JPS6213066A - 光電変換装置 - Google Patents
光電変換装置Info
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- JPS6213066A JPS6213066A JP60151585A JP15158585A JPS6213066A JP S6213066 A JPS6213066 A JP S6213066A JP 60151585 A JP60151585 A JP 60151585A JP 15158585 A JP15158585 A JP 15158585A JP S6213066 A JPS6213066 A JP S6213066A
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- Japan
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- electrode
- photoelectric conversion
- layer
- common electrode
- light
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- 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、固体撮像素子などに使用する光電変換装置に
関するものである。
関するものである。
従来の技術
信号走査機能を有する半導体基板上に光電変換2へ/
膜を積層した構成の固体撮像装置(積層型固体撮像装置
)は、通常のSi半導体のみの固体撮像装置に比べ、光
の利用率が大であることから高感度であシ、また入射光
はほとんど光電変換膜で吸収されることがらスメアリン
グが生じにくいという特徴を有している。
)は、通常のSi半導体のみの固体撮像装置に比べ、光
の利用率が大であることから高感度であシ、また入射光
はほとんど光電変換膜で吸収されることがらスメアリン
グが生じにくいという特徴を有している。
以下第3図とともに、積層型固体撮像装置の従来例を説
明する。第3図は、信号走査回路にC0D(電荷結合素
子)を用いた場合の積層型固体撮像装置の一絵素の断面
図である。p型S1基板1゜に、n+領域11を形成し
ダイオード領域とする。
明する。第3図は、信号走査回路にC0D(電荷結合素
子)を用いた場合の積層型固体撮像装置の一絵素の断面
図である。p型S1基板1゜に、n+領域11を形成し
ダイオード領域とする。
12は電荷転送段であり、絶縁層13を介したゲート電
極14によシ駆動される。ゲート電極14はダイオード
領域11に蓄積された信号電荷を、転送段に読み込むだ
めのゲート電極も兼ねている。
極14によシ駆動される。ゲート電極14はダイオード
領域11に蓄積された信号電荷を、転送段に読み込むだ
めのゲート電極も兼ねている。
15は光電変換膜16で発生した信号電荷を集めるため
のサンプリング電極であり、ダイオード領域11と電気
的に接続されている。サンプリング電極15とゲート電
極14とは、PS(rなどの低融点ガラス層17によシ
絶縁されている。そして3 ベ−7 このサンプリング電極15は、絵素毎に独立させるため
モザイク状に分離されている。18は光電変換膜16の
もう一方の共通電極であシ、透明電極である。入射光1
9は透明電極18側よシ入射し、この構成の固体撮像装
置においては、二相駆動にてCODは駆動される。この
ような積層型固体撮像装置においては、特開昭55−1
04176号公報、特開昭66−140772号公報な
どで提案されたように入射光19がSi基板に達し、ス
メアリングを生じさせないために透過光を減少させる目
的でサンプリング電極15の材料としてMo 、 Ta
、 Wなどを使用し、先達へいを設けている。
のサンプリング電極であり、ダイオード領域11と電気
的に接続されている。サンプリング電極15とゲート電
極14とは、PS(rなどの低融点ガラス層17によシ
絶縁されている。そして3 ベ−7 このサンプリング電極15は、絵素毎に独立させるため
モザイク状に分離されている。18は光電変換膜16の
もう一方の共通電極であシ、透明電極である。入射光1
9は透明電極18側よシ入射し、この構成の固体撮像装
置においては、二相駆動にてCODは駆動される。この
ような積層型固体撮像装置においては、特開昭55−1
04176号公報、特開昭66−140772号公報な
どで提案されたように入射光19がSi基板に達し、ス
メアリングを生じさせないために透過光を減少させる目
的でサンプリング電極15の材料としてMo 、 Ta
、 Wなどを使用し、先達へいを設けている。
一方、アモルファスシリコンは、荷電子制御、即ちp型
およびn型半導体層の形成が可能であることから、太陽
電池、受光素子、電子写真用感光体、薄膜トランジスタ
等その応用は広範囲かつ多岐にわたるものがある。さら
に、アモルファスシリコンは、光の吸収係数が大きいた
め膜厚が薄くてよい、高抵抗である、大面積に形成する
ことができるなどの利点から、光電変換装置への利用が
期待されている。アモルファスシリコンを光電変換素子
に利用するためには、S/Nを改善するため暗電流が低
いこと、光応答速度が早いこと、および複数個のサンプ
リング電極を有する光電変換装置を形成する場合には横
方向リーフ電流による解像度特性が良いこと等の特性が
要求される。そのようなアモルファスシリコンの構造と
しては、第2図に示したようなp−1−n構造と、金属
とアモルファスシリコンのショットキー接合を用いる構
造とがある。再現性が良く低暗電流を得るためには、p
−1−n構造が適している。アモルファスシリコンバ一
般にシラン(Si H4)ガスのグロー放電分解法で製
作されることが多く、第2図aにおいて1は基板、2は
サンプリング電極、3はホスフィン(PH3)などの不
純物ガスを添加したn型アモルファスシリコン層(n層
)、4は不純物ガスを添加しないイントリンシックアモ
ルファスシリコン層(1層)である。もちろん1層4に
微量の不純物ガスを添加しても良い。5はシボ5 ペー
ジ ラン(B2H6)などの不純物ガスを添加したp型子モ
ルファスシリコン層(p層)である。1層3.1層4.
9層5は各層の界面準位を減らすために連続的に形成す
ることが好ましい。6はインジウム、スズ酸化物(IT
O)などよりなる透明電極である。この光電変換素子は
透明電極6側から光入射を行ない、外部からサンプリン
グ電極2に正。
およびn型半導体層の形成が可能であることから、太陽
電池、受光素子、電子写真用感光体、薄膜トランジスタ
等その応用は広範囲かつ多岐にわたるものがある。さら
に、アモルファスシリコンは、光の吸収係数が大きいた
め膜厚が薄くてよい、高抵抗である、大面積に形成する
ことができるなどの利点から、光電変換装置への利用が
期待されている。アモルファスシリコンを光電変換素子
に利用するためには、S/Nを改善するため暗電流が低
いこと、光応答速度が早いこと、および複数個のサンプ
リング電極を有する光電変換装置を形成する場合には横
方向リーフ電流による解像度特性が良いこと等の特性が
要求される。そのようなアモルファスシリコンの構造と
しては、第2図に示したようなp−1−n構造と、金属
とアモルファスシリコンのショットキー接合を用いる構
造とがある。再現性が良く低暗電流を得るためには、p
−1−n構造が適している。アモルファスシリコンバ一
般にシラン(Si H4)ガスのグロー放電分解法で製
作されることが多く、第2図aにおいて1は基板、2は
サンプリング電極、3はホスフィン(PH3)などの不
純物ガスを添加したn型アモルファスシリコン層(n層
)、4は不純物ガスを添加しないイントリンシックアモ
ルファスシリコン層(1層)である。もちろん1層4に
微量の不純物ガスを添加しても良い。5はシボ5 ペー
ジ ラン(B2H6)などの不純物ガスを添加したp型子モ
ルファスシリコン層(p層)である。1層3.1層4.
9層5は各層の界面準位を減らすために連続的に形成す
ることが好ましい。6はインジウム、スズ酸化物(IT
O)などよりなる透明電極である。この光電変換素子は
透明電極6側から光入射を行ない、外部からサンプリン
グ電極2に正。
透明電極6に負の逆方向バイアスの電圧を印加して光に
よシ発生した光信号キャリア(電子や正孔)を有効に外
部回路に引き出す構造である。印加電圧を逆極性とした
い場合には、第2図すに示す様に9層6.1層4.1層
3と製造順序を替えることにより可能である。さらにま
た、第2図の1層3およびp層は単なるブロッキング層
であυ、外部電圧を印加した時に正電極からの正孔の注
入、負電極からの電子の注入を阻止して外部からの印加
電圧による暗電流の増加をおさえて光信号のS/Nを良
くする働きをし、主たる光信号を発生させる感度層は1
層4である。従って1層3.9層5は三硫化アンチモン
等の層や、またこうしだブロッキング層を用いなくとも
1層4と導電電極との仕事関数の違いによる電子あるい
は正孔の注入を阻止する構造のものでもよい。
よシ発生した光信号キャリア(電子や正孔)を有効に外
部回路に引き出す構造である。印加電圧を逆極性とした
い場合には、第2図すに示す様に9層6.1層4.1層
3と製造順序を替えることにより可能である。さらにま
た、第2図の1層3およびp層は単なるブロッキング層
であυ、外部電圧を印加した時に正電極からの正孔の注
入、負電極からの電子の注入を阻止して外部からの印加
電圧による暗電流の増加をおさえて光信号のS/Nを良
くする働きをし、主たる光信号を発生させる感度層は1
層4である。従って1層3.9層5は三硫化アンチモン
等の層や、またこうしだブロッキング層を用いなくとも
1層4と導電電極との仕事関数の違いによる電子あるい
は正孔の注入を阻止する構造のものでもよい。
第2図乙において、サンプリング電極2は、それぞれ分
離形成されているが、1層3は低抵抗であるためサンプ
リング電極2は相互にリーク電流により導通してしまい
電極分離の効果を果さず問題であった。この問題の解決
については本発明者らによシ特願昭59−192856
号、特願昭59−216733号などが提案されている
。その他の問題としては、透明電極6の形成により暗電
流の増加や光応答特性が劣化するという問題がある。こ
れは、透明電極6であるITOの形成時においてアモル
ファスシリコンにダメージや、酸素雰囲気中での加熱に
よる酸化などが発生するためと考えられる。
離形成されているが、1層3は低抵抗であるためサンプ
リング電極2は相互にリーク電流により導通してしまい
電極分離の効果を果さず問題であった。この問題の解決
については本発明者らによシ特願昭59−192856
号、特願昭59−216733号などが提案されている
。その他の問題としては、透明電極6の形成により暗電
流の増加や光応答特性が劣化するという問題がある。こ
れは、透明電極6であるITOの形成時においてアモル
ファスシリコンにダメージや、酸素雰囲気中での加熱に
よる酸化などが発生するためと考えられる。
発明が解決しようとする問題点
このように従来の構成では、暗電流の増加や光応答特性
が劣化するという問題があった。
が劣化するという問題があった。
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、7 ・
\−1 簡易な構成で暗電流が少なく、光応答特性および解像度
特性々どの優れた光電変換装置を提供するものである。
\−1 簡易な構成で暗電流が少なく、光応答特性および解像度
特性々どの優れた光電変換装置を提供するものである。
問題点を解決するだめの手段
本発明は上記問題点を解決するため、光電変換層の光入
射側である共通電極に選択的な開口を有する構成とした
ものである。
射側である共通電極に選択的な開口を有する構成とした
ものである。
作用
本発明は上記した構成によシ、光電変換層の光入射側で
ある共通電極に光透過率の低い金属などの材料を使用す
ることを可能とし、暗電流が少なく、光応答特性および
解像度などが優れた光電変換素子を提供する。
ある共通電極に光透過率の低い金属などの材料を使用す
ることを可能とし、暗電流が少なく、光応答特性および
解像度などが優れた光電変換素子を提供する。
実施例
以下、本発明の実施例について説明する。
(実施例1)
第1図は本発明の第1実施例を示す光電変換装置の断面
図であり、第2図と同一構成部分には同一番号を付与し
て、詳細な説明を省略する。半導体などの基板1の上に
、MO金属材料をスパッタリング法あるいは電子ビーム
法などによシ約0.1μmの膜厚に被着形成する。次に
、サンプリング電極2の部分のみを残すように選択的な
エツチングを行なう。その後、グロー放電分解法によシ
、約230°Cの基板温度のものでシランガスにより約
4人/Sの堆積速度で1層4を約2μm堆積させ、Sl
を主体として水素を含有してなるアモルファスシリコン
を被着形成する。さらに、抵抗加熱による真空蒸着法に
よp Auの金属材料を0.3μmの膜厚に被着形成す
る。その後、光入射の開口部を有する共通電極7の部分
のみを残すように選択的なエツチングを行ない光電変換
装置とする。
図であり、第2図と同一構成部分には同一番号を付与し
て、詳細な説明を省略する。半導体などの基板1の上に
、MO金属材料をスパッタリング法あるいは電子ビーム
法などによシ約0.1μmの膜厚に被着形成する。次に
、サンプリング電極2の部分のみを残すように選択的な
エツチングを行なう。その後、グロー放電分解法によシ
、約230°Cの基板温度のものでシランガスにより約
4人/Sの堆積速度で1層4を約2μm堆積させ、Sl
を主体として水素を含有してなるアモルファスシリコン
を被着形成する。さらに、抵抗加熱による真空蒸着法に
よp Auの金属材料を0.3μmの膜厚に被着形成す
る。その後、光入射の開口部を有する共通電極7の部分
のみを残すように選択的なエツチングを行ない光電変換
装置とする。
(実施例2)
半導体などの基板1の上に減圧cvn法、スパッタリン
グ法などによりポリシリコンからなる膜を堆積させる。
グ法などによりポリシリコンからなる膜を堆積させる。
そして、リンなどのn型不純物の熱拡散まだはイオン注
入を行なう。その後、サンプリング電極2の部分のみを
残すように選択的なエツチングを行なう。その後、第1
の実施例と同様に光電変換装置を製造する。
入を行なう。その後、サンプリング電極2の部分のみを
残すように選択的なエツチングを行なう。その後、第1
の実施例と同様に光電変換装置を製造する。
9 へ−2
以上のように製造された本発明の光電変換装置の緒特性
を従来の共通電極に透明電極(x T O)を使用した
光電変換装置と比較して次の表に示した。
を従来の共通電極に透明電極(x T O)を使用した
光電変換装置と比較して次の表に示した。
(以 下 余 白)
1o へ−
11 ヘー。
サンプリング電極2の材料において、MOよりもポリシ
リコンの方がすぐれているという差異はあるものの、い
ずれの電極材料においても本実施例の光電変換装置の特
性は従来と比較して良好なことが明らかである。本実施
例のものが従来のものよシすぐれている原因としては、
ITOの形成時におけるアモルファスシリコンのダメー
ジや、酸素雰囲気中での加熱による酸化などが発生せず
、アモルファスシリコ71層4と共通電極7との良好な
接合が得られるためと考えられる。
リコンの方がすぐれているという差異はあるものの、い
ずれの電極材料においても本実施例の光電変換装置の特
性は従来と比較して良好なことが明らかである。本実施
例のものが従来のものよシすぐれている原因としては、
ITOの形成時におけるアモルファスシリコンのダメー
ジや、酸素雰囲気中での加熱による酸化などが発生せず
、アモルファスシリコ71層4と共通電極7との良好な
接合が得られるためと考えられる。
上記実施例では共通電極7の電極材料としてAuを使用
しだが、ptやPdなどの金属でも同様の効果が得られ
る。また、金属以外のp型ポリシリコンにおいても同様
の効果が得られる。さらに上記実施例ではサンプリング
電極2に正共通電極7に負の電圧印加により動作を行な
っているが、サンプリング電極2の電極材料としてPt
、 Pdなどの金属やp型ポリシリコン、共通電極子
の電極材料としてOr 、 Ni 、 Ta 、 W
などの金属やn型ポリシリコンを用いることによシ逆の
印加電圧での動作が可能である。
しだが、ptやPdなどの金属でも同様の効果が得られ
る。また、金属以外のp型ポリシリコンにおいても同様
の効果が得られる。さらに上記実施例ではサンプリング
電極2に正共通電極7に負の電圧印加により動作を行な
っているが、サンプリング電極2の電極材料としてPt
、 Pdなどの金属やp型ポリシリコン、共通電極子
の電極材料としてOr 、 Ni 、 Ta 、 W
などの金属やn型ポリシリコンを用いることによシ逆の
印加電圧での動作が可能である。
まだ上記実施例ではi層上に共通電極7の形成を行なっ
たが、1層4と共通電極7との間にブロッキング層とし
てp層などを介在させることも可能である。このように
することにより共通電極アの電極材料が自由に選択する
ことができるようになる。そしてp層の抵抗を低下する
ことにより共通電極の抵抗を高くすることができ、共通
電極の厚さや幅を減少することができる。
たが、1層4と共通電極7との間にブロッキング層とし
てp層などを介在させることも可能である。このように
することにより共通電極アの電極材料が自由に選択する
ことができるようになる。そしてp層の抵抗を低下する
ことにより共通電極の抵抗を高くすることができ、共通
電極の厚さや幅を減少することができる。
さらに上記実施例の構成で積層型固体撮像装置とし、単
板式カラービデオカメラに使用するためには、この上に
さらに各絵素毎に対応した光学フィルタを形成または接
着する必要がある。そして各絵素毎に対応した光学フィ
ルタの合わせずれ、重ね合わせや間隙が生じると色分離
特性が悪化する。そのため共通電極7として光を遮へい
する材料を選び、この形成したフィルタの合わせずれ、
重ね合わせや間隙部の位置に共通電極7を配置してこの
部分を透過する光を遮へいして色分離特性を改善するこ
とも可能である。前記においては信13 ヘーゾ 号走査回路がCODの場合について説明したが、BBD
(電荷転送素子)の場合も同様なことが言える。また
、MOSスイッチをマトリ状に構成したMOSアドレス
型の場合も本質的に変わりがない。
板式カラービデオカメラに使用するためには、この上に
さらに各絵素毎に対応した光学フィルタを形成または接
着する必要がある。そして各絵素毎に対応した光学フィ
ルタの合わせずれ、重ね合わせや間隙が生じると色分離
特性が悪化する。そのため共通電極7として光を遮へい
する材料を選び、この形成したフィルタの合わせずれ、
重ね合わせや間隙部の位置に共通電極7を配置してこの
部分を透過する光を遮へいして色分離特性を改善するこ
とも可能である。前記においては信13 ヘーゾ 号走査回路がCODの場合について説明したが、BBD
(電荷転送素子)の場合も同様なことが言える。また
、MOSスイッチをマトリ状に構成したMOSアドレス
型の場合も本質的に変わりがない。
なお、本発明の詳細な説明において光電変換層として水
素を含有してなるアモルファスシリコンを中心に述べて
きだが、上記水素を含有してなるアモルファスシリコン
中には特性の劣化させない程度の炭素、窒素、酸素など
が含まれていてもよいことは言うまでもない。さらに他
の光電変換膜、例えば、Zn、−xCdxTo (In
)などを用いても同様の効果は得られる。
素を含有してなるアモルファスシリコンを中心に述べて
きだが、上記水素を含有してなるアモルファスシリコン
中には特性の劣化させない程度の炭素、窒素、酸素など
が含まれていてもよいことは言うまでもない。さらに他
の光電変換膜、例えば、Zn、−xCdxTo (In
)などを用いても同様の効果は得られる。
発明の詳細
な説明した様に、本発明によればきわめて簡易な構成で
低暗電流、光応答が早い寿どの特性の良好な光電変換装
置を提供できるものであり、積層型固体撮像装置とした
場合には色分離特性が良好であるなど実用的にきわめて
有用である。
低暗電流、光応答が早い寿どの特性の良好な光電変換装
置を提供できるものであり、積層型固体撮像装置とした
場合には色分離特性が良好であるなど実用的にきわめて
有用である。
14 ・\−
第1図は本発明の一実施例における光電変換装置の断面
図、第2図a、bは従来のp−1−n構造の光電変換装
置の断面図、第3図は積層型固体撮像装置の一絵素の断
面図である。 1・・・・・・基板、2・・・・・・サンプリング電極
、4・・・・・・イントリンシックアモルファスシリコ
ン層(i層)、7・・・・・・共通電極。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか1名第1
図 第 311 Q
図、第2図a、bは従来のp−1−n構造の光電変換装
置の断面図、第3図は積層型固体撮像装置の一絵素の断
面図である。 1・・・・・・基板、2・・・・・・サンプリング電極
、4・・・・・・イントリンシックアモルファスシリコ
ン層(i層)、7・・・・・・共通電極。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか1名第1
図 第 311 Q
Claims (3)
- (1)光電変換層と、前記光電変換層の一方の面側に選
択的に設けられた信号読み取り電極と、前記光電変換層
の他方の面側に設けられた光入射のための選択的な開口
を持つ共通電極を有する光電変換装置。 - (2)共通電極を光遮へいに用いる特許請求の範囲第1
項記載の光電変換装置。 - (3)光電変換層が水素を含有するアモルファスシリコ
ンよりなる特許請求の範囲第1項記載の光電変換装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP60151585A JPS6213066A (ja) | 1985-07-10 | 1985-07-10 | 光電変換装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP60151585A JPS6213066A (ja) | 1985-07-10 | 1985-07-10 | 光電変換装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6213066A true JPS6213066A (ja) | 1987-01-21 |
Family
ID=15521730
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP60151585A Pending JPS6213066A (ja) | 1985-07-10 | 1985-07-10 | 光電変換装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS6213066A (ja) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5623791A (en) * | 1979-08-03 | 1981-03-06 | Kanegafuchi Chemical Ind | Flexible printed circuit board and method of manufacturing same |
JP2005191480A (ja) * | 2003-12-26 | 2005-07-14 | Fuji Photo Film Co Ltd | 固体撮像素子の製造方法 |
JP2016072389A (ja) * | 2014-09-29 | 2016-05-09 | キヤノン株式会社 | 光電変換装置、及び撮像システム |
JP2018190946A (ja) * | 2017-05-01 | 2018-11-29 | 采▲ぎょく▼科技股▲ふん▼有限公司VisEra Technologies Company Limited | イメージセンサー |
WO2019131134A1 (ja) * | 2017-12-28 | 2019-07-04 | ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 | 受光素子および電子機器 |
-
1985
- 1985-07-10 JP JP60151585A patent/JPS6213066A/ja active Pending
Cited By (8)
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US12009379B2 (en) | 2017-05-01 | 2024-06-11 | Visera Technologies Company Limited | Image sensor |
WO2019131134A1 (ja) * | 2017-12-28 | 2019-07-04 | ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 | 受光素子および電子機器 |
JPWO2019131134A1 (ja) * | 2017-12-28 | 2021-01-21 | ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 | 受光素子および電子機器 |
US11616093B2 (en) | 2017-12-28 | 2023-03-28 | Sony Semiconductor Solutions Corporation | Light receiving element and electronic apparatus |
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