JPS63263774A - フオトトランジスタ - Google Patents

フオトトランジスタ

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JPS63263774A
JPS63263774A JP62098946A JP9894687A JPS63263774A JP S63263774 A JPS63263774 A JP S63263774A JP 62098946 A JP62098946 A JP 62098946A JP 9894687 A JP9894687 A JP 9894687A JP S63263774 A JPS63263774 A JP S63263774A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
emitter
phototransistor
base
collector
photo transistor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP62098946A
Other languages
English (en)
Inventor
Kazufumi Yamaguchi
山口 和文
Yasunaga Yamamoto
泰永 山本
Hisatsugu Hashimoto
橋本 久嗣
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.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority to JP62098946A priority Critical patent/JPS63263774A/ja
Publication of JPS63263774A publication Critical patent/JPS63263774A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00Semiconductor devices 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; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/08Semiconductor devices 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; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof in which radiation controls flow of current through the device, e.g. photoresistors
    • H01L31/10Semiconductor devices 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; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof in which radiation controls flow of current through the device, e.g. photoresistors characterised by potential barriers, e.g. phototransistors
    • H01L31/101Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation
    • H01L31/11Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation characterised by two potential barriers, e.g. bipolar phototransistors
    • H01L31/1105Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation characterised by two potential barriers, e.g. bipolar phototransistors the device being a bipolar phototransistor

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
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  • Power Engineering (AREA)
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  • Light Receiving 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。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 情報処理機器、映像機器、自動制御機器の人力装置とし
てイメージセンサのニーズが高まっている0本発明はイ
メージセンサの光検知部に利用するフォトトランジスタ
に関するものである。
従来の技術 集積回路技術を利用したイメージセンサは光検知素子と
してフォトダイオードまたはフォトトランジスタを用い
ている。直接法で光電流を直接出力する場合の感度はフ
ォトダイオードで約5nA/lux−mm2. フォト
トランジスタで約100nA/lux−mm2である。
フォトトランジスタは検知素子自体で増幅機能があるた
めに感度が高くなっている。イメージセンサの解像度を
高くするに伴って受光面積が小さくなり、直接法では感
度不足になるために、信号の出力インターバルに相当す
る時間だけ光電流を積分した後、信号出力のタイミング
で集中的に出力させる蓄積法による動作法が各種のイメ
ージセンサで採用されている。蓄積法では直接法に比べ
て数百倍〜数千倍の感度が得られる。たとえば、COD
イメージセンサは読み取りのタイミングで一斉にフォト
ダイオードに蓄積された光信号型イテをCCDのボテン
ンヤル井戸に導き、その後、ポテンシャル井戸に沿って
出力アンプ側に転送して出力するものである。MOSイ
メージセンサはフォトダイオードに一定の電荷を充電し
た後、次の読み取りのタイミングまでの間、光電流によ
って放電させ、次の再充電電荷によって蓄積信号を得る
ものである。
バイポーライメージセンサはフォトトランジスタに一定
の電荷を充電した後、次の読み取りのタイミングまでの
間、光電流によって放電させ、次の再充電電荷をトラン
ジスタ機能によって増幅した後、蓄積信号を得るもので
ある。
光検知部の感度はフォトトランジスタを用いた蓄積方式
が最も高い。しかしながら、フォトトランジスタはMO
3集積回路では作りにくいこと、および再充電回路の寄
生容量が大で高速読み取りが難しいこと等が欠点として
挙げられる。
発明が解決しようとする問題点 フォトトランジスタは素子自体で増幅機能があり、高感
度でS/N比も向上するが、素子自体の容量が大きく充
電時間が大となる。つまり、通常のIc化フォトトラン
ジスタで充電電流をコレクタに流す場合、コレクターベ
ース間およびコレクター基板間の容量が大きいために充
電速度が低下する。同様のフォトトランジスタで充電電
流をエミッタに流す場合、出力端子となるコレクタが基
板との間で大きな容量を持つために充電速度が低下する
。充電速度が低く、充電が不完全な状態で順次、走査す
ると残像が大きくなる。残像が大きくなると読み取り品
質が低下する。この問題は特に高速走査において顕著に
なる。
問題点を解決するための手段 蓄積法では光電流によって放電した電荷を再充電するこ
とによって映像信号を得ているが、再充電の速度を増大
させるために、再充電回路、フォトトランジスタの容量
を削減する。具体的には、フォトトランジスタをベース
、エミッタ、コレクタに加え、もう一つのエミッタ(ア
クセスゲート)を備えた構造にする。第2のエミッタを
第1のエミッタの囲りに環状に形成することによって画
素内での感度分布の均一性を向上することができる。
このフォトトランジスタはベースをフローティングにし
、コレクタを正電圧に、エミッタを映像出力ラインに接
続し、第2のエミッタに充電電流を流すことによって、
映像出力ラインから電荷蓄積モードによる映像信号を得
る。第2のエミッタは読み出し時にはハイレベルに、蓄
積時にはローレヘルに保つ、このフォトトランジスタの
アレイと走査回路によってイメージセンサを構成するこ
とができる。
作用 充電電流を流すアクセスゲートはベース拡散層上に形成
したエミッタ拡散層であるため、接合面積が小さく、か
つ基板との間に直接の容量を持たないため、通常のIC
化フォトトランジスタに比べて充電容量を極めて小さく
できる。したがって、充電は掻めて高速で完了すること
が可能となり、高速走査時においても残像の少ない高品
質の読み取り信号を得ることができる。
実施例 以下、本発明の一実施例を図面を参照しながら説明する
。第2図(5)、(b)は夫々、従来例におけるフォト
トランジスタの平面および断面構造を示す。
1はコレクタ、2はベースで受光領域となる。3はエミ
ッタ、4はエピタキシャル層、5はシリコン基板、6は
n型埋込み層である。読み出しのために、フォトトラン
ジスタのコレクタ1に再充電電流を流す場合、コレクタ
ーベース間、コレクター基板間の容量が大きいために充
電速度が低下する。このフォトトランジスタ(受光面積
100×100μm”)を電rtI蓄積モードで動作さ
せた場合の映像信号電流の時定数は約1μsであり、デ
ータレートl Mllz以上の高速読み取りは難しい。
第1図fat、 (blは夫々、本発明におけるフォト
トランジスタの平面および断面構造を示す、1はコレク
タ、2はベース、3は第1のエミッタである。
また、4はエピタキシャル層、5はシリコン基板、6は
n型理込み層であり、7は第2のエミッタ(アクセスゲ
ート)である。コレクタ、ベース。
エミッタに加えて、もう一つのエミッタ7を具備した構
造である。可視光用センサとしては、ベース接合の潔さ
は0゜5〜1.08mであることが望ましい。第2のエ
ミッタ7は第1のエミッタ3の周辺に配置したり、ある
いは第1のエミッタ3の周辺に環状に配置する。このフ
ォトトランジスタでは、充電電流を流す第2のエミッタ
7はベース拡散層上に形成したエミッタ拡散層であるた
め、接合面積が小さく、かつ基板との間に直接の容量を
持たないため、第2図に示したような従来例のフォトト
ランジスタに比べて充電電極の容量が極めて小さい。
このフォトトランジスタを汎用高密度バイポーラICプ
ロセスで製作した。ベースをフローティングにし、コレ
クタを正電圧に、第1のエミッタ3を映像信号出力ライ
ンに接続し、第2のエミッタ(アクセスゲート)に充電
電流を流すことによって、映像信号出力ラインから電荷
蓄積モードによる映像信号電流を得た。映像信号電流波
形の時定数は200ns以下で、データレート5MHz
でも残像の少ない高品質の続み取りが可能になった。
なお、このフォトトランジスタは蓄積中には第2のエミ
ッタを低レベルに保つことによって、光励起されたキャ
リアがベース領域に蓄えられ、読み出し時には第2のエ
ミッタを高レベルにすることによって、M禎キャリアが
第1エミフタの直下のベース領域に移送され、増幅後集
中的に1朶ツタまたはコレクタから出力するように動作
する。
第3図は複数個のフォトトランジスタをICの同−分P
jJ eM域にアレイ状に形成させた場合の平面図であ
る。lla、8b、lie・・・・・・8hは第1のエ
ミッタ、9a、9b、9c・・・・・・9hは第2のエ
ミッタ、10a、10b、10cm−−−=10hはベ
ース、11は共通の分離領域、12は共通のコレクタで
ある。3端子である本フォトトランジスタではコレクタ
を共通の正電圧に接続することが可能になり、同−分M
餠域にフォトトランジスタを形成することができた。そ
の結果、フォトトランジスタ間で分M eJT域が不要
となり、受光面積を太き(取ることができる。
このフォトトランジスタアレイ、走査回路、走査回路の
並列出力を順次、各フナ1−トランジスタの第2のエミ
ッタ(アクセスゲート)に接続する回路等によって、高
性能イメージセンサを形成することができる。
発明の効果 本発明によれば、充電容量が掻めて小さく、高速動作が
可能なフォトトランジスタを製作することが可能になる
。このフォトトランジスタは高速。
高感度イメージセンサの基本デバイスとして極めて有用
であり、OA関連機器、自動制御機器等に応用され、そ
の産業上の効果は大である。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明におけるフォトトランジスタの平面およ
び断面図である。 第2図は従来例におけるフォトトランジスタの平面およ
び断面図である。 第3図は本発明によるフォトトランジスタのアレイであ
る。 1・・・・・・コレクタ、2・・・・・・ベース、3・
・・・・・第1のエミッタ、4・・・・・・エピタキシ
ャル層、5・・・・・・シリコン基板、6・・・・・・
n型埋込み層、7・・・・・・第2のエミッタ。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)ベース、コレクタ、第1のエミッタに加え、第2
    のエミッタを備えたことを特徴とするフォトトランジス
    タ。
  2. (2)第2のエミッタが第1のエミッタの周辺に形成さ
    せた構造であることを特徴とする特許請求の範囲第(1
    )項記載のフォトトランジスタ。
  3. (3)第2のエミッタが第1のエミッタの周辺に環状に
    形成させたことを特徴とする特許請求の範囲第(1)項
    記載のフォトトランジスタ。
  4. (4)複数個をICの同一分離領域に形成したことを特
    徴とする特許請求の範囲第(1)項記載のフォトトラン
    ジスタ。
JP62098946A 1987-04-22 1987-04-22 フオトトランジスタ Pending JPS63263774A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0436335A2 (en) * 1989-12-15 1991-07-10 Canon Kabushiki Kaisha Photoelectric converting device

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0436335A2 (en) * 1989-12-15 1991-07-10 Canon Kabushiki Kaisha Photoelectric converting device
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