JPH0228372A - イメージセンサ - Google Patents

イメージセンサ

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JPH0228372A
JPH0228372A JP1089773A JP8977389A JPH0228372A JP H0228372 A JPH0228372 A JP H0228372A JP 1089773 A JP1089773 A JP 1089773A JP 8977389 A JP8977389 A JP 8977389A JP H0228372 A JPH0228372 A JP H0228372A
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JP
Japan
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amorphous silicon
electrode
image sensor
photodiode
silicon thin
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Pending
Application number
JP1089773A
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English (en)
Inventor
Katsuaki Komatsu
克明 小松
Hideo Watanabe
英生 渡辺
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Konica Minolta Inc
Original Assignee
Konica Minolta Inc
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Publication date
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Pending legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00Semiconductor devices 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; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/08Semiconductor devices 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; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof in which radiation controls flow of current through the device, e.g. photoresistors
    • H01L31/10Semiconductor devices 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; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof in which radiation controls flow of current through the device, e.g. photoresistors characterised by potential barriers, e.g. phototransistors
    • H01L31/101Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation
    • H01L31/102Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation characterised by only one potential barrier
    • H01L31/108Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation characterised by only one potential barrier the potential barrier being of the Schottky type
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14Devices 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
    • H01L27/144Devices controlled by radiation
    • H01L27/146Imager structures

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  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
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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】 (産業−にの利用分野) 本発明は画像情報を含む原稿にほぼ密着して光電変換を
行ういわゆる密着形イメージセンサのようなイメージセ
ンサに関する。
(従来技術) ファクシミリやスキャナなどのような画像情報読取り機
能を備えた装置においては、画像情報を読取るのに固体
イメージセンサか用いられている。従来、画像情報の読
取りに用いられる固体イメージセンサにはCCDイメー
ジセンサとMOS形イメージセンサとかあり、これらは
光学系を介して原稿画像を縮小して受光し光電変換する
縮小型イメージセンサとして用いられている。この縮小
型イメージセンサを組込んだファクシミリなとの装置は
コスト的には有利であるか、光学系やある程度の長さの
光路長か必要となるために小型化に限界がある。
そこで装置の小型化の要請から、光学系や長い光路長を
必要とせず原稿の読取り幅と等しい長さで原稿にほぼ密
接して画像情報を読取り光電変換する密着形イメージセ
ンサか開発され実用化されている。
この種の密着形イメージセンサは、材料、光電変換・走
査モード、光学系などの観点からいくつかの型式に分け
られるか、中でも加工性にすぐれ、膜の半導体としての
性質か制御し易く、しかも大面積化、長尺化か可能なア
モルファスシリコン薄膜を用い、画素数の割に駆動IC
の数と接続線数が少なくてすむ蓄積形のマトリクス駆動
形アモJレファスシリコンイメージセンサが注目されて
いる。
このマトリクス駆動形イメージセンサは1画像情報に応
じた光量を画素ごとに受光して光電変換する複数個のフ
ォトタイオートをアレイ状に並べ、各フォトタイオード
と対向してブロッキングタイオートを1妄続し、いくつ
かのフォトタイオートとブロッキングダイオードの対を
ブロック単位として、マトリクス結線した構造をなして
いる。
ブロッキングタイオートは、ブロック間で共通に配線さ
れた画素間のクロストークを防ぐため、また、蓄積期間
の間フォトタイオートを逆バイアス状態に保持するとと
もに他の画素から分離するようにするために設けられる
。第6図に従来知られているマトリクス駆動形イメージ
センサの光電変換部の一例を示す。
第6図に示したマトリクス駆動形イメージセンサの光電
変換部は、ガラス基板l上にCrで下層電極2を形成し
、この下部型2上に、pin構造のアモルファスシリコ
ン薄膜から成るフォトダイオード3とブロッキングタイ
オート4とを離間させて別々に形成し、両ダイオード3
.4上にインジウム・すず酸化物(ITo)から成る透
明導電j模5を形成し、この透明導電膜5の部分を残し
て両タイオードを絶縁層6て覆い、その上に両ダイオー
ドと一端か接続するように上部電極7を形成し、こうし
て形成したタイオート対を各画素ごとにアレイ状に並べ
たものである。
第7図はこのようなアレイ構造のマトリクス駆動形イメ
ージセンサを隣接するいくつかの(図示の例ては3個)
画素分について平面的に図示したものである。
第6図かられかるように、従来のイメージセンサては下
部電極2、pin構造のフォトダイオード3およびソロ
キングタイオート4、透明導電膜5、絶縁層6、上部電
極7をそれぞれ異なるマスクを用いて別々のフォトレジ
スト工程で形成しているために工程数が多くなりコスト
高の原因になっている。
(発明の目的および構成) 本発明は上記の点にかんがみてなされたもので、イメー
ジセンサの製造に当り、フォトレジスト工程の数を減ら
し且つ絶縁層を不要にして製造コストを低減することを
目的とし、この目的を達成するために、マトリクス駆動
形イメージセンサの光電変換部を構成するフォトタイオ
ートとブロッキングタイオートをアモルファスシリコン
薄膜と受光側電極との間に形成されるショットキー接合
て形成した。
すなわち、同一の基板上にそれぞれアモルファスシリコ
ン薄膜からなる半導体層および該半導体層を挟んで相対
する二つの′N、極とを有する、フォトタイオードとブ
ロッキングタイオートとの対から成る光電変換素子を、
アレイ状に並べマトリクス配線により駆動するイメージ
センサにおいて、前記二つの電極の一方か受光側電極で
あり、前記他方の電極かオーミックコンタクト用電極で
あり、前記受光側電極またはオーミックコンタクト用電
極の一方か7オトダイオートとブロッキングタイオート
との対で共通であり、前記フォトダイオードとプロツキ
ンクダオートか半導体層と受光側電極とのショットキー
接合により形成されることを特徴とするイメージセンサ
により、上記目的を達成した。
(実施例) 以下本発明を図面に基づいて説明する。
第1図は本発明によるマトリクス駆動形イメージセンサ
の一実施例の光電変換部の断面図、第2図は同光電変換
部の部分平面図である。
光電変換部の製造工程を説明すると、まずガラス基板l
O上にスパッター法または真空蒸着法によりCrの下部
電極(オーミックコンタクト用電極)11を約1000
人厚に形成し、さらに連続してn0形アモルファスシリ
コン薄11!12 aをCVD法て同しく約1000人
厚に形成する。
Crの他に、A見、Tiで形成してもよい。
また、n+形アモルファスシリコン薄膜の厚さは500
Å以上であればよい。
その後筒1のマスクパターンでnゝ形アモルファスシリ
コン薄膜12aとCr下部電極11をエツチングする。
このときn0形アモルファスシリコン薄M l 2 a
のエツチングにはたとえばCF、と02の混合ガスのプ
ラズマが使われる。
またCrは第2セリウムアンモニウムと硝酸との混合液
などでエツチングてきる。
次に蒸着マスクを使って必要な部分に約1gm厚のi形
アモルファスシリコン薄11912bと約1000人厚
のインジウム・すず酸化物(ITo)の上部電極(受光
側電極)13を連続して形成する。受光側電極の厚さは
500〜2000人てあればよい、最後にITOを第2
のマスクパターンによりエツチングする。ITOはたと
えば塩化第2鉄の水溶液と塩酸との混合液によりエツチ
ングできる。l形アモルファスシリコン薄膜12bはた
とえばブラスマCVD法、光CVD法、ECRプラズマ
CVD法により形成し、ITOは真空蒸着法、スパッタ
ー法などにより形成する。尚、アモルファスシリコン薄
膜の厚さは全体で、0.5〜2.0pmであればよい。
こうして製造された光電変換部は、上方か受光側であり
、図のA部分で上部電極13とi形アモルファスシリコ
ン薄M12bとの間に形成されるショットキー接合によ
りフォトダイオードか形成され、図のBの部分で上部電
極(オーミックコンタクト用電極)13とi形アモルフ
ァスシリコン薄IW12bとの間に形成されるショット
キー接合によりブロッキングダイオードか形成されると
ともに、下部電極11とn+形アモルファスシリコン薄
$ 12 aとの間にはオーミック接合か形成される。
本発明のアモルファスシリコン層は、複数またはすべて
のフォトタイオードおよびブロッキングダイオードで共
通とすることかできる。i形アモルファスシリコン薄1
1912bは高い比抵抗を有するので、図のCの部分で
はフォトダイオードとブロッキングダイオードとか絶縁
されて分離されることになり、また第2図かられかるよ
うに、隣接する画素どうしの間の領域りでもダイオード
とうしか絶縁されて分離されるため画素間の画像情報の
クロストークを防ぐことかできる。たとえば画素密度か
8画素/■朧の場合、第2図における下部電極11のピ
ッチは125ルmてあり、隣接するフォトダイオードの
間隔文、はおよそ10〜30gmとなる。一方、下部電
極11間の分離間隔交2は見、よりも大きければ充分な
絶縁か保てる。ブロッキングダイオードは通常遮光して
用いるので、ブロッキングダイオードへの遮光を容易に
するために交2は1〜5mm程度とするのか好ましい。
第3図は隣接するフォトダイオード間隔文□が25gm
のときの入射光による隣接画素間のリーク電流を示す、
実用的な駆動電圧範囲は5vまでなのて、実用的な使用
状態でのリーク電流は最大ても4pAであり、第4図に
示すフォトタイオート素子の光電流約300pAに比べ
て充分小さいことかわかる。
また、i形アモルファスシリコン薄11912bは光電
変換部の全体に広がる大きなパターンになるのでフォト
レジスト工程により製造するのではなくて蒸着マスクな
どで代用できる。
第5図は本発明によるイメージセンサの他の実施例の光
電変換部の部分断面図を示す。
この実施例はfjS1図に示した実施例と薄膜層の順序
を逆にしたものであり、第1図と同じ層に対しては同し
参照数字を示しである。すなわち、ガラス基板lO上に
インジウム・すず酸化膜(ITO)から成る下部電極(
受光側電極)14を形成した後i形アモルファスシリコ
ンf11膜12bを形成し、その上に分離させてn+形
アモルファスシリコン薄@ 12 aとC「の上部電極
15を形成したものである。
この実施例の光電変換部はガラス基板10上の側からの
入射光を受光するものであり、第1図の実施例と同し効
果か得られる。
(発明の効果) 以上説明したように、本発明においては、マトリクス駆
動形イメージセンサの光電変換部を構成するフォトダイ
オードとブロッキングタイオードをアモルファスシリコ
ン薄膜と受光側電極との間に形成されるショットキー接
合で形成したのて。
従来のpin構造のアモルファスシリコン薄膜を用いた
イメージセンサの光電変換部のような絶縁層を必要とせ
ず、しかもマスク数が少なくてすむため製造工程か簡単
になりコスト低下が可能になる。また、アモルファスシ
リコン薄膜のパターンは大きいのでフォトレジスト工程
を用いずに蒸着マスクで代用でき、それによりフォトレ
ジスト工程数はさらに減少し、°製造工程を大幅に簡略
化することかできる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明によるイメージセンサとしてのマトリク
ス駆動形イメージセンサの一実施例の光゛を変換部の部
分断面図、第2図は第1図に示したイメージセンサの光
電変換部の部分平面図、第3図は本発明によるイメージ
センサの光電変換部の隣接画素間のリーク電流を示すグ
ラフ、!@4図は本発明によるイメージセンサの光電変
換部のフォトタイオード電流を示すグラフ、第5図は本
発明によるイメージセンサとしてのマトリクス駆動形イ
メージセンサの光電変換部の他の実施例の部分断面図、
第6図は従来のマトリクス駆動形イメージセンサの一例
の光電変換部の部分断面図、第7図は第6図に示した光
電変換部の部分平面図である。 10・・・ガラス基板、11.14−・・下部電極、1
2 a−・・n1形アモルファスシリコン薄膜、12b
−・・i形アモルファスシリコン薄膜、13゜15・・
・上部電極

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)同一の基板上にそれぞれアモルファスシリコン薄
    膜からなる半導体層および該半導体層を挟んで相対する
    二つの電極とを有する、フォトダイオードとブロッキン
    グダイオードとの対から成る光電変換素子を、アレイ状
    に並べマトリクス配線により駆動するイメージセンサに
    おいて、前記二つの電極の一方が受光側電極であり、前
    記他方の電極がオーミックコンタクト用電極であり、前
    記受光側電極またはオーミックコンタクト用電極の一方
    がフォトダイオードとブロッキングダイオードとの対で
    共通であり、前記フォトダイオードとブロッキングダオ
    ードが半導体層と受光側電極とのショットキー接合によ
    り形成されることを特徴とするイメージセンサ。
  2. (2)前記フォトダイオードとブロッキングダイオード
    を形成するアモルファスシリコン薄膜がi形アモルファ
    スシリコン薄膜とn^+形アモルファスシリコン薄膜と
    から成り、前記受光側電極かi形アモルファスシリコン
    薄膜と接合し、n^+形アモルファスシリコン薄膜が少
    なくとも隣接する光電変換素子間で分離されている請求
    項1に記載のイメージセンサ。
JP1089773A 1988-04-20 1989-04-11 イメージセンサ Pending JPH0228372A (ja)

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JP9576488 1988-04-20
JP63-95764 1988-04-20

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