JPH0424966A - 固体撮像装置 - Google Patents

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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、テレビカメラなどに適用される固体撮像装
置に関し、さらに詳しくは光電変換部と信号読み出し部
とを重ねた積層型固体撮像装置の改良に係るものである
。

〔従来の技術〕

第３図は、例えば矢野他１９８５年テレビジョン学会全
国大会講演予稿集ｐ、６３　（講演番号３−１１）ζこ
記載されている従来の積層型固体撮像装置の主要断面図
である。この図において、１はｎ型半導体基板、２はｐ
型半導体層、３は電荷転送部を作り込むｐ型半導体層、
４は電荷転送のための埋め込みチャネルを形成するｎ型
半導体層、５は信号電荷蓄積部を形成するためのｎ型半
導体層、６はシリコン酸化膜、７は電荷読み出しおよび
電荷転送のためのゲートポリシリコン電極、８は絶縁層
、９はポリシリコノ層で、光電変換部と電荷蓄積部をつ
なぐ配線の一部を形成する。１ｏは画素毎に分離した配
線金属、１１ａは前記絶縁層８内に形成された遮光用の
金属層、１３はｌ型アモノ［ファスシリコン等の光電変
換膜、１４はｐ型のアモＡ、ファスシリコンカーバイド
層等の電子注入阻止層、１５は透明電極である。

次に動作について説明する。

透明電極１５に負の電圧を印加した状態で光照射を行う
ことにより、光電変換膜１３内で発生した電荷のうち、
電子は光電変換膜１３内の電界の効果により、配線金属
１０側に移動し、ｎ型半導体層５に蓄積される。蓄積さ
れた電荷は、ゲー）・ポリンリコノ電極７に大きな正の
電圧を印加することにより、ｎ型半導体層４に移る。こ
の信号電荷はｎ型半導体層４に形成されている垂直電荷
転送素子により一方向に転送され、さらに図示されてい
ない水平電荷転送素子を通して外部に読み出される。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来の積層型固体撮像装置は、以上のように構成されて
おり、光電変換膜１３の上層には、ｐ型のアモルファス
シリコンカーバイド等のＴｉ　子注入阻止層１４を形成
し、透明電極１５からの電子の注入を阻止することで暗
電流を減少させ、固体撮像装置のダイナミックしンジを
大きくし、特性を向上させることができる。また、同様
に光電変換膜１３の下層にｎ型のアモルファスシリコン
等を形成することにより、下部の配線金属］○からのホ
ールの注入を阻止して、暗電流をさらに減少させること
ができる。しかし、ｎ型層を形成すると、画素間の分離
ができなくなる等の問題点があった。

この発明は、上記のような問題点を解消するためになさ
れたもので、配線金属から光電変換膜へのホールの注入
を阻止できるとともに、画素間の分離を確実に行える積
層型固体撮像装置を得ることを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

この発明に係る固体撮像装置は、光電変換股下にホール
注入阻止層を形成するとともに、遮光用の金属層をホー
ル注入阻止層に近接して形成し、金属層上のネーＩＬ注
入阻止層を部分的に空乏化させる電圧を印加可能な構成
としたものである。

〔作用〕

この発明においては、下部電極からのホールの注入がホ
ール注入阻止層によって阻止される。また、乙のホール
注入阻止層は、遮光用の金属層に印加された電圧によっ
て各画素の分離部で空乏化されることにより、各画素毎
に分離される。

〔実施例〕

以下、この発明の一実施例を図面について説明する。

第１図は、この発明の固体撮像装置の一実施例を示す所
要断面図である。この図において、第３図と同一符号は
同一のものを示し、１１はこの発明における金属層、１
２はｎ型のアモルファスシリコン層、ｎ型にドーピング
されたアモルファスシリコン系合金等のホール注入阻止
層である。

第３図の従来例にも示されているように、上部の透明電
極１５は全面に形成されるため、上部に設けるｐ型シリ
コンカーバイド層等の電子注入阻止層１４は容易に形成
することが可能であったが、下部の配線金属１０は画素
毎に分離する必要があるため、ｎ型のアモルファスシリ
コン層等のホル注入阻止層１２は、第１図に示すように
、単純に挿入するだけでは不十分であった。

そこで、この発明では画素の分離部分の下に遮光のため
の金属層を形成する点に着目し、これを利用することを
考えた。すなわち、金属層１１をホール注入阻止層１２
にできるだけ近接して形成するとともに、この金属層７
１に十分な負の電圧を印加することにより、ｎ型のアモ
ルファスシリコン層等のホール注入阻止層］２を部分的
に空乏化して画素間の分離が可能な構成とした。なお、
この際、金属層１１と光電変換膜］３の間の絶縁層８は
デー１〜絶縁膜として機能することになるため、この部
分の間隔は実用的には１０００六以下にすることが必要
である。

以上のように構成することにより、光電変換部のバンド
ダイヤグラムは第２図に示すようになり、ｐ型のシリコ
ンカーバイドと１型層モルファスシリコンとのエネルギ
ーギャップ］６および１型のアモルファスシリコンとｎ
型のアモルファスシリコンとのエネルギーギャップ１７
によって、透明電極１５からの電子の注入および下部の
配線金属１ｏからのホールの注入が阻止されろ。この結
果、暗電流が減少し、固体撮像装置のダイナミックレン
ジが向上する。

なお、上記実施例では、ホール注入阻止層１２としてｎ
型のアモルファスンリコンを用いた場合について説明し
たが、ｎ型のアモルファスンリコンカーバイド等価電子
帯にエネ７Ｌギーギャップを形成できれば、他の膜でも
よい。

また、上記実施例ては、ｌ型の光電変換膜１３を用いる
場合を説明したが、その最下部のみを導電率１０−７８
　／　ｃ　ｒｎ　以上のｎ型アモルファスシリコンとす
ることも可能である。

また、上記実施例では、電荷の読み出しに電荷転送阻止
を用いた場合について説明したが、ＭＯＳＦＥＴを用い
た読み出し方式等の他の積層型固体撮像装置の場合でも
良く、上記実施例と同様の効果を奏する。

〔発明の効果〕

この発明は以上説明したとおり、光電変換膜下にホール
注入阻止層を形成するとともに、遮光用の金属層をホー
ル注入阻止層に近接して形成し、金属層上のホール注入
阻止層を部分的に空乏化させろ電圧を印加可能な構成と
したので、画素分離を行いつつ、下部電極からのホール
の注入を阻止して暗電流を減少てき、ダイナミ・ツクし
７ジの高い積層型固体撮像装置が得られるという効果が
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の固体撮像装置の一実施例を示す断面
図、第２図は、第１図におけろ充電変換部のパッドダイ
ヤグラム、第３図は従来の固体撮像装置の断面図である
。 図において、１はｎ型半導体基板、２，３はｐ型半導体
層、４，５はｎ型半導体層、６はンリコノ酸化膜、７は
ゲートポリン？Ｊコノ電極、８は絶縁層、９はポリシリ
コン層、１０は画素毎に分離した配線金属、１１は遮光
用の金属層、１２はホール注入阻止層、１３は光電変換
膜、１４は電子注入阻止層、１５は透明電極である。 なお、各図中の同一符号は同一または相当部分を示す。 代理人　大　岩　増　雄　　　（外２名）第 図 第 図 ３、補正をする者 平成 ］ 月 日 ５、補正の対象 明細書の発明の詳細な説明の欄 ６、補正の内容 明細書の第７頁１１行の「転送阻止」を、送素子」と補
正する。 ［転 以 上

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　信号電荷蓄積部と信号電荷読み出し部を備えた半導体
   基板上に絶縁層をはさんで、画素毎に分離して形成され
   た配線金属と、この配線金属の分離部に対応して直下の
   前記絶縁層内に形成された遮光用の金属層と、前記配線
   金属上に積層された光電変換膜とを備えた固体撮像装置
   において、前記光電変換膜下にホール注入阻止層を形成
   するとともに、前記遮光用の金属層を前記ホール注入阻
   止層に近接して形成し、前記金属層上の前記ホール注入
   阻止層を部分的に空乏化させる電圧を印加可能な構成と
   したことを特徴とする固体撮像装置。