JPS6089968A - ２層３段構造固体撮像装置 - Google Patents

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】 本出願は、１９８１年１２月１５日に出願されて既に放
棄された出願第３３０，９２１号の一部継続出願であり
、私の２つの同時継続の出願すなわち「ストライプ若し
くはモザイク状フィルタを有する固体カラー撮像装置」
と題した１９８１年１２月１５日出願の出願第３３０，
９２７号と１９８１年１２月１５日出願の既に放棄され
た出願第３３０，９２８号の一部継続出願である「３層
４段構造固体カラー撮像装置」と題した出願とに関連す
る。

本発明は固体カラーイメージセンサすなわち固体カラー
撮像装置に関し、特に、マルチカラーフィルタを必要と
しないＣＣＤ、ＭＯＳ、ＭＮＯＳ等の装置から成る固体
の２−スの上に重ねられた複数の感光層を用いる固体カ
ラー撮像装置に関する。

固体カラーイメージセンサの分野における良く知られた
目標は、光に対して極めて感度が高くて鮮明な像を作る
が安価に製造することの出来る固体カラー撮像装置を作
ることである。この目標を追及して、様々のタイプの固
体カラー撮像装置が作られた。

その種のＨｌ　４’Ａ装置の１つでは、アレイを成す全
整色像感知素子が、該像感知素子のアレイの上に配設さ
れたカラーフィルタの複合アレイによって、色に対して
選択的に感応するようにされている。

利用可能な情報量を最大にする極めて効率的な該フィル
タアレイの配置は、例えば１９７６年７月２０日にベイ
ヤー（Ｅａｙｅｒ）に与えられた米国特許第３，９７１
，０６５号と、１９７７年９月６日にディロン（Ｄ　ｉ
　１１　ｏ　ｎ）に与えられた米国特許第４，０４７，
２０３号に記載されている。しかしながら、そのような
アレイに固有の解像力は、該アレイに配設し得る感知素
子の数によって限定され、該アレイ内の各素子の一部分
のみが細部の解像に寄与することによって更に限定され
る。その結果、該複合フィルタカラー像感知アレイの空
間解像力は、特定の設計条件に最適化されＣも、同一数
の素子の白黒像感知アレイはどに高くはならない。

英国特許第２，０２９，６４２号及び日本特許出願第５
５−３９４０４号、第５５−２７７７７２号、第５５−
２７７７７３号及び第５１−９５７２０号で提案された
他の構成においては、感光装置は、スイッチング機能を
果すことの出来る情報転送装置若しくは固体ベース上に
重ねられている。該ベースはＭ　ＯＳ若しくはＯＯＤス
イッチング装置である。該装置は英国特許第２．０２９
，６４２号に詳細に記載されており、その開示内容は参
照により本明細書に組込まれている。該構成は感光装置
が情報転送装置と同一レベルに配置されている従来の撮
像装置のそれより広い感知面積を有するので、潜在的に
高い感度を有する。しかし、該装置は、マルチカラーフ
ィルタを用いねばならず、また解像力の損失は上記した
通常の固体撮像装置に匹敵する。更に、該装置を構成す
るためには、カラーフィルタを像感知素子」二に特定パ
ターンで配列せねばならず、そのためフィルタのアライ
メント及び接着が困鍾となり、該装置の製造は勧で：は
で高価となる。

」二組英国特許に開示された構成の改良技術が欧州特許
第０．０４６，６９６号及び日本特許出願第５６−１６
６８８０号に記載されている。該欧州特許の改良された
構成は、各像感知素子のため固体ベース上に６個のＭＯ
８素子を用いるものである。

光導電層内に発生された光担体（ｐｈｏｔ□−ｃａｒｒ
ｉｅｒ）は増１’％　Ｍ　ＯＳ装置のゲートに加えられ
（該英国特許ではドレイン若しくはソース）、そして該
増ｔｉｌｌ　Ｍ　ＯＳ装置はスイッチングＭＯＳトラン
ジスタに接続されている。第３ｆ７）Ｍｏｓトランジス
タは充電便換素子をリセットするための手段を提供する
。このような構成を論する固体カラー撮像装置は、走査
されていないピクチャーセル（ｐｉｃｔｕｒｅ　ｃｅｌ
ｌ）から誤った信号が発信されることを防止することに
よって、／’＃１．力及び信号対雑音比を改善するもの
である。

日本特許出願第５６−１３３８８０号の改良された構成
は、電気信号として光信号のデータを検出、記憶するた
め金属窒化物酸化物シリコン半導体（ＭＮＯＳ）電界効
果トランジスタを用いる。

上記欧州特許の場合と同様に、光信号はトランジスタの
ゲートに加えられる。この構成の固体カラー撮像装置は
、該ＭＮＯ５半導体装置を用いる結果、不揮発性メモリ
ー効果を生ぜしめる。

該欧州特許及び日本特許出願第５６−１３３，８８０号
に記載された装置は双方とも依然として、像感知素子上
に特定パターンで配列されるマルチカラーフィルタを用
いねばならない。

ビジコンにおけるカラーフィルタを除くたメツ技術がカ
ド−外（Ｋａｔｏ　ｅｔ　ａｌ、）（７）米国特許第３
，６１７，７５３号に教示されている。該ビジコンは、
光強度を表わす電気信号を記憶する複数のｐ　−ｎダイ
オード上に基層を有する通常の半導体層を含む。電子ビ
ームが該ｐ　−ｎダイオードを走査してビデオ読出し信
号を発生させる。その中を該ｐ　−ｎダイオードに向っ
て光が通過する該半導体基層の厚みを階段状にすること
により、該段の寸法に応じてそれぞれ異なった波長の光
が該ｐ−ｎダイオードに入射する。このようにして、該
ｐ　−ｎダイオードの異なる群は異なる色の光を記憶す
ることが出来る。あるいはまた、表面から様々の深さの
位置にｐ　−ｎダイオードを形成して事実上該基層の厚
みを階段状とすることも出来る。

他の実施例では、電子ビーム走査に代えて固体走査を用
いることが出来る。その実施例では、各画素に接合装置
とＭＯ８素子が設けられ、基層の選択的エツチングによ
り該半導体基層の受光面と画素の該接合装置との間の距
離が変えられている。

開示された装置は該階段状若しくは切欠構成のため平ら
ではなく、また感光素子として光導電体を用いるシステ
ムによって得られる利点を有してはいない。

同一寸法の白黒アレイのそれに等しい潜在的解像力を有
する固体カラー像感知アレイが開発された。その感知ア
レイは複数の重ね合されたチャンネル（例えば、６色装
置用には６つの重ね合されｙｏ− たチャンネル）を有しており、そして各チャンネルは半
導体材料による光の微分吸収（ｄ　ｉ　ｆ　ｆ　８ｒｓ
ｎｔｉａｌ　ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ）に起因する異なる
スペクトル応答特性を有する。（Ｈ。

ｎｅｙｗｅｌｌ、Ｈａｖａｎｔ、Ｈａｍｐｓｈｉｒｅ　
ＰＱ９１ＫＦ、Ｕ、Ｋ。のＩ　ｎ　ｄ　１１８　ｔ　ｒ
ｉａｌ　０ｐｐｏｒｔｕｒｔｉｔｊ、ｅｓ、Ｌｔｄ。

より入手可能なＲｅ５ｅａｒｃｈ　Ｄｉｓａｌ。

５ｕｒｅ、Ａｕｇｕｓｔ　１９７３．Ｖｏｌ。

１７２、Ｄｉｓｃｌｏｓｕｒｅ　Ａ　１７２４０ｅ　ｎ
　ｔ　ｉ　ｔ　ｌ　ｅ　ｄ　：　”　Ｏｏ　ｌ　ｏ　ｒ
　Ｒｅ　ｓ　ｐ　ｏ　ｎ５ｉｖｅ　ＯＯＤ　工ｍａｇｅ
ｒ”を参照）しかし、６つのチャンネルを重ね合せる必
要があるため、該装置を製造するには極めて複雑で高価
な工程が必要である。ＣＯＤ　（電荷結合デバイス）を
用いるときは、情報信号を伝えるチャンネルは厳密な制
限内で慎重に構成されねばならず、構成が複雑で高価と
なる。基層に単一のチャンネルを作ることは可能である
が、その上に更に別のチャンネルを重ねることは複雑で
困難である。

開示第１７２４０号等に開示された装置は、多重チャン
ネル重ね合せ色感知装置として作動し得る多重重ね合せ
型の様々のチャンネルをシリコン結晶内に作ることが可
能であることを示している。

しかしながら、」−記したように製造が高価で複雑であ
る上に、使用された材料の固有の制限の故にこれら装置
の色の分離と選択性とｌ−３貧弱である。

該装置を作るのに用いられた材料は、色選択性感光装置
として作用すると同様に、良好な単結晶特性を有さねば
ならないＯＯＤチャンネルとして作用するのである。

上記したように、この技術分野においては、感光性が高
くて鮮明且つ精細な解像力を与える固体カラー撮像装置
がめられている。マルチカラーフィルタが像感知素子ア
レイ上に重ね合された装置を用いることによって得られ
る像は、米国特許第３，９７１，０６５号に記載されて
いるように、解像力を制限し、感度を制限し、しかもマ
ルチカラーフィルタを正確に配置せねばならないので製
造が複雑で高価である。英国特許第２，０２９，６４２
号、欧州特許第０．０４６，３９６号、あるいは日本特
許出願第５６−１３３８８０号に記載されているように
、感光装置を情報転送装置上に重ねて成る装置を用いる
ことによって感度を高めることが出来る。しかしながら
、該装置はその製造の複雑きと費用とを更に増大させる
こととなるようなマルチカラー複合フィルタの使用を必
要とするものであるので、該装置の解像力はなお成る程
度制限されている。重ね合された複数のチャンネルの感
知アレイを有する装置を用いることにより、白黒アレイ
のそれと等しい感像力を得ることが可能である。しかし
ながら、６つのチャンネルを互いに重ね合せるため複雑
で高価な製造技術を用いねばならない。

本発明は、単一の色の光を検出するために用いられる像
感知素子を含むベース」二に互いに重ね合された複数の
感光層を用いる。本発明によれば、各感光層と、ベース
上の素子とがそれぞれ異なる色の光を検出するので、マ
ルチカラー複合フィルタを用いる必要がない。該装置は
同一寸法の白黒アレイのそれと等しい解像力を有してお
り、単純な、通常の安価な技術によって製造することが
出来る。

本発明は、従来の真空蒸着技術やスパッタリング技術等
の単純で安価な従来技術を用いて製造可能な固体カラー
撮像装置を提供する。該装置は、光に対して極めて感度
が高く、人間の視覚特性を考慮して好適に解像力の高い
仰を作る。Ｙ　）　ＩＪクス内の個々の色素子の大多数
の感光面相は、マルチカラーフィルタと共に単一の光導
電層を用いる撮像装置の対応する素子の感光面積より大
である。

また解像力も、同一数の素子を有する従来の白黒固体撮
像装置のそれに匹敵する。

本発明装置は、電荷を処理するためのスイッチング素子
を有する固体のベースを有し、該ベース」二には感光素
子も設けられている。光を吸収し検出するための複数の
感光層がベース上に重ねられている。該固体のベースは
、電荷結合デバイス（ＣＯＤ）、金属酸化物半導体（Ｍ
ＯＳ）マトリクススイッチング装置、あるいは金属窒化
物酸化物半導体（Ｍ　Ｎ　ＯＳ）マトリクススイッチン
グ装置等の２次元情報装置の如何なるタイプのものであ
っても良い。該ベースは、該感光層及び該ベース自体の
該感光素子と関連してスイッチング及び転送機能を果す
。該ベース上に互いに重ね合された感光層は各々、上部
連続透明電極層と、透明なモザイクパターンの背部電極
と、それらの間に配置された光導電副層とを含む６つの
副層から成っている。該層の各々の背部電極は、該ベー
ス上の感光素子と同様に、該固体のベース」二のスイッ
チング素子に電気的に接続されている１すなわち、使用
されたベースのスイッチング装置の種類と配列とに応じ
て例えばゲート、ソース、あるいはドレイン端子に接続
されている。該感光層の各々は、電気結線を除いて、全
ての点で他の層及び固体のベースから電気的に絶縁され
ている。

本発明の主な目的は、感光素子を含む固体のベースと、
その上に重ねられた複数の感光層とから成り、各層及び
該ベースの感光素子が、該感光層及び感光素子からの電
荷を読取ることを可能ならしめる該ベース」二の端子に
電気的に接続され、各感光層が順次により広い帯域の光
に感応してこれを吸収し、該ベースの感光素子が上方の
層を通過した光のみを検出し得る、固体カラー撮像装置
を提供することである。

本発明の他の目的は、マルチカラーフィルタを用いずに
製造することの出来る固体カラー撮像装置を提供するこ
とである。

本発明の他の目的は、感光性の高い固体カラー撮像装置
を提供することである。

本発明の他の目的は、＃！像力の高い固体カラー撮像装
置を提供することである。

本発明の他の目的は、単純且つ安価な方法で製造し得る
固体カラー撮像装置を提供することである。

本発明のこれらの目的及びその他の目的、並びに利点は
、構成の詳細及び使用法に関する下記の更に詳しい説明
から明らかとなる。添付図面を参照するが、その全図を
通じて同一参照符は同様のざｉＳ分を示す。

本発明の固体カラー撮像装置の説明の前に、本発明は図
示した要素の特定の配列に限定されず様々の実施例が可
能であることを理解するべきである。また、ここに用い
た術語は特定の実施例を説明するために用いたものであ
って、本発明を限定する意図をもって用いたものではな
いことをも理解するべきである。

以下、図面を参照しつつ本発明の詳細な説明する。

第１図を参照して、ベース上に重ねられた感光素子を有
するタイプの従来の固体カラー撮像装置を説明する。第
１図は従来の固体カラー撮像装置の分解斜視図である。

ベース２は、その上に重ねられた感光層６を有する。ベ
ース２は複数のＭＯＳスイッチング素子６．７．８．９
．１０及び１１を含む。第１図は、該撮像装置の僅か一
部分を示すに過ぎない。実際には、この撮像装置は数十
個のＭＯ８素子を含む。素子６．７．８．９．１０及び
１１は、それぞれ例えば赤、緑、青、青、赤及び緑の光
に関連する様々のスイッチング及び転送機能のために用
いられている。素子乙ないし１１の各々はソース端子１
２及びドレイン端子１ろを含む。

感光層６は、以下に更に説明する６つの副層からなって
いる。層乙の底部すなわち最も内側の副層の上の底部副
層すなわち背部モザイク電極は全て素子６ないし１１に
電気的に接続されている。

素子６．７．８．９．１０及び１１にそれぞれ対応する
フィルタ素子１４．１５．１６．１７．１８及び１９が
感光層６上に重ねられている。フィルタ素子１４ないし
１９は、単一の色の光以外の全ての光を濾過して除去す
るために用いられている。

よって、上記した素子６ないし１１のスイッチング及び
転送機能に応じて、例えば、フィルタ１４は赤色光以外
の全ての光を濾過して除去しジフィルタ１５は緑色光以
外の全ての光を濾過して除去し；フィルタ１６は青色光
以外の全ての光を濾過して除去する、等である。

層６内の感光機能はベース２内のスイッチング及び転送
機能から分離されているので、第１図に示した装置は、
スイッチング及び転送機能と同一レベルで感光機能が遂
行された従来装置より著しく感光性が高い。しかしなが
ら、第１図に示した装置はなおマルチカラーフィルタ１
４ないし１９を用いねばならず、該フィルタは精密な配
置を必要とするので該装置の構成は幾分高価となる。フ
ィルタ１４ないし１９は、それぞれその背部電極によっ
て画定された感光領域２０．２１．２２．２３．２４及
び２５に光が到達する前に光を濾過して除去するために
用いられている。

ＭＯ８素子６ないし１１、感光領域２０ないし２５、及
びフィルタ１４ないし１９の各々の組合せは、当該技術
分野で画素と称しているものを形成する。よって、第１
図に示した装置の一部分は６つの画素を有する。本出願
人の発明によれば、６つの画素若しくは以下に２つの画
素の組として説明するものを含む同一寸法のベース２を
用いるが、マルチカラーフィルタを要しない装置を作る
ことが出来る。

第２図は本発明装置の斜視図を示す。この撮像装置は、
その上にＭ　ＯＳ素子６．７．８．９．１０及び１１が
配置されたベース２を含む。感光層ろ及び４がベース２
」二に重ねられている。各層３及び４は、第６図を参照
して更に詳しく説明する副層から成っている。ＭＯ８素
子７及び１０に伴って、ベース２上にフォトダイオード
５及び５′がそれぞれ配置されている。第２図は、第１
図と同様に、数十個の類似部分から成る撮像装置の僅か
一小部分を示すに過ぎない。層６及び４及びフォトダイ
オード５及び５を第２図に示したように配置することに
よって、第１図に示した如きマルチカラーフィルタを用
いることなく、６つの別々の帯域の光を検出することが
可能である。

層６は感光素子２６及び２７を含み、Ｊ脅４は感光素子
２８及び２９を含む。素子２６ないし２９の各々はベー
ス２のＭｏｓ％、Ｈ子の１つに接続され、各フォトダイ
オード５及び５′はベース２上のＩφＯ８素子と共働す
る。素子２６及び２Ｂは素子２７及び２９と同様に互い
に重ね合されており、層６及び４はベース２」二の全て
のフォトダイオードを覆う。若し層６及び４が感光素子
２Ｂ、２９等から成るものとして説明すれば本発明をよ
り容易に理解することが出来るであろうが、各層におい
て上部電極副層及び光導電副層は（経由穴を除いて）連
続的な層であることが出来るし、連続的な層であること
が好ましい七いうことを理解するべきである。底部モザ
イク電極副層は連続的ではなく、各感光素子の境界を画
定している。ｊ帝６及び４の各々は所定の色の光を検出
するのみならず、その色を吸収する。よって、例えば青
及び緑の２色が検出されて吸収され、例えば赤の１色が
素子５及び５′に入射する。

素子２６及び２８はそれぞれＭＯ３素子９及び乙に接続
されている。ＭＯ８素子９及び６とベース２より上の感
光素子２６及び２８と、ＭＯ８素子１０に共働するベー
ス２上のフォトダイオード５′との組合せは、画素の組
と称せられるものを構成している。各画素の組は別々の
６つの色の光を検出することが出来る。ＭＯ８素子は第
２図ではＬ字状パターンをなして配置されている。しか
しながら、１．ムＭＯ３素子は直線状あるいは矩Ｊｌツ
等様々のパターンに配列可ｆｉｉ：’、であり、また（
１、々の方法で背部電極に１′と続可能であることに留
意するべきである。領域（感光素子）２Ｂ？ｊ：Ｍ、臂
谷ｆ４５を介してベース２に接続され、領域（感光素子
）２６は結線４４を介してベース２に１１ｒ２　＋Ｙ；
ｉ’ｔｉされている。

本発明撮像装置の縦断面図である第６図を参照して、層
６及び４を詳却１に説明する。上記したように、感光層
ろ及び４はそれぞれ６つの副ｊヤＩから成っている。ｊ
音６は副層６２．６ろ及び６４を含み、層４は副層３５
．３６及び６７を含む。Ｊ＋ｇｆ　３は絶縁材料層４１
によってベース２から絶縁されている。層６は絶縁材料
層４２によって層４から絶縁されている。よって、層６
及び４の各々？−ｊ電気結線４４及び４５を介して接続
される以外は互いに、またベース２かへ、全ての点で？
１尤気的に絶縁されている。

感光層６は上部透明電極副層６４及び底部透明モザイク
電極副層６２を含む。光導電性材料の副層ろろが副層６
２及び６４間に配置されている。

層４は層６に類似した副層を含む。底部モザイク電極副
層６２及びろ５は透明でなければならない。

更に、Ａ’ｒ３及び４の各々は、第５図ないし第５Ｃ図
に関連して詳しく説明するように、異なる色の光に感応
し、しかもそれを吸収することが出来るように４”Ｎｊ
成されている。

第２図及び第６図に示した態様で装置を作るこトニヨっ
て、複合マルチカラーフィルタのアレイを不要とするこ
とが出来る。すなわち、本発明は、例えば第１図に示し
た米国特許第３．９７１．０６５号及び第４．０４７２
０３号に開示されているようナフィルタノアレイの相対
的配置を要しないので、　ある。本発明装置は固体装置
上に複合（マルチカラー）カラーフィルタを要しないの
で、比較的に簡単な方法で比較的に安価に製造すること
が出来る。

本発明装置はフィルタを要することなく作動することが
出来る。しかしながら、単一の広帯域型フィルタを最も
外側の感光層４に重ねて用いることが出来る。該フィル
タは、４０００λ以下若しくは７７００Å以上の波長の
光、すなわち紫外線若しくは赤外線のような人間の１］
に見えない光を；）、ω過して除去するように設計する
ことが出来る。

第４図は本発明の撮像装置の斜視図である。第４図に示
したように、最も外側のＷ４の上面に光が入射する。以
下に詳しく説明するように、光の一部分は層４に吸収さ
れて光の残部が１・・、ツろに入射し、その光の一部が
更に層ろに吸収されて、残った光が層２に入射する。感
光素子５及び５′はベース２」−に配置され、公知態様
でＭＯ８素子７及び１０と共働する。第１図に示したよ
うな重合感光層構造の開発以前は、５及び５′等のフォ
トダイオード素子のアレイが唯一の光検出手段として用
いられていた。」二組したように、フォトダイオードの
寸法が小さいため該構造の感光性は高くはなく、マタ該
４荷３告はなおマルチカラーフィルタアレイを必要とす
るものであった。

第５図を第５ａ図ないし第５ｃ図と共に参照して本発明
撮像装置の作用を詳記する。第５図は第６図と同様に該
装＃イの縦−１面を示すが、例えば副層は第５図には示
されておらず、やや簡略化した図である。第５ａ図、第
５ｂ図及び第５ｃ図は、それぞれ、層６及び４で吸収さ
れ感知される光と共にベース２上の感光素子５及び５′
により感知される光について、波長に対し吸収及び光導
電の双方をプロットしたグラフである。

Ｎ４が応答する波長領域の光が層４に入射すると、感光
副層６６（第６図参照）の素子２８（第２図参照）の抵
抗が減少する。減少した抵抗は、ベース２内のＭＯ３素
子乙に接続した電極副層６７及び６５を用いて電気的に
検出して記録することが出来る。光の検出に関連して行
なわれる電気抵抗の減少の記録の方法は本発明の一部で
はなく、当業者には良く知られている。減少した抵抗は
、層４の素子２８に入射した青色光の強度を表わす（第
５ａ図参照）。更に、第５ａ図の吸収曲線が示すように
、層４は青の領域の光のみを吸収する。

／間者４を通過する光はスペクトルの緑及び赤の部分の
みを含む。層４は波長５０００λ以下の光を全て吸収し
、その残りを層６へ通過させる。更に、層４は波長５０
００λ以下の光に感応する。

層ろか応答する波長領域の光が層６に入射すると、感光
副層６６（第６図参照）の素子２６（第２図露照）の抵
抗が減少する。上記と同ノ：’、、４’）にして、抵抗
の減少により電流が変化する。従って、領域２６に入射
する緑色光をＭＯ３装置９と関連して検出することが出
来る。Ｉ？７３の吸収曲線が示すように、層ろも緑の領
域の光を吸収する。ＩＩ、’ｚ／３の何科は実際には青
色光及び緑色光を吸収するのであるが、青色光はＩＸ’
ｙ　４により吸収若しくは濾過除去されてしまっている
。従って、ハｑ６及び４の組合せにより、青及び緑の光
は全て除去され、赤色光のみが通過する。層４は、波長
５０００λ以下の光を濾過除去し、波長５０００＾以下
の光に感厄する。しかしながら、波長５ｏｏｏｉ以下の
光は層４により濾過除去されてしまっているので、層６
は、５０００　Ａ　（！：　６００　ＯＡト（７）間ノ
波長ノ光すなわち緑色光のみに接し、それ故この光に応
答する。

第５ｃ図に示すように、ベース２の／嵌光素子５及び５
′は可視光の全てを吸収し、可視光の全てに成る程度感
応する。しかし、素子５及び５はスペクトルの赤の部分
の光に最も強く感応する。上記したように、層４が既に
青色光を吸収しており、層６が既に緑色光を吸収してい
る。従って、赤色光のみがベース２に入射して素子５及
び５に入射する。赤色光が素子５及び５′に入射すると
電流が変化し、電気的インパルスによる光の検出を可能
ならしめる。

上記した如き吸収及び光導電特性を有する層６及び４及
び素子５及び５′を用いることにより、該撮像装置のい
ずれの領域に入射する光をも精密に感知し、その光の波
長と色とを測定することが可能である。層のいずれの領
域若しくはいずれの感光素子に入射する光の強度も抵抗
の変化の大きさにより測定することが出来る。層６及び
４は、抵抗の僅かな変化を測定することが出来、それ故
撮像装置に入射するいずれの波長（色）の光の相対強度
をも、ベースと関連した電子手段を介して検出して記録
することが出来るように、構成されている。

本明細書に開示したカラー撮像装置は、様々の実施態様
が可能である。構成の詳細は示されていないが、２つの
光導電層と、各光導電層の底部電極を半導体基層上のＭ
Ｏ８装置に接続するための、該光導電層内の開口とを設
けるために必要な変更を加えて、前述の英国特許に示さ
れた方法で該撮ｅ装置アレイを構成し得ることは明らか
である。

更に、ベース２は素子５及び５等の感光素子を収容せね
ばならないが、このような素子の構成及び配置は公知で
ある。

第２．６．４及び５図に示し第５ａ図ないし第５０図と
関連して説明した実施例は本発明の好ま　。

しい実施例である。上方の層４は青色光を検出して吸収
し、第２の層６は少くとも緑色光を検出して吸収し、素
子５及び５は少くとも赤色光を検出する。層６及び４が
光を検出し且つ吸収し得るように該層を構成することに
より、該層はセンサ及びフィルタの双方として作用する
。従って、複合アレイに配置せねばならないマルチカラ
ーフィルタは不要となっており、種々の色を検／Ｊｊす
る撮像装置の能力は維持されている。

第５図に示し第５ａ図ないし第５Ｃ図と関連して説明し
た装置は、様々な結果を得るために様々の方法で構成し
得るものである。しかしながら、これらの図に示し説明
した実施例は望ましい結果を与えるものであるというこ
とが見出されている。

このように作動するべき装置を構成するときは、絶縁層
の絶縁材料は各感光層の材料と同様に特定の方法で構成
されねばならない。

層４１及び４２の絶縁材料は、例えばＳｉＯ２＋５１３
Ｎ４＋　ポリイミド、ポリアミド、フォトレジストその
他の公知有機ポリマなどの種々の電気絶縁材料から成る
ことが出来る。

最も上側の感光層４は青色光に感応するものであり、Ｏ
ｄＳ、Ｚｎ０ｄＳ及びＺｎ５ｅＴｅから成る群から選ば
れた材料から成ることが出来る。

層６は、青色光及び緑色光の双方に感応してこれらを吸
収するのであるが、層４により青色光が濾過除去されて
しまっているので緑色光のみを検出して吸収するのであ
るが、非晶質セレン、Ｏｄ、Ｓｅ。

若しくはＧａＡｓＰから成ることが出来る。素子５及び
５′は青、緑及び赤の光に感応肱全ての色の光を吸収す
る。青及び緑の光が層６及び４によって濾過除去されて
しまっているので、該層（素子５．５’）は赤色光のみ
を検出する。素子５及び５′は当業者に周知の従来方法
により構成することが出来、ＧａＡｌＡｓ、ＧａＡｓＰ
、Ｚｎ０ｄＴｅ。

ＯｄＴθ及び非晶質水素化シリコンから成る群から選ば
れた材料から成ることが出来る。

用いられた感光層及び素子の種類と装置の用途とに応じ
て、様々の電圧を装置の作動に用いることが出来る。更
に、所望の結果に応じて、感光層及び／又は素子の各々
に関連して様々の電圧を用いることが出来る。

第６図は本発明の他の実施例の分解斜視図である。該撮
像装置は、その上に素子１０６．１０７．１０８．１０
９．１１０及び１１１が配置されたベース１０２を含む
。該素子の各々は１つ以上のＭＯＳ若しくはＭＮＯ３素
子から成る。感光層１０６及び１０４かベース２上に重
ねられている。

層１０６及び１０４の各々は、第６図の層６及び４に関
して説明したものと同様の副層から成っている。しかし
、感光層１０４の光導電副層は緑色光及び青色光の双方
を検出して吸収し、感光層１０６の光導電副層は赤色光
を検出して吸収する。

単色フィルタ層１０５が感光層１０４の一部分の上に重
ねられている。

層１０６は感光素子１２６及び１２７を含み、層１０４
は感光素子１２Ｂ、１２９及び１３０を含む。素子１２
６ないし１６０の各々はベース１０２の素子の１つに接
続されている。接続は、該スイッチング素子を構成する
装置の１つのゲート、ソース若しくはドレインになされ
る。例えば、英国特許第２，０２９，６４２号に教示さ
れた画素を用いるときは、接続はＭＯ３装置のドレイン
若しくはソースになされ、欧州特許第０．０４６，３９
６号に教示された画素を用いるときは、接続は増幅ＭＯ
８装置のゲートになされ、日本特許出願筒５６−１３３
８８０号に教示された画素を用いるときハ、接続はＭＮ
Ｏ３装置のゲートになされる。素子１２８と素子１２９
の一部分とは素子１２６の」二に重ねられ、素子１６０
と素子１２９の一部分とは素子１２７の」二に重ねられ
ている。単色フィルタ１７１０５は素子１２９上に重ね
られている。

素子１２６．１２８及び１２９はそれぞれ素子１０９．
１０６及び１１０に接続されており、そしてこれらの接
続は画素の組と称せられるものを成している。素子１２
９が他の画素の組の第２のベース素子１０７にも接続さ
れていることに留意するべきである。２つの画素の組が
第６図に示されている。各画素の組が別々の６つの色の
光を検出することが出来る。素子は第６図においてはＬ
字状パターンをなして図示されている。しかしながら、
素子は直線状あるいは矩形等様々のパターンで配列可能
であり、また様々の方法で背部電極に接続可能であるこ
とに留意するべきである。ベースの素子１０６．１０９
及び１１０から成る画素の組において、素子１２６は結
線１４４を介してベース１０２に接続され、素子１２８
は結線１４５を介してベース１０２に接続され、素子１
２９は結線１４６を介してベース１０２上の素子１１０
に接続されている。

感光素子１２９は第６図においてその背部電極″　から
２つの異なる画素の組に接続された２つの出力を有する
ものとして図示されているけれども、該素子１２９がそ
れぞれ単一の画素に接続された２つの別々の背部電極を
有することも出来ることは勿論である。

第６図の実施例は、上記欧州特許第０．０４６，３９６
号若しくは日本特許出願筒５６−１３３，８８０号に開
示された種類のスイッチング素子をスイッチング素子１
０６ないし１１１として用いるとき、特に有利である。

その場合、感光ダイオード５及び５を用いて赤色光を検
出することは不可能であり、第７図、第１１（ａ）及び
１１（ト））図を参照して詳しく説明するように、第６
図に示した構成は６色の光の全てが唯２つの光導電層に
よって検出されることを可能ならしめる。

第７図は本発明の撮像装置の縦断面図であり、その細部
は、第６図を参照して先に説明したものに著しく類似し
ている。第７図において、感光層１０６及び１０４の電
極副〃１は、上記欧州特許若しくは日本特許出願筒５６
−１３３８８０号に開示された種類の画素を構成するＭ
ＯＳ若しくはＭＮＯ３装置のゲートに接続されている。

単色フィルタ１０５はＭＯＳ若しくはＭＮＯ３素子１１
０に接続されている。特定の色の光が単色フィルタ１０
５により吸収され、感光層１０４の光導電副層へ通され
る。層１０４が応答する波長領域の光が層１０４に入射
すると、該光導電副層の抵抗が減少する。減少した抵抗
は、第６図に関して先に説明したのと同様にして感光ｋ
　１０４の電極副層を用いて電気的に検出し記録するこ
とが出来る。

第７図において、感光層１０４の光導電副層は青色光及
び緑色光を検出し吸収する。しかしながら、若し単色フ
ィルタ１０５が青色光及び緑色光を識別するように設計
されているならば、感光層１０４の単色フィルタ１０５
に借われた部分は該２色の双方を検出し吸収することは
出来ない。しかしながら、感光層１０４の単色フィルタ
１０５に覆われていない部分は、青色光及び緑色光の双
方を吸収し検出することが出来る。感光副層１０ろの光
導電副層は赤色光を検出し吸収するので、赤の波長領域
の光が層１０３に入射すると該光導電副層の抵抗が減少
する。従って、前記と全く同様にして、素子１０６．１
０９及び１１０は画素の組を形成し、６つの異なる色を
検出することが出来る。

第１１　（ａ）及び１１（ト））図は、第７図の実施例
を用いて６色を全て検出する２つの相異なる方法を示す
。第１１　（ａ）図においては、単色フィルタ１０５は
黄色フィルタであるので、副層ｆ０４の該単色フィルタ
の下の部分は緑色光を検出する。６つの信号Ｒ，Ｂ十Ｇ
、及びＧは全ての色の検出を可能ならしめる。第１Ｎｂ
）図では、マゼンタ色フィルタが使用されるので、副層
１０４の単色フィルタ１０５の下の部分は青色光を検出
する。６つの信号Ｒ，Ｂ十Ｇ及びＢを組合せて、上記の
場合と同様に、６色の全てを検出することが出来る。

層を第７図に示したように配置する代りに、第９図の構
成を用いることが出来る。第９図の構成では、」一方の
層１０４は青色光のみに感応し、下方の層１０３は緑色
光及び赤色光の双方に感応する。この場合、単色フイル
ク１０５はマゼンタ色又はシアン色である。第１１（ｃ
）図に示すように、マゼンタ色フィルタを用いれば６つ
の色信号Ｂ。

Ｇ十Ｒ及びＲが得られ、これらを組合せて全ての色を測
定することが出来る。第１１（０）図に示すように、シ
アン色フィルタを用いれば信号Ｂ、Ｇ十Ｒ及びＧが得ら
れ、これらを絹合せることによっても全ての色を測定す
ることが出来る。

第６図の構成は欧州特許第００４６３９６号及び日本特
許出願第５６−１ろろ８８０号のスイッチング素子を用
いるのに特に適しているか（ただし層１０２内に感光グ
イオード５及び５′を設けることは出来ない）、英国特
許第２，０２９，６４２号に開示されたスイッチング素
子を用いることが出来ることは勿論である。第８図はそ
のような構成を示す。第８図の実施例は、基極副層が該
スイッチング素子のソース若しくはドレインに接続され
ていることを除いて、第７図の実施例に類似している。

第８図の実施例の作用は単色フィルタ１０５の色に応じ
て第１１（ａ）図若しくは第１１（ｂ）図で説明される
。第１０図の実施例は、層１０４が青色光に感応し層１
０３が緑色光及び赤色光の双方に感応するという点にお
いてのみ、第８図実施例と異なるに過ぎない。この実施
例は、単色フィルタ１０５の色に応じて第１１（ｃ）図
又は第１１（ｄ）図又示す如くに作用する。

本明細書において５本発明向体カラー撮像装置は最も実
用的で好ましいと思われる実施例について開示され説明
されている。特定の材料、特定の述語、及び光の特定の
波長及び色に対する感光層及び感光素子の特定の感度へ
の言及は、好ましい実施例を開示するためになされたに
過ぎない。本発明の範囲内で様々の実施例が可能である
が、好ましい別の態様を列記すると （１）電気的スイッチング素子のアレイからカシ。

前記電気的スイッチング素子の中の第１の複数の電気的
スイッチング素子と共働する複数の感光素子を有する固
体のイータと； 前記ベース上に配置された第１の絶縁材料の層と； 前記絶縁材料の層の上に重ねられた第１の感光層であっ
て、上部透明電極副層と、背部透明モザイク電極固層と
、前記上部及び背部副層間に配置された光導電副層とか
らなシ、前記背部モザイク電極副層は前記ベース上の前
記電気的スイッチング素子の中の第２の複数の電気的ス
イッチング素子に対応する部分のアレイに分割されてお
シ、前記背部モザイク電極副層の前記分割された部分は
それぞれ前記ば一ス上の前記電気的スイッチング素子の
中の前記第２の複数の電気的スイッチング素子に電気的
に接続されている。第１の感光層と；前記感光層上に配
置された第２の絶縁材料の層と； 前記第２の絶縁材料の層の上に重ねられた第２の感光副
層であって、上部透明電極副層と、背部透明モザイク電
極副層と、前記上部及び背部副層間に配置された光導電
副層とから成り、前記背部モザイク電極は前記ベース上
の前記電気的スイッチング素子の中の第３の複数の電気
的スイッチング素子に対応する部分のプレイに分割され
ておシ、前記背部モザイク電極の前記分割された部分は
それぞれ前記ば−ス上の前記電気的スイッチング素子の
中の前記第３の複数の電気的スイッチング素子に電気的
に接続されている、第２の感光副層と；から成ってお）
。

前記第１及び第２の感光層は可視波長スペクトルの異な
る領域に感応してこれを吸収し店よって前記感光層から
の電気信号は２つの異なる色の領°　域の光の強度を表
わし、前記ベース上の前記感光素子は第３の色の領域の
光の強度を表わすことを特徴とする。

（２）３個１組に配置された複数の電気的スイッチング
素子から成る固体のば一スと； その表面の一部分の上に感光素子を有する前記固体のは
−ス上に互いに重ね合され垂直に配置された２つの感光
層とから成っており、前記感光層の各々は上部透明電極
副層と、背部透明モザイク電極副層と、前記上部及び背
部副層間に配置された光導電副層とから成っておシ、前
記背部モザイク副層は部分のアレイに分割されており、
前記感光層の各々の背部モザイク副層部分は３個の組の
各々から前記電気的スイッチング素子の対応する１つに
電気的に接続されておシ、すなわち前記２つの感光層の
各々の背部モザイク副層の垂直に並んだ部分は３個の組
の各々の前記電気的スイッチング素子の１．つに接続さ
れると共に前記ベースの前記感光素子も３個の組の各々
の前記電気的スイッチング素子の対応する１つと共働し
、斯くして画素の組のアレイを形成しで本、す、前記感
光層及び前記ベース上の前記感光素子はそれぞれ可視波
長スペクトルの異なる領域に感応してこれを吸収し、故
に前記感光層及び前記Ｒ−スの前記感光素子の各々から
受信される電気信号は３つの異なる色の領域の光の強度
を表わすことを特徴とする。

（３）前記光導電副層及び前記感光素子は、各層が前記
固体のベースに向って順次に光のスペクト−３？　− ルのよシ広い帯域を吸収することとなるような波長対吸
収特性を有するように構成され配置されていることを特
徴とする。

（４）前記光導電副層及び前記感光素子は、各層が前記
固体のベースに向って順次に光のス啄りトルのよシ広い
帯域を吸収することとなるような波長対吸収特性を有す
るように構成され配置されていることを特徴とする。

（５）前記光導電副層の一方はスペクトルの青の領域の
光に感応してこれを吸収し、前記光導電副層の他方はス
投りトルの、赤を除いて、少くとも緑の領域の光に感応
してこれを吸収し、前記、？−スの前記感光素子はスペ
クトルの少くとも赤の領域の光に感応することを特徴と
する。

（６）前記光導電副層は、前記固体のベースから最も遠
い、ス投りトルの青の領域の光に感応してこれを吸収す
る最も外側の層と、スはクトルの。

赤を除いて、少くとも緑の領域の光に感応してこれを吸
収する層とから成っておシ、前記固体のば一スの前記感
光素子はスペクトルの少くとも赤の　４０− 領域の光に感応することを特徴とする。

（７）前記は−ス上に配置された前記電気的スイッチン
グ素子は金属酸化物半導体（ＭＯＳ）装置であることを
特徴とする。

（８）前記ベース上に配置された前記電気的スイッチン
グ素子は金属酸化物半導体（Ｍｏ２）装置であることを
特徴とする。

（９）前記光導電副層の一方は、ＣｄＳ、　ＺｎＣｄ５
゜及びＺｎ５ｅＴｅから成る群から選ばれた感光性拐料
から成シ、前記光導電副層の他方は、非晶質セレン、　
ｃｄ、Ｓｅ、及びＧａＡｓＰがら成る群から選ばれた感
光性材料から成ることを特徴とする。

（１０）電荷スイッチング素子のマトリクスから成シ、
前記電荷スイッチング素子の中の第１の複数の電荷スイ
ッチング素子は自身と共働する同数のフォトダイオード
９を有する半導体スイッチングマトリクスと； 可視スペクトルの比較的に低い帯域の光に応答してこれ
を吸収する第１の複数の光導電体であって、それぞれ前
記電荷スイッチング素子の中の第２の複数の電荷スイッ
チング素子に電気的に接続されて、該第１の複数の光導
電体に入射した該第１の複数の光導電体が感応する光の
強度を表わす電気信号を前記電荷スイッチング素子に送
る第１の複数の光導電体と； 少くとも前記第１の複数の光導電体より高い帯域の光に
応答してこれを吸収する第２の複数の光導電体であって
、それぞれ前記電荷スイッチング素子の中の第３の複数
の電荷スイッチング素子に電気的に接続されて、該第２
の複数の光導電体に入射した該第２の複数の光導電体が
感応する光の強度を表わす電気信号を前記電荷スイッチ
ング素子に送る第２の複数の光導電体と：から成る固体
撮像装置であって、 前記第１の複数の光導電体、前記第２の複数の光導電体
、及び前記半導体スイッチングマトリクスは、該固体撮
像装置に入射する光が先ず前記第１の複数の光導電体に
入射し、これによって吸収されなかった波長の光が前記
第２の複数の光導電体に入射し、これによって吸収され
なかった波長の光が前記フォトダイオードに入射するよ
うに。

互いに重ね合されて該撮像装置の３重合Ｎを構成してお
シ、前記第１．第２及び第３の複数の電荷スイッチング
素子によってスイッチングされる信号はそれぞれ３つの
異々る帯域幅の光の強度を表わすことを特徴とする。

０１）前記第１及び第２の複数の光導電体は、上部及び
底部電極を有する光導電性材料の層から成っており、前
記底部電極は分割されて前記第１及び第２の複数の光導
電体の個々の光導電体を画成していることを特徴とする
。

（１２１前記電気的スイッチング素子は金属窒化物酸化
物半導体（ＭＮＯＳ）装置から成ることを特徴とする。

（１３）前記電気的スイッチング素子は金属窒化物酸化
物半導体（ＭＮＯＳ　）装置から成ることを特徴とする
。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の固体カラー撮像装置の分解斜視図であり
、ば−ス上に重ねられた光導電層を示す。 　４３− 第２図は本発明の固体カラー撮像装置の分解斜視図であ
り、その２層６段構造を示す。 第６図は本発明の固体カラー撮像装置の縦断面図である
。 第４図は本発明の固体カラー撮像装置の概略斜視図であ
る。 第５図、第５ａ図、第５ｂ図及び第５Ｃ図はそれぞれ、
該撮像装置の縦断面図及び、該撮像装置の最も外側の層
、第２の層及びベース層で吸収され感知される光につい
て波長対吸収の関係をプロットしたグラフである。 第６図は本発明の固体カラー撮像装置の他の実施例の分
解斜視図であり、単色フィルタ付き２層３段構造を示す
。 第７図ないし第１０図は、異なる種類のスイッチング素
子を有する第６図の固体カラー撮像装置の縦断面図であ
る。 第１１ａ図ないし第１１ｄ図は種々の単色フィルタを有
する第６図の固体撮像装置の作用を示す略図である。 　４４− 図中符号 ２．１０２・・ベース ３．４，１０３，１０４・・感光層 ５．５′・・フォトダイオード ６〜１１，１０６〜１１１・・スイッチング素子１２・
・ソース端子 １６・・ドレイン端子 １４〜１９・・フィルタ素子 ２０〜２５・・感光領域 ２６〜２９，１２６〜１６０・・感光素子４４．４５，
１４４，１４５，１４６・・結　線３２〜３７・・副　
層 ４１．４２・・絶縁材料層 １０５・・単色フィルタ 図面の浄書（内容に変更なし） 第　１　図 Ｕ・・　２　図 手続補正書 昭和５９年１１月−２ヌ日 １、事件の表示 昭和５９年特許願第　１４０６７４号 ２、発明の名称 ２層６段構造固体撮像装置 ３、補正をする者 事件との関係：特許出願人 名称　（５２０）富士写真フィルム株式会社霞が関ビル
内郵便局　私書箱第４９号 栄光特許事務所　電話（５８１）−９６０１（代釦昭和
５９年１０月　９　日（発送日：昭和５９年１０月６０
日）１）別紙の通り ２）別紙の通シ（製品を用いて適正な用紙に鮮明に描い
たもの。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ■、）複数のスイッチング素子と； 少くとも第１の色に感応してこれを吸収して第１の出力
   を発生する第１の感光層と； 前記第１の出力を前記スイッチング素子の中の第１のス
   イッチング素子に接続するだめの手段と；前記第１の感
   光層を介して光を受ける第２の感光層であって、第１及
   び第２の部分を有し前記第１の色と異なる少くとも第２
   及び第３の色に感応し、前記第１及び第２の部分からそ
   れぞれ第２及び第３の出力を発生する第２の感光層と；
   前記第２及び第３の出力をそれぞれ前記スイッチング素
   子の中の第２及び第３のスイッチング素子に接続するた
   めの手段と； 前記第２の色を遮るため前記第２の感光層の前記第２の
   部分の上に配置され、前記第３の出力を前記第３の色に
   応答せしめる単色フィルタと、から成ることを特徴とす
   る２層３段構造固体撮像装置。 ２、）前記第１の感光層は青色光に感応してこれを吸収
   し、前記第２の感光層は緑色光及び赤色光に感応するこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の２層３段
   構造固体撮像装置。 ３、）前記フィルタはマゼンタ色フィルタであることを
   特徴とする特許請求の範囲第２項に記載の２層３段構造
   固体撮像装置。 ４、）前記フィルタはシアン色フィルタであることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項に記載の２層３段構造固
   体撮像装置。 ５、）前記複数のスイッチング素子は金属酸化物半導体
   （１ｖｌＯ８）装置から成ることを特徴とする特許請求
   の範囲第１項に記載の２層３段構造固体撮像装置。 ６、）前記複数のスイッチング素子は金桐窒化物酸化物
   半導体（ＭＮＯＳ）装置から成ること全特徴とする特許
   請求の範囲第１項に記載の２層３段構造固体撮像装置。 ７、）複数のスイッチング素子と； 第１及び第２の部分を有し、それぞれ、第１及び第２の
   色に感応してこれらを吸収し第１及び第２の出力を前記
   第１及び第２の部分から発生する第１の感光層と； 前記第１及び第２の出力をそれぞれ前記スイッチング素
   子の中のｍｌ及び第２のスイッチング素子に接続するた
   めの手段と； 前記第１の感光層を介して光を受ける第２の感光層であ
   って、少くとも第３の、前記第１及び第２の色と異なる
   色に感応して第３の出力を発生する第２の感光層と； 前記第３の出力を前記スイッチング素子の中の第３のス
   イッチング素子に接続するだめの手段と：前Ｍｉ”第１
   の色を遮るため前記第１の感光層の前記第２の部分の上
   に配置されて前記第２の出力を前記第２の色に応答せし
   める単色フィルタと、から成ることを特徴とする２層３
   段構造固体撮像装置。 ８、）前記第１の感光層は緑色光及び赤色光に感応して
   これらを吸収し、前記第２の感光層は青色光に感応する
   ことを特徴とする特許請求の範囲第７項に記載の２層３
   段構造固体撮像装置。 ９＝）前記フィルタはマゼンタ色フィルタであることを
   特徴とする特許請求の範囲第７項に記載の２層３段構造
   固体撮像装置。 ］０）＠記フィルタは黄色フィルタであることを特徴と
   する特許請求の範囲第７項に記載の２層３段構造固体撮
   像装置。 １１）前記複数のスイッチング素子は金属酸化物半導体
   （ＭＯＳ）装置から成ることを特徴とする特許請求の範
   囲第７項に記載の２層３段構造固体撮像装置。 １−２）前記複数のスイッチング素子は金属窒化物酸化
   物半導体（ＭＮＯＳ）装置から成ることを特徴とする特
   許請求の範囲第７項に記載の２層３段構造固体撮像装置
   。