KR20040095182A - 고체 촬상 소자 - Google Patents

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Abstract

화소에 대응하는 기판을 포함하는 고체 촬상 소자가 제공된다. 기판은 그 위에 수광부를 수반하고, 그 위에는 적색의 파장 영역내에서 광을 흡수하는 광도전 막, 녹색의 파장 영역내에서 광을 흡수하는 광도전 막, 및 청색의 파장 영역내에서 광을 흡수하는 광도전 막이 순서대로 적층된다. 투명 전극막은 각각의 광도전막상에 제공된다. 상기 광 도전막위에 배치된 투명 전극막 및 상기 광 도전 막 아래에 배치된 투명 전극막은 녹색 파장 영역내에서 광을 반사하는 반투과 반사막을 샌드위칭한다. 유사하게, 반투과 반사막은 상기 광 도전막위에 배치된 투명 전극막 및 상기 청색 파장 영역내에서 광을 반사하는 광 도전막 아래에 배치된 투명 전극막 사이에 샌드위칭된다. 이러한 구조로 인해, 높은 색 분해능 및 우수한 감도를 얻을 수 있는 광도전-막-적층형의 단일-판형 컬러 고체 촬상 소자가 성공적으로 제공된다.

Description

고체 촬상 소자{SOLID-STATE IMAGING DEVICE}
본 발명은, 단판식(single-plate)의 컬러 CCD 고체 촬상 소자나 컬러 CMOS 고체 촬상 소자에 관한 것으로, 특히 기판 위에 광전 전환부(optical-electrical conversion section)가 되는 광도전막을 적층하여 이루어지는 광 도전막 적층형의 고체 촬상 소자에 관한 것이다.
단판식의 컬러 고체 촬상 소자로서는 수광부가 형성된 각 화소부에 R(적색), G(녹색), B(청색) 등의 컬러 필터를 할당하여 배치한 구성이 일반적이다. 그러나, 이러한 구성의 고체 촬상 소자에서는 각 색의 컬러 필터가 배치된 복수의 화소를 1그룹으로서 컬러 신호를 얻고 있기 때문에, 공간적인 분해능의 향상이 제한되어 있었다. 그래서, 이러한 것에 대한 개선을 위해, 최근에는 막과 컬러 간의 일-대-일 관계를 갖는 광전 전환부로 작용하는 광 도전 막(광-전 변환 막)을 적층 형성하는 것을 포함하는 고체 촬상 소자가 제안되어 있다. 이러한 고체 촬상 소자에서는, 화소의 그룹이 아닌 단일 화소로 컬러 신호를 얻을 수 있다.
이러한 고체 촬상 소자 중, 광전 전환부가 되는 광 도전막을 기판 위에 적층하여 이루어지는 광 도전막 적층형의 고체 촬상 소자에 있어서의 수광부의 구성이 도 1에 도시된다. 도 1에 도시된 바와 같이, 광 도전막 적층형의 고체 촬상 소자의 각 수광부는, 반도체 기판(101)상에, 적색, 녹색, 청색에 대응하는 각각의 광 도전막(103R, 103G, 103B)를 적층하여, 이들의 광 도전막(103R, 103G, 103B)상에 투명 전극막(105)을 각각 적층한 구성으로 되어 있다. 이러한 구성에 있어서, 최상층에는, 청색(B)용의 광 도전막(103B)이 청색의 파장 영역의 광(Hb)을 충분히 흡수할 수 있는 정도의 막 두께로 설치되어 있다. 또한, 중간층에는 녹색(G)용의 광 도전막(103G)이 녹색의 파장 영역의 광(Hg)을 충분히 흡수할 수 있는 정도의 막 두께로 설치되어 있다. 그리고 최하층에는, 적색(R)용의 광 도전막(103R)이 적색의 파장 영역의 광(Hr)를 충분히 흡수할 수 있는 정도의 막 두께로 설치되어 있다.
그리고, 이들의 광 도전막(103R, 103G, 103B)의 상하로 배치된 투명 전극막(105) 및 반도체 기판(101)에 전압을 인가함으로써, 각 광도전막(103R, 103G, 103B)에서 흡수되어 광전 변환된 전하가 순차 판독되어, 1 화소로 컬러 신호가 얻어지는 구성으로 되어있다(이하, 하기 비특허 문헌1 참조).
[비 특허 문헌1]
Dietmar Knipp, et al. "Stacked Amorphous Silicon Color Sensor", IEEE TRANSACTION ON ELECTRON DEVICES, VOL.49, No.1, JANUARY 2002, P. 170-176.
그런데, 여기서의 논점은, 전술한 광 도전막 적층형의 고체 촬상 소자에 있어서는, 각 파장 영역의 광을 각 광 도전막에 완전하게 흡수시키는 것이 곤란하다는 것이다. 결과적으로, 도 1에 도시한 바와 같이, 최상층의 광 도전막으로 흡수할 수 없는 청색의 파장 영역의 광(Hb)이 중간층이나 최하층의 광 도전막(103G), (103R)에 누설되어 포함되고, 또한 중간층의 광 도전막(103G)에서 흡수할 수 없는 녹색의 파장 영역의 광(Hg)이 최하층의 광도전막(103R)에 누설되는 것을 완전하게 방지할 수 없다. 그리고, 이렇게 광이 누설되어 새어나가기때문에, 색 분해능이저하됨과 함께, 각 광 도전막(103R, 103G, 103B)에서 목적으로 하는 파장 영역의 수광 신호 강도, 즉 감도를 저하시키는 요인으로 되어 있다.
그래서, 본 발명은 색 분해능이 우수하고, 또한 감도가 양호한 광 도전막 적층형의 단판식 컬러 고체 촬상 소자를 제공하는 것을 목적으로 한다.
도 1는 종래의 광도전막 적층형의 단판식 컬러 고체 촬상 소자에 있어서의 수광부의 단면도이다.
도 2는 실시예에 따른 고체 촬상 소자의 구성을 나타내는 도면이다.
도 3a 내지 3c는 반 투과 반사막 및 광 흡수막의 광 투과 특성을 나타내는 그래프이다.
도 4a 내지 4b는 고체 촬상 소자의 분광 특성을 도시하는 파장-광전류의 관계를 나타내는 그래프이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1 : 기판
3 : 수광부
5r, 5g, 5b : 광 도전막
7 : 투명 전극막
9g, 9b : 반 투과 반사막
11 : 광 흡수막
13 : 캐패시터
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 각 화소에 대응하는 기판 위 부분에 광 도전막과 그 상부의 투명 전극막으로 이루어지는 적층막을 복수의 막에 적층하여 이루어지는 수광부가 배치된 고체 촬상 소자가 제공되고, 이러한 고체 촬상장치에서는, 광 도전막 사이에 배치되는 투명 전극막이 소정의 파장 영역의 광을 반사시켜 이것보다도 긴 파장의 광을 투과시키는 반 투과 반사막을 샌드위칭하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 이러한 구성의 고체 촬상 소자에서는, 제1 광-전 변환막; 상기 제1 광-전 변환막상에 형성된 제2 광-전 변환막; 및 상기 제2 광-전 변환막위에 형성된 제3 광-전 변환막을 포함한다. 전술한 고체 촬상 소자에서는, 제1 반투과막이 제1 광-전 변환막과 제2 광-전 변환막사이에 형성되고, 제2 반투과막이 제2 광-전 변환막과 제3 광-전 변환막사이에 형성된다.
<실시예>
이하, 본 발명의 고체 촬상 소자의 실시 형태를 도면에 기초하여 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명을 적용한 고체 촬상 소자의 일례를 도시하는 주요부 구성도이다. 이 도면에 도시하는 고체 촬상 소자는 예를 들면 단결정 실리콘으로 이루어지는 기판(1)의 표면측에 복수의 화소가 매트릭스 형상으로 배열 형성된 것이고, 각 화소부상에 수광부(3)가 설치되어 있다.
각 수광부(3)는 기판(1)측에서 순서대로 적층된, 적색용의 광 도전막(5r), 녹색용의 광 도전막(5g), 및 청색용의 광 도전막(5b)를 구비하고 있다. 그리고, 이들의 광 도전막(5r, 5g, 5b)의 상하로는 투명 전극막(7)이 설치되고 있고, 이들의 투명 전극막(7) 사이에 각 광도전막(5r, 5g, 5b)가 샌드위칭된 상태로 되어 있다. 또한, 광도전막(5r, 5g, 5b) 사이에 배치된 투명 전극막(7)에는 특정 파장 영역의 광을 반사시키는 반 투과 반사막(9g, 9b)가 샌드위칭되어 있다. 이 때문에 광 도전막(5r, 5g) 사이 및 광 도전막(5g, 5b)사이의 투명 전극막(7)은 반 투과 반사막(9g, 9b)를 샌드위칭한 2층 구조로 되어 있다. 그리고 또한, 최하층의 투명 전극막(7)(즉, 하부 투명 전극막)과 기판(1)과의 사이에는, 광 흡수막(11)이 배치되어 있다.
다음에, 이상의 수광부(3)를 구성하는 각층을 상세하게 설명한다.
광 도전막(5r, 5g, 5b)는 여기서의 도시는 생략했지만 각각 다층막 구조이다. 이러한 다층막 구조에서, 광전 변환층을 해당 광전 변환막에 대한 전자 주입 저지층과 정공 주입 저지층과의 사이에 끼워 형성되는 적층막으로 이루어진다. 이 러한 적층 구조의 광 도전막(5r, 5g, 5b)는 일례로서 i-형의 비정질(amorphous) 실리콘으로 이루어지는 광전 변환막을 i-형의 비정질 탄화 실리콘(amorphous silicon carbide)으로 이루어지는 전자 주입 저지층과, p-형의 비정질 탄화 실리콘으로 이루어지는 정공 주입 저지층과 샌드위칭하여 이루어진다.
그리고, 최상부에 배치되는 광 도전막(5b)은 최상부의 투명 전극막(7)측에서 입사한 광(H) 중, 청색의 파장 영역 및 이것보다도 단파장측의 광(Hb)를 흡수하여, 청색의 파장 영역보다도 긴 파장 영역의 광을 투과하는 막 두께(tb)로 형성되어 있다. 또한, 중간부에 배치된 광 도전막(5g)은 최상부의 투명 전극막(7)측에서 입사하여 해당 광 도전막(5g)에 달한 광(H) 중, 녹색의 파장 영역의 광(Hg)을 흡수하여, 이것보다도 장파 길이 영역의 광을 투과하는 막 두께(tg)로 형성되어 있다. 또한, 최하부에 배치된 광 도전막(5r)은 최상부의 투명 전극막(7)측에서 입사하여 해당 광 도전막(5r)에 도달한 광, 즉 녹색의 파장 영역보다도 장파 길이 영역인 적색의 파장 영역의 광(Hr)을 흡수하는 막 두께(tr)로 형성되어 있다.
여기서, 이상의 막 두께(tb, tg, tr)은 각 광 도전막(5r, 5g, 5b)의 재질에 의해서 변화하는 광학 막 두께인 것으로 나타난다.
그리고, 이들의 광 도전막(5r, 5g, 5b)를 샌드위칭하는 상태에서 배치되는 각 투명 전극막(7)은 예를 들면 ITO(Indium Tin 0xide: 산화 인듐 주석), TO(Tin 0xide: 산화 주석), PET(polyethylene terephthalate: 폴리에틸렌 산화 주석), IZ0(Indium Zinc Oxide, IXO(인듐과 아연과 산소의 화합물)등으로 이루어진다.
또한, 광 도전막(5r, 5g)사이의 투명 전극막(7)에 샌드위칭된 반 투과 반사막(9g), 및 광 도전막(5g, 5b)사이의 투명 전극막(7)에 샌드위칭된 반 투과 반사막(9b)은 소정의 파장 영역의 광을 반사시켜 이것보다도 장파 길이측의 광을 투과시키도록 구성된 반 투과, 반 반사의 성질을 갖는 소위 다이크로익(Dichroic)미러 또는 다이크로익 필터로 이루어진다. 이러한 반 투과 반사막(9b, 9g)는 예를 들면, 다층막의 광 간섭 효과를 이용함으로써 소정의 파장 영역의 광만을 반사하여, 그것 이외의 파장 영역의 광을 투과하도록 구성되어 있다.
이 중, 상측에 배치되는 반 투과 반사막(9b)은 최상층에 배치된 투명 전극막(7)측에서 광 도전막(5b)에 입사된 광(H) 중, 그 하부의 광 도전막(5b)에서 흡수되는 청색의 파장 영역의 광(Hb)만을 반사하여, 이것보다도 장파 길이 영역의 광(H)를 투과시키는 구성으로 되어있다. 즉, 반 투과 반사막(9b)는 도 3a에 도시한 바와 같이, 청색의 파장 영역(490nm ∼ 550nm 정도)의 광(Hb)의 투과율 T(%)가 낮게, 이 파장 영역의 광(Hb)를 반사하고, 이것보다도 장파 길이 영역의 광의 투과율 T(%)가 높게 된다.
또한, 하부에 배치되는 반 투과 반사막(9g)은 최상층에 배치된 투명 전극막(7)측에서 입사되어 광 도전막(5g)에 달한 광(H)중, 해당 광 도전막(5g)에서 흡수되야하는 녹색의 파장 영역의 광(Hg)을 반사하여 그것 이외의 광을 투과시키는 구성으로 되어있다. 즉, 반 투과 반사막(9g)은 도 3b에 도시한 바와 같이, 녹색의 파장 영역(파장490nm ∼ 580nm)의 광(Hg)의 투과율 T(%)이 낮게 이 파장 영역의 광 (Hg)을 반사하여, 이것 이외의 파장 영역의 광의 투과율 T(%)가 높게 된다.
그리고, 기판(1)의 바로 윗쪽, 즉, 수광부(3)의 최하층에 배치된 광 흡수막(11)은 최상층의 투명 전극(7)측에서 입사되어 해당 광 흡수막(11)에 달한 광을 흡수하는 재료로 이루어진다. 여기서, 광 흡수막(11)에 달하는 광(Hr)은 광 도전막(5b, 5g, 5r)을 투과한 광이고, 청색의 파장 영역의 광(Hb)은 광 도전막(5b)에서 흡수되어, 녹색의 파장 영역의 광(Hg)은 광 도전막(5g)에서 흡수되는 것부터, 광 흡수막(11)은 특히 광 도전막(5r)에서 흡수되야하는 적색의 파장 영역의 광(Hr)이 흡수되는 막이면 좋다. 그래서, 광 흡수막(11)으로서는, 도 3c에 도시한 바와 같이, 장파 길이 영역(파장600nm 정도 이상)의 적색의 광(Hr)의 투과율 T(%)가 낮게, 이 파장 영역의 광(Hr)을 반사하여, 이것보다도 단파장 영역의 광의 투과율 T(%)가 높은 반 투과 반사막을 이용할 수 있다.
그리고, 도 2에 도시한 바와 같이, 이상과 같이 구성된 수광부(3)에는 각 광 도전막(5r, 5g, 5b)에 대응시킨 캐패시터(13)가 접속되어 있다. 이들의 캐패시터(13)는 예를 들면 도시한 바와 같이 기판(1)의 표면측에 형성된 p 웰 확산층(14)의 표면층에 패턴 형성된 각 N+확산층(15)으로 이루어진다. 그리고, 각 N+확산층(15)에 광 도전막(5r, 5g, 5b)의 상부 또는 하부에 접하여 설치된 한쪽의 투명 전극7(도면에 있어서는 하방의 투명 전극(7))으로부터 인출된 추출(extraction) 전극(17)이 접속되어 있다.
한편, 광 도전막(5r, 5g, 5b)의 상부 또는 하부에 접하여 설치된 한쪽의 투명 전극7(도면에 있어서는 상측의 투명 전극(7))은 공통의 전원 Vp에 접속된 구성으로 되어 있고, 광 도전막(5r, 5g, 5b)를 끼운 상하의 투명 전극(7) 사이를 흐르는 광전류가 각 수광 신호로서 캐패시터(13)에 의해 추출되어 축적되는 구성으로 되어 있다.
또한, 기판(1)의 표면층에는 N+확산층15과의 사이에 채널 영역이 되는간극(interval)(d)을 설치하여 전하 전송 영역(도시 생략)이 되는 확산층이 배치되어 있다. 그리고, 기판(1)의 채널 영역 상부에는 각 N+확산층(15)에 대응시켜 판독한 게이트(19)가 설치되고, 전하 전송 영역 위에는 여기서의 도시를 생략한 절연막을 개재하여 판독한 게이트(19)에 접속된 전송 전극(21)이 배치되어 고체 촬상 소자가 구성되어 있다. 이 고체 촬상 소자는 광 도전막을 적층시킨 CCD 형의 단판식 컬러 고체 촬상 소자이다.
이러한 구성의 고체 촬상 소자에서는, 복수의 광 도전막(5r, 5g, 5b)를 적층하여 이루어지는 수광부(5)에, 최상층의 투명 전극막(7)측에서 광(H)이 입사되면, 단파장 영역의 광으로부터 순서대로 광 도전막(5r, 5g, 5b)에 흡수되어 광전 변환되는 것으로 된다. 이 경우, 최상층의 광 도전막(5b)는 청색의 파장 영역의 광(Hb)을 흡수하는 막 두께(tb)로 형성되어 있기 때문에, 최상층의 투명 전극막(7)측에서 입사된 광(H) 중, 청색의 파장 영역의 광(Hb)는 최상층의 광 도전막(5b)에서 흡수된다. 더구나, 이 광 도전막(5b)의 하부에는 청색의 파장 영역의 광(Hb)만 반사시키는 반 투과 반사막(9b)이 배치되어 있기때문에, 광 도전막(5b)에서 흡수할 수 없던 청색의 파장 영역의 광(Hb)은 이 반 투과 반사막(9b)에서 반사되어 다시 광 도전막(5b)에 입사되어 흡수된다.
이 때문에, 반 투과 반사막(9b)이 설치되어 있지 않는 경우와 비교하여, 광 도전막(5b)에서의 청색의 파장 영역의 광(Hb)의 흡수 효율이 향상한다. 또한, 광 도전막(5b)에서 흡수할 수 없던 청색의 파장 영역의 광(Hb)은 하층의 광도전막(5g, 5r)에 누설된 것은 없기 때문에, 청색의 파장 영역의 광(Hb)을 확실하게 색 분리할 수 있다.
그리고, 광 도전막(5b)의 하층의 광 도전막(5g)에는 청색의 파장 영역의 광 (Hb)을 제외한 광만이 입사한다. 이 광 도전막(5g)은 녹색의 파장 영역의 광(Hg)을 흡수하는 막 두께(tg)로 형성되어 있기 때문에, 입사한 광 중, 녹색의 파장 영역의 광(Hg)이 광 도전막(5g)에서 흡수된다. 더구나, 이 광 도전막(5g)의 하부에는 녹색의 파장 영역의 광(Hg)만 반사시키는 반 투과 반사막(9g)이 배치되어 있기때문에, 광 도전막(5g)에서 흡수할 수 없던 녹색의 파장 영역의 광(Hg)은 이 반 투과 반사막(9g)으로 반사되어 다시 광 도전막(5g)에 입사되어 흡수된다.
이 때문에, 반 투과 반사막(9g)이 설치되어 있지 않는 경우와 비교하여 광 도전막(5g)에서의 녹색의 파장 영역의 광(Hg)의 흡수 효율이 향상한다. 또한, 광 도전막(5g)에서 흡수할 수 없던 녹색의 파장 영역의 광(Hg)은 하층의 광 도전막(5r)에 누설된 것은 없기 때문에, 청색의 파장 영역의 광(Hb)이 분리된 광으로부터, 녹색의 광(Hg)을 확실하게 색 분리할 수 있다.
그리고 이러한 구조로 인해, 최하층의 광 도전막(5r)에는 청색 및 녹색의 파장 영역의 광 Hb 및 Hg을 확실하게 분리한 광, 즉 적색의 파장 영역의 광(Hr) 및 이것보다도 장파 길이 영역의 광만이 입사한다. 그리고, 최하층의 광 도전막(5r)은 적색의 파장 영역의 광(Hr)을 흡수하는 막 두께로 형성되어 있고, 이 하부에는 적색의 파장 영역의 광(Hr)을 흡수하는 광 흡수막(11)이 설치되어 있기 때문에, 광 도전막(5g)에서 흡수할 수 없던 적색의 파장 영역의 광(Hr)이 반사에 의해서 다시광 도전막(5r)보다도 상측의 광 도전막(5g, 5b)에 누설되는 것은 없다.
이 때문에, 광 흡수막(11)이 설치되어 있지 않는 경우와 비교하여, 광 분리된 적색의 파장 영역의 광(Hr)이 반사에 의해서 다시 상측의 광 도전막(5g, 5b)에 누설되는 것을 방지할 수 있다.
그리고, 상술한 바와 같이 각 광 도전막(5r, 5g, 5b)사이에서의 소정의 파장 영역의 광이 누설되는 것을 방지할 수 있기때문에, 도 4a의 분광 특성도에 도시한 바와 같이, 각광 도전막(청, 녹, 적)으로부터 추출되는 광전류의 파장 피크의 반값(half-value) 폭이 좁게 되어, 각 광 도전막에 있어서의 광 분리 특성이 양호하여 진다. 이 때문에, 이들의 각 광전류를 각 색의 수광 신호로 하는 것으로, 광 재현성이 양호한 촬상이 가능하게 된다.
이것에 대하여, 반 투과 반사막(9g, 9b) 및 광 흡수막(11)이 설치되어 있지 않다. 도 1에 도시한 수광부를 갖는 종래 구성의 고체 촬상 소자에서는, 상층의 광 도전막으로 흡수되는 파장 영역의 광이 하층의 광 도전막에 누설되기 때문에, 도 4b의 분광 특성도에 도시한 바와 같이, 광 도전막(청, 녹, 적)으로부터 추출되는 광 전류의 파장 피크가 완만하고, 각 광 도전막에 있어서의 광 분리 특성이 나쁘던 것이었다.
또한, 본 실시 형태의 고체 촬상 소자에서는, 상술한 바와 같이, 상층의 광 도전막(5g, 5b)에서는, 각각의 하부에 배치된 반 투과 반사막(9g, 9b)에서의 반사광도 광전 변환에 기여하기 때문에, 반 투과 반사막(9g, 9b)가 없는 종래 구조와 비교하여, 감도의 향상을 도모하는 것도 가능하다. 이에 의해, 광 도전막(5g, 5b)을 얇게 해도 감도 특성을 얻기 쉽게 되기 때문에, 얇은 구조의 수광부 구조를 기대할 수 있다.
그리고, 각 광 도전막(5r, 5g, 5b)이 각각에 독립한 투명 전극막(7)으로 샌드위칭되어 있기 때문에, 각 광 도전막(5r, 5g, 5b)에서 동시에 각 캐패시터(13)에 전하를 판독하는 것 같은 구동을 행하는 것도 가능하다.
이하, 도 2을 이용하여 설명한 고체 촬상 소자에 있어서의 광 분리 특성의 향상과 감도의 향상에 대하여, 간단한 모델로 설명한다.
여기서, 수광부(3)를 구성하는 광 도전막(5r, 5g, 5b)이 모두 동일한 물질(광 흡수 계수 α)로 되어 있다고 한다. 또한, 광 도전막(5r, 5g, 5b)의 막 두께를 각각(tr, tg, tb)로 하여, 투명 전극(7)으로서는 광 흡수나 반사는 없는 것으로 근사한다. 그리고, 수광부(3)에 입사한 광(H)의 강도를 Io로 한다. 이 경우에 있어서, 수광부(3)의 표면에서 x의 거리(깊이)에 있어서의 광(H)에 의한 전하 e의 발생 비율은 다음과 같다.
g(x) = Ioλ/ hc ×α×exp(-αx) (여기서 h는 플랑크 상수, c는 광속)
종래구조에서는, 표면(거리 0)으로부터 tb만큼 떨어진 청색의 광 도전막(5b)을 흐르는 전류 J는 다음과 같이 표현된다.
J1 = -qㆍINT[g(x)] = -qIoλ/ hcㆍ(1-exp(-αx)) ...(1)가 된다. 여기서, INT는 구간0으로부터 tb까지의 적분인 것으로 한다.
한편, 본 발명의 구조에 있어서의 전류 J는 청색의 광 도전막(5b)와 녹색의 광 도전막(5g)와의 사이에 배치된 반 투과 반사막(9b)가 청색의 파장 영역의광(Hb)을 100% 반사하여, 이것보다도 장파 길이측을 100% 투과하는 것으로 근사적으로 취급한다....(2)
그리고, 반 투과 반사막(9b)에서의 청색의 파장 영역의 광(Hb)의 반사에 의한 광전류 Jlref로서, Jlref = KbㆍJ1ㆍexp(-αtb)...(3)의 광전류가 가해진다. 여기서, (2)에서는, K는 Kb = 1(λ<= λbg), Kb = 0(λ> λbg)이다. 즉, (3)식을 통한 종래 구조와 비교하여, 더 많은 광 전류가 청색 파장 영역에서의 흡수를 통해 도출될 수 있다.
또한, 이와 같은 양의 성분이 하부의 녹색의 광 도전막(5g)에서의 광전 변환에 섞이지 않아, 색 분해능이 향상하게 된다. 즉, 중간층인 녹색용의 광 도전막(5g)에서의 광전 변환은 종래 구조에서는 상층의 광 도전막(5b)에서의 청색의 파장 영역의 광(Hb)의 누설이 있을 수 있는데 대하여, 본 발명의 구조에서는 청색의 파장 영역의 광(Hb)이 반 투과 반사막(9b)에서 컷트(cut)되는 것이다.
또한 마찬가지로, 녹색용의 광 도전막(5g)의 하부의 반 투과 반사막(9g)에서의 녹색의 파장 영역의 광(Hg)의 반사 성분에 의해 본 발명의 구조에서는 상기와 마찬가지인 감도 향상이 기대될 수 있다. 그리고, 이상과 같이 청색의 광(Hb) 및 녹색의 광(Hg)이 반사 성분으로 되는 것으로 이들의 광(Hb, Hg)이 최하층의 광 도전막(5r)에 혼입하지 않기 때문에, 이 광 도전막(5r)에서는 적색의 파장 영역의 광 (Hr)을 주체로 한 광전 변환을 행할 수 있는 것이다.
또한, 이상의 실시 형태에 있어서는, 적색용의 광 도전막(5r)의 하층에 광 흡수막(11)을 설치한 구성을 설명했다는 점을 유의한다. 그러나, 적색의 파장 영역의 광(Hr)의 광 강도가 비교적 약한 경우에는, 광 흡수막(11)에 대한 대안으로서, 적색의 파장 영역의 광(Hr)을 반사하는 반사막을 배치해도 된다. 이에 의해,보다 많은 적색의 파장 영역의 광(Hr)을 광 도전막(5r)에서 광전 변환시켜, 적색의 파장 영역의 광 강도를 높일 수 있다. 이 경우에는, 최하층의 광 도전막(5r)에서도, 그 하부에 배치된 반사막에서의 반사광도 광전 변환에 기여시킬 수 있기 때문에, 도 1을 이용하여 설명한 종래 구조와 비교하면, 광 도전막(5r)을 얇게 해도 감도 특성을 얻어 쉽게 되고, 또한 더욱 얇은 구조의 수광부 구조를 기대할 수 있다.
또한, 적색용의 광 도전막(5r)은 광 흡수 막(11) 또는 반사 막중 어느 하나에 제공될 필요가 없고, 적색의 파장 영역의 광(Hr)의 상층에의 누설이 문제로 되지 않는 경우에는, 이들의 막을 설치하지 않더라도 좋다. 이 경우, 적색용의 광 도전막(5r)의 하층에는, 투명 전극막(7)을 설치하지 않고, 기판(1)에 형성한 확산층을 하층의 전극으로서 이용한 구성으로 하는 것도 가능하다.
또한, 이상의 실시 형태에 있어서는, 본 발명을 CCD 형의 고체 촬상 소자에 적용한 실시 형태를 설명했다. 그러나, 본 발명의 고체 촬상 소자는, M0S 형(CM0S 센서)의 고체 촬상 소자에도 마찬가지로 적용 가능하다. 이 경우, 도 2를 이용하여 설명한 전송 전극(21) 및 그 하부의 전하 전송 영역에 대한 대안으로서, 판독 게이트(19)에 접속된 배선 및 구동 회로를 기판(1)상 및 그 표면층에 설치하는 것으로 한다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 고체 촬상 소자에 따르면, 광 도전막 적층형의 단판식 컬러 고체 촬상 소자에 있어서의 광 도전막 사이의 투명 전극막에, 소정의 파장 영역의 광을 반사시켜 이것보다도 장파 길이측의 광을 투과시키는 반 투과 반사막을 설치함으로써, 상측의 광 도전막으로 흡수되지 않은 광 중의 특정한 파장 영역의 광만을 반 투과 반사막으로 반사시켜 다시 상측의 광 도전막으로 흡수시킬 수 있다. 이러한 구조로 인해, 하층의 광 도전막에의 특정한 파장 영역의 광이 누설되는 것을 방지하여 색 분해능의 향상을 도모할 수 있게 되어, 결과적으로 색 재현성의 향상을 도모하는 것이 가능하게 됨과 함께, 상층의 광 도전막에 있어서는 반사광도 광전 변환에 기여시켜 양자 효율의 향상을 도모하여, 결과적으로 감도의 향상을 도모하는 것이 가능하게 된다.

Claims (8)

  1. 화소에 대응하는 기판 위 부분에, 그 각각이 광 도전막과 그 상부의 투명 전극막으로 구성되는 적층막(lamination layer)을 적층하여 이루어지는 수광부(light receiving section)가 배치된 고체 촬상 소자에 있어서,
    상기 광 도전막 사이에 배치되는 상기 투명 전극막은 소정의 파장 영역의 광을 반사시키고, 장-파장(long-wavelength)측의 광은 투과시키는 반 투과 반사막을 갖는 고체 촬상 소자.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 기판과 상기 광 도전막의 사이에, 상기 기판측에서 순서대로, 상기 복수의 광 도전막을 투과한 광을 흡수하는 광 흡수막과 하부 투명 전극막이 설치된 고체 촬상 소자.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 기판과 상기 광 도전막의 사이에, 상기 기판측에서 순서대로, 상기 복수의 광 도전막을 투과한 광을 반사하는 반사막과 하부 투명 전극막이 설치된 고체 촬상 소자.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 광 도전막은 상기 상부 막쪽으로는 막 두께가 감소하고,
    상기 반 투과 반사막에 의해 반사된 상기 소정의 파장 영역은 상기 상부 막쪽으로는 짧게 설정되어 있는 고체 촬상 소자.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 광 도전막 중 중간부 및 최하부에 배치된 각각의 광 도전막은 상기 광 도전막에 입사하여 하부에 위치한 상기 막에 의해 반사된 광을 흡수하는데 충분한 막 두께를 갖는 고체 촬상 소자.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 투명 전극막은 상기 각각의 광 도전막에 축적된 전하를 판독하여 축적하기 위한 캐패시터가 접속되어 있는 고체 촬상 소자.
  7. 고체-촬상 소자에 있어서,
    제1 광-전 변환 막(optical-electrical layer);
    상기 제1 광-전 변환 막위에 형성된 제2 광-전 변환 막; 및
    상기 제2 광-전 변환 막위에 형성된 제3 광-전 변환 막을 포함하고,
    상기 제1 광-전 변환 막과 상기 제2 광-전 변환 막사이에 제1 반 투과 막이 형성되고,
    상기 제2 광-전 변환 막과 상기 제3 광-전 변환 막사이에 제2 반 투과 막이형성되는 고체 촬상 소자.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제1, 제2 및 제3 광-전 변환 막으로부터의 신호들이 처리되고,
    촬상 영역내의 화소에 대해 컬러 신호가 생성되는 고체 촬상 소자.
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