JPH04137664A - 光電変換装置 - Google Patents
光電変換装置Info
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- JPH04137664A JPH04137664A JP2257249A JP25724990A JPH04137664A JP H04137664 A JPH04137664 A JP H04137664A JP 2257249 A JP2257249 A JP 2257249A JP 25724990 A JP25724990 A JP 25724990A JP H04137664 A JPH04137664 A JP H04137664A
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
[産業上の利用分野]
本発明は二次元方向あるいは三次元方向に複数の光電変
換素子を配置した光電変換装置に関する。
換素子を配置した光電変換装置に関する。
[従来の技術]
近年、ファクシミリやイメージリーダー等の画像等倍読
み取り装置として用いる大面積の密着型1像読み取り装
置やハンディビデオカメラなどの光電変換部として用い
る固体撮像装置において、その感度特性などの向上を目
的として、光電変換素子材料に非晶質、微結晶、多結晶
半導体を用いた光電変換装置が開発されている。上述の
半導体は、任意の基板上に大面積にわたり形成でき、成
膜中に原料ガスの組成を変化させることにより、不純物
層が容易に作成できるなどの特徴を持つ。
み取り装置として用いる大面積の密着型1像読み取り装
置やハンディビデオカメラなどの光電変換部として用い
る固体撮像装置において、その感度特性などの向上を目
的として、光電変換素子材料に非晶質、微結晶、多結晶
半導体を用いた光電変換装置が開発されている。上述の
半導体は、任意の基板上に大面積にわたり形成でき、成
膜中に原料ガスの組成を変化させることにより、不純物
層が容易に作成できるなどの特徴を持つ。
第4図は、従来例として、光電変換素子を構成する半導
体層を形成する際に各画素毎に素子を分離せず、画素エ
リア−面に形成し、電極部のみを各画素毎に分離した光
電変換装置の断面図を示す。図において、401はウェ
ハープロセスによるCOD走査回路部分、402はシリ
コン等にょる光電変換素子部分であり、下部電極403
によって各画素を分離し、その上部全面に非晶質シリコ
ンによるイントリンシック層(i層) 404 、ボロ
ンをドーピングした2層405を成膜し、その上に上部
透明電極としてITO膜406を成膜してショットキー
ダイオードを構成している。
体層を形成する際に各画素毎に素子を分離せず、画素エ
リア−面に形成し、電極部のみを各画素毎に分離した光
電変換装置の断面図を示す。図において、401はウェ
ハープロセスによるCOD走査回路部分、402はシリ
コン等にょる光電変換素子部分であり、下部電極403
によって各画素を分離し、その上部全面に非晶質シリコ
ンによるイントリンシック層(i層) 404 、ボロ
ンをドーピングした2層405を成膜し、その上に上部
透明電極としてITO膜406を成膜してショットキー
ダイオードを構成している。
このような構成の光電変換装置は、その製造工程が簡略
で安価に作成できるなど、製作上有利ではあるが、半導
体層が、隣接する画素間において相互に接続されている
ために、光生成キャリアが、本来発生した画素以外の画
素へ流出してしまう、いわゆる画素間リークが発生しや
す(、画像読み取り装置としての解像度が低下するなど
の問題点を有する。この画素間リークを解消するために
、第5図に示すように、画素間の半導体層にエツチング
処理によって溝407を形成し、各々の画素を互いに分
離した構造のものも開発されている。
で安価に作成できるなど、製作上有利ではあるが、半導
体層が、隣接する画素間において相互に接続されている
ために、光生成キャリアが、本来発生した画素以外の画
素へ流出してしまう、いわゆる画素間リークが発生しや
す(、画像読み取り装置としての解像度が低下するなど
の問題点を有する。この画素間リークを解消するために
、第5図に示すように、画素間の半導体層にエツチング
処理によって溝407を形成し、各々の画素を互いに分
離した構造のものも開発されている。
[発明が解決しようとしている課題]
しかしながら、光電変換素子部の半導体層のエツチング
には、下記のような問題点が伴なう。
には、下記のような問題点が伴なう。
(1) ドライエツチングを用いる場合、プラズマを
用いたエツチング法では、光電変換素子の側面にプラズ
マによるダメージを受け、暗電流の増大など、光電変換
特性の劣化をもたらす。
用いたエツチング法では、光電変換素子の側面にプラズ
マによるダメージを受け、暗電流の増大など、光電変換
特性の劣化をもたらす。
(2)ウェットエツチング法を用いる場合、等方性エツ
チングの為のサイドエツチングの影響を考慮せねばなら
ない。
チングの為のサイドエツチングの影響を考慮せねばなら
ない。
(3)不純物をドーピングしである層は、エツチングレ
ートが変動するために、例えばpi構造やpin構造の
フォトダイオードの各層を一括してエツチングしようと
すると、制御が難しく、オーバーエツチングやアンダー
エツチングが生じやすい。
ートが変動するために、例えばpi構造やpin構造の
フォトダイオードの各層を一括してエツチングしようと
すると、制御が難しく、オーバーエツチングやアンダー
エツチングが生じやすい。
本発明は、従来の光電変換装置が有している上記のよう
な課題を解決するためになされたもので、エツチングな
どによる光電変換素子の劣化を伴うことな(、各素子間
のリークを効果的に抑制することができるようにした光
電変換装置を提供することを目的としている。
な課題を解決するためになされたもので、エツチングな
どによる光電変換素子の劣化を伴うことな(、各素子間
のリークを効果的に抑制することができるようにした光
電変換装置を提供することを目的としている。
[課題を解決するための手段(および)作用]本発明に
係る光電変換装置は、絶縁基板上に、各画素にそれぞれ
対応する溝を設け、この溝内に設けた活性層によって個
々の光電変換素子を形成した構成を有する。これによっ
て、活性層をエツチングなどによって個々の光電変換素
子に分割する場合に生じる前述のような欠点をな(すこ
とが可能になる。
係る光電変換装置は、絶縁基板上に、各画素にそれぞれ
対応する溝を設け、この溝内に設けた活性層によって個
々の光電変換素子を形成した構成を有する。これによっ
て、活性層をエツチングなどによって個々の光電変換素
子に分割する場合に生じる前述のような欠点をな(すこ
とが可能になる。
[実施態様]
本発明は、複数の光電変換素子を一基板上に有する光電
変換装置の全てに対して適用できるが、−例としてエリ
アセンサとしての光電変換装置について説明する。
変換装置の全てに対して適用できるが、−例としてエリ
アセンサとしての光電変換装置について説明する。
第1図は本発明の一実施例による光電変換装置を示す概
略的斜視図である。
略的斜視図である。
同図において、101はウェハプロセスによるエリアセ
ンサに必要な走査部や増幅部を形成する下地基板である
。102は、センサ画素形状に溝を開孔した絶縁層であ
り、スパッタリング法やCVD法等によって形成された
、酸化シリコン(SiXOF)、窒化シリコン(5IX
Ny)、あるいは酸化窒化シリコン(5ixOyNz)
等からなる層にエツチング処理を施したものである。も
ちろんP(リン)やB(ボロン)がドープされたリンガ
ラス(PSG)膜、ホウ素ガラス(B S G)膜或い
はホウ素リンガラス(BPSG)膜であっても良い。
ンサに必要な走査部や増幅部を形成する下地基板である
。102は、センサ画素形状に溝を開孔した絶縁層であ
り、スパッタリング法やCVD法等によって形成された
、酸化シリコン(SiXOF)、窒化シリコン(5IX
Ny)、あるいは酸化窒化シリコン(5ixOyNz)
等からなる層にエツチング処理を施したものである。も
ちろんP(リン)やB(ボロン)がドープされたリンガ
ラス(PSG)膜、ホウ素ガラス(B S G)膜或い
はホウ素リンガラス(BPSG)膜であっても良い。
103は、活性領域を形成する半導体層である。
この半導体層103には、電荷蓄積型センサ素子として
感光性の光電変換部が形成される。従って、この半導体
層103としては、例えばSi、 Ge、 5iGe。
感光性の光電変換部が形成される。従って、この半導体
層103としては、例えばSi、 Ge、 5iGe。
SiC,GaAs等の材料から選択され、その構造も単
結晶に限らず、多結晶あるいは非晶質(微結晶構造を含
む)から適宜選択される。本発明の光電変換装置は、ま
ず、エリアセンサ全面に半導体膜を一括して成膜した後
に、エツチング処理法によらず、絶縁層102の溝内に
半導体層103を選択的に形成するという方法で容易に
製造することができる。
結晶に限らず、多結晶あるいは非晶質(微結晶構造を含
む)から適宜選択される。本発明の光電変換装置は、ま
ず、エリアセンサ全面に半導体膜を一括して成膜した後
に、エツチング処理法によらず、絶縁層102の溝内に
半導体層103を選択的に形成するという方法で容易に
製造することができる。
光電変換部の構造としては、光導缶型であっても、ある
いは電荷蓄積部を付荷した光起電力型であっても良い。
いは電荷蓄積部を付荷した光起電力型であっても良い。
以下、本発明の光電変換装置をさらに具体的に説明する
。以下の説明では簡易化のため、上述したエリアセンサ
ではなく、ラインセンサを例にとって説明する。
。以下の説明では簡易化のため、上述したエリアセンサ
ではなく、ラインセンサを例にとって説明する。
(第1実施例)
第2図(a)〜(e)は、本発明によるラインセンサの
一例として非晶質シリコンルミn構造のフォトダイオー
ドを用い、選択研磨法にしたがって行われた光電変換装
置の製造工程を示す模式的断面図である。
一例として非晶質シリコンルミn構造のフォトダイオー
ドを用い、選択研磨法にしたがって行われた光電変換装
置の製造工程を示す模式的断面図である。
まず第2図(a)に示すように、シリコンウェハ200
上に通常のウェハプロセス工程によって、光電変換出力
の増幅回路としてのMOSトランジスタ201を作製す
る。増幅回路の入力部分201aをn層によって形成し
、これをpinセンサのn層と兼用する。
上に通常のウェハプロセス工程によって、光電変換出力
の増幅回路としてのMOSトランジスタ201を作製す
る。増幅回路の入力部分201aをn層によって形成し
、これをpinセンサのn層と兼用する。
次に、第2図(b) (7)様に、減圧CVD法(LP
GVD)法により、窒化シリコン膜として5isN4層
202を形成し膜圧1μmの絶縁膜とした。更に、RI
E法によりセンサ画素領域をエツチングして溝202a
を形成する。この溝は、増幅回路の入力部分201aを
露出させるように形成する。
GVD)法により、窒化シリコン膜として5isN4層
202を形成し膜圧1μmの絶縁膜とした。更に、RI
E法によりセンサ画素領域をエツチングして溝202a
を形成する。この溝は、増幅回路の入力部分201aを
露出させるように形成する。
更に、第2図(c)の様に、プラズマCVD法により、
5i2)(6ガス流量1.O3ccM 、 H2ガス流
量488CCM、基板温度300℃、内圧1 、 l
5Torrの条件で」75分間堆積を行ない、非ドープ
の非晶質シリコン層203を1μmの厚さで形成した後
、研磨する。この研磨は、本願出願人が特願昭63−2
47819号において提案した選択研磨法を用いて行う
のが、有利である。このとき、加工速度の高い材料は非
晶質シリコンであり、加工速度の低い材料は窒化シリコ
ンである。このため、研磨は窒化膜表面で止まり、非晶
質シリコン層203は、5isN4層202に形成した
溝202aの中のみに存在することになる[第2図(d
)]。
5i2)(6ガス流量1.O3ccM 、 H2ガス流
量488CCM、基板温度300℃、内圧1 、 l
5Torrの条件で」75分間堆積を行ない、非ドープ
の非晶質シリコン層203を1μmの厚さで形成した後
、研磨する。この研磨は、本願出願人が特願昭63−2
47819号において提案した選択研磨法を用いて行う
のが、有利である。このとき、加工速度の高い材料は非
晶質シリコンであり、加工速度の低い材料は窒化シリコ
ンである。このため、研磨は窒化膜表面で止まり、非晶
質シリコン層203は、5isN4層202に形成した
溝202aの中のみに存在することになる[第2図(d
)]。
続いて、5iJaガス流量I SCCM、 H2ガス流
量48 SCCM、1%水素希釈のBF3ガス流量I
SCCM、基板温度300℃、内圧1.15Torrの
条件で10分間堆積を行ない、p型の品質シリコン層2
04を1000人の厚さで形成した。その後、スパッタ
法により厚さ700人のITO膜205を形成し、通常
のフォトリングラフ法により、非晶質シリコン層204
及びITO層205を所望の形状にエツチングして光電
変換素子206を形成した[第2図(e)]。なお、2
04.205は各画素共通の電極として用いられる。
量48 SCCM、1%水素希釈のBF3ガス流量I
SCCM、基板温度300℃、内圧1.15Torrの
条件で10分間堆積を行ない、p型の品質シリコン層2
04を1000人の厚さで形成した。その後、スパッタ
法により厚さ700人のITO膜205を形成し、通常
のフォトリングラフ法により、非晶質シリコン層204
及びITO層205を所望の形状にエツチングして光電
変換素子206を形成した[第2図(e)]。なお、2
04.205は各画素共通の電極として用いられる。
以上の様に構成した光電変換装置は、画素間に絶縁性材
料である窒化シリコンが存在するため、光生成キャリア
が隣接画素に移動することがない。また、画素分離にエ
ツチング処理を施すこともないので、前述のエツチング
による悪影響を発生しない。
料である窒化シリコンが存在するため、光生成キャリア
が隣接画素に移動することがない。また、画素分離にエ
ツチング処理を施すこともないので、前述のエツチング
による悪影響を発生しない。
(第2実施例)
第3図(a)〜(e)は、本発明によるラインセンサの
一例として非晶質シリコンルミn構造のフォトダイオー
ドを用い、レジストのリフトオフを用いて行われた光電
変換装置の製造工程を示す模式的断面図である。
一例として非晶質シリコンルミn構造のフォトダイオー
ドを用い、レジストのリフトオフを用いて行われた光電
変換装置の製造工程を示す模式的断面図である。
まず第3図(a)に示すように、シリコンウェハ300
上に通常のウェハプロセス工程によって光電変換出力の
増幅回路としてのMOSトランジスタ301を作製する
。増幅回路の入力部分301aをn層によって形成し、
これをpinセンサのn層と兼用する。
上に通常のウェハプロセス工程によって光電変換出力の
増幅回路としてのMOSトランジスタ301を作製する
。増幅回路の入力部分301aをn層によって形成し、
これをpinセンサのn層と兼用する。
次に、第3図(b)の様に、減圧CVD法(LPGVD
)法により窒化シリコン膜として5isN4層302を
形成し、膜厚1μmの絶縁膜とした。更に、RIE法に
よりセンサ画素領域をエツチングして溝302aを形成
する。この溝は、増幅回路の入力部分301aを露出さ
せるように形成する。
)法により窒化シリコン膜として5isN4層302を
形成し、膜厚1μmの絶縁膜とした。更に、RIE法に
よりセンサ画素領域をエツチングして溝302aを形成
する。この溝は、増幅回路の入力部分301aを露出さ
せるように形成する。
更に、第3図(c)の様に、レジスト303を塗布し、
溝部分のレジストを取り除いた後に、プラズマCVD法
により、5ixHsガス流量1.0SCCM 、 HR
ガス流量48 SCCM、基板温度300 ’C1内圧
1.15Torrの条件で175分間堆積を行ない、非
ドープの非晶質シリコン層304を1μmの厚さで形成
した後、レジストをリフトオフし、これにより非晶質シ
リコン層304が、5isNa層302に形成した溝3
02aの中のみに残存する[第3図(d) ] 。
溝部分のレジストを取り除いた後に、プラズマCVD法
により、5ixHsガス流量1.0SCCM 、 HR
ガス流量48 SCCM、基板温度300 ’C1内圧
1.15Torrの条件で175分間堆積を行ない、非
ドープの非晶質シリコン層304を1μmの厚さで形成
した後、レジストをリフトオフし、これにより非晶質シ
リコン層304が、5isNa層302に形成した溝3
02aの中のみに残存する[第3図(d) ] 。
続いて、5iJaガス流量I SCCM、 H2ガス流
量48 SCCM、1%水素希釈(7) BF3ガス流
量I SC:CM。
量48 SCCM、1%水素希釈(7) BF3ガス流
量I SC:CM。
基板温度300℃、内圧1.15Torrの条件で10
分間堆積を行ない、p型の非晶質シリコン層305を1
000人の厚さで形成した。その後、スパッタ法により
厚さ700人のITO膜306を形成し、通常のフォト
リングラフ法により、非晶質シリコン層305及びIT
O層306を所望の形にエツチングして光電変換素子3
07を形成した第3図(e)。なお、305.306は
各画素共通の電極として用いられる。
分間堆積を行ない、p型の非晶質シリコン層305を1
000人の厚さで形成した。その後、スパッタ法により
厚さ700人のITO膜306を形成し、通常のフォト
リングラフ法により、非晶質シリコン層305及びIT
O層306を所望の形にエツチングして光電変換素子3
07を形成した第3図(e)。なお、305.306は
各画素共通の電極として用いられる。
以上の様に構成した光電変換装置は、画素間に絶縁性材
料である窒化シリコンが存在するため、光生成キャリア
が隣接画素に移動することがない。また、画素分離にエ
ツチング処理を施すこともないので、前述のエツチング
による悪影響も発生しない。
料である窒化シリコンが存在するため、光生成キャリア
が隣接画素に移動することがない。また、画素分離にエ
ツチング処理を施すこともないので、前述のエツチング
による悪影響も発生しない。
[発明の効果]
以上に説明したように、本発明によれば、絶縁性の層に
各画素に対応する複数の溝を設け、各溝内に光電変換素
子の活性層を設けたので、画素間のリークが実質上な(
なり、良好な光電変換特性が得られる。また光電変換素
子間の分離にエツチング処理を適用しないので、エツチ
ングによるプラズマダメージなどの悪影響を受けること
もない。
各画素に対応する複数の溝を設け、各溝内に光電変換素
子の活性層を設けたので、画素間のリークが実質上な(
なり、良好な光電変換特性が得られる。また光電変換素
子間の分離にエツチング処理を適用しないので、エツチ
ングによるプラズマダメージなどの悪影響を受けること
もない。
第1図は本発明による光電変換装置を示す概略的斜視図
、第2図(a)〜(e)は本発明の第1実施例実施例に
よる光電変換装置を作成する工程を示す説明図、第3図
(a)〜(e)は本発明の第2実施例による光電変換装
置を作成する工程を示す説明図、第4図および第5図は
それぞれ従来の光電変換装置を示す模式的断面図である
。 101は下地基板、102は絶縁層、103は半導体層
、200.300シリコンウエハ、201,301はM
OSトランジスタ、201a、 301aは入力部分、
202.302は5iJ4層、202a、 302aは
溝、203.304は非晶質シリコン層、204.30
5は微結晶シリコン層、205゜306はITO膜。 代理人 弁理士 山 下 積 平 箔1 図 第3図 第4図 第5図
、第2図(a)〜(e)は本発明の第1実施例実施例に
よる光電変換装置を作成する工程を示す説明図、第3図
(a)〜(e)は本発明の第2実施例による光電変換装
置を作成する工程を示す説明図、第4図および第5図は
それぞれ従来の光電変換装置を示す模式的断面図である
。 101は下地基板、102は絶縁層、103は半導体層
、200.300シリコンウエハ、201,301はM
OSトランジスタ、201a、 301aは入力部分、
202.302は5iJ4層、202a、 302aは
溝、203.304は非晶質シリコン層、204.30
5は微結晶シリコン層、205゜306はITO膜。 代理人 弁理士 山 下 積 平 箔1 図 第3図 第4図 第5図
Claims (2)
- (1)絶縁基板上に所定の配置で複数の光電変換素子を
設けた光電変換装置において、前記光電変換素子の各々
が、前記絶縁基板に形成された溝内に位置していること
を特徴とする光電変換装置。 - (2)前記絶縁基板の前記溝間における高さが、前記光
電変換素子相互の素子分離が必要とされる層の上面の高
さと一致していることを特徴とする請求項1記載の光電
変換装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2257249A JPH04137664A (ja) | 1990-09-28 | 1990-09-28 | 光電変換装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2257249A JPH04137664A (ja) | 1990-09-28 | 1990-09-28 | 光電変換装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04137664A true JPH04137664A (ja) | 1992-05-12 |
Family
ID=17303765
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2257249A Pending JPH04137664A (ja) | 1990-09-28 | 1990-09-28 | 光電変換装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH04137664A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1998047181A1 (de) * | 1997-04-14 | 1998-10-22 | Boehm Markus | Elektromagnetischer strahlungssensor mit hohem lokalkontrast |
EP1045450A2 (en) * | 1999-04-13 | 2000-10-18 | Agilent Technologies Inc. | Image sensor array device |
JP2007103488A (ja) * | 2005-09-30 | 2007-04-19 | Fujifilm Corp | 撮像素子 |
-
1990
- 1990-09-28 JP JP2257249A patent/JPH04137664A/ja active Pending
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1998047181A1 (de) * | 1997-04-14 | 1998-10-22 | Boehm Markus | Elektromagnetischer strahlungssensor mit hohem lokalkontrast |
EP1045450A2 (en) * | 1999-04-13 | 2000-10-18 | Agilent Technologies Inc. | Image sensor array device |
EP1045450A3 (en) * | 1999-04-13 | 2002-05-29 | Agilent Technologies, Inc. (a Delaware corporation) | Image sensor array device |
JP2007103488A (ja) * | 2005-09-30 | 2007-04-19 | Fujifilm Corp | 撮像素子 |
JP4714540B2 (ja) * | 2005-09-30 | 2011-06-29 | 富士フイルム株式会社 | 撮像素子 |
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