JPS63269569A - 固体撮像装置 - Google Patents

固体撮像装置

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JPS63269569A
JPS63269569A JP62103687A JP10368787A JPS63269569A JP S63269569 A JPS63269569 A JP S63269569A JP 62103687 A JP62103687 A JP 62103687A JP 10368787 A JP10368787 A JP 10368787A JP S63269569 A JPS63269569 A JP S63269569A
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JP
Japan
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photoelectric conversion
light
conversion element
solid
capacitance
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Pending
Application number
JP62103687A
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English (en)
Inventor
Yoshihiko Machida
町田 佳彦
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Seiko Epson Corp
Original Assignee
Seiko Epson Corp
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14Devices 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
    • H01L27/144Devices controlled by radiation
    • H01L27/146Imager structures
    • H01L27/14665Imagers using a photoconductor layer

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は固体撮像装置、特に光蓄積モードで信号読み出
しを行う固体撮像装置の素子(1′&成に関する。
〔発明の概要〕
本発明は絶縁基板」二に複数の非晶質シリコンを素子材
とする光電変換素子を形成して成る固体撮像装置におい
て、個々の光電変換素子に対し同一基板上で並列に容量
を設け、前記並列容量の誘電体として非晶質シリコンを
用いたことを特徴とする固体撮像装置。
〔従来の技術〕
従来の絶縁基板上に複数の光電変PA素子を形成して成
る固体撮像装置において、蓄積型で読み出しを行う場合
の回路図を図2に示す。図2において配列された、非晶
質シリコンを素子材とするフォトダイオード型の光電変
換索子204は、アナログスイッチ203を開閉するこ
とにより選択され、該アナログスイッチは、シフトレジ
スタ201からの出力端子202により制御される。選
択されるまでの間に光電変換索子が読み取った信号電荷
を蓄積するための容量としては、光電変換素子の寄生容
量205が利用され、光電変換素子に並列な容量は特別
に設けられていなかった。
この場合の個々の光電変換素子の動作について説明する
。図2において、まずある光電変換素子204が選択さ
れ、アナログスイッチ203が閉じられた時に、光電変
換素子の寄生容量205に一定電荷が蓄えられる。次に
この光電変換索子が選択されるまでの間に、光電変換素
子104には入射する光のエネルギーに応じたIl流が
流れ、その分光に寄生容11205に蓄えられた電荷が
放電サレル。再度との光電変換素子が選択された時には
、光電変換素子により放電された電荷量に相当する電荷
が、信号読出し端子211.212を通して充電される
ため、これが読取り信号となる。
〔発明が解決しようとする問題点〕
先に例を示した様な蓄積型の続み出しを行う形式の固体
撮像装置において、信号電荷を蓄積するための容量とし
て光電変換索子の寄生容nを用いることは、容量を作る
ための新たな工程を必要としない点、非晶質シリコン膜
は大面積に均質な痕が作り易いため各容量の大きさをそ
ろえることが容易である点等で非常に有用である。
しかし、固体撮像装この解像度が高まるにともない光電
変換素子の面積も減少するため、光電変換索子の寄生容
量も減少してしまう。例えば16dog/mmのものを
考える場合、光電変換素子の大きさはおよそ558mX
55μmとなり、光電変換素子の素子材に非晶質シリコ
ンを用いた場合この光電変換索子の寄生容量はおよそ0
.3PFはどとなる。これは、8dot/mmの100
μmX100μmの大きさの同様な光電変換素子の寄生
容ff11.05r’Fの3分の1以下となる。
このため、各光電変換素子が蓄積することのできる最大
の電荷量、すなわち飽和電荷量が173以下に低下する
ため、続取り信号のダイナミックレンジを低下させる結
果となる。 また、他の配線等との結合8景に対する蓄
積容量の比率が低下して、他の配線等からのノイズの影
響を受けやすくなり、S/Nの低下を招く。更に、減少
したダイナミックレンジを補うため、増幅率の高い増幅
器やノイズを消去するだめの回路等の外部回路が必要と
なり、外部回路の高コスト化を招く。
本発明は以上述べた様な問題点を解決するためのもので
、その目的とするところは、光電変換索子の面積が小さ
くなった場合、即ち光電変換素子のt!iつ寄生容量が
低下した場合においても、飽和電荷量、ダイナミックレ
ンジ及びS/Nの低下のない、高解像度固体撮像装置を
コストの増加を招くこと無く実現することにある。
〔間厘点を解決するだめの手段〕
本発明の固体撮像装置は、第1図に示す様に絶縁基板上
に形成された複数の非晶質シリコン等を素子材とする光
電変換素子の個々の光電変換素子104に対し、同一基
板上で並列に容量10Gを設けたことを特徴とする。
本発明の光電変換素子に並列に設ける容量10Gに用い
る誘電体は、絶縁性のものであれば何でも良<5ift
、非晶質Si%S J N 1S s C1A1.O,
、ポリインド等が考えられる。特に非晶質シリコンを光
電変換素子の素子材として用いる場合には、製造工程上
追加する示要のある工f′lが少い点、誘電率が大きく
同じ容量を作成するのに必要な面積が少くて済む点で、
非晶質シリコンを用いることが望ましい。
また、上記の非晶質シリコンを誘電体として用いた容量
部の光の入射する側に遮光層を設けることにより、光電
変換素子の電極を作成するために用いた導電層を、上記
容量の電極を作成するのに用いることが出来、製造工程
の短縮に役立つ。特に光電変換素子を主走査方向よりも
副走査方向に長い形状で作成し、光の入射する側の一部
に遮光層を設けることにより、光電変換素子と上記容量
を一体に形成すれば、工程及びパターンの配置1−上非
常に仔利である。
〔実施例〕
第3図は本発明の実施例における固体撮像装置の断面図
の一例である。同図において、301は光ノΩ電層、3
02は透明下部電極、303は」二部電極及び配線で、
301〜302により絶縁性透明基板304側から光を
入射させる形式の光電変換−÷2子311を形成してい
る。
310は誘電体層で、光電変換素子の電極を形成したの
と同じ導電層を用いた、下部電極302及び上部電極3
03により光電変換素子に対する並列容量312を形成
している。誘電体層321に用いる素子材としては、絶
縁性のものであれば何でも良く、一般に半導体工程で用
いられる。SiO!、八It Os 、PSG、S 1
N1S icsポリイミド等の材料が考えられる。感光
性のポリイミドを用いることは、短い工程で:S電体層
のベターニングを行えるという点で作用である。しかし
、大面積に対し、均質な膜を作成し易いという点、誘電
率が大きいという点で、非晶質の、5iNs S + 
C等の利用が望ましい。
第4図は、本発明の実施例における固体撮像装置の断面
図の他の一例である。同図において、401〜403に
より絶縁性透明基板404側から光を入q1させる形式
の光電変換素子411が形成され、同様な形式の容量4
12が、遮光層411の」二側に形成されている。遮光
層により光が入射しないため、容量412は誘電体とし
て光電変換素子に用いた非晶質シリコン層等をJllい
ても、光電変換素子として働くことはない。
遮光層は容11に光が入n1シない様な配置であればよ
く、必ずしも容量412の透明電極に接している必要は
ない。第4図は、光電変換素子と薄膜トランジスタを同
一基板上に集積した場合の例を示すもので、同図内にあ
る様に層r111絶縁膜405の下側に遮光層を設けて
もよい。この場合遮光層として金属やポリシリコン等の
39 f12性の材料を用いれば、層間絶縁膜を誘電体
として更に容1.1を付加する事が可fIRで、容量パ
ターン部の縮小が可Iffである。また、薄膜トランジ
スタ413のゲート配線材を遮光層として利用すれば、
製造工程の増加を招(ことなく作成することが可能であ
る。
第5図は本発明の実施例における固体撮像装置の断面図
の他の一例であり、第6図はm5図に示す実施例の斜視
断面図である。第5図において絶縁性透明基板504側
から光の入射する形式の光電変換索子511は、人の入
射する側に遮光層521を設けた同じ構造を取る容量5
12と一体に形成されている。
このことは第4図に示した例よりもパターン配置土イr
利である。また一体に形成する11幕により第6図に示
す様に光導電層601及び遮光層012のバター7が単
純な形吠になり、歩留り上fr利であるばかりでなく、
マスク蒸行等の方法でも作成する事が可能となる。m6
図において、光電変換素子が配列されている方向、即ち
主走査方向に対しては、分解能等の制約のため光電変換
素子のバター7を広げることは不可能である。このため
読み取り時に原稿面の送られる方向、即ち副走査方向に
対し、光電変換素子のパターンを広げ、その光の入射す
る側の一部に遮光層を設けることにより、容ILG12
を形成している。
第7図は本発明の実施例における固体撮像装置の断面図
の他の一例で、絶縁性基板704と反対の側から光の八
〇#する形式固体撮像装置の例である。また第5図は第
7図に示す実施例を素子面上方から見た平面図である。
第7図において、絶縁性u仮と反対の側から光の入射す
る形式の光電変換索子711と容量712が、第5図に
示した例と同様一体に形成されている。透明電極702
を形成するのに用いられる透明導電体は、一般に段差被
覆性が悪くまた配線材として用いるには抵抗が大きいた
め、別に金属等による配線層722が設けられる。この
例においては、この配線層722を遮光層として用いる
ことにより製造工程を増加させること無(容量を設ける
ことができる。また、この様に絶縁性基板と反対の側か
ら光の入射する形式の光電変換素子を用い、同一基板」
ユに薄膜トランジスタによる駆動回路を形成する場合に
は、薄膜トランジスタのゲート配線に用いた層により、
光電変換素子の下側に電極を設けることにより、居間絶
縁膜705を誘電体として利用した容IJを設けること
も可能である。
〔発明の効果〕
以上述べた様に本発明の固体撮像装置は、各光電変換素
子に並列な容量を設けることにより、飽和電荷11、ダ
イナミックレンジ及びS/Nを低下させること無く光電
変換素子の面積の縮小、即ち高解像度化することが可能
である。
また、上記の容量を作成するための誘電体として、光電
変換素子の光導電層を形成するのと同材料、即ち非晶質
シリコン等を用いることにより、製造工程の増加を低く
抑えることができた。更に光電変換素子部と上記の容量
部を一体に形成することにより、パターン上高いスペー
ス効率を実現することができた。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施例における固体撮像装置の回路を
示した一例図である。 第2図は従来の固体撮像装置の回路図の一例である。 第3図、第4図、第5図及び第7図は本発明の実施例に
おける固体撮像装置の断面の一例を示した図である。ま
た第6図は第5図に示す実施例の斜視断面図であり、第
8図は第7図に示す実施例の素子面上方から見た平面図
である。 101.201・・・・・・シフトレジスタ102.2
02・・・・・・シフトレジスタ出力端子103.20
3・・・・・・アリ°ログスイッチ104.204・・
・・・・光電変換索子105.205・・・・・・光電
変換索子の寄生容量106・・・・・・    光電変
換素子に対し並列に設けた容量 110.210・・・・・・駆動回路 ill、112,211,212・・・・・・信号読出
し幼子 301.401,501,001,701,801・・
・・・・光EJ電層 302.402,502.GO2・・・・・・透明下部
電極 702.802・・・・・・透明上部電極303、/1
03,503,003・・・・・・」一部電極及び配線 304.404,504.004・・・・・・絶縁性透
明基板 704.804・・・・・・絶縁性基板405、 70
5. 805・・・・・・層間絶縁膜30 り 、 /
100 、500 、700−− ハ2 シベーシq7
層 31.1. 411. 511.  Gll、  71
1.811・・・・・・光電変換素子 312.412,512.G12,712,812・・
・・・・(光電変換素子に対 し並列に設けた)容量 413.718,813・・・・・・薄膜トランジスタ
321・・・・・・     調型体層422.522
.G22・・・・・・遮光層722.822・・・・・
・配線材兼遮光層723.823・・・・・・下部電極 以  上

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)絶縁基板に複数の非晶質シリコン等を素子材とす
    る光電変換素子を形成してなる固体撮像装置において、
    個々の光電変換素子104に対し、同一基板上で並列に
    容量106を設けたことを特徴とする固体撮像装置。
  2. (2)前記の光電変換素子と並列に設ける容量において
    、非晶質シリコンを誘電体として用いたことを特徴とす
    る、特許請求の範囲第一項記載の固体撮像装置。
  3. (3)前記の非晶質シリコンを誘電体として用いた光電
    変換素子に並列に設ける容量部の、光が入射する側に遮
    光層を設けたことを特徴とする。特許請求の範囲第一項
    記載の固体撮像装置。
  4. (4)該光電変換素子を、主走査方向よりも副走査方向
    に長い形状で形成し、光の入射する側の一部に遮光層を
    設けることにより前記の光電変換素子と並列に設ける容
    量を形成したことを特徴とする特許請求の範囲第一項記
    載の固体撮像装置。
JP62103687A 1987-04-27 1987-04-27 固体撮像装置 Pending JPS63269569A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005136392A (ja) * 2003-10-06 2005-05-26 Semiconductor Energy Lab Co Ltd 半導体装置およびその作製方法
WO2007013570A1 (en) * 2005-07-25 2007-02-01 Canon Kabushiki Kaisha Radiation detecting apparatus, and radiation image pickup system

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