JP2002033471A - 相互接続電極にもなりうる光検出器アレイ用金属光障壁 - Google Patents
相互接続電極にもなりうる光検出器アレイ用金属光障壁Info
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Abstract
接続するためにW層の使用を可能にすること。 【解決手段】光帰還電流を接地又はハ゛イアス電位(38)に接
続するために必要とされるマスキンク゛工程の数は、従来のステ
ッフ゜を収集し次のように再構成することによって削減で
きる。(A)水素添加アモルファスシリコン(a-Si:H)のP層(17)を
固有水素添加アモルファスシリコンの下部層(20)上に堆積し、P層
の上部に導電ITO層(18)を堆積する。(B)ステッフ゜(A)で堆
積された全3層をハ゜ターン形成する。(C)光障壁として機
能するW層(19)を堆積してハ゜ターン形成する。前記(A)〜
(C)のステッフ゜は、従来の方法では3回必要であったマスキンク
゛工程と比較して、2回のみを必要とする。さらに、W層
は、ITOを接地又はハ゛イアス電位に接続するために使用可能
である。
Description
された光検出器のアレイに関し、とりわけ相互接続電極
にもなりうる光検出器アレイの金属光障壁に関する。
(IC)内に構成された光検出器のアレイを用いる場合が
多い。例えば、デジタルカメラは、PINダイオード(Pお
よびNはシリコンに対して通常の正負のイオンドーパン
トが存在することを示し、Iは真性(ドーピングされて
いない)シリコンの介在層を表す)のアレイを有するIC
を用いることができる。他の種類の光検出器のアレイも
可能であり、文書用スキャナまたは他の種類のファクシ
ミリ装置(例えば、「業務用コピー機)などもイメージ
ング装置である。いずれにしても、光に最も近く露出す
る光検出器アレイ構造の一部分(すなわちイメージが投
影(focus)または記録される光表面)は、アレイ中の
各光検出器に電気的に共通しており、光電流帰還として
機能し、電気的に接地されるか、またはおそらく何らか
のバイアス電位に電気的に接続される必要がある場合が
多い。アレイ中の全光検出器への共通接続は、ITO(イ
ンジウムスズ酸化物)など、光学的に透明である導電層
を用いて光検出器アレイの光表面を被覆することによっ
て実現される。被覆された光表面の下は半導体材料中の
区別される構造であり、画素レベルで個々の光センサー
として機能し、それぞれがソースフォロワなどのバッフ
ァ機構によって何らかの形態の測定回路に接続されてい
る。
ベルは、センサーに到達する光量のみの関数であること
が理想である。しかし、実際問題としてこのような場合
はなく、追加の「暗電流」が存在し、その存在が考慮さ
れなければ、結果として生じるイメージの画質を劣化さ
せてしまう。暗電流を捕らえる際の第1のステップは、
それを測定することである。ただし、各個別ピクセルに
対して暗電流を実際に測定することは無理な場合が多
い。例えば、その測定には様々な理由で望ましくない実
際の光シャッタ機構が必要となる。好都合にも、ある光
センサー(例えば周辺装置のまわり)がアレイの一部と
して製造されているが全く露光しないというすばらしい
中間物が存在する。これらのセンサーの暗電流は測定さ
れ、平均化されて、アレイのバランスのために暗電流の
尺度として使用される。タングステン(W)などの光障壁
は、この目的のために使用されることが可能である。
製造技術の1つは、以下のステップを含む。 (a)水素添加アモルファスシリコン(a-Si:H)のP層
を、固有水素添加アモルファスシリコンの下部層上に堆
積する。 (b)水素添加アモルファスシリコンのP層および下部
固有層をパターン形成する。 (c)導電ITO層を堆積してパターン形成する。 (d)光障壁として機能するW層を堆積してパターン形
成する。
るためには、3回のマスキング工程が必要である。各マ
スキング工程によって製造時の時間と費用が浪費され、
さらに各マスキング工程によって様々な故障メカニズム
の原因となりうるさらなる複雑性がもたらされる。
スキング工程の数が削減されることは望ましい。さら
に、ITO層が接地またはバイアス電位に接続される必要
があることも忘れてはならない。そして、マスキング工
程の増加、及び/又は歩留まりの低下という点で不利益
を被ることなくITO層を接地またはバイアス電位に接続
するための方法がさらに望まれる。
工程の数は、上記のステップを収集し下記のように再構
成することによって削減できる。 (A)水素添加アモルファスシリコン(a-Si:H)のP層を
固有水素添加アモルファスシリコンの下部層上に堆積
し、P層の上部に導電ITO層を堆積する。 (B)ステップ(A)で堆積された全3層をパターン形成す
る。 (C)光障壁として機能するW層を堆積してパターン形成
する。
キング工程のみを必要とする。さらに、W層は、ITOを接
地またはバイアスに接続するために使用可能である。
路上に構成された光センサーのアレイの断面の簡略図1
を示す。特に、集積回路の基部2は、一般に、ICの一部
分となり得る任意の他の種類の回路を示し、光センサー
のアレイを組み立てる場所としても機能する。同図は一
次元の2つの光センサーのみを示す。しかしながら、一
次元は可能であるが(例えばコンタクトイメージセンサ
ー風に)、より典型的な場合は、N×NまたはM×Nの光セ
ンサーからなる二次元のアレイが存在することは理解さ
れるであろう(ただしMおよびNは、例えば数百から千の
範囲のやや大きめとなっている)。
光性の半導体である光センサーのアレイを、基本画素ア
レイとして始める。好適な一実施形態において、この光
センサーはPINダイオードであり、基本画素はカソード
金属7,11の領域の堆積物である。PNダイオードおよ
びフォトトランジスタなどの他の光センサーも使用可能
であるが、その場合、異なったアレイで開始される。適
切なカソード金属は、窒化チタン、タングステン、チタ
ンタングステン、特にタングステンである。カソード金
属のこれらの堆積物(7、11)は、所望の画素のサイ
ズに関して相互接続金属(X Metal)の同等の出現物
(13、14)上に形成されるか、またはそれらは
(7、11)、単純にカソード金属の広がりを相互接続
する端子の端部とすることができる。前者の場合、典型
的には一般に画素の数が大きく、かつ画素が二次元で形
成される際、相互接続するトレースの複数の面を必要と
する設けられているトレースのルーティングが生じ、一
方後者の場合、画素の数が小さく、または一次元で構成
される場合には十分である。このIC製造の態様はよく
理解されており、相互接続金属はカソード金属と同じで
あってもなくてもよいことが理解されるであろう。
は、好適実施形態において、N型水素添加アモルファス
シリコン(a-Si:H)であるドーピングされたシリコン層
を受ける。そのようなN層は2つの代替スタイルが可能
である。層10は、単純に、カソード金属の下部層11
の「上部」(同一領域)にあり、層9は露出側端部とと
もにその上部を被覆することによって下方層7を囲む。
いずれの方法も選択可能である。N層9および10は、
カソード金属からなるそれぞれの堆積物7および11と
関連して、所望のPINダイオードのカソード部8を含
む。このカソード部8の製造も、周知である。
層20によって被覆される。I層20上には、a-Si:Hか
らなるP層17が堆積される。P層17は光センサーのア
レイ中のPINダイオードのアノードを形成する。これら
のステップについても周知である。
導体からなる層18は、P層17上に堆積される。その
目的は、入射光が下方のダイオードに透過可能としなが
ら、P層17の横方向におけるアノード間の抵抗を効果
的にシャントして各ダイオードのアノードを、低い抵抗
路を介して共通領域に接続するためである。この全アノ
ードの共通接続部は光電流帰還路の一部分であり、典型
的に接地に接続されるか、またはバイアス電源に接続さ
れることもある。関係する1つの問題は、ITOからなる
透過性導体層18をどのようにそのような接地またはバ
イアス電源に接続するかである。
言及する。タングステン(W)からなる層21の一部分
は、光センサーのアレイの周辺部分の周辺に堆積され
る。その周辺部分(すなわち実際にはアレイの端部上)
に最も近いPINダイオードが、ITOからなる層18上に堆
積されたW層21の一部分である金属光障壁の範囲5に
よって画定された境界領域中にあるものとする。これに
よって、入射光4は、光センサー(そのカソードが10
であるもの)に到達しなくなる。W層21の範囲5によ
って画定された境界領域中のセンサーは、上述のように
暗電流を測定するために使用される。完全を期して、範
囲5の端部19は暗電流測定の境界領域を画定するだけ
でなく、入射光3が実際のイメージを形成するために使
用可能なそのアレイ中の光センサー(例えばそのカソー
ドが9のもの)に到達する(光障壁中の)光開口部(ア
パーチャ)の周辺部分にもなる。
過性導体)からなる層18がIC上の所望の部分に電気的
に接続されるのかという問題を考察する。W層21(ま
たは単なる光障壁)は、相互接続電極6として機能可能
である。図1に示すように、W層21は光センサーのア
レイの盛り上がった部分の側部の直下、及びICの基部2
上に堆積され、所望のトレース(12/15または1
6)と電気的接触または相互接続を行なう。12/15
と16の両方を示す。所与の実現において使用される際
のそれらの選択は、周囲の環境に依存する。なお、相互
接続電極6は単純にトレースまで狭くされ、12/15
または16などの層間接続を用いずに所定の場所へルー
ティングされることも企図できる。最後に、光センサー
のアレイが基板材料中の凹み中に組み立てられて、W層
21が完成すると、出るために上昇(図示のように「下
降」ではなく)するか、または単純にまっすぐ横切るか
という、交互の状態が発生する。
用の結果である回路を図示する、簡易化されるとともに
非現実的に様式化された略図である。ICのシリコン中の
構造を指す参照番号の大部分は、図1の同等物と同じで
ある。PINダイオード23〜25およびそららの関連カ
ソードまたは相互接続金属は、矩形のボックスで図示さ
れており、点線のダイオードの記号は概略的に示されて
いる。各ダイオード23〜25は、それぞれの導体26
〜28によって、それぞれの測定回路30〜32に接続
される。各測定回路(例えば、アナログ−デジタル変換
器)は、どこかの適切な場所に送られる対応結果33〜
35を生成する(本発明の範囲外)。典型的に、各測定
回路は、照射された光検出器中で光電流を発生させるた
めに電位emf(起電力)を生成するバイアス回路37に
接続される(36)。このバイアス回路は、典型的に接
地されるタングステン相互接続電極6に接続される(3
8,15,16)。
と関連する処理方法を説明する簡略部分処理フローチャ
ート39を示す。この部分フローチャート39は図1に
記載のもののような構造を従来よりも少ない数のマスキ
ング工程でどのようにして製造するかに関する。なお、
ここでは、ICを組み立てるために必要な処理順序全体の
一部分のみを扱っているが、これは、簡潔にするため
に、また本発明の方法の実現の範囲外となり、本発明の
方法を実行する最良の形態に関係しないためICなどの実
際の製造に必要な前後のステップの両方を削除したため
である。
成することである。カソード作成後、ステップ41にお
いて、I層(20)が堆積され、その後、ステップ42
において、P層(17)が堆積される。次のステップ4
3において、透過性導体(ITOからなる層18)が堆積
される。その後、ステップ44に関連する第1のマスキ
ング工程が行なわれ、ITO層18がパターン形成され
る。従来の方法においては、P層(17)の早い段階で
のパターン形成のステップが行われていたが、部分フロ
ーチャート39において、かかるステップは存在しない
ことに留意すべきである。
らなる組合せ層をエッチングする。上部において、ITO
層は最初にエッチングされ、それによって他の層をエッ
チングする際の永久固定マスクとして機能可能となる。
この組合せ層のエッチングに必要とされるエッチング液
は同一でも、異なっていてもよく、他のプロセスパラメ
ータに依存する。いずれにしても、ITO、PおよびI層が
エッチングされると、ステップ46において、残りのIT
Oからフォトレジストが除去される。
らなる層21の堆積およびエッチングが行なわれる。ス
テップ47において、W層21の堆積が行なわれる。な
お、このステップ(47)は、相互接続電極6(図1)
も形成するW材料の堆積を含むことが可能である。ステ
ップ48において、「問題を解決するための手段」で述
べた第2のマスキング工程が行なわれ、W層のパターン
形成が行なわれる。ステップ49において、Wのエッチ
ングが行なわれ(光障壁の形成を含むことも可能)、ス
テップ50においてフォトレジストが除去される。この
ように、従来必要とされたものよりも1つ少ないマスキ
ング工程を使用して、図1に図示するような、さらに光
障壁にもなり得るWからなる相互接続電極を有するIC構
造が作成された。
マスキング工程が2回だけとなる。また、W層がITOを
接地またはバイアスに接続するために使用可能となる。
センサーのアレイの概略断面図である。
示する、簡易化されるとともに非現実的に様式化された
略図である。
ートである。
Claims (7)
- 【請求項1】集積回路内の光検出器のアレイ(1)であ
って、 それぞれが対応する測定回路(32〜30)に電気的に結合
された画素(8)の集合と、 前記画層の集合と同一の広がりを有し、それとともに感
光半導体のアレイを形成するドーピングされた材料から
なる層(17)と、 前記ドーピングされた材料からなる層上にあるとともに
同一の広がりを有し、個々の感光半導体内に流れる光電
流に対する帰還路の役割を果たす透過性導体からなる層
(18)と、 前記感光半導体のアレイが前記感光半導体のいくつか
(25)を含む境界領域に隣接する物理的周辺部分を有す
ることと、 前記物理的周辺部分に最も近い前記透過性導体層の一部
分上の光学的に非透過性の金属からなる層(21)とを含
み、前記光学的に非透過性の金属からなる層(21)は、
前記透過性導体からなる層の中央領域上まで延びて、入
射光(3)に応答する感光性導体を有する領域を囲むと
同時に、入射光(4)から前記境界領域中の前記感光性
導体をおおい隠す光周辺部(19)を形成し、また、前記
中央領域からさらに延びて(6)、帰還路光電流を伝達
する少なくとも1つの端子(15、16)と電気的接触を行
なう、光検出器のアレイ。 - 【請求項2】前記画素の集合と前記ドーピングされた材
料からなる層との間に介在する真性シリコンからなる層
(20)をさらに含む、請求項1記載の光検出器のアレ
イ。 - 【請求項3】前記感光半導体がPINダイオード(23〜2
5)である、請求項2記載の光検出器のアレイ。 - 【請求項4】前記透過性導体(18)がインジウムスズ酸
化物である、請求項1記載の光検出器のアレイ。 - 【請求項5】前記光学的に非透過性の金属(21)がタン
グステンである、請求項1記載の光検出器のアレイ。 - 【請求項6】集積回路製造の方法であって、 後に一部が除去されることになる、シリコンからなる少
なくとも1つの層(17)を堆積する(42)ステップと、 前記少なくとも1つのシリコンからなる層上に透過性導
体からなる層(18)を堆積するステップと、 前記透過性導体層をパターン形成する(44)ステップ
と、 前記パターン形成のステップにしたがって、前記透過性
導体の一部をエッチングによって除去する(45)ステッ
プと、 前記透過性導体層の前記パターン形成された部分および
エッチングされていない部分を前記少なくとも1つのシ
リコン層のためのパターン形成のステップとして使用
し、除去されるべきその一部分を画定するステップと、 除去されるべき前記少なくとも1つのシリコン層の前記
一部をエッチングによって除去する(45)ステップを含
む方法。 - 【請求項7】請求項6記載の前記ステップの後、前記透
過性導体上に、前記透過層導体からなる層を接続するた
めに所望される電位と電気的に接触している金属層を堆
積する(47)ステップと、 前記金属層をパターン形成し(48)、そのパターンが前
記電位への接続路を含む、ステップと、 前記金属層をエッチングする(49)ステップをさらに含
む、請求項6記載の方法。
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