JPH022689A - Manufacture of photo diode - Google Patents
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔概要〕
リニア・イメージ・センサ、積層型固体Ｉ最像素子など
に用いて好適なフォト・ダイオードを製造する方法の改
良に関し、
アモルファス・シリコン膜を形成する下地が必然的に清
浄になるような構成のフォト・ダイオードを製造するの
に好適な方法を提供することを目的とし、
絶縁膜上に高融点金属からなる下部電極を形成する工程
と、次いで、該下部電極上にのみ不純物含有シリコン膜
を選択成長させる工程と、次いで、全面にアモルファス
・シリコン膜を形成する工程と、次いで、透明導電膜か
らなる上部電極を形成する工程とを含んでなるよう構成
する。[Detailed Description of the Invention] [Summary] Regarding the improvement of a method for manufacturing a photodiode suitable for use in linear image sensors, stacked solid-state I-image elements, etc., it is necessary to use a base material on which an amorphous silicon film is formed. The purpose of the present invention is to provide a method suitable for manufacturing a photodiode having a structure that is physically clean. The structure includes a step of selectively growing an impurity-containing silicon film only on the top, a step of forming an amorphous silicon film over the entire surface, and a step of forming an upper electrode made of a transparent conductive film.
本発明は、リニア・イメージ・センサ、積層型固体撮像
素子などに用いて好適なフォト・ダイオードを製造する
方法の改良に関する。The present invention relates to an improvement in a method for manufacturing a photodiode suitable for use in linear image sensors, stacked solid-state image sensors, and the like.
一般に、アモルファス・シリコン・フォト・ダイオード
に於いては、光の非入射時に於ける漏れ電流を低減する
ことが要求され、それには、グ陥が少ないアモルファス
・シリコン膜を形成する必要がある。Generally, in an amorphous silicon photodiode, it is required to reduce leakage current when no light is incident, and this requires forming an amorphous silicon film with few defects.
第６図乃至第９図は従来技術を解説する為の工程要所に
於けるアモルファス・シリコン・フォト・ダイオードの
要部切断側面図を表し、以下、これ等の図を参照しつつ
説明する。6 to 9 are cross-sectional side views of essential parts of an amorphous silicon photodiode at key points in the process for explaining the prior art, and the following description will be made with reference to these figures.
第６図参照
（１）熱酸化法を適用することに依り、シリコン半導体
基板１上に厚さ例えばｌ 〔μｍ〕程度の二酸化シリコ
ン（ＳｉＯｚ）膜２を成長させる。Refer to FIG. 6. (1) A silicon dioxide (SiOz) film 2 having a thickness of, for example, about 1 μm is grown on a silicon semiconductor substrate 1 by applying a thermal oxidation method.
（２）化学気相成長（ｃｈｅｍｉｃａｌ ｖａｐ。(2) Chemical vapor deposition (chemical vapor deposition).
ｒ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：ＣＶＤ）法を適用するこ
とに依り、厚さ例えば４０００ Ｃ人〕程度のｎ型多
結晶シリコン膜７を成長させる。尚、このｎ型多結晶シ
リコンｎり７は下部電極とするものであり、例えばクロ
ム（Ｃｒ）やアルミニウム（Ａβ）に代替することがで
きる。By applying a CVD method, an n-type polycrystalline silicon film 7 having a thickness of, for example, about 4000 cm is grown. Note that this n-type polycrystalline silicon layer 7 is used as a lower electrode, and can be replaced with, for example, chromium (Cr) or aluminum (Aβ).
第７図参照
（３）通常のフォト・リソグラフィ技（ネｉに於けるレ
ジスト・プロセスを適用することに依り、下部電極パタ
ーンをもつフォト・レジスト膜８を形成する。Refer to FIG. 7. (3) A photoresist film 8 having a lower electrode pattern is formed by applying a resist process using a conventional photolithography technique.
第８図参照
（４） エッチセントをＣＦ４とするドライ・エツチ
ング法を適用することに依り、多結晶シリコン膜７が下
部電極パターンをなすようにフォト・レジスト膜８をマ
スクとしてバターニングを行つ０
（５） マスクとして用いたフォト・レジスト膜８を
除去する。See Figure 8 (4) By applying a dry etching method using CF4 as the etchant, buttering is performed using the photoresist film 8 as a mask so that the polycrystalline silicon film 7 forms a lower electrode pattern. 0 (5) Remove the photoresist film 8 used as a mask.
第９図参照
＋６１ＣＶＤ法を適用することに依り、厚さ例えば１
〔μｍ〕程度のアモルファス・シリコン膜９を成長させ
る。By applying the +61CVD method (see Figure 9), the thickness can be reduced to 1, for example.
An amorphous silicon film 9 of about [μm] is grown.
（７） スパッタリング法を適用することに依り、厚
さ例えば１５００ （人〕程度の透明導電膜（例えば、
ｉｎｄｉｕｍ−ｔｉｎ−ｏｘｊｄｅ： ＩＴＯからなる
膜）１０を形成する。(7) By applying the sputtering method, a transparent conductive film (for example,
Indium-tin-oxjde (film made of ITO) 10 is formed.
前記のようにして得られた従来のアモルファス・シリコ
ン・フォト・ダイオードでは、フォト・レジスト膜８を
マスクとしてｎ型多結晶シリコン膜７のバターニングを
行って下部電極を形成している。従って、そのバターニ
ングを行った後、マスクとして用いたフォト・レジスト
膜８は除去しなければならない。In the conventional amorphous silicon photodiode obtained as described above, the lower electrode is formed by patterning the n-type polycrystalline silicon film 7 using the photoresist film 8 as a mask. Therefore, after patterning, the photoresist film 8 used as a mask must be removed.
ところが、この場合、ｎ型多結晶シリコン膜７の表面を
清潔にすることが困難であり、フッ酸で処理してもフォ
ト・レジスト膜８の残滓や汚染が残留する。However, in this case, it is difficult to clean the surface of the n-type polycrystalline silicon film 7, and even after treatment with hydrofluoric acid, residues and contamination of the photoresist film 8 remain.
このような状態であると、その上に形成されたアモルフ
ァス・シリコンは良質なものにならず、欠陥が発生する
こ２になる。In such a state, the amorphous silicon formed thereon will not be of good quality, and defects will occur.
本発明は、アモルファス・シリコン膜を形成する下地が
必然的に清浄になるような構成のフォト・ダイオードを
製造するのに好適な方法を提供しようとする。The present invention aims to provide a method suitable for manufacturing a photodiode having a structure in which the base on which the amorphous silicon film is formed is necessarily clean.
本発明に依るフォト・ダイオードの製造方法に於いては
、絶縁膜（例えば二酸化シリコン膜２）上に高融点金属
からなる下部電極（例えばバターニングされたタングス
テン膜３）を形成する工程と、次いで、該下部電極上に
のみ不純物含有シリコン膜（例えばｎ型多結晶シリコン
膜４）を選択成長させる工程と、次いで、全面にアモル
ファス・シリコン膜（例えばアモルファス・シリコン膜
５）を形成する工程と、次いで、透明導電膜からなる下
部電極（例えばＩＴＯからなる透明導電膜６）を形成す
る工程とを含んでいる。The method for manufacturing a photodiode according to the present invention includes a step of forming a lower electrode made of a high melting point metal (for example, a buttered tungsten film 3) on an insulating film (for example, a silicon dioxide film 2); , a step of selectively growing an impurity-containing silicon film (for example, n-type polycrystalline silicon film 4) only on the lower electrode, and then a step of forming an amorphous silicon film (for example, amorphous silicon film 5) on the entire surface; Next, a step of forming a lower electrode made of a transparent conductive film (for example, a transparent conductive film 6 made of ITO) is included.
前記手段を採ることに依り、アモルファス・シリコン膜
の下地となる下部電極の表面には選択的に成長させたま
まの不純物含有シリコン膜が存在し、そこにはフォト・
レジストの残留や汚染は皆無であるから、アモルファス
・シリコン膜に欠陥が発生する虞は殆どなく、良質なも
のが得られるので、フォト・ダイオードへの光入射がな
い場合の漏れ電流は低減される。By adopting the above method, the selectively grown impurity-containing silicon film is present on the surface of the lower electrode, which is the base of the amorphous silicon film, and there is a photo-containing silicon film.
Since there is no residual resist or contamination, there is almost no risk of defects occurring in the amorphous silicon film, resulting in a high-quality product, which reduces leakage current when no light is incident on the photodiode. .
第１図乃至第４図は本発明一実施例を解説する為の工程
要所に於けるアモルファス・シリコン・フォト・ダイオ
ードの要部切断側面図を表し、第６図乃至第９図に於い
て用いた記号と同記号は同部分を示すか或いは同じ意味
を持つものとする。Figures 1 to 4 represent cutaway side views of essential parts of an amorphous silicon photodiode at key points in the process for explaining one embodiment of the present invention, and Figures 6 to 9 show The same symbols as those used indicate the same parts or have the same meaning.
第１図参照
（１）熱酸化法を適用することに依り、シリコン半導体
基板１上に厚さ例えば１ 〔μｍ〕程度の二酸化シリコ
ン（ＳｉＯ）４）膜２を成長させる。Refer to FIG. 1. (1) A silicon dioxide (SiO) film 2 having a thickness of, for example, about 1 [μm] is grown on a silicon semiconductor substrate 1 by applying a thermal oxidation method.
（２） スパッタリング法を適用することに依り、厚
さ例えば２０００ Ｃ人〕程度であるタングステン（Ｗ
）膜３を成長させる。尚、このＷ膜３はモリブデン（Ｍ
Ｏ）膜、チタン（Ｔｉ）膜、タングステン・シリサイド
（ＷＳｉｘ）膜、モリブデン・シリサイド（Ｍｏｓｉｘ
）膜、チタン・シリサイド（ＴｉＳｉｘ）膜など、耐熱
性が高い金属膜に代替することができる。また、スパッ
タリング法をＣＶＤ法に代替することもできる。(2) By applying the sputtering method, tungsten (W) having a thickness of, for example, about 2000 C
) growing film 3; Note that this W film 3 is made of molybdenum (M
O) film, titanium (Ti) film, tungsten silicide (WSix) film, molybdenum silicide (Mosix) film, titanium (Ti) film, tungsten silicide (WSix) film, molybdenum silicide (Mosix
) film, titanium silicide (TiSix) film, and other metal films with high heat resistance. Moreover, the sputtering method can also be replaced with the CVD method.
第２図参照
（３）通常のフォト・リソグラフィ技術に於けるレジス
ト・プロセスを適用することに依り、下部電極パターン
をもつフォト・レジスト膜（図示せず）を形成する。Refer to FIG. 2. (3) A photoresist film (not shown) having a lower electrode pattern is formed by applying a resist process in ordinary photolithography technology.
（４） エツチング・ガスをＣＣ７！４とするドライ
・エツチング法を適用することに依り、Ｗ膜３が下部電
極パターンをなすように前記フォト・レジスト膜をマス
クとしてバターニングを行う。(4) By applying a dry etching method using an etching gas of CC7!4, patterning is performed using the photoresist film as a mask so that the W film 3 forms a lower electrode pattern.
（５） マスクとして用いたフォト・レジスト膜を除
去する。(5) Remove the photoresist film used as a mask.
第３図参照
（６）減圧熱ＣＶＤ法を適用することに依り、厚さ例え
ば１０００ （人〕程度のｎ型多結晶シリコン膜４をＷ
膜３上に選択的に成長させる。(6) By applying the low-pressure thermal CVD method, an n-type polycrystalline silicon film 4 having a thickness of, for example, about 1000 (people) is formed using W.
selectively grown on the membrane 3.
この場合の成長条件は、
■ 成長用ガス
５ｉＨＣＡ３ ： ５００ （ｓｃｃｍ）ＰＨ３：２
００ （ｓｃｃｍ）
■ キャリヤ・ガス
■ 減圧雰囲気圧力
０．８ （Ｔｏｒｒ）
■ 温度
８５０（”Ｃ）
■ 成長率
約１５０〔人／分〕
＋７１Ｈ２−Ｎ２雰囲気中で温度９００〔℃〕、時間５
〔分〕として熱処理を行う。The growth conditions in this case are: ■ Growth gas 5iHCA3: 500 (sccm) PH3:2
00 (sccm) ■ Carrier gas ■ Reduced atmosphere pressure 0.8 (Torr) ■ Temperature 850 ("C) ■ Growth rate approximately 150 [people/min] +71H2-N2 atmosphere, temperature 900 [℃], time 5
Heat treatment is performed for [minutes].
この熱処理を行った後のｎ型多結晶シリコン膜４の比抵
抗は３ Ｘ １０−１３（Ω・ｃｍ）であった。After this heat treatment, the specific resistance of the n-type polycrystalline silicon film 4 was 3×10 −13 (Ω·cm).
第４図参照
（８） プラズマＣＶＤ法を適用することに依り、厚
さ例えば１ 〔μｍ〕程度のアモルファス・シリコン膜
５を成長させる。Refer to FIG. 4 (8) By applying the plasma CVD method, an amorphous silicon film 5 having a thickness of, for example, about 1 [μm] is grown.
（９） スパッタリング法を適用することに依り、厚
さ例えば１５００ （人〕程度の透明導電膜（例えば、
ＩＴＯ膜）６を形成する。(9) By applying the sputtering method, a transparent conductive film (for example,
An ITO film) 6 is formed.
このようすると、アモルファス・シリコン膜５の下地の
うち、下部電極であるＷ膜３に対応する部分はｎ型多結
晶シリコン膜４であり、これは被膜をパターニングして
形成したものではなく、プラズマＣＶＤ法を適用して成
長したままの状態であるから、表面が清浄であることは
明らかである。In this way, the part of the base of the amorphous silicon film 5 that corresponds to the W film 3, which is the lower electrode, is an n-type polycrystalline silicon film 4, which is not formed by patterning a film, but by plasma It is clear that the surface is clean because it is in the same state as grown by applying the CVD method.
第５図は本発明を実施して作成されたアモルファス・シ
リコン・フォト・ダイオードに於ける漏れ電流が少ない
ことを従来技術に依って作成されたそれと比較して説明
する為の線図であり、横軸にバイアス電圧を、また、縦
軸に電流密度をそれぞれ採っである。FIG. 5 is a diagram for explaining that the leakage current in the amorphous silicon photodiode produced by implementing the present invention is small compared to that produced by the conventional technology, The horizontal axis represents the bias voltage, and the vertical axis represents the current density.
図に於いて、実線は本発明を実施したものの特性線であ
り、破線は従来技術を実施したものの特性線をそれぞれ
表している。In the figure, the solid lines represent the characteristic lines of the case where the present invention is implemented, and the broken lines represent the characteristic lines of the case where the prior art is implemented.
このデータを得たアモルファス・シリコン・フォト・ダ
イオードに於いて、本発明に依るものは第１図乃至第４
図について説明した工程で作成した通りのものであり、
従来技術に依るものは下部電極としてＣｒを用いたもの
である。Among the amorphous silicon photodiodes for which this data was obtained, those according to the present invention are shown in Figs.
The figure is exactly as it was created in the process explained,
The conventional technique uses Cr as the lower electrode.
図から明らかなように、本発明に依るものに於いては、
−１０（Ｖ）の逆バイアス電圧を印加しても漏れ電流は
従来技術に依るものと比較すると少ない。As is clear from the figure, in the device according to the present invention,
Even when a reverse bias voltage of -10 (V) is applied, the leakage current is small compared to the prior art.
本発明に依るフォト・ダイオードの製造方法に於いては
、アモルファス・シリコン膜を成長させる際、下地の一
部となる下部電極の表面に不純物台をシリコン膜を選択
成長させることで清浄な状態を保つようにしている。In the method for manufacturing a photodiode according to the present invention, when growing an amorphous silicon film, a clean state is maintained by selectively growing an impurity base on the surface of the lower electrode, which becomes a part of the base. I try to keep it.
前記構成を採ることに依り、アモルファス・シリコン膜
の下地となる下部電極の表面には選択的に成長させたま
まの不純物含有シリコン膜が存在し、そこにはフォト・
レジストの残留や汚染は皆無であるから、アモルファス
・シリコン膜に欠陥が発生する虞は殆どなく、良質なも
のが得られるので、フォト・ダイオードへの光入射がな
い場合の漏れ電流は低減される。By employing the above structure, the selectively grown impurity-containing silicon film is present on the surface of the lower electrode that serves as the base of the amorphous silicon film, and there is a photo-containing silicon film that remains selectively grown.
Since there is no residual resist or contamination, there is almost no risk of defects occurring in the amorphous silicon film, resulting in a high-quality product, which reduces leakage current when no light is incident on the photodiode. .
第１図乃至第４図は本発明一実施例を説明する為の工程
要所に於けるフォト・ダイオードの要部切断側面図、第
５図は本発明を実施して作成されたアモルファス・シリ
コン・フォト・ダイオードに於ける漏れ電流が少ないこ
とを従来技術に依って作成されたそれと比較して説明す
る為の線図、第６図乃至第９図は従来例を説明する為の
工程要所に於けるフォト・ダイオードの要部切断側面図
をそれぞれ表している。
図に於いて、■はシリコン半導体基板、２は二酸化シリ
コン膜、３はタングステン膜、４はｎ型多結晶シリコン
膜、５はアモルファス・シリコン膜、６はＩＴＯからな
る透明導電膜をそれぞれ示している。
特許出願人 富士通株式会社
代理人弁理士 相 谷 昭 司1 to 4 are cutaway side views of essential parts of a photodiode at important process points to explain one embodiment of the present invention, and FIG. 5 is an amorphous silicon photodiode prepared by implementing the present invention.・Diagram to explain that the leakage current in the photodiode is small in comparison with that created using conventional technology. Figures 6 to 9 are process steps to explain the conventional example. 2A and 2B are cross-sectional side views of essential parts of a photodiode. In the figure, ■ is a silicon semiconductor substrate, 2 is a silicon dioxide film, 3 is a tungsten film, 4 is an n-type polycrystalline silicon film, 5 is an amorphous silicon film, and 6 is a transparent conductive film made of ITO. There is. Patent applicant: Fujitsu Ltd. Representative Patent Attorney Shoji Aitani
Claims (1)
と、 次いで、該下部電極上にのみ不純物含有シリコン膜を選
択成長させる工程と、 次いで、全面にアモルファス・シリコン膜を形成する工
程と、 次いで、透明導電膜からなる上部電極を形成する工程と を含んでなることを特徴とするフォト・ダイオードの製
造方法。[Claims] A step of forming a lower electrode made of a refractory metal on an insulating film, a step of selectively growing an impurity-containing silicon film only on the lower electrode, and then a step of growing an amorphous silicon film over the entire surface. 1. A method for manufacturing a photodiode, comprising the steps of: forming an upper electrode made of a transparent conductive film; and then forming an upper electrode made of a transparent conductive film.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63146916A JPH022689A (en) | 1988-06-16 | 1988-06-16 | Manufacture of photo diode |
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| JP63146916A JPH022689A (en) | 1988-06-16 | 1988-06-16 | Manufacture of photo diode |
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| JPH022689A true JPH022689A (en) | 1990-01-08 |
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| JP63146916A Pending JPH022689A (en) | 1988-06-16 | 1988-06-16 | Manufacture of photo diode |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH022689A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6575618B1 (en) | 1997-11-19 | 2003-06-10 | Seiko Epson Corporation | Information processing device |
-
1988
- 1988-06-16 JP JP63146916A patent/JPH022689A/en active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6575618B1 (en) | 1997-11-19 | 2003-06-10 | Seiko Epson Corporation | Information processing device |
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