JPS6386472A - 固体撮像素子 - Google Patents
固体撮像素子Info
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- JPS6386472A JPS6386472A JP61230767A JP23076786A JPS6386472A JP S6386472 A JPS6386472 A JP S6386472A JP 61230767 A JP61230767 A JP 61230767A JP 23076786 A JP23076786 A JP 23076786A JP S6386472 A JPS6386472 A JP S6386472A
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- JP
- Japan
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- electrode
- electrons
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- material layer
- fluorescent material
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- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 claims abstract description 10
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 10
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims abstract description 7
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 7
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 claims description 5
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 4
- 239000000470 constituent Substances 0.000 claims 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 abstract 2
- 108091006146 Channels Proteins 0.000 description 7
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- 238000000034 method Methods 0.000 description 5
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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
- H01L27/14831—Area CCD imagers
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)
- Measurement Of Radiation (AREA)
- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
- Transforming Light Signals Into Electric Signals (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）
本発明は面情報を電気信号の形態で検出する撮像素子に
関し、特に固体撮像素子に関する。
関し、特に固体撮像素子に関する。
（従来の技術）
従来この種の固体撮像素子には電子の反射回折像や透過
像等を検出するためのものが存在しなかった。これらの
電子像の検出にはもっばら螢光板あるいは写真フィルム
が用いられ、解析や記録保存の用途には後者が用いられ
ていた。
像等を検出するためのものが存在しなかった。これらの
電子像の検出にはもっばら螢光板あるいは写真フィルム
が用いられ、解析や記録保存の用途には後者が用いられ
ていた。
（発明が解決しようとする問題点）
上述した従来の技術では、電子の反射回折像や透過像を
螢光板で可視光に変換し、結像状態を調整した後写真フ
ィルムに記録し、その現像及び印画紙への焼付は作業が
終了するまで解析を行なうことができない。すなわち、
電子像の観察から解析まで非常に時間を要するという欠
点がある。さらに、記録保存方法として写真フィルムは
記録密度が小さいという欠点がある。
螢光板で可視光に変換し、結像状態を調整した後写真フ
ィルムに記録し、その現像及び印画紙への焼付は作業が
終了するまで解析を行なうことができない。すなわち、
電子像の観察から解析まで非常に時間を要するという欠
点がある。さらに、記録保存方法として写真フィルムは
記録密度が小さいという欠点がある。
（問題点を解決するための手段）
前述の問題点を解決するために本発明が提供する固体撮
像素子は、素子上の電子線照射領域全体が帯電を防止す
る透明電極で覆ってあシ、さらに２次元に配置された画
素アレイの各単位画素がその構成部分である検出部が電
子−光量子変換を行なう螢光物質層と前記透明電極の一
部と絶縁膜と光電変換を行なうフォトダイオードとを預
に基板上に積層してなシ、前記螢光物質層が前記電子線
の入射側にあることを特徴とする。
像素子は、素子上の電子線照射領域全体が帯電を防止す
る透明電極で覆ってあシ、さらに２次元に配置された画
素アレイの各単位画素がその構成部分である検出部が電
子−光量子変換を行なう螢光物質層と前記透明電極の一
部と絶縁膜と光電変換を行なうフォトダイオードとを預
に基板上に積層してなシ、前記螢光物質層が前記電子線
の入射側にあることを特徴とする。
（作 用）
上述の本発明の固体撮像素子によ）、電子の反射回折像
や透過像を撮像した場合、各単位画素は入射電子線の強
度に対応した信号電荷を発生し、入射電子自体は透明電
極を通して素子表面から取シ除かれる。各単位画素で発
生した信号電荷を従来の固体撮像素子同様＆？！気的走
査によシ順次転送し、素子外部へ時間軸上に整列する電
気信号の形態で出力する。
や透過像を撮像した場合、各単位画素は入射電子線の強
度に対応した信号電荷を発生し、入射電子自体は透明電
極を通して素子表面から取シ除かれる。各単位画素で発
生した信号電荷を従来の固体撮像素子同様＆？！気的走
査によシ順次転送し、素子外部へ時間軸上に整列する電
気信号の形態で出力する。
上述の本発明の固体撮像素子では、電子の反射回折像や
透過像の面情報を時間軸上に整列する電気信号の形態で
出力するので、ＣＲＴディスプレイ上への拡大投影によ
る観察及び電子計算機を用いた演算処理が可能とな）、
観察と解析を効率良く行なうことができる。また、記録
保存方法の自由度が増し、磁気テープやディスク等を用
いることが可能となるので記録密度を増加させることが
できる。
透過像の面情報を時間軸上に整列する電気信号の形態で
出力するので、ＣＲＴディスプレイ上への拡大投影によ
る観察及び電子計算機を用いた演算処理が可能とな）、
観察と解析を効率良く行なうことができる。また、記録
保存方法の自由度が増し、磁気テープやディスク等を用
いることが可能となるので記録密度を増加させることが
できる。
（実施例）
次に本発明について図面を参照して説明する。
第１図及び第２図はそれぞれ本発明の一実施例の単位画
素断面図及び全体構成図である。
素断面図及び全体構成図である。
第１図に示す単位画素はＮ形Ｓ１基板１３上に次のよう
に構成されている。Ｎ形Ｓｔ基板１３の表面付近ＫＰ形
タウエルが形成されておシ、さらＫそれの表面近傍にＮ
形層９とＮ形転送チャンネル１１が設けられている。Ｐ
形りエル８とＮ形層９とでＮ−Ｐ型フォトダイオード１
０が構成されている。Ｎ形層９の一端とＮ形転送チャン
ネル１１′ＶＣおけるＮ形層９とは逆の一端にＰ形チャ
ンネル阻止層１２が設けられておυ、単位画素間の信号
電荷転送方向に対して垂直方向に位置する両隣の単位画
素から分離されている。素子表面上全域にはゲート酸化
膜４が形成されている。Ｐ形つェル８が基板表面まで達
している領域とＮ形転送チャンネル１１の上方のゲート
酸化膜４内部に多結晶Ｓｔ電極７が設けられている。多
結晶Ｓｉ電極７の上方の位置のゲート酸化膜４上に遮光
Ａ１層６が堆積されている。遮光ＡｌＪ！６の表面及び
それが堆積されていないゲート酸化膜４の表面、すなわ
ち素子全面は保護膜３で覆われ、その表面上で電子線が
入射する全領域には透明電極２が設けられている。Ｎ−
Ｐ型フォトダイオード１０の上方に位置する透明電極２
０部分上に螢光物質層１が形成されている。単位画素は
、螢光物質Ｎ４１、透明電極２の一部、保護膜３とゲー
ト酸化膜４を合わせた絶縁膜５の一部、及びＮ−Ｐ型フ
ォトダイオード１０から成る検出部１４、ゲート酸化膜
４の一部及び多結晶８１電極７とＰ形つェル８のゲート
酸化膜４を挾んで互いに対向している部分から成るトラ
ンスファーゲート部１５、さらにゲート酸化膜４の一部
、多結晶Ｓｉ電極７、及びＮ形転送チャンネル１１から
成る垂直ＣＣＤレジスタ部１６（一部分）から構成され
ている。
に構成されている。Ｎ形Ｓｔ基板１３の表面付近ＫＰ形
タウエルが形成されておシ、さらＫそれの表面近傍にＮ
形層９とＮ形転送チャンネル１１が設けられている。Ｐ
形りエル８とＮ形層９とでＮ−Ｐ型フォトダイオード１
０が構成されている。Ｎ形層９の一端とＮ形転送チャン
ネル１１′ＶＣおけるＮ形層９とは逆の一端にＰ形チャ
ンネル阻止層１２が設けられておυ、単位画素間の信号
電荷転送方向に対して垂直方向に位置する両隣の単位画
素から分離されている。素子表面上全域にはゲート酸化
膜４が形成されている。Ｐ形つェル８が基板表面まで達
している領域とＮ形転送チャンネル１１の上方のゲート
酸化膜４内部に多結晶Ｓｔ電極７が設けられている。多
結晶Ｓｉ電極７の上方の位置のゲート酸化膜４上に遮光
Ａ１層６が堆積されている。遮光ＡｌＪ！６の表面及び
それが堆積されていないゲート酸化膜４の表面、すなわ
ち素子全面は保護膜３で覆われ、その表面上で電子線が
入射する全領域には透明電極２が設けられている。Ｎ−
Ｐ型フォトダイオード１０の上方に位置する透明電極２
０部分上に螢光物質層１が形成されている。単位画素は
、螢光物質Ｎ４１、透明電極２の一部、保護膜３とゲー
ト酸化膜４を合わせた絶縁膜５の一部、及びＮ−Ｐ型フ
ォトダイオード１０から成る検出部１４、ゲート酸化膜
４の一部及び多結晶８１電極７とＰ形つェル８のゲート
酸化膜４を挾んで互いに対向している部分から成るトラ
ンスファーゲート部１５、さらにゲート酸化膜４の一部
、多結晶Ｓｉ電極７、及びＮ形転送チャンネル１１から
成る垂直ＣＣＤレジスタ部１６（一部分）から構成され
ている。
本実施例の全体は、第２図に示すようＫ、検出部１４、
トランスファーゲート部１５及び垂直ＣＯＤレジスタ部
１６の一部分から成る単位画素が２次元に配置された画
素プレイ、全画素列の垂直ＣＯＤレジスタ部１６の一端
近傍に設けられた水平ＣＯＤレジスタ部１７並びＫその
出力端から続く出力部１８から構成され、インターライ
ン転送方式である。
トランスファーゲート部１５及び垂直ＣＯＤレジスタ部
１６の一部分から成る単位画素が２次元に配置された画
素プレイ、全画素列の垂直ＣＯＤレジスタ部１６の一端
近傍に設けられた水平ＣＯＤレジスタ部１７並びＫその
出力端から続く出力部１８から構成され、インターライ
ン転送方式である。
本発明の固体撮像素子に電子線が入射すると、検出部１
４に入射した電子は、螢光物質層１の内部で持っていた
運動エネルギーを主に光量子に変換された後帯電防止用
の透明電極２を通してグラウンドに落とされる。それ以
外の電子す表わち透明電極２に直接入射した電子は、透
明電極２からｘｍあるいは２次電子の放出を生ぜしめる
過程、さらに透明電極２の内部の電子や格子原子との間
の相互作用による散乱等で持ってｈた運動エネルギーを
失い、過剰分については透明電極２を通してグラウンド
へ落とされる。従って電子の反射回折像や透過像を発生
させる装置側の回路は電源〜電子銃〜透明電極２〜グラ
ウンド〜電源（アース）で閉じることになシ、電子の反
射回折像や透過像の面情報を取シ出す回路は独立に組む
ことができる。
４に入射した電子は、螢光物質層１の内部で持っていた
運動エネルギーを主に光量子に変換された後帯電防止用
の透明電極２を通してグラウンドに落とされる。それ以
外の電子す表わち透明電極２に直接入射した電子は、透
明電極２からｘｍあるいは２次電子の放出を生ぜしめる
過程、さらに透明電極２の内部の電子や格子原子との間
の相互作用による散乱等で持ってｈた運動エネルギーを
失い、過剰分については透明電極２を通してグラウンド
へ落とされる。従って電子の反射回折像や透過像を発生
させる装置側の回路は電源〜電子銃〜透明電極２〜グラ
ウンド〜電源（アース）で閉じることになシ、電子の反
射回折像や透過像の面情報を取シ出す回路は独立に組む
ことができる。
螢光物質層１の内部で電子の運動エネルギーによって発
生した光量子は、透明電極２及び絶縁膜５を透過してＮ
−Ｐ型フォトダイオード１０に入射し、信号電荷に変換
される０この信号電荷はトランスファーゲート部１５を
介して垂直ＣＯＤレジスタ部１６に移され、さらに垂直
ＣＯＤレジスタ部１６〜水平ＣＯＤレジスタ部１７〜出
力部１８へと順次転送される。
生した光量子は、透明電極２及び絶縁膜５を透過してＮ
−Ｐ型フォトダイオード１０に入射し、信号電荷に変換
される０この信号電荷はトランスファーゲート部１５を
介して垂直ＣＯＤレジスタ部１６に移され、さらに垂直
ＣＯＤレジスタ部１６〜水平ＣＯＤレジスタ部１７〜出
力部１８へと順次転送される。
以上の動作によシ、電子の反射回折像や透過像の面情報
が時間軸上に整列する電気信号の形態で出力部１８から
出力される。
が時間軸上に整列する電気信号の形態で出力部１８から
出力される。
なお、上述の実施例においてＰ形とＮ形の入れ替え及び
Ｐ＋形とＮ＋形の入れ替えを全て行なった場合、電源や
信号の極性が反転するが、動作上は同一の固体撮像素子
となる。また、信号電荷転送機構をＭＯ８型等他０機構
に替えても同様の機能を有する固体撮像素子を構成する
ことが可能である〇 （発明の効果） 以上説明したように本発明の固体撮像素子は、素子上の
電子線照射領域全体に渡って透明電極を有することによ
シ帯電が防がれ、さらに２次元に配置された画素プレイ
の各単位画素中の構成部分である検出部が、螢光物質層
、前記透明電極の一部、絶縁層及びフォトダイオードを
有することによシ、電子の反射回折像や透過像の面情報
を時間軸上に整列する電気信号の形態で出力することが
できる。情報形態を時間軸上に整列する電気信号とする
ことにより、ＣＲＴディスプレイ上への拡大投影による
観察及び電子計算機を用いた演算処理が可能となり、電
子像の観察から解析まで要する時間の短縮及び解析その
ものの所要時間の短縮を行なって効率化することができ
る効果がある。
Ｐ＋形とＮ＋形の入れ替えを全て行なった場合、電源や
信号の極性が反転するが、動作上は同一の固体撮像素子
となる。また、信号電荷転送機構をＭＯ８型等他０機構
に替えても同様の機能を有する固体撮像素子を構成する
ことが可能である〇 （発明の効果） 以上説明したように本発明の固体撮像素子は、素子上の
電子線照射領域全体に渡って透明電極を有することによ
シ帯電が防がれ、さらに２次元に配置された画素プレイ
の各単位画素中の構成部分である検出部が、螢光物質層
、前記透明電極の一部、絶縁層及びフォトダイオードを
有することによシ、電子の反射回折像や透過像の面情報
を時間軸上に整列する電気信号の形態で出力することが
できる。情報形態を時間軸上に整列する電気信号とする
ことにより、ＣＲＴディスプレイ上への拡大投影による
観察及び電子計算機を用いた演算処理が可能となり、電
子像の観察から解析まで要する時間の短縮及び解析その
ものの所要時間の短縮を行なって効率化することができ
る効果がある。
また、記録保存方法の自由度が増し、磁気テープやディ
スク等の利用が可能となるので、記録密度を増加させる
ことができる効果がある。
スク等の利用が可能となるので、記録密度を増加させる
ことができる効果がある。
第１図は本発明の一実施例の固体撮像素子における単位
画素の断面図、第２図はその実施例の固体撮像素子の概
略的な全体構成図である０１・・・螢光物質層、２・・
・透明電極、３・・・保護膜、４・・・ゲート酸化膜、
５・・・絶縁膜、６・・・遮光Ａ！凰７・・・多結晶Ｓ
ｔ電極、８・・・Ｐ形つェル、９・・・Ｎ形層、１０・
・・Ｎ−Ｐ型フォトダイオード、１１・・・Ｎ形転送チ
ャンネル、１２・・・Ｐ 形チャンネル阻止層、１３・
・・Ｎ形Ｓ１基板、１４・・・検出部、１５・・・トラ
ンスファーゲート部、１６・・・垂直ＣＣＤレジスタ部
、１７・・・水平ＣＣＤレジスタ部、１８・・・出力部
、１９・・・トランスファーゲート及び垂直ＣＯＤレジ
スタ駆動信号、２０・・・水平ＣＣＤレジスタ駆動信号
。 代理人 弁理士 本 庄 伸 介 手続補正書（自発） ２０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 東京都港区芝五丁目３３番１号 （４２３） 日本電気株式会社 代表者 関本忠弘 ４、代 理 人 〒２２０横浜市西区両室二丁目２０
番２号６、補正の内容 １）明細書の第３頁第１２行目、第３頁第１５〜１６行
目、第７頁第１２行目、第８頁第８〜９行目および第８
頁第１０行目に１時間軸上に整列する電気信号」とある
のを「時系列電気信号」と補正する。 ンネル阻止層１２」とあるのを「ｐ４−形チヤンネル阻
止層１２」と補正する。 ３）明細書の第５頁第１７〜１８行目に「垂直ＣＣＤレ
ジスタ部１６（一部分）」とあるのを「垂直ＣＯＤレジ
スタ部１６（少なくとも１７２段分）、と補正する。 ４）明細書の第５頁第２０行目〜第６頁第１行目に「垂
直ＣＣＤレジスタ部１６の一部分」とあるのを「垂直Ｃ
ＣＤレジスタ部１６（少なくとも１７２段分）Ｊと補正
する。 ５）図面の第１図を別紙のとおりに補正する。
画素の断面図、第２図はその実施例の固体撮像素子の概
略的な全体構成図である０１・・・螢光物質層、２・・
・透明電極、３・・・保護膜、４・・・ゲート酸化膜、
５・・・絶縁膜、６・・・遮光Ａ！凰７・・・多結晶Ｓ
ｔ電極、８・・・Ｐ形つェル、９・・・Ｎ形層、１０・
・・Ｎ−Ｐ型フォトダイオード、１１・・・Ｎ形転送チ
ャンネル、１２・・・Ｐ 形チャンネル阻止層、１３・
・・Ｎ形Ｓ１基板、１４・・・検出部、１５・・・トラ
ンスファーゲート部、１６・・・垂直ＣＣＤレジスタ部
、１７・・・水平ＣＣＤレジスタ部、１８・・・出力部
、１９・・・トランスファーゲート及び垂直ＣＯＤレジ
スタ駆動信号、２０・・・水平ＣＣＤレジスタ駆動信号
。 代理人 弁理士 本 庄 伸 介 手続補正書（自発） ２０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 東京都港区芝五丁目３３番１号 （４２３） 日本電気株式会社 代表者 関本忠弘 ４、代 理 人 〒２２０横浜市西区両室二丁目２０
番２号６、補正の内容 １）明細書の第３頁第１２行目、第３頁第１５〜１６行
目、第７頁第１２行目、第８頁第８〜９行目および第８
頁第１０行目に１時間軸上に整列する電気信号」とある
のを「時系列電気信号」と補正する。 ンネル阻止層１２」とあるのを「ｐ４−形チヤンネル阻
止層１２」と補正する。 ３）明細書の第５頁第１７〜１８行目に「垂直ＣＣＤレ
ジスタ部１６（一部分）」とあるのを「垂直ＣＯＤレジ
スタ部１６（少なくとも１７２段分）、と補正する。 ４）明細書の第５頁第２０行目〜第６頁第１行目に「垂
直ＣＣＤレジスタ部１６の一部分」とあるのを「垂直Ｃ
ＣＤレジスタ部１６（少なくとも１７２段分）Ｊと補正
する。 ５）図面の第１図を別紙のとおりに補正する。
Claims (1)
- 単位画素が２次元に配置された固体撮像素子において：
素子上の電子線照射領域全域が透明電極で覆つてあり；
単位画素の構成部分である検出部が、電子−光量子変換
を行なう螢光物質層と、前記透明電極の一部と、絶縁膜
と、光電変換を行なうフォトダイオードとを順に基板上
に積層してなり；前記螢光物質層が前記電子線の入射側
にあることを特徴とする固体撮像素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23076786A JPH0680810B2 (ja) | 1986-09-30 | 1986-09-30 | 固体撮像素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23076786A JPH0680810B2 (ja) | 1986-09-30 | 1986-09-30 | 固体撮像素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6386472A true JPS6386472A (ja) | 1988-04-16 |
| JPH0680810B2 JPH0680810B2 (ja) | 1994-10-12 |
Family
ID=16912942
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23076786A Expired - Lifetime JPH0680810B2 (ja) | 1986-09-30 | 1986-09-30 | 固体撮像素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0680810B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0231184A (ja) * | 1988-07-20 | 1990-02-01 | Olympus Optical Co Ltd | 二次元荷電粒子検出装置 |
| EP0872896A1 (en) * | 1997-04-10 | 1998-10-21 | Canon Kabushiki Kaisha | Photoelectric conversion device |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4075678B2 (ja) * | 2003-05-06 | 2008-04-16 | ソニー株式会社 | 固体撮像素子 |
-
1986
- 1986-09-30 JP JP23076786A patent/JPH0680810B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0231184A (ja) * | 1988-07-20 | 1990-02-01 | Olympus Optical Co Ltd | 二次元荷電粒子検出装置 |
| EP0872896A1 (en) * | 1997-04-10 | 1998-10-21 | Canon Kabushiki Kaisha | Photoelectric conversion device |
| US6384393B2 (en) | 1997-04-10 | 2002-05-07 | Canon Kabushiki Kaisha | Photoelectric conversion device having photoelectric conversion elements |
| US7164112B2 (en) | 1997-04-10 | 2007-01-16 | Canon Kabushiki Kaisha | Photoelectric conversion device for reducing radiation noise on large screen sensors |
| US7663082B2 (en) | 1997-04-10 | 2010-02-16 | Canon Kabushiki Kaisha | Photoelectric conversion device for reducing radiation noise on large screen sensors |
| EP1432043A3 (en) * | 1997-04-10 | 2012-04-11 | Canon Kabushiki Kaisha | Photoelectric conversion apparatus |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0680810B2 (ja) | 1994-10-12 |
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