JPH0360157A - 固体撮像装置 - Google Patents

固体撮像装置

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JPH0360157A
JPH0360157A JP1194332A JP19433289A JPH0360157A JP H0360157 A JPH0360157 A JP H0360157A JP 1194332 A JP1194332 A JP 1194332A JP 19433289 A JP19433289 A JP 19433289A JP H0360157 A JPH0360157 A JP H0360157A
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良平 宮川
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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】 [発閑の目的] (産業上の利用分野) 本発明は、電荷蓄積部と電荷転送部を有する半導体板上
に光電変換部として光導電体膜を積層した積層型の固体
搬像装置に係わり、特に光導電体膜の上に積層される遮
光層の構造の改良を図った固体撮像装置に関する。
(従来の技術) 固体撮像素子チップに光導電体膜を積層した2階建て構
造の固体搬像装置は、感光部の開口面積を広くすること
ができるため、高感度且つ低スミアと云う優れた特性を
有する。このため、この固体撮像装置は、各種監視用T
Vや高品位TV等のカメラとして有望視されている。こ
の種の固体撮像装置用の光導電体膜としては、現在のと
ころ、アモルファス材料膜が用いられている。例えば、
So −As −Te l! (サチコン膜>、zns
eZn Cd Te  にューピコン膜)、a−8i 
 :H膜(水素化非晶質シリコン膜)等である。これら
の材料の中で特に、特性や加工性の良さ、低温形成の可
能性等から、a−8i:口が最も有望である。
この光導電体膜を積層した固体撮像装置においては、光
の入らない状態での信号レベルを検出するために、固体
撮像装置の一部の画素上に連光層を設けて、入射光をし
ゃ断して、その画素で暗時での信号レベルを検出する。
これらの遮光部における画素の部分はオプティカル・ブ
ラックと呼ばれている。第3図に従来構造の積層型固体
撮像装置のオプティカル・ブラックを含む部分の断面図
が示されている。
第3図において、1は電荷蓄積部及び電荷転送部を有す
るCCDFi像素子チップである。その上に光導電体膜
2が積層しである。光導電体112.は正孔注入層21
、主として光電変換が行なわれる感光層22、及び電子
の注入閉止層23の3層構造からなっている。
光導電体膜に電圧を印加するため、この上に透明電極2
4が形成されている。またオプティカル・ブラック部に
関しては、透明電極上に遮光1126が形成されている
第4図(a)〜第4図(C)にはオプティカル・ブラッ
ク部形成の工程が簡単に示されている。
この第4図では感光層22の上部のみを記し、第3図と
対応する部分は同一記号を付した。第4図(a )では
遮光層26を形成するために光反射膜27が透明型14
i24上全面に被着されている。
この上に、フォトレジストを塗布し、リソグラフィーに
より、オプティカル・ブラック部をおおう様にフォトレ
ジスト28が形成される。その後第4図(b)に示す様
に、反応性イオンエツチング等の方法でエツチングして
、オプティカル・ブラック以外の部分の光反射W427
を除去し、第4図(0)図に示す様に、遮光層26が形
成される。
(発明が解決しようとする課題) この第4図から明らかなように、オプティカル・ブラッ
ク部形成時には光導tJJff!27をエツチングする
時に透明電極24の一部もエツチングされてしまい、透
明電極24の膜厚は光反射111127のエツチング後
、若干薄くなる。透明電極24は、例えばITO(In
dium  Tin  0xide)等からなり、光の
透過率を大きく保つために、300Aはどの小さな膜厚
でなければならない。透明電極24の光の透過率に関し
ては下の電子の注入阻止層23との多重反射によって、
透明電極24の分光透過率が決まる。透明電極24の膜
厚はこの分光透過率を最適にするべく決定される。従っ
て光導11B!27のエツチング時に非常に薄い透明電
極24の膜厚が変化すると分光透過率が変動する。
この変動は固体搬像装置でいえば、分光感度の変動とな
る。よって光導gA11m27のエツチング時の透明電
極24の膜厚の変動によって、固体搬像装置の分光感度
が変動し、各固体m像装置の分光感度の再現性がなくな
る。また、反応性エツチングの様にイオンを用いたエツ
チングでは300Aはどの薄い透明電極では、透明電柵
24を通してイオンダメージの影響が電子の注入阻止層
23や感光層22にあられれ、透明型Iji24と画素
電極19間のリーク電流が増したり、残像が増加したり
、青色光の感度が減少したりする。また、300Aはど
の薄い透明電極24では、透明電極被着前の電子の注入
閉止層23上のゴミ等の影響により、透明電極24は局
所的に薄いあるいは膜のない部分、即ちピンホールが存
在する。ピンホールがあると、光反射膜27のエツチン
グ時に電子の注入阻止層23や感光層22がエツチング
されて、透明電極24と画素電極19間のリーク電流が
増す。
これは固体1像装置の再生画像上で画像欠陥となって、
固体撮像装置の歩留りを低下させる。
このように従来の光導電体膜を光電変換部として積層し
た積層型固体m像装置では、光導体膜上のオプティカル
・ブラックを形成する時の光導銅層のエツチング時に透
明電極や光導電体膜がエツチングされるため、分光感度
の再現性がなくなったり、画像欠陥が生じる等の問題が
あった。
本発明は上記問題点を考慮してなされたものであり、そ
の目的とする所は、オプティカル・ブラックのための光
反射Inのエツチング時の透明電極や光導電体膜への影
響を防ぎ分光感度およびその再現性がすぐれ、画像欠陥
のない固体搬像装置を提供する事にある。
[発明の構成] (課題を解決するための手段) 本発明の特徴は、光導電体膜積層型の固体撮像装置にお
いて、光導電体験上の光反射膜のエツチングによる透明
電極及び光導電体膜への影響を防ぐために、透明電極と
遮光層の間に保:i層を配設した事にある。
即ち、本発明は半導体基板に信号電荷蓄積部と信g電荷
転送部が配列され、最上部に信号電荷蓄積部に電気的に
接続された画素電極が形成された固体暗像素子チップと
、このチップ上に光電変換部として積層された光導電体
膜と、光導電体膜に電圧を印加するための透明電極と、
オプティカル・ブラックのための遮光層とを具備した積
層型固体!1ila+装置において、透明電極と遮光層
との間に透明電極、光導電体膜を保護する保護層を挿入
したことを特徴とする。
(作用〉 本発明によれば、透明電極と遮光層との間に透明電極及
び光導電体膜を保護する保護層を配設しているため、遮
光層のエツチング時における透明電極及び光導電体膜へ
のダメージがこの保護層により防止することができる。
(実施例〉 以下本発明の詳細を図示の実施例によって説明する。
第1図は本発明の一実施例に係わる積層型CCDI像装
置の概略構成を示す断面図である。p+型Si基板11
上にpウェル12が形成されたウェーハを用いて、イン
ターライン転送型CCD1lil像素子チツプ1が構成
されている。即ち、信号電荷を蓄積する蓄積ダイオード
13がマトリックス状に形成され、蓄積ダイオード13
の列に隣接してn+型の埋込みチャネルCODからなる
垂直CCD14が形成されている。15はチ↑?ネル・
ストッパとしてのp+型層であり、これにより分離され
て同様の構成の蓄積ダイオード列と垂直ccDの組が繰
返し配列形成される。
16+ 、 1624tljiCCD 14(7)転送
ケー 膜電極であり、その一部は蓄積ダイオード13か
らCODチャネルへの電荷転送ゲート電極を兼ねている
。転送ゲート電極161,162が形成された基板上は
層間絶縁膜18+ 、182に覆われ、且つ蓄積ダイオ
ード13に接続される多結晶シリコン電極17が形成さ
れて、平坦化されている。
第1の層間絶縁膜181は例えばcvDにょる5iQ2
膜であり、第2の層間絶縁膜182はプラズマCVDに
よるBPSGilである。この構造は、多結晶シリコン
膜電極17を各蓄積ダイオード13上に立てた後、BP
SG膜を被着してこれを溶融し、反応性イオンエツチン
グ法で8PSG膜をエツチングして多結晶シリコン電極
17の表面を露出させることで得られる。
このように表面が平坦化されたCCD撮像索子チップ1
上に、各多結晶シリコン電ti17に接続される画素電
極19が形成されている。
画素電極19が形成されたチップ基板上には、光導電体
膜2が積層形成される。
光導電体膜2は、正孔注入阻止層21としての+ 型(
7)a −8i C: HJII (水素化アモルファ
スシリコン・カーバイド)膜、主として光電変換が行わ
れる感光層22としての高抵抗のa−8i:日躾及び電
子注入阻止層23となるp型のa −8iC:■膜の3
層構造からなる。これらの膜は、Si H4ガスを主或
かとするガスのグロー放電分解法により形成される。i
型のa−3ic:口膜は、暗導電率σD〜10−14/
ΩcIIlテ厚さ100A程度とする。高抵抗a−8i
:口膜は、暗導電率σ〜10−12/Ωcn+で光電変
換に必要十分な厚さとする。ρ型a−8iC:H膜は約
200A程度とする。このように形成された光導電体膜
2上に透明電極24として、例えばITO電極が形成さ
れている。
この透明電極24上に透明電極24と光導電体膜2の保
護のために保護1125としてa −8i N :口(
水素化アモルファスシリコン・ナイトライド〉膜が形成
される。この上にオプティカル・ブラックの上を覆うよ
うに、遮光層26が形成される。
このように透明電極24と遮光Ji26の間に保護層2
5を挿入する利点について第2図を用いて説明する。
第2図は遮光層の形成の工程を示しており感光1iW2
2の上部のみを記している。第1図と対応する部分には
同一記号を付して詳細な説明は省略する。第2図(a 
)は透明電極24上に保護層25と遮光!26のための
光反射膜27が被着された上にフォトレジストを塗布し
、リソグラフィーにより、オプティカル・ブラック上を
覆う様にフォトレジスト28が形成される。光反射11
127はたとえばMO,Cr、Ti 、Ta、AtL、
W等の金mWlnあるいはこれらの金属のシリサイド薄
膜である。光導rJJII127は十分に遮光するため
5000Åはどの厚みが必要である。この光反射l!2
7の一部はw42図(社)に示した様に反応性イオンエ
ツチング等により除去され遮光層26が形成される。
この場合保護W!J25の一部もエツチングされ除去さ
れるが、保護層25の厚みを光反射膜27と同程度とし
ておけば保護層25のエツチング速度が光反射膜27よ
りも小さければ、保護層25は光反射1127のエツチ
ング時に消失する事がないため、光導1N1127のエ
ツチング時により透明電極24と光導電体膜2は露出さ
れる事なく、保護層25によって保護される。従って従
来構造の積層型固体撮像装置において生じた、光反射膜
27のエツチング時における透明電極24のエツチング
による分光感度の再現性の無さや光導電体膜のエツチン
グによる画像欠陥の発生はない。保護層25の材料とし
ては透明でかつ、光反射ll127のエツチング速度よ
りも小さいエツチング速度を有するものであれば良い。
当然、このエツチング速度は小さければ小さいほど良い
。保護層25の材料としてはa−SiN:口の他にたと
えばa −3iON二口(水素化アモルファスオキンナ
イトライド)、a−3iC:口(アモル)7スシリコン
カーバイト)、有機レジストでも良い。
なお、本発明は上述した実施例に限定されるものではな
い。実施例ではccom像素子を用いたが、MOS型や
BBD型纏像素子チップを用いてこれにa−8i:H光
導電体膜を積w!Jする場合にも、本発明を同様に適用
することができる。さらに、a−8i:H光導電体膜の
製法も、実施例のものに限らず、例えば光励起膜形成法
により形成してもよい。また、光導電体膜はa−8i:
H膜が主体であればよく、a −8i C:H,a −
8iGe :H,a −8i N :口、 a −8i
 Sn :H。
更にこれらのFを含有するものを用いた場合にも本発明
は有効である。また、光電体膜は、3iを主体としたも
のでなくともよく、例えば、3e −AS−Te膜(サ
チコン1m) 、 Zn Se −Zn CdTeにュ
ービコン膜)等でもよい。
[発明の効果] 以上詳述したように本発明によれば、透明電極とオプテ
ィカル・ブラックを形成する遮光層の間に保m層を設け
る事により、遮光層のエツチングの透明電極や光導電体
膜への影響を防ぐ事ができ、゛再現性の良い分光感度を
実現でき、画像欠陥のない、固体撮像装置を提供する事
が出来る。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例に係わるv4層型CCD戯像
装置の概略構造を示す断面図である。 第2図は本発明実施例において、遮光層を形成する場合
の工程を示す断面図である。 第3図は従来の積層型ccom像装置の概略構造を示す
断面図である。 第4図は第3図に示した従来装置において、遮光層を形
成する場合の工程を示す断面図である。 1・・・ccom像素子チップ 2・・・光導電体膜 11・・・p+型Si基板 12・・・pウェル13・
・・蓄積ダイオード 14・・・垂直C0D15・・・
p+型店 161.162・・・転送ゲート電極 17・・・n+型多結晶シリコン電極 18+ 、182・・・層間絶縁膜 19・・・画素電極    21・・・正孔の注入阻止
層22・・・感光層 24・・・透明電極 26・・・遮光層 28・・・フォトレジスト 23・・・電子の注入阻止層 25・・・保護層 27・・・光導!8膜

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)半導体基板に信号電荷蓄積部と信号電荷転送部が
    配列され、最上部に信号電荷蓄積部に電気的に接続され
    た画素電極が形成された固体撮像素子チップと、このチ
    ップ上に光電変換部として積層された光導電体膜と、光
    導電体膜に電圧を印加するための透明電極と、オプティ
    カル・ブラックのための遮光層とを具備した積層型固体
    撮像装置において、透明電極と遮光層との間に透明電極
    、光導電体膜を保護する保護層を配設したことを特徴と
    する固体撮像装置。
  2. (2)前記光導電体膜が水素化アモルファスシリコンを
    主体とした非晶質半導体であることを特徴とする請求項
    1記載の固体撮像装置。
  3. (3)前記遮光層が金属あるいは金属シリサイド膜から
    なること特徴とする請求項1記載の固体撮像装置。
  4. (4)前記保護層がa−SiN:Hあるいはa−SiN
    :O:Hあるいは有機レジストからなることを特徴とす
    る請求項1記載の固体撮像装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR19990059141A (ko) * 1997-12-30 1999-07-26 오상수 차량용 스티어링 칼럼의 충격 흡수구조
KR20080002251A (ko) * 2006-06-30 2008-01-04 한국델파이주식회사 자동차용 스티어링 칼럼의 충격 흡수 구조

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR19990059141A (ko) * 1997-12-30 1999-07-26 오상수 차량용 스티어링 칼럼의 충격 흡수구조
KR20080002251A (ko) * 2006-06-30 2008-01-04 한국델파이주식회사 자동차용 스티어링 칼럼의 충격 흡수 구조

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