JPS6216565A - Solid-state image pickup element - Google Patents

Solid-state image pickup element

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Publication number
JPS6216565A
JPS6216565A JP60155035A JP15503585A JPS6216565A JP S6216565 A JPS6216565 A JP S6216565A JP 60155035 A JP60155035 A JP 60155035A JP 15503585 A JP15503585 A JP 15503585A JP S6216565 A JPS6216565 A JP S6216565A
Authority
JP
Japan
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gate
readout
source
transfer
layer
Prior art date
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Pending
Application number
JP60155035A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yoshinori Oota
好紀 太田
Yutaka Yunoki
裕 柚木
Akio Kosaka
明生 小坂
Junichi Ishibashi
石橋 純一
Tsutomu Nakamura
力 中村
Hidetoshi Yamada
秀俊 山田
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.)
Olympus Corp
Original Assignee
Olympus Optical Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Olympus Optical Co Ltd filed Critical Olympus Optical Co Ltd
Priority to JP60155035A priority Critical patent/JPS6216565A/en
Publication of JPS6216565A publication Critical patent/JPS6216565A/en
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  • Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
  • Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)

Abstract

PURPOSE:To effectively collect the photoelectric charge by a method wherein a photoelectric conversion section having a photoconductive film is laminated on a lateral SIT, the generated photoelectric charge is transferred to under the gate of the SIT through a transfer gate, Schottkey barrior or a transfer section having a very thin insulation film so as to widen the opening ratio. CONSTITUTION:When light enters, the light does not reach a substrate side and the light absorption is largely performed in a light conductive film 50 since a collection electrode 52 also acts as a light shield film. Of the pair of electron - hole produced in the depleted photoconductive film 50, the hole escapes to a transparent electrode 51, and the electron is drawn to the substrate side and stored in the photoelectric charge storage layer 37. The reading is performed by applying positive voltage to the transfer gate 39 to transfer the electron 61 stored in the photoelectric charge storage layer 37 to under the reading gate 40, and by applying positive voltage lower than that at the time of the storage of the photoelectric charge to the gate 40.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は固体撮像素子に関する。[Detailed description of the invention] [Industrial application field] The present invention relates to a solid-state image sensor.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来、ビデオカメラ、電子スチルカメラ用固体撮像素子
として、CCD型、MO8型固体撮像素子が実用化され
ている。これらは走査回路にCCDあるいはMOSトラ
ンジスタを用いているが、光電変換部に蓄積した光電荷
を直接信号出力として取出すことには変わりない。
Conventionally, CCD type and MO8 type solid-state image sensors have been put into practical use as solid-state image sensors for video cameras and electronic still cameras. Although these use a CCD or MOS transistor in the scanning circuit, the photoelectric charge accumulated in the photoelectric conversion section is still directly extracted as a signal output.

一方、半導体製゛造装置の進歩により、現在では1μm
のパターン寸法、0.2〜0.3μ−の合わせ精度が比
較的容易に得られるようになり、微細化素子製作に対す
る技術的な見通しが明るくなりつつある。また、固体撮
像素子に対する高品位化の要求も強く、微細化セルで構
成される高集積化固体撮像素子の実現が強く望まれてい
る。このような状況で、素子の微細化の傾向は技術的、
需要の面から促進されると思われる。
On the other hand, due to advances in semiconductor manufacturing equipment, it is now possible to
It has become relatively easy to obtain pattern dimensions of 0.2 to 0.3 .mu.m, and alignment accuracy of 0.2 to 0.3 .mu.m, and the technical prospects for manufacturing miniaturized elements are becoming brighter. In addition, there is a strong demand for higher quality solid-state imaging devices, and there is a strong desire to realize highly integrated solid-state imaging devices configured with miniaturized cells. Under these circumstances, the trend of element miniaturization is due to technological and
This is likely to be driven by demand.

しかし、先に述べたように光電荷を直接信号として読み
出す現在のCCD型、MO8型方式では、受光セルの微
細化を行うと、光電変換領域の面積縮少により信号電荷
量が減少しS/N劣化の問題が生じる。
However, as mentioned earlier, in the current CCD type and MO8 type systems that directly read out photocharges as signals, when the light receiving cell is miniaturized, the amount of signal charge decreases due to the reduction in the area of the photoelectric conversion region. The problem of N deterioration arises.

これを解決するものとして、受光素子自身に増幅機能を
持つ能動固体撮像素子であるSITイメージセンサが提
案されている。
As a solution to this problem, an SIT image sensor, which is an active solid-state image sensor having an amplification function in the light receiving element itself, has been proposed.

SITイメージセンサは、光電荷を−Hゲート要領に蓄
積し、これによるゲート電位の変化によりソースからチ
ャネルへの電荷の注入が行なわれるため、光電荷量に対
応した大きな出力電流を得ることができる。
SIT image sensors accumulate photocharges like a -H gate, and the resulting change in gate potential injects charges from the source to the channel, making it possible to obtain a large output current corresponding to the amount of photocharges. .

かかるSITイメージセンサには、ソース・ドレインを
半導体基板の深さ方向に配置し、電流を基板に垂直に流
す縦型SITを用いるものと、ソース・ドレインを基板
表面に並置し電流を基板表面と平行に流す横型SITを
用いるものとがある。
Such SIT image sensors include those that use a vertical SIT, in which the source and drain are arranged in the depth direction of the semiconductor substrate, and current flows perpendicularly to the substrate, and those that use a vertical SIT, in which the source and drain are arranged in parallel to the substrate surface, and the current flows perpendicularly to the substrate surface. There is one that uses a horizontal SIT that flows in parallel.

この中で、横型SITイメージセンサは容易に非破壊読
出しができるので、測光、演算等の種々の応用が考えら
れている。
Among these, horizontal SIT image sensors can be easily read out non-destructively, so various applications such as photometry and calculation are being considered.

以下に、横型SITの構造と動作について説明する。The structure and operation of the horizontal SIT will be explained below.

第8図AおよびBは横型SITの平面形状および断面構
造をそれぞれ示すものである。アクセプタ濃度NA 〜
1 x10’ 2 (5−3のP型高抵抗基板1上に、
ドナー濃度ND〜1x10’ 3CI−3のN型高抵抗
エピタキシャル層2を形成し、ここに0+拡散層を同心
円状に配置して、中央のn中層3をソース、外側のn+
ll14をドレインとし、それぞれのn中瓶散層からn
+ポリシリコンを用いてソース電極5およびドレイン電
極6を取り出している。n+ソース3とn+ドレイン4
との間には、P+ポリシリコン電極7、酸化l18、n
−エピタキシャル層2から成るMOSゲートが形成され
、光電荷はこのMOSゲート直下のn−エピタキシャル
層2の表面に蓄積される。なお、9はソースコンタクト
ホール、10はドレインコクタクトホールである。
FIGS. 8A and 8B show the planar shape and cross-sectional structure of the horizontal SIT, respectively. Acceptor concentration NA ~
1 x 10' 2 (on the P-type high resistance substrate 1 of 5-3,
An N-type high-resistance epitaxial layer 2 with a donor concentration of ND~1x10' 3CI-3 is formed, and 0+ diffusion layers are arranged concentrically therein, with the central n-middle layer 3 serving as a source and the outer n+
ll14 as the drain, and from each n medium bottle scattering layer n
The source electrode 5 and drain electrode 6 are taken out using polysilicon. n+ source 3 and n+ drain 4
There is a P+ polysilicon electrode 7, oxidized l18, n
- A MOS gate consisting of an epitaxial layer 2 is formed, and photocharges are accumulated on the surface of the n-epitaxial layer 2 directly under this MOS gate. Note that 9 is a source contact hole, and 10 is a drain contact hole.

第9図AおよびBは横型SITの受光素子としての動作
を模式的に示したものである。第9図Aは第8図Bの左
側のソース・ドレイン間(矢印で示した)の構造図で、
11は基板1とコンタクトをとるのためのp中瓶散層で
ある。第9図Bは、動作における横型SITのエネルギ
分布を、n−エピタキシャル層2の表面および深さ方向
について表わしたもので、Z軸は電子のエネルギーを示
している。ソース端子12は負荷抵抗を介して接地され
、ドレイン端子13は0.数V〜数Vの正電位に固定さ
れ、基板端子14は0.数V〜数Vの負電位に固定され
る。ゲート電極7は、光電荷蓄積時に負電位にバイアス
されてn−エピタキシャル層2の表面に反転層が形成さ
れるまでの間n−エピタキシャル層20内部に渡って電
子のエネルギーを引き上げる。この状態では、ソース領
域3の電子は深さ方向には逆バイアスされたDn接合に
よる電位障壁、周囲はゲート電位によって形成された電
位障壁で取り囲まれているため、ソース3からドレイン
4への電子の流れはない。この時のゲート部分の深さ方
向のエネルギーダイヤグラムは第10図Aに示すように
なり、n−エピタキシャル層2には基板電位とゲート電
位によりU字型のポテンシャル分布21ができる。この
U字型ポテンシャルの底部22にあたる深さで、表面と
平行にソース3からドレイン4までのポテンシャル分布
を描くと第10図Bのようになる。このように、横型S
ITのソース・ゲート・ドレイン領域のポテンシャル分
布形状は鞍型となり、ソースからゲートを見た時の電位
障壁の高さはU字型ポテンシャル分布21の底22にな
る。これを真性ゲート電位と呼び、第9図Bおよび第1
0図Bにvg  で示す。
FIGS. 9A and 9B schematically show the operation of a horizontal SIT as a light receiving element. Figure 9A is a structural diagram of the left side of Figure 8B between the source and drain (indicated by an arrow).
Reference numeral 11 denotes a p-type diffuser layer for making contact with the substrate 1. FIG. 9B shows the energy distribution of the lateral SIT in operation in the surface and depth directions of the n-epitaxial layer 2, and the Z axis shows the energy of electrons. The source terminal 12 is grounded via a load resistor, and the drain terminal 13 is 0. It is fixed at a positive potential of several to several volts, and the board terminal 14 is at a voltage of 0. It is fixed at a negative potential of several to several volts. The gate electrode 7 is biased to a negative potential during photocharge accumulation and raises the energy of electrons within the n-epitaxial layer 20 until an inversion layer is formed on the surface of the n-epitaxial layer 2. In this state, electrons in the source region 3 are surrounded by a potential barrier formed by the reverse biased Dn junction in the depth direction and a potential barrier formed by the gate potential, so that electrons from the source 3 go to the drain 4. There is no flow. The energy diagram in the depth direction of the gate portion at this time is as shown in FIG. 10A, and a U-shaped potential distribution 21 is formed in the n-epitaxial layer 2 due to the substrate potential and the gate potential. If the potential distribution from the source 3 to the drain 4 is drawn parallel to the surface at a depth corresponding to the bottom 22 of this U-shaped potential, it becomes as shown in FIG. 10B. In this way, horizontal S
The potential distribution shape of the source, gate, and drain regions of the IT is saddle-shaped, and the height of the potential barrier when looking from the source to the gate is the bottom 22 of the U-shaped potential distribution 21. This is called the intrinsic gate potential, and as shown in Figures 9B and 1
It is shown as vg in Figure 0B.

横型SITに光が入射すると、U字型ポテンシャルの底
22より深部での光吸収によって励起された電子−正孔
対のうち電子(e)24はポテンシャルの低いソース3
あるいはドレイン4へ逃げ、正孔(h)は基板1へ逃げ
るので、いずれも光電荷信号にはならない。これに対し
、U字型ポテンシャルの底22より浅い部分で吸収され
た光による電子−正孔対のうち、電子24はソース3あ
るいはドレイン4へ逃げるが、正孔25はゲート直下の
ポテンシャル井戸26に集まり、光電荷信号として蓄積
される。また、第10図Bのソース・ゲート閤空乏@2
7、ドレイン・ゲート間空乏層28で光励起した正孔2
5も、ゲート直下のポテンシャル井戸2Bに光電荷信号
として蓄積される。
When light enters the horizontal SIT, among the electron-hole pairs excited by light absorption deeper than the bottom 22 of the U-shaped potential, the electron (e) 24 enters the source 3 with a low potential.
Alternatively, the holes (h) escape to the drain 4 and the holes (h) escape to the substrate 1, so that neither becomes a photocharge signal. On the other hand, among the electron-hole pairs caused by the light absorbed at a portion shallower than the bottom 22 of the U-shaped potential, the electron 24 escapes to the source 3 or drain 4, but the hole 25 escapes to the potential well 22 directly below the gate. and is accumulated as a photocharge signal. Also, the source/gate depletion @2 in Figure 10B
7. Holes 2 photoexcited in the drain-gate depletion layer 28
5 is also accumulated as a photocharge signal in the potential well 2B just below the gate.

このようにしてゲート直下26に蓄積した正孔25は、
ゲート電極7からn−エピタキシャルl!i2に侵入す
る電気力線を遮蔽して鞍型ポテンシャルの底22を引き
下げるため、ソース3からドレイン4側を見た時の電位
障壁の高さvg  は低くなる。
The holes 25 accumulated directly under the gate 26 in this way are
n-epitaxial l! from gate electrode 7! Since lines of electric force entering i2 are blocked and the bottom 22 of the saddle-shaped potential is lowered, the height vg of the potential barrier when looking from the source 3 to the drain 4 side becomes low.

第9図Bのエネルギーダイヤグラムに示すように、横型
SITのドレイン4−ソース3間には正の電圧vDS 
 が、基板1−ソース3間には負の電圧VBub −B
が加えである。ここで、ゲート電圧Vgは、光入射がな
いとき、シリコン表面の伝導帯端を光電荷蓄積時に位置
15(価電子帯端は位@15’ )まで引上げ、読出し
時には位置17(価電子帯端は位[17’ )まで引下
げるようにする。このような蓄積、読出し動作において
、光入射があると前述のようにゲート直下26に正孔が
蓄積されることにより、シリコン伝導帯端は位1116
(価電子帯端は位置16″ )まで下がり、読出し時に
は−18(価電子帯端は位置18′)まで下がる。この
ように、読出し時にソース3−ドレイン4間に存在する
電位ネ 障壁の高さV   (23)は、光入射によって暗時よ
り低くなるため、ソース3からドレイン4へ向かつて電
子の注入が起こり易くなる。この電子性大量すなわち横
型SITの光出力電流は、ゲート直下26に蓄積された
正孔数に比べて数桁大きなものになる。
As shown in the energy diagram of FIG. 9B, there is a positive voltage vDS between the drain 4 and source 3 of the lateral SIT.
However, there is a negative voltage VBub -B between the substrate 1 and the source 3.
is an addition. Here, the gate voltage Vg is such that when no light is incident, the conduction band edge of the silicon surface is pulled up to position 15 (the valence band edge is at a level @15') during photocharge accumulation, and to the position 17 (the valence band edge is at the level @15') during readout. Then lower it to position [17'). In such accumulation and readout operations, when light is incident, holes are accumulated directly under the gate 26 as described above, and the silicon conduction band edge is at the level 1116.
(The edge of the valence band is at position 16''), and during reading it drops to -18 (the edge of the valence band is at position 18'). In this way, the potential existing between source 3 and drain 4 during reading is high. Since the value V (23) becomes lower than that in the dark due to light incidence, electron injection from the source 3 toward the drain 4 is likely to occur. The number is several orders of magnitude larger than the number of accumulated holes.

光入射によってゲート直下26に蓄積された正孔25は
、読出し中でも保存され、熱的に励起される正孔数が光
励起された正孔数に比べ十分少ない比較的熱的短時間内
では、複数回読出しく非破壊読出し)が可能である。
The holes 25 accumulated directly under the gate 26 due to the incidence of light are conserved even during readout, and within a relatively short time period when the number of thermally excited holes is sufficiently small compared to the number of optically excited holes, multiple Multiple readouts (non-destructive readouts) are possible.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

しかしながら、上述した横型SITイメージセンサにあ
っては、感度領域がゲート領域のみで、しかも第10図
AおよびBで説明したようにU字型ポテンシャル分布2
1の底部22よりも浅い領域に限られる。このため、開
口率が小さく、また光電荷発生に寄与する有効体積が小
さいという問題がある。
However, in the above-mentioned horizontal SIT image sensor, the sensitive region is only the gate region, and moreover, as explained in FIGS. 10A and 10B, the U-shaped potential distribution 2
1 is limited to a region shallower than the bottom 22 of the base. Therefore, there are problems in that the aperture ratio is small and the effective volume that contributes to photoelectric charge generation is small.

第11図Aはこのことを示す横型SITの光感度分布の
測定結果を示すもので、第11図Bに横型SITの構造
を対応して示すようにゲート領域だけが感度領域になっ
ていることがわかる。
Figure 11A shows the measurement results of the photosensitivity distribution of the lateral SIT, which shows this.As shown in Figure 11B, which shows the structure of the lateral SIT, only the gate region is the sensitive region. I understand.

この発明は、このような従来の問題点に着目してなされ
たもので、開口率を大きくして光電荷を有効に捕集し得
るよう適切に構成した固体撮像素子を提供することを目
的とする。
The present invention was made in view of these conventional problems, and an object of the present invention is to provide a solid-state image sensor suitably configured to increase the aperture ratio and effectively collect photocharges. do.

〔問題点を解決するための手段および作用〕上記目的を
達成するため、この発明では横型SIT上に光導電膜を
有する光電変換部を積層して、この光電変換部で生゛成
した光電荷を転送ゲート、ショットキllI壁あるいは
極く薄い絶縁膜を有する転送部を介してS■Tのゲート
下に転送し、読出しは該ゲートに読出しパルスを加える
ことによって光電荷による真性ゲート電位変化に対応し
たソースからドレインへの注入電流を検出することによ
って行う。
[Means and effects for solving the problem] In order to achieve the above object, in the present invention, a photoelectric conversion section having a photoconductive film is stacked on a horizontal SIT, and the photoelectric conversion section generated in the photoelectric conversion section is is transferred to the bottom of the S T gate via a transfer gate, a Schottky II wall, or a transfer section with an extremely thin insulating film, and readout corresponds to changes in the intrinsic gate potential due to photocharges by applying a readout pulse to the gate. This is done by detecting the current injected from the source to the drain.

〔実施例〕〔Example〕

第1図AおよびBはこの発明の第1実施例を示す断面図
および平面図である。この固体撮像素子は、横型SIT
より成る電荷蓄積・読出し部31上に転送部により電気
的に分離して充電変換部32を積層して成る。電荷蓄積
・読出し部31において、N型高抵抗基板33上にはp
型窩抵抗エピタキシャル層34を設け、このp−エピタ
キシャル層34にp型拡散層によってSITのソース3
5およびドレイン36を形成すると共に、N型拡散層に
よって転送部を構成する光電荷(電子)の蓄積層37を
形成する。また、このp−■ビタキシャル層34上には
絶縁膜38を介して光電荷蓄積層37を取囲んで転送部
を構成する転送ゲート39を形成すると共に、この転送
ゲート39とソース35を取囲んでSITの読出しゲー
ト40を形成する。これら転送ゲート39および読出し
ゲート40はMO8lt極構造で、各ゲート電極はポリ
シリコンや高融点金属で形成し、これら電極と対向する
ρ−エピタキシャル層34の表面は電子が蓄積し易いよ
うにイオン打込み層41を形成してわずかにn型にする
。また、これら転送ゲート39と読出しゲート40との
間には、わずかにすき間をあけるか、絶縁膜を挾んで両
ゲート電極を一部重ね合せてもよい。なお、42はソー
ス電極、43はドレイン電極、44はソースコクタクト
ホール、45はトレインコンタクトホール、46はアイ
ソレイション、47はロー基板33からコンタクトをと
るためのn中瓶散層、48はn−基板33からコンタク
トをとるための金属を示す。
FIGS. 1A and 1B are a sectional view and a plan view showing a first embodiment of the present invention. This solid-state image sensor is a horizontal SIT
A charge conversion section 32 is stacked on top of a charge storage/readout section 31, electrically separated by a transfer section. In the charge storage/readout section 31, p
A mold cavity resistance epitaxial layer 34 is provided, and the source 3 of the SIT is formed in this p-epitaxial layer 34 by a p-type diffusion layer.
5 and a drain 36 are formed, and an accumulation layer 37 for photocharges (electrons) constituting a transfer section is formed by an N-type diffusion layer. Further, a transfer gate 39 is formed on this p-■ bitaxial layer 34 to surround the photocharge storage layer 37 via an insulating film 38 and constitute a transfer section, and also to surround this transfer gate 39 and the source 35. The readout gate 40 of the SIT is formed. These transfer gates 39 and read gates 40 have an MO8lt structure, and each gate electrode is formed of polysilicon or a high melting point metal, and the surface of the ρ-epitaxial layer 34 facing these electrodes is ion-implanted to facilitate the accumulation of electrons. Form layer 41 to make it slightly n-type. Further, a slight gap may be provided between the transfer gate 39 and the read gate 40, or the two gate electrodes may be partially overlapped with an insulating film interposed therebetween. In addition, 42 is a source electrode, 43 is a drain electrode, 44 is a source contact hole, 45 is a train contact hole, 46 is an isolation layer, 47 is an n medium scattering layer for making contact from the low substrate 33, and 48 is an n - shows the metal for making contacts from the substrate 33;

また、光電変換部32には光導電膜50、透明電極51
および捕集電極52を設け、光導電膜50で発生した光
電荷を捕集電極52で捕集し、これを転送部を介してS
ITの読出しゲート下に転送し得るよう構成する。捕集
電極52は金属膜で形成し、光導電膜50内で発生する
光電荷を捕集すると同時に、電荷蓄積・読出し部31に
対する光遮光膜として作用させる。したがって、セル面
積は捕集電極52の面積となる。この捕1!電極52の
外周を第1図Bに一点鎖線52′で示す。
Further, the photoelectric conversion section 32 includes a photoconductive film 50 and a transparent electrode 51.
A collection electrode 52 is provided, and the photocharge generated on the photoconductive film 50 is collected by the collection electrode 52, and transferred to the S via a transfer section.
It is configured so that it can be transferred under the IT read gate. The collection electrode 52 is formed of a metal film, and at the same time collects photocharges generated within the photoconductive film 50, it acts as a light shielding film for the charge storage/readout section 31. Therefore, the cell area is the area of the collection electrode 52. This catch is 1! The outer periphery of the electrode 52 is shown in FIG. 1B by a dashed line 52'.

なお、捕集電極52と光電荷蓄積層37との接触はオー
ミックとし、捕集電極52と光導電膜50並びに透明電
極51と光導電膜50との接触は、電極側から光導電膜
50へ電子の注入が起こらないようにショットキ接触と
するか、電極と光導@gsoとの間にブロッキング層を
設ける。
Note that the contact between the collection electrode 52 and the photocharge storage layer 37 is ohmic, and the contact between the collection electrode 52 and the photoconductive film 50 and the transparent electrode 51 and the photoconductive film 50 is from the electrode side to the photoconductive film 50. A Schottky contact or a blocking layer is provided between the electrode and the light guide @gso to prevent electron injection.

次に、第2図A−Gを参照してこの実施例の動作を説明
する。第2図Aは光電荷蓄積時の光電荷蓄積層37、転
送ゲート39、読出しゲート40のシリコン表面の電位
分布を示している(電子のエネルギーを上方向にとって
いる)。光電荷蓄積層37の電位は、その直前の電荷転
送時に正にバイアスされ、読出しゲート40のシリコン
表面は横型SITのソース35、ドレイン36間の導通
を阻止するため、通常光電荷蓄積層37より正にバイア
スされる。光導電i!50の表面の透明電極51は、負
にバイアスされ、光導電膜50はほぼ全体に渡って空乏
化している。
Next, the operation of this embodiment will be explained with reference to FIGS. 2A-G. FIG. 2A shows the potential distribution on the silicon surfaces of the photocharge storage layer 37, transfer gate 39, and readout gate 40 during photocharge accumulation (electron energy is directed upward). The potential of the photocharge storage layer 37 is biased positively during the previous charge transfer, and the silicon surface of the readout gate 40 is normally lower than the photocharge storage layer 37 in order to prevent conduction between the source 35 and drain 36 of the lateral SIT. Positively biased. Photoconductive i! The transparent electrode 51 on the surface of the photoconductive film 50 is negatively biased, and the photoconductive film 50 is almost entirely depleted.

光入射があると、捕集電極52が光遮光膜としても働く
ため、シリコン基板側へは光が達っせず、光吸収はもっ
ばら光導電膜50内で行われる。空乏化した光導電膜5
0内で発生した電子−正孔対のうち、正孔は透明電極5
1へ逃げ去り、電子は基板側へ引かれ光電荷蓄積M37
に蓄えられる。この様子を第2図Bに示すが、この時転
送ゲート39にはOVか負電圧を加えて表面チャネルを
オフにしておく。
When light is incident, since the collection electrode 52 also functions as a light shielding film, the light does not reach the silicon substrate side, and light absorption takes place mostly within the photoconductive film 50. Depleted photoconductive film 5
Among the electron-hole pairs generated in the transparent electrode 5, the holes
1, the electrons are attracted to the substrate side and photocharge accumulation M37
is stored in This state is shown in FIG. 2B. At this time, OV or a negative voltage is applied to the transfer gate 39 to turn off the surface channel.

次に、転送ゲート39に正の電圧を加え、光電荷蓄積層
31に蓄えられた電子61を第2図Cに示すように読出
しゲート40の直下へ移動させる。この電荷移動が終了
(第2図D)した後、転送ゲート39をオフ(第2図E
)にしてから第2図Fに示すように読出しゲート40に
光電荷蓄積時より低い正の電圧を加えて読出しを行う。
Next, a positive voltage is applied to the transfer gate 39 to move the electrons 61 stored in the photocharge storage layer 31 directly below the readout gate 40 as shown in FIG. 2C. After this charge transfer is completed (FIG. 2D), the transfer gate 39 is turned off (FIG. 2E).
) and then, as shown in FIG. 2F, reading is performed by applying a positive voltage lower than that during photocharge accumulation to the readout gate 40.

この読出し時に、読出しゲート40の直下に光電荷であ
る電子61があると、ゲート電極の正電荷からのびる電
気力線の一部が電子61で終端されるためにシリコン基
板内部まで到達しない。このため、読出しゲート40下
のシリコンの電位は光電荷(電子)がある場合の方が光
電荷のない場合に比べて低くなる。したがつて、横型S
ITの電荷注入量を決める電位障壁の高さは、光電荷に
よって引下げられたことになる。
During this readout, if there are electrons 61 as photocharges directly under the readout gate 40, some of the lines of electric force extending from the positive charges on the gate electrode are terminated by the electrons 61 and therefore do not reach the inside of the silicon substrate. Therefore, the potential of the silicon under the readout gate 40 is lower when there is a photocharge (electron) than when there is no photocharge. Therefore, horizontal S
The height of the potential barrier that determines the amount of charge injection into IT is lowered by the photocharge.

読出し後、読出しゲート40に負電圧を加え蓄積された
電荷61を基板側へ放出してリセットする。
After reading, a negative voltage is applied to the read gate 40 to release the accumulated charge 61 to the substrate side and reset.

このように、横型SIT光センサを積層型にすることで
、開口率を高くすることができる。
In this way, by forming the horizontal SIT optical sensor into a stacked type, the aperture ratio can be increased.

他に、光電変換部32が転送部を介して電荷蓄積読出し
部31と分離していることからシャッタ機能を盛り込む
ことができる。
In addition, since the photoelectric conversion section 32 is separated from the charge storage/readout section 31 via the transfer section, a shutter function can be incorporated.

°第3図A−Cは一定の読出し周期と光電荷蓄積時間と
の関係を示すタイムチャートである。第3図Aは光電荷
蓄積時間を読出し周期に固定した時のタイムチャートで
、透明電極51は常に負(L)に固定し、転送ゲートに
正(H)の転送パルスを加えた後、読出しゲートに読出
しパルス(M)、リセットパルス<1)を加えて一回の
読出し動作を行う。
3A to 3C are time charts showing the relationship between a constant readout period and photocharge accumulation time. FIG. 3A is a time chart when the photocharge accumulation time is fixed to the readout period, the transparent electrode 51 is always fixed at negative (L), and after applying a positive (H) transfer pulse to the transfer gate, the readout is performed. One read operation is performed by applying a read pulse (M) and a reset pulse <1) to the gate.

第3図Bは転送ゲートおよび読出しゲートに加えるパル
スのタイミングは第3図Aと同様であるが、光導電膜5
0を空乏化する時間を可変にすることで露光時間Sを決
めるものである。この場合には、透明電極51に負電圧
(L)が加えられている間1、光導電ll50には捕集
電極52から透明電極51にむかう電界が発生し、これ
により光導電膜50内で発生した電子−正孔対のうち電
子が捕集電極52に到達して光電荷蓄積層37に蓄積さ
れる。その後、透明電極51を接地あるいはわずかに正
にバイアス(H)して光導電膜50の電界をとり除くと
、光生成した電子−正孔対は再結合して光電荷蓄積層3
1には達しない。また、いったん光電荷蓄積層37に蓄
積された電子は、捕集電極52と光導電膜50との間に
形成されているバリア層あるいはショットキ障壁により
光電荷蓄積層31から光導電1I50に漏れ出すことは
ない。このようにして、機械的シャッタなしにシャッタ
機能を持たせることができる。
In FIG. 3B, the timing of pulses applied to the transfer gate and readout gate is the same as in FIG. 3A, but the photoconductive film 5
The exposure time S is determined by varying the time for depleting zero. In this case, while a negative voltage (L) is applied to the transparent electrode 51, an electric field is generated in the photoconductive film 50 from the collection electrode 52 toward the transparent electrode 51, and as a result, an electric field is generated within the photoconductive film 50. Among the generated electron-hole pairs, electrons reach the collection electrode 52 and are accumulated in the photocharge storage layer 37 . Thereafter, when the transparent electrode 51 is grounded or slightly positively biased (H) to remove the electric field of the photoconductive film 50, the photogenerated electron-hole pairs are recombined and the photocharge storage layer 3
It does not reach 1. Further, the electrons once accumulated in the photocharge storage layer 37 leak from the photocharge storage layer 31 to the photoconductive film 50 due to the barrier layer or Schottky barrier formed between the collection electrode 52 and the photoconductive film 50. Never. In this way, a shutter function can be provided without a mechanical shutter.

第3図Cは、読出し周期内に蓄積電荷をいったん放電す
ることによって、光電荷蓄積時間を変更するものである
。この場合には、透明電極51に常に負の電圧(L)を
加えて光導電膜50を空乏化してお(。このようにする
と、光導電膜50内で光励起した電子は光電荷蓄積層3
7に蓄積され続けるが、読出し周期内に転送ゲートに転
送パルス11を加え、続いて読出しゲートにリセットパ
ルス13を加えることにより、光電荷蓄積層31に蓄積
された電子をいったん放電させる。このようにすれば、
光電荷・蓄積時間は放電用の転送パルス71と読出し周
期に同期する転送パルス72との間隔(S)で決まるこ
とになるので、転送パルス71のタイミングを任意に設
定することにより、光電荷蓄積時間Sを読出し周期内で
任意に変えることができる。
In FIG. 3C, the photocharge accumulation time is changed by discharging the accumulated charges once within the readout cycle. In this case, a negative voltage (L) is always applied to the transparent electrode 51 to deplete the photoconductive film 50 (.In this way, the electrons photoexcited within the photoconductive film 50 are transferred to the photocharge storage layer 50).
However, by applying a transfer pulse 11 to the transfer gate within the readout period and then applying a reset pulse 13 to the readout gate, the electrons accumulated in the photocharge storage layer 31 are temporarily discharged. If you do this,
The photocharge/storage time is determined by the interval (S) between the transfer pulse 71 for discharging and the transfer pulse 72 synchronized with the readout cycle, so by arbitrarily setting the timing of the transfer pulse 71, the photocharge accumulation The time S can be changed arbitrarily within the read cycle.

第1実施例によれば、上述したように、開口率を高くす
ることができると共に、シャッタ機能を盛り込むことが
できるが、他方では読出し時にSITのソース35から
注入されて正孔の一部が光電荷蓄積層37に到達して光
電荷蓄積層37内に蓄積中の電子と再結合し、光電荷の
蓄積を阻害する恐れがある。この対策として、この発明
の第2実施例においては読出し時の正孔の流れが光電荷
蓄積層の下を通過しないようにする。
According to the first embodiment, as described above, it is possible to increase the aperture ratio and incorporate a shutter function, but on the other hand, some of the holes injected from the source 35 of the SIT during reading are There is a possibility that the electrons reach the photocharge storage layer 37 and recombine with the electrons currently being accumulated in the photocharge storage layer 37, thereby inhibiting the accumulation of photocharges. As a countermeasure against this problem, in the second embodiment of the present invention, the flow of holes during readout is prevented from passing under the photocharge storage layer.

第4図AおよびBはこの発明の第2実施例を示す断面図
および平面図であり、81は透明電極、82は光導電膜
、83は捕集電極、84は光電荷蓄積層、85はSIT
のソース、86はドレイン、87は転送ゲート電極、8
8は読出しゲート電極、89はソース電極、90はドレ
イン電極、91は転送ゲート鴎値調整用イオン注入層、
92は電子蓄積のための薄いN型イオン注入層、93は
酸化膜、95はドナー濃度ND−5X1G” 〜5X1
0’ 3 C1”のn−シリコン基板、96はn中瓶散
層、97は金属である。チャネルはn−シリコン基板9
5上に形成したアクセプタ濃度NA=5X10’ 2〜
5X10” C1l’−3のP−エピタキシャル層94
内に形成されるが、読出し時にソース85から注入され
る正孔が光電荷蓄積M84に流入するのを防止するため
に、P−エピタキシャル成長を行う前に光電荷蓄積層層
84側の読出しゲート98の直下に画素分離領域100
に接触するようにN型イオン注入を行ってN型層99を
形成して正孔に対するlli壁を高めておく。画素面積
は一点鎖a101で示した捕集電極83の面積で決まる
。この実施例では、基板95に正電圧を、ドレイン86
に負電圧をかりた状態で、透明電極81、転送ゲート電
極81、読出しゲート電極88を第3図A−Cに示した
バイアス条件で駆動することにより、同様に作動させる
ことができる。
4A and 4B are a cross-sectional view and a plan view showing a second embodiment of the present invention, in which 81 is a transparent electrode, 82 is a photoconductive film, 83 is a collection electrode, 84 is a photocharge storage layer, and 85 is a S.I.T.
86 is a drain, 87 is a transfer gate electrode, 8 is a source of
8 is a readout gate electrode, 89 is a source electrode, 90 is a drain electrode, 91 is an ion implantation layer for adjusting the transfer gate level,
92 is a thin N-type ion implantation layer for electron storage, 93 is an oxide film, and 95 is a donor concentration ND-5X1G'' ~ 5X1
0' 3 C1'' n-silicon substrate, 96 is an n-type diffused layer, 97 is a metal.The channel is formed on the n-silicon substrate 9.
Acceptor concentration NA = 5X10' 2~
5X10” P-epitaxial layer 94 of C1l'-3
However, in order to prevent holes injected from the source 85 during readout from flowing into the photocharge storage layer M84, a readout gate 98 on the photocharge storage layer layer 84 side is formed before performing P-epitaxial growth. A pixel isolation region 100 is placed directly under the
N-type ions are implanted to form an N-type layer 99 so as to be in contact with the holes, thereby increasing the lli wall for holes. The pixel area is determined by the area of the collection electrode 83 indicated by a chain a101. In this embodiment, a positive voltage is applied to the substrate 95 and the drain 86
A similar operation can be achieved by driving the transparent electrode 81, transfer gate electrode 81, and readout gate electrode 88 under the bias conditions shown in FIGS. 3A to 3C while a negative voltage is applied.

このように、本実施例によれば、N型層99によって読
出し時におけるソース85からの光電荷蓄積層84への
正孔の流入を有効に防止できるので、光電荷蓄積層84
に光電荷を有効に蓄積しておくととができ、したがって
非破壊読出しを繰返し有効に行うことができる。
As described above, according to this embodiment, since the N-type layer 99 can effectively prevent holes from flowing into the photocharge storage layer 84 from the source 85 during reading, the photocharge storage layer 84
It is possible to effectively accumulate photocharges in the memory, and therefore, non-destructive readout can be repeatedly and effectively carried out.

第5図AおよびBはこの発明の第3実施例を示す断面図
および平面図である。この実施例では、第1実施例にお
ける積層型横型SITにおけて転送部をショットキ障壁
によって構成したものである。すなわち、転送ゲートの
代りに捕集電極をショットキ障壁を介してエピタキシャ
ル層と接続し、読出しゲートに加える電圧によってその
障壁の高さを変化させることによって、読出しゲート直
下へ光電荷を転送させるようにしたものである。
FIGS. 5A and 5B are a sectional view and a plan view showing a third embodiment of the present invention. In this embodiment, the transfer section in the stacked lateral SIT of the first embodiment is configured with a Schottky barrier. That is, instead of a transfer gate, a collection electrode is connected to the epitaxial layer via a Schottky barrier, and by changing the height of the barrier depending on the voltage applied to the readout gate, photocharges are transferred directly below the readout gate. This is what I did.

第5図AおよびBにおいて、111は透明電極、112
は光導電膜、113は捕集電極で、両電極111および
113と光導電膜112の間にはそれぞれショットキ障
壁あるいはバリア層を設け、電極から光導電膜112へ
の電子の移動を防止するようにする。
In FIGS. 5A and 5B, 111 is a transparent electrode, 112
1 is a photoconductive film, 113 is a collection electrode, and a Schottky barrier or a barrier layer is provided between both electrodes 111 and 113 and the photoconductive film 112 to prevent electrons from moving from the electrodes to the photoconductive film 112. Make it.

114はN型高抵抗基板、115はP型高抵抗エピタキ
シャル層、116はSITのソース、117はSITの
ドレイン、118は読出しゲート電極、  119はソ
ース電極、120はドレイン電極、121はN型イオン
注入層、122はn中瓶散層、123は金属である。捕
集電極113とp−エピタキシャル層115とはショッ
トキ障壁124を介して接触させる。一点鎖線125は
捕集電極113のへりを示しており、この領域が受光領
域になる。
114 is an N-type high-resistance substrate, 115 is a P-type high-resistance epitaxial layer, 116 is a source of SIT, 117 is a drain of SIT, 118 is a readout gate electrode, 119 is a source electrode, 120 is a drain electrode, 121 is an N-type ion The injection layer 122 is an n-type dispersed layer, and 123 is a metal. Collection electrode 113 and p-epitaxial layer 115 are brought into contact via Schottky barrier 124 . A dashed line 125 indicates the edge of the collection electrode 113, and this area becomes the light receiving area.

次に、第6図AおよびBを参照して動作を説明する。第
6図AおよびBはそれぞれ第5図Aの光電荷蓄積領域を
横切る断面I、読出しゲートを横切る断面■のバンドタ
イヤグラムで、破線は光電荷(電子)蓄積時、実線は読
出し時を示している。
Next, the operation will be explained with reference to FIGS. 6A and 6B. FIGS. 6A and 6B are band tire diagrams of cross section I across the photocharge accumulation region and cross section ■ across the readout gate in FIG. ing.

透明電極111に負電圧を加えておくと、光入射により
発生した正孔は゛透明電極111へ逃げ去り、電子は捕
集電極113へ到達するが、捕集電極113とP−エピ
タキシャル層115との間にはショットキ障壁124が
あるので、電子は捕集電極113に蓄積される。131
はショットキ障壁、132は蓄積された電子を示す。蓄
積時には、読出しゲート 118に高い正電圧を加え(
第6図Bの破線)、これによる強い電界によってショッ
トキ障壁131の高さを下げて捕集電極113に蓄積し
た電子132を読出しゲート電極118直下のシリコン
表面133に流し込み、ここに蓄積する。また、読出し
時には読出しゲート 118に低い正電圧を加えること
により、ソース116からドレイン111にかけての正
孔に対する電位障壁を引き下げてソース・ドレイン間に
電流を流す。この時流れるソース電流は読出しゲート 
118直下に蓄積した電子の関数になる。この読出し時
には、ショットキ障壁131に加わる電界が弱まるので
、ショットキ障壁131の高さは本来の高い状態に戻る
。したがって、読出゛し電極118直下に移動した電子
は捕集電極113に逆流することはない。
When a negative voltage is applied to the transparent electrode 111, holes generated by incident light escape to the transparent electrode 111, and electrons reach the collection electrode 113, but the difference between the collection electrode 113 and the P-epitaxial layer 115 is Electrons are accumulated in the collection electrode 113 because there is a Schottky barrier 124 in between. 131
indicates a Schottky barrier, and 132 indicates accumulated electrons. During storage, a high positive voltage is applied to the readout gate 118 (
The resulting strong electric field lowers the height of the Schottky barrier 131, and the electrons 132 accumulated in the collection electrode 113 flow into the silicon surface 133 directly under the readout gate electrode 118, where they are accumulated. Furthermore, during reading, by applying a low positive voltage to the reading gate 118, the potential barrier for holes from the source 116 to the drain 111 is lowered, and a current flows between the source and the drain. The source current flowing at this time is the readout gate
It is a function of the electrons accumulated directly below 118. During this readout, the electric field applied to the Schottky barrier 131 is weakened, so that the height of the Schottky barrier 131 returns to its original high state. Therefore, the electrons that have moved directly below the readout electrode 118 will not flow back to the collection electrode 113.

この実施例によれば、転送ゲートおよび拡散層より成る
光電荷蓄積層を設ける必要がないので、第1実施例の効
果にくわえ、製造が容易になるという利点があるが、他
方では第1実施例と同様に、読出し時にソース116か
ら注入される正孔が捕集電極113に到達して光励起し
た電子132と再結合する可能性がある。これを防ぐた
め、この発明の第4実施例においては、第2実施例と類
似した構成により、ソースからの正孔電流が捕集電極下
のショットキ障壁の下を通過しないようにする。
According to this embodiment, there is no need to provide a photocharge storage layer consisting of a transfer gate and a diffusion layer, so in addition to the effects of the first embodiment, there is an advantage that manufacturing is facilitated. As in the example, there is a possibility that holes injected from the source 116 during readout reach the collection electrode 113 and recombine with photoexcited electrons 132. In order to prevent this, in the fourth embodiment of the present invention, a configuration similar to that of the second embodiment is used to prevent the hole current from the source from passing under the Schottky barrier under the collection electrode.

第7図AおよびBはこの発明の第4実施例を示す断面図
および平面図であり、141は透明電極、   ′14
2は光導電膜、143は捕集電極、144はn型高抵抗
基板、145はp型窩抵抗エピタキシャル層、146は
ソース、141はドレイン、148はソース電極、 1
49はドレイン電極、 150は読出しゲート電極、1
51はショットキ障壁、152は薄いN型イオン注入層
、153は酸化膜、154はn中瓶散層、155は金属
を示し、156は画素分離領域、157は捕集電極端を
示す。ショットキ障壁151、ソース146、画素分離
領域156の間の領域158の下には、n−基板144
からp−エピタキシャル層145に突出したN型層15
9を設け、これにより正孔に対する電位障壁を上げて、
読出し時にソース146から注入される正孔が全てドレ
イン147へ向かって流れるようにする。
7A and 7B are a cross-sectional view and a plan view showing a fourth embodiment of the present invention, in which 141 is a transparent electrode; '14
2 is a photoconductive film, 143 is a collection electrode, 144 is an n-type high resistance substrate, 145 is a p-type cavity resistance epitaxial layer, 146 is a source, 141 is a drain, 148 is a source electrode, 1
49 is a drain electrode, 150 is a read gate electrode, 1
51 is a Schottky barrier, 152 is a thin N-type ion implantation layer, 153 is an oxide film, 154 is an n-type diffusion layer, 155 is a metal, 156 is a pixel separation region, and 157 is a collecting electrode end. Below the region 158 between the Schottky barrier 151, the source 146, and the pixel isolation region 156 is an n-substrate 144.
N-type layer 15 protruding from p-epitaxial layer 145
9, thereby increasing the potential barrier to holes,
All holes injected from the source 146 during reading flow toward the drain 147.

このように構成することにより、第2実施例と同様の効
果を得ることができる。
With this configuration, the same effects as in the second embodiment can be obtained.

なお、第3および第4実施例の構成において、ショット
キ障壁を数10人の絶縁膜(酸化膜)に置換え、光電荷
蓄積時に読出しゲートに高い正電圧を加えてこれによる
強い電界で捕集電極の光励起電子を読出しゲート直下に
トンネル注入するよう構成することもできる。
Note that in the configurations of the third and fourth embodiments, the Schottky barrier is replaced with an insulating film (oxide film) of several tens of layers, and a high positive voltage is applied to the readout gate during photocharge accumulation, and the resulting strong electric field creates a collection electrode. It is also possible to configure the device so that photoexcited electrons are tunnel-injected directly under the readout gate.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上述べたように、この発明によれば横型SIT光セン
サの開口率の低さを、積層構造にすることによって大き
くすることができ、光電荷を有効に捕集することができ
る。また、光電変換部と電荷蓄積・読出し部とが転送ゲ
ート、ショットキ障壁、あるいは極く薄い酸化膜を有す
る転送部で電気的に分離されているので、光電変換部の
光導電膜にバイアスを加える時間を変えることで光電変
換時間(露光時間)を可変にでき、これにより機械的シ
ャッタなしにシャッタ機能を付加することができる。
As described above, according to the present invention, the low aperture ratio of the horizontal SIT photosensor can be increased by forming a laminated structure, and photocharges can be collected effectively. In addition, since the photoelectric conversion section and the charge storage/readout section are electrically separated by a transfer gate, a Schottky barrier, or a transfer section with an extremely thin oxide film, a bias is applied to the photoconductive film of the photoelectric conversion section. By changing the time, the photoelectric conversion time (exposure time) can be made variable, and thereby a shutter function can be added without a mechanical shutter.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図AおよびBはこの発明の第1実施例を示す断面図
および平面図、 第2図A−Gおよび第3図A−Cはその動作を説明する
ための図、 第4図AおよびBはこの発明の第2実施例を示す断面図
および平面図、 第5図AおよびBは同じく第3実施例を示す断面図およ
び平面図、 第6図AおよびBはその動作を説明するための図、 第7図AおよびBはこの発明の第4実施例を示す断面図
および平面図、 第8図A、B、第9図A、8、第10図A、Bおよび第
11図A、Bは従来の技術を説明する図である。 31・・・電荷蓄積・読出し部 32・・・光電変換部    33・・・基板34・・
、・エピタキシャルM35・・・ソース36・・・ドレ
イン     37・・・光電荷蓄積層38・・・絶縁
膜      39・・・転送ゲート40・・・読出し
ゲート   41・・・イオン打込み層42・・・ソー
ス電極    43・・・ドレイン電極44・・・ソー
スコンタクトホール 45・・・ドレインコンタクトホール 46・・・アイソレーション 47・・・n中瓶散層4
8・・・金属       50・・・光導電膜51・
・・透明電極     52・・・捕集電極81、 1
11. 141・・・透明電極82、 112. 14
2・・・光導電膜83、 113. 143・・・捕集
電極84・・・光電荷蓄積層 85、 116. 146・・・ソース86、 117
. 147・・・ドレイン87・・・転送ゲート電極 88、 118. 150・・・読出しゲート電極89
、 119. 148・・・ソース電極90、 120
. 149・・・ドレイン電極91、92. 121.
 152−・・イオン注入層93、 153・・・酸化
膜 94、 115. 145・・・エピタキシャル層95
、 114. 144・・・基板 96、 122. 154・・・n中瓶散層97、 1
23. 155・・・金属 98・・・読出しゲート 99、 159・・・N型層 100、 156・・・画素分離領域 124、 151・・・ショットキ障壁第1図 第4図 廣 第5図 A 第6図 fx飴−n’蝕り 豐己−」ユ、ユ≠晦乃 第9図 第10図 手続補正書 昭和60年 8月26日 特許庁長官  宇  賀  道  部  殿■、事件の
表示 昭和60年特許顆第155035号 2、発明の名称 固体撮像素子 3、補正をする者 事件との関係 特許出願人 (037)  オリンパス光学工業株式会社4、代理人 1、明細書第4頁第10行の「要領」を「容量」に訂正
する。 2、同第5頁第6行のrNAJを「N^」に訂正し、同
頁第7行のrNDJを「N、」に訂正する。 3、同第6頁第2行の「左側」を「右側」に訂正し、同
頁第14行の「20」を「2」に訂正する。 4、同第18頁第7行のrNDJをrND Jに訂正し
、 同頁第11行のrNAJをrNA Jに訂正する。 5、図面中、「第8図B」を別紙訂正図の通りに訂正す
る。
1A and 1B are cross-sectional views and plan views showing the first embodiment of the present invention, 2A-G and 3A-C are diagrams for explaining its operation, and 4A and 4B are views for explaining the operation thereof. B is a sectional view and a plan view showing the second embodiment of the present invention, FIGS. 5A and B are sectional views and a plan view showing the third embodiment, and FIGS. 6A and B are for explaining the operation thereof. Figures 7A and B are cross-sectional views and plan views showing the fourth embodiment of the present invention, Figures 8A and B, Figures 9A and 8, Figures 10A and B, and Figure 11A. , B are diagrams illustrating the conventional technology. 31... Charge storage/readout section 32... Photoelectric conversion section 33... Substrate 34...
,・Epitaxial M35...Source 36...Drain 37...Photocharge storage layer 38...Insulating film 39...Transfer gate 40...Reading gate 41...Ion implantation layer 42... Source electrode 43...Drain electrode 44...Source contact hole 45...Drain contact hole 46...Isolation 47...Nakabotan scattering layer 4
8... Metal 50... Photoconductive film 51.
...Transparent electrode 52...Collection electrode 81, 1
11. 141...Transparent electrode 82, 112. 14
2... Photoconductive film 83, 113. 143... Collection electrode 84... Photocharge storage layer 85, 116. 146...source 86, 117
.. 147...Drain 87...Transfer gate electrode 88, 118. 150...Reading gate electrode 89
, 119. 148...source electrode 90, 120
.. 149...Drain electrodes 91, 92. 121.
152--Ion implantation layer 93, 153... Oxide film 94, 115. 145...Epitaxial layer 95
, 114. 144...substrate 96, 122. 154...n medium bottle scattering layer 97, 1
23. 155...Metal 98...Reading gate 99, 159...N-type layer 100, 156...Pixel isolation region 124, 151...Schottky barrier Figure 1, Figure 4, Figure 5, Figure 5A, Figure 6 Figure fx candy - n' Eclipse yourself - Yu, Yu≠Akino Figure 9 Figure 10 Procedural amendments August 26, 1985 Mr. Michibu Uga, Commissioner of the Patent Office ■, Indication of the case 1985 Patent No. 155035 2, Name of the invention: Solid-state image sensor 3, Relationship with the person making the amendment Patent applicant (037) Olympus Optical Industry Co., Ltd. 4, Agent 1, “On page 4, line 10 of the specification” Correct "Procedure" to "Capacity". 2. Correct rNAJ in the 6th line of the 5th page to "N^", and correct rNDJ in the 7th line of the same page to "N,". 3. Correct "left side" in the second line of page 6 to "right side," and correct "20" in line 14 of the same page to "2." 4. Correct rNDJ in line 7 of page 18 to rND J, and correct rNAJ in line 11 of the same page to rNA J. 5. In the drawing, "Figure 8 B" is corrected as shown in the attached correction drawing.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、高抵抗半導体基板上に該基板とは異なる型の不純物
を含む高抵抗エピタキシャル層を設け、このエピタキシ
ャル層表面に該エピタキシャル層と同一型の不純物を含
むソースおよびドレインを形成すると共に、これらソー
スおよびドレイン間に絶縁物を介して読出しゲートを形
成して、前記基板表面と平行にソース・ドレイン電流が
流れるようにした静電誘導トランジスタより成る電荷蓄
積・読出し部と、この電荷蓄積・読出し部上に積層され
、光入射により光電荷を生成する光導電膜およびその光
電荷を捕集するように前記光導電膜内に前記電荷蓄積・
読出し部の大部分を覆うように設けた捕集電極を有する
光電変換部と、この光電変換部での光電荷を前記電荷蓄
積・読出し部の前記読出しゲート下に転送する転送部と
を具えることを特徴とする固体撮像素子。 2、前記転送部は、前記エピタキシャル層表面に、前記
捕集電極とオーミック接触して形成した光電荷蓄積層と
、この光電荷蓄積層と前記読出しゲートとの間に絶縁物
を介して形成した転送ゲートとを具えることを特徴とす
る特許請求の範囲第1項記載の固体撮像素子。 3、前記転送部は、前記読出しゲートに隣接して、前記
エピタキシャル層と前記捕集電極との間に設けたショッ
トキ障壁を具えることを特徴とする特許請求の範囲第1
項記載の固体撮像素子。 4、前記転送部は、前記読出しゲートに隣接して、前記
エピタキシャル層と前記捕集電極との間に設けた絶縁膜
を具えることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の
固体撮像素子。 5、前記ソースと転送部との間で、前記読出しゲートと
対向して前記基板に該基板と同型の不純物を含む埋込み
層を形成したことを特徴とする特許請求の範囲第1、2
、3または4項記載の固体撮像素子。
[Claims] 1. A high-resistance epitaxial layer containing impurities of a different type from that of the substrate is provided on a high-resistance semiconductor substrate, and a source and drain containing impurities of the same type as the epitaxial layer are formed on the surface of this epitaxial layer. a charge storage/readout section consisting of an electrostatic induction transistor, in which a readout gate is formed between the source and drain through an insulator so that a source-drain current flows parallel to the substrate surface; A photoconductive film is laminated on the charge storage/readout section and generates photocharges upon incidence of light, and a photoconductive film is formed within the photoconductive film to collect the photocharges.
A photoelectric conversion section having a collection electrode provided to cover most of the readout section, and a transfer section that transfers photocharges in the photoelectric conversion section to below the readout gate of the charge storage/readout section. A solid-state image sensor characterized by: 2. The transfer section includes a photocharge storage layer formed on the surface of the epitaxial layer in ohmic contact with the collection electrode, and an insulator interposed between the photocharge storage layer and the readout gate. A solid-state image sensor according to claim 1, further comprising a transfer gate. 3. The transfer section includes a Schottky barrier provided between the epitaxial layer and the collection electrode adjacent to the readout gate.
The solid-state image sensor described in . 4. The solid-state imaging device according to claim 1, wherein the transfer section includes an insulating film provided between the epitaxial layer and the collection electrode adjacent to the readout gate. element. 5. Claims 1 and 2, characterized in that a buried layer containing an impurity of the same type as that of the substrate is formed in the substrate between the source and the transfer section, facing the readout gate.
, 3 or 4. The solid-state imaging device according to item 3 or 4.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006147757A (en) * 2004-11-18 2006-06-08 Sony Corp Solid state imaging device and its manufacturing method
WO2020170658A1 (en) * 2019-02-22 2020-08-27 パナソニックIpマネジメント株式会社 Imaging device

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