JPH038115B2 - - Google Patents
Info
- Publication number
- JPH038115B2 JPH038115B2 JP56104885A JP10488581A JPH038115B2 JP H038115 B2 JPH038115 B2 JP H038115B2 JP 56104885 A JP56104885 A JP 56104885A JP 10488581 A JP10488581 A JP 10488581A JP H038115 B2 JPH038115 B2 JP H038115B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- type
- silicon
- amorphous silicon
- solid
- microcrystalline silicon
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
- H10F39/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one element covered by group H10F30/00, e.g. radiation detectors comprising photodiode arrays
- H10F39/10—Integrated devices
- H10F39/12—Image sensors
- H10F39/191—Photoconductor image sensors
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
- H10F30/00—Individual radiation-sensitive semiconductor devices in which radiation controls the flow of current through the devices, e.g. photodetectors
- H10F30/20—Individual radiation-sensitive semiconductor devices in which radiation controls the flow of current through the devices, e.g. photodetectors the devices having potential barriers, e.g. phototransistors
- H10F30/21—Individual radiation-sensitive semiconductor devices in which radiation controls the flow of current through the devices, e.g. photodetectors the devices having potential barriers, e.g. phototransistors the devices being sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation
- H10F30/22—Individual radiation-sensitive semiconductor devices in which radiation controls the flow of current through the devices, e.g. photodetectors the devices having potential barriers, e.g. phototransistors the devices being sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation the devices having only one potential barrier, e.g. photodiodes
- H10F30/223—Individual radiation-sensitive semiconductor devices in which radiation controls the flow of current through the devices, e.g. photodetectors the devices having potential barriers, e.g. phototransistors the devices being sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation the devices having only one potential barrier, e.g. photodiodes the potential barrier being a PIN barrier
- H10F30/2235—Individual radiation-sensitive semiconductor devices in which radiation controls the flow of current through the devices, e.g. photodetectors the devices having potential barriers, e.g. phototransistors the devices being sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation the devices having only one potential barrier, e.g. photodiodes the potential barrier being a PIN barrier the devices comprising Group IV amorphous materials
Landscapes
- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は固体撮像装置に関するものであり、更
に詳しくは走査回路上に光検出部を設けた積層型
固体撮像装置に関するものである。
に詳しくは走査回路上に光検出部を設けた積層型
固体撮像装置に関するものである。
従来の固体撮像装置は、マトリツクス状に配置
されたフオトダイオードの如き光検出部と、更に
この光検出部で検出された信号を順次選択する走
査回路とから構成されている。例えば光検出部の
マトリツクスとXY走査のための電界効果トラン
ジスタ回路を組合せたもの（以下XYマトリツク
ス型という。例えば特公昭45−30768号公報に記
載されている。）同じく光検出部のマトリツクス
とバケツトブリケードデバイス（BBD）、チヤー
ジカツプルデバイス（CCD）あるいは呼び水転
送（CPT）型電荷転送部を組合せたもの（これ
らは、例えば特開昭46−1221号、同47−26091号
公報及び「電子材料」誌、1980年３月号、第６頁
以降に記載されている。）などがある。しかしな
がら、これら公知の固体撮像装置においては光検
出部とこの光検出部で検出した信号を順次選択す
る回路（上記マトリツクス回路、電荷転送回路及
びこれらの回路に電荷を送り込むスイツチ素子と
しての電界効果トランジスタなどを包含する）と
が同一平面上に二次元的に配置されているので装
置の単位面積当りの光利用効率が極めて低いとい
う欠点があつた。
されたフオトダイオードの如き光検出部と、更に
この光検出部で検出された信号を順次選択する走
査回路とから構成されている。例えば光検出部の
マトリツクスとXY走査のための電界効果トラン
ジスタ回路を組合せたもの（以下XYマトリツク
ス型という。例えば特公昭45−30768号公報に記
載されている。）同じく光検出部のマトリツクス
とバケツトブリケードデバイス（BBD）、チヤー
ジカツプルデバイス（CCD）あるいは呼び水転
送（CPT）型電荷転送部を組合せたもの（これ
らは、例えば特開昭46−1221号、同47−26091号
公報及び「電子材料」誌、1980年３月号、第６頁
以降に記載されている。）などがある。しかしな
がら、これら公知の固体撮像装置においては光検
出部とこの光検出部で検出した信号を順次選択す
る回路（上記マトリツクス回路、電荷転送回路及
びこれらの回路に電荷を送り込むスイツチ素子と
しての電界効果トランジスタなどを包含する）と
が同一平面上に二次元的に配置されているので装
置の単位面積当りの光利用効率が極めて低いとい
う欠点があつた。
近年に至り、上記の固体撮像装置の光検出部に
代えて光導電体を上記走査回路に積層して多層構
造とすることによつて光利用効率を高めたものが
開発されている。例えば電界効果型トランジスタ
ーを用いたXYマトリツクス型の走査回路の上に
光導電体を積層した固体撮像装置が特開昭49−
91116号公報に、あるいはBBD型、CCD型の走査
回路の上に−族化合物半導体のヘテロ接合を
用いた多結晶蒸着膜を設けた固体撮像装置が特開
昭55−27772号公報にそれぞれ示されている。
代えて光導電体を上記走査回路に積層して多層構
造とすることによつて光利用効率を高めたものが
開発されている。例えば電界効果型トランジスタ
ーを用いたXYマトリツクス型の走査回路の上に
光導電体を積層した固体撮像装置が特開昭49−
91116号公報に、あるいはBBD型、CCD型の走査
回路の上に−族化合物半導体のヘテロ接合を
用いた多結晶蒸着膜を設けた固体撮像装置が特開
昭55−27772号公報にそれぞれ示されている。
他方、太陽電池あるいは電子写真感光体用の半
導体として非晶質シリコンの利用の試みが積極的
に行なわれている。ここで言う非結晶質シリコン
膜とは原子配列が周期性をもたないもので原子配
列において長周期をもつ結晶シリコンとは異なつ
ている。従つて従来の非結晶質シリコンはこの周
期性をもたないことに起因する構造欠陥のため非
常に悪い光電特性しか示さなかつた。ところが非
結晶質シリコンのエネルギーギヤツプ内の電子、
正孔の局在準位（gap state）を減少させる元素
即ち水素及び／又はフツ素を含む非結晶質シリコ
ンは、比較的高い抵抗率（108〜9Ωcm）で大きな
光電導度を示すという特徴が生じることが見い出
された。しかも重要な事は、かかる非結晶質シリ
コンは結晶シリコンと同様不純物ドーピングによ
る電導度制御が可能なことが明らかになり、（例
えばW.E.Spear andP.G.Le Comber著：“Solid
State Communication”17巻（1975年）1193頁
からに記載されている。）例えばD.E.Carlson
and C.R.Wronski著“Applied Physics
Letters”28巻、（1976年）、671頁からに記載の如
き、光起電力素子への応用を中心に基礎分野、応
用分野で大変注目されるに至つている。
導体として非晶質シリコンの利用の試みが積極的
に行なわれている。ここで言う非結晶質シリコン
膜とは原子配列が周期性をもたないもので原子配
列において長周期をもつ結晶シリコンとは異なつ
ている。従つて従来の非結晶質シリコンはこの周
期性をもたないことに起因する構造欠陥のため非
常に悪い光電特性しか示さなかつた。ところが非
結晶質シリコンのエネルギーギヤツプ内の電子、
正孔の局在準位（gap state）を減少させる元素
即ち水素及び／又はフツ素を含む非結晶質シリコ
ンは、比較的高い抵抗率（108〜9Ωcm）で大きな
光電導度を示すという特徴が生じることが見い出
された。しかも重要な事は、かかる非結晶質シリ
コンは結晶シリコンと同様不純物ドーピングによ
る電導度制御が可能なことが明らかになり、（例
えばW.E.Spear andP.G.Le Comber著：“Solid
State Communication”17巻（1975年）1193頁
からに記載されている。）例えばD.E.Carlson
and C.R.Wronski著“Applied Physics
Letters”28巻、（1976年）、671頁からに記載の如
き、光起電力素子への応用を中心に基礎分野、応
用分野で大変注目されるに至つている。
そこで前記した多層構造の固体撮像装置に用い
られる光導電体としてかかる非結晶質シリコンを
用いる試みが特開昭55−39404号公報によつて開
示されている。かかる固体撮像装置はマトリツク
スに配置されたMOS型の電界効果トランジスタ
ーと組合わされたXYマトリツクス型あるいは電
荷転送型の走査回路の電界回路のトランジスター
のソース電極あるいはドレイン電極に電気的に接
続されるように単層の非結晶質シリコン層を設け
更にその上に透明電極を設けた構造である。
られる光導電体としてかかる非結晶質シリコンを
用いる試みが特開昭55−39404号公報によつて開
示されている。かかる固体撮像装置はマトリツク
スに配置されたMOS型の電界効果トランジスタ
ーと組合わされたXYマトリツクス型あるいは電
荷転送型の走査回路の電界回路のトランジスター
のソース電極あるいはドレイン電極に電気的に接
続されるように単層の非結晶質シリコン層を設け
更にその上に透明電極を設けた構造である。
しかしながら、本発明者等は上述の如き走査回
路上に光検出部としてシリコンを主体とする非結
晶質シリコン層を積層した積層型固体撮像装置に
ついて鋭意研究を重ねたところ、珪化水素ガス、
水素ガス等からなるケミカルペーパーをグロー放
電することにより得られた水素化非晶質シリコン
は赤色光に対する感度を十分得ることができない
ことを見い出した。特に赤色光に対し高い強度を
有するタングステン光等の人工光においては特に
問題となる。従つて低感度の赤信号だけを増幅す
る方法が考えられるが、この方法では増幅時に雑
音をも増幅してしまう結果Ｓ／Ｎの低下をもたら
すことになる。他方赤感度に合わせて短波長側の
感度を低下させることも考えられるが、これでは
撮像装置の感度が赤感度に引きずられて低くなつ
てしまう。
路上に光検出部としてシリコンを主体とする非結
晶質シリコン層を積層した積層型固体撮像装置に
ついて鋭意研究を重ねたところ、珪化水素ガス、
水素ガス等からなるケミカルペーパーをグロー放
電することにより得られた水素化非晶質シリコン
は赤色光に対する感度を十分得ることができない
ことを見い出した。特に赤色光に対し高い強度を
有するタングステン光等の人工光においては特に
問題となる。従つて低感度の赤信号だけを増幅す
る方法が考えられるが、この方法では増幅時に雑
音をも増幅してしまう結果Ｓ／Ｎの低下をもたら
すことになる。他方赤感度に合わせて短波長側の
感度を低下させることも考えられるが、これでは
撮像装置の感度が赤感度に引きずられて低くなつ
てしまう。
従つて本発明の目的は、赤色光に対して十分な
感度を有した光検出部を備えた積層型固体撮像装
置を提供することにある。
感度を有した光検出部を備えた積層型固体撮像装
置を提供することにある。
本発明の固体撮像装置は、上部に光検出部を備
え、該光検出部によつて検出された信号を画像毎
に順次選択する走査手段を備えた半導体基板から
なる固体撮像装置において、上記光検出部は微結
晶シリコンと非晶質シリコンとを有するものであ
り、更にこれら微結晶シリコンと非晶質シリコン
とはその結晶構造が微結晶シリコン領域、微結晶
シリコンから非晶質シリコンへ連続して変化する
領域及び非晶質シリコン領域が順次積層された構
造を有するシリコンを含有することを特徴とする
ものである。
え、該光検出部によつて検出された信号を画像毎
に順次選択する走査手段を備えた半導体基板から
なる固体撮像装置において、上記光検出部は微結
晶シリコンと非晶質シリコンとを有するものであ
り、更にこれら微結晶シリコンと非晶質シリコン
とはその結晶構造が微結晶シリコン領域、微結晶
シリコンから非晶質シリコンへ連続して変化する
領域及び非晶質シリコン領域が順次積層された構
造を有するシリコンを含有することを特徴とする
ものである。
本発明者等はかかる構造を有する材料を用いる
ことにより赤感度が非結晶質シリコンよりも向上
することがを以下に記載される実験を行なうこと
により見い出した。
ことにより赤感度が非結晶質シリコンよりも向上
することがを以下に記載される実験を行なうこと
により見い出した。
実験に用いられた試料は次の様にして作製され
た。
た。
グロー放電反応室中に設置された石英基板又は
シリコン基板に垂直に０〜0.8KGの磁場を印加
し、１又は10mol％のH2ガスを含有したSiH4ガ
スを流量27SCCMで導入しつつ、周波数13.56M
Hz、電力５〜50Wの放電条件でグロー放電を行な
い微結晶シリコンと非晶質シリコンとが均一に分
布し更に結晶構造が連続的に変化するようにした
シリコン（以下微結晶化シリコンという）を作製
した。試料作製時の反応室内の圧力は約0.2Torr
であつた。基板温度は250〜300℃、典型的には
300℃が用いられた。
シリコン基板に垂直に０〜0.8KGの磁場を印加
し、１又は10mol％のH2ガスを含有したSiH4ガ
スを流量27SCCMで導入しつつ、周波数13.56M
Hz、電力５〜50Wの放電条件でグロー放電を行な
い微結晶シリコンと非晶質シリコンとが均一に分
布し更に結晶構造が連続的に変化するようにした
シリコン（以下微結晶化シリコンという）を作製
した。試料作製時の反応室内の圧力は約0.2Torr
であつた。基板温度は250〜300℃、典型的には
300℃が用いられた。
次に上述の様にして得られた微結晶化シリコン
の光学的、電気的特性を示す。
の光学的、電気的特性を示す。
第１図は作製した微結晶化シリコンのＸ線回析
の結果を示すものである。この図から微結晶化さ
れることにより非晶質シリコンの場合には出現し
なかつた（111）格子面に対応する回析のピーク
が2θ＝28゜付近に出現し、さらに微結晶化の度合
いが高まるにつれてピークの高さが増大すること
がわかる。またこのピークの半値幅はピークの高
さが変化しても約1.5゜の一定の値をとりつづける
ことから結晶粒径の大きさは不変であり、結晶粒
の数が増大していることがわかつた。また各微結
晶化シリコンに対する室温電導σRTを第１図に合
わせて記したが、これから室温電導度σRTが〜
10-7（Ω・cm）-1以上で微結晶化が行なわれている
ことがわかつた。
の結果を示すものである。この図から微結晶化さ
れることにより非晶質シリコンの場合には出現し
なかつた（111）格子面に対応する回析のピーク
が2θ＝28゜付近に出現し、さらに微結晶化の度合
いが高まるにつれてピークの高さが増大すること
がわかる。またこのピークの半値幅はピークの高
さが変化しても約1.5゜の一定の値をとりつづける
ことから結晶粒径の大きさは不変であり、結晶粒
の数が増大していることがわかつた。また各微結
晶化シリコンに対する室温電導σRTを第１図に合
わせて記したが、これから室温電導度σRTが〜
10-7（Ω・cm）-1以上で微結晶化が行なわれている
ことがわかつた。
第２図と第３図は各々RFパワー50Wと25Wで
作成した場合の微結晶化シリコンの吸光係数のフ
オトンエネルギー依存性を示すものである。これ
らの図から明らかなように、水素化非晶質シリコ
ンは単結晶シリコンと比較して赤色光の吸収率が
著しく劣化していることがわかる。これは非晶質
シリコンの光学ギヤツプが約1.7eVと単結晶シリ
コンの約1.1eVよりも広いことに起因している。
第２図及び第３図にはそれぞれ作製条件の異なる
微結晶化シリコンの４つの例（RFパワー、SiH4
に対するH2のmol％が各々50W、１％／50W、
10％／25W、１％／25W、10％）が示されてい
る。これら４つの例いずれに於いても長波長側に
おける吸光係数は単結晶の場合に近づき、2.0eV
以上の短波長側では非晶質シリコンの性質が残つ
ており、単結晶シリコンよりん高い吸光係数を有
している。またRFパワーが大であるほど微結晶
化が進むことがわかる。
作成した場合の微結晶化シリコンの吸光係数のフ
オトンエネルギー依存性を示すものである。これ
らの図から明らかなように、水素化非晶質シリコ
ンは単結晶シリコンと比較して赤色光の吸収率が
著しく劣化していることがわかる。これは非晶質
シリコンの光学ギヤツプが約1.7eVと単結晶シリ
コンの約1.1eVよりも広いことに起因している。
第２図及び第３図にはそれぞれ作製条件の異なる
微結晶化シリコンの４つの例（RFパワー、SiH4
に対するH2のmol％が各々50W、１％／50W、
10％／25W、１％／25W、10％）が示されてい
る。これら４つの例いずれに於いても長波長側に
おける吸光係数は単結晶の場合に近づき、2.0eV
以上の短波長側では非晶質シリコンの性質が残つ
ており、単結晶シリコンよりん高い吸光係数を有
している。またRFパワーが大であるほど微結晶
化が進むことがわかる。
第４図は光電導度（フオトン数〜1015cm-2・
S-1、フオトンエネルギー2eVの光照射時）、光学
ギヤツプ及び活性化ェネルギーの室温電導度依存
性を示す。光電導度は微結晶化とともに増大する
傾向がみられる。光学ギヤツプは微結晶化ととも
に減少し室温電導度が10-4（Ω・cm）-1程度では約
1.5eVになることがわかつた。また1.5eVのフオ
トンエネルギーにおける吸光系係数は〜103cm-1
である。従つて微結晶化シリコンは非晶質シリコ
ンにより赤色に対し高感度であることが理解され
る。なお活性化エネルギーは微結晶化とともに減
少することがわかつた。
S-1、フオトンエネルギー2eVの光照射時）、光学
ギヤツプ及び活性化ェネルギーの室温電導度依存
性を示す。光電導度は微結晶化とともに増大する
傾向がみられる。光学ギヤツプは微結晶化ととも
に減少し室温電導度が10-4（Ω・cm）-1程度では約
1.5eVになることがわかつた。また1.5eVのフオ
トンエネルギーにおける吸光系係数は〜103cm-1
である。従つて微結晶化シリコンは非晶質シリコ
ンにより赤色に対し高感度であることが理解され
る。なお活性化エネルギーは微結晶化とともに減
少することがわかつた。
以上で説明したような赤色光に対し十分な感度
を有する微結晶化シリコンを光検出部に用いるこ
とにより、従来の固体撮像装置の性能を著しく向
上せしめることができるのである。
を有する微結晶化シリコンを光検出部に用いるこ
とにより、従来の固体撮像装置の性能を著しく向
上せしめることができるのである。
次に前述した微結晶化シリコンを光検出部に使
用した場合の本発明の固体撮像装置の好ましい実
施例を第５図に示す。
用した場合の本発明の固体撮像装置の好ましい実
施例を第５図に示す。
ｐ型半導体基板１０はn+型領域１１によりダ
イオードが形成されている。１２はp+型領域で、
CCD動作の場n+型領域１３からの電子の注入を
阻止するための電位障壁であり、１３はn+型領
域でBBD動作の場合の電位の井戸であり、それ
ぞれCCD、BBDの時のみに設置すればよい。以
下はn+型領域１３のあるBBD動作で説明を行な
う。１４は第１ゲート電極でありn+型領域１１
の重なり部分を有している。１５は半導体基板１
０と第１ゲート電極１４との間の絶縁体膜でゲー
ト酸化膜である。１６は光検出部と半導体基板１
０及び第１ゲート電極１４とを電気的に分離する
ための絶縁体層である。１７はｎ型微結晶化シリ
コン層であり、正孔阻止層として作用する。１８
はｉ型微結晶化シリコン層であり、赤色感光層で
ある。１９はｉ型非晶質シリコン層であり、赤色
以外の可視光に感光する層である。２０はｐ型非
晶質シリコン層であり、電子阻止層として作用す
る。このようにしてｐ−ｉ−ｎ型フオトダイオー
ドが形成され、光検出部を構成している。２１は
ｐ型非晶質シリコン層２０の上に設けられている
透明電極であり、この透明電極２１には電源２２
によつて正の電圧が印加されている。正電圧の大
きさは公知の方法でブルーミング抑止に有効なよ
うにえらばれる。
イオードが形成されている。１２はp+型領域で、
CCD動作の場n+型領域１３からの電子の注入を
阻止するための電位障壁であり、１３はn+型領
域でBBD動作の場合の電位の井戸であり、それ
ぞれCCD、BBDの時のみに設置すればよい。以
下はn+型領域１３のあるBBD動作で説明を行な
う。１４は第１ゲート電極でありn+型領域１１
の重なり部分を有している。１５は半導体基板１
０と第１ゲート電極１４との間の絶縁体膜でゲー
ト酸化膜である。１６は光検出部と半導体基板１
０及び第１ゲート電極１４とを電気的に分離する
ための絶縁体層である。１７はｎ型微結晶化シリ
コン層であり、正孔阻止層として作用する。１８
はｉ型微結晶化シリコン層であり、赤色感光層で
ある。１９はｉ型非晶質シリコン層であり、赤色
以外の可視光に感光する層である。２０はｐ型非
晶質シリコン層であり、電子阻止層として作用す
る。このようにしてｐ−ｉ−ｎ型フオトダイオー
ドが形成され、光検出部を構成している。２１は
ｐ型非晶質シリコン層２０の上に設けられている
透明電極であり、この透明電極２１には電源２２
によつて正の電圧が印加されている。正電圧の大
きさは公知の方法でブルーミング抑止に有効なよ
うにえらばれる。
このように本実施例に於いて光検出部をダイオ
ード構成としたのは、微結晶化シリコンが比較的
低抵抗を有していることから生じる暗電流の増大
を阻止するためである。また本実施例に於いては
積層型固体撮像装置においてn+型領域１１と光
検出部を電気的に接続するための金属電極が省か
れているがこれは本発明者等により微結晶化シリ
コンに於いてはドーピングにより高い電導率（ｐ
ドープで27Ω-1・cm-1）が得られることが見い出
されている（T.Hamasaki、H.Kurata、M.
Hirose and Y.Osaka Appl.Phys.Lett.37
（1980）1084）ので、このような構成が可能とな
つたのである。
ード構成としたのは、微結晶化シリコンが比較的
低抵抗を有していることから生じる暗電流の増大
を阻止するためである。また本実施例に於いては
積層型固体撮像装置においてn+型領域１１と光
検出部を電気的に接続するための金属電極が省か
れているがこれは本発明者等により微結晶化シリ
コンに於いてはドーピングにより高い電導率（ｐ
ドープで27Ω-1・cm-1）が得られることが見い出
されている（T.Hamasaki、H.Kurata、M.
Hirose and Y.Osaka Appl.Phys.Lett.37
（1980）1084）ので、このような構成が可能とな
つたのである。
また、非晶質シリコン及び微結晶化シリコンの
pn型制御を行なうためには、SiH4等のシランガ
ス及びH2ガス等からなるケミカルベーパーにｎ
型の場合例えばPH3をｐ型の場合例えばB2H6を
混入すれば可能である。前記ｎ型微結晶化シリコ
ン層１７の膜厚は0.05〜0.2μ、ｉ型微結晶化シリ
コン層１８の膜厚は300Å〜3μ好ましくは5000Å
〜3μ、ｉ型非晶質シリコン層１９の膜厚は300Å
〜3μ好ましくは5000Å〜3μであり、ｐ型非晶質
シリコン層２０の膜厚は0.05〜0.2μであることが
望ましいが、ｉ型微結晶化シリコン層１８とｉ型
非晶質シリコン層１９の膜厚の比は微結晶化シリ
コンの微結晶化の度合により或いは入射光の分光
特性により適宜決定される。
pn型制御を行なうためには、SiH4等のシランガ
ス及びH2ガス等からなるケミカルベーパーにｎ
型の場合例えばPH3をｐ型の場合例えばB2H6を
混入すれば可能である。前記ｎ型微結晶化シリコ
ン層１７の膜厚は0.05〜0.2μ、ｉ型微結晶化シリ
コン層１８の膜厚は300Å〜3μ好ましくは5000Å
〜3μ、ｉ型非晶質シリコン層１９の膜厚は300Å
〜3μ好ましくは5000Å〜3μであり、ｐ型非晶質
シリコン層２０の膜厚は0.05〜0.2μであることが
望ましいが、ｉ型微結晶化シリコン層１８とｉ型
非晶質シリコン層１９の膜厚の比は微結晶化シリ
コンの微結晶化の度合により或いは入射光の分光
特性により適宜決定される。
また微結晶化シリコン層１８と非晶質シリコン
層１９との境界を明確なものにする必要はなく、
微結晶化の度合いを除々に変化しうるようにした
ものでもよい。
層１９との境界を明確なものにする必要はなく、
微結晶化の度合いを除々に変化しうるようにした
ものでもよい。
本発明の他の実施例としてはｐ−ｎ型ダイオー
ドを光検出部として有したものがある。本実施例
は前記実施例に於けるｉ型層をｐ型あるいはｎ型
とし、前記実施例に於けるｎ型或いはｐ型層を除
去した構成になつている。
ドを光検出部として有したものがある。本実施例
は前記実施例に於けるｉ型層をｐ型あるいはｎ型
とし、前記実施例に於けるｎ型或いはｐ型層を除
去した構成になつている。
このように構成された本発明の固体撮像装置の
光検出部に入射光２３を照射すると、赤色光以外
の可視光はｉ型非晶質シリコン層１９で、赤色光
はｉ型微結晶化シリコン層１８で各々吸収され電
子−正孔対を生成する。正孔は電極２１に達し、
電子はn+型領域１１に到達する。したがつてn+
型領域の電位を低下させる。この電位低下は入射
光量に比例し、１フイールド期間蓄積される。次
に、第１ゲート電極１４に読み取り信号電圧を印
加するとその下の半導体の表面電位は上昇し、そ
の結果n+型領域１１からn+型領域１３に電子の
移送が行なわれる。そのためn+型領域１１の電
位は再び元にもどる。従つてn+型領域１３に移
動した電荷の総量は入射光の照度に比例する。
光検出部に入射光２３を照射すると、赤色光以外
の可視光はｉ型非晶質シリコン層１９で、赤色光
はｉ型微結晶化シリコン層１８で各々吸収され電
子−正孔対を生成する。正孔は電極２１に達し、
電子はn+型領域１１に到達する。したがつてn+
型領域の電位を低下させる。この電位低下は入射
光量に比例し、１フイールド期間蓄積される。次
に、第１ゲート電極１４に読み取り信号電圧を印
加するとその下の半導体の表面電位は上昇し、そ
の結果n+型領域１１からn+型領域１３に電子の
移送が行なわれる。そのためn+型領域１１の電
位は再び元にもどる。従つてn+型領域１３に移
動した電荷の総量は入射光の照度に比例する。
以上は光検出部と第１ゲート電極１４による固
体素子の一単位についての説明であるが、n+型
領１３に読込まれた光電変換信号の電荷転送はこ
れまでに知られている方法によつて行なわれる。
体素子の一単位についての説明であるが、n+型
領１３に読込まれた光電変換信号の電荷転送はこ
れまでに知られている方法によつて行なわれる。
例えば次に示す如き自己走査によつて電荷転送
を行なうことが可能である。第６図は第５図に示
した固体素子の一単位を一次元に配置した場合の
平面図であり、破線でかこまれた部分２４は上記
一単位を示している。隣り合う単位に含まれる第
１ゲート電極１４，２６との間に第２ゲート電極
２５，２７が付設されている。公知のパルス印加
操作で第１ゲート電極１４で読み込まれた電荷は
転送パルスを加えることにより荷転送の形で第２
ゲート電極２５の下に移動する。さらに第２ゲー
ト電極２５の下に移動した電荷は同様な原理に基
づいて第１ゲート電極２６、第２ゲート電極２７
と次々に転送され出力段まで転送される。すなわ
ち光検出部で光電変換された信号を２相のクロツ
ク信号で出力段に送り出すことができるのであ
る。
を行なうことが可能である。第６図は第５図に示
した固体素子の一単位を一次元に配置した場合の
平面図であり、破線でかこまれた部分２４は上記
一単位を示している。隣り合う単位に含まれる第
１ゲート電極１４，２６との間に第２ゲート電極
２５，２７が付設されている。公知のパルス印加
操作で第１ゲート電極１４で読み込まれた電荷は
転送パルスを加えることにより荷転送の形で第２
ゲート電極２５の下に移動する。さらに第２ゲー
ト電極２５の下に移動した電荷は同様な原理に基
づいて第１ゲート電極２６、第２ゲート電極２７
と次々に転送され出力段まで転送される。すなわ
ち光検出部で光電変換された信号を２相のクロツ
ク信号で出力段に送り出すことができるのであ
る。
以上の説明においては、CCDおよびBBD等の
電荷転送の走査回路について述べたが、走査回路
として例えば特開昭49−91116号公報に記載の如
きＸ−Ｙマトリツクス型のものを用いてもよいこ
とは勿論である。更に上記の如き電界効果型トラ
ンジスタ回路に代えて例えば「Proceeding of
the IEEE」The Institute of Electrical and
Electronics Engineers、Inc発行、1964年、12
月、Vol52、No.12の第1479頁〜第1486頁に示され
る如きガラス支持体上に設けられる薄膜型電界効
果トランジスタ回路なども使用することができ、
更に公知の半導体スイツチング回路を用いて走査
回路を構成することができる。
電荷転送の走査回路について述べたが、走査回路
として例えば特開昭49−91116号公報に記載の如
きＸ−Ｙマトリツクス型のものを用いてもよいこ
とは勿論である。更に上記の如き電界効果型トラ
ンジスタ回路に代えて例えば「Proceeding of
the IEEE」The Institute of Electrical and
Electronics Engineers、Inc発行、1964年、12
月、Vol52、No.12の第1479頁〜第1486頁に示され
る如きガラス支持体上に設けられる薄膜型電界効
果トランジスタ回路なども使用することができ、
更に公知の半導体スイツチング回路を用いて走査
回路を構成することができる。
なお、光検出部全体を、微結晶化シリコンのみ
により構成することにより赤外線撮像用の固体撮
像装置を提供することができる。
により構成することにより赤外線撮像用の固体撮
像装置を提供することができる。
また微結晶化の手段として、レーザー・アニー
リング法を用いることもできる。
リング法を用いることもできる。
さらに、光検出部は珪素および水素からなる非
晶質シリコン及び微結晶化シリコンにより形成さ
れていたが、珪素、水素以外にフツ素、炭素等を
所望に応じて含有させてもよい。
晶質シリコン及び微結晶化シリコンにより形成さ
れていたが、珪素、水素以外にフツ素、炭素等を
所望に応じて含有させてもよい。
くわえて、前述した実施例に於いてはｐ型半導
体基板が用いられているが、ｎ型半導体基板を用
いても光検出部ならびに走査回路の電導型をすべ
て変換させることにより、まつたく同様の固体撮
像装置を得ることができる。
体基板が用いられているが、ｎ型半導体基板を用
いても光検出部ならびに走査回路の電導型をすべ
て変換させることにより、まつたく同様の固体撮
像装置を得ることができる。
以上詳細に説明したように本発明の固体撮像装
置の光検出部は微結晶化シリコンを含んでいるの
で赤感度が良好で特にタングステン光等の人工光
に対して適性がよく、従つて可視光全域にわたつ
て高い感度を有する固体撮像装置を形成すること
もできる。又微結晶化シリコンは比較的抵抗率が
低いので高速レスポンスの撮像を行なうことが可
能である。
置の光検出部は微結晶化シリコンを含んでいるの
で赤感度が良好で特にタングステン光等の人工光
に対して適性がよく、従つて可視光全域にわたつ
て高い感度を有する固体撮像装置を形成すること
もできる。又微結晶化シリコンは比較的抵抗率が
低いので高速レスポンスの撮像を行なうことが可
能である。
第１図はＸ線回折の結果を表わすグラフ、第２
図及び第３図は吸光係数のフオトンエネルギー依
存性を示すグラフ、第４図は光電導度、光学ギヤ
ツプ及び活性化エネルギーの室温電導度依存性を
示すグラフ、第５図は本発明の固体撮像装置の一
単位の断面構造を表わす図、第６図は第５図に示
した一単位を一次元的に配置したときの平面図で
ある。 １０……半導体基板、１１，１３……n+型領
域、１２……p+型領域、１４，２６……第１ゲ
ート電極、１５……絶縁層、１６……絶縁体膜、
１７……ｎ型微結晶化シリコン、１８……ｉ型微
結晶化シリコン、１９……ｉ型非晶質シリコン、
２０……ｐ型非晶質シリコン、２１……透明電
極、２２……電源、２３……入射光、２４……固
体素子単位、２５，２７……第２ゲート電極。
図及び第３図は吸光係数のフオトンエネルギー依
存性を示すグラフ、第４図は光電導度、光学ギヤ
ツプ及び活性化エネルギーの室温電導度依存性を
示すグラフ、第５図は本発明の固体撮像装置の一
単位の断面構造を表わす図、第６図は第５図に示
した一単位を一次元的に配置したときの平面図で
ある。 １０……半導体基板、１１，１３……n+型領
域、１２……p+型領域、１４，２６……第１ゲ
ート電極、１５……絶縁層、１６……絶縁体膜、
１７……ｎ型微結晶化シリコン、１８……ｉ型微
結晶化シリコン、１９……ｉ型非晶質シリコン、
２０……ｐ型非晶質シリコン、２１……透明電
極、２２……電源、２３……入射光、２４……固
体素子単位、２５，２７……第２ゲート電極。
Claims (1)
- １ 上部に光検出部を備え、該光検出部によつて
検出された信号を画素毎に順次選択する走査手段
を備えた半導体基板からなる固体撮像装置におい
て、前記光検出部は微結晶シリコンと非晶質シリ
コンとを有するものであり、更にこれら微結晶シ
リコンと非晶質シリコンとはその結晶構造が微結
晶シリコン領域、微結晶シリコンから非晶質シリ
コンへ連続して変化する領域及び非晶質シリコン
領域が順次積層された構造を有するシリコンを含
有することを特徴とする固体撮像装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56104885A JPS586164A (ja) | 1981-07-03 | 1981-07-03 | 固体撮像装置 |
| US06/394,499 US4523214A (en) | 1981-07-03 | 1982-07-02 | Solid state image pickup device utilizing microcrystalline and amorphous silicon |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56104885A JPS586164A (ja) | 1981-07-03 | 1981-07-03 | 固体撮像装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS586164A JPS586164A (ja) | 1983-01-13 |
| JPH038115B2 true JPH038115B2 (ja) | 1991-02-05 |
Family
ID=14392631
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56104885A Granted JPS586164A (ja) | 1981-07-03 | 1981-07-03 | 固体撮像装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS586164A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59188965A (ja) * | 1983-04-11 | 1984-10-26 | Fuji Xerox Co Ltd | 原稿読取素子 |
| JP2645052B2 (ja) * | 1988-01-29 | 1997-08-25 | 株式会社東芝 | 固体撮像装置 |
| JP5136112B2 (ja) * | 2008-02-19 | 2013-02-06 | セイコーエプソン株式会社 | 光電変換装置及び電気光学装置 |
-
1981
- 1981-07-03 JP JP56104885A patent/JPS586164A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS586164A (ja) | 1983-01-13 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4598305A (en) | Depletion mode thin film semiconductor photodetectors | |
| US5273910A (en) | Method of making a solid state electromagnetic radiation detector | |
| US5235195A (en) | Solid state electromagnetic radiation detector with planarization layer | |
| JP2838318B2 (ja) | 感光装置及びその作製方法 | |
| JPH06151801A (ja) | 光電変換装置及び光電変換装置の製造方法 | |
| US4523214A (en) | Solid state image pickup device utilizing microcrystalline and amorphous silicon | |
| JPH07115184A (ja) | 積層型固体撮像装置及びその製造方法 | |
| JPH023552B2 (ja) | ||
| US4980736A (en) | Electric conversion device | |
| JPH03278482A (ja) | 光電変換装置 | |
| JPH0217992B2 (ja) | ||
| JPS6258552B2 (ja) | ||
| JPS6012759A (ja) | 光電変換装置及びその光電変換方法 | |
| JPS6292365A (ja) | 半導体装置およびその製造方法 | |
| US4714950A (en) | Solid-state photo sensor device | |
| JPH038115B2 (ja) | ||
| JPS6341227B2 (ja) | ||
| JP2001135851A (ja) | 光電変換素子および固体撮像装置 | |
| JPS586166A (ja) | 固体撮像装置 | |
| JPS586165A (ja) | 固体撮像装置 | |
| Chikamura et al. | A high-sensitivity solid-state image sensor using a thin-film ZnSe-Zn 1-x Cd x Te heterojunction photosensor | |
| JPH05145108A (ja) | 光電変換装置の駆動方法 | |
| JPH0766380A (ja) | 固体撮像装置 | |
| JPH09102627A (ja) | 光電変換装置 | |
| JPS6220380A (ja) | 非晶質シリコンを用いた光電変換装置 |