JPS62198155A - 薄膜イメ−ジセンサ - Google Patents
薄膜イメ−ジセンサInfo
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- JPS62198155A JPS62198155A JP61041224A JP4122486A JPS62198155A JP S62198155 A JPS62198155 A JP S62198155A JP 61041224 A JP61041224 A JP 61041224A JP 4122486 A JP4122486 A JP 4122486A JP S62198155 A JPS62198155 A JP S62198155A
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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
- Physics & Mathematics (AREA)
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- Electromagnetism (AREA)
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- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
- 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、可視光または可視光近くの光信号を電気信号
に変換する光検出部が、非晶質半導体からなる薄膜イメ
ージセンナに関する。
に変換する光検出部が、非晶質半導体からなる薄膜イメ
ージセンナに関する。
従来の技術
非晶質半導体、特に非晶質シリコンで電界効果トランジ
スタを構成し、そのチャネル部分に光を照射し九時発生
するキャリアをゲートに電圧を加える事によって有効に
信号として取り出せるように示されるように、ガラス等
の絶縁性基板３１上にゲート電極３２を形成した後、ゲ
ート絶縁層３３、非晶質シリコン層３４を順次形成し、
その後例えばアルミニウムから成るソース電極３５、ド
レイン電極３６を形成したものである。光はゲート電極
の反対側から２３１として入射させても良いし、ゲート
電極３２を透明導電膜としておき、ゲート電極側から２
３２として入射しても良い。この光センサ素子の特性は
、ゲート電圧が一２０Ｖ〜−３０Ｖ印加された時、光感
度がゲートを持たないセンサに比べ約５倍と高くなり光
応答速度も速くなっている。
スタを構成し、そのチャネル部分に光を照射し九時発生
するキャリアをゲートに電圧を加える事によって有効に
信号として取り出せるように示されるように、ガラス等
の絶縁性基板３１上にゲート電極３２を形成した後、ゲ
ート絶縁層３３、非晶質シリコン層３４を順次形成し、
その後例えばアルミニウムから成るソース電極３５、ド
レイン電極３６を形成したものである。光はゲート電極
の反対側から２３１として入射させても良いし、ゲート
電極３２を透明導電膜としておき、ゲート電極側から２
３２として入射しても良い。この光センサ素子の特性は
、ゲート電圧が一２０Ｖ〜−３０Ｖ印加された時、光感
度がゲートを持たないセンサに比べ約５倍と高くなり光
応答速度も速くなっている。
発明が解決しようとする問題点
しかしながら、上記構成によると、光感度はまだ充分で
はなく、信号処理系にとっては大きな改善とは言えない
。また光感度を高くするために非晶質シリコン層３４に
リン元素を微量に添加してやると暗電流が著しく増加し
てしまい、それと同時に光応答速度も遅くなってしまう
。
はなく、信号処理系にとっては大きな改善とは言えない
。また光感度を高くするために非晶質シリコン層３４に
リン元素を微量に添加してやると暗電流が著しく増加し
てしまい、それと同時に光応答速度も遅くなってしまう
。
これらの原因は、光によって発生したキャリアがゲート
に負の電位を与える事により、ゲート側に正孔が、ゲー
トの反対側に電子を分離して、そのうち電子を光電流と
して取り出す時に、その発生した電子がソースに倒達す
る前に基板と半導体層との間の界面準位のため、捕獲さ
れたり再結合したりしてしまうからである。
に負の電位を与える事により、ゲート側に正孔が、ゲー
トの反対側に電子を分離して、そのうち電子を光電流と
して取り出す時に、その発生した電子がソースに倒達す
る前に基板と半導体層との間の界面準位のため、捕獲さ
れたり再結合したりしてしまうからである。
本発明は上記の問題点を解決するため新規な構成の素子
構造をもって、光電流を高めかつ光応答速度の速い薄膜
イメージセンサの構成手段を提供することを目的とする
。
構造をもって、光電流を高めかつ光応答速度の速い薄膜
イメージセンサの構成手段を提供することを目的とする
。
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、前記第３図に示
したイメージセンサ素子構成において、すでに設けられ
ているゲート電極３２およびゲート絶縁層３３とは別に
、半導体層上に第２のゲート絶縁層およびゲート電極を
形成し、上記ゲート電σにある一定の電位を与える事に
よって前記した従来技術の問題点を解決するものである
。
したイメージセンサ素子構成において、すでに設けられ
ているゲート電極３２およびゲート絶縁層３３とは別に
、半導体層上に第２のゲート絶縁層およびゲート電極を
形成し、上記ゲート電σにある一定の電位を与える事に
よって前記した従来技術の問題点を解決するものである
。
作 用
本発明の作用は、上記した構成において第１のゲートお
よび第２のゲート電極にどちらも負の電位を与えること
によって、非晶質半導体層に入射した光によって発生し
たフォトキャリアである電子および正孔のうち、正孔は
どちらかのゲート電極へ引き寄せられ、電子は非晶質半
導体層のバルク内を通って流れるようになシ正孔と再結
合の確率を減じると同時に、電子が基板と非晶質半導体
層との界面準位およびゲート絶縁層と非晶質半導体層と
の界面準位から受ける影響を皆無にする。
よび第２のゲート電極にどちらも負の電位を与えること
によって、非晶質半導体層に入射した光によって発生し
たフォトキャリアである電子および正孔のうち、正孔は
どちらかのゲート電極へ引き寄せられ、電子は非晶質半
導体層のバルク内を通って流れるようになシ正孔と再結
合の確率を減じると同時に、電子が基板と非晶質半導体
層との界面準位およびゲート絶縁層と非晶質半導体層と
の界面準位から受ける影響を皆無にする。
その結果、光感度は向上し、光応答速度も速くなる。
実施例
第１図は本発明の薄膜イメージセンサの一実施例によっ
て構成された断面図を示す。１０はガラス石英等の絶縁
性基板、１１はＣｒ、Ｍｏ、ＩＴＯ。
て構成された断面図を示す。１０はガラス石英等の絶縁
性基板、１１はＣｒ、Ｍｏ、ＩＴＯ。
Ｓ ｎ Ｏ２等の金属層もしくは透明導電膜から成る第
１のゲート電極、１２が例えば窒化シリコン、酸化シリ
コン、酸化タンタル等からなるゲート絶縁層、１３は非
晶質シリコンからなる半導体層１４と１６が本発明によ
って加えられたそれぞれ第２のゲート絶縁層、第２のゲ
ート電極であり、１４は例えば窒化シリコン、酸化シリ
コン、酸化タンタル等によって形成されており、１５は
例えばＡｆｉ Ｃｒ Ｍｏ ＩＴＯＳｎＯ等の金属も
しくは透フ ２ 切体電膜から構成されている。１６．１７が例えばアル
ミニウムからなるソース電極、ドレイン電極である。１
８．１９がソース、およびドレイン電極１６，１７が真
接非晶質半導体層１３に接合するだめのコンタクト窓で
ある。光は第１のゲート電極１１が透明導電膜の場合は
２１２として、第２のゲート電極１５が透明導電層から
なる場合は２１１として入射させても良い。第１と第２
のゲート電位は、これらの光の入射方向と光の波長によ
って最適な値があり、それらの条件に応じて所望の薄膜
イメージセンサを実現可能とする。なお、ゲート電極１
１．１６は低抵抗の半導体層でもよい。
１のゲート電極、１２が例えば窒化シリコン、酸化シリ
コン、酸化タンタル等からなるゲート絶縁層、１３は非
晶質シリコンからなる半導体層１４と１６が本発明によ
って加えられたそれぞれ第２のゲート絶縁層、第２のゲ
ート電極であり、１４は例えば窒化シリコン、酸化シリ
コン、酸化タンタル等によって形成されており、１５は
例えばＡｆｉ Ｃｒ Ｍｏ ＩＴＯＳｎＯ等の金属も
しくは透フ ２ 切体電膜から構成されている。１６．１７が例えばアル
ミニウムからなるソース電極、ドレイン電極である。１
８．１９がソース、およびドレイン電極１６，１７が真
接非晶質半導体層１３に接合するだめのコンタクト窓で
ある。光は第１のゲート電極１１が透明導電膜の場合は
２１２として、第２のゲート電極１５が透明導電層から
なる場合は２１１として入射させても良い。第１と第２
のゲート電位は、これらの光の入射方向と光の波長によ
って最適な値があり、それらの条件に応じて所望の薄膜
イメージセンサを実現可能とする。なお、ゲート電極１
１．１６は低抵抗の半導体層でもよい。
発明の効果
本発明によれば、上記実施例のような素子構成を取る事
によって、従来の一方のゲート電極のみ有するようなイ
メージセンサ素子に比べ、第２のゲート電極を付加する
事によって光感度が高く光応答速度が速い薄膜イメージ
センサを実現可能とする。第２図に従来の構成のイメー
ジセンサと本発明の構成を有するイメージセンサの光電
流と暗電のゲート電圧に対する変化を示しである。この
ときのソース、ドレイン間の電圧は１ｏｖであり、第２
ゲートは一１ｏｖと一定にしである。図から明らかなよ
うに従来のものに対しゲート電圧約２０Ｖで５倍程度光
感度が向上し、一方暗電流はほとんど変化していない。
によって、従来の一方のゲート電極のみ有するようなイ
メージセンサ素子に比べ、第２のゲート電極を付加する
事によって光感度が高く光応答速度が速い薄膜イメージ
センサを実現可能とする。第２図に従来の構成のイメー
ジセンサと本発明の構成を有するイメージセンサの光電
流と暗電のゲート電圧に対する変化を示しである。この
ときのソース、ドレイン間の電圧は１ｏｖであり、第２
ゲートは一１ｏｖと一定にしである。図から明らかなよ
うに従来のものに対しゲート電圧約２０Ｖで５倍程度光
感度が向上し、一方暗電流はほとんど変化していない。
第１図は本発明の一実施例における薄膜イメージセンサ
の断面図、第２図は本発明の効果を示すだめ、従来の構
成のイメージセンサと本発明のイメージセンサの光およ
び暗電流とゲート電圧の関係を示す図、第３図は従来の
構成からなる薄膜イメージセンサの断面図である。 １１・・・・・・基板、１２・・・・・・ゲート電極、
１３・・・・・・ゲート絶縁層、１４・・・・・・非晶
質半導体層、１５・・・・・・第２のゲート絶縁層、１
６・・・・・・第２のゲート電極、１７．１８・・・・
・・ソース、ドレイン電極、１９・・・・・・コンタク
ト窓。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名ｌθ
−−−絶腐０比、基４又 ｌノー−一慾］のゲート電極 ／３−−−非番Ｊシリコン弓ξ−１イ岑ｊ１／、！５−
−−篤２のゲート１Ｌ籍 第１図 ノ／Ｚ 第２図 （嶌１）デート亀兄Ｖθ（Ｖ） 第３図
の断面図、第２図は本発明の効果を示すだめ、従来の構
成のイメージセンサと本発明のイメージセンサの光およ
び暗電流とゲート電圧の関係を示す図、第３図は従来の
構成からなる薄膜イメージセンサの断面図である。 １１・・・・・・基板、１２・・・・・・ゲート電極、
１３・・・・・・ゲート絶縁層、１４・・・・・・非晶
質半導体層、１５・・・・・・第２のゲート絶縁層、１
６・・・・・・第２のゲート電極、１７．１８・・・・
・・ソース、ドレイン電極、１９・・・・・・コンタク
ト窓。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名ｌθ
−−−絶腐０比、基４又 ｌノー−一慾］のゲート電極 ／３−−−非番Ｊシリコン弓ξ−１イ岑ｊ１／、！５−
−−篤２のゲート１Ｌ籍 第１図 ノ／Ｚ 第２図 （嶌１）デート亀兄Ｖθ（Ｖ） 第３図
Claims (1)
- 基板上に設けられた第１のゲート電極上に、この第１の
ゲート絶縁体層と真性型非晶質半導体層を積層しその上
に第２のゲート絶縁体層、第２のゲート電極を順次積層
し、上記真性半導体層上に光電流を検出するための１対
のソース、ドレイン電極を形成し、前記第１のゲート電
極もしくは第２のゲート電極の少なくともいずれか一方
のゲート電極に透明導電体層を用いた事を特徴とする薄
膜イメージセンサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61041224A JPS62198155A (ja) | 1986-02-26 | 1986-02-26 | 薄膜イメ−ジセンサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61041224A JPS62198155A (ja) | 1986-02-26 | 1986-02-26 | 薄膜イメ−ジセンサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62198155A true JPS62198155A (ja) | 1987-09-01 |
Family
ID=12602433
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61041224A Pending JPS62198155A (ja) | 1986-02-26 | 1986-02-26 | 薄膜イメ−ジセンサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62198155A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| NL9301775A (nl) * | 1992-10-16 | 1994-05-16 | Casio Computer Co Ltd | Foto-electrisch omzettingssysteem. |
| US5812109A (en) * | 1994-08-23 | 1998-09-22 | Canon Kabushiki Kaisha | Image input/output apparatus |
| US6295390B1 (en) | 1994-08-23 | 2001-09-25 | Canon Kabushiki Kaisha | Image input/output apparatus with light illumination device for two-dimensional illumination |
| JP2017038038A (ja) * | 2015-08-10 | 2017-02-16 | Ｎｌｔテクノロジー株式会社 | 光センサ素子及び光電変換装置 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5816570A (ja) * | 1981-07-23 | 1983-01-31 | Toshiba Corp | 薄膜電界効果トランジスタ |
| JPS5818978A (ja) * | 1981-07-27 | 1983-02-03 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 光センサ |
-
1986
- 1986-02-26 JP JP61041224A patent/JPS62198155A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5816570A (ja) * | 1981-07-23 | 1983-01-31 | Toshiba Corp | 薄膜電界効果トランジスタ |
| JPS5818978A (ja) * | 1981-07-27 | 1983-02-03 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 光センサ |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| NL9301775A (nl) * | 1992-10-16 | 1994-05-16 | Casio Computer Co Ltd | Foto-electrisch omzettingssysteem. |
| US5463420A (en) * | 1992-10-16 | 1995-10-31 | Casio Computer Co., Ltd. | Photoelectric conversion system |
| US5583570A (en) * | 1992-10-16 | 1996-12-10 | Casio Computer Co., Ltd. | Photoelectric conversion system |
| US5812109A (en) * | 1994-08-23 | 1998-09-22 | Canon Kabushiki Kaisha | Image input/output apparatus |
| US6295390B1 (en) | 1994-08-23 | 2001-09-25 | Canon Kabushiki Kaisha | Image input/output apparatus with light illumination device for two-dimensional illumination |
| JP2017038038A (ja) * | 2015-08-10 | 2017-02-16 | Ｎｌｔテクノロジー株式会社 | 光センサ素子及び光電変換装置 |
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