JPS5894281A - 固体撮像装置 - Google Patents

固体撮像装置

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JPS5894281A
JPS5894281A JP56190593A JP19059381A JPS5894281A JP S5894281 A JPS5894281 A JP S5894281A JP 56190593 A JP56190593 A JP 56190593A JP 19059381 A JP19059381 A JP 19059381A JP S5894281 A JPS5894281 A JP S5894281A
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JP
Japan
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substrate
solid
layer
film
scanning circuit
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Pending
Application number
JP56190593A
Other languages
English (en)
Inventor
Motoji Kajimura
梶村 元二
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPS5894281A publication Critical patent/JPS5894281A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14Devices 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
    • H01L27/144Devices controlled by radiation
    • H01L27/146Imager structures
    • H01L27/148Charge coupled imagers
    • H01L27/14875Infrared CCD or CID 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)
  • Picture Signal Circuits (AREA)
  • Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は感光素子として光導電膜を使用し、その走査回
路として半導体集積回路管用い友固体撮儂装置の改良V
C31するものである。
従来の感光素子部と走査回路部を同−半導体基板面上に
集積した固体撮儂装置に代って、半導体基板上には走査
回路部(一部スイツチング回路やプリアンプ部を含む)
のみを集積し、その上部に感光素子として光導電膜を用
すたいわゆb二l5HI構造とした二次元の固体撮像i
I置が、特開昭49−91116号、特開昭49−91
117号、特開昭51−10715号公報等で種々提案
されている。
そO主な長所は、1)感光部面積比率が高く、光感度が
高い。2)使用目的に応じて、光導電IIIを選択する
自由度がある。3)いわゆるプルーミングやス建ヤーと
称している画像欠陥が発生しにくい。
この種二階建構造の固体撮儂素子において、撮儂素子用
光導電−は、撮*fのターゲットとじて利用サレテイル
sb、s、 、 PbO,Cd8e、8e、CdTe 
 等各種のものが、それぞれの用途に応じて使用されて
Aる。ところで、一般に造像素子として光導電膜を用い
る場合、その膜質特に膜厚の均一性が重要である0その
之め、光導電膜が被着される下地は、充分平滑化されて
いる、即ち急峻な段差がないことが必要条件となる。
従来提案されている構成の代表的な例を纂1図。
第2図にて説明する。
41図は、走査回路部としてccD(tvJ結合素子)
を用い九例である。半導体基板+21の表面附近にこの
導IIEfJ1とは異なる導電型領域(4)を設けて、
光(6)によって励起されたキャリヤの内電子を捕獲蓄
積すると共に、転送を極と兼用のゲー) ’IIE 掻
+81にパルス電圧を加えて、C’C”D転送部Of3
に電荷を送り込み、転送電極により遂次電気信号として
絖み出す様に構成されている。ゲート電極(8)を被う
絶縁層α3は、電荷蓄積領域(4)の一部でスルーホー
ルを構成する。導電性電極Iがスルーホールを通して電
荷蓄積領域(4)に接し、かつ、各絵素に対応し九領域
に区分されているが如く設けられている。
この導電性電極a4釜びに一部絶縁層α2の表面上に光
導電膜σ・を被着せしめ、更にその上に透明導電WaS
を設は九構成になっている。
又1に2図は、走査回路としてMOa型スイスイツチン
グ素子匹た例である。半導体基板(2)の表面附近く基
本的にはこの導電型とは真なる導電型領域(41tlH
tテ、 光(61によって励起されたキャリヤを捕獲蓄
積し、スイッチング・ゲート18)の開閉により電荷は
ドレイン部o1に移され遂次信号として読出す様く構成
されてbる。感光sKつめては、上述CCDの場合と同
じ構成層なっている。
第1図、112図で分かる通りこれらの構成は、半導体
基板表ff1rK作られ九走査回路部は、部分的に各種
の絶縁層とゲート電極、転送電極等の積重ねられた構造
になってお)、断面的に見て部分的な凹凸が激しく、そ
の高低差は2〜3μm[−遍する。この急峻な8M%に
そのエッヂ部でその上に豪着畜れる光導電績の膜厚に不
均一を生じ、これが暗電流特性や光電変換特性の不均一
を生み、画質を著るしく損う結果となっている。
この対策として、特開昭55−27773号、4I開昭
55−56671号公報に示されるように絶縁層の一部
を低融点材料で構成して熱的に平滑化を行ったり、又特
開昭55−163881号公報に示されるように光導′
tLIII自倉の一部又は全部を熱的に溶融して平坦化
を計る等が提案されている。
しかしながら、低融点絶縁層については、その材料の選
択に当り、その組成の半導体素子並びに半導体製造工程
への悪作用等から制約を受ける。
又、光導電膜自身で平滑化するのは、まず光導電膜自身
の軟化点(@点)で制約を受けると共に、溶融条件九よ
りキャリヤの伝導特性郷大巾に変化する念め安定な特性
が得難いという欠点がある。
本発明はか\る従来の欠点を回避して、画質品位の優れ
た感光素子として光導電膜を使用した固体撮儂素子1を
提供するものである。
即ち、感光素子として光導′−膜を使用し、その走査回
路部として半導体集積回路を用いた固体撮*1iilに
おいて、半導体基板の走査回路が配役されて成る側とは
反対側に光導電績を設けた−のである。走査回路が配設
されている側とけ反対側の基板面は、何ら機能素子は配
設されておらず極めて平坦である。酸化物絶縁層等若干
の構成層を設は九としても、高低差で高々1 pm以下
程度であり、これを平坦化することはテーパエツチング
法等極めて容易である。
陶、光俸を走査回路の配設されてなる側とけ反対側より
入射せしめて1倫を電気信号として読み出す方式は、す
でに例えばアール・シー・ニー社81D 52501 
型固体撮4a票子で市販されており、又8I〒(静電誘
導トランジスタ)!1の固体撮儂素子としても例えば”
5titic Induction Transist
orIrnag@8enaors’ (IEEfCTr
ans、Vol、′HD−26Nb、12゜Dec、 
1979 )の?、1974〜1975にその可能性が
述べられてAる。しかしながら、いずれも感光素子とし
て半導体素子そのもの乃至は基板材料をベースとし九P
−N@合として使用されてお9、所望の分光感[特性が
得られず、又光によって励起されたキャリヤのライフ・
タイムが長いためブルーミングやスミャー等画質を損う
現象が発生し易い構成である。
本発明を実施例にもとづいて説明する。83図は、走査
回路としてフレーム転送型CCDを用い九例であって、
感光部の一断面を示し念ものである。
同図においてpWO8i  基板■の一つの表面にゲー
ト酸化膜器を介してポリSi  等よりなる4相駆動の
垂直転送CCD @fi (24a)、(24b)、(
24C)、(24d)が設けられている。光電荷の蓄積
期間では、例えば転送電極(24b)の基板内に点線で
示した様に空乏層(至)が出来ている。−吉事8i  
Jl板■の裏面側は、食刻されて厚さが例えば10μm
程11[壕で薄くした後光導を膜(至)を更にその上に
透明導電!l1(1)を被着せしめである。
透明導電!!I[(至)は31  基板電位に対して例
えばマイナスにバイアスされており、光導1K811@
に入射した光(至)によって励起されたキャリヤの内圧
孔は透明電橋c!4側に動き、電子は電位に引かれて半
導体基板用を経て走査回路部の空乏層(至)へと集めら
れ垂直走査期間蓄積され、次のブランキング期間にCC
Dの蓄積部(図示せず)に転送され遂次電気信号として
読み出される。
第4図は、走査回路としてインターライyfJCCDを
用いた場合である。p型8五 基板端内の一つの!lf
f1K n+領領域口)を設は電荷の蓄積部とし、又C
CD転送i!!には別のn+層(至)を設けてBC’C
Dを形成している。読出しゲート電極を兼ねている転送
電極(至)への読出しパルス(転送パルスより高い電圧
)Vpの印加によ)、上紀電荷蓄積部(ロ)はVp−V
th(但しvthは(ロ)、(至)間チャンネルの閾値
電圧)の電位に初期設定されると共に入射し九光(2)
によって光導電膜(至)内に励起されたキャリヤの内電
子が集められ、その電荷量を転送段に読み出すことにな
る。陶、s3図の例と同様Si 基板■の裏面側は食刻
されて肉厚が例えば10μm1度にまで薄くした後光導
電III@を更にその上に透明導電II(313會砿着
せしめである。
又本発明では、@5図に示し念様に第4図の電荷蓄積部
NK対向し之裏面の一部を除いて酸化膜(至)で被い、
仁O敏化膜(至)のない裏面の−Sを含み走査部の一絵
素に対応して導電性薄膜にてIE橋(至)を設け、この
上に光導4II□□□、透明導鑞膜(至)を設ければ、
キャリアを効率よく蓄積部(ロ)に集めることができる
第6図は、走査回路としてMOS型のスイッチング素子
を使つ九場合である。p型基板■内にn+の領埴(イ)
、(6)を−絵素当り2ヶ当設け、その一つを垂直スイ
ッチング用FETのソース藺他をドレインりとし、ドレ
インリは垂直信号線−に績ばれている。F’ETのソー
ス部に)は、垂直並びに水平スイッチングゲートが開ら
くことによりバイアス電圧(ト)(図示せず)が印加さ
れる。8i  基板用は原則として接地されているが、
電位を与える事は何ら支障がない。走査回路がCCDの
場合と同様、81  基mt21の裏鴫は食刻されて肉
厚が例えば10μm@皇Kまで薄くした後、光導を膜@
を更にその上に透明電極(至)を着着せしめ、透明電極
(至)に例えばマイナス電位を与える。
又図示しないがSIT (静電誘導トランジスタ)を走
査回路として使った場合にも、本発明によれば同様の効
果が期待出来る。
本発明04にの実施例を災に説明する。第7図に断面図
を、第8図にその上面図として示す様に、走査回路を集
積した半導体基板用の面と反対側の表面を酸化した後、
半導体基板表側の電荷蓄積部6υに対応する位11にて
酸化m−を除去し、その上に導電膜を被着せしめ、その
酸化膜の除去され九部分又はその近傍に導電膜II(至
)を残す場合を含めて、各絵素の境界附近にて各絵素共
通の他の電極5湯を、各酸化膜が除去された位置を囲む
様に配置し、これらを被う様に光導電膜(至)を被着せ
しめ九構成をとる。この場合は、上記二つの電極図、−
間に電圧を印加すると、光刺戟の量に対応した電荷を集
めることが出来る。この場合の特徴は、光導電膜中での
電界が膜厚方向Kか\らないで横方向Kか\るため、光
導電展層(至)の多少のイレギュラリティーやゴ2等に
よる欠陥〆画面に出難いことと、光導電1iII@の上
に透明電極を被着する必要がなく展進が簡単になると同
時に、透明電極被着KfPう火急を避けることが出来る
【図面の簡単な説明】
@1図、$2図は従来例の断面図、第3図乃至117図
はそれぞれ本発明の実施例の!!!Fr面図、第8図は
第7図示の実施例の光導電膜を除去した平面図を示す。 ■ 半導体基板、   (至)光導電膜、(至)入射光
。 (7317)  代理人弁理士 則 近 憲 佑 (ほ
か1名)第  1 図 第  2 図 第3図 第  4 図 第  5 図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 (1)  光の照射量に対応して蓄積された電荷を周期
    的かつ時系列的に読み出すための半導体走査回路を一主
    面に形成した半導体基板と、この半導体基板の他の主面
    に設けられた光導電膜とを具備することを特徴とする固
    体撮gI装置。 (2)  前記半導体基板の他の主面のすくなくも前記
    走査回路が占める面に対応した部分を薄肉化し九ことを
    !ntItとする特許請求の範囲第1項記載の固体撮g
    I装置。 +31 0紀半導体基板の他の主面上に各絵素に対応し
    九部分の一部で開孔を有する酸化膜とその上に谷間孔に
    対応して、各独立した領域に導電性液−とを具備するこ
    とを特徴とする*!P!F請求の範囲第1項記載の固体
    撮偉装置◎ (4)−紀各導電性被lIBをほぼ中央とするごとく、
    各絵素の境界附近の前記酸化膜上に、各絵素に共通の電
    極を具備することを特徴とする特許請求の範囲113g
    4記載の固体撮gI!装置。
JP56190593A 1981-11-30 1981-11-30 固体撮像装置 Pending JPS5894281A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007165738A (ja) * 2005-12-16 2007-06-28 Konica Minolta Medical & Graphic Inc 固体撮像装置
JP2007165737A (ja) * 2005-12-16 2007-06-28 Konica Minolta Medical & Graphic Inc 固体撮像装置
US7701029B2 (en) 2002-05-20 2010-04-20 Sony Corporation Solid-state image pickup device

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