JPS6138529A - フオトダイオ−ドアレイセンサ− - Google Patents
フオトダイオ−ドアレイセンサ−Info
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- JPS6138529A JPS6138529A JP16200184A JP16200184A JPS6138529A JP S6138529 A JPS6138529 A JP S6138529A JP 16200184 A JP16200184 A JP 16200184A JP 16200184 A JP16200184 A JP 16200184A JP S6138529 A JPS6138529 A JP S6138529A
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- Japan
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- photodiode array
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- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 22
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 abstract description 4
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 3
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- 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
- H01L27/146—Imager structures
- H01L27/14643—Photodiode arrays; MOS imagers
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
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- Electromagnetism (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
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- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Optical Transform (AREA)
- Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（イ）産業上の利用分野
この発明は、フォトダイオードアレイセンサーに関する
。さらに詳しくは、各種電磁波ことに紫外から赤外光な
どの分布を検知するのに有用なフォトダイオードアレイ
センサーに関する。
。さらに詳しくは、各種電磁波ことに紫外から赤外光な
どの分布を検知するのに有用なフォトダイオードアレイ
センサーに関する。
（ロ）従来技術
従来、ｎ型（又はｐ型）半導体基体の表層に複数のｐ型
（又はｎ型）半導体領域を分画して複数のフォトダイオ
ードを形成したフォトダイオードアレイは知られている
。これらのフォトダイオードアレイはことに液体クロマ
１〜グラフイーやカメラ等の分野において光の強度分布
の測定に有用であり、出力方式にも種々の方式がある。
（又はｎ型）半導体領域を分画して複数のフォトダイオ
ードを形成したフォトダイオードアレイは知られている
。これらのフォトダイオードアレイはことに液体クロマ
１〜グラフイーやカメラ等の分野において光の強度分布
の測定に有用であり、出力方式にも種々の方式がある。
これらのうちＭＯＳゲートやＣＣＤ等の素子を形成した
基板に電圧を印加しないものの場合は問題はないが、プ
ラズマカップルデバイス（ＰＣＤ）のような基板電圧を
必要とするものでは基板抵抗の電圧降下が問題となって
いた。また、ＭＯＳゲートやＣＣＤの場合でもフォトダ
イオード部に逆電圧を印加して使用する場合はやはり電
圧降下が問題となってくる。
基板に電圧を印加しないものの場合は問題はないが、プ
ラズマカップルデバイス（ＰＣＤ）のような基板電圧を
必要とするものでは基板抵抗の電圧降下が問題となって
いた。また、ＭＯＳゲートやＣＣＤの場合でもフォトダ
イオード部に逆電圧を印加して使用する場合はやはり電
圧降下が問題となってくる。
以下このことをＰＣＤシフトレジスタを使ったフォトダ
イオードアレイを例にとって具体的に説明する。第１図
は、従来のフォトダイオードアレイ（１Ａ）の模式的平
面図であり、第３図は、第１図の縦断面図である。図に
おいて、（２）はｎ型半導体基体、（３）はｎ型半導体
領域、（５）はゲート素子からなるフォトダイオードの
信号の読み出しスイッチ部、（６）はシフトレジスタ部
、（刀はビデオ出力部、（８）は電圧印加部、（９）は
表面保護膜を兼ねた絶縁膜をそれぞれ示ず。電圧印加部
（８）は、図のようにアレイ（１Ａ）の表面の端縁部に
付設されており、Ｑ＋型半導体領域（８２）とアルミ蒸
着膜（８１）とから構成されてあり電源に接続されてい
る。シフトレジスタ部（６）は、電圧印加部（８）、各
フォトダイオード及び各スイッチ部（５）で構成される
回路、すなわちフォトダイオードの信号の読み出し回路
を所定周期でＯＮするプラズマカップルデバイスからな
り、これにより各フォトダイオードのスキャニングが行
なわれビデオ出力されることとなる。
イオードアレイを例にとって具体的に説明する。第１図
は、従来のフォトダイオードアレイ（１Ａ）の模式的平
面図であり、第３図は、第１図の縦断面図である。図に
おいて、（２）はｎ型半導体基体、（３）はｎ型半導体
領域、（５）はゲート素子からなるフォトダイオードの
信号の読み出しスイッチ部、（６）はシフトレジスタ部
、（刀はビデオ出力部、（８）は電圧印加部、（９）は
表面保護膜を兼ねた絶縁膜をそれぞれ示ず。電圧印加部
（８）は、図のようにアレイ（１Ａ）の表面の端縁部に
付設されており、Ｑ＋型半導体領域（８２）とアルミ蒸
着膜（８１）とから構成されてあり電源に接続されてい
る。シフトレジスタ部（６）は、電圧印加部（８）、各
フォトダイオード及び各スイッチ部（５）で構成される
回路、すなわちフォトダイオードの信号の読み出し回路
を所定周期でＯＮするプラズマカップルデバイスからな
り、これにより各フォトダイオードのスキャニングが行
なわれビデオ出力されることとなる。
このような構造のフォトダイオードアレイのスイッチ部
等価回路を第２図に示した。図中（１Ａ′）は各フォト
ダイオードを示すものであり、（ωはシフトレジスタ部
（６）のスイッチング部を示すものである。
等価回路を第２図に示した。図中（１Ａ′）は各フォト
ダイオードを示すものであり、（ωはシフトレジスタ部
（６）のスイッチング部を示すものである。
しかしながら、このような従来のフォトダイオードアレ
イ（１Ａ）においては、各フォトダイオードに電圧（通
常、５Ｖ）が均一に印加されず、出力の均一化が不充分
であった（第７図参照）。
イ（１Ａ）においては、各フォトダイオードに電圧（通
常、５Ｖ）が均一に印加されず、出力の均一化が不充分
であった（第７図参照）。
これは、各素子に印加されている基板電圧が電流供給時
に低下してフォトダイオード、その読み出しスイッチ部
（５）及びシフトレジスタ部（６）の特性が劣化するこ
とによるものと考えられる。もちろん、プラズマカップ
ルデバイスを用いない場合においても、同様であった。
に低下してフォトダイオード、その読み出しスイッチ部
（５）及びシフトレジスタ部（６）の特性が劣化するこ
とによるものと考えられる。もちろん、プラズマカップ
ルデバイスを用いない場合においても、同様であった。
（ハ）目的
この発明は、上記問題点に鑑みなされたものであり、出
力特性の均一なフォトダイオードアレイセンサーを得る
ことを目的とするものである。
力特性の均一なフォトダイオードアレイセンサーを得る
ことを目的とするものである。
（ニ）構成
かくしてこの発明によれば、ｎ型（又はｐ型）半導体基
体の表層に複数のｐ型（又はｎ型）半導体領域を分画形
成して複数のフォトダイオードをアレイ状に形成してな
るフォトダイオードアレイにおいて、 各フォトダイオードを半導体基体上及び／又は半導体基
体中に設けた低抵抗部で囲いかつ該低抵抗部ど電圧印加
部とを短絡させたことを特徴とするフォトダイオードア
レイセンサーが提供される。
体の表層に複数のｐ型（又はｎ型）半導体領域を分画形
成して複数のフォトダイオードをアレイ状に形成してな
るフォトダイオードアレイにおいて、 各フォトダイオードを半導体基体上及び／又は半導体基
体中に設けた低抵抗部で囲いかつ該低抵抗部ど電圧印加
部とを短絡させたことを特徴とするフォトダイオードア
レイセンサーが提供される。
（ホ）実施例
以下、図面にＪ：りこの発明の詳細な説明する。
第４図は、この発明のフォトダイオードアレイセンサー
を例示する模式的平面図であり、第５図は、そのに２Ｉ
Ｉｆｒ面図である。図において、フォトダイオードアレ
イセンサ−（１）はｎ型半導体基体（２Ｊの表層に複数
の（例えば１２８本：５０ｐｍピッチ）ｐ型半う９休領
域（３）を分画形成して設定したアレイ状の複数のフォ
トダイオードと、ｎ型ゝ！−！７体基体（２）の一部を
利用して各フォトダイオードに対応して形成したグー１
−素子からなる読み出しスイッチ部（５）と、同じくｎ
型半導体基体（２）の一部を利用して形成したプラズマ
カップルデバイスからなるシフトレジスタ部（６）と、
ｎ型半導体基体（２）の端縁部に設けられた電圧印加部
（８）とから基本的に構成されてなる。そして、各フ第
１へダイオードの間の半導体基体中及び基体上には、電
子密度を高めて構成したｎｌ型半導体領域（４２）とア
ルミ蒸着膜（４１）とからなる低抵抗部（４）が形成さ
れており、これらは両端縁の電圧印加部（８）に短絡す
るよう接続されて各フォトダイオードを囲むように格子
状となっている。また、他の番号は前記と同じである。
を例示する模式的平面図であり、第５図は、そのに２Ｉ
Ｉｆｒ面図である。図において、フォトダイオードアレ
イセンサ−（１）はｎ型半導体基体（２Ｊの表層に複数
の（例えば１２８本：５０ｐｍピッチ）ｐ型半う９休領
域（３）を分画形成して設定したアレイ状の複数のフォ
トダイオードと、ｎ型ゝ！−！７体基体（２）の一部を
利用して各フォトダイオードに対応して形成したグー１
−素子からなる読み出しスイッチ部（５）と、同じくｎ
型半導体基体（２）の一部を利用して形成したプラズマ
カップルデバイスからなるシフトレジスタ部（６）と、
ｎ型半導体基体（２）の端縁部に設けられた電圧印加部
（８）とから基本的に構成されてなる。そして、各フ第
１へダイオードの間の半導体基体中及び基体上には、電
子密度を高めて構成したｎｌ型半導体領域（４２）とア
ルミ蒸着膜（４１）とからなる低抵抗部（４）が形成さ
れており、これらは両端縁の電圧印加部（８）に短絡す
るよう接続されて各フォトダイオードを囲むように格子
状となっている。また、他の番号は前記と同じである。
上記低抵抗部（４）を構成づ′るＱ＋半導体領域は、ｎ
型半導体基体（ａにさらに不純物濃度をドーピング等で
上昇させることにより容易に形成できる。
型半導体基体（ａにさらに不純物濃度をドーピング等で
上昇させることにより容易に形成できる。
低抵抗部（４）は、場合によっては単に導電性材料を各
フォトダイオード間の基体表面上に蒸１ ’Ｊの方法で
被覆形成し導電性膜（４′）を基体のとオーミックコン
タクトし電圧印加部（８）と短絡した形態であってもよ
い。例えば、第６図に示すようにｐ型半導体基体力にｎ
型半導体領域（りを形成した）第１〜ダイオ−ドアシイ
の場合には、フ第１−ダイオード間の阜（木の内には低
抵抗部分を形成駐しめる必要はとくになくその表面にア
ルミ蒸着膜を格子状に形成して低抵抗部（４）としても
よい。通常のｎ型半導体基体（ａを用いた時には第６図
のごとき導電性膜（４ツの形成のみではｎ型半導体基体
との間に障壁が形成され導電性膜と基体（２’）とのオ
ーミックコンタクトが不完全となるので、前記のごとき
不純物濃度の高いｎ◆型半導体領域（４２）を間に介在
させるのが好ましい。また、一部を０＋型型半体領域と
し残部をアルミニウム等の導電性膜で接合してフォトダ
イオード部が抵抗部で包囲されるように構成してもよい
。ただし半導体基体としてもともと不純物濃度の高いｎ
＋＋半導体を用いた場合には第６図のごとき導電性膜４
つからなる低抵抗部を形成させればよい。
フォトダイオード間の基体表面上に蒸１ ’Ｊの方法で
被覆形成し導電性膜（４′）を基体のとオーミックコン
タクトし電圧印加部（８）と短絡した形態であってもよ
い。例えば、第６図に示すようにｐ型半導体基体力にｎ
型半導体領域（りを形成した）第１〜ダイオ−ドアシイ
の場合には、フ第１−ダイオード間の阜（木の内には低
抵抗部分を形成駐しめる必要はとくになくその表面にア
ルミ蒸着膜を格子状に形成して低抵抗部（４）としても
よい。通常のｎ型半導体基体（ａを用いた時には第６図
のごとき導電性膜（４ツの形成のみではｎ型半導体基体
との間に障壁が形成され導電性膜と基体（２’）とのオ
ーミックコンタクトが不完全となるので、前記のごとき
不純物濃度の高いｎ◆型半導体領域（４２）を間に介在
させるのが好ましい。また、一部を０＋型型半体領域と
し残部をアルミニウム等の導電性膜で接合してフォトダ
イオード部が抵抗部で包囲されるように構成してもよい
。ただし半導体基体としてもともと不純物濃度の高いｎ
＋＋半導体を用いた場合には第６図のごとき導電性膜４
つからなる低抵抗部を形成させればよい。
かようなこの発明のフォトダイオードアレイセンサーの
同−先口に対するビデオ出力のパターンを第８図に示し
た。図中、縦の出力ラインはそれぞれ各々のフォトダイ
オードの出力に対応するものである。なお、比較例とし
て、第１図のごとき従来の７オトダイオードアレイ（低
抵抗部を備えていない以外、同様）の出力のビデオ画像
のパターンを第７図に示した。
同−先口に対するビデオ出力のパターンを第８図に示し
た。図中、縦の出力ラインはそれぞれ各々のフォトダイ
オードの出力に対応するものである。なお、比較例とし
て、第１図のごとき従来の７オトダイオードアレイ（低
抵抗部を備えていない以外、同様）の出力のビデオ画像
のパターンを第７図に示した。
このようにこの発明の７オトダイオードアレイセンサー
の出力は従来のものに比して均一性にＪ５いて遥かに優
れていることが判る。
の出力は従来のものに比して均一性にＪ５いて遥かに優
れていることが判る。
また、従来のアレイセンサーとこの発明のアレイセンサ
ーとの暗出力特性を比較した結果を第９図に示した。図
中、Ａは第１図のごとき従来のセンサーの暗出力特性を
、Ｂは第４図のアレイセンサーの暗出力特性を示すもの
である。
ーとの暗出力特性を比較した結果を第９図に示した。図
中、Ａは第１図のごとき従来のセンサーの暗出力特性を
、Ｂは第４図のアレイセンサーの暗出力特性を示すもの
である。
このようにこの発明のフォトダイオードアレイセンサー
は、暗出力特性にも優れていることが判る。
は、暗出力特性にも優れていることが判る。
この発明においてかような効果が発揮される理由は、各
フォトダイオードを低抵抗部で囲いかつ該低抵抗部と電
圧印加部とを短絡させた形状としたことにより、■各フ
ォトダイオード全体に印加電圧が均一にがかる■フォト
ダイオードからの信号を読み出すスイッチ部への印加電
圧が均一にがかる■シフトレジスタとしてプラズマカッ
プルデバイスを用いた場合、印加電圧が各素子に均一に
かかり電位が安定するためシフトレジスタの特性が均一
になりノイズも低減される、等の技術効果に基づいてい
るものと考えられる。
フォトダイオードを低抵抗部で囲いかつ該低抵抗部と電
圧印加部とを短絡させた形状としたことにより、■各フ
ォトダイオード全体に印加電圧が均一にがかる■フォト
ダイオードからの信号を読み出すスイッチ部への印加電
圧が均一にがかる■シフトレジスタとしてプラズマカッ
プルデバイスを用いた場合、印加電圧が各素子に均一に
かかり電位が安定するためシフトレジスタの特性が均一
になりノイズも低減される、等の技術効果に基づいてい
るものと考えられる。
（へ、）効果
以上述べたごとく、この発明のフォトダイオードアレイ
センサーは、フォトダイオードの特性、フォトダイオー
ドからの読出し部の特性及びシフトレジスタの特性がい
ずれも改巷されたものであり、均一な出力特性と暗出力
特性を備えており各種波長の光検知器として有用である
。
センサーは、フォトダイオードの特性、フォトダイオー
ドからの読出し部の特性及びシフトレジスタの特性がい
ずれも改巷されたものであり、均一な出力特性と暗出力
特性を備えており各種波長の光検知器として有用である
。
第１図は、従来のフォトダイオードアレイを例示する模
式的平面図、第２図は、フォトダイオードの回路構成を
例示する回路図、第３図は第１図の縦断面図、第４図は
、この発明のフォトダイオードアレイセンサーを例示す
る模式的平面図、第５図は、第４図の縦断面図、第６図
は他の実施例を示す第５図相当図、第７図は従来のフォ
トダイオードアレイの出力特性を例示する図、１８図は
この発明の７オトダイオードアレイセンサーの出力特性
を例示する図、第９図は、この発明のフォトダイオード
アレイの暗出力特性を比較例と共に示すグラフである。 （１）、（１′）・・・・・・フォトダイオードアレイ
はンサー、（′２Ｊ・・・・・・ｎ型半導体基体、（２
’）・・・・・・ｎ型半導体基体、（３）・・・・・・
ｎ型半導体領域、 （Ｊ・・・・・・ｎ型半導体領域、 （４）・・・・・・低抵抗部、 （１）・・・・・
・導電性膜、（４１）・・・・・・アルミ蒸着膜、 （４２）・・・・・・ｎ◆型半導体領域、（８）・・・
・・・電圧印加部。 第 １ 図 竿 ２凹 第 ４ 口
式的平面図、第２図は、フォトダイオードの回路構成を
例示する回路図、第３図は第１図の縦断面図、第４図は
、この発明のフォトダイオードアレイセンサーを例示す
る模式的平面図、第５図は、第４図の縦断面図、第６図
は他の実施例を示す第５図相当図、第７図は従来のフォ
トダイオードアレイの出力特性を例示する図、１８図は
この発明の７オトダイオードアレイセンサーの出力特性
を例示する図、第９図は、この発明のフォトダイオード
アレイの暗出力特性を比較例と共に示すグラフである。 （１）、（１′）・・・・・・フォトダイオードアレイ
はンサー、（′２Ｊ・・・・・・ｎ型半導体基体、（２
’）・・・・・・ｎ型半導体基体、（３）・・・・・・
ｎ型半導体領域、 （Ｊ・・・・・・ｎ型半導体領域、 （４）・・・・・・低抵抗部、 （１）・・・・・
・導電性膜、（４１）・・・・・・アルミ蒸着膜、 （４２）・・・・・・ｎ◆型半導体領域、（８）・・・
・・・電圧印加部。 第 １ 図 竿 ２凹 第 ４ 口
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、ｎ型（又はｐ型）半導体基体の表層に複数のｐ型（
又はｎ型）半導体領域を分画形成して複数のフォトダイ
オードをアレイ状に形成してなるフオトダイオードアレ
イにおいて、 各フォトダイオードを半導体基体上及び／又は半導体基
体中に設けた低抵抗部で囲いかつ該低抵抗部と電圧印加
部とを短絡させたことを特徴とするフォトダイオードア
レイセンサー。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16200184A JPS6138529A (ja) | 1984-07-31 | 1984-07-31 | フオトダイオ−ドアレイセンサ− |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16200184A JPS6138529A (ja) | 1984-07-31 | 1984-07-31 | フオトダイオ−ドアレイセンサ− |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6138529A true JPS6138529A (ja) | 1986-02-24 |
| JPH0544968B2 JPH0544968B2 (ja) | 1993-07-07 |
Family
ID=15746147
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16200184A Granted JPS6138529A (ja) | 1984-07-31 | 1984-07-31 | フオトダイオ−ドアレイセンサ− |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6138529A (ja) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5495116A (en) * | 1978-01-13 | 1979-07-27 | Toshiba Corp | Solid image pickup unit |
| JPS5712571A (en) * | 1980-06-27 | 1982-01-22 | Toshiba Corp | Semiconductor photodetector |
-
1984
- 1984-07-31 JP JP16200184A patent/JPS6138529A/ja active Granted
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5495116A (en) * | 1978-01-13 | 1979-07-27 | Toshiba Corp | Solid image pickup unit |
| JPS5712571A (en) * | 1980-06-27 | 1982-01-22 | Toshiba Corp | Semiconductor photodetector |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0544968B2 (ja) | 1993-07-07 |
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