JPS63170959A - カラ−固体撮像装置 - Google Patents
カラ−固体撮像装置Info
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- JPS63170959A JPS63170959A JP62002421A JP242187A JPS63170959A JP S63170959 A JPS63170959 A JP S63170959A JP 62002421 A JP62002421 A JP 62002421A JP 242187 A JP242187 A JP 242187A JP S63170959 A JPS63170959 A JP S63170959A
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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
- H01L27/14645—Colour imagers
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
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- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
- Color Television Image Signal Generators (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明はビデオカメラ等に用いられるカラー固体撮像装
置に関するものである。
置に関するものである。
従来の技術
固体撮像装置の方式としては種々の方式が提案されてい
るが、ノイズが小さく高感度化が可罷なインターライン
転送方式ＣＯＤが現在主流となりつつある。第３図は従
来のインターライン転送方式カラーＣＣＤ固体撮像装置
の光電変換を行う画素部の断面模式図を示すものである
。１はＰ形シリコン基板、２はＰＮ接合フォトダイオー
ドを形成するＮ影領域、６はフォトダイオードに蓄積さ
れた信号電荷をＣＯＤ転送チャネルとなるＮ影領域３に
転送し、さらにＮ影領域３内を紙面に垂直な方向に電荷
を転送するための多結晶シリコンよりなる転送ゲート、
３および６は二酸化シリコン膜、７はフォトダイオード
以外への入射光を遮光するだめのアルミニウム膜である
。また、８はカラー信号を得るための透過光形色分離フ
ィルターであり、種々の分光特性が提案されているが、
第３図では９を青色光透過影領域、１ｏを赤色光透過影
領域としている０１１はフィルターの画素分離遮光領域
である。また１２．１３はアルミニウム膜７が形成され
ない領域、つまりフォトダイオードの開口部を示してお
り、その幅をＣで示している。図中の丸印はＰ形シリコ
ン基板１内で発生した信号電荷を、矢印は信号電荷の動
きを示したものである。
るが、ノイズが小さく高感度化が可罷なインターライン
転送方式ＣＯＤが現在主流となりつつある。第３図は従
来のインターライン転送方式カラーＣＣＤ固体撮像装置
の光電変換を行う画素部の断面模式図を示すものである
。１はＰ形シリコン基板、２はＰＮ接合フォトダイオー
ドを形成するＮ影領域、６はフォトダイオードに蓄積さ
れた信号電荷をＣＯＤ転送チャネルとなるＮ影領域３に
転送し、さらにＮ影領域３内を紙面に垂直な方向に電荷
を転送するための多結晶シリコンよりなる転送ゲート、
３および６は二酸化シリコン膜、７はフォトダイオード
以外への入射光を遮光するだめのアルミニウム膜である
。また、８はカラー信号を得るための透過光形色分離フ
ィルターであり、種々の分光特性が提案されているが、
第３図では９を青色光透過影領域、１ｏを赤色光透過影
領域としている０１１はフィルターの画素分離遮光領域
である。また１２．１３はアルミニウム膜７が形成され
ない領域、つまりフォトダイオードの開口部を示してお
り、その幅をＣで示している。図中の丸印はＰ形シリコ
ン基板１内で発生した信号電荷を、矢印は信号電荷の動
きを示したものである。
通常、フォトダイオードとＣＯＤ転送部からなる単位画
素は光電変換領域内に２次元的に縦方向に約ＳＯＯ行、
横方向に約６００列、全く同一の構成で周期的に配置さ
れているＱ 発明が解決しようとする問題点 上述したような従来の構造では、カラー出力信号におい
て各色に対応した信号出力、つまり感度がフィルターの
色に応じて変化し人間の視感度に適した信号が得られな
いということ、およびスミア−の発生という大きな問題
があった。スミア−はＰ形シリコン基板１内で発生した
電荷が直接ＣＯＤ転送チャネルであるＮ影領域３に混入
するために発生する現象である。第３図中の黒い丸印で
示した電荷がスミア−を発生する電荷の動きを示してお
り、Ｐ形シリコン基板１の深部で発生した電荷はど混入
確率が高いためシリコンでの吸収係数の小さい長波長光
で顕著となる。第３図では、青色光透過領域９の下部の
フォトダイオードでは、大部分がＮ影領域２の近傍で発
生するためスミア−はほとんど発生せず、一方、赤色光
透過領域１゜の下部にあるフォトダイオードではＰ形シ
リコン基板のかなり深部で発生する電荷のためスミア−
が発生する様子を示している。
素は光電変換領域内に２次元的に縦方向に約ＳＯＯ行、
横方向に約６００列、全く同一の構成で周期的に配置さ
れているＱ 発明が解決しようとする問題点 上述したような従来の構造では、カラー出力信号におい
て各色に対応した信号出力、つまり感度がフィルターの
色に応じて変化し人間の視感度に適した信号が得られな
いということ、およびスミア−の発生という大きな問題
があった。スミア−はＰ形シリコン基板１内で発生した
電荷が直接ＣＯＤ転送チャネルであるＮ影領域３に混入
するために発生する現象である。第３図中の黒い丸印で
示した電荷がスミア−を発生する電荷の動きを示してお
り、Ｐ形シリコン基板１の深部で発生した電荷はど混入
確率が高いためシリコンでの吸収係数の小さい長波長光
で顕著となる。第３図では、青色光透過領域９の下部の
フォトダイオードでは、大部分がＮ影領域２の近傍で発
生するためスミア−はほとんど発生せず、一方、赤色光
透過領域１゜の下部にあるフォトダイオードではＰ形シ
リコン基板のかなり深部で発生する電荷のためスミア−
が発生する様子を示している。
第４図は、従来のインターライン転送方式ＣＣＤカラー
固体撮像装置の分光感度特性および、スミア−発生量の
波長依存性の一例を示したものである。このような波長
依存性は、単位画素やフォトダイオードの内部構造に犬
きぐ依存する。感度特性においては、人間の視感度特性
に近づけるため、長波長側の信号を一部除去する方法が
行なわれていた。またスミア−を抑制するため、第３図
のフォトダイオード開口部１２．１３を狭くすることに
よりＮ影領域３に混入する電荷を発生する確率の高い、
Ｎ影領域２の周辺部への入射光をカットする方法が行な
われていた。
固体撮像装置の分光感度特性および、スミア−発生量の
波長依存性の一例を示したものである。このような波長
依存性は、単位画素やフォトダイオードの内部構造に犬
きぐ依存する。感度特性においては、人間の視感度特性
に近づけるため、長波長側の信号を一部除去する方法が
行なわれていた。またスミア−を抑制するため、第３図
のフォトダイオード開口部１２．１３を狭くすることに
よりＮ影領域３に混入する電荷を発生する確率の高い、
Ｎ影領域２の周辺部への入射光をカットする方法が行な
われていた。
以上のように、分光感度特性とスミア−を低減するため
にカラー撮像装置として重要な特性である感度を犠牲に
するとともに、カラー化方式そのものの自由度も制限し
ていた。本発明はこのような問題点を解決するもので各
色フィルターの透過特性、カラー化方式に対応した信号
出力をバランス良く得るとともに、スミア−の発生を大
幅に抑制することを目的とするものである。
にカラー撮像装置として重要な特性である感度を犠牲に
するとともに、カラー化方式そのものの自由度も制限し
ていた。本発明はこのような問題点を解決するもので各
色フィルターの透過特性、カラー化方式に対応した信号
出力をバランス良く得るとともに、スミア−の発生を大
幅に抑制することを目的とするものである。
問題点を解決するだめの手段
この問題点を解決するために本発明は、フォトダイオー
ドの受光部形状を透過形色分離フィルターの各構成波長
領域に応じて変化させ、長波長域の色フィルター構成色
に対応するフォトダイ、１−−ドの開口幅を小さく、一
方短波長域の構成色に対応するフォトダイオードの開口
幅は大きくしたものである。
ドの受光部形状を透過形色分離フィルターの各構成波長
領域に応じて変化させ、長波長域の色フィルター構成色
に対応するフォトダイ、１−−ドの開口幅を小さく、一
方短波長域の構成色に対応するフォトダイオードの開口
幅は大きくしたものである。
作 用
この構成により、スミア−現象が大幅に減少するととも
に、各波長領域の山号出力、つまり分光感度特性の短波
長側が相対的に大きくなるため、高感度でかっ色再現性
にも優れたカラー固体撮像装置を得ることができる。
に、各波長領域の山号出力、つまり分光感度特性の短波
長側が相対的に大きくなるため、高感度でかっ色再現性
にも優れたカラー固体撮像装置を得ることができる。
実施例
第１図は本発明の一実施例によるインターライン転送方
式ＣＣＤカラー固体撮像装置の画素部の断面模式図を示
すものである。第１図において、１４．１５は、それぞ
れ透過形色分離フィルターの青色光透過領域９および赤
色光透過領域１ｏに対応するフォトダイオードの開口部
を示すものである。第３図の従来例では開口部１２．１
３は全く同一形状であったが、本実施例では開口部１４
は幅を狭く（図中ａで示す）、開口部１５は幅を広く（
図中すで示す）した形状となっており、この点を除いて
第１図は第３図と全く同様の構成となってる。
式ＣＣＤカラー固体撮像装置の画素部の断面模式図を示
すものである。第１図において、１４．１５は、それぞ
れ透過形色分離フィルターの青色光透過領域９および赤
色光透過領域１ｏに対応するフォトダイオードの開口部
を示すものである。第３図の従来例では開口部１２．１
３は全く同一形状であったが、本実施例では開口部１４
は幅を狭く（図中ａで示す）、開口部１５は幅を広く（
図中すで示す）した形状となっており、この点を除いて
第１図は第３図と全く同様の構成となってる。
本実施例においては、開口部１４および１６の幅（図中
ａ、ｂ）は、従来例の幅（ｃ）に対してａ ： ｂ ：
ｃ ＝＝０．７：１．５ ： １としている。
ａ、ｂ）は、従来例の幅（ｃ）に対してａ ： ｂ ：
ｃ ＝＝０．７：１．５ ： １としている。
第２図は、本実施例におけるカラー撮像装置の分光感度
特性およびスミア−発生量の波長依存性を示したもので
ある。シリコンのＰＮ接合フォトダイオードでは電荷の
表面再結合にょシ光吸収係数の大きい青色（短波長側）
の感度が本質的に低くなるが、本実施例では青色光に対
応したフォトダイオードの開口部１５の幅を従来の１．
５倍と大きくしているため感度も約１．６倍と向上して
いる。
特性およびスミア−発生量の波長依存性を示したもので
ある。シリコンのＰＮ接合フォトダイオードでは電荷の
表面再結合にょシ光吸収係数の大きい青色（短波長側）
の感度が本質的に低くなるが、本実施例では青色光に対
応したフォトダイオードの開口部１５の幅を従来の１．
５倍と大きくしているため感度も約１．６倍と向上して
いる。
また青色光におけるスミア−は光がＰ形シリコン基板１
の深部までほとんど達しないため、従来例とほとんど変
化ない。一方、赤色光に対応したフオドダイオードの開
口部１４の幅は約３イと小さくしているだめ、スミア−
は大幅に低減され従来の％以下となる。Ｎ影領域２への
電荷の侵入確率が大幅に低下していることを示している
。また赤色光に対する感度は低下し、全波長域で人間の
目の視感度特性に近いものとなっておりカラー撮像装置
として極めて良好な特性が得られている。
の深部までほとんど達しないため、従来例とほとんど変
化ない。一方、赤色光に対応したフオドダイオードの開
口部１４の幅は約３イと小さくしているだめ、スミア−
は大幅に低減され従来の％以下となる。Ｎ影領域２への
電荷の侵入確率が大幅に低下していることを示している
。また赤色光に対する感度は低下し、全波長域で人間の
目の視感度特性に近いものとなっておりカラー撮像装置
として極めて良好な特性が得られている。
なお、カラー化方式９色分離透過フィルターの波長特性
およびフォトダイオードの構造（例えばＭＯ３反転層を
利用するもの）が異なる場合でも、同一の効果は容易に
実現できる。
およびフォトダイオードの構造（例えばＭＯ３反転層を
利用するもの）が異なる場合でも、同一の効果は容易に
実現できる。
発明の効果
上述したように本発明によれば、スミア−現象がきわめ
て少なく、高感度でかつ、色再現性にすぐれたカラー固
体撮像装置が容易に実現でき、実用的に非常に有用であ
る。
て少なく、高感度でかつ、色再現性にすぐれたカラー固
体撮像装置が容易に実現でき、実用的に非常に有用であ
る。
第１図は本発明の一実施例におけるインターライン転送
方式ＣＣＤ固体撮像装置の光電変換を行う画素部の断面
構造模式図、第２図は本実施例におけるカラー撮像装置
の分光感度性とスミア−現象の波長依存性を示す図、第
３図は従来のカラー撮像装置の画素部の断面構造模式図
であり、第４図は従来のカラー撮像装置における分光感
度特性とスミア−現象の波長依存性を示す図である。 １・・・・・・Ｐ形シリコン基板、２，３・・・・・・
Ｎ影領域、４．６・・・・・・二酸化シリコン膜、６・
・・・・・多結晶シリコン膜、７・・・・・・アルミニ
ウム膜、８・・・・・・透過光形色分離フィルター、９
・・・・・・青色光透過領域、１゜・・・・・・赤色光
透過領域、１１・・・・・・遮光領域、１２゜１３．１
４．１５・・・・・・フォトダイオード開口部。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名第１
図 第２図 汲 最 （幌） 第３図 第４図 ｍｏ 、ｓｏｏ ｔｏｏ
ｙｏ。 ？Ｌ −＆ （仇党９
方式ＣＣＤ固体撮像装置の光電変換を行う画素部の断面
構造模式図、第２図は本実施例におけるカラー撮像装置
の分光感度性とスミア−現象の波長依存性を示す図、第
３図は従来のカラー撮像装置の画素部の断面構造模式図
であり、第４図は従来のカラー撮像装置における分光感
度特性とスミア−現象の波長依存性を示す図である。 １・・・・・・Ｐ形シリコン基板、２，３・・・・・・
Ｎ影領域、４．６・・・・・・二酸化シリコン膜、６・
・・・・・多結晶シリコン膜、７・・・・・・アルミニ
ウム膜、８・・・・・・透過光形色分離フィルター、９
・・・・・・青色光透過領域、１゜・・・・・・赤色光
透過領域、１１・・・・・・遮光領域、１２゜１３．１
４．１５・・・・・・フォトダイオード開口部。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名第１
図 第２図 汲 最 （幌） 第３図 第４図 ｍｏ 、ｓｏｏ ｔｏｏ
ｙｏ。 ？Ｌ −＆ （仇党９
Claims (1)
- 受光部形状が異なる複数種類の多数のフォトダイオード
が、それぞれの種類ごとに周期的に配置されていること
を特徴とするカラー固体撮像装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62002421A JPS63170959A (ja) | 1987-01-08 | 1987-01-08 | カラ−固体撮像装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62002421A JPS63170959A (ja) | 1987-01-08 | 1987-01-08 | カラ−固体撮像装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63170959A true JPS63170959A (ja) | 1988-07-14 |
Family
ID=11528785
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62002421A Pending JPS63170959A (ja) | 1987-01-08 | 1987-01-08 | カラ−固体撮像装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63170959A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02143561A (ja) * | 1988-11-25 | 1990-06-01 | Toshiba Corp | カラー撮像装置 |
| US5274250A (en) * | 1991-07-12 | 1993-12-28 | Fuji Xerox Co., Ltd. | Color image sensor with light-shielding layer |
| US5506430A (en) * | 1992-03-03 | 1996-04-09 | Canon Kabushiki Kaisha | Solid state image pick-up device with differing capacitances |
| JP2005303081A (ja) * | 2004-04-13 | 2005-10-27 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 光センサーおよび固体撮像装置 |
| JP2009164385A (ja) * | 2008-01-08 | 2009-07-23 | Fujifilm Corp | 裏面照射型撮像素子 |
| CN102201419A (zh) * | 2010-03-26 | 2011-09-28 | 索尼公司 | 固体摄像元件、其制造方法和电子装置 |
| JP2017055127A (ja) * | 2016-10-28 | 2017-03-16 | ソニー株式会社 | 固体撮像装置、および電子機器 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JPS5522852A (en) * | 1978-08-08 | 1980-02-18 | Toshiba Corp | Color solid image pick-up device |
| JPS58190167A (ja) * | 1982-04-30 | 1983-11-07 | Hitachi Ltd | 固体撮像素子 |
| JPS61247176A (ja) * | 1985-04-25 | 1986-11-04 | Toshiba Corp | エリアイメ−ジセンサ |
| JPS62289087A (ja) * | 1986-06-09 | 1987-12-15 | Seiko Epson Corp | 固体撮像素子 |
-
1987
- 1987-01-08 JP JP62002421A patent/JPS63170959A/ja active Pending
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| CN102201419B (zh) * | 2010-03-26 | 2015-05-20 | 索尼公司 | 固体摄像元件、其制造方法和电子装置 |
| JP2017055127A (ja) * | 2016-10-28 | 2017-03-16 | ソニー株式会社 | 固体撮像装置、および電子機器 |
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