JP2002033470A - 光電変換装置及びその製造方法 - Google Patents

光電変換装置及びその製造方法

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JP2002033470A
JP2002033470A JP2000216499A JP2000216499A JP2002033470A JP 2002033470 A JP2002033470 A JP 2002033470A JP 2000216499 A JP2000216499 A JP 2000216499A JP 2000216499 A JP2000216499 A JP 2000216499A JP 2002033470 A JP2002033470 A JP 2002033470A
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semiconductor layer
photoelectric conversion
acid
conversion device
electric signal
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Keiichi Nomura
慶一 野村
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 半導体層を平坦化して、C−V特性を向上さ
せることを課題とする。 【解決手段】 光信号を電気信号に変換する光電変換部
と、変換された前記電気信号又は該電気信号に基づく信
号の読み出しをオン/オフするスイッチ部とを同一工程
で製造する光電変換装置の製造方法において、前記光電
変換部及び前記スイッチ部に各々備えられている半導体
層のうち、前記スイッチ部の半導体層を薄くする第1工
程と、薄くした前記半導体層の表面付近を酸化する第2
工程と、前記半導体層の酸化した部分を除去する第3工
程とを備えたことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、光電変換装置の製
造方法に関し、特に、光電変換部とスイッチ部とを同一
工程で製造する光電変換装置の製造方法に関するもので
ある。
【0002】
【従来の技術】図1は、従来の光電変換装置の画素部分
の模式的な断面図である。図1には、いわゆる逆スタガ
型の画素を1画素だけ示しているが、光電変換装置は、
実際には、図1に示すようなTFT部107と光電変換
部108とを複数有している。
【0003】従来の光電変換装置の製造方法について説
明する。まず、絶縁基板として例えばガラス基板101
上に、Al,Cr等のゲートメタル102をスパッタ法
等により成膜し、フォトリソ工程によりパターニング及
びエッチングを行う。そして、SiN、SiO2 等のゲ
ート絶縁膜103をシラン、アンモニア、水素、TEO
S(テトラエトキシオルトシラン)等を原料ガスとする
プラズマCVD(Chemical Vapor Deposition)法によ
り形成する。
【0004】その後、アモルファスシリコン(a−S
i:H)を用いた半導体層(I層)104をシラン及び
水素を原料ガスとするプラズマCVD法により連続成膜
する。この時、光を十分な電気信号に変換できるよう
に、半導体層104は例えば、4000A〜10000
A程度の厚さで成膜する必要がある。
【0005】しかし、半導体層104を厚くすると、T
FT部107にとってはオン電流が小さくなる原因とな
り、TFT特性を劣化させるため、TFT部107の半
導体層104をドライエッチング等により薄膜化する。
薄膜化した半導体層104’を形成する。半導体層10
4’の厚さとしては、たとえば500A〜3000Aが
好ましい。この時、ドライエッチングの条件としては、
たとえばCF4 5.3sccm、圧力6.5Pa、RF
パワー350Wを用いている。また、十分な接合特性を
得るために、プラズマまたは、弗酸による表面処理を行
う。
【0006】つぎに、プラズマCVD法によりオーミッ
クコンタクト層(n+層)105を形成する。オーミッ
クコンタクト層105としては、成膜中にホスフィン
(PH 3 )等をドーピングガスとして導入し、シラン及
び水素を原料ガスとして作られるアモルファスシリコン
や微結晶シリコンを用いている。
【0007】そして、スパッタ法によりAl,Cr等の
配線メタルを成膜し、配線メタルをエッチングすること
によりソース電極109、ドレイン電極106、信号線
(図示せず)、駆動配線110を形成する。信号線は、
ドレイン電極106に接続している。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の技術で
は、プラズマ又は、弗酸によって表面処理を行っていた
が、この工程では半導体層の表面に形成されてしまうS
iO2などの自然酸化膜を除去することができても、半
導体層側を除去することができないため、半導体層を十
分に平坦化することができない。そのため、表面処理工
程によっても、所要の接合特性を得られない場合があっ
た。
【0009】また、特にドライエッチング等によりTF
T部の半導体層を薄膜化した後には、エッチングの残渣
であるポリマー(CFx)等がTFT部の表面に残留す
る場合があるが、従来の表面処理ではこれを除去するこ
とが困難である。
【0010】図3は、従来の技術によって製造された光
電変換装置の印加電圧と接合容量との関係(C−V特
性)を示すグラフである。ここでは、ゲート絶縁膜の厚
さを2800Å、半導体層の厚さを6000Åとし、こ
の半導体層をドライエッチングにより3000Åまで薄
くした場合のC−V特性を示している。
【0011】図3に示すように、従来の技術によると、
負の電圧を印加したときには、600pF程度の接合容
量が得られ、正の電圧を印加したときには、700pF
程度の接合容量が得られる場合がある。
【0012】ところで、ゲート絶縁膜の比誘電率を6、
半導体層の比誘電率を12、真空中の誘電率8.86×
10-12F/m、電極面積を5.2×10-6cm2として
容量を計算すると、印加電圧がプラス側の時には993
pF、マイナス側の時には646pFとなる。
【0013】印加電圧がマイナス側では、計算値に近い
値が得られているのに対して、印加電圧がプラス側で
は,理想的には993pFまで容量が得られなければな
らないが、従来の表面処理方法では約700pFであ
り、上記のように、所要の接合特性を得られない場合が
ある。
【0014】そこで、本発明は、半導体層を平坦化し
て、C−V特性を向上させることを課題とする。
【0015】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、光信号を電気信号に変換する光電変換部
と、変換された前記電気信号又は該電気信号に基づく信
号の読み出しをオン/オフするスイッチ部とを同一工程
で製造する光電変換装置の製造方法において、前記光電
変換部及び前記スイッチ部に各々備えられている半導体
層のうち、前記スイッチ部の半導体層を薄くする第1工
程と、薄くした前記半導体層の表面付近を酸化する第2
工程と、前記半導体層の酸化した部分を除去する第3工
程とを備えたことを特徴とする。
【0016】すなわち、本発明は、半導体層の表面に形
成された酸化膜を、弗酸等を用いて除去する前に、酸化
膜を含む半導体層の表面を酸化させて、酸化させた部分
を酸化膜と共に弗酸等によって除去することによって、
半導体層を平坦化する。
【0017】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態につい
て、図面を用いて説明する。
【0018】(光電変換装置の構成)図1は、本実施形
態の光電変換装置の断面図である。図1には、絶縁基板
であるところの例えばガラス基板101と、Al,Cr
等のゲートメタル102と、SiN、SiO2 等のゲー
ト絶縁膜103と、アモルファスシリコン(a−Si:
H)を用いた半導体層(I層)104と、スイッチ部で
あるところのTFT部107と、光電変換部108と、
アモルファスシリコンや微結晶シリコンなどのオーミッ
クコンタクト層(n+層)105と、ソース電極109
と、ドレイン電極106と、駆動配線110とを示して
いる。
【0019】なお、光信号は光電変換部108で電気信
号に変換され、スイッチ部107が駆動配線110を通
じて出力される信号によってオンされると、電気信号又
はこの電気信号によって制御される信号が外部の処理回
路など読み出される。
【0020】(光電変換装置の製造工程)図1に示す光
電変換装置は、絶縁基板として例えばガラス基板101
上に、Al,Cr等のゲートメタル102をスパッタ法
等により成膜し、フォトリソ工程によりパターニング及
びエッチングを行う。そして、SiN、SiO2 等のゲ
ート絶縁膜103をシラン、アンモニア、水素、TEO
S(テトラエトキシオルトシラン)等を原料ガスとする
プラズマCVD(Chemical Vapor Deposition)法によ
り形成する。
【0021】その後、アモルファスシリコン(a−S
i:H)を用いた半導体層(I層)104をシラン及び
水素を原料ガスとするプラズマCVD法により連続成膜
する。この時、光を十分な電気信号に変換できるよう
に、半導体層104は例えば、4000A〜10000
A程度の厚さで成膜する必要がある。
【0022】しかし、半導体層104を厚くすると、T
FT部107にとってはオン電流が小さくなる原因とな
り、TFT特性を劣化させるため、TFT部107の半
導体層104をドライエッチング等により薄膜化する。
薄膜化した半導体層104’を形成する。半導体層10
4’の厚さとしては、たとえば500A〜3000Aが
好ましい。この時、ドライエッチングの条件としては、
たとえばCF4 5.3sccm、圧力6.5Pa、RF
パワー350Wを用いている。
【0023】つづいて、過酸化水素などのように、半導
体層104を酸化させるような物質を用いて、半導体層
104の表面を酸化させる。過酸化水素は、5%程度の
水溶液を用いる。このとき、たとえば半導体層104の
表面に自然酸化膜が20〜30Å形成されているときに
は、自然酸化膜の下部の半導体層104をたとえば20
〜30Å酸化する。
【0024】ちなみに、5%の過酸化水素水溶液を用い
て、40℃で10分の処理を行った場合には、正の電圧
を印加したときに得られる接合容量が830pFとな
り、50℃で10分の処理を行った場合には、正の電圧
を印加したときに接合容量が950pF、60℃で5分
以上処理を行った場合には、正の電圧を印加したときに
接合容量が1000pFとなる。
【0025】そして、十分な接合特性を得るために、弗
酸又はバッファード弗酸による表面処理を行う。弗酸を
用いる場合にはたとえば0.1%程度の水溶液で、室温
で10〜120秒程度の処理を行う。また、バッファー
ド弗酸を用いる場合には、弗化アンモニウムNH4F4
0%の水溶液と弗酸HF50%の水溶液とを4:1〜
7:1程度で混合した混合液で、室温で10〜120秒
程度の処理を行う。なお、混合液のpH(ペーハー)を
調整するため、水酸化アンモニウムNH4OHを用いて
もよい。
【0026】つぎに、プラズマCVD法によりオーミッ
クコンタクト層(n+層)105を形成する。オーミッ
クコンタクト層105としては、成膜中にホスフィン
(PH 3 )等をドーピングガスとして導入し、シラン及
び水素を原料ガスとして作られるアモルファスシリコン
や微結晶シリコンを用いている。
【0027】そして、スパッタ法によりAl,Cr等の
配線メタルを成膜し、配線メタルをエッチングすること
により、ソース電極109、ドレイン電極106、信号
線(図示せず)、駆動配線110を形成する。信号線
は、ドレイン電極106に接続している。
【0028】以上、本実施形態では、酸化剤として過酸
化水素を用いた場合を例に説明したが、半導体層104
を酸化できればよいので、硝酸、硫酸、燐酸、またはこ
れらの酸化剤の混酸等を用いてもよい。また、半導体層
の表面処理に使用されるカルボン酸は、−COOH基を
もつ化合物であり酢酸(CH3 ・COOH)、ぎ酸(H
・COOH)、安息香酸(C6 5 ・COOH)などが
用いられる。カルボン酸を用いる場合その他の成分とし
て、水やジメチルホルムアミドなどを含めてもよい。
【0029】図2は、本実施形態によって製造した光電
変換装置の印加電圧と接合容量との関係(C−V特性)
を示すグラフである。図2(a)は、5%の過酸化水素
水溶液を用いて、40℃で10分の処理を行った場合の
グラフ、図2(b)は、50℃で10分の処理を行った
場合のグラフ、図2(c)は、60℃で5分以上処理を
行った場合のグラフである。
【0030】図2(a)〜図2(c)に示すように、4
0℃で10分の処理を行った場合には、正の電圧を印加
したときに得られる接合容量が830pFとなり、50
℃で10分の処理を行った場合には、正の電圧を印加し
たときに接合容量が950pF、60℃で5分以上処理
を行った場合には、正の電圧を印加したときに接合容量
が1000pFとなる。したがって、最も好ましい結果
は、60℃で5分以上処理を行うことによって得られ
る。
【0031】
【発明の効果】以上説明したように、本発明は、光電変
換部及びスイッチ部に各々備えられている半導体層のう
ちスイッチ部の半導体層を薄くして、薄くした半導体層
の表面付近を酸化する。それから、半導体層の酸化した
部分を除去するため、半導体層を平坦にすることが可能
であり、C−V特性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態の光電変換装置の模式的断面
図である。
【図2】本発明の実施形態によって製造した光電変換装
置のC−V特性を示すグラフである。
【図3】従来の光電変換装置のC−V特性を示すグラフ
である。
【符号の説明】
101 絶縁基板(ガラス基板) 102 ゲートメタル 103 ゲート絶縁膜 104 半導体層 105 オーミックコンタクト層 106 ドレイン電極 107 TFT部 108 光電変換部 109 ソース電極 110 駆動配線
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H01L 31/10 H01L 29/78 627A 5F110 H04N 5/335 31/10 A Fターム(参考) 4M118 AA10 AB10 BA05 CA14 CB06 CB14 EA01 FB13 FB18 5C024 CX41 CY47 GX06 HX35 HX50 5F004 AA14 DA01 DB01 FA07 FA08 5F043 AA11 BB27 DD01 DD15 DD30 GG10 5F049 MA02 MB04 MB05 NA15 NB05 PA14 RA06 5F110 AA18 BB09 DD02 EE03 EE04 EE44 FF02 FF03 FF30 GG02 GG15 GG24 GG25 GG45 HK03 HK04 HK09 HK15 HK16 HK21 HK25 HK33 HK35 QQ19

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 光信号を電気信号に変換する光電変換部
    と、変換された前記電気信号又は該電気信号に基づく信
    号の読み出しをオン/オフするスイッチ部とを同一工程
    で製造する光電変換装置の製造方法において、 前記光電変換部及び前記スイッチ部に各々備えられてい
    る半導体層のうち、前記スイッチ部の半導体層を薄くす
    る第1工程と、 薄くした前記半導体層の表面付近を酸化する第2工程
    と、 前記半導体層の酸化した部分を除去する第3工程とを備
    えたことを特徴とする光電変換装置の製造方法。
  2. 【請求項2】 前記第2工程は、酸化剤を用いることに
    よって、前記半導体の表面付近を酸化する工程であるこ
    とを特徴とする請求項1に記載の光電変換装置の製造方
    法。
  3. 【請求項3】 前記酸化剤は、硝酸、硫酸、過酸化水
    素、燐酸、酢酸、蟻酸、カルボン酸の少なくとも1つを
    含むことを特徴とする請求項2に記載の光電変換装置の
    製造方法。
  4. 【請求項4】 前記第2工程によって酸化する前記表面
    付近は、前記第3工程によって酸化した部分を除去した
    後の半導体層の表面が平坦となるような厚さであること
    を特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の光
    電変換装置の製造方法。
  5. 【請求項5】 前記第3工程は、弗化物を用いることに
    よって、前記酸化した部分を除去する工程であることを
    特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の光電
    変換装置の製造方法。
  6. 【請求項6】 前記弗化物は、弗酸又はバッファード弗
    酸であることを特徴とする請求項5に記載の光電変換装
    置の製造方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2004061932A1 (en) * 2002-12-19 2004-07-22 Applied Materials, Inc. Method and apparatus for planarization of a material by growing a sacrificial film with customized thickness profile

Cited By (3)

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WO2004061932A1 (en) * 2002-12-19 2004-07-22 Applied Materials, Inc. Method and apparatus for planarization of a material by growing a sacrificial film with customized thickness profile
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