JPS60130274A - 固体撮像装置 - Google Patents

固体撮像装置

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JPS60130274A
JPS60130274A JP58239382A JP23938283A JPS60130274A JP S60130274 A JPS60130274 A JP S60130274A JP 58239382 A JP58239382 A JP 58239382A JP 23938283 A JP23938283 A JP 23938283A JP S60130274 A JPS60130274 A JP S60130274A
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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】 ［発明の技術分野］ 本発明は異なる感知波長領域を持つ感光部を同−半導体
基板上に積層した固体撮像装置に関する。
［発明の技術的背景とその問題点コ 現在例えば可視波長光、又は赤外波長光を別々に撮像す
る固体系像装置はある。そして、同一基板上これら２つ
の感光部を設けた固体＠像装置は前に我々が提案してい
る（特願昭５７−１６Ｇ５０３号）。
しかし先に提案したものは、異なる感知波長領！或を持
つ感光部を基板の同じ平面上に形成したものであるため
、十分に高密度化することができないという難点があっ
た。
［発明の目的コ 本発明は異なる感知波長領域を持つ感光部を高密度に設
けた固体撮像装置を提供することを目的にする。
［発明の概要］ 本発明は、半導体基板上に、異なる感知波長域をもつ第
１および第２の感光部を積層形成し、各感光部で蓄積さ
れた信号電荷を取り出すだめの信号電荷読出し部を設け
て固体＠像装置を構成する。
具体的には例えば、半導体基板上に長波長光に感応する
第１の感光部としてＰＮ接合またはショッ１〜キー接合
を用いたホトダイオードアレイを形成し、この上に短波
長光に感応する第２の感光部として光導電膜を用いた感
光セルアレイを形成すれはよい。
［発明の効果］ 本発明によれば、異なる感知波長領域をもつ感光部を高
密度に集積した固体搬像装置が得られる。
［発明の実施例］ 本発明の実施例を図面を用いて説明する。第１図は本発
明の一実施例であり、信号電荷読出し部にインターライ
ン転送　ＣＯＤ　（Ｉ　ｎｔｅｒｌｉｎｅＴ　ｒａｎｓ
ｆｅｒ　ＣＣＤ　：以後ＩＴ−ＣＣＤと呼ぶ）を用いた
固体撮像装置の構造説明図である。（ａ　）はＣＯＤの
転送方向に沿う二画素部分の平面図、（ｔｒ）　、（ｃ
　）　ＬＬそれぞれ（ａ　）のＡ−Ａ’　、Ｂ−Ｂ’断
面図である。これを製造工程に従って説明すれば、ｐ型
半導体基板１上に信号電荷を読み出すための垂直ＣＯＤ
チャンネルｎ十層２と赤外光に感度がある白金−シリコ
ン（ｐｔ　−ｓ：　＞ショットキーダイオード（以後ｐ
ｔ−ｓ＋ダイオードと呼ぶ）３のアレイ（第１の感光部
）を形成せしめる。そして、この半導体基板１上にＩＴ
−ＣＣＤを知る当事者においては周知のことであるよう
に、ゲート絶縁層４を介して垂直ＣＣＤ　１１の転送ゲ
ート電極５を形成する。次にこの上に絶縁層６を設け、
この絶縁層６上に例えば酸化インジウム（Ｉｎ２０３）
等の透明導電膜により画素電極７を設ける。次に可視光
に感度のある光導電膜とし・て例えばアモルファス・シ
リコン（以後ａ−３ｉと呼ぶ）層８を全面に形成し、更
にその上に）ｎ２０ｉ等による透明電極９を全面に形成
する。
こうして画素電極７とａ−３ｉ層８と透明電極９により
、可視光に感応する第２の感光部が第１の感光部に積層
された形で構成される。なお画素電極７は絶縁層６に設
けられた接続孔を介して、基板１のＰｔ　Ｓｉダイオー
ド３に隣接して形成された蓄積ダイオードとなるｎ中層
１Ｏに接続されている。
ａ−３ｉ層８は、可視波長光（λ−０，４〜０．７μｍ
）を吸収し信号電荷を発生する。この信号電荷〈この場
合は電子）は前記透明電極９と画素電極７間に印加され
た電界により画素電極７へ走行されることになる。
このように構成された固体撮像装置の動作を説明する。
光学像は透明電極９側から入射されるとする。入射光の
うち、ａ−３ｉ層８で可視光が吸収され、それより長波
長の赤外光はこれを透過する。画素電極７でも赤外光の
吸収は少なく、そのため赤外光は赤外光に感度があるｐ
　ｔ−８ｉダイオード３へ到達する。即ち本実施例の固
体撮像装置では第１の感光部であるｐｔ−ｓ＋ダイオー
ド３で赤外光を検知し、第２の感光部であるａ　−３ｉ
層８で可視光を検知する。ｐ　ｔ−ｓ　＋ダイオード３
で感知、蓄積された信号電荷は前記垂直ＣＣＤ転送電極
５１に正パルス電圧を印加して垂直ＣＯＤチャネルｎ十
層２へ転送し読出される。この場合、信号電荷の垂直Ｃ
ＯＤチャネルｎ十層２内での転送はこの転送電極５１と
これに隣接して連続して形成せしめた転送電極に４相の
負クロック・パルスΦ１〜Φ４を印加して行なう。
一方可視光を吸収してａ　−ｓｔ　９８内で発生した信
号電荷は画素電極７へ走行し、ｎ中層１Ｏからなる蓄積
ダイオードに蓄積される。この蓄積ダイオードに蓄積さ
れた信号電荷は、ｐｔ−３ｉダイオード３の場合と同様
に転送電極５２に正パルス電圧を印加して垂直ＣＯＤチ
ャネルｎ十層２へ転送し読出される。
垂直ＣＧＤ１１は、第１図（ａ）から明らかなように２
画素セルで一段Ｃ’ＣＤが形成されており、それぞれΦ
１とΦ２そしてΦ３とΦ斗がある。ここで０１との３に
正パルス電圧を印加すると転送ゲート電極５２によって
各画素電極７上の８−３　ｉ層８の信号電荷を取り出す
ことができ、Φ２と０３に正パルス電圧を印加すると転
送グー１〜電極５１によって各画素のＰｔ−８ｉダイオ
ード３に蓄積された信号電荷を読出すことができる。
以上説明したように蓄積ダイオードとなるｎ中層１Ｏに
接続した画素電極７を赤外光を透過する材料層にして形
成し、この赤外光を感知する第１の感光部であるＰｔ−
８ｉダイオード３上に可視光を感知するａ−３ｉ層８を
第２の感光部として積層している。ここで可視光に対し
ては、連続して形成されたａ−３ｉ層８が感光部である
ため、画素型ｆｆ１７を基板に導くための接続孔及び蓄
積ダイオードｎ中層１Ｏは加工精度上可能なだけ小さく
てよく、１画素セル内に２つの感光セルが設けられてい
るにもかかわらず、高密度化が可能である。又、本発明
の提供する固体撮像装置は可視光信号と赤外光信号の取
り出し方に種々の方法が可能であり、応用によってそれ
に合った信号処理が可能である。その−例を第２図を用
いて説明する。
説明の便宜上第１図（ａ　＞の構成図を第２図（ａ）の
ように書く。
即ち赤外光感光セルのＰｔ−８ｔダイオードをＲ１，’
Ｒ２そして可視光感光セル用の蓄積ダイオードをＶｌ、
Ｖ２と示す。そして、前述したようにΦ菫とΦ３に正パ
ルス電圧を印加すると可視光信号をＶｌとＶ３から読出
すことができ、Φ２とΦ４に正パルス電圧を印加すると
赤外光信号を読出すことができる。ここでこのような構
成を複数個２次元的に配置した２次元固体１ｌｉ１＠装
置では、１フレ一ム画像を２フイールドより構成する撮
像方式を採用した場合、（ｂ）図に示すように、Ａフィ
ールドからは可視光信号ｓｖだげを、Ｂフィールドから
は赤外光信号ＳＲだけを取り出すことができる。この方
式は一方のフィールドで可視光の画像を処理し、次のフ
ィールドで赤外光の画像と演算処理を行ないたい場合有
用である。又（Ｃ）図に示すように、可視と赤外光によ
る信号を１段ＣＣＤにて集め読出すことも可能で、この
場合広範囲感知波長域を持った固体撮像装置を提供する
ことができる。
また第３図に示すように、隣の画素列の同一フィールド
で読出される光信号を可視と赤外とで交互になるように
配列せしめることによって、同一フィールド内において
可視光と赤外光画素信号が交互に読出される。この場合
、可視光及び赤外光信号をサンプリングして取り出すと
リアルタイムで可視光及び赤外光画像を表示することが
できる。
以上で説明した固体撮像装置は、２画素で１段垂直ＣＣ
Ｄが構成されている。、このためＣＯＤを扱っている当
事者では周知のことであるが、垂直り向２画素信号を合
せて１段ＣＣＤにて読出し、次のフィールドで垂直方向
画素の合せる相手を換えるインクレース撮像を行うこと
によって固体線＠　ｉ　ｆｆｆｉ内の画素数と同数の空
間サンプリング点を得ることができる。
これに対して第４図を用いて１画素に１段の垂直ＣＯＤ
が構成された他の実施例の固体撮像装置を説明する。（
ａ）に２画素の画素構成説明図を示す。１段垂直ＣＣＤ
はΦ１．Φ２．Φ３の３相駆動型で形成されている。こ
こでＡフィールドではΦ１に正パルス電圧を印加して、
蓄積ダイオードＶ１の可視光信号Ｐｔ−８ｔダイオード
Ｒ２の赤外光信号を読み出す。この装置では１画素に対
して１段垂直ＣＣＤが設けられているため、可視光と赤
外光信号が垂直方向に交互に読み出される。
そして垂直方向２画素を一走査線信号として読み出すと
、第２図、第３図で説明した装置では可視光及び赤外光
信号が交互に取り出されていたが、本装置では（ｈ）図
に示すように同時に並列して読み出される。
また第５図のようにＡフィールドではＶ２．。
Ｖｌ２の可視光信号とＲ１１，Ｒ２２の赤外光信号を交
互に取り出すようにすることもできる。そうすると、同
一フィールドで読出される信号が可視光及び赤外光にお
いて市松状に読出されるため、同一フィールドでの表示
画像は垂直、水平方向においてバランスがとれたものが
得られる。
以上説明したごとく本発明の提供する固体撮像装置は異
なる感知波長領域を持つ感光部を高密度に形成できるだ
けでなく、種々の信号電荷の取り出しが可能である。
なお、以上の説明は可視光と赤外光が同じ方向から入Ｑ
１する場合について行ったが、第１図において可視光は
同じａ−３ｉ層８側から入射し、赤外光像は半導体基板
１裏面より入射しても同様な顕像を行うことができる。
この場合、画素電極７を例えばアルミニウム（八１）の
ごとき金属材料層で形成せしめると、この金属電極での
赤外光の反射により感度向上ができる。
又、以上の説明においては信号電荷読出し部にＩＴ−Ｃ
ＯＤを用いたが、例えばＸ−Ｙアドレス型ＭＯ３、ライ
ン・アドレス型ＣＰ　Ｄ　（ＣｈａｒｇｅＰｒｉｍｉｒ
＋ｏ　Ｄｅｖｉｃｅ　）その他の信号電荷読出しができ
るものであれば、本発明に適用することができる。又、
ｐｔ−ｓ；ダイオード３に隣接して過剰キャリヤを外部
に除去するオーバーフロードレインを設けてもよい。そ
して、感度期間の任意の期間、ｐｔ−３＋ダイオード３
又はａ−３ｉ層に蓄積された信号電荷をこのオーバーフ
ロードレインに除去し、有効信号電荷蓄積期間を変化せ
しめて感度調整を行うことができる。また画素電極７の
電位を変化させて、感度期間の任意の期間ａ−３ｉ層８
に発生した信号電荷を上の透明電極９側へ除去するよう
にして可視光信号に対しても感度調整ができる。
更に以上の実施例では、可視光感光部としてａ−３＋層
、赤外光感光部としてＰｔ−８ｉダイオードを用いたが
、ａ−３ｉ層の替りに３ｅ−Ａｓ−Ｔｅ。
Ｚｎ　Ｓｅ　−Ｚｎ　Ｃｄ　Ｔｅなどで代表される光導
電殺を用いることができ、ｐｔ−３；ダイオードの替り
にＰｄ　２　Ｓｉ、Ｉｒ　８２　、　Ｐｔ　２　Ｓｉ、
Ｎｉ　Ｓｔ。
ＷＳｉ　２　、Ｔ＋　’Ｓｉ　２　、などを用いること
ができる。
又、以上の説明は、第１の感光部が赤外光検知、第２の
感光部が可視光検知の場合について行なったが、同様の
＠像はＸ線、紫外線などを含めた場合にも適用される。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の一実施例における感光セルの構造を説
明するための図、第２図はその信号読出し法の一例を説
明するための図、第３図は他の信号読出し法を説明する
だの図、第４図は他の実施例の感光セル構成と信号読出
し法を説明するための図、第５図はその応用例を説明す
るための図である。 １・・・ｐ型半導体基板、２・・・ｎ中層（垂直ＣＯＤ
ヂャネル）、３・・・Ｐｔ−３ｉダイオードく第１の感
光部）、４．６・・・絶縁層、５１．５２・・・転送グ
ー１〜電極、７・・・画素電極、８・・・ａ−３ｉ層（
第２の感光部）、９・・・透明電極、１Ｏ・・・ｎ＋＠
（蓄積ダイオード）、１１・・・垂直ＣＣＤ（信号電荷
読出し部）。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦 第１図 Ｂ］　Ａニ 第２図 ５ｖＳＲ５７ＳＲ ５■Ｒ５ｖ＋Ｒ５ＴＡＲＳ％Ｒ 第３図 第４図

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）　半導体基板に、互いに感知波長域の異なる第１
    および第２の感光部が積層形成され、かつこれらＭｌお
    よびＭ２の感光部で発生した信号電荷を読出す信号電荷
    読出し部が形成されていることを特徴とする固体撮像装
    置。
  2. （２）　前記第１の感光部は半導体基板表面に形成した
    ＰＮ接合またはショットキー接合によるホ１〜ダイオー
    ドアレイであり、前記第２の感光部は、このホｊ・ダイ
    オードアレイ上にＩ８縁膜を介して各ホトダイオードを
    おおうように形成された画素型（但配列と、この上に全
    面に形成された光導電膜と、この光導電膜表面全面に形
    成された透明電極とからなるものであって、前記各画素
    電極は前記絶縁膜に設（プられた接続孔を介して各ホト
    ダイオードに隣接して基板表面に設けられた蓄積ダイオ
    ードに接続されている特許請求の範囲第１項記載の固体
    撮像装置。
  3. （３）前記第２の感光部の画素電極は透明導電膜により
    形成され、前記光導電膜側から入射した光学像のうち短
    波長光成分を第２の感光部で検知し、この第２の感光部
    を透過した長波長光成分を第１の感光部で検知するよう
    にした特許請求の範囲第２項記載の固体撮像装置。
JP58239382A 1983-12-19 1983-12-19 固体撮像装置 Granted JPS60130274A (ja)

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JP58239382A JPS60130274A (ja) 1983-12-19 1983-12-19 固体撮像装置
US06/681,188 US4651001A (en) 1983-12-19 1984-12-13 Visible/infrared imaging device with stacked cell structure
EP84308776A EP0146375B1 (en) 1983-12-19 1984-12-14 Visible/infrared imaging device with stacked cell structure
DE3486284T DE3486284T2 (de) 1983-12-19 1984-12-14 Sichtbarmachungs/Infrarot-Bildgerät mit einer Stapelzellenstruktur.

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JPH0135549B2 JPH0135549B2 (ja) 1989-07-26

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