JPS604255A - 光電変換装置 - Google Patents
光電変換装置Info
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- JPS604255A JPS604255A JP59049455A JP4945584A JPS604255A JP S604255 A JPS604255 A JP S604255A JP 59049455 A JP59049455 A JP 59049455A JP 4945584 A JP4945584 A JP 4945584A JP S604255 A JPS604255 A JP S604255A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- energy
- light
- layer
- carriers
- region
- 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.)
- Granted
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
- H10F39/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one element covered by group H10F30/00, e.g. radiation detectors comprising photodiode arrays
- H10F39/10—Integrated devices
- H10F39/12—Image sensors
- H10F39/18—Complementary metal-oxide-semiconductor [CMOS] image sensors; Photodiode array image sensors
- H10F39/182—Colour image sensors
- H10F39/1825—Multicolour image sensors having stacked structure, e.g. NPN, NPNPN or multiple quantum well [MQW] structures
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J29/00—Details of cathode-ray tubes or of electron-beam tubes of the types covered by group H01J31/00
- H01J29/02—Electrodes; Screens; Mounting, supporting, spacing or insulating thereof
- H01J29/10—Screens on or from which an image or pattern is formed, picked up, converted or stored
- H01J29/36—Photoelectric screens; Charge-storage screens
- H01J29/39—Charge-storage screens
- H01J29/45—Charge-storage screens exhibiting internal electric effects caused by electromagnetic radiation, e.g. photoconductive screen, photodielectric screen, photovoltaic screen
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
- Light Receiving Elements (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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
エネルギ弁別デバイスの主な用途の一つに、電気的出力
の形で、一つのエネルギ・ビー１１の異なるエネルギ成
分を分離することがあげられる。これらのデバイスの主
な用途の二つは、画像エネルギ・ビームにおける成分を
分離し得るビデイコンのようなデバイスとして及び粒子
エネルギ・ビーム弁別器としてのものである。
の形で、一つのエネルギ・ビー１１の異なるエネルギ成
分を分離することがあげられる。これらのデバイスの主
な用途の二つは、画像エネルギ・ビームにおける成分を
分離し得るビデイコンのようなデバイスとして及び粒子
エネルギ・ビーム弁別器としてのものである。
本発明のような種類のデバイスでは、特定のエネルギに
反応することができ、しかも同時に感光領域間のクロス
・シグナルの伝達が最小限の高密度の素子を有すること
が望ましい。これは工ｔＳ積化された半導体デバイスで
、最も効甲良く達成することができ、現在の技術水準は
、光の画像７１−リツクスを電気（ｉｉ号に変換するた
めに用いられるソリッドステート・ビデイコンにより、
最も良く示されている。
反応することができ、しかも同時に感光領域間のクロス
・シグナルの伝達が最小限の高密度の素子を有すること
が望ましい。これは工ｔＳ積化された半導体デバイスで
、最も効甲良く達成することができ、現在の技術水準は
、光の画像７１−リツクスを電気（ｉｉ号に変換するた
めに用いられるソリッドステート・ビデイコンにより、
最も良く示されている。
半導体集積光電変換器は、米国特８′１′第３８６０９
５６号及び第３６１７７５３号に示さ九ており、ｐ −
ｎ接合が３原色の光の波長に応した、異なる深さに互い
に隣接して設けられている。。
５６号及び第３６１７７５３号に示さ九ており、ｐ −
ｎ接合が３原色の光の波長に応した、異なる深さに互い
に隣接して設けられている。。
第２図は先行技術による集積化されたソリッドステート
光電変換器を示すものである。第２図に示す構造で、基
板１には複数の開１１部３を有する不透明なカバー２に
覆われた広い受光面が設けられ、各開口部は光を特定の
半導体ｐ −ｎ接合に入刺させるよう配置されており、
゛１′、導体ｐ −ｎ接合のうち３原色のための３つ、
４．５．６は、次第に長くなる波長のため、次第に深く
なるよう配置されている。異なる波長の光に応答する第
２図の構造は、４，５．６の組合ぜのような３つのｐ−
Ｉ＋接合の組が３色画素として作用するよう配列されて
いる。
光電変換器を示すものである。第２図に示す構造で、基
板１には複数の開１１部３を有する不透明なカバー２に
覆われた広い受光面が設けられ、各開口部は光を特定の
半導体ｐ −ｎ接合に入刺させるよう配置されており、
゛１′、導体ｐ −ｎ接合のうち３原色のための３つ、
４．５．６は、次第に長くなる波長のため、次第に深く
なるよう配置されている。異なる波長の光に応答する第
２図の構造は、４，５．６の組合ぜのような３つのｐ−
Ｉ＋接合の組が３色画素として作用するよう配列されて
いる。
しかしこの種の構造は個々の感光素子すなわぢ画素が位
置する接近度の限度、すなわち密度の限度があり、また
このような構造は光電エネルギ変換効率に限度があって
、信号とコンパチブルな出力の種類に限度がある。
置する接近度の限度、すなわち密度の限度があり、また
このような構造は光電エネルギ変換効率に限度があって
、信号とコンパチブルな出力の種類に限度がある。
本発明のエネルギ弁別器においては、受光面を経て、多
層半導体単結晶部材に入射するエネルギが、特定のエネ
ルギに感受性を有する層で、ホール・電子対キャリアに
変換され、電子が構造中の電子井戸に捕集される。この
電子井戸は、ドーピングを変化させるか又はバンド・ギ
ャップを変化させるか又はその両方を行なって、価電子
帯及び伝導帯のエネルギ・レベルが局所的に、フェルミ
・レベルに近くなるようにする等の技術を用いる事によ
って形成される。本発明による弁別器の４ｉ（５造は、
１つのエネルギ・ビー１１の異なるエネルギ成分により
生成させるキャリアを空間的に分離するものである。
層半導体単結晶部材に入射するエネルギが、特定のエネ
ルギに感受性を有する層で、ホール・電子対キャリアに
変換され、電子が構造中の電子井戸に捕集される。この
電子井戸は、ドーピングを変化させるか又はバンド・ギ
ャップを変化させるか又はその両方を行なって、価電子
帯及び伝導帯のエネルギ・レベルが局所的に、フェルミ
・レベルに近くなるようにする等の技術を用いる事によ
って形成される。本発明による弁別器の４ｉ（５造は、
１つのエネルギ・ビー１１の異なるエネルギ成分により
生成させるキャリアを空間的に分離するものである。
本発明の原理は、どのような多成分エネルギ・ビームも
、単粘品部材中の電子井戸で、成分エネルギを空間的に
分離することにより、エネルギ・。
、単粘品部材中の電子井戸で、成分エネルギを空間的に
分離することにより、エネルギ・。
ビームから電気信号への変換を達成することであるが、
カラー・ビデイコンは特にさびしい応用であり、詳細な
説明に使用する。
カラー・ビデイコンは特にさびしい応用であり、詳細な
説明に使用する。
カラー・ビデイコンの応用で、本発明の４＋１５造は、
縦に配列させた構造の同じ表面部分を通して受けた異な
る色ごとに異なる光の吸収を生じさせる。
縦に配列させた構造の同じ表面部分を通して受けた異な
る色ごとに異なる光の吸収を生じさせる。
本構造では、光線は表面の画素の部分を通り、異なる色
の光エネルギにより生成したキャリアは、電気出力信号
の識別のため、異なるポテンシャル井戸に捕集される。
の光エネルギにより生成したキャリアは、電気出力信号
の識別のため、異なるポテンシャル井戸に捕集される。
キャリアの移送を速くすることにより、光学的効率が高
められ、本構造が２種類以上の出力に適用される。
められ、本構造が２種類以上の出力に適用される。
本発明の構造の断面図を第１図に示す。第１図で、不休
１０は、ＧａＡｓのように高い光電変換特性を有する１
９結晶半導体で、上面すなわち光の入射する表面１１に
平ｆＴな複数の層を有する。これらの層は、基板１５上
に設番プられた半導体領域１２．１３．１４で、そｎぞ
れ光の入射する表面１１から遠くなるにつれて厚みが大
きくなり、各層は隣の層との間に、それぞれポテンシャ
ル井戸を有する界面１６．１７．１８を有している。基
板をバイアスするため、金属の裏面接触部材１９が設け
られている。分離部材２０．２１．２２は、それぞれた
とえばＰ十の伝導性を有し、クロスシグナルの影響を防
ぐレベルに達するよう設けられている。領域１６．１７
．１８で捕集された信号の電気的読み取りを制御するた
め、ショットキバリア整流接点電極のようなゲー１〜２
３が設けられている。
１０は、ＧａＡｓのように高い光電変換特性を有する１
９結晶半導体で、上面すなわち光の入射する表面１１に
平ｆＴな複数の層を有する。これらの層は、基板１５上
に設番プられた半導体領域１２．１３．１４で、そｎぞ
れ光の入射する表面１１から遠くなるにつれて厚みが大
きくなり、各層は隣の層との間に、それぞれポテンシャ
ル井戸を有する界面１６．１７．１８を有している。基
板をバイアスするため、金属の裏面接触部材１９が設け
られている。分離部材２０．２１．２２は、それぞれた
とえばＰ十の伝導性を有し、クロスシグナルの影響を防
ぐレベルに達するよう設けられている。領域１６．１７
．１８で捕集された信号の電気的読み取りを制御するた
め、ショットキバリア整流接点電極のようなゲー１〜２
３が設けられている。
第１図の構造は、表面１１を通じてビームとして入射し
たフォトンが、表面からの距離に応じて異なる波長応答
性を持つ、深さの異なる層で、選択的にホール・電子対
に変換されるように構成されている。各層の電子は、第
３図、第４図及び第５図により説明するように層中に設
けら九たポテンシャル井戸に保持される。
たフォトンが、表面からの距離に応じて異なる波長応答
性を持つ、深さの異なる層で、選択的にホール・電子対
に変換されるように構成されている。各層の電子は、第
３図、第４図及び第５図により説明するように層中に設
けら九たポテンシャル井戸に保持される。
層１２〜Ｉ４の間の界面１６〜１８には、ＧａＡｓに関
しては約５０オングストロームである電子の平均自由行
程のオーダーの幅を有する高度にドープされた狭い領域
がある。この狭い領域は、フェルミ・レベルに対してエ
ネルギ・バンドを動かずよつ作用し、フェルミ・レベル
に近い局所的なエネルギ領域を形成する。
しては約５０オングストロームである電子の平均自由行
程のオーダーの幅を有する高度にドープされた狭い領域
がある。この狭い領域は、フェルミ・レベルに対してエ
ネルギ・バンドを動かずよつ作用し、フェルミ・レベル
に近い局所的なエネルギ領域を形成する。
第３図は、第１図の線ＡＢまたはＣＩ）に治ったドーピ
ング・プロファイルを示したもので、こｈらの高度にド
ープした薄い領域を示す。不休１０は、実質的にドープ
されていないか、または弱くｎ型にドープされている。
ング・プロファイルを示したもので、こｈらの高度にド
ープした薄い領域を示す。不休１０は、実質的にドープ
されていないか、または弱くｎ型にドープされている。
各界面付近に勾をなして設けられたｎ十及びＰ中領域は
、そ汎ぞ九幅が約５０オングストロームで、１０′７乃
至１０１１′のオーダーに１−一ブされており、厚みは
電子の平均自由行程の程度である。界面１６．１７．１
８のだいたいの位置は、第３図、第７１図、第５図でそ
れぞれ１６、Ｉ７．１８で示している。
、そ汎ぞ九幅が約５０オングストロームで、１０′７乃
至１０１１′のオーダーに１−一ブされており、厚みは
電子の平均自由行程の程度である。界面１６．１７．１
８のだいたいの位置は、第３図、第７１図、第５図でそ
れぞれ１６、Ｉ７．１８で示している。
領域１２〜１４の弱いドーピング領域又は真性領域は、
界面１Ｇ、ｊ７．１８の狭い強い１−一ビング領域とＪ
ｆＵ界をなし、第４図に示すエネルギ・レベルを生じる
。第４図では第１図の線ＡＢに沿ったエネルギ・バンド
図に、エネルギ井戸が界面１６．１７．１８に近接して
生じている。
界面１Ｇ、ｊ７．１８の狭い強い１−一ビング領域とＪ
ｆＵ界をなし、第４図に示すエネルギ・レベルを生じる
。第４図では第１図の線ＡＢに沿ったエネルギ・バンド
図に、エネルギ井戸が界面１６．１７．１８に近接して
生じている。
暗いときはフェルミ・レベルは平坦で、表面１■を通じ
て光が入射すると、短波長の青色の光子が界面１６の井
戸に局所的に保存される電子を生成し、同様に緑色及び
赤色の波長の光子が、それぞれ界面１７及び１８の近く
の井戸に保存される電子を生成する。
て光が入射すると、短波長の青色の光子が界面１６の井
戸に局所的に保存される電子を生成し、同様に緑色及び
赤色の波長の光子が、それぞれ界面１７及び１８の近く
の井戸に保存される電子を生成する。
次に、第５図は、第１図の４．！１ｉｃＤに沿ったエネ
ルギ図で、ショットキ・バリア整流電極２３の逆バイア
スの効果を示している。バイアス状態では、ＥＦＴで示
すフェルミ・レベルは、今度は光の入射する表面１１で
高くなる。界面１Ｇ、１７．１８の近くの捕集井戸の各
々のポテンシャル・レベルは、井戸が第１図の線ＡＢに
７ａっだ場合より高くなる。この状態は、ショットキ・
ゲートのバイアスが減少したとき、読み取りまで３つの
井戸に保存された電子を閉じ込めるようイ１用する。
ルギ図で、ショットキ・バリア整流電極２３の逆バイア
スの効果を示している。バイアス状態では、ＥＦＴで示
すフェルミ・レベルは、今度は光の入射する表面１１で
高くなる。界面１Ｇ、１７．１８の近くの捕集井戸の各
々のポテンシャル・レベルは、井戸が第１図の線ＡＢに
７ａっだ場合より高くなる。この状態は、ショットキ・
ゲートのバイアスが減少したとき、読み取りまで３つの
井戸に保存された電子を閉じ込めるようイ１用する。
基板の裏面接点１９と、接点２３の間に印加され、読み
取りの時は低下するバイアス電圧は、式１で示す関係に
より決まる。
取りの時は低下するバイアス電圧は、式１で示す関係に
より決まる。
式Ｉ ＶＲ−（ＥＦＴ ［Ｅ ＦＢ ’）／ｑ式中ＶＲ
は１ボルトのオーダーであり、（ＥＦＴ −ＥＦＢ）は
１電子ポル１−のオーダーであり、 ９は１．６Ｘ１０〜１９クーロンである。
は１ボルトのオーダーであり、（ＥＦＴ −ＥＦＢ）は
１電子ポル１−のオーダーであり、 ９は１．６Ｘ１０〜１９クーロンである。
領域１２．１３．１４はそＡしぞれ界面１６．１７．１
８で、ドープされた領域と境界をなしておす、その領域
に関する特定の波長により、最大のキャリアが作られる
よう選択された寸法を入射光の方向に持っている。例え
ば、層１２のＧ ａ Ａ ｓに適した厚みは約０．０２
５ミクロンであり、層１３については約Ｑ、１．７５ミ
クロン、層１４については約１．３ミクロンで、これら
は０．４００ミクロン、０．５２５ミクロン及びＱ、７
３０ミクロンの波長を受持つ。
８で、ドープされた領域と境界をなしておす、その領域
に関する特定の波長により、最大のキャリアが作られる
よう選択された寸法を入射光の方向に持っている。例え
ば、層１２のＧ ａ Ａ ｓに適した厚みは約０．０２
５ミクロンであり、層１３については約Ｑ、１．７５ミ
クロン、層１４については約１．３ミクロンで、これら
は０．４００ミクロン、０．５２５ミクロン及びＱ、７
３０ミクロンの波長を受持つ。
前の説明でわかるように、本発明の構造は１つのエレメ
ントで多くの色を感知するが、第２図に示す先行技術で
は各色にそれぞれ１つのエレメントを必要とする。これ
は、先行技術では空間的分解能とエネルギ分解能は両立
しないのに対し、本発明の構造では、エネルギ弁別が増
大しても、分解能の損失がないため、実質的に利益とな
る。
ントで多くの色を感知するが、第２図に示す先行技術で
は各色にそれぞれ１つのエレメントを必要とする。これ
は、先行技術では空間的分解能とエネルギ分解能は両立
しないのに対し、本発明の構造では、エネルギ弁別が増
大しても、分解能の損失がないため、実質的に利益とな
る。
動作中は、本発明の構造は、特定の光の波長により作ら
れたキャリアを加速する場を生成する。
れたキャリアを加速する場を生成する。
これらの条件は共に、拡散よりもドリフトが主なキャリ
ア輸送メカニズムである事を可能にしており、キャリア
輸送の遅延は最少になる。強くドープした境界により、
キャリア輸送のインピーダンスは低くなり、顕著な遅れ
が生じないよう薄くされている。
ア輸送メカニズムである事を可能にしており、キャリア
輸送の遅延は最少になる。強くドープした境界により、
キャリア輸送のインピーダンスは低くなり、顕著な遅れ
が生じないよう薄くされている。
本発明による光電変換器は、受光面に対して直列に位置
する半導体構造に、入射光の各波長の光子により生成し
たキャリアを変換し、ポテンシャル井戸に保存するよう
な領域が設けられている。
する半導体構造に、入射光の各波長の光子により生成し
たキャリアを変換し、ポテンシャル井戸に保存するよう
な領域が設けられている。
この構造は特に集積化に適しており、３ＦＸ色の波長は
１例として用いた。高い電界は、強くドープされた薄い
界面に接した実質的にドープされていない領域に作られ
る。この高い電界は、特定の波長により作られたキャリ
アを加速する。領域のドープされない、または弱くドー
プした状態は、また、光によって生成したキャリアが動
くにつれて、キャリアが散乱するのを最小限にする。各
領域の厚みの許容範囲は極めて自由で、その領域に関す
る光の波長によって最大のキャリアが作られるのに十分
な長さがある。
１例として用いた。高い電界は、強くドープされた薄い
界面に接した実質的にドープされていない領域に作られ
る。この高い電界は、特定の波長により作られたキャリ
アを加速する。領域のドープされない、または弱くドー
プした状態は、また、光によって生成したキャリアが動
くにつれて、キャリアが散乱するのを最小限にする。各
領域の厚みの許容範囲は極めて自由で、その領域に関す
る光の波長によって最大のキャリアが作られるのに十分
な長さがある。
これらの条しトにより、拡散よりドリフトが主なキャリ
ア輸送メカニズムとなり、強くドープした界面は、顕著
な遅れを生じないよう薄くなる。本発明の構造的特徴の
すべてが、高集積化と簡単な幇力取りを提供するように
作用している。
ア輸送メカニズムとなり、強くドープした界面は、顕著
な遅れを生じないよう薄くなる。本発明の構造的特徴の
すべてが、高集積化と簡単な幇力取りを提供するように
作用している。
本発明の構造は、各種の読取技術に適合する強い出力信
号特性を有する。従来の技術では、電荷結合素子（ＣＣ
Ｄ）型のリードアウトが多く用いられ、各エレメントか
らの出力は平面状のアレイに入り、アレイ・エレメント
からの信号は直列に伝播される。この種のアレイのクロ
ッキングは幾分複やＩＬである。
号特性を有する。従来の技術では、電荷結合素子（ＣＣ
Ｄ）型のリードアウトが多く用いられ、各エレメントか
らの出力は平面状のアレイに入り、アレイ・エレメント
からの信号は直列に伝播される。この種のアレイのクロ
ッキングは幾分複やＩＬである。
部用のために選んだ本発明の実施例には、ｘ−ｙ走査ア
レイが含まれ、複雑なりロッキングは必要としない。
レイが含まれ、複雑なりロッキングは必要としない。
第６図は、好ましいｘ−ｙ走査撮像デバイスの一部の上
面図で、第１図に示す２列の３つの画素を、第１図と同
じ番号を用いて示したものである。
面図で、第１図に示す２列の３つの画素を、第１図と同
じ番号を用いて示したものである。
？）ｔ−リードアウトが各画素の対に設けられている。
６つの受光面１．１Ａ〜ＩＩＦには赤の出力２４Ａ、緑
色の出力２４Ｂ及び青の出力２４Ｇを有する。冑すなわ
ち短波長の出力は、第１図の層１２中の電子井戸に接点
２Ｇでオー１１接触し、緑色すなわち中波長の出力は第
１図の層Ｊ３中の電子井戸に、層１２中の電子井戸を通
る点線で示したアイソレーション２８を有する接点２７
てオーム接触し、赤すなわち長波長の出力は、第１図の
層１４中の電子井戸に、第１図の層１３中の電子１１戸
を通る実線で示したアイソレーション３０を有する接点
２９でオーム接触している。
色の出力２４Ｂ及び青の出力２４Ｇを有する。冑すなわ
ち短波長の出力は、第１図の層１２中の電子井戸に接点
２Ｇでオー１１接触し、緑色すなわち中波長の出力は第
１図の層Ｊ３中の電子井戸に、層１２中の電子井戸を通
る点線で示したアイソレーション２８を有する接点２７
てオーム接触し、赤すなわち長波長の出力は、第１図の
層１４中の電子井戸に、第１図の層１３中の電子１１戸
を通る実線で示したアイソレーション３０を有する接点
２９でオーム接触している。
画素の受光面は、第１図でニレメン１〜２０．２２、及
び２１Ａ、２１− ＢのＰ十分１ｉｒｌ領域と境界をな
している。画素１１Ａ、ＩＩＢ、ＩＩＣ又は１１Ｄ、１
１Ｅ、１’ｌＦは、ショットキ・バリア型の出力ゲート
２３Ａ及び２３Ｂによりそれぞれ制御される。
び２１Ａ、２１− ＢのＰ十分１ｉｒｌ領域と境界をな
している。画素１１Ａ、ＩＩＢ、ＩＩＣ又は１１Ｄ、１
１Ｅ、１’ｌＦは、ショットキ・バリア型の出力ゲート
２３Ａ及び２３Ｂによりそれぞれ制御される。
第７図に、第６図のＢＥＥ’ に沿った断面図が示され
ており、各リードアラ１〜接点２６．２７．２９は、そ
れぞれの層１２及び１３に貫入するアイソレーション２
８及び３０と共に層１２、Ｉ３．１４にそれぞれ貫入し
ている。構造の上には、接点２６．２７．２９以外の表
面と第６図の線２４Ａ〜２４Ｇが電気的に接触するのを
防ぐために、透明な絶縁層３７が設けられている。
ており、各リードアラ１〜接点２６．２７．２９は、そ
れぞれの層１２及び１３に貫入するアイソレーション２
８及び３０と共に層１２、Ｉ３．１４にそれぞれ貫入し
ている。構造の上には、接点２６．２７．２９以外の表
面と第６図の線２４Ａ〜２４Ｇが電気的に接触するのを
防ぐために、透明な絶縁層３７が設けられている。
次に、第８図は、第６図及び第７図の４色素子の６つ（
３１〜３６）の配線及びコントロールを示す略図である
。ダイオード、ならびに光電流の電流源４０には、通常
の記号を用いである。リードアラ１へ・デバイス４２を
構成するコントロール・スイッチには電界効果１〜ラン
ジスタが用いられている。水平及び垂直走査コン１〜ロ
ールは、信号レベルで示しである。３色素子３４．３５
又は３Ｇ、及び３１．３２又は３３にそれぞれアクセス
する機能を有する２つの水平走査コントロールＷＬ１及
びＷＬ２が設けられている。また、３色素子３４又は３
３．３５又は３２．３６又は３１にアクセスする機能を
有する３つの垂直走査コン１−ロールＢ Ｌ 、、ＢＬ
２及びＢ ｒ−７３が設けられている。
３１〜３６）の配線及びコントロールを示す略図である
。ダイオード、ならびに光電流の電流源４０には、通常
の記号を用いである。リードアラ１へ・デバイス４２を
構成するコントロール・スイッチには電界効果１〜ラン
ジスタが用いられている。水平及び垂直走査コン１〜ロ
ールは、信号レベルで示しである。３色素子３４．３５
又は３Ｇ、及び３１．３２又は３３にそれぞれアクセス
する機能を有する２つの水平走査コントロールＷＬ１及
びＷＬ２が設けられている。また、３色素子３４又は３
３．３５又は３２．３６又は３１にアクセスする機能を
有する３つの垂直走査コン１−ロールＢ Ｌ 、、ＢＬ
２及びＢ ｒ−７３が設けられている。
適当な制御信号を水平及び垂直コントロールに適用する
ことにより、ここに示す２×３７レイの各３色素子は別
個に質問することができる。
ことにより、ここに示す２×３７レイの各３色素子は別
個に質問することができる。
ＣＣＤ型のリードアラ１−が望ましい場合には、多少の
改造により改善が可能である。第１図の構造は次のよう
な方法で改造することができる。透明な酸化インジウム
・スズ（Ｉ ｎ Ｓ ａ ０２ ）電極を受光面１１上
に設ける。これは、入射光の積分中に、撮像素子として
のアレイの各素子を深いキャリア空乏状態にするために
バイアスされ、さらに完全に電荷を転送するために読み
取り中にバイアスされる。ＩＩ＋領域が、横方向に拡散
したキャリアを柴め、これにより端６１５が″ウォッシ
ュ・アウト（崩壊）″する傾向を減らすため、分離領域
２０．２１．２２に含まれる。先行技術におけるこの傾
向は、″ブルーミング″と呼ばれている。最終に、簡単
な標準型の二相ＣＣＤクロッキング及び区分したアレイ
を、転送速度及び転送効果を改善するために用いること
もできる。
改造により改善が可能である。第１図の構造は次のよう
な方法で改造することができる。透明な酸化インジウム
・スズ（Ｉ ｎ Ｓ ａ ０２ ）電極を受光面１１上
に設ける。これは、入射光の積分中に、撮像素子として
のアレイの各素子を深いキャリア空乏状態にするために
バイアスされ、さらに完全に電荷を転送するために読み
取り中にバイアスされる。ＩＩ＋領域が、横方向に拡散
したキャリアを柴め、これにより端６１５が″ウォッシ
ュ・アウト（崩壊）″する傾向を減らすため、分離領域
２０．２１．２２に含まれる。先行技術におけるこの傾
向は、″ブルーミング″と呼ばれている。最終に、簡単
な標準型の二相ＣＣＤクロッキング及び区分したアレイ
を、転送速度及び転送効果を改善するために用いること
もできる。
換言すれば、暗電流制御の改善のためのＣＣＤ構造には
Ｇ ａ Ａ ｓのような高バンド・ギャップの材料を用
いることができる。これにより、材料の拡散距離の短い
ことを利用して、ブルーミングを防止することができ、
本構造は、アクセス・バイアスがオンになった署さ、各
層の空乏層を完全にするため、Ｉ ｒｒ Ｓ ｎ ０２
ｉにより改造することができる。
Ｇ ａ Ａ ｓのような高バンド・ギャップの材料を用
いることができる。これにより、材料の拡散距離の短い
ことを利用して、ブルーミングを防止することができ、
本構造は、アクセス・バイアスがオンになった署さ、各
層の空乏層を完全にするため、Ｉ ｒｒ Ｓ ｎ ０２
ｉにより改造することができる。
本発明は、ドーピングによるポテンシャル井戸の生成ｔ
こついて説明したが、ポテンシャル井戸の原理は、たと
えば、層の接点から反対方向に流れるキャリアを防ぐた
めの層中のバンド・ギャップの勾配に沿った層の界面に
ペテロ構造を用いるなどの他の方法によっても達成する
ことができることは明白である。
こついて説明したが、ポテンシャル井戸の原理は、たと
えば、層の接点から反対方向に流れるキャリアを防ぐた
めの層中のバンド・ギャップの勾配に沿った層の界面に
ペテロ構造を用いるなどの他の方法によっても達成する
ことができることは明白である。
上述のものは、受光面を通して、層の界面の高度にドー
プしたせまい領域を有する多層半導体単結晶部材に入射
するエネルギが、異なる特定のエネルギを受持つ層でホ
ール・電子列のキャリアに変換され、電子が構造中の電
子井戸に捕県されるものである。
プしたせまい領域を有する多層半導体単結晶部材に入射
するエネルギが、異なる特定のエネルギを受持つ層でホ
ール・電子列のキャリアに変換され、電子が構造中の電
子井戸に捕県されるものである。
本発明の原理は集積化されたカラー・ビディコンの構造
に示されている。
に示されている。
本発明のデバイスを利用すれば、高密度のすなわち空間
分解能の高い撮影デバイスが得られる。
分解能の高い撮影デバイスが得られる。
第１図は本発明の良好な実施例を示す図、第２図は先行
技術による集積化されたソリッドステート光電変換器を
示す図、 第３図は第１図の線ΔＢ又はＣＤに沿った、たてのドー
ピング・プロファイルを示す図、第４図は第１図の線Ａ
Ｔ３に沿ったエネルギ図、第５図は逆バイアス状態の
、線ＣＤに沿ったエネルギ図、 第６図は各列に３つの３色撮像素子を右する本発明のｘ
−ｙ走査ダイオード・アレイの集積化されたものの２列
の上面図、 第７図は第６図のＥ−Ｅ’断面の図、 第８図は第６図に示す各列に３つの３色画像エレメント
を有する列の２列に用いられるｘ−ｙ走査ダイオード・
リードアウト配線を示す回路図の略図である。 １０・・・・単結晶半導体、１１・・・・受光面、１２
．１３．１４・・・・半導体層、１５・・・・基板、１
６．１７．１８・・・・界面領域、１９・・・・裏面接
触部材、２０．２Ｊ、２２・・・・分離部材、２３・・
・・ゲート。 出願人 インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・
コーポレーション 代理人 弁理士 岡 １） 次 生 （外１名） Ｄ
技術による集積化されたソリッドステート光電変換器を
示す図、 第３図は第１図の線ΔＢ又はＣＤに沿った、たてのドー
ピング・プロファイルを示す図、第４図は第１図の線Ａ
Ｔ３に沿ったエネルギ図、第５図は逆バイアス状態の
、線ＣＤに沿ったエネルギ図、 第６図は各列に３つの３色撮像素子を右する本発明のｘ
−ｙ走査ダイオード・アレイの集積化されたものの２列
の上面図、 第７図は第６図のＥ−Ｅ’断面の図、 第８図は第６図に示す各列に３つの３色画像エレメント
を有する列の２列に用いられるｘ−ｙ走査ダイオード・
リードアウト配線を示す回路図の略図である。 １０・・・・単結晶半導体、１１・・・・受光面、１２
．１３．１４・・・・半導体層、１５・・・・基板、１
６．１７．１８・・・・界面領域、１９・・・・裏面接
触部材、２０．２Ｊ、２２・・・・分離部材、２３・・
・・ゲート。 出願人 インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・
コーポレーション 代理人 弁理士 岡 １） 次 生 （外１名） Ｄ
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 複数の平ｆゴな層を有し、該各層が表面から入射するビ
ー１１の特定のエネルギ成分に応答して、その中にキャ
リアを生成する、！■！、結晶半導体部材と、上記各層
に対応してキャリア保持ポテンシャル井戸を」二記単結
晶半心体部材中に形成する手段と、」１記保持されたキ
ャリアから出力信号を形成する読み出し手段とを具備し
た エネルギ弁別器。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US503945 | 1983-06-13 | ||
| US06/503,945 US4533940A (en) | 1983-06-13 | 1983-06-13 | High spatial resolution energy discriminator |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS604255A true JPS604255A (ja) | 1985-01-10 |
| JPH0263312B2 JPH0263312B2 (ja) | 1990-12-27 |
Family
ID=24004181
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59049455A Granted JPS604255A (ja) | 1983-06-13 | 1984-03-16 | 光電変換装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4533940A (ja) |
| EP (1) | EP0134411B1 (ja) |
| JP (1) | JPS604255A (ja) |
| DE (1) | DE3479619D1 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60157380A (ja) * | 1984-01-26 | 1985-08-17 | Fuji Photo Film Co Ltd | 固体撮像デバイスを用いた撮影装置 |
| US5453611A (en) * | 1993-01-01 | 1995-09-26 | Canon Kabushiki Kaisha | Solid-state image pickup device with a plurality of photoelectric conversion elements on a common semiconductor chip |
| US5703642A (en) * | 1994-09-30 | 1997-12-30 | Eastman Kodak Company | Full depletion mode clocking of solid-state image sensors for improved MTF performance |
| US7964928B2 (en) * | 2005-11-22 | 2011-06-21 | Stmicroelectronics S.A. | Photodetector with an improved resolution |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5552277A (en) * | 1978-10-06 | 1980-04-16 | Recognition Equipment Inc | Multiple spectrum photodiode device* photosensitive semiconductor device and method of manufacturing same |
| JPS55108783A (en) * | 1979-02-14 | 1980-08-21 | Nec Corp | Wavelength discriminating photodetector |
| JPS5612785A (en) * | 1979-07-12 | 1981-02-07 | Hitachi Denshi Ltd | Color sensitive solid light sensitive element |
| JPS57122586A (en) * | 1980-12-06 | 1982-07-30 | Licentia Gmbh | Method and device for transmitting signal |
| JPS5833880A (ja) * | 1981-08-24 | 1983-02-28 | Hitachi Ltd | 半導体受光素子 |
Family Cites Families (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US454784A (en) * | 1891-06-23 | Op pro | ||
| NL6816923A (ja) * | 1968-11-27 | 1970-05-29 | ||
| US3617753A (en) * | 1969-01-13 | 1971-11-02 | Tokyo Shibaura Electric Co | Semiconductor photoelectric converting device |
| US3717724A (en) * | 1971-02-02 | 1973-02-20 | Westinghouse Electric Corp | Solid state multi-color sensor |
| DE2313254A1 (de) * | 1972-03-17 | 1973-09-27 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Photoelektrisches umsetzungselement fuer farbbildaufnahme- bzw. -abtastroehren und verfahren zu dessen herstellung |
| US3955082A (en) * | 1974-09-19 | 1976-05-04 | Northern Electric Company Limited | Photodiode detector with selective frequency response |
| CA1107379A (en) * | 1977-03-24 | 1981-08-18 | Eastman Kodak Company | Color responsive imaging device employing wavelength dependent semiconductor optical absorption |
| US4229754A (en) * | 1978-12-26 | 1980-10-21 | Rockwell International Corporation | CCD Imager with multi-spectral capability |
| US4412236A (en) * | 1979-08-24 | 1983-10-25 | Hitachi, Ltd. | Color solid-state imager |
| US4255760A (en) * | 1979-09-28 | 1981-03-10 | Eastman Kodak Company | Multiple, superposed-channel color image sensor |
| US4504846A (en) * | 1982-12-30 | 1985-03-12 | International Business Machines Corporation | Multiwavelength optical-to-electrical logic operations |
-
1983
- 1983-06-13 US US06/503,945 patent/US4533940A/en not_active Expired - Lifetime
-
1984
- 1984-03-16 JP JP59049455A patent/JPS604255A/ja active Granted
- 1984-05-28 DE DE8484106063T patent/DE3479619D1/de not_active Expired
- 1984-05-28 EP EP84106063A patent/EP0134411B1/en not_active Expired
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5552277A (en) * | 1978-10-06 | 1980-04-16 | Recognition Equipment Inc | Multiple spectrum photodiode device* photosensitive semiconductor device and method of manufacturing same |
| JPS55108783A (en) * | 1979-02-14 | 1980-08-21 | Nec Corp | Wavelength discriminating photodetector |
| JPS5612785A (en) * | 1979-07-12 | 1981-02-07 | Hitachi Denshi Ltd | Color sensitive solid light sensitive element |
| JPS57122586A (en) * | 1980-12-06 | 1982-07-30 | Licentia Gmbh | Method and device for transmitting signal |
| JPS5833880A (ja) * | 1981-08-24 | 1983-02-28 | Hitachi Ltd | 半導体受光素子 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US4533940A (en) | 1985-08-06 |
| EP0134411A1 (en) | 1985-03-20 |
| JPH0263312B2 (ja) | 1990-12-27 |
| EP0134411B1 (en) | 1989-08-30 |
| DE3479619D1 (en) | 1989-10-05 |
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