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JPH0135549B2 - - Google Patents

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Publication number
JPH0135549B2
JPH0135549B2 JP58239382A JP23938283A JPH0135549B2 JP H0135549 B2 JPH0135549 B2 JP H0135549B2 JP 58239382 A JP58239382 A JP 58239382A JP 23938283 A JP23938283 A JP 23938283A JP H0135549 B2 JPH0135549 B2 JP H0135549B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
photosensitive
section
state imaging
solid
imaging device
Prior art date
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Expired
Application number
JP58239382A
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English (en)
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JPS60130274A (ja
Inventor
Nozomi Harada
Okio Yoshida
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tokyo Shibaura Electric Co Ltd filed Critical Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Priority to JP58239382A priority Critical patent/JPS60130274A/ja
Priority to US06/681,188 priority patent/US4651001A/en
Priority to DE3486284T priority patent/DE3486284T2/de
Priority to EP84308776A priority patent/EP0146375B1/en
Publication of JPS60130274A publication Critical patent/JPS60130274A/ja
Publication of JPH0135549B2 publication Critical patent/JPH0135549B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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    • H01L2224/73251—Location after the connecting process on different surfaces
    • H01L2224/73265—Layer and wire connectors

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  • Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
  • Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の技術分野］ 本発明は異なる感知波長領域を持つ感光部を同
一半導体基板上に積層した固体撮像装置に関す
る。
［発明の技術的背景とその問題点］ 現在例えば可視波長光、又は赤外波長光を別々
に撮像する固体撮像装置はある。そして、同一基
板上これら２つの感光部を設けた固体撮像装置は
前に我々が提案している（特願昭57−166563号
（特開昭59−57588号））。しかし先に提案したもの
は、異なる感知波長領域を持つ感光部を基板の同
じ平面上に形成したものであるため、十分に高密
度化することができないという難点があつた。
［発明の目的］ 本発明は異なる感知波長領域を持つ感光部を高
密度に設けた固体撮像装置を提供することを目的
にする。
［発明の概要］ 本発明は、半導体基板上に、異なる感知波長域
をもつ第１および第２の感光部を積層形成し、各
感光部で蓄積された信号電荷を取り出すための信
号電荷読出し部を設けて固体撮像装置に構成す
る。具体的には例えば、半導体基板上に長波長光
に感応する第１の感光部としてPN接合またはシ
ヨツトキー接合を用いたホトダイオードアレイを
形成し、この上に短波長孔に感応する第２の感光
部として光導電膜を用いた感光セルアレイを形成
すればよい。
［発明の効果］ 本発明によれば、異なる感知波長領域をもつ感
光部を高密度に集積した固体撮像装置が得られ
る。
［発明の実施例］ 本発明の実施例を図面を用いて説明する。第１
図は本発明の一実施例であり、信号電荷読出し部
にインターライン転送CCD（Interline Transfer
CCD：以後IT―CCDと呼ぶ）を用いた固体撮像
装置の構造説明図である。ａはCCDの転送方向
に沿う二画素部分の平面図、ｂ，ｃはそれぞれａ
のＡ―A′，Ｂ―B′断面図である。これを製造工
程に従つて説明すれば、ｐ型半導体基板１上に信
号電荷を読み出すための垂直CCDチヤンネルn+
層２と赤外光に感度がある白金−シリコン（Pt
―Si）シヨツトキーダイオード（以後Pt―Siダイ
オードと呼ぶ）３のアレイ（第１の感光部）を形
成せしめる。そして、この半導体基板１上にIT
―CCDを知る当事者においては周知のことであ
るように、ゲート絶縁層４を介して垂直CCD１
１の転送ゲート電極５を形成する。次にこの上に
絶縁層６を設け、この絶縁層９上に例えば酸化イ
ンジウム（In2O3）等の透明導電膜により画素電
極７を設ける。次に可視光に感度のある光導電膜
として例えばアモルフアス・シリコン（以後ａ―
Siと呼ぶ）層８を全面に形成し、更にその上に
In2O3等による透明電極９を全面に形成する。こ
うして画素電極７とａ―Si層８と透明電極９によ
り、可視光に感応する第２の感光部が第１の感光
部に積層された形で構成される。なお画素電極７
は絶縁層６に設けられた接続孔を介して、基板１
のPtSiダイオード３に隣接して形成された蓄積ダ
イオードとなるn+層１０に接続されている。
ａ―Si層８は、可視波長光（λ＝0.4〜0.7μm）
を吸収し信号電荷を発生する。この信号電荷（こ
の場合は電子）は前記透明電極９と画素電極７間
に印加された電界により画素電極７へ走行される
ことになる。
このように構成された固体撮像装置の動作を説
明する。光学像は透明電極９側から入射されると
する。入射光のうち、ａ―Si層８で可視光が吸収
され、それより長波長の赤外光はこれを透過す
る。画素電極７でも赤外光の吸収は少なく、その
ため赤外光は赤外光に感度があるPt―Siダイオー
ド３へ到達する。即ち本実施例の固体撮像装置で
は第１の感光部であるPt―Siダイオード３で赤外
光を検知し、第２の感光部であるａ―Si層８で可
視光を検知する。Pt―Siダイオード３で感知、蓄
積された信号電荷は前記垂直CCD転送電極５1に
正パルス電圧を印加して垂直CCDチヤネルn+層
２へ転送し読出される。この場合、信号電荷の垂
直CCDチヤネルn+層２内での転送はこの転送電
極５1とこれに隣接して連続して形成せしめた転
送電極に４相の負クロツク・パルスφ1〜φ4を印
加して行なう。
一方可視光を吸収してａ―Si層８内で発生した
信号電荷は画素電極７へ走行し、n+層１０から
なる蓄積ダイオードに蓄積される。この蓄積ダイ
オードに蓄積された信号電荷は、Pt―Siダイオー
ド３の場合と同様に転送電極５2に正パルス電圧
を印加して垂直CCDチヤネルn+層２へ転送し読
出される。
垂直CCD１１は、第１図ａから明らかなよう
に２画素セルで一段CCDが形成されており、そ
れぞれφ1とφ2そしてφ3とφ4がある。ここでφ1と
φ3に正パルス電圧を印加すると転送ゲート電極
５2によつて各画素電極７上のａ―Si層８の信号
電荷を取り出すことができ、φ2とφ3に正パルス
電圧を印加すると転送ゲート電極５1によつて各
画素のPt―Siダイオード３に蓄積された信号電荷
を読出すことができる。
以上説明したように蓄積ダイオードとなるn+
層１０に接続した画素電極７を赤外光を透過する
材料費にして形成し、この赤外光を感知する第１
の感光部であるPt―Siダイオード３上に可視光を
感知するａ―Si層８を第２の感光部として積層し
ている。ここで可視光に対しては、連続して形成
されたａ―Si層８が感光部であるため、画素電極
７を基板に導くための接続孔及び蓄積ダイオード
n+層１０は加工精度上可能なだけ小さくてよく、
１画素セル内に２つの感光セルが設けられている
にもかかわらず、高密度化が可能である。又、本
発明の提供する固体撮像装置は可視光信号と赤外
光信号の取り出し方に種々の方法が可能であり、
応用によつてそれに合つた信号処理が可能であ
る。その一例を第２図を用いて説明する。説明の
便宜上第１図ａの構成図を第２図ａのように書
く。
即ち赤外光感光セルのPt―SiダイオードをR1，
R2そして可視光感光セル用の蓄積ダイオードを
V1，V2と示す。そして、前述したようにφ1とφ3
に正パルス電圧を印加すると可視光信号をV1と
V3から読出すことができ、φ2とφ4に正パルス電
圧を印加すると赤外光信号を読出すことができ
る。ここでこのような構成を複数個２次元的に配
置した２次元固体撮像装置では、１フレーム画素
を２フイールドより構成する撮像方式を採用した
場合、ｂ図に示すように、Ａフイールドからは可
視光信号Svだけを、Ｂフイールドからは赤外光
信号SRだけを取り出すことができる。この方式は
一方のフイールドで可視光の画像を処理し、次の
フイールドで赤外光の画像と演算処理を行ないた
い場合有用である。又ｃ図に示すように、可視と
赤外光による信号を１段CCDにて集め読出すこ
とも可能で、この場合広範囲感知波長域を持つた
固体撮像装置を提供することができる。
また第３図に示すように、隣の画素列の同一フ
イールドで読出される光信号を可視と赤外とで交
互になるように配列せしめることによつて、同一
フイールド内において可視光と赤外光画素信号が
交互に読出される。この場合、可視光及び赤外光
信号をサンプリングして取り出すとリアルタイム
で可視光及び赤外光画素を表示することができ
る。
以上で説明した固体撮像装置は、２画素で１段
垂直CCDが構成されている。このためCCDを扱
つている当事者では周知のことであるが、垂直方
向２画素信号を合せて１段CCDにて読出し、次
のフイールドで垂直方向画素の合せる相手を換え
るインタレース撮像を行うことによつて固体撮像
装置内の画素数と同数の空間サンプリング点を得
ることができる。
これに対して第４図を用いて１画素に１段の垂
直CCDが構成された他の実施例の固体撮像装置
を説明する。ａに２画素の画素構成説明図を示
す。１段垂直CCDはφ1，φ2，φ3の３相駆動型で
形成されている。ここでＡフイールドではφ1に
正パルス電圧を印加して、蓄積ダイオードV1の
可視光信号Pt―SiダイオードR2の赤外光信号を
読み出す。この装置では１画素に対して１段垂直
CCDが設けられているため、可視光と赤外光信
号が垂直方向に交互に読み出される。そして垂直
方向２画素を一走査線信号として読み出すと、第
２図、第３図で説明した装置では可視光及び赤外
光信号が交互に取り出されていたが、本装置では
ｂ図に示すように同時に並列して読み出される。
また第５図のようにＡフイールドではV21，
V12の可視光信号とR11，R22の赤外光信号を交互
に取り出すようにすることもできる。そうする
と、同一フイールドで読出される信号が可視光及
び赤外光において市松状に読出されるため、同一
フイールドでの表示画像は垂直、水平方向におい
てバランスがとれたものが得られる。
以上説明したごとく本発明の提供する固体撮像
装置は異なる感知波長領域を持つ感光部を高密度
に形成できるだけでなく、種々の信号電荷の取り
出しが可能である。
なお、以上の説明は可視光と赤外光が同じ方向
から入射する場合について行つたが、第１図にお
いて可視光は同じａ―Si層８側から入射し、赤外
光像は半導体基板１裏面より入射しても同様な撮
像を行うことができる。この場合、画素電極７を
例えばアルミニウム（Al）のごとき金属材料層
で形成せしめると、この金属電極での赤外光の反
射により感度向上ができる。
又、以上の説明においては信号電荷読出し部に
IT―CCDを用いたが、例えばＸ―Ｙアドレス型
MOS、ライン・アドレス型CPD（Charge
Priming Device）その他の信号電荷読出しがで
きるものであれば、本発明に適用することができ
る。又、Pt―Siダイオード３に隣接して過剰キヤ
リヤを外部に除去するオーバーフロードレインを
設けてもよい。そして、感度期間の任意の期間、
Pt―Siダイオード３又はａ―Si層に蓄積された信
号電荷をこのオーバーフロードレインに除去し、
有効信号電荷蓄積期間を変化せしめて感度調整を
行うことができる。また画素電極７の電位を変化
させて、感度期間の任意の期間ａ―Si層８に発生
した信号電荷を上の透明電極９側へ除去するよう
にして可視光信号に対しても感度調整ができる。
更に以上の実施例では、可視光感光部としてａ
―Si層、赤外光感光部としてPt―Siダイオードを
用いたが、ａ―Si層の替りにSe―As―Te、ZnSe
―ZnCdTeなどで代表される光導電膜を用いるこ
とができ、Pt―Siダイオードの替りにPd2Si、
IrS2、Pt2Si、NiSi、WSi2、TiSi2、などを用い
ることができる。
又、以上の説明は、第１の感光部が赤外光検
知、第２の感光部が可視光検知の場合について行
なつたが、同様の撮像はＸ線、紫外線などを含め
た場合にも適用される。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の一実施例における感光セルの
構造を説明するための図、第２図はその信号読出
し法の一例を説明するための図、第３図は他の信
号読出し法を説明するための図、第４図は他の実
施例の感光セル構成と信号読出し法を説明するた
めの図、第５図はその応用例を説明するための図
である。 １……ｐ型半導体基板、２……n+層（垂直
CCDチヤネル）、３……Pt―Siダイオード（第１
の感光部）、４，６……絶縁層、５1，５2……転
送ゲート電極、７……画素電極、８……ａ―Si層
（第２の感光部）、９……透明電極、１０……n+
層（蓄積ダイオード）、１１……垂直CCD（信号
電荷読出し部）。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ 半導体基板に複数の感光セルを形成して構成
    された第１の感光部と、 前記第１の感光部上に第１の感光部とは異なる
    感知波長域の複数の感光セルを積層形成して構成
    された第２の感光部と、 前記基板に形成された、前記第１の感光部およ
    び第２の感光部の各感光セルの信号電荷を転送し
    て読み出す信号電荷読み出しCCD部と、 前記第１の感光部と第２の感光部の各感光セル
    の信号電荷をそれぞれ前記信号電荷読み出し
    CCD部の各段の互いに異なる転送電極下に転送
    する転送ゲート部と、 を備えたことを特徴とする固体撮像装置。 ２ 前記第１の感光部は半導体基板表面に形成し
    たPN接合またはシヨツトキー接合によるホトダ
    イオードアレイであり、前記第２の感光部は、前
    記ホトダイオードアレイ上に絶縁膜を介して各ホ
    トダイオードをおおうように形成された画素電極
    配列と、この上に全面に形成された光導電膜と、
    この光導電膜表面全面に形成された透明電極とか
    らなるものであつて、前記各画素電極は前記絶縁
    膜に設けられた接続孔を介して各ホトダイオード
    に隣接して基板表面に設けられた蓄積ダイオード
    に接続されている特許請求の範囲第１項記載の固
    体撮像装置。 ３ 前記第２の感光部の画素電極は透明導電膜に
    より形成され、前記光導電膜側から入射した光学
    像のうち短波長光成分を第２の感光部で検知し、
    この第２の感光部を透過した長波長光成分を第１
    の感光部で検知するようにした特許請求の範囲第
    ２項記載の固体撮像装置。
JP58239382A 1983-12-19 1983-12-19 固体撮像装置 Granted JPS60130274A (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP58239382A JPS60130274A (ja) 1983-12-19 1983-12-19 固体撮像装置
US06/681,188 US4651001A (en) 1983-12-19 1984-12-13 Visible/infrared imaging device with stacked cell structure
DE3486284T DE3486284T2 (de) 1983-12-19 1984-12-14 Sichtbarmachungs/Infrarot-Bildgerät mit einer Stapelzellenstruktur.
EP84308776A EP0146375B1 (en) 1983-12-19 1984-12-14 Visible/infrared imaging device with stacked cell structure

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP58239382A JPS60130274A (ja) 1983-12-19 1983-12-19 固体撮像装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS60130274A JPS60130274A (ja) 1985-07-11
JPH0135549B2 true JPH0135549B2 (ja) 1989-07-26

Family

ID=17043948

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP58239382A Granted JPS60130274A (ja) 1983-12-19 1983-12-19 固体撮像装置

Country Status (4)

Country Link
US (1) US4651001A (ja)
EP (1) EP0146375B1 (ja)
JP (1) JPS60130274A (ja)
DE (1) DE3486284T2 (ja)

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