JPH0774340A - 固体撮像装置 - Google Patents
固体撮像装置Info
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- JPH0774340A JPH0774340A JP5217667A JP21766793A JPH0774340A JP H0774340 A JPH0774340 A JP H0774340A JP 5217667 A JP5217667 A JP 5217667A JP 21766793 A JP21766793 A JP 21766793A JP H0774340 A JPH0774340 A JP H0774340A
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- 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
- H01L27/14868—CCD or CID colour imagers
-
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
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- 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
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- H01L27/14645—Colour imagers
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 解像度及び感度が向上した固体撮像装置を提
供する。 【構成】 ｐ型半導体基板の表面側に光電変換し発生し
た信号電荷を蓄積する複数の感光領域１２，１３，１４
と、記感光領域１２，１３，１４で蓄積された信号電荷
を読み出す電荷転送レジスタとを有し、感光領域１２，
１３，１４は、半導体基板１０の表面からそれぞれ異な
る深さに電気的に分離された状態で設けられており、感
光領域１２，１３，１４で発生し蓄積された信号電荷は
それぞれ独立して電荷転送レジスタにより読み出され
る。
供する。 【構成】 ｐ型半導体基板の表面側に光電変換し発生し
た信号電荷を蓄積する複数の感光領域１２，１３，１４
と、記感光領域１２，１３，１４で蓄積された信号電荷
を読み出す電荷転送レジスタとを有し、感光領域１２，
１３，１４は、半導体基板１０の表面からそれぞれ異な
る深さに電気的に分離された状態で設けられており、感
光領域１２，１３，１４で発生し蓄積された信号電荷は
それぞれ独立して電荷転送レジスタにより読み出され
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は固体撮像装置に係わり、
特にカラー信号を取り出すための固体撮像装置に好適な
ものに関する。
特にカラー信号を取り出すための固体撮像装置に好適な
ものに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の固体撮像装置の平面上の構成を図
１３に示す。
１３に示す。
【０００３】感光領域２３に光が入射すると光電変換さ
れて信号電荷が発生し、蓄積される。この蓄積された信
号電荷は、制御ゲート２２によって転送を制御されて電
荷転送シフトレジスタ２８に転送される。電荷転送シフ
トレジスタ２８に転送された信号電荷は、図中左方向へ
順次転送されていき、端部に設けられた出力回路３１に
よって信号電荷が信号出力に変換される。
れて信号電荷が発生し、蓄積される。この蓄積された信
号電荷は、制御ゲート２２によって転送を制御されて電
荷転送シフトレジスタ２８に転送される。電荷転送シフ
トレジスタ２８に転送された信号電荷は、図中左方向へ
順次転送されていき、端部に設けられた出力回路３１に
よって信号電荷が信号出力に変換される。
【０００４】次に、図１３の感光領域２３におけるＢ−
Ｂ線に沿う縦断面構造を図１４に示す。ｎ型半導体基板
４１上にｐ型不純物領域４２が形成されている。このｐ
型不純物領域４２の表面部分には、離散的にｎ型不純物
領域から成る画素領域４３が形成されている。
Ｂ線に沿う縦断面構造を図１４に示す。ｎ型半導体基板
４１上にｐ型不純物領域４２が形成されている。このｐ
型不純物領域４２の表面部分には、離散的にｎ型不純物
領域から成る画素領域４３が形成されている。
【０００５】この画素領域４３はフォトダイオードとし
て機能するもので、光が画素領域４３に入射すると光電
変換が行われ信号電荷が発生して蓄積する。画素領域４
３の間は、高濃度のｐ型不純物領域から成るｐ型チャネ
ルストップ領域４４によって電気的に分離されている。
て機能するもので、光が画素領域４３に入射すると光電
変換が行われ信号電荷が発生して蓄積する。画素領域４
３の間は、高濃度のｐ型不純物領域から成るｐ型チャネ
ルストップ領域４４によって電気的に分離されている。
【０００６】画素領域４３及びｐ型チャネルストップ領
域４４の表面上には絶縁膜４５が形成され、絶縁膜４５
上には光シールド膜４６が設けられている。この光シー
ルド膜４６はｐ型チャネルストップ領域４４上に位置
し、画素領域４３上は除去されて光が入射できる状態に
ある。
域４４の表面上には絶縁膜４５が形成され、絶縁膜４５
上には光シールド膜４６が設けられている。この光シー
ルド膜４６はｐ型チャネルストップ領域４４上に位置
し、画素領域４３上は除去されて光が入射できる状態に
ある。
【０００７】光シールド膜４６上は保護膜４７が形成さ
れて表面が保護された状態になっており、この保護膜４
７上には色フィルタ４８が形成されている。色フィルタ
４８は画素領域４３に対応して３原色の赤（Ｒ）、緑
（Ｇ）、青（Ｂ）のいずれかが割り当てられた状態で形
成されている。これにより、３原色のいずれか一つの色
の成分のみが通過して画素領域４３に入射される。
れて表面が保護された状態になっており、この保護膜４
７上には色フィルタ４８が形成されている。色フィルタ
４８は画素領域４３に対応して３原色の赤（Ｒ）、緑
（Ｇ）、青（Ｂ）のいずれかが割り当てられた状態で形
成されている。これにより、３原色のいずれか一つの色
の成分のみが通過して画素領域４３に入射される。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】このような構成を備え
た従来の固体撮像装置には、次のような問題があった。
た従来の固体撮像装置には、次のような問題があった。
【０００９】上述のように、画素領域４３上には３種類
の色フィルタのうちいずれか１つずつが設けられている
ため、３つの画素領域４３で１つの色を再現することに
なる。
の色フィルタのうちいずれか１つずつが設けられている
ため、３つの画素領域４３で１つの色を再現することに
なる。
【００１０】一般に、輝度信号成分としては緑色の比率
が高い。しかし、３つの画素領域４３毎に緑色のフィル
タが用いられる画素領域４３は１つしかない。解像度を
高めようとして画素数を増やすと、画素領域４３の面積
が縮小され、また緑色に対応した画素領域４３が３分の
１しか存在しないため、感度の低下を招いていた。
が高い。しかし、３つの画素領域４３毎に緑色のフィル
タが用いられる画素領域４３は１つしかない。解像度を
高めようとして画素数を増やすと、画素領域４３の面積
が縮小され、また緑色に対応した画素領域４３が３分の
１しか存在しないため、感度の低下を招いていた。
【００１１】また、各画素領域４３には色フィルタを通
過した１色のみの光成分が通過して照射される。従っ
て、他の２色の光成分は色フィルタにより吸収された状
態にあり、感度の低下につながっていた。
過した１色のみの光成分が通過して照射される。従っ
て、他の２色の光成分は色フィルタにより吸収された状
態にあり、感度の低下につながっていた。
【００１２】次に、図１５に光が色フィルタ４８を通過
して画素領域４３近傍において信号電荷が発生した場合
の信号電荷の動きを示す。赤色のフィルタを光が通過す
ると、半導体基板４１の深部まで到達して信号電荷５１
が発生する。この信号電荷５１は、空乏層の内部で発生
した場合には電位に沿って矢印Ｘのように画素領域４３
に流入し、あるいは矢印Ｙのようにｎ型半導体基板４１
内に流入する。
して画素領域４３近傍において信号電荷が発生した場合
の信号電荷の動きを示す。赤色のフィルタを光が通過す
ると、半導体基板４１の深部まで到達して信号電荷５１
が発生する。この信号電荷５１は、空乏層の内部で発生
した場合には電位に沿って矢印Ｘのように画素領域４３
に流入し、あるいは矢印Ｙのようにｎ型半導体基板４１
内に流入する。
【００１３】ところが、空乏層の外部で発生した信号電
荷の一部は、矢印Ｚで点線により示されたように隣接す
る画素領域４３に流入する。このような現象が発生する
と、解像度が劣化する。
荷の一部は、矢印Ｚで点線により示されたように隣接す
る画素領域４３に流入する。このような現象が発生する
と、解像度が劣化する。
【００１４】上述のように、従来の固体撮像装置にはカ
ラー化に伴って感度や解像度が低下するという問題があ
った。
ラー化に伴って感度や解像度が低下するという問題があ
った。
【００１５】本発明は上記事情に鑑みてなされたもの
で、解像度及び感度を向上させることのできる固体撮像
装置を提供することを目的とする。
で、解像度及び感度を向上させることのできる固体撮像
装置を提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】本発明の固体撮像装置
は、半導体基板の表面部分に光電変換し発生した信号電
荷を蓄積する複数の感光領域と、前記感光領域で蓄積さ
れた信号電荷を読み出す電荷転送レジスタとを有し、前
記感光領域は、前記半導体基板の表面からそれぞれ異な
る深さに電気的に分離された状態で設けられており、前
記感光領域で発生し蓄積された前記信号電荷はそれぞれ
独立して前記電荷転送レジスタにより読み出されること
を特徴としている。
は、半導体基板の表面部分に光電変換し発生した信号電
荷を蓄積する複数の感光領域と、前記感光領域で蓄積さ
れた信号電荷を読み出す電荷転送レジスタとを有し、前
記感光領域は、前記半導体基板の表面からそれぞれ異な
る深さに電気的に分離された状態で設けられており、前
記感光領域で発生し蓄積された前記信号電荷はそれぞれ
独立して前記電荷転送レジスタにより読み出されること
を特徴としている。
【００１７】
【作用】入射した光の波長に応じて、信号電荷が発生す
るときの半導体基板からの深さ方向の位置が異なる。こ
れにより、異なる深さに設けられた複数の画素領域にお
いて発生した信号電荷を読み出すことで、色成分を分離
することができる。従来のように各画素領域毎に３原色
のうちのいずれか１つずつの色フィルタを設けて色分離
を行う場合には、感度や解像度の低下が生じるが、本発
明によれば１つの画素で全ての色を分離し読み出すこと
ができるため、感度及び解像度とも向上する。
るときの半導体基板からの深さ方向の位置が異なる。こ
れにより、異なる深さに設けられた複数の画素領域にお
いて発生した信号電荷を読み出すことで、色成分を分離
することができる。従来のように各画素領域毎に３原色
のうちのいずれか１つずつの色フィルタを設けて色分離
を行う場合には、感度や解像度の低下が生じるが、本発
明によれば１つの画素で全ての色を分離し読み出すこと
ができるため、感度及び解像度とも向上する。
【００１８】
【実施例】以下、本発明の一実施例について図面を参照
して説明する。
して説明する。
【００１９】図１に、本実施例による固体撮像装置にお
ける１つの画素領域での縦断面構造を示す。ｎ型半導体
基板１０上のｐ型不純物領域内において、表面から異な
る深さにｎ+ 型不純物領域からなる画素領域１２、１３
及び１４が設けられている。このうち、深い領域に設け
られた画素領域１３及び１４は、信号電荷を読み出すた
めに表面にそれぞれ設けられたｎ+ 型不純物領域１５及
び１６に連結されている。
ける１つの画素領域での縦断面構造を示す。ｎ型半導体
基板１０上のｐ型不純物領域内において、表面から異な
る深さにｎ+ 型不純物領域からなる画素領域１２、１３
及び１４が設けられている。このうち、深い領域に設け
られた画素領域１３及び１４は、信号電荷を読み出すた
めに表面にそれぞれ設けられたｎ+ 型不純物領域１５及
び１６に連結されている。
【００２０】本実施例では、分光感度特性の相違を利用
して深さの異なる領域に設けられた画素領域１２、１３
及び１４において発生した信号電荷をそれぞれ独立して
読み出す点に特徴がある。読み出された信号電荷は、装
置外部又は装置に内蔵された信号処理回路により信号処
理が施されてカラー信号が得られる。
して深さの異なる領域に設けられた画素領域１２、１３
及び１４において発生した信号電荷をそれぞれ独立して
読み出す点に特徴がある。読み出された信号電荷は、装
置外部又は装置に内蔵された信号処理回路により信号処
理が施されてカラー信号が得られる。
【００２１】次に、光強度と半導体基板における深さ方
向の減衰曲線との関係を図３に示す。ここで、曲線３ａ
〜３ｆはそれぞれ波長が０．４，０．５，０．６，０．
７，０．８，０．９（μｍ）の光が、表面からの深さに
応じて電荷発生率がどのように変化するかを示してい
る。この図３から明らかなように、波長によって深さと
信号電荷の発生率との関係が異なっている。短波長成分
は表面側において信号電荷が多く発生し、長波長成分は
深部において多く信号電荷が発生する。
向の減衰曲線との関係を図３に示す。ここで、曲線３ａ
〜３ｆはそれぞれ波長が０．４，０．５，０．６，０．
７，０．８，０．９（μｍ）の光が、表面からの深さに
応じて電荷発生率がどのように変化するかを示してい
る。この図３から明らかなように、波長によって深さと
信号電荷の発生率との関係が異なっている。短波長成分
は表面側において信号電荷が多く発生し、長波長成分は
深部において多く信号電荷が発生する。
【００２２】ここで、半導体基板表面からの深さをＸ、
吸収係数をα、深さＸにおける強度をＩ（Ｘ）とする
と、以下の（１）式のような関係が成立する。
吸収係数をα、深さＸにおける強度をＩ（Ｘ）とする
と、以下の（１）式のような関係が成立する。
【００２３】
【数１】 但し、Ｉ0 ＝Ｉ（０）とする。図３では、Ｉ0 ＝１とし
ている。
ている。
【００２４】さらに、基板表面から深さＸ（μｍ）まで
において発生する信号電荷量Ｇ（Ｘ，λ）と、入射光の
波長λとの依存性は、次の（２）式のような関係にあ
る。
において発生する信号電荷量Ｇ（Ｘ，λ）と、入射光の
波長λとの依存性は、次の（２）式のような関係にあ
る。
【００２５】
【数２】 この数式（２）に具体的な数値を用いて計算を行った結
果を図４に示す。ここで、曲線４ａ〜４ｆは、それぞれ
表面からの深さが０．５，１．０，２．０，３．０，
４．０，５．０のときの特性を示している。
果を図４に示す。ここで、曲線４ａ〜４ｆは、それぞれ
表面からの深さが０．５，１．０，２．０，３．０，
４．０，５．０のときの特性を示している。
【００２６】吸収係数αは、入射光の波長により変わ
り、図４の計算は半導体基板材料としてシリコンを用い
場合につき行なっており、以下の計算も同様にシリコン
を用いた場合である。
り、図４の計算は半導体基板材料としてシリコンを用い
場合につき行なっており、以下の計算も同様にシリコン
を用いた場合である。
【００２７】この図４より、基板表面からの深さＸによ
って分光特性が異なり、深さＸが深くなるにつれて長波
長成分の感度が高くなっていくことがわかる。
って分光特性が異なり、深さＸが深くなるにつれて長波
長成分の感度が高くなっていくことがわかる。
【００２８】次に、図１のＡ−Ａ線に沿う縦断面におけ
る電位井戸の分布を図２に示す。画素領域１２、１３及
び１４の間はｐ型不純物領域１１により絶縁されてお
り、パンチスルー状態ではこの図２に示されたような電
位井戸となる。
る電位井戸の分布を図２に示す。画素領域１２、１３及
び１４の間はｐ型不純物領域１１により絶縁されてお
り、パンチスルー状態ではこの図２に示されたような電
位井戸となる。
【００２９】表面から電位井戸の極小値までの深さをそ
れぞれＸ1 ，Ｘ2 ，Ｘ3 とすると、上式（２）を用い
て、画素領域１２、１３及び１４のそれぞれの分光感度
特性は、それぞれ次の式（３）、（４）及び（５）のよ
うに表される。
れぞれＸ1 ，Ｘ2 ，Ｘ3 とすると、上式（２）を用い
て、画素領域１２、１３及び１４のそれぞれの分光感度
特性は、それぞれ次の式（３）、（４）及び（５）のよ
うに表される。
【００３０】
【数３】 上式（３）〜（５）に具体的な数値を用いて計算した結
果を、図５及び図６のグラフに示す。
果を、図５及び図６のグラフに示す。
【００３１】図５では、数値としてＸ1 ＝０．５μｍ
（曲線５ａ），Ｘ2 ＝３．０μｍ（曲線５ｂ），Ｘ3 ＝
８．０μｍ（曲線５ｃ）を用いており、図６ではＸ1 ＝
１．０μｍ（曲線６ａ），Ｘ2 ＝４．０μｍ（曲線６
ｂ），Ｘ3 ＝８．０μｍ（曲線６ｃ）を用いている。
（曲線５ａ），Ｘ2 ＝３．０μｍ（曲線５ｂ），Ｘ3 ＝
８．０μｍ（曲線５ｃ）を用いており、図６ではＸ1 ＝
１．０μｍ（曲線６ａ），Ｘ2 ＝４．０μｍ（曲線６
ｂ），Ｘ3 ＝８．０μｍ（曲線６ｃ）を用いている。
【００３２】図６における条件で画素領域１２、１３及
び１４から読み出された信号電荷に信号処理を行い、得
られたカラー信号の分光特性を図７に示す。ここで、曲
線７ａは青色信号、７ｂは緑色信号、さらに７ｃは赤色
信号を示している。
び１４から読み出された信号電荷に信号処理を行い、得
られたカラー信号の分光特性を図７に示す。ここで、曲
線７ａは青色信号、７ｂは緑色信号、さらに７ｃは赤色
信号を示している。
【００３３】この図５〜図７から明らかなように、光の
波長に応じて分光特性が異なっており、本実施例ではこ
の特性の差を用いて異なる深さに設けた画素領域から信
号電荷を読み出している。
波長に応じて分光特性が異なっており、本実施例ではこ
の特性の差を用いて異なる深さに設けた画素領域から信
号電荷を読み出している。
【００３４】図１に、本実施例における固体撮像装置の
画素領域の縦断面構造を示したが、次に本装置の平面構
造を図８に示す。さらに、図８におけるＢ−Ｂ線に沿う
縦断面を図９に示す。画素領域１２、１３及び１４は、
図１に示されたように深さの異なる３層のｎ+ 型不純物
領域から成っている。画素領域１２、１３及び１４は、
それぞれ青色、緑色及び赤色の信号電荷を発生し読み出
す領域であって、不純物領域２４、１５及び１６に連結
されている。そして、不純物領域２４、１６から読み出
された信号電荷は制御ゲート２２及び２９を介して電荷
転送シフトレジスタ２１へ転送され、不純物領域１５か
ら読み出された信号電荷は制御ゲート２７を介して電荷
転送シフトレジスタ２８へ転送される。
画素領域の縦断面構造を示したが、次に本装置の平面構
造を図８に示す。さらに、図８におけるＢ−Ｂ線に沿う
縦断面を図９に示す。画素領域１２、１３及び１４は、
図１に示されたように深さの異なる３層のｎ+ 型不純物
領域から成っている。画素領域１２、１３及び１４は、
それぞれ青色、緑色及び赤色の信号電荷を発生し読み出
す領域であって、不純物領域２４、１５及び１６に連結
されている。そして、不純物領域２４、１６から読み出
された信号電荷は制御ゲート２２及び２９を介して電荷
転送シフトレジスタ２１へ転送され、不純物領域１５か
ら読み出された信号電荷は制御ゲート２７を介して電荷
転送シフトレジスタ２８へ転送される。
【００３５】図１０に、不純物領域２４、１６と制御ゲ
ート２２との間、さらに図示されていない不純物領域１
５と制御ゲート２７との間の領域に、バリアゲート５１
と蓄積ゲート５２とを設けた場合の縦断面構造を示す。
このような構造の場合には、制御ゲート２２を開いたと
きに電荷転送シフトレジスタ２１へ電荷を転送する距離
を短縮して残像特性を改善することができる。
ート２２との間、さらに図示されていない不純物領域１
５と制御ゲート２７との間の領域に、バリアゲート５１
と蓄積ゲート５２とを設けた場合の縦断面構造を示す。
このような構造の場合には、制御ゲート２２を開いたと
きに電荷転送シフトレジスタ２１へ電荷を転送する距離
を短縮して残像特性を改善することができる。
【００３６】図１に示された縦断面構造では、ｎ+ 型不
純物領域１２、１３及び１４はｐ型不純物領域１１によ
って電気的に分離されている。このような構造を得る方
法としては、例えば高加速イオン注入装置を用いてＭｅ
Ｖオーダでイオン注入を行ってもよい。具体的には、シ
リコン基板にボロンイオンを約３ＭｅＶの加速電圧で注
入すると、表面より約４μｍの深さにピーク濃度が来る
不純物領域が形成される。
純物領域１２、１３及び１４はｐ型不純物領域１１によ
って電気的に分離されている。このような構造を得る方
法としては、例えば高加速イオン注入装置を用いてＭｅ
Ｖオーダでイオン注入を行ってもよい。具体的には、シ
リコン基板にボロンイオンを約３ＭｅＶの加速電圧で注
入すると、表面より約４μｍの深さにピーク濃度が来る
不純物領域が形成される。
【００３７】図１１に示されたように、画素領域となる
ｎ+ 型不純物領域５２、５３及び５４の間がシリコン酸
化膜５５及び５６で分離されていてもよい。ここで、シ
リコン酸化膜５５及び５６は、酸素をイオン注入により
半導体基板表面から所望の深さに打ち込んで形成するこ
とができる。イオン注入は、レジスト膜等で所望の領域
以外の部分をマスクしておくことで、選択的に行うこと
ができる。
ｎ+ 型不純物領域５２、５３及び５４の間がシリコン酸
化膜５５及び５６で分離されていてもよい。ここで、シ
リコン酸化膜５５及び５６は、酸素をイオン注入により
半導体基板表面から所望の深さに打ち込んで形成するこ
とができる。イオン注入は、レジスト膜等で所望の領域
以外の部分をマスクしておくことで、選択的に行うこと
ができる。
【００３８】図１１におけるシリコン酸化膜５５及び５
６を用いた場合の電位井戸分布を図１２に示す。逆導電
型不純物領域で分離している場合とは異なり、このシリ
コン酸化膜５５及び５６の内部では光を吸収して信号電
荷を発生することがない。このときの感光領域５２、５
３及び５４の分光感度特性は、以下の式（６）〜（８）
に示されるようである。
６を用いた場合の電位井戸分布を図１２に示す。逆導電
型不純物領域で分離している場合とは異なり、このシリ
コン酸化膜５５及び５６の内部では光を吸収して信号電
荷を発生することがない。このときの感光領域５２、５
３及び５４の分光感度特性は、以下の式（６）〜（８）
に示されるようである。
【００３９】
【数４】 上述のように、本実施例によれば平面的に同一場所であ
って深さの異なる領域に複数の画素領域が形成されてい
る。従来のように平面的に異なる場所に形成した複数の
画素領域を組にして１つの色を再現する装置とは異な
り、解像度を劣化させることなく多画素化を実現するこ
とができる。
って深さの異なる領域に複数の画素領域が形成されてい
る。従来のように平面的に異なる場所に形成した複数の
画素領域を組にして１つの色を再現する装置とは異な
り、解像度を劣化させることなく多画素化を実現するこ
とができる。
【００４０】具体的には、従来は上述したように原色色
フィルタを用いた場合は、赤、緑及び青の３種類の色フ
ィルタに対応して３つの画素領域を平面的に並べる必要
があった。これに対し、本発明では平面的に１ヶ所の領
域に複数の画素領域を形成しているため、従来の装置の
３倍の画素数を得ることができる。
フィルタを用いた場合は、赤、緑及び青の３種類の色フ
ィルタに対応して３つの画素領域を平面的に並べる必要
があった。これに対し、本発明では平面的に１ヶ所の領
域に複数の画素領域を形成しているため、従来の装置の
３倍の画素数を得ることができる。
【００４１】図１に示された実施例における分光特性
は、基板表面からの深さＸ3 までに発生した電荷量の総
和になる。式（３）〜（５）を用いることで、この場合
における分光特性は、次の式（９）のようである。
は、基板表面からの深さＸ3 までに発生した電荷量の総
和になる。式（３）〜（５）を用いることで、この場合
における分光特性は、次の式（９）のようである。
【００４２】
【数５】 この式（９）に示された分光特性は、色フィルタを用い
ないときと同じである。
ないときと同じである。
【００４３】さらに、色フィルタを用いた従来の装置で
は色の３原色に相当する光が、それぞれ１つずつの画素
領域にのみ照射され、他の色の成分は吸収される。しか
し、本実施例では色フィルタを用いないため吸収され
ず、感度特性が従来の場合の約３倍に向上する。
は色の３原色に相当する光が、それぞれ１つずつの画素
領域にのみ照射され、他の色の成分は吸収される。しか
し、本実施例では色フィルタを用いないため吸収され
ず、感度特性が従来の場合の約３倍に向上する。
【００４４】また、従来は図１５を用いて説明したよう
に、半導体基板４１深く発生した信号電荷が隣接する画
素領域に漏れ込んで解像度が劣化していた。これに対
し、本実施例では３層構造で画素領域を形成し信号電荷
を検出するため、信号電荷の漏れ込みはなく解像度が向
上する。
に、半導体基板４１深く発生した信号電荷が隣接する画
素領域に漏れ込んで解像度が劣化していた。これに対
し、本実施例では３層構造で画素領域を形成し信号電荷
を検出するため、信号電荷の漏れ込みはなく解像度が向
上する。
【００４５】上述した実施例はいずれも一例であり、本
発明を限定するものではない。例えば、本実施例では感
光領域１２、１３及び１４と電荷転送レジスタ２１及び
２８との間に、それぞれ不純物領域２４、２５及び２６
を備えている。しかし、感光領域から電荷転送レジスタ
へ信号電荷が転送され得る構成であれば、不純物領域は
必ずしも必要なものではない。
発明を限定するものではない。例えば、本実施例では感
光領域１２、１３及び１４と電荷転送レジスタ２１及び
２８との間に、それぞれ不純物領域２４、２５及び２６
を備えている。しかし、感光領域から電荷転送レジスタ
へ信号電荷が転送され得る構成であれば、不純物領域は
必ずしも必要なものではない。
【００４６】また、実施例における導電型を全て反転し
たものであっても本発明の適用が可能である。
たものであっても本発明の適用が可能である。
【００４７】さらに、実施例の説明はシリコンを半導体
基板として用いる場合につき行なっているが、本発明は
別の半導体材料についても適用できる。
基板として用いる場合につき行なっているが、本発明は
別の半導体材料についても適用できる。
【００４８】
【発明の効果】以上説明したように本発明の固体撮像装
置によれば、異なる深さに設けられた複数の画素領域に
おいてそれぞれ発生した信号電荷を読み出して色成分を
分離するため、従来のように色フィルタを設けて複数の
画素を組み合わせた場合と異なり、画素数を増加させて
解像度を向上させることができ、また信号電荷が他の画
素領域に漏れることがなく感度が向上する。
置によれば、異なる深さに設けられた複数の画素領域に
おいてそれぞれ発生した信号電荷を読み出して色成分を
分離するため、従来のように色フィルタを設けて複数の
画素を組み合わせた場合と異なり、画素数を増加させて
解像度を向上させることができ、また信号電荷が他の画
素領域に漏れることがなく感度が向上する。
【図１】本発明の一実施例による固体撮像装置の断面構
造を示した縦断面図。
造を示した縦断面図。
【図２】同固体撮像装置の電位井戸の分布を示した説明
図。
図。
【図３】基板表面からの深さと信号電荷の発生率との関
係を示した説明図。
係を示した説明図。
【図４】光の波長と信号電荷の発生率との関係を示した
説明図。
説明図。
【図５】本発明の一実施例による固体撮像装置において
具体的な数値を用いて計算して得られた分光感度特性を
示した説明図。
具体的な数値を用いて計算して得られた分光感度特性を
示した説明図。
【図６】本発明の一実施例による固体撮像装置において
他の具体的な数値を用いて計算して得られた分光感度特
性を示した説明図。
他の具体的な数値を用いて計算して得られた分光感度特
性を示した説明図。
【図７】同固体撮像装置により信号を処理して得られた
原色信号の特性を示した説明図。
原色信号の特性を示した説明図。
【図８】本発明の一実施例による固体撮像装置の平面構
造を示した説明図。
造を示した説明図。
【図９】図８におけるＷ−Ｗ線に沿う断面構造を示した
縦断面図。
縦断面図。
【図１０】本発明の他の実施例による固体撮像装置の縦
断面構造を示した縦断面図。
断面構造を示した縦断面図。
【図１１】本発明のさらに他の実施例による固体撮像装
置の縦断面構造を示した縦断面図。
置の縦断面構造を示した縦断面図。
【図１２】同固体撮像装置の電位井戸の分布を示した説
明図。
明図。
【図１３】従来の固体撮像装置の平面構造を示した平面
図。
図。
【図１４】同固体撮像装置におけるＢ−Ｂ線に沿う断面
構造を示した縦断面図。
構造を示した縦断面図。
【図１５】同固体撮像装置における信号電荷の動きを示
した縦断面図。
した縦断面図。
１０ ｎ型半導体基板 １１ ｐ型不純物領域 １２〜１６，５２〜５４ ｎ+ 型不純物領域 ２１，２８ 電荷転送シフトレジスタ ２２，２７，２９ 制御ゲート ２４，２５，２７ 画素領域 ５１ 蓄積ゲート ５２ バリアゲート ５５，５６ シリコン酸化膜
Claims (4)
- 【請求項１】半導体基板の表面部分に光電変換し発生し
た信号電荷を蓄積する複数の感光領域と、前記感光領域
で蓄積された信号電荷を読み出す電荷転送レジスタとを
有する固体撮像装置において、 前記感光領域は、前記半導体基板の表面からそれぞれ異
なる深さに電気的に分離された状態で設けられており、
前記感光領域で発生し蓄積された前記信号電荷はそれぞ
れ独立して前記電荷転送レジスタにより読み出されるこ
とを特徴とする固体撮像装置。 - 【請求項２】前記電荷転送レジスタにより読み出された
前記信号電荷を処理し、カラー信号を出力する手段をさ
らに備えることを特徴とする請求項１記載の固体撮像装
置。 - 【請求項３】前記感光領域は、前記半導体基板の表面か
らそれぞれ異なる深さに前記感光領域とは異なる導電型
の異なる不純物領域を介してそれぞれ電気的に分離され
た状態で設けられていることを特徴とする請求項１又は
２記載の固体撮像装置。 - 【請求項４】前記感光領域は、前記半導体基板の表面か
らそれぞれ異なる深さに絶縁膜を介してそれぞれ電気的
に分離された状態で設けられていることを特徴とする請
求項１又は２記載の固体撮像装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21766793A JP3220302B2 (ja) | 1993-09-01 | 1993-09-01 | 固体撮像装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21766793A JP3220302B2 (ja) | 1993-09-01 | 1993-09-01 | 固体撮像装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0774340A true JPH0774340A (ja) | 1995-03-17 |
| JP3220302B2 JP3220302B2 (ja) | 2001-10-22 |
Family
ID=16707837
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21766793A Expired - Fee Related JP3220302B2 (ja) | 1993-09-01 | 1993-09-01 | 固体撮像装置 |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3220302B2 (ja) |
Cited By (19)
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| JP2003332551A (ja) * | 2002-05-08 | 2003-11-21 | Canon Inc | カラー撮像素子及びカラー受光素子 |
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| JP2004273952A (ja) * | 2003-03-11 | 2004-09-30 | Fuji Film Microdevices Co Ltd | Ｃｃｄ型カラー固体撮像装置 |
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-
1993
- 1993-09-01 JP JP21766793A patent/JP3220302B2/ja not_active Expired - Fee Related
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