JPS6351545B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPS6351545B2 JPS6351545B2 JP58077812A JP7781283A JPS6351545B2 JP S6351545 B2 JPS6351545 B2 JP S6351545B2 JP 58077812 A JP58077812 A JP 58077812A JP 7781283 A JP7781283 A JP 7781283A JP S6351545 B2 JPS6351545 B2 JP S6351545B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- substrate
- conductivity type
- photodiode
- signal charges
- Prior art date
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- Expired
Links
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 17
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 claims description 8
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims description 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 9
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 7
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 7
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 6
- 238000001444 catalytic combustion detection Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 2
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
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- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
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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
- H01L27/148—Charge coupled imagers
- H01L27/14887—Blooming suppression
Landscapes
- 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)
- Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
＜技術分野＞
本発明は固体撮像素子に関し、特にその分光感
度特性の改善を可能とする技術に関するものであ
る。
度特性の改善を可能とする技術に関するものであ
る。
＜従来技術＞
近年、固体撮像装置の開発は目ざましい進展を
見せ、固体撮像装置を用いたカラービデオカメラ
は実用化段階をむかえつつある。これらの固体撮
像装置にはｐ−ｎ接合ホトダイオードが多く用い
られている。これは、ｐ−ｎ接合ホトダイオード
はMOS（Metal−Oxide−Semiconductor）型ホ
トダイオードと異なり、ポリシリコンなど半透明
材料で構成されるゲート電極が不要なため、特に
短波長感度が改善されることによるものである。
見せ、固体撮像装置を用いたカラービデオカメラ
は実用化段階をむかえつつある。これらの固体撮
像装置にはｐ−ｎ接合ホトダイオードが多く用い
られている。これは、ｐ−ｎ接合ホトダイオード
はMOS（Metal−Oxide−Semiconductor）型ホ
トダイオードと異なり、ポリシリコンなど半透明
材料で構成されるゲート電極が不要なため、特に
短波長感度が改善されることによるものである。
またｐ−ｎ接合をｎ基板上に形成したｐ層部に
形成する、n+pn構造のホトダイオードも試みら
れている。この構成の長所は、強い光の入射によ
つて発生した過剰電荷により生じるいわゆるブル
ーミング（blooming）現象を抑圧できることで
ある。しかしながらこのn+pn構造には、光電変
換により発生した信号電荷の増大と共に、分光感
度特性が著しく変化するという欠点がある。
形成する、n+pn構造のホトダイオードも試みら
れている。この構成の長所は、強い光の入射によ
つて発生した過剰電荷により生じるいわゆるブル
ーミング（blooming）現象を抑圧できることで
ある。しかしながらこのn+pn構造には、光電変
換により発生した信号電荷の増大と共に、分光感
度特性が著しく変化するという欠点がある。
以下、n+pn構造についてまず問題点を説明す
る。
る。
n+pn構造ホトダイオードの構成例を示す断面
図を第１図ａに示す。すなわちｎ型基板１上にｐ
型層２が形成され、更にｐ型層２上にn+層３が
形成される。ｐ型層２とｎ型基板１間には逆方向
バイアス電圧が印加されている。またn+層３に
接してゲート電極４が設けられ、オフ状態でホト
ダイオードは光電変換により発生した信号電荷を
蓄積し、オン状態で信号電荷の読み出しを行う。
図を第１図ａに示す。すなわちｎ型基板１上にｐ
型層２が形成され、更にｐ型層２上にn+層３が
形成される。ｐ型層２とｎ型基板１間には逆方向
バイアス電圧が印加されている。またn+層３に
接してゲート電極４が設けられ、オフ状態でホト
ダイオードは光電変換により発生した信号電荷を
蓄積し、オン状態で信号電荷の読み出しを行う。
第１図ｂにａに対応したポテンシヤル図を示
す。ここで曲線はゲート電極４がオン状態のと
きのチヤンネルポテンシヤルで、このときホトダ
イオードに蓄積していた信号電荷が読み出され
る。曲線は光電変換により発生した信号電荷が
ホトダイオードに蓄積している時のチヤネルポテ
ンシヤル図である。曲線はホトダイオードに最
大量の信号電荷を蓄積しているときのチヤネルポ
テンシヤル図で、光電変換により発生した信号電
荷はすべてｎ基板１側に流出する。このため強い
光が入射してもブルーミング現象が生じないこと
になる。
す。ここで曲線はゲート電極４がオン状態のと
きのチヤンネルポテンシヤルで、このときホトダ
イオードに蓄積していた信号電荷が読み出され
る。曲線は光電変換により発生した信号電荷が
ホトダイオードに蓄積している時のチヤネルポテ
ンシヤル図である。曲線はホトダイオードに最
大量の信号電荷を蓄積しているときのチヤネルポ
テンシヤル図で、光電変換により発生した信号電
荷はすべてｎ基板１側に流出する。このため強い
光が入射してもブルーミング現象が生じないこと
になる。
曲線，，について、それぞれチヤネルポ
テンシヤルが最大の点Xmを第１図ｂに示してい
るが、ここで問題はXmが図に示すように信号電
荷の蓄積と共に変化し、基板表面側へと移動する
ことである。光電変換により発生した電子のう
ち、Xmより表面側にある電子のみがホトダイオ
ードに蓄積するが、一方半導体の光の吸収係数は
波長依存性を持つ。このためXmが変化すると分
光感度特性も変化してしまうことになる。
テンシヤルが最大の点Xmを第１図ｂに示してい
るが、ここで問題はXmが図に示すように信号電
荷の蓄積と共に変化し、基板表面側へと移動する
ことである。光電変換により発生した電子のう
ち、Xmより表面側にある電子のみがホトダイオ
ードに蓄積するが、一方半導体の光の吸収係数は
波長依存性を持つ。このためXmが変化すると分
光感度特性も変化してしまうことになる。
＜発明の目的＞
本発明は以上の問題点に鑑みてなされたもの
で、ブルーミング現象を抑圧すると同時に、分光
感度の変化を軽減する。
で、ブルーミング現象を抑圧すると同時に、分光
感度の変化を軽減する。
＜実施例＞
第２図は本発明を適用した一実施例を示す固体
撮像装置の受光部の断面図である。すなわちｎ型
基板１上にｐ型層２が形成され、更にｐ型層２上
に不純物濃度の低いn-層５が形成され、その上
部に高濃度のn+層３が形成されている。ここで
高濃度のn+層３は前記第１図ａに示した従来装
置と同程度の厚さを有し、該n+層３の基板側に
不純物濃度の低いn-層５が付加されている。基
板と逆導電型のｐ型層２もまた第１図ａの場合と
ほぼ同程度の厚さに形成されている。上記n+層
３に接してゲート電極４が設けられ、オフ状態で
ホトダイオードは光電変換により発生した信号電
荷を蓄積し、オン状態で信号電荷の読み出しを行
う。第２図ｂにａに対応したポテンシヤルの深さ
方向の変化を示す。ここで曲線〓〓はゲート電極
４がオン状態のときのチヤネルポテンシヤルで、
このときホトダイオードに蓄積していた信号電荷
が読み出される。ゲート電極４がオフ状態になる
と共に光電変換により発生した信号電荷がホトダ
イオードに蓄積する。すなわち光量と積分時間に
よりホトダイオードのポテンシヤルは順次浅くな
つて行く。
撮像装置の受光部の断面図である。すなわちｎ型
基板１上にｐ型層２が形成され、更にｐ型層２上
に不純物濃度の低いn-層５が形成され、その上
部に高濃度のn+層３が形成されている。ここで
高濃度のn+層３は前記第１図ａに示した従来装
置と同程度の厚さを有し、該n+層３の基板側に
不純物濃度の低いn-層５が付加されている。基
板と逆導電型のｐ型層２もまた第１図ａの場合と
ほぼ同程度の厚さに形成されている。上記n+層
３に接してゲート電極４が設けられ、オフ状態で
ホトダイオードは光電変換により発生した信号電
荷を蓄積し、オン状態で信号電荷の読み出しを行
う。第２図ｂにａに対応したポテンシヤルの深さ
方向の変化を示す。ここで曲線〓〓はゲート電極
４がオン状態のときのチヤネルポテンシヤルで、
このときホトダイオードに蓄積していた信号電荷
が読み出される。ゲート電極４がオフ状態になる
と共に光電変換により発生した信号電荷がホトダ
イオードに蓄積する。すなわち光量と積分時間に
よりホトダイオードのポテンシヤルは順次浅くな
つて行く。
曲線〓〓は光電変換により発生した信号電荷が
ホトダイオードに蓄積しているときのチヤネルポ
テンシヤル図である。曲線〓〓はホトダイオード
に最大量の信号電荷を蓄積しているときのチヤネ
ルポテンシヤル図で、光電変換により発生した信
号電荷はすべてｎ基板１側に流出する。このため
強い光が入射してもブルーミング現象が抑圧でき
る。
ホトダイオードに蓄積しているときのチヤネルポ
テンシヤル図である。曲線〓〓はホトダイオード
に最大量の信号電荷を蓄積しているときのチヤネ
ルポテンシヤル図で、光電変換により発生した信
号電荷はすべてｎ基板１側に流出する。このため
強い光が入射してもブルーミング現象が抑圧でき
る。
曲線〓〓，〓〓，〓〓について、それぞれチヤ
ネルポテンシヤル最大の点X′mは信号電荷の蓄積
と共に変化するが、不純物濃度の高いn+層３と
ｐ型層２との間に低不純物濃度からなるn-層５
が付加されているため、ｐ型層２中に出現するチ
ヤネルポテンシヤル最大の点X′mの基板表面から
の位置はX′m＝Xm＋n-層５の厚み＞Xmとなり、
たとえX′mの位置が変化しても基板表面からの深
さに対する変化の割合はn-層５が形成されてい
ない基板構造に比べて小さくなる。従つてX′mの
位置変化に伴う分光感度の変化は著しく軽減され
たものになる。処で固体撮像装置においては、信
号電荷の転送に埋め込みチヤネルCCDが用いら
れることが多い。このため上記実施例における
n-層５を埋め込みチヤネルCCDと同時に形成す
ることも可能である。
ネルポテンシヤル最大の点X′mは信号電荷の蓄積
と共に変化するが、不純物濃度の高いn+層３と
ｐ型層２との間に低不純物濃度からなるn-層５
が付加されているため、ｐ型層２中に出現するチ
ヤネルポテンシヤル最大の点X′mの基板表面から
の位置はX′m＝Xm＋n-層５の厚み＞Xmとなり、
たとえX′mの位置が変化しても基板表面からの深
さに対する変化の割合はn-層５が形成されてい
ない基板構造に比べて小さくなる。従つてX′mの
位置変化に伴う分光感度の変化は著しく軽減され
たものになる。処で固体撮像装置においては、信
号電荷の転送に埋め込みチヤネルCCDが用いら
れることが多い。このため上記実施例における
n-層５を埋め込みチヤネルCCDと同時に形成す
ることも可能である。
＜効 果＞
以上本発明によれば、強い入射光によるブルー
ミング現象の抑圧効果を損うことなく分光感度特
性の変動を大幅に緩和させることができ、固体撮
像装置の画質の向上及び撮像の信頼性向上を図る
ことができる。
ミング現象の抑圧効果を損うことなく分光感度特
性の変動を大幅に緩和させることができ、固体撮
像装置の画質の向上及び撮像の信頼性向上を図る
ことができる。
第１図ａは従来のｎ−ｐ−ｎ構造ホトダイオー
ドを示す断面図で、ｂはその深さ方向のポテンシ
ヤル図である。第２図ａは本発明を適用したn+
−n-−ｐ−ｎ構造ホトダイオードを示す断面図
でｂはその深さ方向のポテンシヤル図である。 １：ｎ基板、２：ｐ層、３：n+層、４：ゲー
ト電極、５：n-層。
ドを示す断面図で、ｂはその深さ方向のポテンシ
ヤル図である。第２図ａは本発明を適用したn+
−n-−ｐ−ｎ構造ホトダイオードを示す断面図
でｂはその深さ方向のポテンシヤル図である。 １：ｎ基板、２：ｐ層、３：n+層、４：ゲー
ト電極、５：n-層。
Claims (1)
- １ 転送部に送り出すための画像情報を、pn接
合ホトダイオードに入射された光量によつて形成
する装置において、基板を形成する導電型とは逆
の導電型よりなる層上に、基板と同じ導電型の層
を形成し、該基板と同一導電型の層と逆の導電型
よりなる層との間に、基板と同一導電型で且つ前
記基板と同一導電型の層より不純物濃度の低い層
を介在させてなり、上記層構造部を受光部とする
ことを特徴とする固体撮像装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58077812A JPS59202662A (ja) | 1983-04-30 | 1983-04-30 | 固体撮像装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58077812A JPS59202662A (ja) | 1983-04-30 | 1983-04-30 | 固体撮像装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59202662A JPS59202662A (ja) | 1984-11-16 |
| JPS6351545B2 true JPS6351545B2 (ja) | 1988-10-14 |
Family
ID=13644429
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58077812A Granted JPS59202662A (ja) | 1983-04-30 | 1983-04-30 | 固体撮像装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59202662A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03503354A (ja) * | 1988-10-17 | 1991-07-25 | リョービ モーター プロダクツ コーポレーション | 中間タップを有するモーター界磁巻線 |
| JPH066966A (ja) * | 1992-06-18 | 1994-01-14 | Tokyo Buhin Kogyo Kk | 渦電流制動機 |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0650774B2 (ja) * | 1984-06-04 | 1994-06-29 | 松下電子工業株式会社 | 固体撮像装置 |
| JPH07107928B2 (ja) * | 1986-03-25 | 1995-11-15 | ソニー株式会社 | 固体撮像装置 |
| JP2517882B2 (ja) * | 1986-12-23 | 1996-07-24 | ソニー株式会社 | 固体撮像装置 |
-
1983
- 1983-04-30 JP JP58077812A patent/JPS59202662A/ja active Granted
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03503354A (ja) * | 1988-10-17 | 1991-07-25 | リョービ モーター プロダクツ コーポレーション | 中間タップを有するモーター界磁巻線 |
| JPH066966A (ja) * | 1992-06-18 | 1994-01-14 | Tokyo Buhin Kogyo Kk | 渦電流制動機 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS59202662A (ja) | 1984-11-16 |
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