JPS61271867A - 固体撮像装置 - Google Patents
固体撮像装置Info
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- JPS61271867A JPS61271867A JP60112115A JP11211585A JPS61271867A JP S61271867 A JPS61271867 A JP S61271867A JP 60112115 A JP60112115 A JP 60112115A JP 11211585 A JP11211585 A JP 11211585A JP S61271867 A JPS61271867 A JP S61271867A
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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
- H01L27/14665—Imagers using a photoconductor layer
Landscapes
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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】
〔発明の技術分野〕
本発明は光導電膜を積層させた形の固体撮像装[ζ;関
する。
する。
光導41!積層構造の固体撮像装置は、光電変換を光導
電膜で行なうので、高感度で低スミアという優れた特徴
を有する。このため監視用TV左カメラの多くのTV左
カメラ利用でき、次世代の固体撮像装置として開発が盛
んである。
電膜で行なうので、高感度で低スミアという優れた特徴
を有する。このため監視用TV左カメラの多くのTV左
カメラ利用でき、次世代の固体撮像装置として開発が盛
んである。
この糧の固体撮像装置の一例としては、電荷転送機能を
有する半導体基板例えばCCD上に、光電変換部と透明
電極を順次積層させた形の構造のものがある。即ち、半
導体基板に形成され一画素ごとに分離されたダイオード
領域に接続された画素電極を半導体基板上に設け、この
画素電極上に光電変換部を形成し、更(二光竜変換部上
::透明電極を設けている。なお光電変換部は光導′電
膜と、透明電極からの亀子の注入を抑えて低暗°磁流で
低残像とするためのバリア層との複層構造になってぃる
。例えば光導電膜がi[の水素化非晶質シリコンのとき
は、バリア層としてはPMの水素化非晶質シリコンカー
バイドを用い、1−p構造をとることが多い。また光電
変換部が形成される表面を平滑化するため、半導体基板
の凹凸表面上に絶縁層を形成することがある。
有する半導体基板例えばCCD上に、光電変換部と透明
電極を順次積層させた形の構造のものがある。即ち、半
導体基板に形成され一画素ごとに分離されたダイオード
領域に接続された画素電極を半導体基板上に設け、この
画素電極上に光電変換部を形成し、更(二光竜変換部上
::透明電極を設けている。なお光電変換部は光導′電
膜と、透明電極からの亀子の注入を抑えて低暗°磁流で
低残像とするためのバリア層との複層構造になってぃる
。例えば光導電膜がi[の水素化非晶質シリコンのとき
は、バリア層としてはPMの水素化非晶質シリコンカー
バイドを用い、1−p構造をとることが多い。また光電
変換部が形成される表面を平滑化するため、半導体基板
の凹凸表面上に絶縁層を形成することがある。
このような固体撮像装置においては、プルーミングが問
題になる。即ちこれは強い光が入射したときに画面上の
垂直方向に白い縦線が生じる現象であり、敵しく画質が
損なわれる。
題になる。即ちこれは強い光が入射したときに画面上の
垂直方向に白い縦線が生じる現象であり、敵しく画質が
損なわれる。
プルーミングが発生する原因としては、まず画素電極間
の間隙を入射光が造り抜けて半導体基板まで入り込み、
そこで生じたキャリアが拡散により転送部へ混入すると
いうことが考えられる。通常、画素間隙の面積は全受光
面積の30〜40−を占めるため、この光もれ込み:二
よるプルーミングは無視できない。また他の原因として
は、垂直最大転送電荷量に比べ竜荷蓄稽容量が数倍大き
いことにより、強い入射光があったとき、生じた信号電
荷量が多過ぎて垂直転送部であふれ出すということが考
えられる。
の間隙を入射光が造り抜けて半導体基板まで入り込み、
そこで生じたキャリアが拡散により転送部へ混入すると
いうことが考えられる。通常、画素間隙の面積は全受光
面積の30〜40−を占めるため、この光もれ込み:二
よるプルーミングは無視できない。また他の原因として
は、垂直最大転送電荷量に比べ竜荷蓄稽容量が数倍大き
いことにより、強い入射光があったとき、生じた信号電
荷量が多過ぎて垂直転送部であふれ出すということが考
えられる。
以上のようなプルーミングを抑制する方法の一例として
、特開昭55−104176号公報に画素電極間の間隙
に対応する位置;;光し中へい部を設けたものが記載さ
れている。しかしこの光し中へい部だけでは、転送容量
が小さいこと:二起因するプルーミングに対して何ら効
果がないことは明らかである。そこでこのプルーミング
を抑制するため、透明磁極に適当な電圧を印加して過剰
な電荷を透明電極へ逃がしてやる方法がある。しかし透
明電極下には外部からの電荷注入を阻止するバリア層が
あるので、このバリア層を超えて透明電極側へ流れ出る
電荷量は非常に少なく、プルーミング抑制効果はあまり
ない。そし【透明磁極に電圧が印加されること:二より
、実効的に光導電膜に印加される電圧が弱まり、残像や
焼付きが生じるといプ問題が発生する。
、特開昭55−104176号公報に画素電極間の間隙
に対応する位置;;光し中へい部を設けたものが記載さ
れている。しかしこの光し中へい部だけでは、転送容量
が小さいこと:二起因するプルーミングに対して何ら効
果がないことは明らかである。そこでこのプルーミング
を抑制するため、透明磁極に適当な電圧を印加して過剰
な電荷を透明電極へ逃がしてやる方法がある。しかし透
明電極下には外部からの電荷注入を阻止するバリア層が
あるので、このバリア層を超えて透明電極側へ流れ出る
電荷量は非常に少なく、プルーミング抑制効果はあまり
ない。そし【透明磁極に電圧が印加されること:二より
、実効的に光導電膜に印加される電圧が弱まり、残像や
焼付きが生じるといプ問題が発生する。
またプルーミングを抑制するための別の例としては、光
導電膜に接続した電極を画素領域外書=設け、これに外
部から電圧を印加して光導′4膜内の電荷を吸い取るも
のがある。そしてこのような電荷制御−極を設ける位置
は、例えば特開昭58−17784号公報中特開昭58
−80975号公報ζ:開示されている。即ち特開昭5
8−17784号公報に示された発明は、解像度向上を
目的として電荷制御電極を画素電極間(=設けているが
、この構造の場合、画素電極と電荷制御゛4に梅の間の
間隙から入射光が半導体基板(:入り込むため、プルー
ミングは充分に抑制できない。また画素の高密度化が進
むと、画素′電極間の幅は1μm程度と狭くなり、この
部分に電荷制御電極を設けることは非常;:困難となる
。一方、特開昭58−80975号公報に示された発明
は、光電変換部内に電荷制御電極を設けているが、前の
例と同様に半導体基板内に入り込む入射光に対する光じ
やへいが不完全であり、プルーミングな充分(二抑見ら
れない。また光電変換部内:二電極を形成するプロセス
が困難であり、更に光電置換部の耐圧が悪くなりきず発
生の原因となる。
導電膜に接続した電極を画素領域外書=設け、これに外
部から電圧を印加して光導′4膜内の電荷を吸い取るも
のがある。そしてこのような電荷制御−極を設ける位置
は、例えば特開昭58−17784号公報中特開昭58
−80975号公報ζ:開示されている。即ち特開昭5
8−17784号公報に示された発明は、解像度向上を
目的として電荷制御電極を画素電極間(=設けているが
、この構造の場合、画素電極と電荷制御゛4に梅の間の
間隙から入射光が半導体基板(:入り込むため、プルー
ミングは充分に抑制できない。また画素の高密度化が進
むと、画素′電極間の幅は1μm程度と狭くなり、この
部分に電荷制御電極を設けることは非常;:困難となる
。一方、特開昭58−80975号公報に示された発明
は、光電変換部内に電荷制御電極を設けているが、前の
例と同様に半導体基板内に入り込む入射光に対する光じ
やへいが不完全であり、プルーミングな充分(二抑見ら
れない。また光電変換部内:二電極を形成するプロセス
が困難であり、更に光電置換部の耐圧が悪くなりきず発
生の原因となる。
本発明はこのような従来の欠点を解決するためになされ
たもので、光導電膜内の電荷量を制御し且つ半導体基板
内(=達する光を阻止する機能を有する固体撮像装置の
提供を目的とする。
たもので、光導電膜内の電荷量を制御し且つ半導体基板
内(=達する光を阻止する機能を有する固体撮像装置の
提供を目的とする。
即ち本発明は、画素電極間の間隙(二対応する位置にお
いて、この間隙の幅より広い福を有して端部が半導体基
板の凹凸を平滑化する絶縁層内に埋め込まれている形状
であり、しかも光導電膜とオーミック接触した電荷制御
用電極が形成されていることを特徴とする光導電膜積層
屋の固体撮像装置である。
いて、この間隙の幅より広い福を有して端部が半導体基
板の凹凸を平滑化する絶縁層内に埋め込まれている形状
であり、しかも光導電膜とオーミック接触した電荷制御
用電極が形成されていることを特徴とする光導電膜積層
屋の固体撮像装置である。
〔発明の実施例〕
以下本発明の詳細を図面を参照して説明する。
′M&1図は本発明の一実施例を示す図である。これか
らこの実施例を製造工程に従って説明する。
らこの実施例を製造工程に従って説明する。
まず半導体基板(1)例えばP型シリコン基板の一面に
は、n mの埋め込みチャンネルCODからなる垂直C
0D(2)と、Pn接合からなる4荷蓄積ダイオード(
3)が隣接して形成されている。そして転送電極(4J
を絶縁するための絶縁膜(5)が、電荷蓄積ダイオード
(3)のn瓜領域上の一部が露出するように転送電極(
4)とともに形成されている。こうして半導体基板(g
を畷よ、′電荷蓄積部や走査部が形成される。なお転
送鴫極(47には外部から所定のパルスが印加されるよ
う(ニなっていて、電荷蓄積ダイオード(3)内の1荷
を垂直CCD (23+=移した後、順次一方向:;転
送できる。そして半導体基板(1)上に一部が電荷蓄積
ダイオード(3)即ち電荷蓄積部(二接触するように、
例えばアルミニウムからなる第1電極(6)が互いに分
離して形成されている。またWIl電鴇(6)上には、
例えはポリイミドからなる絶縁層(7)が形成されて、
平滑化がなされている。この絶縁層(力の形成は2回ζ
:わたって行なわれ、まず1回目の形成により半導体基
板(1)の凹凸面を平滑化した後、非透光性材料例えば
アルミニウムからなる第4@L極(8)を形成し、更1
;2回目の形成を行なって、第4電i (8)は絶縁層
(7)内に埋め込まれた形になっている。なお第・1砥
極(8)は、後述する画素電極である第2′電極(9)
間の間隙(二対応する位置において、この間隙の幅より
広い幅を有し°〔おり、更に外部電源aQによりバイア
ス電圧を印加できる構造になっている。そして絶縁層(
力(ニコンタクトホールθυが設けられ、絶縁層(7)
上(=所定の間隔をおいて例えばアルミニウムからなる
第2@極(9)が形成されている。なお第2電極(9)
はコンタクトホールaυを介して第1i1極(6)と電
気的(二接続されている。また14?電極(8)上の一
部の絶縁層(7)は除去されて、端部のみが絶縁層(力
内に填め込まれるようになる。そして第2′電極(9)
及び露出した第4電極(8)上(:は、先導−獲aり例
えば1ullの水素化非晶質シリコン、バリア’a (
13例えばP型の水素化非晶質シリコンカーバイド及び
例えばITOからなる透光性の第3’4&G4)が順次
形成され、第4電極(8)は光導電膜Q7Jとオーミッ
ク接触している。こ)して所望の固体撮像装置が得られ
る。
は、n mの埋め込みチャンネルCODからなる垂直C
0D(2)と、Pn接合からなる4荷蓄積ダイオード(
3)が隣接して形成されている。そして転送電極(4J
を絶縁するための絶縁膜(5)が、電荷蓄積ダイオード
(3)のn瓜領域上の一部が露出するように転送電極(
4)とともに形成されている。こうして半導体基板(g
を畷よ、′電荷蓄積部や走査部が形成される。なお転
送鴫極(47には外部から所定のパルスが印加されるよ
う(ニなっていて、電荷蓄積ダイオード(3)内の1荷
を垂直CCD (23+=移した後、順次一方向:;転
送できる。そして半導体基板(1)上に一部が電荷蓄積
ダイオード(3)即ち電荷蓄積部(二接触するように、
例えばアルミニウムからなる第1電極(6)が互いに分
離して形成されている。またWIl電鴇(6)上には、
例えはポリイミドからなる絶縁層(7)が形成されて、
平滑化がなされている。この絶縁層(力の形成は2回ζ
:わたって行なわれ、まず1回目の形成により半導体基
板(1)の凹凸面を平滑化した後、非透光性材料例えば
アルミニウムからなる第4@L極(8)を形成し、更1
;2回目の形成を行なって、第4電i (8)は絶縁層
(7)内に埋め込まれた形になっている。なお第・1砥
極(8)は、後述する画素電極である第2′電極(9)
間の間隙(二対応する位置において、この間隙の幅より
広い幅を有し°〔おり、更に外部電源aQによりバイア
ス電圧を印加できる構造になっている。そして絶縁層(
力(ニコンタクトホールθυが設けられ、絶縁層(7)
上(=所定の間隔をおいて例えばアルミニウムからなる
第2@極(9)が形成されている。なお第2電極(9)
はコンタクトホールaυを介して第1i1極(6)と電
気的(二接続されている。また14?電極(8)上の一
部の絶縁層(7)は除去されて、端部のみが絶縁層(力
内に填め込まれるようになる。そして第2′電極(9)
及び露出した第4電極(8)上(:は、先導−獲aり例
えば1ullの水素化非晶質シリコン、バリア’a (
13例えばP型の水素化非晶質シリコンカーバイド及び
例えばITOからなる透光性の第3’4&G4)が順次
形成され、第4電極(8)は光導電膜Q7Jとオーミッ
ク接触している。こ)して所望の固体撮像装置が得られ
る。
次(:この実施例の動作(二ついて説明する。一般(−
第2電極(9)の電位は、転送電橋(4)8二電荷読み
出しパルス電圧を印加して、“電荷蓄積部から走査部へ
信号′電荷を移送した直後に最も高くなり例えば7vで
ある。そしてこの状態から光導′It膜ttaで生じた
信号電荷が第2″4 m (9)へ引かれて、第2電極
(9)の−位は下がり、特に強い入射光があった場合に
は、第2電極(9)の電位は第311L極Iの電位例え
ば1v近くまで下がる。しかしこの実施例において第4
電極(8)に、光導電膜Q3内に過剰電荷が発生し始め
るときの第2電極(9)の′電位例えば3vを外部″電
源Qlから印加しておけば、強い光が入射したときには
横方向抵抗が減少し【いるため、容易にト株荷は第4′
電極(8)へ流れ込み、第2砥極(9)の電位は第44
titt8)の−位と同じになってそれ笹下にはなり得
ない。即ち光導電膜(1B内の過剰電荷は除去でき、光
導電膜(13及び電荷蓄積部への蓄積可能な電荷量は第
4罐tit8)へ印加する電圧I:より調節でさる。故
に垂直CCD (2)で転送できない過剰な電荷は、i
4’電極(8)へ吸い取らJ’してブルーミングが抑制
できる。
第2電極(9)の電位は、転送電橋(4)8二電荷読み
出しパルス電圧を印加して、“電荷蓄積部から走査部へ
信号′電荷を移送した直後に最も高くなり例えば7vで
ある。そしてこの状態から光導′It膜ttaで生じた
信号電荷が第2″4 m (9)へ引かれて、第2電極
(9)の−位は下がり、特に強い入射光があった場合に
は、第2電極(9)の電位は第311L極Iの電位例え
ば1v近くまで下がる。しかしこの実施例において第4
電極(8)に、光導電膜Q3内に過剰電荷が発生し始め
るときの第2電極(9)の′電位例えば3vを外部″電
源Qlから印加しておけば、強い光が入射したときには
横方向抵抗が減少し【いるため、容易にト株荷は第4′
電極(8)へ流れ込み、第2砥極(9)の電位は第44
titt8)の−位と同じになってそれ笹下にはなり得
ない。即ち光導電膜(1B内の過剰電荷は除去でき、光
導電膜(13及び電荷蓄積部への蓄積可能な電荷量は第
4罐tit8)へ印加する電圧I:より調節でさる。故
に垂直CCD (2)で転送できない過剰な電荷は、i
4’電極(8)へ吸い取らJ’してブルーミングが抑制
できる。
また第4 ’4 梅(8)は非透光性材料からなり且つ
第248(9)とオーバーラツプしているため、半導体
基板(1)への光もれ込みが少なくなり、ブルーミング
の抑制能力はより高くなる。更に第4111t極(8)
は光導−膜α2とオーミック接触していることにより。
第248(9)とオーバーラツプしているため、半導体
基板(1)への光もれ込みが少なくなり、ブルーミング
の抑制能力はより高くなる。更に第4111t極(8)
は光導−膜α2とオーミック接触していることにより。
第4′電極(8)に印加する電圧を第3′電極(141
の電圧より低い例えば−IVにすると、光導4 @ u
2内へ4荷が注入さオしること:二なる。この結果、低
照度での監視用TV等への応用を考えた場合、この注入
された電荷はバイアス電荷となり、暗時での大きな問題
である低照度残像を大+pil二改善することも可能と
なる。
の電圧より低い例えば−IVにすると、光導4 @ u
2内へ4荷が注入さオしること:二なる。この結果、低
照度での監視用TV等への応用を考えた場合、この注入
された電荷はバイアス電荷となり、暗時での大きな問題
である低照度残像を大+pil二改善することも可能と
なる。
なお今までは電荷の主体が亀子である場合について述べ
たが、こjLが正孔であっても本発明を適用できること
は言うまでもない。また光導電膜α2として水素化非晶
質シリコンの例を述べたが、これに限らず、撮像管用の
光電変換材料として用いられているsb、s、 、 8
e−λm−Ta、 Cd8e及びCdZnTe等も使用
できることは明らかであり、In8b。
たが、こjLが正孔であっても本発明を適用できること
は言うまでもない。また光導電膜α2として水素化非晶
質シリコンの例を述べたが、これに限らず、撮像管用の
光電変換材料として用いられているsb、s、 、 8
e−λm−Ta、 Cd8e及びCdZnTe等も使用
できることは明らかであり、In8b。
Pb8nTa及びCdHgHe等の赤外用光″磁材料も
使用できる。
使用できる。
以上説明したように本発明の固体撮像装置は、画素電極
間の間隙に対応する位置の絶縁層内に端部が埋め込まれ
た形で、光導電膜とオーミック接触した電荷制御用の4
橋を設けることにより、光導’411!内の1a荷量を
自由に制御できるので、プルーミングを抑制できるとと
も::、低照度の場合の残像を少なくできる。
間の間隙に対応する位置の絶縁層内に端部が埋め込まれ
た形で、光導電膜とオーミック接触した電荷制御用の4
橋を設けることにより、光導’411!内の1a荷量を
自由に制御できるので、プルーミングを抑制できるとと
も::、低照度の場合の残像を少なくできる。
第1図は不発明の一実施例を示す図である。
(13・・・半導体基板
(6)・・・第1゛鴫極
(力・・・絶縁層
(8)・・・第4481
(9)・・・第2竜掻
0・・・光導電膜
0ト・・バリア層
I・・・第3#1!極
代理人 弁理士 則 近 憲 佑 (ほか1名)第
l!24
l!24
Claims (2)
- (1)電荷蓄積部と走査部が形成された半導体基板と、
この半導体基板上に一部が前記電荷蓄積部に接触するよ
うに互いに分離して形成された第1電極と、この第1電
極上を平滑化する絶縁層と、この絶縁層上に所定の間隔
をおいて形成され且つ前記第1電極と接続された第2電
極と、この第2電極上に形成された光導電膜と、この光
導電膜上に形成されたバリア層と、このバリア層上に形
成された透光性の第3電極と、前記第2電極間の間隙に
対応する位置において前記間隙の幅より広い幅を有して
端部が前記絶縁層内に埋め込まれ且つ前記光導電膜とオ
ーミック接触する第4電極とを備えたことを特徴とする
固体撮像装置。 - (2)前記第4電極は非透光性材料よりなることを特徴
とする特許請求の範囲第1項記載の固体撮像装置。
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP60112115A JPS61271867A (ja) | 1985-05-27 | 1985-05-27 | 固体撮像装置 |
EP85116384A EP0186162B1 (en) | 1984-12-24 | 1985-12-20 | Solid state image sensor |
DE8585116384T DE3570806D1 (en) | 1984-12-24 | 1985-12-20 | Solid state image sensor |
US06/813,466 US4688098A (en) | 1984-12-24 | 1985-12-24 | Solid state image sensor with means for removing excess photocharges |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP60112115A JPS61271867A (ja) | 1985-05-27 | 1985-05-27 | 固体撮像装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS61271867A true JPS61271867A (ja) | 1986-12-02 |
Family
ID=14578543
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP60112115A Pending JPS61271867A (ja) | 1984-12-24 | 1985-05-27 | 固体撮像装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS61271867A (ja) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH01194356A (ja) * | 1988-01-29 | 1989-08-04 | Toshiba Corp | 固体撮像装置 |
JP2001210814A (ja) * | 1999-11-19 | 2001-08-03 | Agilent Technol Inc | アクティブ・ピクセル・センサ |
JP2018207102A (ja) * | 2017-06-06 | 2018-12-27 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | 撮像装置、および、カメラシステム |
JP2021114611A (ja) * | 2014-10-23 | 2021-08-05 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | 撮像装置および画像取得装置 |
US11532652B2 (en) | 2014-10-23 | 2022-12-20 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Imaging device and image acquisition device |
-
1985
- 1985-05-27 JP JP60112115A patent/JPS61271867A/ja active Pending
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH01194356A (ja) * | 1988-01-29 | 1989-08-04 | Toshiba Corp | 固体撮像装置 |
JP2001210814A (ja) * | 1999-11-19 | 2001-08-03 | Agilent Technol Inc | アクティブ・ピクセル・センサ |
JP2021114611A (ja) * | 2014-10-23 | 2021-08-05 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | 撮像装置および画像取得装置 |
US11532652B2 (en) | 2014-10-23 | 2022-12-20 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Imaging device and image acquisition device |
JP2018207102A (ja) * | 2017-06-06 | 2018-12-27 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | 撮像装置、および、カメラシステム |
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