるいは写真フイルム
が用いられ、解析や記録保存の用途には後者が用いられ
ていた。
（発明が解決しようとする問題点） 上述した従来の技術では、電子の反射回析像や透過像を
螢光板で可視光に変換し、結像状態を調整した後写真フ
イルムに記録し、その現像及び印画紙への焼付け作業が
終了するまで解析を行なうことができない。すなわち、
電子像の観察から解析まで非常に時間を要するという欠
点がある。さらに、記録保存方法として写真フイルムは
記録密度が小さいという欠点がある。
螢光板で可視光に変換し、結像状態を調整した後写真フ
イルムに記録し、その現像及び印画紙への焼付け作業が
終了するまで解析を行なうことができない。すなわち、
電子像の観察から解析まで非常に時間を要するという欠
点がある。さらに、記録保存方法として写真フイルムは
記録密度が小さいという欠点がある。
（問題点を解決するための手段） 前述の問題点を解決するために本発明が提供する固体撮
像素子は、電子線照射領域全体が膜状の透明電極で覆わ
れており；前述電子線照射領域のうちの一部領域に該電
子線を検出する検出部が単位画素ごとに設けられ；この
検出だけに開口を有する遮光層が前記基板上に設けら
れ；該検出部は，電子線入射面側から前記基板に向かっ
て，電子−光量子変換を行なう蛍光物質層，前記透明電
極の一部，絶縁膜，および光電変換を光なうフォトダイ
オードをこの順に前記基板上に積層して構成されている
ことを特徴とする。
像素子は、電子線照射領域全体が膜状の透明電極で覆わ
れており；前述電子線照射領域のうちの一部領域に該電
子線を検出する検出部が単位画素ごとに設けられ；この
検出だけに開口を有する遮光層が前記基板上に設けら
れ；該検出部は，電子線入射面側から前記基板に向かっ
て，電子−光量子変換を行なう蛍光物質層，前記透明電
極の一部，絶縁膜，および光電変換を光なうフォトダイ
オードをこの順に前記基板上に積層して構成されている
ことを特徴とする。
（作用） 上述の本発明の固体撮像素子により、電子の反射回析像
や透明像を撮像した場合、各単位画素は入射電子線の強
度に対応した信号電荷を発生し、入射電子自体は透明電
極を通して素子表面から取り除かれる。各単位画素で発
生した信号電荷を従来の固体撮像素子同様に電気的走査
により順次転送し、素子外部へ時系列電気信号の形態で
出力する。
や透明像を撮像した場合、各単位画素は入射電子線の強
度に対応した信号電荷を発生し、入射電子自体は透明電
極を通して素子表面から取り除かれる。各単位画素で発
生した信号電荷を従来の固体撮像素子同様に電気的走査
により順次転送し、素子外部へ時系列電気信号の形態で
出力する。
上述の本発明の固体撮像素子では、電子の反射回析像や
透過像の面情報を時系列電気信号の形態で出力するの
で、CRTデイスプレイ上への拡大投影による観察及び電
子計算機を用いた演算処理が可能となり、観察と解析を
効率良く行なうことができる。また、記録保存方法の自
由度が増し、磁気テープやデイスク等を用いることが可
能となるので記録密度を増加させることができる。
透過像の面情報を時系列電気信号の形態で出力するの
で、CRTデイスプレイ上への拡大投影による観察及び電
子計算機を用いた演算処理が可能となり、観察と解析を
効率良く行なうことができる。また、記録保存方法の自
由度が増し、磁気テープやデイスク等を用いることが可
能となるので記録密度を増加させることができる。
（実施例） 次に本発明について図面を参照して説明する。
第１図及び第２図はそれぞれ本発明の一実施例の単位画
素断面図及び全体構成図である。
素断面図及び全体構成図である。
第１図に示す単位画素はＮ形Si基板13上に次のように構
成されている。Ｎ形Si基板13の表面付近にＰ形ウエル８
が形成されており、さらにそれの表面近傍にＮ形層９と
Ｎ形転送チヤンネル11が設けられている。Ｐ形ウエル８
とＮ形層９とでＮ−Ｐ型フオトダイオード10が構成され
ている。Ｎ形層９の一端とＮ形転送チヤンネル11におけ
るＮ形層９とは逆の一端にP+形チヤンネル阻止層12が設
けられており、単位画素間の信号電荷転送方向に対して
垂直方向に位置する両隣の単位画素から分離されてい
る。素子表面上全域にはゲート酸化膜４が形成されてい
る。Ｐ形ウエル８が基板表面まで達している領域とＮ形
転送チヤンネル11の上方のゲート酸化膜４内部に多結晶
Si電極７が設けられている。多結晶Si電極７の上方の位
置のゲート酸化膜４上に遮光Al層６が堆積されている。
遮光Al層６の表面及びそれが堆積されていないゲート酸
化膜４の表面、すなわち素子全面は保護膜３で覆われ、
その表面上で電子線が入射する全領域には透明電極２が
設けられている。Ｎ−Ｐ型フオトダイオード10の上方に
位置する透明電極２の部分上に螢光物質層１が形成され
ている。単位画素は、螢光物質層１、透明電極２の一
部、保護膜３とゲート酸化膜４を合わせた絶縁膜５の一
部、及びN-P型フオトダイオード10から鳴る検出部14、
ゲート酸化膜４の一部及び多結晶Si電極７とＰ型ウエル
８のゲート酸化膜４を挾んで互いに対向している部分か
ら成るトランスフアーゲート部15、さらにゲート酸化膜
４の一部、多結晶Si電極７、及びＮ形転送チヤンネル11
から成る垂直CCDレジスタ部16（少なくとも1/2段分）か
ら構成されている。
成されている。Ｎ形Si基板13の表面付近にＰ形ウエル８
が形成されており、さらにそれの表面近傍にＮ形層９と
Ｎ形転送チヤンネル11が設けられている。Ｐ形ウエル８
とＮ形層９とでＮ−Ｐ型フオトダイオード10が構成され
ている。Ｎ形層９の一端とＮ形転送チヤンネル11におけ
るＮ形層９とは逆の一端にP+形チヤンネル阻止層12が設
けられており、単位画素間の信号電荷転送方向に対して
垂直方向に位置する両隣の単位画素から分離されてい
る。素子表面上全域にはゲート酸化膜４が形成されてい
る。Ｐ形ウエル８が基板表面まで達している領域とＮ形
転送チヤンネル11の上方のゲート酸化膜４内部に多結晶
Si電極７が設けられている。多結晶Si電極７の上方の位
置のゲート酸化膜４上に遮光Al層６が堆積されている。
遮光Al層６の表面及びそれが堆積されていないゲート酸
化膜４の表面、すなわち素子全面は保護膜３で覆われ、
その表面上で電子線が入射する全領域には透明電極２が
設けられている。Ｎ−Ｐ型フオトダイオード10の上方に
位置する透明電極２の部分上に螢光物質層１が形成され
ている。単位画素は、螢光物質層１、透明電極２の一
部、保護膜３とゲート酸化膜４を合わせた絶縁膜５の一
部、及びN-P型フオトダイオード10から鳴る検出部14、
ゲート酸化膜４の一部及び多結晶Si電極７とＰ型ウエル
８のゲート酸化膜４を挾んで互いに対向している部分か
ら成るトランスフアーゲート部15、さらにゲート酸化膜
４の一部、多結晶Si電極７、及びＮ形転送チヤンネル11
から成る垂直CCDレジスタ部16（少なくとも1/2段分）か
ら構成されている。
本実施例の全体は、第２図に示すように、検出部14、ト
ランスフアーゲート部15及び垂直CCDレジスタ部16（少
なくとも1/2段分）から成る単位画素が２次元に配置さ
れた画素アレイ、全画素列の垂直CCDレジスタ部16の一
端近傍に設けられた水平CCDレジスタ部17並びにその出
力端から続く出力部18から構成され、インンターライン
転送方式である。
ランスフアーゲート部15及び垂直CCDレジスタ部16（少
なくとも1/2段分）から成る単位画素が２次元に配置さ
れた画素アレイ、全画素列の垂直CCDレジスタ部16の一
端近傍に設けられた水平CCDレジスタ部17並びにその出
力端から続く出力部18から構成され、インンターライン
転送方式である。
本発明の固体撮像素子に電子線が入射すると、検出部14
に入射した電子は、螢光物質層１の内部で持つていた運
動エネルギーを主に光量子に変換された後帯電防止用の
透明電極２を通してグラウンドに落とされる。それ以外
の電子すなわち透明電極２に直接入射した電子は、透明
電極２からＸ線あるいは２次電子の放出を生ぜしめる過
程、さらに透明電極２の内部の電子や格子原子との間の
相互作用による散乱等で待つていた運動エネルギーを失
い、過剰分については透明電極２を通してグラウンドへ
落とされる。従つて電子の反射回析像や透過像を発生さ
せる装置側の回路は電源〜電子銃〜透明電極２〜グラウ
ンド〜電源（アース）で閉じるどとになり、電子の反射
回析像や透過像の面情報を取り出す回路は独立に組むこ
とができる。
に入射した電子は、螢光物質層１の内部で持つていた運
動エネルギーを主に光量子に変換された後帯電防止用の
透明電極２を通してグラウンドに落とされる。それ以外
の電子すなわち透明電極２に直接入射した電子は、透明
電極２からＸ線あるいは２次電子の放出を生ぜしめる過
程、さらに透明電極２の内部の電子や格子原子との間の
相互作用による散乱等で待つていた運動エネルギーを失
い、過剰分については透明電極２を通してグラウンドへ
落とされる。従つて電子の反射回析像や透過像を発生さ
せる装置側の回路は電源〜電子銃〜透明電極２〜グラウ
ンド〜電源（アース）で閉じるどとになり、電子の反射
回析像や透過像の面情報を取り出す回路は独立に組むこ
とができる。
螢光物質層１の内部で電子の運動エネルギーによつて発
生した光量子は、透明電極２及び絶縁膜５を透過してN-
P型フオトダイオード10に入射し、信号電荷に変換され
る。この信号電荷はトランスフアーゲート部15を介して
垂直CCDレジスタ部16に移され、さらに垂直CCDレジスタ
部16〜水平CCDレジスタ部17〜出力部18へと順次転送さ
れる。
生した光量子は、透明電極２及び絶縁膜５を透過してN-
P型フオトダイオード10に入射し、信号電荷に変換され
る。この信号電荷はトランスフアーゲート部15を介して
垂直CCDレジスタ部16に移され、さらに垂直CCDレジスタ
部16〜水平CCDレジスタ部17〜出力部18へと順次転送さ
れる。
以上の動作により、電子の反射回析像や透過像の面情報
が時系列電気信号の形態で出力部18から出力される。
が時系列電気信号の形態で出力部18から出力される。
なお、上述の実施例においてＰ形とＮ形の入れ替え及び
P+形とN+形の入れ替えを全て行なつた場合、電源や信号
の極性が反転するが、動作上は同一の固体撮像素子とな
る。また、信号電荷転送機構をMOS型等他の機構に替え
ても同様の機能を有する固体撮像素子を構成することが
可能である。
P+形とN+形の入れ替えを全て行なつた場合、電源や信号
の極性が反転するが、動作上は同一の固体撮像素子とな
る。また、信号電荷転送機構をMOS型等他の機構に替え
ても同様の機能を有する固体撮像素子を構成することが
可能である。
（発明の効果） 以上説明したように本発明の固体撮像素子は、素子上の
電子線照射領域全体に渡つて透明電極を有することによ
り帯電が防がれ、さらに２次元に配置された画素アレイ
の各単位画素中の構成部分である検出部が、螢光物質
層、前記透明電極の一部、絶縁層及びフオトダイオード
を有することにより、電子の反射回析像や透過像の面情
報を時系列電気信号の形態で出力することができる。情
報形態を時系列電気信号とすることにより、CRTデイス
プレイ上への拡大投影による観察及び電子計算機を用い
た演算処理が可能となり、電子像の観察から解析まで要
する時間の短縮及び解析そのものの所要時間の短縮を行
なつて効率化することができる効果がある。また、記録
保存方法の自由度が増し、磁気テープやデイスク等の利
用が可能となるので、記録密度を増加させるどとができ
る効果がある。
電子線照射領域全体に渡つて透明電極を有することによ
り帯電が防がれ、さらに２次元に配置された画素アレイ
の各単位画素中の構成部分である検出部が、螢光物質
層、前記透明電極の一部、絶縁層及びフオトダイオード
を有することにより、電子の反射回析像や透過像の面情
報を時系列電気信号の形態で出力することができる。情
報形態を時系列電気信号とすることにより、CRTデイス
プレイ上への拡大投影による観察及び電子計算機を用い
た演算処理が可能となり、電子像の観察から解析まで要
する時間の短縮及び解析そのものの所要時間の短縮を行
なつて効率化することができる効果がある。また、記録
保存方法の自由度が増し、磁気テープやデイスク等の利
用が可能となるので、記録密度を増加させるどとができ
る効果がある。
第１図は本発明の一実施例の固体撮像素子における単位
画素の断面図、第２図はその実施例の固体撮像素子の概
略的な全体構成図である。 １…螢光物質層、２…透明電極、３…保護膜、４…ゲー
ト酸化膜、５…絶縁膜、６…遮光Al層、７…多結晶Si電
極、８…Ｐ形ウエル、９…Ｎ形層、10…N-P型フオトダ
イオード、11…Ｎ形転送チヤンネル、12…P+形チヤンネ
ル阻止層、13…Ｎ形Si基板、14…検出部、15…トランス
フアーゲート部、16…垂直CCDレジスタ部、17…水平CCD
レジスタ部、18…出力部、19…トランスフアーゲート及
び垂直CCDレジスタ駆動信号、20…水平CCDレジスタ駆動
信号。
画素の断面図、第２図はその実施例の固体撮像素子の概
略的な全体構成図である。 １…螢光物質層、２…透明電極、３…保護膜、４…ゲー
ト酸化膜、５…絶縁膜、６…遮光Al層、７…多結晶Si電
極、８…Ｐ形ウエル、９…Ｎ形層、10…N-P型フオトダ
イオード、11…Ｎ形転送チヤンネル、12…P+形チヤンネ
ル阻止層、13…Ｎ形Si基板、14…検出部、15…トランス
フアーゲート部、16…垂直CCDレジスタ部、17…水平CCD
レジスタ部、18…出力部、19…トランスフアーゲート及
び垂直CCDレジスタ駆動信号、20…水平CCDレジスタ駆動
信号。
Claims (1)
- 【請求項１】単位画素を基板上に２次元に配置してな
り、電子像を生成する固体撮像素子において：電子線照
射領域全体が膜状の透明電極で覆われており；前記電子
線照射領域のうちの一部領域に該電子線を検出する検出
部が単位画素ごとに設けられ；この検出部だけに開口を
有する遮光層が前記基板上に設けられ；該検出部は，電
子線入射面側から前記基板に向かって，電子−光量子変
換を行なう蛍光物質層，前記透明電極の一部，絶縁膜，
および光電変換を行なうフォトダイオードをこの順に前
記基板上に積層して構成されていることを特徴とする固
体撮像素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23076786A JPH0680810B2 (ja) | 1986-09-30 | 1986-09-30 | 固体撮像素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23076786A JPH0680810B2 (ja) | 1986-09-30 | 1986-09-30 | 固体撮像素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6386472A JPS6386472A (ja) | 1988-04-16 |
| JPH0680810B2 true JPH0680810B2 (ja) | 1994-10-12 |
Family
ID=16912942
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23076786A Expired - Lifetime JPH0680810B2 (ja) | 1986-09-30 | 1986-09-30 | 固体撮像素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0680810B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100367507C (zh) * | 2003-05-06 | 2008-02-06 | 索尼株式会社 | 固态成像器件 |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2884164B2 (ja) * | 1988-07-20 | 1999-04-19 | オリンパス光学工業株式会社 | 二次元荷電粒子検出装置 |
| JP3805100B2 (ja) | 1997-04-10 | 2006-08-02 | キヤノン株式会社 | 光電変換装置 |
-
1986
- 1986-09-30 JP JP23076786A patent/JPH0680810B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100367507C (zh) * | 2003-05-06 | 2008-02-06 | 索尼株式会社 | 固态成像器件 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6386472A (ja) | 1988-04-16 |
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