JPH08288488A - 画像センサアレイ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 エイリアシングアーチファクトを低減する画
像センサアレイを提供する。 【解決手段】 画像センサアレイは、入射する放射を検
出するためのオーバーラップする応答ゾーンを有する。
センサアレイは、電荷を感知する複数の集合電極と、集
合電極と接触する電荷分配層とを含む。電荷分配層は、
入射する放射から発生した電荷を１つより多くの集合電
極に分配するように構成され、不快なエイリアシング効
果を低減するオーバーラップする応答ゾーンを有効に提
供する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、入射する放射を検
出するセンサエレメントアレイに関する。より詳細に
は、本発明は隣接するセンサエレメントとオーバーラッ
プする検出ゾーンを有するセンサエレメントに関する。

【０００２】

【従来の技術】殆どの従来の画像センサは、離散して物
理的に分離した画像センサエレメントのアレイに投射さ
れる画像を感知することによって動作する。各画像セン
サエレメントの電気応答は、境界内に落ちる全光量に比
例する。離散した画像センサエレメントのアレイによっ
て保持される電気パターンは、センサエレメントの各々
の電気応答を連続的に識別することにより得られる。目
下、個々の検出器エレメントの光感応領域は離散するよ
うにデザインされており、１つの検出器エレメント内の
みに落ちる光が特定の光照射された検出器エレメントの
電気応答を生じる。

【０００３】隣接する検出器エレメント間の分離は一般
に、隣接エレメントから分離されるように各検出器エレ
メントの活性領域を物理的にパターン形成することによ
って得られる。しかし、検出器エレメントの物理的な分
離はいくつかの欠点を有する。例えば、検出器エレメン
トの分離は追加のパターン形成及びフォトリソグラフ処
理を必要とする。検出器エレメントが互いから分離され
たままであることを確実にするために、少なくとも１
つ、あるいはそれより多くのマスクステップが用いられ
なくてはならない。

【０００４】検出器エレメントの分離のためのパターン
形成技術に関する別の問題は、画素の開口又は活性領域
が信号ライン及びパストランジスタに分配された空間に
よって既に制限されていることである。実に、画素の活
性領域のフラクションは１よりもかなり少なく、高解像
度画像センサでは３０〜４０％もの低さである。検出器
エレメントの物理的な分離に用いられる表面領域が減少
できれば、同じＳ／Ｎ比を維持する一方で節約及び歩留
りを増加できる。

【０００５】検出器エレメントの分離のために物理的な
パターン形成を使用すると、走査された画像において望
まれないアーチファクト（人工生成物）を生じる可能性
がある。例えば、モアレ効果としても知られるエイリア
シングパターンは、画像の周期的構造と、パターン形成
された検出器エレメントの固有の周期性との干渉によっ
て生じる。この干渉により、オリジナル画像には存在し
ない偽りの周期特性が走査された画像に現れる。残念な
ことに、所与の空間パターンがエイリアシングパターン
の望まれない結果であるか又は画像に存在する実際のパ
ターンであるかが前もって分からないため、エイリアシ
ングパターンを画像処理技術によって取り除くことがで
きない。

【０００６】画像におけるエイリアシング問題をいくつ
かの技術によって低減することができ、検出器エレメン
トのサイズ及び間隔を減少することが最も容易である。
検出器エレメントの空間周波数が周期的画像特性の空間
周波数の２倍より大きい場合、一般的にエイリアシング
を回避できる。しかし、現在の検出器の製造方法におけ
る物理的制限は、非常に小さい検出器エレメントのアレ
イのコストの増加と、高解像度のセンサシステムに望ま
れる周期的空間画像の細部の周波数が高いことを伴い、
この解決法が広く実施されることを制限する。エイリア
シング問題に対する別の考えられうる解決法は、検出器
エレメント間のギャップの距離を減少させることに依存
する。しかしまた、ギャップのない検出器エレメントア
レイの製造に関連してより困難になり、コストが増加す
る。更に、たとえギャップの距離がゼロに減少されると
しても、高空間周波数の周期的画像特性（検出器エレメ
ントの空間周波数の２倍よりも大きい周波数を有する特
性）はなおエイリアシング問題を生じる。より有効な抗
エイリアシング技術が、最小の画像のエイリアシングを
有する安価でかつ信頼性のある高解像度システムの製造
のために必要とされる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、検出器エレ
メントのアレイの製造のために、オーバーラップする応
答領域を備えることによってエイリアシング問題を最小
にする。応答領域は検出器エレメント間の間隔よりも大
きくされることが可能なため、エイリアシング及びモア
レ効果は大幅に弱められる。更に、本発明に用いられる
オーバーラップする検出領域の応答性は滑らかにゼロに
変わり、従来の非連続的シャープエッジの検出器エレメ
ントに関連する高周波数のサイドローブを（結果として
生じるエイリアシングと共に）除去する。これは、光発
生電荷を生じるための複数の検出ゾーンを有する画像セ
ンサアレイを形成することによって達成され、各検出ゾ
ーンは電荷を保持するための電荷収集エレメントを中心
とし、各検出ゾーン内の局所的な検出応答は各電荷収集
エレメントの距離に従って滑らかに減少する。

【０００８】

【課題を解決するための手段】好ましい実施の形態にお
いて、本発明はオーバーラップする応答ゾーンを有する
画像センサアレイである。これらのオーバーラップする
応答ゾーンはそれぞれ複数の集合電極を中心とし、感光
性又は放射感応性の層（例えば、可視光、紫外線、Ｘ線
を含むフォトン放射、又は帯電粒子などの非フォトン源
に応答する層）を用いて集合電極と接触させ、光誘電電
荷を発生する。（全てのエネルギー形態の放射を含むよ
うに以下に定義される）感光層は、局所的に光発生した
電荷を１つより多くの集合電極に分配するように構成さ
れることが好ましい。

【０００９】光誘電された電荷の測定をより容易にする
ため、複数のパストランジスタを接続して集合電極から
の電荷を受け取ることが可能である。特定の実施の形態
において電界効果パストランジスタが使用され、各パス
トランジスタは集合電極のうち１つに接続されるドレイ
ンと、ドレインから隔てられたソースと、ドレインから
ソースへの光誘電電荷の通過を促進するのに制御可能な
パストランジスタゲート電極とを有する。あるいは、パ
ストランジスタは光誘電電荷がドレインとソースとの間
を通過する外部電流を制御するように構成されることが
可能であり、この構成はパストランジスタにおいて信号
の増幅を有益に可能にする。本発明は、より多くの感光
層を追加することによってカラーアプリケーションにも
使用されることが可能である。

【００１０】最も好ましい実施の形態において、本発明
による画像検出器アレイは１次元又は２次元のアレイに
構成される複数の集合電極を含む。集合電極の各々と接
触する連続感光層は、応答ゾーンに放射（通常はそうで
あるが、光に限定されない）が入射すると集合電極にお
いて検出可能な応答を生成するように構成される。エイ
リアシングを最小にするため、画像検出器アレイは集合
電極の各々と関連するオーバーラップする放射応答ゾー
ンを表すように構成される。オーバーラップの領域範囲
は、集合電極の抵抗率を調節することによって制御され
る。一般に、集合電極はｎ＋をドープしたアモルファス
シリコン層から構成され、感光層と真性アモルファスシ
リコン層に隣接しており、真性アモルファスシリコン層
はｐ＋をドープした層に隣接しているためｐ−ｉ−ｎダ
イオードが形成される。

【００１１】本発明の請求項１の態様では、入射する放
射を検出するためにオーバーラップする応答ゾーンを有
する画像センサアレイであって、複数の集合電極を含
み、前記集合電極と接触する電荷分配層を含み、前記電
荷分配層が入射する放射から発生した電荷を１つより多
くの集合電極に分配するように構成される。

【００１２】本発明の請求項２の態様では、画像センサ
アレイであって、入射する放射に応答して電荷を生じる
複数の検出ゾーンを含み、各検出ゾーンは電荷を感知す
る電荷集合エレメントを有し、電荷を前記電荷集合エレ
メント間に移送させるために前記検出ゾーンに電気接続
される導電層を含む。

【００１３】本発明の請求項３の態様では、エイリアシ
ングアーチファクトを低減するための画像センサアレイ
であって、電荷を生じる複数の検出ゾーンを含み、各検
出ゾーンは電荷を保持する電荷集合エレメントを有し、
各検出ゾーンの局所的な検出応答が各電荷集合エレメン
トの距離に従って滑らかに減少する。

【００１４】

【発明の実施の形態】本発明の他の目的及び利点は、図
面及び好ましい実施の形態の以下の記述を考慮するにつ
れて当業者に明白になるであろう。

【００１５】周期的画像特性と画像検出器の周期的構造
特性との間の望まれない相互作用によるエイリアシング
アーチファクトの生成が、図１、図２及び図３を参照し
て理解できる。これらの図面の各々に示されるように、
周期的で強度が等しい光ストライプ２から構成される一
次元画像が検出器エレメント１に投射されている。各エ
レメント１は検出ゾーン４を有し、この検出ゾーン４に
おいて入射する放射は検出器出力３を生成する。図１を
参照してわかるように、検出器エレメント１からの検出
器出力３は、検出器エレメントの光ストライプ２の実際
のパターンを表さない周期的振動（エイリアシングアー
チファクト）を示す。

【００１６】検出器出力のエイリアシングアーチファク
トの振幅を減少させる１つの可能な方法が、図２に示さ
れる。検出器同士の間に干渉ギャップが存在しないよう
に検出器エレメント１が隣接して構成され、各検出器１
が隣接ゾーンにわずかに接触する検出ゾーン４を有する
場合、光ストライプ２に応答する検出器出力３のエイリ
アシングアーチファクトの振幅は、図１に示されるもの
と比較して１／２だけ減少される。しかし、この程度の
振幅の減少でさえも、なお著しいエイリアシングアーチ
ファクトを検出器出力に残す。

【００１７】本発明によるエイリアシングアーチファク
トの問題の解決法は、図３に示される。この図面では、
検出器エレメント１はオーバーラップする検出ゾーン４
を有する。図３を参照してわかるように、光ストライプ
２に応答する検出器エレメント１からの検出器出力のエ
イリアシングアーチファクトの振幅は、図１及び図２に
示されるものと比較してかなり減少されている。実際
に、振幅の減少の程度は検出器出力のいかなるエイリア
シングアーチファクトを目立たなくするのに十分であ
る。

【００１８】エイリアシングアーチファクトを除去する
又は大幅に減少させるためのオーバーラップする検出ゾ
ーンの有効性はまた、空間周波数領域において調べられ
ると理解できる。アーチファクトパターンは、検出器の
周期性と主要な画像周波数との間の周波数の差に等しい
周波数で生じる。和及び差成分の振幅は、個々の検出器
のフーリエ変換によって変調される。アレイの小さな個
々の検出器は、大きな空間周波数パスバンドを必ず有す
る。対照的に、アレイのオーバーラップする検出器は狭
いパスバンドを示す。これは、（分離された又は隣接し
て構成された小さな検出器と比較すると）サイズの抑制
がないということは、検出器が大きな検出ゾーンを有す
るようにデザインが可能であることを意味するからであ
る。検出器がエレメント間の間隔の２倍の大きさである
場合、画像のアーチファクトの周期性の周波数は、殆ど
のエイリアシングパターンが見えなくなるように十分減
衰される。

【００１９】従来のパターン形成された検出器に関する
更なる問題は、空間周波数領域の検出器応答を調べると
明らかである。物理的にパターン形成された検出器の応
答は空間的に階段状であり、個々の検出器の対応する空
間周波数は高い。この現象は、図４及び図５を参照して
示される。図４は階段状の検出器の応答（図４の点線
５）と、応答が徐々に減少する検出器（図４の実線６）
とをそれぞれ示す。これらの検出器の空間周波数応答
は、図５に示される。理解できるように、階段状の検出
器の周波数応答（図５の点線７）に存在する第２のサイ
ドローブは、ゆるやかな応答曲線を有する検出器の周波
数応答（図５の実線８）と比較して大幅に減少してい
る。これらのサイドローブによって通過される高周波数
の成分によるビートはエイリアシングアーチファクトを
生じるため、ゼロに滑らかに近づく応答を有する検出器
の構成要素を製造することが有益であることが、当業者
によって理解されるであろう。

【００２０】本発明は、オーバーラップする受容フィー
ルドを有する検出器エレメントを光検出器画像形成アレ
イに提供することにより、階段状の分離された検出器を
有する従来のパターン形成された光検出器に関連する問
題を克服する。実施において、オーバーラップする検出
器の応答は、隣接する検出器エレメント同士の間の電荷
を共有することによって行われる。これは図６に概略的
に示され、図６は線形フォトダイオードセンサアレイ１
０の一部分を示す。フォトダイオード１１が照射される
と、入射する放射の量に比例する光誘電電荷が生じる。
この電荷のいくつかがキャパシタンス１２にすぐに保存
される一方、一定のパーセントの電荷は抵抗エレメント
１７を介して流れ、隣接するフォトダイオード１１１の
キャパシタンス１１２に分配される。隣接する検出器の
接続に抵抗エレメント１７を使用すると、キャパシタン
ス１１２で保存された電荷は単にフォトダイオード１１
１からでなくフォトダイオード１１からでもあり、いく
らかより少ない程度でより遠隔の検出器エレメントから
でさえもあることが確実になる。理解されるように、検
出器エレメントへのオーバーラップ応答の程度は、抵抗
エレメントの抵抗性を変更することによって変えられ
る。必要に応じて、直近の検出器のみとの間の検出器応
答、あるいは検出器アレイに２つ、３つ又はそれより多
く離れて配置される隣接検出器からの検出器応答のオー
バーラップを生成することが可能である。キャパシタン
ス１２及び１１２において保存された電荷の読み出し
は、ゲートライン１６をハイに設定し、キャパシタンス
１２及び１１２の各々の集積電荷をインピーダンス１４
及び１１４を介して増幅器１５及び１１５へ通過させ
る。

【００２１】当業者によってまた理解されるように、上
述のフォトダイオードセンサアレイ１０の電気概略図に
よる本発明の動作は、単一の又は複数の層の半導体又は
導体構造を含んでもよい。例えば、第１の光発生層にお
いて光発生電荷を発生し、第２の導体電荷分配層を使用
してこの電荷を複数の検出器エレメントの中に横方向に
分配し、応答をオーバーラップさせることが可能であ
る。最良の結果のため、電荷分配層は光発生層の横方向
のシート抵抗よりもオーダーが１低い横方向のシート抵
抗を有するべきである。あるいは、光電荷を発生し、こ
の電荷を横方向に分配する単一の半導体層を用いてもよ
い。

【００２２】本発明に従ってそれぞれ（真性半導体層に
おいて）光電荷を発生し、この電荷を（Ｎ型層におい
て）分配する複数の層を有する１次元のオーバーラップ
センサアレイ２０が図７及び図８に示される。センサ２
０の構成は、ガラス、シリコン又は他の適切な基板２１
を設けることにより始まり、基板２１の上には底部接触
２２が製造される（Ｍｏ／Ｃｒ又は他の従来の導体を使
用できる）。活性層２６が底部接触２２の上に配置さ
れ、Ｎ型物質（例えば、燐をドープした多結晶シリコン
又はアモルファスシリコン）から製造される。この活性
層の殆どの上にはアモルファスシリコンの真性層２３が
配置され、次にＰ型層２９（例えば、ホウ素をドープし
たアモルファスシリコン）が配置される。層２９はＰ型
層であるため、層２９、真性層２３及び活性層２６の組
合せは共に放射感度領域を有するｐ−ｉ−ｎ検出器を形
成し、放射感度領域は入射する放射（紫外光、可視光、
赤外光又は他のエネルギー放射を含む）に応答して真性
層２３に正孔及び電子を生じることを可能にする。必要
に応じて、ホウ素をドープしたＰ型層２９は放射が通過
可能な透明接触２４に覆われ、保護のためにシリコンオ
キシニトライドなどの適切な誘電体層から製造されるパ
ッシベーション層２５に覆われる。

【００２３】透明接触２４との電気接触を提供するた
め、スルーホールがパッシベーション層２５を通ってい
る。最上電極２８（一般にアルミニウム又は他の導電物
質から形成される）がスルーホールに配置され、透明接
触２４ならびに下層２９、２３及び２６との電気接触を
確実にする。更に、別のスルーホールがパッシベーショ
ン層２５を介して底部接触２２へ通っており、集合電極
２７（ｎ＋アモルファスシリコン、アルミニウム又は他
の適切な導電物質からしばしば製造される）がスルーホ
ールに配置されて底部接触２２とのオーミック接触を形
成する。

【００２４】動作として、連続的に配置された層２９、
２３及び２６は逆バイアスされてｐ−ｉ−ｎ検出器を形
成する。入射する放射によるセンサアレイ２０の照射に
よって、真性層２３に電子及び正孔が形成される。これ
らの電子及び正孔はアレイ２０のＰ型層２９と活性層２
６との間の電界で分離し、正孔はＰ型層２９へ向かって
移動し、一方電子は活性層２６へ向かって流れる。電子
の流れは活性層２６を介して底部接触２２と集合電極２
７へ、ならびに検出器応答をオーバーラップさせるため
に活性層２６を介して隣接する集合電極へ、双方に流れ
る。アレイ２０の隣接するセンサエレメント間の検出器
のオーバーラップの程度は、集合電極２７の終端インピ
ーダンスを変えることにより制御される。集合電極２７
の終端インピーダンスが活性層２６のシート抵抗と比較
して小さい場合、図９の実線の等電流応答ライン４６に
よって示されるように、検出器応答のオーバーラップの
量は比較的小さい。反対に、電極の終端インピーダンス
がｎ＋層のシート抵抗に相当する又はそれよりも大きい
値に増加される場合、図９の点線の等電流応答ライン４
８によって示されるように、各集合電極２７の有効な集
合領域のサイズは増大する。終端インピーダンスの適切
な選択により、各電極の応答領域を集合電極２７間の間
隔の２倍又はそれよりも大きくすることができ、オーバ
ーラップする受容フィールドを有する画像検出器アレイ
を形成できる。

【００２５】当業者には理解されるように、Ｐ型層とＮ
型層の順序を逆にして上述のｐ−ｉ−ｎセンサの代わり
にｎ−ｉ−ｐセンサの形成がもちろん可能である。バイ
アスを適切に変えることにより、このような逆のデバイ
スの動作は、Ｎ型層ではなくＰ型層が光発生真性層にお
いて生じた電荷を分配する動作をする、という点以外は
前述の実施の形態に類似する。

【００２６】図１０及び図１１は、本発明によるオーバ
ーラップする感知エレメントを有する二次元のセンサア
レイ７０を示す。図１１の断面において最も良くみられ
るように、アレイ７０は基板５０に配置される電界効果
パストランジスタ７２を含む。パストランジスタ７２
は、ゲート５１と、ドレイン５３と、ソース５４と、ゲ
ート５１が電界を生成する際にドレイン５３とソース５
４とを電気接続するチャネル層６２から構成される。ド
レイン５３及びソース５４は（例えば燐をドープした）
ｎ＋アモルファスシリコン又はクロムなどの導電物質か
ら形成され、チャネル層６２はアモルファスシリコンな
どの真性半導体から構成される。ゲート５１は、適切な
誘電体層５２（例えば、シリコンニトライド）によって
ドレイン５３及びソース５４から隔てられている。パス
トランジスタ７２は、絶縁誘電体層５５（例えば、シリ
コンニトライド）で覆われている。この絶縁誘電体層５
５は、例えばチタン／タングステンなどの不透明物質と
シリコンオキシニトライド層５７によって覆われてい
る。ドレイン５３へのアクセスはスルーホールによって
維持され、このスルーホールの中に（例えばｎ＋アモル
ファスシリコンから製造される）Ｎ型層５８が配置され
る。この層５８の上には、真性アモルファスシリコンか
ら成る層５９及びＰ型層６３が配置される。インジウム
スズ酸化物などの透明導電層６０がこのＰ型層６３の上
に配置され、導電金属グリッド６１が透明導電層６０と
電気接触するように製造される。電気的クロストークが
重要でない状況では、層５６及び５７を取り除き、グリ
ッド６１を光シールドとして動作するように構成するこ
とが可能である。

【００２７】センサアレイ７０の入射する放射に対する
応答は、図７及び図８の前述のセンサアレイ２０と類似
する。金属グリッド６１は、層６３、５９及び５８が共
にｐ−ｉ−ｎ検出器を形成するように逆バイアスされ
る。入射する放射によるセンサアレイ７０の照射によっ
て、真性層５９に電子及び正孔が形成される。電子は層
５８に向かって流れ、パストランジスタ７２が起動して
保存した電荷から測定のためにサンプルを抽出するまで
層５９に残る。

【００２８】センサアレイ７０の層５８の入射する放射
に対する電気応答は、図１２に定性的に示される。終端
インピーダンスが層５８のシート抵抗と比較して小さい
場合、図１２の実線の等電流応答ライン７６によって示
されるように、検出器応答のオーバーラップの量は比較
的小さい。反対に、終端インピーダンスがＮ型層５８の
シート抵抗に相当する又はそれよりも大きい値に増加さ
れる場合、図１２の点線の等電流応答ライン７８によっ
て示されるように、パストランジスタ７２を中心とする
有効な集合領域のサイズは増大する。

【００２９】図１３は、図１０及び図１１と関連して述
べられる実施の形態に類似する、本発明の更に別の実施
の形態の断面図である。この実施の形態では、センサア
レイ９０はｐ−ｉ−ｎセンサ層９５を含み、ｐ−ｉ−ｎ
センサ層９５は物理的にｐ−ｉ−ｎセンサ層９３の上に
配置される。シリコンニトライドなどの透明絶縁層９４
は、セグメント化されるか又は連続的のいずれでもよい
２つのセンサ層９３及び９５を電気的に絶縁する。図示
される実施の形態では、センサ層９５は連続的である
が、センサ層９３はセグメント化されている。電界効果
パストランジスタ９２及び９６が、図１０及び１１のパ
ストランジスタ７２に関して述べられたのと実質的に同
じように基板９１上に製造される。パストランジスタ９
２は下の検出器に電気接続されており、パストランジス
タ９６はスルーホール９９を介するメタライズパス１０
０を使用して層センサ９５に電気接続されている。物質
の厚さ及び成分のパラメータを選択することにより、セ
ンサ層の各々によって吸収される光の相対量を制御でき
る。例えば、センサ層９５が厚く約２５ｎｍである場合
は青色光が実質的に吸収され、青色光よりも長い波長の
みがセンサ層９３へ通過できる。本発明のこの実施の形
態の動作は、他の点では図１０及び１１の画像アレイの
動作に関連して述べられたものと類似している。有益な
ことに、オーバーラップする受容フィールド検出器のた
めのこのデザインは色の差異を許容する固有の能力も有
する。

【００３０】図１４及び図１５に示されるオーバーラッ
プする受容フィールド検出器アレイ１５０もまた、先の
実施の形態と類似する態様で構成され動作される。薄膜
の電界効果パストランジスタ１６２が基板１５２上に形
成され、ソース１５１と、ドレイン１５４と、ドープさ
れていないアモルファスシリコンチャネル１５３とを含
む。パストランジスタ１６２は、薄い絶縁体１５５（例
えば、シリコンニトライド）によって覆われている。こ
の絶縁層１５５の上には、Ｎ型層１５６、真性アモルフ
ァスシリコン層１５７及びＰ型層１５８があり、これら
は共にｐ−ｉ−ｎフォトダイオード１６４を形成する。
このｐ−ｉ−ｎフォトダイオード１６４の上には、透明
接触１７０と、Ｃｒ／Ａｌなどの金属層から形成される
不透明バイアス分配グリッド１５９が配置される。分配
グリッド１５９の構造はまた、パストランジスタ１６２
において望まれない光発生を遮る光シールドとしても動
作する。センサアレイ１５０全体は、パッシベーション
層１６０（例えば、シリコンオキシニトライド）に囲ま
れている。

【００３１】動作として、入射する放射は層１５７に電
荷を発生させる。ダイオードの埋め込みフィールドに加
えて、ｐ−ｉ−ｎフォトダイオード１６４に加えられる
逆バイアスは光発生した電子−正孔の対を垂直方向に分
離させ、正孔はＰ型層１５８に向かって移動し、電子は
Ｎ型層１５６に向かって移動する。層１５６の電子の流
れはパストランジスタ１６２のためのゲートとして動作
し、ソース１５１とドレイン１５４との間の電流の振幅
を変え、これにより電流の振幅が、層１５７において光
発生してトランジスタ１６２付近に局所的に残留する電
子の数と関連する。パストランジスタ１６２に関連する
画像の画素の電荷は、ドレイン１５４に接続されるデー
タライン１７２を介して読み出しされる。光誘電電荷は
非破壊的に感知され、光発生電荷はフォトダイオード１
６４を順バイアスすることによって取り除かれ、発生し
た電荷を廃棄して新しい露光の準備をする。有益なこと
に、この実施の形態はｐ−ｉ−ｎフォトダイオード１６
４に分散する電荷に対して最も小さな摂動を生じ、感知
プロセスにゲインがもたらされる。結果として、この実
施の形態の潜在的な感度は、先の実施の形態の感度を超
える可能性がある。前述の実施の形態がそうであるよう
に、アレイ１５０の隣接する検出器エレメント間の感知
オーバーラップは、Ｎ型層１５６の抵抗率と終端インピ
ーダンスの関数であり、感知オーバーラップの量を増加
させたり減少させたり必要に応じて変えることが可能で
ある。

【００３２】本発明の更に別の実施の形態が、図１６及
び図１７に示される。センサアレイ２００は、（例えば
クロムなどから構成される）ゲート２１１及び底部電極
２０２を支持する基板２０１を含む。これらは誘電体層
２１８（例えばシリコンニトライド）で覆われている。
パストランジスタ２５０が誘電体層２１８の上に構成さ
れており、ソース２１０と、ドレイン２１２と（ソース
及びドレインは、例えば多量にドープされたＮ型のアモ
ルファスシリコン又はクロムから製造される）、ソース
とドレインとの間の真性半導体チャネル２１６と、パッ
シベーション誘電体層２３２とを含む。データライン２
１４はドレイン２１２と接触する。追加の誘電体層２２
０は、パストランジスタ２５０を取り囲む。

【００３３】パストランジスタ２５０の上にはｐ−ｉ−
ｎフォトダイオード２６０が配置され、ｐ−ｉ−ｎフォ
トダイオード２６０はＰ型層２３４、真性層２２２及び
Ｎ型層２２４を含み、これらは全て最上電極層２２６
（例えば、透明なインジウムスズ酸化物）で覆われてい
る。センサアレイ２００はまた、パストランジスタ２５
０に隣接する保存コンデンサ２０８を支持する。本発明
の前述の実施の形態の動作では、光発生電荷は隣接する
検出器エレメント間を横方向に分配される。この実施の
形態では、電荷はＰ型層２３４及び最上電極層２２６に
分配され、オーバーラップした電荷の共有量はＰ型層２
３４の抵抗及び終端インピーダンスに関連する。保存コ
ンデンサ２０８は、いくつかのパストランジスタが共通
のデータラインに多重化される場合でさえもパストラン
ジスタ２５０の電位を（低インピーダンス終端として動
作するために）低初期値に維持することを助長する。

【００３４】電界効果パストランジスタが本発明の前述
のセンサ層の上に製造されることが同様に可能であるこ
とは、当業者には明白であるはずである。同様に、述べ
られた電界効果パストランジスタは、熱設計を考慮して
十分に容認された場合、結晶又は多結晶トランジスタに
代えることができることが明らかである。更に、センサ
アレイの様々な層（例えば、光検出層、バイアス分配グ
リッドなど）は、電荷分配層が実質的に同一の広がりを
有し、オーバーラップする電荷の分配を確実にする限
り、セグメント化、パターン形成、又は他の方法で分割
されることができる。

【００３５】本発明はその特定の実施の形態と関連して
述べられてきたが、多くの代替物、変更及び変形が当業
者には明白であろう。従って、本明細書中に述べられる
様々な実施の形態は例示的であると考慮されるべきであ
り、請求項に定められる本発明の範囲を限定しない。

【図面の簡単な説明】

【図１】検出器出力に及ぼすエイリアシング効果を示
し、入射する放射のために離散検出ゾーンを有する従来
の離間された検出器エレメントの周期的アレイを示す。

【図２】図１に類似する例示であり、従来の連続的に配
列される検出器エレメントは入射する放射のために離散
検出ゾーンを有する。

【図３】図１及び図２に類似する例示であり、本発明に
よる新規の検出器エレメントは入射する放射のためにオ
ーバーラップする検出ゾーンを有する。

【図４】階段状の検出ゾーン（点線）を有する検出器の
入射する放射に対する応答を、滑らかに変化する検出ゾ
ーン（実線）を有する検出器の入射する放射に対する応
答と比較している。

【図５】図４の検出器の、出力応答のリンギング対空間
周波数を示す。

【図６】隣接する集合電極への電荷の分配を可能にす
る、本発明による集合電極のラインの電気設計図であ
る。

【図７】本発明による、複数のセンサエレメントを有す
る一次元センサアレイの一部分の正面図を表す。

【図８】図７のライン８−８にほぼ沿って切断された断
面図である。

【図９】個々の集合電極の周りの感光度の等電流電荷集
合の輪郭を概略的に表す。

【図１０】本発明による二次元検出器エレメントアレイ
の別の実施の形態であり、示される実施の形態はパスト
ランジスタを有する。

【図１１】図１０のライン１１−１１にほぼ沿って切断
された断面図である。

【図１２】図１０及び図１１に示されるような二次元検
出器エレメントアレイの感光度の等電流電荷集合の輪郭
を概略的に表す。

【図１３】物理的にオーバーラップするようにパターン
形成された検出器を有する一次元検出器エレメントアレ
イの断面図を示す。

【図１４】二次元のオーバーラップ検出器エレメントア
レイの代わりの実施の形態の正面図を表す。

【図１５】図１４のライン１５−１５にほぼ沿って切断
された断面図を示す。

【図１６】二次元のオーバーラップ検出器エレメントア
レイの別の代わりの実施の形態の正面図を表す。

【図１７】図１６のライン１７−１７にほぼ沿って切断
された断面図を示す。

【符号の説明】

２０ センサアレイ ２１ 基板 ２２ 底部接触 ２３ 真性層 ２４ 透明接触 ２５ パッシベーション層 ２６ 活性層 ２７、２８ 集合電極 ２９ Ｐ型層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 デービッド ケイ．ビーゲルセン アメリカ合衆国 94028 カリフォルニア 州 ポートラ ヴァレー ミモサ ウェイ 200 (72)発明者 ロバート エイ．ストリート アメリカ合衆国 94306 カリフォルニア 州 パロ アルト ラパラ アヴェニュー 894 (72)発明者 リチャード エル．ウェイスフィールド アメリカ合衆国 94024 カリフォルニア 州 ロス アルトス オールド ランチ ロード 11520

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入射する放射を検出するためにオーバー
   ラップする応答ゾーンを有する画像センサアレイであっ
   て、 複数の集合電極を含み、 前記集合電極と接触する電荷分配層を含み、前記電荷分
   配層が入射する放射から発生した電荷を１つより多くの
   集合電極に分配するように構成される、 画像センサアレイ。
2. 【請求項２】 画像センサアレイであって、 入射する放射に応答して電荷を生じる複数の検出ゾーン
   を含み、各検出ゾーンは電荷を感知する電荷集合エレメ
   ントを有し、 電荷を前記電荷集合エレメント間に移送させるために前
   記検出ゾーンに電気接続される導電層を含む、 画像センサアレイ。
3. 【請求項３】 エイリアシングアーチファクトを低減す
   るための画像センサアレイであって、電荷を生じる複数
   の検出ゾーンを含み、各検出ゾーンは電荷を保持する電
   荷集合エレメントを有し、各検出ゾーンの局所的な検出
   応答が各電荷集合エレメントの距離に従って滑らかに減
   少する、画像センサアレイ。