JPH021184A - イメージセンサー - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 本発明はイメージセンサ−に関し、詳しくは、アモルフ
ァスシリコン（ａ−８ｉ）センサー特に密着型ａ−８ｉ
イメージセンサ−に関する。

〔従来技術〕

密着型ａ−８ｉイメージセンサ−（以降単に「イメージ
センサ−」と称することがある）は透明基板上に形成さ
れた下部電極と、その下部電極の一端部分を覆うように
透明基板上に形成された多層構造のａ−８ｉ膜（光電変
換膜）と、そのａ−８ｉ膜の最上面を覆う透明導電膜（
透明電極）と、その透明電極の一端部分を覆うように透
明基板上に形成された上部電極とからなるフォトセンサ
ーアレイで構成されており、そして、フォトセンサーア
レイは保護層としての透明絶縁膜で被覆された形態がと
られている。

ａ−８ｉ膜は、一般にプラズマＣＶＤ法によって形成さ
れ光吸収ピークが可視光域にあることから、フォトダイ
オードセンサーとして極めて好適である。

だが、従来のこうしたサンドインチ型構造を採用したイ
メージセンサ−においては、ａ−８ｉ膜の端面と透明基
板上面との間の角度がほぼ９０°若しくは９０″以上（
オーバーハング）であったり、またａ−３ｉ膜の各層の
端部のアラインメント誤差などにより、ａ−３ｉ膜の端
面には大きな段部が形成されているので、上部電極の断
線及び透明絶縁膜のステップカバレージ不良がしばしば
発生するという欠点を有している。

〔目　　的〕

本発明は、光電変換層としての多層構造のａ−３ｉ膜の
端面の形状を制御することにより、上部電極の断線及び
透明絶縁膜によるステップカバレージ不良の生じにくい
イメージセンサ−を提供するものである。

〔構　　成〕

本発明は基板の表面に配置された下部電極と、その下部
電極の一端部分を覆うように前記基板表面に形成された
多層構造のアモルファスシリコン層と、そのアモルファ
スシリコン層の一端部分を覆うように前記基板表面に形
成された上部電極とを有したイメージセンサ−において
、前記多層構造のアモルファスシリコン層の各層の一端
部分の端面と前記基板表面とのなす角度が３０’から６
０’の範囲にあり、かつ、前記多層構造のアモルファス
シリコン層にあって互いに隣接する２つのアモルファス
シリコン層の一端部分における各縁間の距離が５００Å
以下であることを特徴としている。

以下に１本発明イメージセンサ−を添付の図面に従がい
ながら更に詳細に説明する。

第１図（イ）（ロ）及び（ハ）は本発明に係るイメージ
センサ−の主要部を示した図である。第２図（イ）及び
（ロ）は多層構造を有するａ−８ｉ層の端部形状を説明
するための図である。第３図は本発明イメージセンサ−
の製造に好適に用いられるＲ　Ｉ　Ｅ　（Ｒｅａｃｔｉ
ｖｅ　Ｉｏｎ　Ｅｔｃｈｉｎｇ）装置の概略を示す図で
ある。

本発明のイメージセンサ−は基板（ガラス基板など）１
上に下部電極２が形成され、下部電極２の一端上に多層
構造からなるａ−Ｓｉ膜３が形成され、ａ−３ｉ膜３上
に透明導電膜４が形成され、透明導電膜４上に下部電極
２に対応して上部電極５が形成されており、こうした構
成を有するフォトダイオードセンサーアレイ上に透明絶
縁膜６が形成されているという点では従来のイメージセ
ンサ−と異なるところはないが、■ａ−８ｉ層３の一端
部分の端面と基板１表面とのなす角度が３０°〜６０°
の範囲にあり、かつ、■多層構造であるａ−３ｉ層３に
おける互いに隣接する層（第２図（ロ）において、（３
−ａと３−ｂ）との関係にある２つのアモルファスシリ
コン層、及び、（３−ｂ）と（３−ｃ）との関係にある
２つのアモルファスシリコン層）の一端部分にある各縁
間の距離Ｑ、ｍが５００Å以下である。ということで大
きく相違している。

なお、前記■のｒａ−５ｉ層の一端部分の端面と基板１
表面とのなす角度が３０°〜６０°」のテーパーを有す
るというのは、例えば第２図（ロ）に示された（３−ａ
）、（３−ｂ）、（３−Ｃ）のすべてのａ−３ｉ層に共
通したものである。

基板１の材料としてはガラス又は石英、絶縁性高分子樹
脂などが用いられる６基板１は透明なのが有利である。

遮光Ｍ２はＣｒ、Ｍｏ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｃｏ等の金属薄膜
で形成されている。

ａ−５ｉ層３としては、例えば水素化アモルファスシリ
コン（ａ−３ｉ　：　Ｈ）、酸素を含有する水素化アモ
ルファスシリコン（ａ−３ｉ：○：Ｈ）、■広原子を含
有するａ−８ｉ：○：Ｈなどによる多層構造（３−ａ、
３−ｂ、３−ｃなど）が採用される。ａ−８ｉ層３は二
層構造であっても三層構造であっても、更には、それ以
上の多層構造であってもかまわない。そして、これら多
層構造のａ−３ｉ層３にあっては、そのうちの少なくと
も一つの層には酸素原子の含有されているものが好まし
く、及び／又は、そのうちの少なくとも一つの層には■
広原子の含有されているものが好ましい。また、多層構
造のアモルファスシリコン層は端部がテーパーとなるよ
うに形成されているのが望ましい。

透明導電膜４としてはＩＴＯ，ＳｎＯ□、Ｉ　ｎ２０□
、ＴｉＯ□などの薄膜によって形成されている。

上部電極５としてはＡＱ、Ｎｉ、Ｐｔなどによる単一金
属薄膜あるいはＡＱ−８ｉ−Ｃｕなどの合金薄膜によっ
て形成されている。

透明絶縁膜６としてはＮ　ａ　ＡＱＦ、、５ｉｎ２、Ｓ
　ｉ、Ｎ４．Ｓ　ｉ　ＯＮの堆積膜等、あるいは、ポリ
イミド、エポキシのごとき絶縁性樹脂の塗布膜等によっ
て形成されている。

ところで、前記の及び■の条件を充したイメージセンサ
−であっても、下部電極２の一端部分の端面と基板１の
上面との間の角度（以降「端面角度」と称することがあ
り、この“端面角度”というのは基板１とａ−５ｉ層３
との関係でも同様にいえることである）が８０〜９０°
或いは９０°以上（オーバーハング状ａ）になっている
と、プラズマＣＶＤ法でａ−８ｉ膜３〔第２図（ロ）で
いえば（３−ａ））を形成させた場合、下部電極２の前
記端面上には膜成長が殆んどなく、このため、ａ−８ｉ
膜膜内内に隙間又は組織不均一部（第４図（イ）及び（
ロ）で符号「Ｐ」として示した）が生じるといった不都
合が往々にしてみられる。

ａ−３ｉ膜に隙間又は組織不均一部が存在していると、
得られたａ　−Ｓ　ｉ系フォトダイオードセンサーに高
温環境下で電圧を印加すると、ａ−Ｓｉ膜の隙間又は組
織不均一部に侵入した水分を通して上部電極と下部電極
との間にリーク電流が流れ、その結果、センサーのノイ
ズ信号が大きくなる。また、高湿環境下での使用でなく
ても、パターニングの際のエッチャントがａ−８ｉ膜の
隙間又は組織不均一部に僅かでも残っていると、前記と
同様にノイズ信号が大きくなる。

本発明者らは、こうしたａ−８ｉ膜の成長過程において
もその内部に隙間又は組織不均一部の生じるのが、基板
１上に形成される下部電極２の端面角度（０）を１５°
〜４５°の範囲に収めるようにすれば、かかる不都合の
生じるのが解消されることを確めた。第５図（イ）（ロ
）（ハ）及び（ニ）は基板１上に望ましい端面角度θ＝
１５°〜４５°を有する下部電極２が形成されたものの
上にａ−８ｉ膜がプラズマＣＶＤ法で経時とともに成膜
（堆積）されていく様子を表わしている。

下部電極２は端面角度（θ）が１５°〜４５°となるよ
うに等方性ドライエツチングの手法によりパターニング
される。端面角度θ＝１５°〜４５°とされた下部電極
２が基板１上に形成されたものにａ−３ｉ膜３を成膜さ
せていくと、ａ−３ｉ膜３は下部電極２の端面上からも
成長するようになり、成膜されたａ−８ｉ膜３には第４
図（イ）及び（ロ）にみられるような隙間又は組織不均
一部Ｐは生じない。

次に、下部電極２、ａ−８ｉ層３の形成及びこれらの端
部にテーパーを設けるための加工方法について述べる。

まず、下部電極２から説明を始めると、これの素子分離
には、反応性イオンエツチング法−（ＲＩＥ法）が用い
られる。ＲＩＥ法は異方性エツチングが可能であること
から、垂直な形状を実現するための加工法として通常は
用いられているが、本発明者らは鋭意研究の結果、異方
性エツチングにより端部をテーパー形状とする方法を見
い出した。即ち、この方法は、下部電極材料の対フォト
レジスト選択比が小さくなるエツチング条件により下部
電極材料よりもフォトレジストを速くエツチングし、下
部電極表面を露出しながらエツチングを進めることによ
って、端部形状をテーパー形状とするものである。

この方法を用い、エツチング条件を選択することで再現
性良く所望の端部傾斜角の実現が可能となった。

そこで具体的な下部電極２のエツチング方法について述
べることにする。ここでは、下部電極２の材料として例
えばＣｒを用いることにする。エツチングガスにはＣＣ
Ｑ４．０２、ＣＯ□等が用いられる。エツチングガスと
してＣＣＱ、と０よの混合ガスを用いた場合、混合ガス
中の酸素の流量比を増加するとフオトレジス１〜のエツ
チングレートが増加する傾向にあるが、Ｃｒのエラチン
グレー１−はほぼ一定である。対レジスト選択比（Ｃｒ
エツチングレート／レジストエツチング）は１．２〜０
．６の範囲で変化する。この場合、Ｃｒとともにレジス
トも異方的にエツチングされる。従ってＣＣＱ４と０２
の流量比をパラメータとした場合、Ｃｒ（下部電極２）
の端部傾斜角を広い範囲で制御することが可能である。

また、エツチング時のガス圧力および投入高周波電力を
パラメータとした場合も対フォトレジスト選択比を変え
ることが可能である。本発明者らは、ガス圧力が０．０
１〜０．２（Ｔｏｒｒ）で対レジスト選択比が０．２〜
１．０の範囲で変化すること、及び、投入高周波電力が
２００〜５００（Ｗ）で対レジスト選択比が１．２〜１
．５の範囲で変化することを確認している。

表−１に示す各エツチング条件は、上記傾向から、Ｃｒ
端部傾斜角を１０〜６０°の範囲で再現性良く制御でき
る条件として選出したものである。

表−１ 次に、アモルファスシリコン層３の素子分離方法につい
て説明する。

本発明のイメージセンサ−では、高感度かつ高速応答実
現のために、アモルファスシリコン層３にＰ”ａ−５ｉ
　：Ｏ：Ｈ／ａ−８ｉ　：Ｏ：Ｈ／ａ−８ｊ：Ｈのよう
な異種材料による三層構成を採用するのが有利である。

また、アモルファスシリコン層３が二層構成からなる場
合には、ａ−３ｉ：Ｈ層／ａ−ｓｉ：○：　Ｉ−Ｉ層と
するのが有利である。

ＲＩＥ法では、本来、酸化物系材料はシリコン系材料の
マスク材に用いられ、通常のエツチング条件では、シリ
コン系材料に比べ著るしくエツチングレートが遅くなる
。従って、上記構成のアモルファスシリコン層のエツチ
ングに通常のエツチング条件を適用すると、アモルファ
スシリコン層の端部はａ−３ｉ：○：Ｉ（、Ｐ”ａ−３
ｉ　：　Ｏ：　Ｈが″ひさし状に突き出したオーバーハ
ング状態となる。

そこで、前記下部電極のエツチングと同様に。

アモルファスシリコン層の対フォトレジスト選択比が小
さいエツチング条件により異方的にエツチングを進める
ことで、レジストをエツチングしアモルファスシリコン
層表面を露出しながらエツチングが進行し、その結果、
アモルファスシリコン層端部がなだらかなテーパー形状
とする方法を実現した。

続いて、アモルファスシリコン層の具体的なエツチング
方法を述べることにする。ここでのアモルファスシリコ
ン層のエツチングには、エツチングガスとしてＣＦ４．
８ＦＧ、０２等のガスを用いる６ＣＦ４＋ＳＦ６＋０２
の混合ガスを用いた場合に、０２流量を一定として、Ｃ
Ｆ４とＳＦＧとの流量比をパラメーターとすると、ＣＦ
、、に対するＳＦＧの流量比を増加させるに従って、ア
モルファスシリコン層のエツチングレートが大きくなり
、また、対レジスト選択比が大きくなることから、アモ
ルファスシリコン層端部形状は垂直に近づく。さらにＳ
１？６の流量比を増加させると、反応の過程で発生する
ラジカルが増加し、エツチングは異方性から等方性に近
い状態となりａ　−Ｓ　ｉ　：　Ｏ：　Ｈ系とａ−３ｉ
　：　Ｈ系とのエラチングレー１への差が顕著になり、
■）″ａ−３ｉ　：Ｏ：Ｈ／ａ−３ｊＯＨが″ひさし状
に突き出した端部形状となってくる傾向が生じる。また
ＣＦ４．ＳＦ６の流量を一定とし０２流量をパラメータ
ーとした場合、０２流量の増加に併なってレジス１−の
エッチングレートが大きくなり、アモルファスシリコン
畑の対レジスト選択比が減少し、レジストのエツチング
とともにアモルファスシリコン層が異方的にエツチング
され端部傾斜角が小さくなる傾向が生じる。従って、Ｃ
Ｆ４．ＳＦ６．０２の流量比の選択でなだらかなテーパ
ー形状を再現性よく実現できる。

表−２に示すアモルファスシリコン層のエツチング条件
は、上記傾向から端部傾斜角を２５〜約７０°（正確に
は７３°）の範囲で再現性良く制御できる条件として選
出したものである。

表−２ 先に触れたように１本発明におけるアモルファスシリコ
ン層は、望ましくは、Ｐ”ａ−３ｉＯＨ，ａ−３ｉＯＨ
，ａ−８ｉ　：Ｈの異種材料から構成される三層もしく
は二層構成よりなっている。ここでａ−３ｉ：Ｏ：Ｈ層
はａ−３ｉ　：Ｈ中に酸素原子を１０〜５０ａｔｏｍｉ
ｃ％含有するものであり、Ｐ”ａ−８ｉ：Ｏ：Ｈ層はａ
−８ｉ　：Ｏ：Ｈ中に■族原子である例えばＢ原子を約
１０−ｓ〜５　ａｔｏｍｉｃ％好ましくは１０−’　〜
１０−１０−１ａｔｏ％含有するものである。

このため、同じエツチングガスを用いて異種材料を同時
に加工する方法では、各材料のエツチングレートが異な
ることから、加工後のアモルファスシリコーン層端部の
形状は、望ましい形状の第２図（ロ）に示゛したものに
限られず。

むしろ第２図（イ）に示したような“ひさし”状を呈し
たものも生じる可能性が多分にある。

ＲＩＥによるドライエツチングプロセスでは、５ｉ０２
等の材料はマスク材として用いられており、ＳｉＯ□に
近い材料であるａ−８ｉ：Ｏ：Ｈ系とａ−８ｉ：Ｈ系と
を通常のエツチング条件により加工した場合のアモルフ
ァスシリコン層端部形状はａ−８ｉ：Ｏ：Ｈ層のエツチ
ングレートがａ−８ｉ：Ｈ層のエツチングレートよりも
小さいために、第２図（イ）に近い形状となる。第２図
（イ）に示すようにａ−８ｉ：Ｏ：Ｈ及びＰ”ａ−８ｉ
：Ｏ：Ｈが″ひさし”状に突き出たオーバーハングに近
い状態になる。

この場合ａ−８ｉ：Ｏ：Ｈ層、Ｐ”ａ−８ｉ：Ｏ：Ｈ層
及びａ　−Ｓ　ｉ　：　Ｈ層の各縁間の距離が５００Å
以上であると、前記のとおり、アモルファスシリコン層
端部を配線するアルモニウムがＰ”ａ−８ｉ：○：Ｈ／
ａ−８ｉ：０：Ｈが″ひさし状に突き出した部分で、断
線を生じる。

この断線を防ぐには第２図（イ）の形状のものではＰ”
ａ−８ｉ　：Ｏ：Ｈ層ａ−３ｉ　：Ｏ：Ｈ層が“ひさし
”状に突き出した部分及びａ−８ｉ　：Ｈ層の各縁間の
距離を約２００Å以下、好ましくは約１００Å以下にす
る必要があり、望ましくは第２図（ロ）に示したように
、エツチングガス、エラチン圧力等の条件を最適化し、
Ｐ”−３ｉ　：　Ｈ層ａ−８ｉ　：　Ｏ：　Ｈ層とａ−
３ｉ　：Ｈ層を階段形状に加工しテーパーとする。

この形状である場合、Ｐ”ａ−５ｉ：○：Ｈ／ａ　−Ｓ
　ｉ　：　Ｏ：　Ｈ層及びａ−８ｉ：Ｈ層の各縁間の距
離は５００Å以下であれば良い。

本発明において、先に示したアモルファスシリコン層の
エツチング条件では、Ｐ”ａ−３ｉ：０：Ｈ層ａ−３ｉ
　：Ｏ：Ｈ層とａ−８ｉ：Ｈ層のエツチングレートがほ
ぼ等しく、かつ、レジストがアモルファスシリコン層よ
りもエツチングされやすいものである。従って、レジス
ト直下のＰ”ａ−８ｉ　：Ｏ：Ｈ層ａ−８ｉ　：Ｏ：Ｈ
層がａ−３ｉ：Ｈ層よりもエツチングレートが速くなり
、結果として、Ｐ”ａ−８ｉ：Ｏ：Ｈ層　ａ　−Ｓ　ｉ
　：　Ｏ：　Ｈ層及びａ−８ｉ：Ｈ層の各縁間の距離が
５００Å以下である第２図（ロ）に示す端部形状が得ら
れている。この条件におけるアモルファスシリコン層の
基板に対する傾斜角は約２５°であり、ステップカバレ
ージを向上させ及び配線断切れ防止に対してほぼ理想的
な形状となっている。

第１図本発明におけるａ−３ｉ系イメージセンサ−のう
ち最も望ましいタイプのものを示しており、第１図（イ
）はその平面図、第１図（ロ）は第３図（イ）のローロ
線断面図、第３図（ハ）は第１図（イ）のハーバ線断面
図を表わしている。

本発明のイメージセンサ−はこの第１図に示した形態の
ものが多数個配列一体化されたものであり、このイメー
ジセンサ−によれば所期の目的が十分に達成できる。続
いて、イメージセンサ−の製造に際してのＣｒエツチン
グ条件、ａ−３ｉ工ツチング条件をアモルファスシリコ
ン層の数を異ならせて行なった例（Ｎｏ、　１からＮｏ
、６まで）を表−３により説明する。

表−３ （注１）Ｃｒエツチング条件のｒＡ、Ｂ、Ｃ，ＤＪは表
−１に記載したＲＩＥ条件。

（注２）アモルファスシリコンのエツチング条件ｒａ、
ｂ、ｃ、ｄＪは表−２に記載したＲＩＥ条件。

これらの例においては、透明基板として厚さ１ｍｍ、巾
１０＋ｖｎ、長さ２５０ｍｍの形状のパイレックスガラ
スを使用した。次に、パイレックスガラス上に真空蒸着
法により下部電極であるＣｒを膜厚約１５００人に蒸着
した。その後、ドライエツチングもしくはウェットエツ
チングの手法を用い、Ｃｒ膜を８ビット／ｍｍの素子密
度で１７２８ビツト（Ａ−４サイズ）に分離する。ここ
で、ドライエツチングは第３図に示したＲＩＥ装置を用
いた。この場合、Ｃｒ端部形状はｌＯ°〜６０°の傾斜
面となる。また、ウェットエツチングはＣＳ　（Ｎ　Ｈ
４）、　（ＮＯｌ）６：酢酸：水＝４　：　１　：２０
のエツチング溶液を用い室温で行なわれる。

この場合、Ｃｒ端部形状はＣｒ上面が突き出したオーバ
ーハング状態となるのが認めらる。

次に、素子分離したＣｒ上にアモルファスシリコン層と
して、プラズマＣＶＤ法を用いａ　−３ｉ　：Ｈ，ａ−
３ｉ　：Ｏ：Ｈ，Ｐ”ａ−３ｉ　：０：Ｈ（層数が３の
場合）の順序で、各々、約１．７５μｍ、約３００人、
約３５０人の膜厚でｖｌ、層する。

その後、ドライエツチングもしくはウェットエツチング
の手法を用い、Ｃｒと同様に８ピッ１−／ｍｔａの素子
密度で１７２８ビツト（Ａ−４サイズ）に分離する。こ
こでも、ドライエツチングは第３図に示したＲＩＥ装置
を用いた。

アモルファスシリコン層のエツチング後の種々の端部形
状を第６図（イ）（ロ）（ハ）及び（ニ）に示した。

第６図（イ）は表−２中のＲＴＥ条件ａによるエツチン
グ後のアモルファスシリコン層の端部形状を示している
。アモルファスシリコン層の端部傾斜角は約７０°であ
り、ａ−８ｉ：Ｈ（３−ａ）及びａ−３ｉ　：Ｏ：Ｈ（
３−ｂ）の各縁間の距離は約２５０人であった。また、
ａ−３ｉ：Ｈ／ａ−３ｉ：Ｏ：Ｈ界面はど顕著ではない
が、Ｐ”ａ−３ｉ　：Ｏ：Ｈ（３−（”、）とａ−３ｉ
：Ｏ：Ｈ（３−ｂ）と界面では約５０人の寸法差が生し
ている。

第６図（ロ）は表−２中のＲＩＥ条件すによりエツチン
グ後のアモルファスシリコン層端部形状を示している。

アモルファスシリコン層の端部傾斜角は約６０″であり
、ａ−３ｊ：○：Ｈ（３−ｂ）及びａ−３ｉ　：　Ｈ（
３−ａ）の各縁間の距離は約１００人であり、Ｐ”ａ−
３ｉ：○：Ｈ（３−ｃ）及びａ−３ｊ　：　０　：　Ｈ
（３−ｂ）の各縁間の距離は約２０Å以下である。

第６図（ハ）表−２中のＲＩＥ条件条件上るエツチング
後のアモルファスシリコン層端部形状を示している。ア
モルファスシリコン層の端部傾斜角は約４５°であり、
ａ−８ｉ：○：Ｈ（３−ｂ）及びａ−８ｉ　：　Ｈ（３
−ａ）の各縁間の距離は約５０人であり、Ｐ”ａ−３ｉ
：Ｏ：Ｈ層及びａ−５ｉ：Ｏ：Ｈ層の各縁間の距離は極
わずかである。

第６図（ニ）は表−２中のＲＩＥ条件条件上るエツチン
グ後のアモルファスシリコン層端部形状を示している。

アモルファスシリコン層の端部傾斜角は約２５°であり
、ａ−５ｉ：Ｏ：Ｈ（３−ｂ）がａ−３ｉ：Ｈ（３−ａ
）端よりも引っこんだ段差形状であり、各縁間の距離は
約５０人である。

なお、ウェットエツチングは、フッ酸：硝酸：酢酸＝ｌ
：４：３のエツチング溶液を用い室温にて行なった。こ
の場合、アモルファスシリコン層端部形状は垂直に近い
状態となるのが認められた。

イメージセンサ−を完成させるには、まず、こうしたア
モルファスシリコン層上に透明導電膜であるＩＴＯをＲ
Ｅスパッタ法で約７５０人の厚さに積層する。積層後、
ウェットエツチングにより、Ｃｒ層、アモルファスシリ
コン層と同様に８ピッ１〜／ｍｍで１７２８ビツトに素
子分離する。

次に、上部電極であるＡＱを真空蒸着法により約１５０
０人の膜厚で蒸着する。その後Ｃｒ、アモルファスシリ
コン層、ＩＴＯと同様に、Ａｆｆ蒸着膜を８ビット／ｍ
ｒｎと１７２８ビツトに素子分離する。そして最後に、
透明絶縁膜である５ｉＯＮをプラズマ・ＣＶＤ法を用い
て約１μｍの膜厚で積層すればよい。これらの成膜条件
の詳細を表−４に示す。

次に、イメージセンサ−の製造例の幾つかを示す。

製造例−１ この例は、アモルファスシリコン層がａ　−５ｉ　：　
Ｈとａ−８ｉ：Ｏ：Ｈの２層構成である場合製造例であ
り、イメージセンサ−素子断面−を第７図（イ）に示す
。

パイレックスガラス１上にＣｒ２を蒸着し。

その後、前記表−１に示すドライエツチング条件Ｂによ
りＣｒ端部傾斜角が約４０’である形状に加工する。次
に、アモルファスシリコン層３であるａ−８ｉ　：　Ｈ
（３−ａ）を約１．７５μｍ。

ａ−５ｉ　：Ｏ：Ｈ（３−ｂ）を約６００人を前記表−
４に示す成膜条件により順次積層する。

アモルファスシリコン層積層後、前記表−２中のＣに示
したエツチング条件によりアモルファスシリコン層を加
工する。加工後のアモルファスシリコン層端部形状は、
第７図（ロ）に示すようにａ−８ｉ　：　Ｈ（３−ａ）
端部傾斜角が約４５°、ａ−８ｉ：Ｏ：Ｈ層（３−ｂ）
端部傾斜角が約３０°であり、ａ−５ｉ：○：ＦＩ層が
ａ　−Ｓ　ｉ　Ｈ層よりも約５０人引っこんだなめらか
な段差形状となっている。

続いて、透明導電膜４、上部電極５、透明絶縁膜６を形
成しイメージセンサ−をつくった。

製造例−２ この例で得られるイメージセンサ−素子断面図を第８図
に示した。

パイレックスガラス１上にＣｒ２を蒸着し、第３図に示
すＲＩＥ９置を用い、エツチングガスとしてＣＩ”、、
ＳＦＧ、０２の混合ガスを用い、前記表−１中のＡ−Ｄ
に示すエツチング条件により８ピッ１〜／ｍｍにＣｒ膜
を素子分離した。この際、Ｃｒ端部の傾斜角が約１０〜
６０°の範囲である４種類の形状のものを作成する。

次いで、前記表−４に示した成膜条件により、アモルフ
ァスシリコン層３であるａ−８ｉ：Ｈｌａ−３ｉＯＨ，
Ｐ”ａ−３ｉＯＨを順次積層し、積層後、第３図に示す
ＲＩＥ装置を用い、前記表−２中のａに示したドライエ
ツチング条件によりアモルファスシリコン層端部が第６
図（イ）の形状であるものを各形状のＣｒ上に形成する
。

続いて、これらのものの上に更に前記表−４に示す成膜
条件で透明導電膜４、上部電極５゜透明絶縁膜６を積層
しイメージセンサ−をつくった。

製造例−３ この例で得られるイメージセンサ−素子断面図を第９図
に示した。

パイレックスガラス１上にＣｒ２を蒸着し、ＲＩＥ装置
を用い前記表−１中のＡ−Ｄのドライエツチング条件に
よりＣｒ膜を８ビット／ｍｒｎに素子分離した。ここで
は、上記条件により、Ｃｒ端部の傾斜角が約１０°〜６
０°の範囲で異なる４種類の形状のものを作成する。

次いで、前記表−４に示した成膜条件により、アモルフ
ァスシリコン層３を積層し、精層後前記表−２に示した
ｂのドライエツチング条件により、アモルファスシリコ
ン層端部が第６図（ロ）に示すの形状であるものを先に
示した４種類の形状のＣｒ上に形成した。

続いて、それぞれのアモルファスシリコン層端部形状の
素子上に前記表−４に示した成膜条件で透明導電膜４、
上部電極５．透明絶縁膜６を積層しイメージセンサ−を
つくった。

製造例−４ この例で得られるイメージセンサ−素子断面図を第１０
図に示した。

パイレックスガラス１上にＣｒ２を蒸着し、前記表−１
中のＡ−Ｄのドライエツチング条件及び、ＣＳ　（Ｎ　
Ｈ４）２（Ｎ　Ｏ３）−１８０ｃｃと酢酸４８ｃｃと水
１００ｃｃとからなるエツチング溶液を用いたウェット
エツチングにより８ビット／ｍｍにＣｒ膜を面別化する
。ここでは、上記条件により、Ｃｒ端部の傾斜角が約１
０’〜６０°の範囲で異なる４種類と、オーバハング状
態であるもの１種類との計５種類の形状のものを作成し
た。

次いで、前記表−４に示した成膜条件により、アモルフ
ァスシリコン層３を積層し、ｊｉ　Ｍ　後、前記表−２
中のＣのドライエツチング条件でアモルファスシリコン
層端部が第６図（ハ）に示す形状であるものを先の５種
類の形状のＣｒ上に積層した。

続いて、各々の素子上に前記表−４に示した条件で透明
導電膜４、上部電極５、透明絶縁膜６を積層してイメー
ジセンサ−をつくった。

製造例−５ この例で得られるイメージセンサ−素子断面図を第１１
図に示した。

パイレックスガラス１上にＣｒ２を蒸着し、前記表−１
中のＡ−Ｄのドライエツチング条件によりＣｒ膜を８ビ
ット／ｍｍに素子分離した。

このドライエツチング条件を用いることでＣｒ端部傾斜
角が約１０°〜６０°の範囲で異なる４種の形状のもの
を作成する。

次いで、前記表−４に示した成膜条件により、アモルフ
ァスシリコン層３を積層し、ｖＸＸ後後前記表−２中の
ｄのドライエツチング条件によりアモルファスシリコン
層端部が第６図（ニ）の形状であるものを先に示した４
種の形状のＣｒ上に形成した。

続いて、それぞれのアモルファスシリコン層端部形状の
素子上に前記表−４に示した成膜条件で透明導電膜４．
上部電極５．透明絶縁膜６を積層してイメージセンサ−
をつくった。

製造例−に の例で得られるイメージセンサ−素子断面図を第１２図
に示した。

パイレックスガラス１上にＣｒ２を蒸着し、その後ＣＳ
　（ＮＨ，）２（Ｎｏ、）、１８０ｃｃと酢酸４８ｃｃ
と水１００ｃｃとからなるエツチング溶液を用いたウェ
ットエツチングにより８ビット／ｍｍにＣｒ膜を面別化
した。ウェットエツチング後のＣｒ端部形状はオーバハ
ング状態になっているのが認められた。

次いで、前記表−４に示した成膜条件により、アモルフ
ァスシリコン層３を積層した後、フッ酸：硝酸：酢酸＝
１：４：３（重量割合）のエツチング溶液を用いたウェ
ットエツチングにより素子分離し、端部形状がオーバー
ハング状態であるものの二種類の形状を作成した。

続いて、各々のアモルファスシリコン層端部形状の素子
上に前記表−４に示した成膜条件で透明導電膜４、上部
？１！極５．透明絶縁膜６を積層してイメージセンサ−
をつくった。

これら６種類のイメージセンサ−についての特性を調べ
た結果は表−５のとおりであった。

特性評価は（１）ａ−５ｉＯＮ膜のステップカバーレー
ジ、（２）上部電極の断線、の２項目について行なった
。

表−５ ｍｌ）　ａ−５ｉＯＮ股のステップカバレージ透明絶縁
膜であるａ−３ｉＯＮはイメージセンサ−の保護膜の役
割を担っている。従って、イメージセンサ−が長期的に
安定であるためには、ａ−５ＬＯＮ膜の被覆性が良好で
なければならない。先に触れたように、多層構造のイメ
ージセンサ−では、最上部に位置するａ−５ｉＯＮ膜は
下部に位置するＣｒ及びアモルファスシリコーン層の端
部形状の影響を受けやすい。そこで、Ｃｒ及びアモルフ
ァスシリコン層の端部形状が互いに異なる各々イメージ
センサ−について、　ａ−３ｉＯＮ膜のステップカバレ
ージの状態をＳＥＭ　（走査型電子顕微鏡）による素子
断面観察により確認した。

記号◎は優 ○は良 Δは可 ×は不可 をそれぞれ意味している。

傘２）上部電極（Ａα）の断線 上部Ｐａ　ｂＸであるＡＱは第１３図に示すサークルで
囲まれた箇所での断線が発生しやすい。

高品質かつ無欠陥のイメージセンサ−を得るためのは、
ＡＱ配線の断線を防止しなけりばならない。そこで、Ｃ
ｒ及びアモルファスシリコン層端部形状が互いに異なる
夫々のイメージセンサ−についてＡＱＩＦｒａ防止効果
を確認した。

評価結果は で表わした。

〔効　　果〕

Ｃｒ及びアモルファスシリコン層のエツチング法はウェ
ットエツチングよりもドライエツチングが明らかに良好
な特性を示している。さらに、ドライエツチングにより
、Ｃｒ端部形状を３０°以下の傾斜面するのが望ましい
。また、アモルファスシリコン層（光電変換層）端部を
第６図（ハ）もしくは第６図（ニ）に示す形状とするこ
とでステップカバレージが良好でＡＱ配線の断切れがな
いイメージセンサ−が得られる。

なお、製造例−４においてＣｒ端部傾斜角が３０°であ
るイメージセンサ−を例えば温度６０℃。

湿度９０％ＲＨの高温高湿環境下に５ｖの電圧を印加し
た状態で所定期間放置した前後での暗時における電流値
（暗電流）を変化を観測した結果、放置前の暗電流は４
．ＯＸ　１０−１３アンペアであるに対して、放置後の
暗電流は４．５　Ｘ　１０−”アンペアであった。即ち
、放置前後での暗電流の変化はほとんどみられず、さら
に放置に異常動作を示す素子も１７２８ピッ１−におい
て観測されなかった。

これからも１本発明イメージセンサ−は耐環境性に極め
て優れているといえる。

【図面の簡単な説明】

第１図（イ）（ロ）及び（ハ）は本発明に係るセンサー
の主要部を示した図である。 第２図（イ）及び（ロ）はアモルファスシリコン層の端
部形状を説明するための図である。 第３図は本発明に係るイメージセンサ−の製造に好適に
用いられるＲＩＥ装置の概略図である。 第４図（イ）及び（ロ）はａ−３ｉ系イメージセンサ−
に欠陥が生じることのあるのを説明するための図である
。 第５図（イ）（ロ）（ハ）及び（ニ）は望ましい端部角
度０を有した下部電極が基板上に形成されており、これ
に成膜されるａ−８ｉ膜が経時とともに成長していく過
程を示した図である。 第６図（イ）（ロ）（ハ）及び（ニ）はエツチング条件
のちがいにより異なったａ−３ｉ膜の端部形状となるこ
とを説明するための図である。 第７図（イ）及び（ロ）から第１２図まではイメージセ
ンサ−の例を説明するための図である。 第１３図は上部電極であるＡＩ２断線する箇所を指摘す
るための図である。 １・・・基板　　　　　　２・・・下部電極３・・・ア
モルファスシリコンＷＪ（光電変換層）４・・・透明導
電膜　　　５・・・上部電極６・・・透明絶縁膜 第　１　図（イ） 第　１　図（ロ） 第２図（イ） Ｍ２図（ロ） 第３図 第４図（イ） 第４　図（ロ） 第　５図（イ） 第５図（ロ） 第５図い） 第５　図（ニ） 第８図 第９図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、基板の表面に配置された下部電極と、その下部電極
   の一端部分を覆うように前記基板表面に形成された多層
   構造のアモルファスシリコン層と、そのアモルファスシ
   リコン層の一端部分を覆うように前記基板表面に形成さ
   れた上部電極とを有したイメージセンサーにおいて、前
   記多層構造のアモルファスシリコン層の各層の一端部分
   の端面と前記基板表面とのなす角度が３０°から６０°
   の範囲にあり、かつ、前記多層構造のアモルファスシリ
   コン層にあって互いに隣接する２つのアモルファスシリ
   コン層の一端部分における各縁間の距離が５００Å以下
   であることを特徴とするイメージセンサー。