JPS61234072A - 固体撮像素子 - Google Patents
固体撮像素子Info
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- JPS61234072A JPS61234072A JP60075862A JP7586285A JPS61234072A JP S61234072 A JPS61234072 A JP S61234072A JP 60075862 A JP60075862 A JP 60075862A JP 7586285 A JP7586285 A JP 7586285A JP S61234072 A JPS61234072 A JP S61234072A
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- Japan
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- light
- photodiode
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- Pending
Links
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- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims abstract description 8
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 claims description 2
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 13
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 abstract description 13
- 239000010703 silicon Substances 0.000 abstract description 13
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 abstract description 11
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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
- H01L27/14643—Photodiode arrays; MOS imagers
- H01L27/14645—Colour imagers
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
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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）
本発明はビデオカメラ等に用いることができるカラー用
固体撮像素子に関するものである。
固体撮像素子に関するものである。
（従来の技術）
近年、固体撮像素子の性能向上は目ざましいものがあり
、とりわけ家庭用カラービデオカメラを中心として実用
段階に達しつつある。
、とりわけ家庭用カラービデオカメラを中心として実用
段階に達しつつある。
第３図は、従来の固体撮像素子における画素の模式的断
面図を示すものである。それぞれの画素はカラー化した
ときの青色光、緑色光および赤色光に感度をもつものに
相当する。第３図において１はｎ型シリコン基板、２は
ｐ型領域、３は二酸化シリコン膜、４．１４．２４はｐ
ｎ接合フォトダイオードを形成するｎ型領域、５，１５
．２５は出力線につながるドレイン部を形成するｎ型領
域、６゜１６．２６は信号読み出しのためのスイッチン
グゲートを形成する多結晶シリコン膜である。なおｐ型
領域２は１０”ａｍ−”オーダの不純物濃度を有し、数
μｍの接合深さで素子内一様に形成されている。
面図を示すものである。それぞれの画素はカラー化した
ときの青色光、緑色光および赤色光に感度をもつものに
相当する。第３図において１はｎ型シリコン基板、２は
ｐ型領域、３は二酸化シリコン膜、４．１４．２４はｐ
ｎ接合フォトダイオードを形成するｎ型領域、５，１５
．２５は出力線につながるドレイン部を形成するｎ型領
域、６゜１６．２６は信号読み出しのためのスイッチン
グゲートを形成する多結晶シリコン膜である。なおｐ型
領域２は１０”ａｍ−”オーダの不純物濃度を有し、数
μｍの接合深さで素子内一様に形成されている。
以上のように構成された画素列の単位画素について、そ
の動作を説明する。
の動作を説明する。
第４図は、第３図に示すＡ−Ａ’に沿って信号を読み出
した直後の電子ポテンシャルを示したものである。なお
図中の丸印は入射光により発生した電荷、また矢印は電
荷の動きを示している。ｎ型基板１に正のバイアス電圧
Ｖｍｍｈを印加した状態のもとでｐｎ接合フォトダイオ
ードを形成する。
した直後の電子ポテンシャルを示したものである。なお
図中の丸印は入射光により発生した電荷、また矢印は電
荷の動きを示している。ｎ型基板１に正のバイアス電圧
Ｖｍｍｈを印加した状態のもとでｐｎ接合フォトダイオ
ードを形成する。
ｎ型領域４を通って入射した光は光電変換され電荷を発
生するが、その発生位置により２方向に分離される。す
なわち、第４図の電子ポテンシャルの最大値より表面側
で発生した電荷は矢印（イ）のように移動し、フォトダ
イオードに蓄積され信号電荷となるが、それより深部で
発生した電荷は矢印（ロ）のように移動し、ｎ型基板１
へ吸収されてしまい信号電荷とはならない。矢印（イ）
のように移動した電荷はｐｎ接合容量に一定期間蓄積さ
れたのち、スイッチングゲート６によりドレイン部５へ
と読み出され信号電流となる。ここでカラー素子として
用いられる場合は各フォトダイオード４．１４および２
４はそれぞれ波長域の定まった光信号電流を検知するこ
とになる。
生するが、その発生位置により２方向に分離される。す
なわち、第４図の電子ポテンシャルの最大値より表面側
で発生した電荷は矢印（イ）のように移動し、フォトダ
イオードに蓄積され信号電荷となるが、それより深部で
発生した電荷は矢印（ロ）のように移動し、ｎ型基板１
へ吸収されてしまい信号電荷とはならない。矢印（イ）
のように移動した電荷はｐｎ接合容量に一定期間蓄積さ
れたのち、スイッチングゲート６によりドレイン部５へ
と読み出され信号電流となる。ここでカラー素子として
用いられる場合は各フォトダイオード４．１４および２
４はそれぞれ波長域の定まった光信号電流を検知するこ
とになる。
（発明が解決しようとする問題点）
上記のような構成では光電変換が行なわれる活性層の幅
が各フォトダイオードに対して同一であるため各波長域
の光に対して感度特性にアンバランスをもたらす欠点を
有していた。これはシリコン内での光吸収係数が波長依
存性をもっており。
が各フォトダイオードに対して同一であるため各波長域
の光に対して感度特性にアンバランスをもたらす欠点を
有していた。これはシリコン内での光吸収係数が波長依
存性をもっており。
長波長光においては、シリコン基板深部で光電変換する
ため電荷の一部がシリコン基板に吸収され信号電流に寄
与しなくなるためである。
ため電荷の一部がシリコン基板に吸収され信号電流に寄
与しなくなるためである。
本発明の目的は、従来の欠点を解消し、カラー化したと
きの各フォトダイオードの感度低下および分光感度特性
の劣化を抑制することのできるカラー用固体撮像素子を
提供することである。
きの各フォトダイオードの感度低下および分光感度特性
の劣化を抑制することのできるカラー用固体撮像素子を
提供することである。
（問題点を解決するための手段）
本発明の固体撮像素子は、半導体基板の主表面から、こ
の半導体基板の深さ方向に導電型を交互に変えて、順次
第１の領域、第２の領域を有し、この第１の領域と第２
の領域とでフォトダイオードを構成し、領域の異なるフ
ォトダイオード列を規則的に配列されているものである
。
の半導体基板の深さ方向に導電型を交互に変えて、順次
第１の領域、第２の領域を有し、この第１の領域と第２
の領域とでフォトダイオードを構成し、領域の異なるフ
ォトダイオード列を規則的に配列されているものである
。
（作 用）
上記構成の固体撮像素子では各色相に割り当てられたフ
ォトダイオードに入射する光成分のほとんどが信号電荷
となるため、固体撮像素子全体としての感度低下および
分光感度特性の劣化に対して大幅な改善が可能となる。
ォトダイオードに入射する光成分のほとんどが信号電荷
となるため、固体撮像素子全体としての感度低下および
分光感度特性の劣化に対して大幅な改善が可能となる。
（実施例）
本発明の一実施例について、第１図および第２図に基づ
いて説明する。
いて説明する。
第１図は本発明の固体撮像素子の３画素分の模式的断面
図を示すものである。同図において第３図と同一部分に
は同一符号を付し、その説明を省略する。
図を示すものである。同図において第３図と同一部分に
は同一符号を付し、その説明を省略する。
第３図においてｎ型領域４，１４および２４が、第１図
においては各フォトダイオードの割り当てられた分光特
性になるように厚さを調節して、それぞれ、７，１７．
２７となっている。
においては各フォトダイオードの割り当てられた分光特
性になるように厚さを調節して、それぞれ、７，１７．
２７となっている。
第２図（ａ）および（ｂ）は、第１図に示すＢ−Ｂ’お
よびｃ−ｃ’に沿って信号を読み出した直後のポテンシ
ャル分布を示したものである。図中の丸印および矢印は
、第４図の場合と同様に電荷の動きを示している。ｎ型
領域７，１７および２７を通って入射した光は電荷を発
生するが、ｐ型頭域で発生した電荷のうち１表面方向へ
移動した電荷だけが信号電荷となることは、第３図に示
す従来構成の場合と同じである。
よびｃ−ｃ’に沿って信号を読み出した直後のポテンシ
ャル分布を示したものである。図中の丸印および矢印は
、第４図の場合と同様に電荷の動きを示している。ｎ型
領域７，１７および２７を通って入射した光は電荷を発
生するが、ｐ型頭域で発生した電荷のうち１表面方向へ
移動した電荷だけが信号電荷となることは、第３図に示
す従来構成の場合と同じである。
しかし１本実施例においては赤色光（長波長光）用ダイ
オードを形成するｎ型領域２７は６ないしｌ。
オードを形成するｎ型領域２７は６ないしｌ。
μｍと極めて厚く形成されているため、第２図（ｂ）に
示すようなポテンシャル分布となっている。このため光
励磁された大部分の電荷は、拡散領域内で検出され信号
電荷となるためｎ型シリコン基板１へ吸収される電荷は
著しく減少する。緑色光用フォトダイオードではｎ型領
域１７の幅は赤色光用ｎ型領域よりやや小さくし、吸収
係数に合わせた値（３ないし６μｍ）をとっている。す
なわち、中間波長域の光は充分検知されるが、長波長光
成分はｎ型シリコン基板１に排除される。また、Ｂ−Ｂ
″で示す短波長用ｎ型領域７のポテンシャル分布を第２
図（ａ）に示すが、これは従来構成の第４図の場合とほ
とんど同じもので、表面から浅い所にポテンシャル井戸
を形成し、中間波長域以上の長波長光によって励磁され
る電荷をｎ型シリコン基板へ拡散吸収させる形状となっ
ている。
示すようなポテンシャル分布となっている。このため光
励磁された大部分の電荷は、拡散領域内で検出され信号
電荷となるためｎ型シリコン基板１へ吸収される電荷は
著しく減少する。緑色光用フォトダイオードではｎ型領
域１７の幅は赤色光用ｎ型領域よりやや小さくし、吸収
係数に合わせた値（３ないし６μｍ）をとっている。す
なわち、中間波長域の光は充分検知されるが、長波長光
成分はｎ型シリコン基板１に排除される。また、Ｂ−Ｂ
″で示す短波長用ｎ型領域７のポテンシャル分布を第２
図（ａ）に示すが、これは従来構成の第４図の場合とほ
とんど同じもので、表面から浅い所にポテンシャル井戸
を形成し、中間波長域以上の長波長光によって励磁され
る電荷をｎ型シリコン基板へ拡散吸収させる形状となっ
ている。
以上のように、本実施例によれば、カラー化の際に必要
な各フォトダイオードの光電変換特性が最大限に発揮さ
れ、素子全体として感度が高く、分光感度特性の優れた
ものとなる。
な各フォトダイオードの光電変換特性が最大限に発揮さ
れ、素子全体として感度が高く、分光感度特性の優れた
ものとなる。
なお１本実施例では、シリコン基板をｎ型としたが、Ｐ
型でもｐｎｐ構成とすることにより同様の効果が得られ
る。またフォトダイオードをシリコン基板内に形成した
ｐｎ接合としたが、アモルファスシリコンあるいは化合
物半導体による構成でも同様の効果が得られる。
型でもｐｎｐ構成とすることにより同様の効果が得られ
る。またフォトダイオードをシリコン基板内に形成した
ｐｎ接合としたが、アモルファスシリコンあるいは化合
物半導体による構成でも同様の効果が得られる。
また、深さ方向に厚さが変化したｎ型領域は、イオン注
入法、あるいはエピタキシャル法により容易に形成でき
る。
入法、あるいはエピタキシャル法により容易に形成でき
る。
（発明の効果）
本発明によれば、カラー化に必要な各フォトダイオード
の分光感度特性をｎ型拡散領域層の幅の調整によりコン
トロールすることができ、カラー素子用フィルタ構成が
容易となる効果がある。極端な場合にはフィルターレス
カラー素子としての可能性も十分期待できる。
の分光感度特性をｎ型拡散領域層の幅の調整によりコン
トロールすることができ、カラー素子用フィルタ構成が
容易となる効果がある。極端な場合にはフィルターレス
カラー素子としての可能性も十分期待できる。
第１図は本発明の一実施例による固体撮像素子の３画素
分の模式的断面図、第２図（ａ）、（ｂ）は同深さ方向
のポテンシャル分布図、第３図は従来の固体撮像素子の
画素列の模式的断面図、第４図は同深さ方向のポテンシ
ャル分布図である。 １ ・・・ ｎ型シリコン基板、 ２・・・ Ｐ型頭域
、３ ・・・シリコン膜、 ４ 、１４，２４．７ 、
１７．２７・・・ｎ型領域、 ５，１５．２５・・・
ｎ型ドレイン領域。 ６．１６．２６・・・多結晶シリコン膜。 特許出願人 松下電子工業株式会社 第１図 第２図 （ａ）（ｂ） 第３図 Ａ′ 第４図
分の模式的断面図、第２図（ａ）、（ｂ）は同深さ方向
のポテンシャル分布図、第３図は従来の固体撮像素子の
画素列の模式的断面図、第４図は同深さ方向のポテンシ
ャル分布図である。 １ ・・・ ｎ型シリコン基板、 ２・・・ Ｐ型頭域
、３ ・・・シリコン膜、 ４ 、１４，２４．７ 、
１７．２７・・・ｎ型領域、 ５，１５．２５・・・
ｎ型ドレイン領域。 ６．１６．２６・・・多結晶シリコン膜。 特許出願人 松下電子工業株式会社 第１図 第２図 （ａ）（ｂ） 第３図 Ａ′ 第４図
Claims (1)
- 半導体基板の主表面から、前記半導体基板の深さ方向に
導電型を交互に変えて、順次第１の領域、第２の領域を
有し、前記第１の領域と第２の領域とでフォトダイオー
ドを構成し、領域の厚さが異なるフォトダイオード列を
規則的に配列してな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 |
|---|---|---|---|
| JP60075862A JPS61234072A (ja) | 1985-04-10 | 1985-04-10 | 固体撮像素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60075862A JPS61234072A (ja) | 1985-04-10 | 1985-04-10 | 固体撮像素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61234072A true JPS61234072A (ja) | 1986-10-18 |
Family
ID=13588478
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60075862A Pending JPS61234072A (ja) | 1985-04-10 | 1985-04-10 | 固体撮像素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61234072A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20040036087A (ko) * | 2002-10-23 | 2004-04-30 | 주식회사 하이닉스반도체 | 광의 파장에 따라 포토다이오드의 깊이가 다른 씨모스이미지센서 및 그 제조 방법 |
| KR100710207B1 (ko) * | 2005-09-22 | 2007-04-20 | 동부일렉트로닉스 주식회사 | 씨모스 이미지 센서의 제조방법 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5746616U (ja) * | 1980-08-26 | 1982-03-15 | ||
| JPS5963778A (ja) * | 1982-10-01 | 1984-04-11 | Hamamatsu Tv Kk | シリコンホトダイオ−ド装置およびその製造方法 |
-
1985
- 1985-04-10 JP JP60075862A patent/JPS61234072A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5746616U (ja) * | 1980-08-26 | 1982-03-15 | ||
| JPS5963778A (ja) * | 1982-10-01 | 1984-04-11 | Hamamatsu Tv Kk | シリコンホトダイオ−ド装置およびその製造方法 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20040036087A (ko) * | 2002-10-23 | 2004-04-30 | 주식회사 하이닉스반도체 | 광의 파장에 따라 포토다이오드의 깊이가 다른 씨모스이미지센서 및 그 제조 방법 |
| KR100710207B1 (ko) * | 2005-09-22 | 2007-04-20 | 동부일렉트로닉스 주식회사 | 씨모스 이미지 센서의 제조방법 |
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