JPS59126666A - 固体イメ−ジセンサ - Google Patents

固体イメ−ジセンサ

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Publication number
JPS59126666A
JPS59126666A JP58002080A JP208083A JPS59126666A JP S59126666 A JPS59126666 A JP S59126666A JP 58002080 A JP58002080 A JP 58002080A JP 208083 A JP208083 A JP 208083A JP S59126666 A JPS59126666 A JP S59126666A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
thin film
photosensitive
transistor
cell
film
Prior art date
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Pending
Application number
JP58002080A
Other languages
English (en)
Inventor
Shinji Morozumi
両角 伸治
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.)
Seiko Epson Corp
Suwa Seikosha KK
Original Assignee
Seiko Epson Corp
Suwa Seikosha KK
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Seiko Epson Corp, Suwa Seikosha KK filed Critical Seiko Epson Corp
Priority to JP58002080A priority Critical patent/JPS59126666A/ja
Publication of JPS59126666A publication Critical patent/JPS59126666A/ja
Priority to US07/253,917 priority patent/US4862237A/en
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • 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
    • H01L27/14665Imagers using a photoconductor layer
    • H01L27/14672Blooming suppression

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】 本発明は固体撮像素子(l!1体イメージセンサ)に関
するものである。
従来、光学1域の電子変換には、悌1#!官が多く用い
られてきたが、・寿館が短ZPいことや、小型になりに
くい点等から、MO1S型やccD型の固定イメージセ
ンサが、登場するようになった。’41図は白黒画像會
七ンシングする一般的なMO8型イメージセンサの構成
を示している。通常感光セル31) (N X M )
のマトリックス・プレイ状に配置される。感光セル3は
電荷読み出し用トランジスタ1とフォトダイオード2に
より構成されている。
MOS )ランジスタ1のゲート電極は水平選択用シフ
トレジスタ7の出力H1〜HMがWcffr、され、読
み出し水平走査位VLヲ選択する。又MO8)ランジス
タ1によりM本の水平走査線の中の選択されfc1ライ
ンに対応するセル3の電荷出力は8本の垂直様に伝えら
れると共にスイッチングトランジスタ4によりビデオシ
グナルラインvsに転送される。垂直選択用シフトレジ
スタ6は一水平走査期間円に出・力S1〜SNによりス
イッチングトランジスタ4金順仄ONさせて、垂直ライ
ンv1〜vNotgデータをシリアルにビデオシグナル
ラインvsに出力する。
第2図はこの感光セルt1モノリシック半導体で実現し
た場合め断面図である。N型si単結晶基板10中にP
型のウェル11を形成、フィールド酸化膜16、水平走
f1M号が印加される、ゲート電像15、ソース・ドレ
イン拡散12.15、及び垂直ラインをなすN、配線1
47)”らなる。N型ドレイン拡散虐13とP型ウェル
11がフォトダイ(オード全構成する。、通常このダイ
オードには逆バイアスが印加され、P−N嶺曾の空光層
には一定の電荷が蓄えられる、−短期間に光が入射する
と、ダイオードの光電流により蓄えられた電荷が放電す
る、従ってゲート電極15によりトランジスタをONさ
せた時に、垂直ライン〃・らの電荷充電量が光電流即ち
、光はと比例し、この電荷充電t’を各セル毎にシリア
ルに絖み出丁と、光イメージの電気変懐がoJ能となる
、 ところが、この方式にハ重大な欠点がある。一つKに?
°ルーミングと叶ばれる現家であり、強い入射光に対し
ては、フォトダイオードに4i積できる電荷を以上の過
51!lJ電荷が発生し隣接セルや垂直ライン、即ちノ
ース電極12に流れ込み、結果として垂直ライン上に画
面上白い異状なライン金形成する、電他の1つはスミア
と呼ばれるものであシ、入射光がフォトダイオードの今
でなく、バルクの下方の万まで入射し、バルクの深い所
でキャリアを発生させて、結果として画面上白くにじま
せてし筐う。このプルーミングやスミアに、構造を複雑
にすることや、゛平面的なパターンにおけるルール金き
びしくする0と、又外部のセンスアップ周辺を複雑にし
て逃れる等、むずかしい手段により低減は可能であるが
、基本的に全くなくなることはない。このことが、固体
fI&像素子の性能を低下させる大きな要因となってい
た、 従って本発明の目的は固体撮像素子のプルーミング、ス
ミアtなくす構造、方式全提供することにある。
本発明は、プルーミング、スミア會、感光セルを薄膜ト
ランジスタと薄膜感光素子で構成することにより除去す
るものである。
第5図は本発明の感光セル19i衣ゎし7’Cものであ
る。セル選択用のトランジスタu4膜トランジスタ(T
 P T 、) 17により、又感光素子としてはバル
ク上の薄膜感光1戻18t″用いる。
第ル図に不発明の構造例を感光セル1単位について示し
たものである。S1単結晶基也20上に酸化膜21を形
成した俊薄膜トランジスタを形成する半導体薄膜を形成
しパターニングを行ない、ソース・ドレイン・チャネル
g22,2i  2aとなる薄膜アイランド會形成する
。ゲート絶縁膜全形成後薄膜トランジスタのゲート電極
26奮形成、その恢層間絶縁膜25全形成しソース・ド
レイン部22.33とのコンタクトホールを開孔後M配
線層をつけて、パターニングし垂直ライン27とセル下
部電極28を形成する、その後全面に感光薄膜をつけて
、その上に上部電極となる透明導電膜層29を形成する
。、TPTの薄膜半導体材料としてに、Cd −S e
 3#の化合物半導体、アモルファスや多結晶、あるい
はアニールにより結晶成長させた単結晶シリコン薄膜が
よい、又感光性の薄膜としてr[Zn−8e、  cd
−T e、 S e−Ae−Te、Si等のアモルファ
ス膜や、Siの多結晶膜がよい。感光薄膜30U上下の
電極材料により、単なる感光抵抗素子となったり、又は
P−N接合となったシするが、いずれにしても光全感知
して、光電流上発生せしめ、又暗所にてにインピーダン
スが非常に高くなる性質があればよい。
第5図に不発明の他の構造例であり、第4図の構造にお
けるTPTのドレイン側からM[極で引き出して、下部
電極28を構成するものに対し、第5図ではドレインの
半導体層重そのまま下部電極となすものである。
不発明の利点としてまず、基板−が絶縁物であることに
より入射した余分の光は下部に透過し、単結晶シリコン
のようにキャリア七発生させることはない。又感光体は
薄膜素子として基板上部に存在するので胞オロ光重′t
−越えても、垂直ライン側へ又に隣接セルへ影響するこ
とに全くない。即ち従来、半纏・体のバルク部分で発生
する宗剰のキャリアにより起因するプルーミングやスミ
アに、トランジスタを薄膜化してe縁吻の上に形成し巣
に感元部も薄膜化して積層することにより防止できるこ
とになる。
本発明の構成例として、感光セル部は薄膜素子によp形
成されているが、イメージセンサの周辺として必賛な8
分、即ち第1図4.6.7に示すシフトレジスタや、ス
イッチングトランジスタはスピードが安求され薄膜素子
で構成することにむずかしいことがある。この時感光セ
ルのアレイ部を本発明の通り薄膜素子により構成し、周
辺部を単結晶基根内に従来通ジ作9込むことが有利であ
る。
第6図はこの方式を具体的N示すルすであり、薄膜素子
とバルク素子ケ同−基板上に、共通のプロセスで形成す
る。第6図(イ)では、まず単結晶基板62に、フィー
ルド配化膿域63を形成した懐に薄膜トランジスタ全形
成するための多結晶シリコン盾64勿形成、その後熱酸
化によジゲート杷縁膜65を形成する、呻)では多結晶
シリコン層よりなるゲート1j11.極66.67全形
成その俊、ゲート電極會227に不純物イオンを打ち込
むと、薄膜トランジスタのソースtドレイン電極68゜
70、バルクトランジスタのソース・ドレイン電極71
.72を形成する、(ハ)においてに層間絶縁膜となゐ
OVDによる酸化膜77會デポジツトしてからコンタク
トホールを開孔mA1m極盾73゜75.75.76を
形成する。4嗅トランジスタ7Bは感光セルの選択用ト
ランジスタとして用い、バルク・トランジスタ79は周
辺回路用に用いる。
こうして薄膜トランジスタとバルクトランジスタが同一
プロセスにて作成可能となる、こうすると従来プルーミ
ングやスミア金防止するために構造的に複雑であり、従
って製造プロセスが?J 、I Tあったが、本発明の
方式でにシンプルな構造で尚性能な感光特性のイメージ
センサが芙現できる、又従来周辺回路flIN−MOS
トランジスタによV構成されており、高速転送のために
かなりの消費電力であり発熱による%性シフトが大きな
問題であつ;7m、 (、>し不発明の方式ではプロセ
ス、横這が藺単になることにより、周辺回路’iC−M
O8化して高速かつ低電力のシフトレジスタ等を作り込
め、従って、発熱による%注シフトが解決できる。
第7図は不発明によるTPTの轡性金示す。第7図Bは
第6図の方式で作成した通當のバルク7リコンのMOS
 )ランジスタ、Aμ同様のTPTであり両者共にNチ
ャンネルの%注である。TPTの万に移′#JIJ叢が
1〜2桁低下するが、感光セルアレイの動作に必−巽な
スピードは確保できる。
本発明は前述のように、イメージセンサ全構成する感光
セル部の選択用トラン゛ジスタ全薄膜トランジスタとす
ると共に感光膜も薄ノ漠化することにより、プルーミン
グが30〜40dB又スミアも204Bは低下させるこ
とが可能となると共に薄膜化した感光膜の失効面積が向
上し、飽オロ光量が6dB増加、父元吸収率がアモルフ
ァス化して単結晶シリコンよV畠くなることにより感光
%注が10〜20.[lB回向上、結果として光セン7
ングのダイナミックレンジが従来よF)50〜AOdB
改讐される。又同時に同辺回路のcuos(IZ七行な
うことにより狛インチセンサのAUOHX300Vにお
いて[敵5 Ll Orn Wであったものが80co
Wと大幅に低下させることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来のイメージセンサ、第2図にその構造を示
す。 6.7−シフトレジスタ 弗3図に本発明の感光セル部、第4図、第5図は本発明
のセルの構造例である。第6図(イ)(ロ)(ハ)に不
発明の他の構造例であり、薄膜トランジスタとバルクシ
リコントランジスタ全同一プロセスにて構成する際の*
造工程例である。又第7図は第6図の工程におけるトラ
ンジスタの%t%である、以   上 出願人 株式会社諏訪稍工舎 ゛) 代理人 弁理士最上  務 νセ 夕1、 第1図 てN 2 図 第4図 第5図 第6図 第7はI

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 光信号音電気信号に変換するためのセル選択用トランジ
    スタ及び感光体からなる感光セルアレイ及びセルを選択
    、前記変換された゛電気信号を読み出すための(資)辺
    回路よりなる固体イメージセンサにおいて、前記セル選
    択用トランジスタを薄膜トランジスタとし、前記薄膜ト
    ランジスタのドレイン電極、又qドレイン刀1らの引き
    出し″dL挑上に感光体薄膜を設は史に前記感光体薄膜
    上に透明電極を形成することを特徴とする固体イメージ
    センサ。
JP58002080A 1983-01-10 1983-01-10 固体イメ−ジセンサ Pending JPS59126666A (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP58002080A JPS59126666A (ja) 1983-01-10 1983-01-10 固体イメ−ジセンサ
US07/253,917 US4862237A (en) 1983-01-10 1988-10-04 Solid state image sensor

Applications Claiming Priority (1)

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JP58002080A JPS59126666A (ja) 1983-01-10 1983-01-10 固体イメ−ジセンサ

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JP4097889A Division JP2570054B2 (ja) 1992-04-17 1992-04-17 固体イメージセンサ

Publications (1)

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JPS59126666A true JPS59126666A (ja) 1984-07-21

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ID=11519364

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JP58002080A Pending JPS59126666A (ja) 1983-01-10 1983-01-10 固体イメ−ジセンサ

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62229874A (ja) * 1985-12-27 1987-10-08 Toshiba Corp イメ−ジセンサ及びその製造方法
US4992846A (en) * 1987-03-25 1991-02-12 Nippon Soken, Inc. Polycrystalline silicon active layer for good carrier mobility
US5027177A (en) * 1989-07-24 1991-06-25 Hughes Aircraft Company Floating base lateral bipolar phototransistor with field effect gate voltage control
JP2022087122A (ja) * 2014-03-13 2022-06-09 株式会社半導体エネルギー研究所 撮像装置

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS56138969A (en) * 1980-03-31 1981-10-29 Canon Inc Photoelectric converter
JPS57114292A (en) * 1981-01-06 1982-07-16 Fuji Xerox Co Ltd Thin film image pickup element

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