JPS6015969A - カラ−固体撮像素子 - Google Patents

カラ−固体撮像素子

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Publication number
JPS6015969A
JPS6015969A JP58124301A JP12430183A JPS6015969A JP S6015969 A JPS6015969 A JP S6015969A JP 58124301 A JP58124301 A JP 58124301A JP 12430183 A JP12430183 A JP 12430183A JP S6015969 A JPS6015969 A JP S6015969A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
photoconductor
drain
wavelength
film
state image
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Pending
Application number
JP58124301A
Other languages
English (en)
Inventor
Satoshi Hirose
広瀬 諭
Shiro Hine
日根 史郎
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.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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 Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
Priority to JP58124301A priority Critical patent/JPS6015969A/ja
Publication of JPS6015969A publication Critical patent/JPS6015969A/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
    • H01L27/14665Imagers using a photoconductor layer
    • H01L27/14667Colour imagers
    • 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
    • H01L27/14643Photodiode arrays; MOS imagers
    • H01L27/14645Colour imagers
    • H01L27/14647Multicolour imagers having a stacked pixel-element structure, e.g. npn, npnpn or MQW elements

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  • 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)

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】 この発明は、ヒデオヵメラなどに用いるカラー固体撮像
素子匠関するものである。
従来のこの種のカラー固体撮像素子をイ、°・i成する
一画素の断面に第1図に模式的Vcy」’、−4−0第
1図において、1はn型基板、2はp型層、3はスイッ
チングMo5t・ランジスタ(以下スイッチングトラン
ジスタという〕のドレイン、4は同じ(スイッチングト
ランジスタのソース、5はゲート、6げアルミニ1クム
の電極、Tは絶縁体膜、8はアモル)7スシリコン(α
−8i)のブ仁導電f本躾、9はI T O(Indu
rn Tin 0xide ) ’!e用いた透明電極
、10は平坦化膜、11は接着剤、12はカラーフィル
タである。13は前記ソース4とp型層2のあいだの接
合各情!旨めるため忙形成したp土層、14はフィール
ド酸化膜である。
第1図に示した画素¥第2図に示したよ5にアレイとし
て並べてカラー固体撮像装置Y 47y成てる。
21.22はそれぞれ水平、垂直走査回路、23は電圧
源である。
なお、第1図では光導゛虱体膜Bvcアモルファスシリ
コンl用いているが、他の材料として、ZnCdTe/
Zn5e、またはSe As−Te等があり、すべて一
層の光導電体膜である。
次VC1111作について説明する。
カラーフィルタ12によって分光された)YJは、光導
電体膜BKよって吸収され、電子−正孔対な発生させる
。発生したこ4らのキャリアは透明電極9と電極6のあ
いだにかげられている電界によって、両電極9,6にと
らえられる。透明電極9は常に一定電位に保たれている
が、K極6Kiま、信号読み出し時においてヒデオバイ
アス電位がスイッチングトランジスタのドレイン3.ソ
ース4を経て外部より与えられており、スイッチングト
ランジスタのグー1が遮断さ才1、読み出しが終わツタ
後ハ、ソース4とp型層2の間にはヒデオバイアスが逆
方向にかかっている。元が光導電体膜8Vcよって吸収
さね、キャリアが発生すると、ソース4部分のキャリア
は再結合によって減少し、逆バイアス量は小さくなる。
その後、信号読み出し時にスイッチングトランジスタの
ゲート5が開き、再びビテオバイアス電圧がソース4に
印加される際に流れ込む電流の大きさが、光2!′J、
電体膜8で吸収さねた元強度に対応している。
第3図(a)Kスイッチングトランジスタのグーi−電
圧波形を示し、第3図(b)Vcドレイン電流波形ケ示
す。なお、第3図(a)のTはスイッチングトランジス
タのオン期間欠示し、第3図(b)の斜I$51ケ施し
た部分は信号電流ケ示す。
従来の光導′亀体膜81用いた積層壓のカラー固体撮像
素子は以上のよつVC元導電体膜8か1層−Cあるため
、カラー感度l得るためには、上層にカラーフィルタ1
2を設ける必要があった。また、一画素と一色か対応し
ているため、必要とする色以外の波長成分は元フィルタ
によって反射さノするか、あるいは吸収され、信号とし
ては利用さjていなかった。
この発明は、上記のような従来σ〕もσ〕σ〕欠点を除
去するためになされたもので、光導′屯体膜e〕分光特
性を利用し、異なる分光感度欠持つ光導電体膜を積層構
造にすることによって一画素上に入射した元な分光して
光電変換し、全波長成分を有効に利用て:きるカラー固
体撮像素子l提供することケ目的としている。
以下、この発明な図面について説明する。
第4図はこの発明の一実施例を示すカラー固体撮像素子
の一画素の断面ン示すもので、スイッチングトランジス
タとしてnチャンネルMOSトランジスタを使用してい
るが、これはpチーへ7ンネルMO8)ランジスタでも
よい。なお、第4図で従来の構造と共通している部分は
同じ符号ケ付しである。
ただし、a、bl eY付しである部分は同様の構革 成の異なる11シ分に示している。第14図で、7は透
明絶縁体、8a、8b、8cは異なる分光特性娑持つブ
t 6 ’tm体膜であり、そ4ぞiの吸収スペクトル
は、たとえば第5図に示したよ5な特性を示している。
第5図で51.52.53は最上層、中間層。
最下層の光導電体膜8 a + 8 b + 8 cの
吸収特性をそれぞi1示す。
この場合、第5図(/C示したA領域の波長成分の元信
号は信号UCみ出し時において、スイッチングトランジ
スタのドレイン3aより得らハ、第5図のB領域の波長
成分の光信号は同じくドレイン3bよりイ!Iらハ、第
5図のC領域の波長成分の元信号は同じくドレイン3c
より得らハることになる。
各光導電体膜8a+8b+8cの両側からは、電4if
ii6aと9a、6bと9b、6cと9cKよってそハ
ぞれfifl界がかけらねている。これらの電極は、6
a以外はすべて透明でなげねばならブぶい。各光導電体
膜8a、8b、8cの上部の透明電極9a。
9b、9cは、第1図の透明電接9と同様、従来通りに
一定電位が与えられている。また、信号読み出し時の動
作は従来と同様である。
光導電体膜8a+8b+8cの抵抗率はアモルファスシ
リコンの場合lO9Ωcm で十分に高いた?h、画素
間分離は不要であり、各元導電体膜内欠上下に走る各電
極のまわりは透明絶縁体膜lで囲んでいるので、縦方向
の元募電体膜間のクロ7トークも定りない。
上記のようにこの発明では、第5図に示したような吸収
スペクトルで決定される三種類の波長範囲の成分が同時
に読み出される。第5図のような吸収スペクトルな持つ
元aTL体材料としては、半導体vそのバンドギャップ
によって適当vc選定ゴることが可能である。たとえば
、アモルファスシリコンにおいては9.不純物の種類、
計によってバンドギャップが変化するということが報告
さJlており、また、混晶構造火利用することにより 
半導体の吸収端を連続に変化させつることは、一般的に
よく知られており、発つ゛C素子用拐等に広(利用さハ
ている。また、半導体の吸収係数は吸収域で一般的K 
I O’ cm ’程度以上であるから、数μm膜厚で
、遮断比として10倍以上の性能のフィルタ効果が得ら
れる。
なお、上記実施例では、元4電体膜8a、8b。
8cの三層構造を示したかこれは四層以上であってもよ
く、また、二層でも従来より元の利用効率の役れた素子
が得ろねる。また、当然のことなからブC4電体膜8a
、8b、8cの材料としては、可視光用のみならず、紫
外、赤外領域の感度欠もつ羽村もこの発明に適用できる
。また、スイッチンクトランジスタはMO8以外のもの
であってもよい。
以上詳#1に説明したよ5にこの発明によりは、異なる
分うし感度をもつ複数の光導電体膜を吸収波長の長い方
から順次半導体基板上に層状に積み上げたイ)1層構造
を使用しているために、同一画素上に入った元欠無駄な
く電気信号に変換できる。従つて元の利用効率が従来の
ものの数倍以上σ)ノ+ラー固体撮像素子が得らハる利
点がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来のカラー固体撮像素子の一画素σ〕断面図
、第2図は第1図のカラー固体撮像素子l用いて構成し
たカラー固体撮像装置σ〕構成図、第3図(a)、 (
b)はゲート電圧とトレイン電流のタイムチャート、第
4図はこの発明の一実施例によるカラー固体撮像素子の
一画素の断面図、第5図fまこの発明に使・用Tる三種
の光導電体膜σノ分光特性図である。 図中、1はn壓基板、2はp観層、3はドレイン、4は
ソース、5はゲート、6a+ 6b+ 6cは電極、7
′は透明絶縁体膜、8a、8b、8cFi ’光導電体
膜、9a、9b、9cは透明電極である。 なお、図中の同一符号は同一または相当部分を示す。 代理人 大 岩 増 雄 (外2名) 第3図 FT−1 第4図 第5図 波長(mm)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 各画素に対応したスイッチングトランジスタが設けられ
    た半導体基板上に、前記各画素ごとに複数色に対応して
    分光感度の異なる複数の光導電体膜をそれぞれ透明電極
    ではさみ、透明絶縁体膜な介して吸収波長の長い方から
    順次層状に積み重ねたことケ特徴とするカラー固体撮像
    素子。
JP58124301A 1983-07-06 1983-07-06 カラ−固体撮像素子 Pending JPS6015969A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1050907A3 (en) * 1999-05-03 2001-12-19 Agilent Technologies, Inc. (a Delaware corporation) Photosensor structure
JP2006080254A (ja) * 2004-09-09 2006-03-23 Nippon Hoso Kyokai <Nhk> カラー撮像素子及びカラー撮像装置
JP2015119113A (ja) * 2013-12-19 2015-06-25 野洲メディカルイメージングテクノロジー株式会社 アクティブマトリクスアレイ基板、信号処理装置、受光装置及び表示装置

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58103165A (ja) * 1981-12-15 1983-06-20 Fuji Photo Film Co Ltd 3層4階構造の固体カラ−撮像デバイス

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