JPS61193479A - 固体カラ−撮像デバイス - Google Patents

固体カラ−撮像デバイス

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JPS61193479A
JPS61193479A JP60032594A JP3259485A JPS61193479A JP S61193479 A JPS61193479 A JP S61193479A JP 60032594 A JP60032594 A JP 60032594A JP 3259485 A JP3259485 A JP 3259485A JP S61193479 A JPS61193479 A JP S61193479A
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solid
optical semiconductor
state color
imaging device
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Masatoshi Tabei
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    • H01L27/14—Devices 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
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
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    • H01L27/14665—Imagers using a photoconductor layer
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    • H—ELECTRICITY
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    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
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    • H01L27/14—Devices 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
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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】 技術分野 本発明は固体撮像デバイス、とくに、特定波長域の光に
感応する光半導体層を有し、これによって色分離された
映像信号を出力することができる固体カラー撮像デバイ
スに関するものである。
背景技術 このような方式の固体カラー撮像デバイスは、たとえば
特開昭５１１−１０３１８７．同５ｆｌ−１０３１８５
および同５Ｂ−１（Ｌ３１ＢＢに提案されている。
特開昭５８−１０３１８７には、半導体基板の主面の上
に形成された青（Ｂ）の波長域かそれより短い波長の光
にのみ感応する光半導体層と、その上にストライプ状に
形成されたマゼンタ（Ｍ）のフィルタとを有し、基板の
主面に’ＭＯＳスイッチングゲートおよびフォトタイオ
ードが形成されている固体カラー撮像デバイスが開示さ
れている。３つのＭＯＳスイッチングゲートと２つのフ
ォトタイオードによって１つの画素が構成される。
光半導体層の両主面には平板状の透明電極か被着され、
これには、入射光によりその層で励起された光電荷を集
めるためのバイアス電圧が印加される。−刀の透明電極
にはＭＯＳスイッチングゲートが接続され、これからは
青の映像信号が得られる。ストライプフィルタの下方に
ある一方のフォトダイオードからは赤（Ｒ）の映像信号
が得られる。これは、このフォトダイオードに入射する
光はマゼンタフィルタと光半導体層を通過した赤の　　
　　□光であるためである。他方のフォトダイオードか
らはイエロー（Ｙｅ）の映像信号が得られる。これは、
このフォトタイオードへの入射光は、光半導体層で青の
成分が除去されている、ためである。
特開昭５８−１０３１８５は、」−述の特開昭５８−１
０３１８７と類似の構造で光半導体層が３層に形成され
た固体カラー撮像デバイスが記載されている。３つの半
導体層は、基板に近い方から順に、全波長域の光、緑か
それより短い波長の光、および青の波長　　　　□域か
それより短い波長の光に感応する。このデバイスにはス
トライプフィルタはなく、また基板の主面にはフォトタ
イオードが形成されてなく、３　　　　″つのＭＯＳス
イッチングゲートが対応する各光半導体層の透明電極に
接続されている。これによりて、各スイッチングゲート
からはＲ，ＧおよびＢに色分離された映像信号が出力さ
れる。
特開昭５８−１０３１８［ｉには、」二連の特開昭５８
−１０３１６７および同５８−１０３＋６５の中間に相
当する構成の固体カラー撮像デバイスが示され、光）ｈ
導体層が２層に形成されている。２つの半導体層は、基
板に近い方から順に、緑かそれより短い波長の光、およ
び青の波長域かそれより短い波長の光に感応する。この
デバイスにはストライプフィルタはなく、また基板の主
面には１画素当り１つのフォトタイオートが形成され、
２つのＭＯＳスイッチングケ−１・が対応する各光半導
体層の透明電極に接続されている。これによって、各ス
イッチングゲートからはＧおよびＢに色分離された映像
信号が、またフォトタイオードからはＲの映像信号が出
力される。
これらのいずれのデバイスにおいても光半導体層は平板
状の２つの透明電極層に印加されるバイアス電圧によっ
て半導体層の垂直な方向に電界が形成される。これは、
撮像デバイスに次のような問題を生じＳせる。
たとえば、光半導体層にピンホールが存在すると、これ
により電界の発生が阻害され、その感光セルから出力さ
れる映像信号は、再生画像におけるその画素を白ボッに
してしまう。また、比抵抗が約１０１０ΩＣ［ｏより低
い゛１６導体材料は、暗電流が大きいので十分低い雑音
レベルが得られないため、この光半導体層に用いること
はできない。したがって半導体材料の選択の自由ＩＰｔ
が制限される。
さらに、光半導体層のド側の電極層も透明である必要が
あり、ＩＴＱなどの透りｌｑｖ極材料に限定され、電極
材料の選択の自由度が制限される。また、このように多
重の積層構造をとっているので、製造工程数が多く、複
雑な処理を必要とする。
［１的 本発明はこのような従来技術の欠点を解消し、比較的簡
略な構造の固体カラー撮像デバイスを提供することを［
１的とする。
発明の開示 本発明によれば、゛ｒ−導体基板と、入射光によって光
１Ｒ荷が励起される半導体材料を含む少なくとも１つの
光半導体層とを有し、光半導体層は、半導体基板の一方
の主表面のＬ方に配設され、入射光の一部を）、（板へ
透過する厚さを有し、画像の画素に対応する撮像領域の
配列が半導体基板および光’ｌ”　ｉ体層によって形成
された固体カラー撮像デバイスにおいて、撮像領域はそ
れぞれ、光半導体層の中の電荷を導く接続手段と、半導
体基板の一方の主表面に形成され、入射光によって光電
荷が励起される感光領域と、半導体基板の一方の主表面
に形成され、感光領域に接続されて感光領域の中の電荷
を信号として出力する第１のスイッチング手段と、半導
体基板の一方の主表面に形成され、接続手段に接続され
て接続手段により導かれた電荷を信号として出力する第
２のスイッチング手段と、光半導体層に形成され、接続
手段と協動して光半導体層にその主面にほぼ平行に電界
を形成する電極手段とを有するものである。
本発明によればまた、半導体基板と、入射光によって光
電荷が励起される半導体材料を含む少なくとも２つの光
半導体層とを有し、光半導体層は、半導体基板の一方の
主表面の」一方に配設され、画像の画素に対応する撮像
領域の配列が半導体基板および光半導体層によって形成
された固体カラー撮像デバイスにおいて、撮像領域はそ
れぞれ、光半導体層の中の電荷をそれぞれ導く少なくと
も２つの接続手段と、半導体基板の一方の主表面に形成
され、接続手段にそれぞれ接続されて接続手段により導
かれた電荷を信号として出力する少なくとも２つのスイ
ッチング手段と、光半導体層のそれぞれに形成され、接
続手段と協動して光半導体層にその主面にほぼ平行に電
界を形成する少なくとも２つの電極手段とを有するもの
であ実施例の説明 次に添伺図面を参照して本発明による固体カラー撮像デ
バイスの実施例を詳細に説明する。
第２図を参照すると、本発明の実施例では、平板状の基
板１０の上に行列状に配列きれた多数の撮像セルを含む
撮像セルアレイ１２が形成されて固体カラー撮像デバイ
スを構成している。本実施例では基板１０は、ｐ型シリ
コンが有利に適用される。
その一部、すなわち点線１４にて囲んだ部分を概念的に
分解斜視図にて第３図かられかるように、この実施例で
は、基板ｌＯの一方の主表面の七に２つの光半導体層１
６および１８がこの順に積層されている。なお、基板ｌ
Ｏ１半導体層１６および１８の相Ｗの間には、それぞれ
絶縁層４６および４８（第１図）が介在し、これらを相
互に電気的に分離している。
半導体層１６は、本実施例では、緑（Ｇ）およびそれよ
り短い波長の光に感応して光電荷を発生する半導体材料
を含み、半導体層１６は、青（Ｂ）の波長域の光に感応
して光電荷を発生する半導体材料を含む。したがって、
半導体層１８は、入用光のうちＢの成分に対応する光電
荷を発生し、その下にある半導体層１６は、入射光のう
ちＢの成分を除去された光のうちのＧの成分に対応する
光電荷を発生する。そこで入射光のうちの残りの成分す
なわち赤（Ｒ）の波長域の光が基板ｌＯまで入射するこ
とができる。
半導体層１６および１８の一方の主面の上にはそれぞれ
、クシ型、ないしはストライプ状もしくは帯状の形状を
有する電極導体２０および２２が被着されている。導体
２０および２２は、たとえば列方向の撮像セルに対応し
て形成され、たとえばアルミニウムやアルミニウム・シ
リコン合金などの金属が有利に適用される。勿論、たと
えばＩＴＱなどの透明電極材料であってもよい。本実施
例では、導体２０はそれら自体で電気的に共通に接続さ
れ、導体２２はそれら自体で電気的に共通に接続されて
いる。
第２図かられかるように、導体２２は電極バッド２４に
接続され、これを介して、たとえばバイアス回路などの
外部の回路と接続される。本実施例では、導体２０と２
２は電気的に分離されているが、両者が共通に接続され
ていてもよい。
半導体層２０および２２の他方の主面のＬには、各撮像
セルに対応して島状の電極導体２Ｂおよび２８が形成さ
れ、全体としてモザイク状に配列されている。これらの
導体もたとえばアルミニウムなどの金属が有利に適用さ
れる。
基板１０の主表面には、そのエビタギシャル成長層にス
イッチング素子３０および３２、ならびにフォトダイオ
ード３４が撮像セルに対応して形成されている。スイッ
チング素子３０および３２は、本実施例ではＭＯ９構造
をとっているが、たとえばＭＮＯＳまたはＣＣＤなどの
他の方式も有利に適用される。スイッチング素子３０は
半導体層１６の導体２６に、また素子３２は半導体層１
８の導体２８にそれぞれ、対応する電気接続３Ｂおよび
３８によって接続されている。
なお接続３８は、半導体層１Ｂの開口４０を通して導体
２８と接続され、半導体層１６からは回路的に分離され
ている。
したがって、スイッチング素子３０はＧ成分の映像信号
を、またスイッチング素子３２はＢ成分の映像信号をス
イッチングし、さらにフォトダイオード３４はＲＩ＆分
の入射光に感応してその映像信号を形成する。こうして
スイッチング素子３０および３２、ならびにフォトダイ
オード３４が１組で、再生画像における１つの画素に対
応する。
第４図および第５図には、本発明の他の実施例が示され
、これは、クシ状電極２０および２２の代りに、格子型
の形状を有する電極４２および４４がそれぞれ半導体層
１６および１８の一方の主面上に形成されている点が第
２図および第３図の実施例と相違する。この格子状電極
４２および４４の１区画が３つの撮像セルを含み、これ
によって再生画像の１画素を構成している。なお以降の
図においで、同様の構成要素は同じ参照符号で示し、説
明の重複を避ける。
第１図を参照してさらに詳細に説明する。同図は、第２
図および第３図に示す実施例、または第４図および第５
図に示す実施例において、本デバイス構体の２つの水平
方向における縦断面を、理解しやすいように合成して概
念的に示したものである。
第１図かられかるように、スイッチング素ｆ−３０およ
び３２はＭＯＳ　）ランジスタ構造をとっている。
トランジスタ３０は、基板１０の表面に独立して形成さ
れた２つのｎ型拡散領域５０および５２を有し、両者の
間の絶縁層４６にゲート電８ｉ５４が形成されている。
ケート電極５４は多結晶シリコンまたは金属でよい。こ
れによって領域５０がソースを形成し、電気接続３６に
接続されている。また領域５２は、ドレーンを形成する
とともに、同図の紙面の垂直方向に他の撮像セルの同様
な領域５２と接続されてアレイ１２の列方向の信号読出
し線を構成している。
ゲート電極５４は、列方向の多数の同様の撮像セルにつ
いて選択的に付勢されるようにシフトレジスタ（図示せ
ず）の対応するレジスタ段に接続されている。したがっ
て、適切にバイアスされたときには、これにＧ成分の映
像信号が読み出される。
同様にトランジスタ３２は、２つのｎ型拡散領域５６お
よび５８を有し、両者の間の絶縁層４６にゲート電８ｉ
６０が形成されている。ゲート電極６０は多結晶シリコ
ンまたは金属でよい。これによって領域５６がソースを
形成し、電気接続３８に接続されている。また領域５８
は、ドレーンを形成するとともに、同図の紙面の垂直力
向に他の撮像セルの同様な領域５８と接続されてアレイ
１２の列方向の信号読出し線を構成している。ゲート電
極６０は、列方向の多数の同様の撮像セルについて選択
的に付勢されるようにシフトレジスタ（図示せず）の対
応する段に接続されている。したがって、適すＪに／ヘ
イアスされたときには、これにはＢ成分の映像信号が読
み出される。
フォトタイオート３４は、感光領域として基板１０の主
表面に形成されたｎ型拡散領域６２を含み、これに対向
する位置にやはりｎ型拡散領域６４が形成されている。
両者の間には、絶縁層４６にゲート電極６６が形成され
、これは多結晶シリコンまたは金属でよい。なお、シリ
コン基板１０の長波長光に対する感度は比較的高く、す
なわち変換量子効率が■に近いため、その光字間「１季
、すなわち２木の。
クシ型電権２２の間に含まれる３つの撮像セルの受尤面
積に対する感光領域６２の受光面積の比は、低くてもよ
い。
この構造かられかるように、領域６２および６４、なら
びにゲート電極６６によってＭＯＳ　１ランシスタが形
成され、領域６２はそのソースを形成し、また回６４は
、ドレーンを形成するとともに、同図の紙面の垂１１方
向に他の撮像セルの同様な領域６４と接続されてアレイ
１２のタリ方向の信号読出し線を構成している。ゲート
電極６６は、列方向の多数の同様の撮像セルについて選
択的に付勢されるようにシフトレジスタ（図示せず）の
対応するレジスタ段に接続されている。したがって、適
切にバイアスされたときには、感光領域６２に入射した
Ｒ領域の光によって生じたＲ成分の映像信号が領域６４
に読み出される。
これかられかるように、ゲート５４．６０および６６を
付勢するシフトレジスタを駆動してこれらのゲートを順
次刊勢させることによって、転送路領域５２．５８およ
び６４には、Ｂ、ＧおよびＲに色分離された映像信号が
出力される。
なお本実施例では、電極２６および２８がスイッチング
素７−３０および３２のソース領域５０および５６とそ
れぞれ接続されているが、このようにしないで、ゲート
電極５４および５６とそれぞれ接続するように構成して
もよい。他の実施例においても同様である。
動作状態では、電極２０と２６の間、および電極２２と
２８の間にバイアス電圧が印加される。その極性は、本
実施例では、各光半導体層ＩＢおよび１８に発生した光
電子がそれぞ゛れ、電極２６および２８に向って走行す
るような方向に規定される。これかられかるように、半
導体層１Ｂおよび１８には、その主面とほぼ平行な方向
に電解が加わり、したがって発生した電荷はこの主面と
ほぼ平行な方向に走行する。
入射光６８が照射されると、そのうち比較的短い波長域
のＢ成分が半導体層１８に吸収され、その強度に応じた
光電荷が層１８に励起される。光電子は、電極２８と２
２の間に層１８の主面とほぼ平行に形成された電界によ
って電極２８に向って走行し、スイッチング素’（−３
２を介して読出し線領域５８に出力される。
入射光６８のうち半導体層１８を透過した成分、すなわ
ちＧおよびＲの波長域の光は、そのうち比較的中程度の
波長のＧ成分が半導体層１Ｂで吸収され、その強度に応
じた光電荷が層１６に励起される。光電子は、電極２６
と２０の間に層１６の主面とほぼ平行に形成された電界
によって電極２６に向って走行し、スイッチング素子３
０を介して転送路５２に出力される。
半導体層１６を透過した入射光成分、すなわち比較的長
い波長のＲ成分は感光領域６２まて到達し、その強度に
応じた光電荷を領域８２と基板ｌＯとの境゛　界、すな
わち接合部に励起する。この光電荷は、ゲート８６によ
って読出し線領域６４に出力される。
こうして読出し線領域領域５２．５８および６４には、
実質的にＢ、ＧおよびＲに色分離された映像信号が出力
される。
このように本実施例では、光半導体層１６および１８に
形成される電界がその主面とほぼ平行な方向であるので
、層１６および１８にピンホールがあっても十分な電界
が形成され、前述のような白ボツ欠陥が生ずることはな
い。また、層１８および１８として好適な半導体材料の
比抵抗による制限が緩和される。Ｓらに、島状の電極２
６および２８は、必ずしも透明電極材料を用いなくても
よく、また、電気接続３６および３８目体の一部として
形成してもよい。したがって、透明電極の形成やりソグ
ラフィのプロセスが簡略化される。。
第６図には本発明のさらに他の実施例が示され、これは
、第１図に示す実施例において半導体層１６および１８
の一方の主面にそれぞれ配設されていた電極２０および
２２の代りに、それらの他方の主面にそれぞれ電極２０
ａおよび２２ａが配設されている点が前者の実施例と相
違する。これらの電極２０ａおよび２２ａは、クシ型な
いしはストライブ状、または格子状の形状が有利に適用
される。他は第１図の実施例と同様でよい。この構造に
よっても、半導体層１Ｂおよび１８の中に主面とほぼ平
行な方向に電界が形成される。
第１図の実施例では電極層２０および２２は、それぞれ
半導体層１６および１８に対して電極２６および２８と
は反対側にあったので、前者は後者とはそれぞれ別の工
程で形成する必要があった。しかし第６図の実施例では
両者がそれぞれ半導体層１６および１８と同じ側にある
ので、同じ工程で形成することができる。
第７図には本発明のさらに他の実施例が示され、第１図
の実施例における電極２６および２８の代りに、半導体
層１８および１８にそれぞれ形成された透孔７０および
７２の中に電極２８ａおよび２８ａが形成されている。
他は第１図の実施例と同様でよい。
この構造によっても、半導体層１Ｂおよび１８の中に主
面とほぼ平行な方向に電界が形成される。
なお本発明は、これら図示の実施例に限定されず、たと
えば１つのデバイスで、これらの実施例のうちいずれか
２つないしは３つの電極構造または電極配置を組み合わ
せたものにも有利に適用される。
第８図には、本発明のさらに他の実施例が示され、これ
までの実施例では基板ｌＯの主表面にフォトダイオード
３４が形成されていたが、本実施例では、１つの画素に
対応する光半導体層１６の領域が２つに分かれてフォト
ダイオード３４に相当する素子がない。半導体層１６の
一方の領域１１２には、その一方の主面にクシ型もしく
はストライプ状、または格子状の電極導体１００が被着
され、他方の主面には島状ないしはモザイク状の電極導
体１０２が形成されている。電極導体１０２に対応する
基板１０：＋　：：：：　ｍ：ｔ：二：二―ごニニ丁：
二：れている。領域１０４は、ゲート電極６６を介して
読出し線領域６４に対向している。
同様に、半導体層１６の他方の領域１１４には、その一
方の主面にクシ型もしくはストライブ状、または格子状
の電極導体１０８が被着され、他方の主面には島状ない
しはモザイク状の電極導体２６が形成されている。電極
導体２６は基板１０の主表面の領域５０と電気接続３６
によって接続されている。この半導体層１６の他方の領
域！１４の１一方には、光学フィルタ１１０が配設され
、本実施例ではこれは、光半導体層１８の主表面でこの
領域１１４を覆うように、すなわち同図の紙面に垂直な
方向に延在して形成されている。フィルタ１１０は、ス
トライブ状をなし、たとえば同じ列に含まれる他の画素
の対応する領域１１４を覆うように形成されている。
フィルタ１１０は、本実施例ではシアンフィルタである
が、マゼンタなどの他の色であってもよい。
動作状態において、半導体層１８は入射光６８のＢ成分
に感応して光電荷を発生する。シアンフィルタ１１０は
Ｂ成分を透過するので、領域１１２および１１４の全域
にわたってＢ成分に対応した光電荷を発生することがで
きる。この光電子は、電極２２と２８の間に形成された
電界によって電極２日に向って走行し、スイッチング素
子３２を通して映像信号として読み出される。
領域１１２で半導体層１８を透過した光は、ＧとＨの成
分を含み、半導体層１Ｂにおいてそれに対応する光電荷
を励起する。この光電子は、電極ｌＯＯと１０２の間に
形成された電界によって電極１０２に向って走行し、ゲ
ート６６を伺勢することによって読出し線６４にＧ＋Ｒ
成分の映像信号として読み出される。
領域１１４で半導体層１８を透過した光は、シアンフィ
ルタ１１０を透過したものであるから、Ｇ成分を含み、
半導体層１６においてそれに対応する光電荷を励起する
。この光電子は、電極１０８と２６の間に形成された電
界によって電極２６に向って走行し、スイッチング素子
３０を通して読出し線５２にＧ成分の映像信号として読
み出される。なお、シアンフィルタ１１０の代りにマゼ
ンタフィルタを使用すると、領域１１４からはＨの信号
が取り出される。
第９図を参照すると、光半導体層が単層である本発明の
さらに他の実施例が示されている。この実施例は、光半
導体層１８と絶縁層４６を有し、これまでの実施例にお
ける光半導体層１６および絶縁層４８がない。半導体層
１８の主面の一部、すなわち領域１１Ｂに対応する部分
には、フィルタ１１Ｂが形成されている。このフィルタ
は、第８図を参照して説Ｉｌｌ　Ｌだフィルタ１１０と
同様のものであってよい。
基板ｌＯの主表面には、領域１１８に対応してｎ型拡散
領域１２０が形成され、これは、感光領域６２と同様に
、ｐ型基板ｌＯとの間でフォトタイオート１２Ｅｉを構
成している。基板１０には、絶縁層４６に形成された、
たとえば金属または多結晶シリコンなどのゲート電極１
２２を介して領域１２０に対向してｎ型拡散領域１２４
が形成されている。これらによってスイッチング素ｆが
構成され、領域１２０はそのソースを形成し、また同１
２４は、ドレーンを形成するとともに、同図の紙面の垂
直方向に他の撮像セルの同様な領域１２４と接続されて
アレイ１２の列方向の信号読出し線を構成している。
動作状態において、半導体層１日は入射光６８のＢ成分
に感応して光電荷を発生する。シアンフィルタ１１６は
Ｂ成分を透過するので、１画素に対応する全領域にわた
ってＢ成分に対応した光電荷を発生することができる。
この光電子は、電極２２と２８の間に形成された電界に
よって電極２８に向って走行し、スイッチング素子３２
を通して映像信号として読み出される。
領域１１８で半導体層１８を透過した光は、シアンフィ
ルタ１１６を透過したものであるから、Ｇ成分を含み、
感光領域１２０においてそれに対応する光電荷を励起す
る。この光電子は、ゲート電極１２２を付勢することに
よって読出し線１２４にＧ成分の映像信号として読み出
される。
領域１１８以外の部分で半導体層１８を透過した光は、
ＧとＲの成分を含み、感光領域６２においてそれに対応
する光電荷を励起する。この光電子は、ゲート電極８６
を４＝ｊ勢することによって読出し線６４にＧ＋Ｒ成分
の映像信号として読み出される。
この実施例では、Ｂセルの開口率が他の色の開［１率の
３倍程度、またＧおよびＧ＋Ｈのセルの開口率は、Ｂの
セルが基板に設けられていない分だけ、それぞれ従来の
ものより太きい。なお、シアンフィルタ１１６の代りに
マゼンタフィルタを使用すると、領域１２０からはＨの
信号が取り出される。この実施例は、光半導体層が単層
であるので、その形成プロセスが簡略である特徴がある
。
第１Ｏ図を谷照すると、光半導体層が３層設けられてい
る本発明のさらに他の実施例が示されている。この実施
例では、第１図に示す実施例における半導体層１６と絶
縁層４６の間に絶縁層１３０および光半導体層１３２が
設けられている。半導体層１３２は、本実施例では、赤
の波長域の光、または赤を含めてそれより短い波長の光
に感応する半導体材料を含。半導体層１３２には透孔１
３４が設けられ、それらの中を電気接続３６および３８
が通過している。
半導体層１３２の一方の主面にはクシ型もしくはストラ
イブ状、または格子状の電極導体１３５が被着され、他
方の主面には島状ないしはモザイク状の電極導体１３６
が形成されている。電極導体１３Ｂに対応する基板ｌＯ
の主表面の位置には、ｎ型拡散領域１３８が形成され、
電極導体１３６と電気接続１４０によって接続されてい
る。基板１０の主表面には、やはりｎ型の拡散領域１４
２が形成されている。絶縁層４６には、基板１０の主表
面の近傍に多結晶シリコンまたは金属からなるゲート電
極１４１が形成され、ゲート電極１４１を介して領域１
３８が読出し線領域１４２に対向している。
入射光６８が照射されると、そのうち比較的短い波長域
のＢ成分が半導体層１８に光電荷を励起する。その光電
子は、電極２８と２２の間に形成された電界によって電
極２８に向って走行し、スイッチング素子３２を介して
読出し線領域５８に出力される。
入射光６８のうち半導体層１Ｂを透過した成分、すなわ
ちＧおよびＲの波長域の光は、そのうち比較的中程度の
波長のＧ成分が半導体層１６でその強度に応した光電荷
を励起する。光電子は、電極２６と２０の間に層１６に
形成された電界によって電極２６に向って走行し、スイ
ッチング素子３０を介して読出し線領域５２に出力され
る。
半導体層１Ｂを透過した入射光成分、すなわち比較的長
い波長のＲ成分は光半導体層１３２まて到達し、その強
度に応じた光電荷が励起される。この光電荷は１、電極
１３５と１３６の間に層１３２の主面とほぼ平行に形成
された電界によって電極１３６に向って走行し、ゲート
１４１を付勢することによって読出し線領域１４２に出
力される。こうして読出し線領域領域５２．５８および
１４２には、実質的にＢ、ＧおよびＨに色分離された映
像信号が出力される。
この実施例の場合、Ｂ、ＧおよびＨの３色の撮像セルを
モノリシックに基板ｌＯに形成した従来の素子に比較す
ると、素子の光学開口率が各色とも約３倍程度増大する
。したがって、全体では約９倍程度の感度の増大が期待
される。
効　　果 このように本発明によれば、光半導体層に形成される電
界がその層の主面の方向とほぼ平行であるので、光半導
体層にピンホールがあっても十分な電界が形成され、こ
れに起因する白ボツ欠陥が生ずることはない。また、光
半導体層として好適な半導体材料の比抵抗による制限が
緩和される。
・さらに、モザイク電極は必すしも透明電極材料を用い
なくてもよい。したがって、透明電極の形成やリングラ
フィのプロセスが簡略化される。また、本発明による固
体カラー撮像デバイスは構造が比較的簡略である。
【図面の簡単な説明】
第１図は、第２図および′第３図に示す実施例、または
第４図および第５図に示す実施例において、木デバイス
構体の２つの水平方向における縦断面を理解しやすいよ
うに合成して概念的に示す断面図、 第２図は、本発明による固体カラー撮像デバイスの実施
例を示す概念的斜視図、 第３図は、第２図において点線で囲んだ部分を概念的に
示す分解斜視図、 第４図および第５図は、本発明の他の実施例を示すそれ
ぞれ第２図および第３図と同様の図、第６図は本発明の
さらに他の実施例を示す第１図と同様の図、 第７図〜第１Ｏ図は、本発明のさらに他の実施例を示す
第１図と同様の図である。 主要部分の符号の説明 １２９．撮像セルアレイ １６．１８．　；光半導体層 ２０．２２．　、クシ状電極導体 ２８．２８．　、モザイク電極 ３０．３２．　、スイッチング素子 ３４、、、フォトタイオード ３６．３８．　、電気接続 ４１（，４Ｂ、　、絶縁層 集２凹 毛４図 尾、！５図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １、半導体基板と、 入射光によって光電荷が励起される半導体材料を含む少
    なくとも１つの光半導体層とを有し、該光半導体層は、
    前記半導体基板の一方の主表面の上方に配設され、前記
    入射光の一部を該基板へ透過する厚さを有し、 画像の画素に対応する撮像領域の配列が前記半導体基板
    および光半導体層によって形成された固体カラー撮像デ
    バイスにおいて、 前記撮像領域はそれぞれ、 前記光半導体層の中の電荷を導く接続手段 と、 前記半導体基板の一方の主表面に形成され、入射光によ
    って光電荷が励起される感光領域と、該半導体基板の一
    方の主表面に形成され、該感光領域に接続されて該感光
    領域の中の電荷を信号として出力する第１のスイッチン
    グ手段と、該半導体基板の一方の主表面に形成され、前
    記接続手段に接続されて該接続手段により導かれた電荷
    を信号として出力する第２のスイッチング手段と、 前記光半導体層に形成され、前記接続手段と協動して該
    光半導体層にその主面にほぼ平行に電界を形成する電極
    手段とを有することを特徴とする固体カラー撮像デバイ
    ス。 ２、特許請求の範囲第１項記載のデバイスにおいて、 該デバイスは、前記光半導体層を２層含み、前記接続手
    段、第２のスイッチング手段および電極手段は、該２層
    の光半導体層のそれぞれに対応して設けられていること
    を特徴とする固体カラー撮像デバイス。 ３、特許請求の範囲第１項記載のデバイスにおいて、 該デバイスは、前記光半導体層を１層含み、前記撮像領
    域はそれぞれ、前記感光領域を２つ含み、該２つの感光
    領域の一方の上方には、前記光半導体層を透過する光の
    成分の一部を除去する光学フィルタ手段を含むことを特
    徴とする固体カラー撮像デバイス。 ４、特許請求の範囲第１項、第２項または第３項に記載
    のデバイスにおいて、前記撮像領域は、行列状に配列さ
    れていることを特徴とする固体カラー撮像デバイス。 ５、特許請求の範囲第１項記載のデバイスにおいて、 前記接続手段は、前記光半導体層の前記半導体基板に近
    い方の主面で該半導体層に接続され、前記電極手段は、
    該光半導体層の他方の主面に配設されていることを特徴
    とする固体カラー撮像デバイス。 ６、特許請求の範囲第１項記載のデバイスにおいて、 前記接続手段は、前記光半導体層の前記半導体基板に近
    い方の主面で該半導体層に接続され、前記電極手段は、
    該光半導体層の該半導体基板に近い方の主面に配設され
    ていることを特徴とする固体カラー撮像デバイス。 ７、特許請求の範囲第１項記載のデバイスにおいて、 前記接続手段は、前記光半導体層に設けられた透孔によ
    って該半導体層に接続されていることを特徴とする固体
    カラー撮像デバイス。 ８、特許請求の範囲第５項、第６項または第７項に記載
    のデバイスにおいて、前記接続手段は島状に形成された
    電極導体を含むことを特徴とする固体カラー撮像デバイ
    ス。 ９、特許請求の範囲第５項、第６項または第７項に記載
    のデバイスにおいて、前記電極手段は帯状に形成された
    電極導体を含むことを特徴とする固体カラー撮像デバイ
    ス。 １０、特許請求の範囲第９項記載のデバイスにおいて、
    前記帯状の電極導体は金属材料を含むことを特徴とする
    固体カラー撮像デバイス。 １１、半導体基板と、 入射光によって光電荷が励起される半導体材料を含む少
    なくとも２つの光半導体層とを有し、該光半導体層は、
    前記半導体基板の一方の主表面の上方に配設され、 画像の画素に対応する撮像領域の配列が前記半導体基板
    および光半導体層によって形成された固体カラー撮像デ
    バイスにおいて、 前記撮像領域はそれぞれ、 前記光半導体層の中の電荷をそれぞれ導く少なくとも２
    つの接続手段と、 前記半導体基板の一方の主表面に形成され、前記接続手
    段にそれぞれ接続されて該接続手段により導かれた電荷
    を信号として出力する少なくとも２つのスイッチング手
    段と、 前記光半導体層のそれぞれに形成され、前記接続手段と
    協動して該光半導体層にその主面にほぼ平行に電界を形
    成する少なくとも２つの電極手段とを有することを特徴
    とする固体カラー撮像デバイス。 １２、特許請求の範囲第１１項記載のデバイスにおいて
    、 該デバイスは、前記光半導体層を３層含み、前記接続手
    段、スイッチング手段および電極手段は、該３層の光半
    導体層のそれぞれに対応して設けられていることを特徴
    とする固体カラー撮像デバイス。 １３、特許請求の範囲第１１項記載のデバイスにおいて
    、 該デバイスは、前記光半導体層を２層含み、前記撮像領
    域はそれぞれ、 該光半導体層の一方について１組の前記接続手段、スイ
    ッチング手段および電極手段と、 該光半導体層の他方については、その一部分について設
    けられた１組の前記接続手段、スイッチング手段および
    電極手段と、その残りの部分について設けられた１組の
    前記接続手段、スイッチング手段および電極手段と、 前記一部分の上方に設けられ、前記光半導体層を透過す
    る光の成分の一部を除去する光学フィルタ手段とを含む
    ことを特徴とする固体カラー撮像デバイス。 １４、特許請求の範囲第１１項、第１２項または第１３
    項に記載のデバイスにおいて、前記撮像領域は、行列状
    に配列されていることを特徴とする固体カラー撮像デバ
    イス。 １５、特許請求の範囲第１１項記載のデバイスにおいて
    、 前記接続手段は、前記光半導体層の前記半導体基板に近
    い方の主面で該半導体層に接続され、前記電極手段は、
    該光半導体層の他方の主面に配設されていることを特徴
    とする固体カラー撮像デバイス。 １６、特許請求の範囲第１１項記載のデバイスにおいて
    、 前記接続手段は、前記光半導体層の前記半導体基板に近
    い方の主面で該半導体層に接続され、前記電極手段は、
    該光半導体層の該半導体基板に近い方の主面に配設され
    ていることを特徴とする固体カラー撮像デバイス。 １７、特許請求の範囲第１１項記載のデバイスにおいて
    、 前記接続手段は、前記光半導体層に設けられた透孔によ
    って該半導体層に接続されていることを特徴とする固体
    カラー撮像デバイス。 １８、特許請求の範囲第１５項、第１６項または第１７
    項に記載のデバイスにおいて、前記接続手段は島状に形
    成された電極導体を含むことを特徴とする固体カラー撮
    像デバイス。 １９、特許請求の範囲第１５項、第１６項または第１７
    項に記載のデバイスにおいて、前記電極手段は帯状に形
    成された電極導体を含むことを特徴とする固体カラー撮
    像デバイス。 ２０、特許請求の範囲第１９項記載のデバイスにおいて
    、前記帯状の電極導体は金属材料を含むことを特徴とす
    る固体カラー撮像デバイス。
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