JPH04261070A - Photoelectric converter - Google Patents

Photoelectric converter

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Publication number
JPH04261070A
JPH04261070A JP3012594A JP1259491A JPH04261070A JP H04261070 A JPH04261070 A JP H04261070A JP 3012594 A JP3012594 A JP 3012594A JP 1259491 A JP1259491 A JP 1259491A JP H04261070 A JPH04261070 A JP H04261070A
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JP
Japan
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layer
type
semiconductor layer
electrode
photoelectric conversion
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Pending
Application number
JP3012594A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Shigetoshi Sugawa
成利 須川
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Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
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Filing date
Publication date
Application filed by Canon Inc filed Critical Canon Inc
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Publication of JPH04261070A publication Critical patent/JPH04261070A/en
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Abstract

PURPOSE:To enhance the low afterimage property by a method wherein one of the charge implantation preventive layers is formed of a P type semiconductor layer in specific thickness containing at least a fine crystal structure. CONSTITUTION:One of the charge implantation preventive layers is formed of a P type semiconductor layer containing at least a fine crystal structure whose thickness is specified to exceed 150Angstrom . Firstly, an N type charge implantation preventive layer 13 and a photoabsorption layer 15 are completed by specific process. Next, the substrate temperature is set up at 300 deg.C by a capacity coupled type CVD device so as to lead-in 6 SCCM of SiH4, 12 SCCM of 10% diluted B2H6 and 30 SCCM of H2. Next the P type charge preventive layer 15 is completed by discharging at gas pressure of 0.3Torr and high-frequency 0.2W/cm<2> for 75min to deposit the P type amorphous semiconductor layer about 500Angstrom thick containing the fine crystal. Finally, a transparent electrode 16 is formed by specific step.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

【0001】0001

【産業上の利用分野】本発明は、フォトダイオ−ドなど
の半導体受光素子、特に高速読み取りが必要な機器に使
用される半導体受光素子から構成される光電変換装置に
関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a photoelectric conversion device composed of a semiconductor light receiving element such as a photodiode, and particularly to a semiconductor light receiving element used in equipment requiring high-speed reading.

【0002】0002

【従来の技術】光を情報信号の媒体とする映像情報シス
テム、光通信、その他の産業、民生分野において、光信
号を電気信号に変換する半導体受光素子は最も重要で基
本的な構成要素の一つであり、既に数多くの構成のもの
が実用化されている。
[Prior Art] In video information systems, optical communications, other industries, and consumer fields that use light as a medium for information signals, semiconductor photodetectors, which convert optical signals into electrical signals, are one of the most important and fundamental components. Many configurations have already been put into practical use.

【0003】そして、この受光素子の光電変換特性とし
ては、一般に、高い信号対雑音比(高S/N比)を持ち
、高感度の読み取りが実現できること、高速応答速度を
持つことなどが要求されている。加えて、上記受光素子
には、高速ファクシミリ、イメ−ジスキャナ、複写機な
どの画像処理装置の入力素子として、装置の小型化にと
もなう密着型の形態が望まれ、大面積の素子アレイの形
成が要求されている。また、産業監視用、民生用のビデ
オカメラなどに使用されるCCDなどのエリアセンサと
して、上記受光素子は、画素の高密度化にともない出力
が小さくなるという事情のため、できるだけ画素面積を
大きく保つ必要がある。これらの事情から、光電変換装
置については、信号処理回路部と受光素子を積層構造で
形成し、面積を有効に使う方向で技術開発が進められて
いる。
[0003]The photoelectric conversion characteristics of this light-receiving element are generally required to have a high signal-to-noise ratio (high S/N ratio), be able to realize highly sensitive reading, and have a high response speed. ing. In addition, as the above-mentioned light receiving element is used as an input element for image processing apparatuses such as high-speed facsimile machines, image scanners, and copying machines, a close-contact type is desired as the apparatus becomes smaller, and the formation of a large-area element array is required. requested. In addition, as area sensors such as CCDs used in industrial surveillance and consumer video cameras, the above-mentioned light-receiving elements are designed to keep the pixel area as large as possible, as the output decreases as the pixel density increases. There is a need. Under these circumstances, technological development is progressing in photoelectric conversion devices in the direction of forming the signal processing circuit section and the light receiving element in a laminated structure to effectively use the area.

【0004】このような要求を満たす光電変換装置とし
ては、非晶質シリコンを材料とするPIN構造のフォト
ダイオ−ドなどが有望である。
As a photoelectric conversion device that satisfies these requirements, a PIN-structured photodiode made of amorphous silicon is promising.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このP
IN構造のフォトダイオ−ドは、各層とも非晶質シリコ
ンで形成するのが最も簡単な形態であるが、P層または
N層という不純物層の機能として重要な少数キャリアの
ブロッキングによる暗電流の低減、及び低残像性を両立
させることが困難である。
[Problem to be solved by the invention] However, this P
The simplest form of an IN structure photodiode is to form each layer with amorphous silicon, but the function of the impurity layer called P layer or N layer is to reduce dark current by blocking important minority carriers. It is difficult to achieve both , and low afterimage property.

【0006】この点について、図3の従来例を基に具体
的に説明する。すなわち、図3において、符号51はガ
ラス基板、52はCrなどの電極、53はN型非晶質シ
リコンカ−バイト、54はI型非晶質シリコン、55は
P型非晶質シリコンカ−バイト、56は透明電極である
。この従来例の場合、P型及びN型半導体層がI型半導
体層よりもワイドギャップの材料から構成されているた
め、電極から注入される少数キャリアを有効に阻止でき
、暗電流を低減できる。しかしながら、P型半導体層と
I型半導体層との界面にはエネルギ−バンド不連続、及
び異種材料どうしの接合による界面トラップ準位が生じ
ており、これらの界面にキャリアがトラップされ、これ
が残像の原因となってしまう。例えば、一般的にPIN
型フォトダイオ−ドをラインセンサ、エリアセンサなど
に応用するには光センサを一定時間、露光して、光キャ
リアを蓄積する、いわゆる蓄積動作モ−ドで使用するが
、こうした蓄積動作モ−ドでは光キャリアを蓄積したり
、初期状態にリセットする時に空乏層が伸び縮みする空
乏層エッジ(その空乏層があったり無かったりする領域
)中のトラップ準位によるキャリアの獲得放出が残像の
原因と成る。
This point will be specifically explained based on the conventional example shown in FIG. That is, in FIG. 3, 51 is a glass substrate, 52 is an electrode such as Cr, 53 is N-type amorphous silicon carbide, 54 is I-type amorphous silicon, 55 is P-type amorphous silicon carbide, 56 is a transparent electrode. In this conventional example, since the P-type and N-type semiconductor layers are made of a material with a wider gap than the I-type semiconductor layer, minority carriers injected from the electrodes can be effectively blocked and dark current can be reduced. However, at the interface between the P-type semiconductor layer and the I-type semiconductor layer, energy band discontinuities and interface trap levels due to the junction of different materials occur, and carriers are trapped at these interfaces, which causes afterimages. It becomes the cause. For example, commonly PIN
To apply type photodiodes to line sensors, area sensors, etc., the optical sensor is exposed to light for a certain period of time and used in a so-called accumulation operation mode, in which photocarriers are accumulated. Then, the cause of afterimages is the acquisition and release of carriers by trap levels in the depletion layer edge (area where the depletion layer exists or does not exist) where the depletion layer expands and contracts when photocarriers are accumulated or reset to the initial state. Become.

【0007】従って、低残像性を重視すると、上記界面
にはエネルギ−バンド不連続及びトラップ準位がないこ
とが望ましい。そこで、P型及びN型半導体層とも、I
層と同材質の非晶質シリコンをベ−スとして作成される
試みもなされている。これによれば、上記界面のエネル
ギ−バンド不連続及びトラップ準位はなくなるが、この
場合はド−ピング効率があまり上がらず、注入電流が増
加してしまい、暗電流の増加をまねいてしまっている。
[0007] Therefore, when emphasis is placed on low image retention, it is desirable that the interface be free of energy band discontinuities and trap levels. Therefore, both the P-type and N-type semiconductor layers are
Attempts have also been made to create a layer based on amorphous silicon, which is the same material as the layer. According to this, the energy band discontinuity and trap level at the interface are eliminated, but in this case, the doping efficiency does not increase much and the injection current increases, leading to an increase in dark current. There is.

【0008】[0008]

【発明の目的】本発明は、上記事情に基いてなされたも
ので、I層との界面にエネルギ−バンド不連続及びトラ
ップ準位が生じないことで低残像性を実現でき、しかも
、ド−ピング効率を高くできて、電極からの注入電流を
有効に阻止できるようにした光電変換装置を提供するこ
とを目的とするものである。
OBJECTS OF THE INVENTION The present invention has been made based on the above-mentioned circumstances, and it is possible to realize low afterimage properties by eliminating energy band discontinuities and trap levels at the interface with the I layer. It is an object of the present invention to provide a photoelectric conversion device that can increase ping efficiency and effectively block injection current from electrodes.

【0009】本発明者は、通常の容量結合型CVD装置
を用いてSiH4、H2 、B2 H6 を原料ガスと
してI型非晶質シリコン層上に微結晶構造を含むP型非
晶質シリコン層を形成すると、このP層のうちI層側の
約50〜100Åの厚さの領域は微結晶構造がほとんど
含まれず、非晶質の状態のままであるということを知見
している。また、この非晶質のままのP型領域ではB(
ボロン)のド−ピング効率があまり高くなく、電気的に
活性化したもの以外のBの多くはB−B結合などの残像
の原因となるトラップ準位を生起しているということを
知見している。
The present inventor used a conventional capacitively coupled CVD apparatus to form a P-type amorphous silicon layer containing a microcrystalline structure on an I-type amorphous silicon layer using SiH4, H2, and B2H6 as raw material gases. It has been found that when formed, a region of about 50 to 100 Å thick on the I layer side of the P layer contains almost no microcrystalline structure and remains in an amorphous state. In addition, in this P-type region that remains amorphous, B(
It was discovered that the doping efficiency of boron (boron) is not very high, and that most of the boron other than electrically activated forms trap levels that cause afterimages such as B-B bonds. There is.

【0010】0010

【課題を解決するための手段】このため、本発明では、
非晶質半導体より成るI層、及び該I層を挟持するよう
に設けた電荷注入阻止層を有するPIN構造を成してい
る光電変換装置において、上記電荷注入阻止層の一方が
少なくとも微結晶構造を含むP型半導体層からなり、か
つ、上記P型半導体層の厚さが150Å以上である構成
にしている。
[Means for solving the problem] Therefore, in the present invention,
In a photoelectric conversion device having a PIN structure including an I layer made of an amorphous semiconductor and a charge injection blocking layer provided to sandwich the I layer, one of the charge injection blocking layers has at least a microcrystalline structure. The P-type semiconductor layer has a thickness of 150 Å or more.

【0011】なお、光電変換素子として、大面積、低温
薄膜形成できるという点で、上記非晶質半導体層が水素
を含む非晶質シリコンであるとよい。
Note that the amorphous semiconductor layer is preferably made of amorphous silicon containing hydrogen, since it is possible to form a large-area, low-temperature thin film as a photoelectric conversion element.

【0012】また、電荷注入阻止層に添加される不純物
としては、P型制御に対しては周期律表の第III 族
原子、N型制御に対しては第V 族原子が使用される。 具体的には、第III 族原子としてはB(硼素)、A
l(アルミニウム)、Ga(ガリウム)、In(インジ
ウム)、Tl(タリウム)などを挙げることができ、特
に好ましくはB及びGaである。また、第V 族原子と
してはP(燐)、As(砒素)、Sb(アンチモン)、
Bi(ビスマス)などが挙げられるが、特に好ましくは
P及びSbである。
Further, as impurities added to the charge injection blocking layer, atoms of group III of the periodic table are used for P-type control, and atoms of group V of the periodic table are used for N-type control. Specifically, group III atoms include B (boron), A
I (aluminum), Ga (gallium), In (indium), Tl (thallium), etc. can be mentioned, and B and Ga are particularly preferred. In addition, Group V atoms include P (phosphorus), As (arsenic), Sb (antimony),
Examples include Bi (bismuth), but P and Sb are particularly preferred.

【0013】なお、本発明の中で使用している上述の「
微結晶構造」とは、数10Åから数100Åの粒径を示
す微小な結晶粒が非晶質中に混在した構造と定義する。 なお、結晶粒の粒径は、X線回折法およびラマン分光法
などにより求めることができる。
[0013] Note that the above-mentioned "
The term "microcrystalline structure" is defined as a structure in which minute crystal grains having a grain size of several tens of angstroms to several hundreds of angstroms are mixed in an amorphous state. Note that the grain size of the crystal grains can be determined by X-ray diffraction, Raman spectroscopy, or the like.

【0014】[0014]

【作  用】このように、P層が微結晶構造を含む非晶
質シリコンで構成されたPIN型フォトダイオ−ドでは
P層/I層界面のトラップ準位が比較的少ないので、キ
ャリア発生による暗電流が低く抑えられ、また、P層中
の微結晶構造を有する領域のド−ピング効率が高いので
、電極からの電子注入による暗電流も低く抑えられる。
[Function] In this way, in a PIN photodiode in which the P layer is made of amorphous silicon containing a microcrystalline structure, there are relatively few trap levels at the P layer/I layer interface, so carrier generation Since the dark current is suppressed to a low level and the doping efficiency of the region having a microcrystalline structure in the P layer is high, the dark current due to electron injection from the electrodes is also suppressed to a low level.

【0015】換言すれば、残像及び暗電流を所望のとお
り低く抑えるには、先ず空乏層エッジをP層中のI層側
50〜100Åの領域に触れさせず、かつフォトダイオ
−ドに逆バイアスが印加された状態でもP層中の微結晶
構造を有する領域が空乏化せずにきちんと中性領域とし
て残っていれば良い。
In other words, in order to suppress the afterimage and dark current as low as desired, first, the edge of the depletion layer should not touch the 50 to 100 Å region on the I layer side of the P layer, and the photodiode should be reverse biased. It is only necessary that the region having a microcrystalline structure in the P layer remains properly as a neutral region without being depleted even in the state where is applied.

【0016】なお、上記PIN型ダイオ−ドでド−ピン
グ層側に広がる空乏層をΔWとすると、ΔW={ε・(
VR +φBI)}/q・N・WI 上式を満足する厚
さが必要な最低の膜厚であり、換言すれば、最適の膜厚
で、これはセンサの駆動電圧の最大値を考慮して定めれ
ば良い。
Note that in the above PIN diode, if the depletion layer extending toward the doped layer is ΔW, then ΔW={ε・(
VR + φBI)}/q・N・WI The thickness that satisfies the above formula is the required minimum film thickness.In other words, it is the optimal film thickness, which is calculated by considering the maximum value of the sensor drive voltage. Just set it.

【0017】ここで、WI :I層膜厚N:ド−ピング
濃度(活性化したもの)ε:誘電率 VR :印加電圧 φBI:PIN接合のビルトインポテンシャルq:単位
電荷 例えば、WI =1μm、N=1018cm−3、VR
 =5Vとすると、必要な最低の膜厚ΔWは約40Åと
なる。
Here, WI: I layer thickness N: doping concentration (activated) ε: dielectric constant VR: applied voltage φBI: built-in potential of PIN junction q: unit charge For example, WI = 1 μm, N =1018cm-3, VR
=5V, the minimum required film thickness ΔW is approximately 40 Å.

【0018】このように、本発明では、この40Åと先
述の50〜100Åを加えた厚さ以上にP層の厚さをと
れば、すなわち、約150Å以上にP層の厚さをとれば
、空乏層エッジを微結晶構造がほとんど無いP層中の領
域に触れないようにできるから、残像が低く抑えられ、
かつ、P層中の微結晶領域がきちんと残りので、暗電流
も低く抑えられる。
As described above, in the present invention, if the thickness of the P layer is greater than the sum of this 40 Å and the above-mentioned 50 to 100 Å, that is, if the thickness of the P layer is greater than about 150 Å, Since the edge of the depletion layer can be prevented from touching the region in the P layer where there is almost no microcrystalline structure, afterimages can be suppressed to a low level.
Moreover, since the microcrystalline region in the P layer remains properly, dark current can also be suppressed to a low level.

【0019】この場合、光はP層、N層のどちら側から
入射してもよいが、好ましくは光で発生した電子が正孔
よりもフォトダイオ−ド中を長く走るP層側に入射する
のが良い。また、P層の厚さの上限は所望の分光感度が
得られるように決めてやればよい。特に、可視光センサ
として使用する場合には青色領域の感度がなるべく高い
ほうがよい。そのためにはP層の厚さは2000Å以下
、好ましくは1000Å以下がよい。
In this case, the light may be incident from either side of the P layer or the N layer, but it is preferable that the light be incident on the P layer side, where electrons generated by light travel longer in the photodiode than holes. It's good. Further, the upper limit of the thickness of the P layer may be determined so as to obtain a desired spectral sensitivity. In particular, when used as a visible light sensor, the sensitivity in the blue region should be as high as possible. For this purpose, the thickness of the P layer is preferably 2000 Å or less, preferably 1000 Å or less.

【0020】なお、ここで透明電極として用いられる材
質にはITO、Sn O2 、Zn O2 などがあり
、また、下部電極としてはCr 、Al、Ti など通
常使用される金属電極であれば良く、その他、高濃度不
純物を添加して構成されるN型あるいはP型のポリシリ
コン膜を用いてもよい。また、基板に半導体基板を用い
る場合には、半導体基板内に形成した、高濃度不純物層
を被着した絶縁層に、コンタクトホ−ルを開け、これを
介して下部電極を使用することができる。
[0020] The material used for the transparent electrode here includes ITO, SnO2, ZnO2, etc., and the lower electrode may be any commonly used metal electrode such as Cr, Al, Ti, etc. Alternatively, an N-type or P-type polysilicon film doped with high-concentration impurities may be used. In addition, when a semiconductor substrate is used as the substrate, a contact hole can be made in an insulating layer formed in the semiconductor substrate and coated with a high concentration impurity layer, and a lower electrode can be used through this. .

【0021】[0021]

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して、具
体的に説明する。
Embodiments Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

【0022】図1には本発明の光電変換装置の一例が示
されている。ここでは、先ず、コ−ニング社製の#70
59のガラス基板11上にCr膜をスパッタリング法に
より2000Åを堆積し、続いて、通常のフォトリソグ
ラフィ−法を用いて所望の形状にエッチングし、フォト
ダイオ−ドの下部電極12を形成する。次に、容量結合
型CVD装置を用いて、基板温度を300O Cにセッ
トして、Si H4 を12SCCM、H2 の希釈1
0%のPH3 を6SCCM、H2 を300SCCM
、導入し、ガス圧を1.2Torrの条件で高周波0.
03W/cm2 で5分放電し、型非晶質シリコン層を
約500Å堆積し、N型電荷注入阻止層13を完成する
。続いて同じく容量結合型CVD装置で基板温度を30
0O Cにセットして、Si H4 を30SCCM、
H2 を30SCCM、導入し、ガス圧を0.3Tor
rの条件で高周波0.2W/cm2 で75分放電し、
I型非晶質シリコン層14を約8000Å堆積し、光吸
収層15を完成する。
FIG. 1 shows an example of the photoelectric conversion device of the present invention. Here, first, #70 manufactured by Corning
A Cr film having a thickness of 2000 Å is deposited on the glass substrate 11 of No. 59 by sputtering, and then etched into a desired shape using ordinary photolithography to form the lower electrode 12 of the photodiode. Next, using a capacitively coupled CVD device, the substrate temperature was set at 300 O C, and Si H4 was diluted to 12 SCCM and H2 was diluted to 1.
6SCCM of 0% PH3, 300SCCM of H2
, and a high frequency of 0.2 Torr at a gas pressure of 1.2 Torr.
Discharge is carried out at 0.3 W/cm2 for 5 minutes to deposit a type amorphous silicon layer of about 500 Å, thereby completing the N-type charge injection blocking layer 13. Next, the substrate temperature was increased to 30°C using the same capacitively coupled CVD equipment.
Set to 0O C, add 30SCCM of Si H4,
30SCCM of H2 was introduced, and the gas pressure was set to 0.3 Torr.
Discharge at high frequency 0.2W/cm2 for 75 minutes under r conditions,
An I-type amorphous silicon layer 14 is deposited to a thickness of about 8000 Å to complete the light absorption layer 15.

【0023】次に、同じく容量結合型CVD装置で基板
温度を300OCにセットして、Si H4 を6SC
CM、H2 希釈10%のB2 H6 を12SCCM
、H2 を450SCCM、導入し、ガス圧を2.0T
orrの条件で高周波0.5W/cm2 で30分間放
電し、微結晶を含むP型非晶質半導体層を約500Å堆
積し、P型電荷阻止層15を完成する。
Next, using the same capacitively coupled CVD equipment, the substrate temperature was set at 300°C, and Si H4 was heated to 6SC.
CM, H2 diluted 10% B2 H6 to 12 SCCM
, 450SCCM of H2 was introduced, and the gas pressure was set to 2.0T.
A discharge is performed for 30 minutes at a high frequency of 0.5 W/cm 2 under the condition of 0.03 orr, and a P-type amorphous semiconductor layer containing microcrystals is deposited to a thickness of about 500 Å, thereby completing the P-type charge blocking layer 15.

【0024】このあと、スパッタリング法によりITO
を700Åを堆積し、続いて、通常のフォトリソグラフ
ィ−法を用いて所望の形状にエッチングし、上部透明電
極16を形成する。
[0024] After that, ITO was deposited by sputtering method.
A thickness of 700 Å is deposited and then etched into a desired shape using conventional photolithography to form the upper transparent electrode 16.

【0025】上記のようにして作成されたフォトダイオ
−ドについて特性を測定したところ、5Vの逆バイアス
印加時の暗電流は約3×10−11 A/cm2 程度
と低く抑えられ、また、蓄積動作モ−ドでリセット時間
1μsで残像を測定したところ第1フィ−ルドで約0.
5%と低く抑えられることを確認できた。
When the characteristics of the photodiode fabricated as described above were measured, the dark current was suppressed to a low level of approximately 3×10-11 A/cm2 when a reverse bias of 5 V was applied, and the accumulation When I measured the afterimage in operation mode with a reset time of 1 μs, it was about 0.0 in the first field.
We were able to confirm that it could be kept as low as 5%.

【0026】次に、上記実施例に示した光電変換装置を
、本発明者らが既に特開昭63−278269 号公報
に提案した走査回路、読出し回路上に積層した態様につ
いて具体的に説明する。
[0026] Next, a mode in which the photoelectric conversion device shown in the above embodiment is laminated on the scanning circuit and readout circuit proposed by the present inventors in Japanese Unexamined Patent Publication No. 63-278269 will be specifically explained. .

【0027】図2(a) において、n型シリコン基板
701上にエピタキシャル成長によりコレクタ領域とな
るn− 層702が形成され、その中にpベース領域7
03、さらにn+ エミッタ領域704が形成されバイ
ポーラトランジスタを構成している。
In FIG. 2(a), an n- layer 702 serving as a collector region is formed by epitaxial growth on an n-type silicon substrate 701, and a p-base region 7 is formed in the n- layer 702, which becomes a collector region.
03, and an n+ emitter region 704 is further formed to constitute a bipolar transistor.

【0028】pベース領域703は隣接画素と分離され
ており、また、水平方向に隣接するpベース領域との間
には酸化膜705を挟んでゲート電極706が形成され
ている。したがって隣接するpベース領域703を各々
ソース・ドレイン領域としてpチャンネルMOSトラン
ジスタが構成されている。ゲート電極706はpベース
領域703の電位を制御するためのキャパシタとしても
働いている。
The p base region 703 is separated from adjacent pixels, and a gate electrode 706 is formed between the horizontally adjacent p base regions with an oxide film 705 in between. Therefore, a p-channel MOS transistor is constructed using adjacent p base regions 703 as source and drain regions, respectively. Gate electrode 706 also functions as a capacitor for controlling the potential of p base region 703.

【0029】さらに、絶縁層707を形成した後、エミ
ッタ電極708、およびベース電極708’を形成する
Furthermore, after forming the insulating layer 707, an emitter electrode 708 and a base electrode 708' are formed.

【0030】その後、絶縁層709を形成し、続いて電
極711を形成し、画素ごとに分離する。ここで電極7
11は電極708’と電気的に接続している。更に、微
結晶を含むN型非晶質シリコン層712を厚さ500Å
で形成し、画素毎に分離し、次いで、N型電荷注入阻止
層を構成する。続いて、I型非晶質シリコン層713を
厚さ8000Åで形成し、光吸収層を構成し、微結晶を
含むP型非晶質シリコン層714を形成して、P型電荷
注入阻止層を構成する。そして、最後に透明電極715
を形成する。また、コレクタ電極716が基板701の
裏面にオ−ミック接続されている。
Thereafter, an insulating layer 709 is formed, followed by electrodes 711, and each pixel is separated. Here electrode 7
11 is electrically connected to the electrode 708'. Furthermore, an N-type amorphous silicon layer 712 containing microcrystals is formed to a thickness of 500 Å.
The N-type charge injection blocking layer is then formed. Subsequently, an I-type amorphous silicon layer 713 with a thickness of 8000 Å is formed to constitute a light absorption layer, and a P-type amorphous silicon layer 714 containing microcrystals is formed to form a P-type charge injection blocking layer. Configure. And finally, the transparent electrode 715
form. Further, a collector electrode 716 is ohmically connected to the back surface of the substrate 701.

【0031】したがって、一画素の等価回路は図2(b
) のように、結晶シリコンで構成されるバイポーラト
ランジスタ731のベースに、pチャンネルMOSトラ
ンジスタ732とキャパシタ733及び実施例1と同様
の光電変換装置734が接続され、ベースに電位を与え
るための端子735と、pチャンネルMOSトランジス
タ732およびキャパシタ733を駆動するための端子
736と、センサ電極737と、エミッタ電極738、
コレクタ電極739とで表わされる。
Therefore, the equivalent circuit of one pixel is shown in FIG.
), a p-channel MOS transistor 732, a capacitor 733, and a photoelectric conversion device 734 similar to Embodiment 1 are connected to the base of a bipolar transistor 731 made of crystalline silicon, and a terminal 735 for applying a potential to the base is connected. , a terminal 736 for driving the p-channel MOS transistor 732 and the capacitor 733, a sensor electrode 737, an emitter electrode 738,
collector electrode 739.

【0032】図2(c) は図2(a) 、図2(b)
 で示した一画素セル740を3×3の2次元マトリッ
クス配置した回路構成図である。
FIG. 2(c) is similar to FIG. 2(a) and FIG. 2(b).
It is a circuit configuration diagram in which one pixel cell 740 shown in is arranged in a 3×3 two-dimensional matrix.

【0033】同図において、一画素セル740のコレク
タ電極741は全画素にそれぞれ設けられ、センサ電極
742も全画素にそれぞれ設けられている。また、PM
OSトランジスタのゲート電極およびキャパシタ電極は
行ごとに駆動配線743,743’,743’’と接続
され、垂直シフトトランジスタ(V.S.R) 744
と接続されている。またエミッタ電極は列ごとに信号読
出しのための垂直配線746,746’,746’’と
接続されている。垂直配線746,746’ ,746
’’はそれぞれ垂直配線の電荷をリセットするためのス
イッチ747, 747’,747’’と読出しスイッ
チ750, 750’,750’’に接続されている。 リセットスイッチ747, 747’,747’’のゲ
ート電極は垂直配線リセットパルスを印加するための端
子748に共通接続され、また、ソース電極は垂直ライ
ンリセット電圧を印加するための端子749に共通接続
されている。読出しスイッチ750, 750’,75
0’’のゲート電極はそれぞれ配線751, 751’
,751’’を介して水平シフトレジスタ(H.S.R
) 752に接続されており、またドレイン電極は水平
読出し配線753を介して出力アンプ757に接続され
ている。 水平読出し配線753は水平読出し配線の電荷をリセッ
トするためのスイッチ754に接続されている。
In the figure, a collector electrode 741 of one pixel cell 740 is provided for each pixel, and a sensor electrode 742 is also provided for each pixel. Also, PM
The gate electrodes and capacitor electrodes of the OS transistors are connected to drive wiring lines 743, 743', 743'' for each row, and vertical shift transistors (V.S.R.) 744
is connected to. Further, the emitter electrodes are connected to vertical wirings 746, 746', and 746'' for signal readout for each column. Vertical wiring 746, 746', 746
'' are connected to switches 747, 747', 747'' and read switches 750, 750', 750'' for resetting the charges of the vertical wiring, respectively. The gate electrodes of the reset switches 747, 747', and 747'' are commonly connected to a terminal 748 for applying a vertical line reset pulse, and the source electrodes are commonly connected to a terminal 749 for applying a vertical line reset voltage. ing. Readout switch 750, 750', 75
0'' gate electrodes are wires 751 and 751', respectively.
, 751'' through the horizontal shift register (H.S.R.
) 752, and its drain electrode is connected to an output amplifier 757 via a horizontal readout wiring 753. The horizontal readout line 753 is connected to a switch 754 for resetting the charge of the horizontal readout line.

【0034】リセットスイッチ754は水平配線リセッ
トバルスを印加するための端子755と水平配線リセッ
ト電圧を印加するための端子756に接続される。
The reset switch 754 is connected to a terminal 755 for applying a horizontal wiring reset pulse and a terminal 756 for applying a horizontal wiring reset voltage.

【0035】最後にアンプ757の出力は端子758か
らとり出される。
Finally, the output of amplifier 757 is taken out from terminal 758.

【0036】以下、図2(a) 〜図2(c) を用い
て動作を簡単に説明する。
The operation will be briefly explained below using FIGS. 2(a) to 2(c).

【0037】図2(a) の光吸収層713で入射され
た光が吸収され、発生したキャリアがベース領域703
内に蓄積される。
The incident light is absorbed by the light absorption layer 713 in FIG. 2(a), and the generated carriers are absorbed into the base region 703.
accumulated within.

【0038】図2(c) の垂直シフトレジスタから出
力される駆動パルスが駆動配線743に現われると、キ
ャパシタを介してベース電位が上昇し、1行目の画素か
ら光量に応じた信号電荷が垂直配線746, 746’
,746’’にそれぞれとり出される。
When the drive pulse output from the vertical shift register in FIG. 2(c) appears on the drive wiring 743, the base potential rises via the capacitor, and signal charges corresponding to the amount of light are vertically transferred from the pixels in the first row. Wiring 746, 746'
, 746'', respectively.

【0039】次に、水平シフトレジスタ752から走査
パルスが751, 751’,751’’に順次出力さ
れると、スイッチ750, 750’,750’’が順
にON,OFF制御され、信号がアンプ757を通して
出力端子758にとり出される。この際リセットスイッ
チ754はスイッチ750, 750’,750’’が
順番にON動作する間にON状態となり、水平配線75
3の残留電荷を除去している。
Next, when the horizontal shift register 752 outputs the scanning pulses to the switches 751, 751', and 751'' in sequence, the switches 750, 750', and 750'' are sequentially turned on and off, and the signals are sent to the amplifier 757. It is taken out to an output terminal 758 through. At this time, the reset switch 754 is turned on while the switches 750, 750', and 750'' are turned on in order, and the horizontal wiring 75
3 residual charges are removed.

【0040】次に垂直ラインリセットスイッチ747,
 747’,747’’がON状態となり、垂直配線7
46,746’ ,746’’の残留電荷が除去される
。そして垂直シフトレジスタ744から駆動配線743
に負方向のパルスが印加されると一行目の各画素のPM
OSトランジスタがON状態となり、各画素のベース残
留電荷が除去され、初期化される。
Next, the vertical line reset switch 747,
747' and 747'' are in the ON state, and the vertical wiring 7
The residual charges of 46,746' and 746'' are removed. Then, from the vertical shift register 744 to the drive wiring 743
When a negative pulse is applied to the PM of each pixel in the first row,
The OS transistor is turned on, the base residual charge of each pixel is removed, and the pixel is initialized.

【0041】次に垂直シフトレジスタ744から出力さ
れる駆動パルスが駆動配線743’に現われ、2行目の
画素の信号電荷が、同様にとり出される。
Next, a drive pulse output from the vertical shift register 744 appears on the drive wiring 743', and the signal charges of the pixels in the second row are similarly taken out.

【0042】次に3行目の画素の信号電荷のとり出しも
同様に行われる。
Next, the signal charges of the pixels in the third row are taken out in the same manner.

【0043】以上の動作を繰り返すことにより本装置は
動作をする。
The apparatus operates by repeating the above operations.

【0044】なお、以上説明した実施例では、本発明者
等の発明による回路例を示したが、本装置を一般に知ら
れる光電変換装置の回路に適用しても構わない。
In the embodiments described above, examples of the circuit according to the invention of the present inventors have been shown, but the present device may be applied to the circuit of a generally known photoelectric conversion device.

【0045】[0045]

【発明の効果】本発明は、以上説明したようになり、非
晶質半導体を用いたフォトダイオ−ドなどの暗電流特性
、残像特性を両方とも同時に改善できる。
As described above, the present invention can simultaneously improve both the dark current characteristics and the afterimage characteristics of a photodiode using an amorphous semiconductor.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

【図1】本発明の光電変換装置の一実施例を示す概略的
な断面構造図である。
FIG. 1 is a schematic cross-sectional structural diagram showing an embodiment of a photoelectric conversion device of the present invention.

【図2(a) 】本発明の光電変換装置の別の実施例の
受光部付近の概略的断面図である。
FIG. 2(a) is a schematic cross-sectional view of the vicinity of the light receiving section of another embodiment of the photoelectric conversion device of the present invention.

【図2(b) 】1画素の等価回路である。FIG. 2(b) is an equivalent circuit of one pixel.

【図2(c) 】本光電変換装置の全体の等価回路及び
ブロック図である。
FIG. 2(c) is an equivalent circuit and block diagram of the entire photoelectric conversion device.

【図3】従来例を示す概略断面図である。FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing a conventional example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11      ガラス基板 12      下電極 13      N型電荷注入阻止層 14      I型非晶質シリコン層15     
 P型電荷注入阻止層 16      透明電極 701      n型シリコン基板 702      n− 層 703      pベ−ス領域 704      n+ エミッタ領域705    
  酸化膜 706      ゲ−ト電極 707      絶縁層 708      エミッタ電極 708´      ベ−ス電極 709      絶縁層 711      画素電極 712      n型非晶質シリコン713    
  I型非晶質シリコン714      P型非晶質
シリコン715      透明電極 716      コレクタ電極 731      バイポ−ラトランジスタ732  
    pチャンネルMOSトランジスタ733   
   キャパシタ 734      光電変換装置 735、736      端子 737      センサ電極 738      エミッタ電極 739      コレクタ電極 740      一画素セル 741      コレクタ電極 742      センサ電極 743、743´、743″      駆動配線74
4      垂直シフトレジスタ(VSR)746、
746´、746″      垂直配線747、74
7´、747″      リセットスイッチ750、
750´、750″      読出しスイッチ751
、751´、751″      配線752    
  水平シフトレジスタ(HSR)753      
水平読出し配線 754      リセットスイッチ 755      端子 756      端子 757      アンプ 758      端子
11 Glass substrate 12 Lower electrode 13 N-type charge injection blocking layer 14 I-type amorphous silicon layer 15
P-type charge injection blocking layer 16 Transparent electrode 701 N-type silicon substrate 702 N- layer 703 P base region 704 N+ emitter region 705
Oxide film 706 Gate electrode 707 Insulating layer 708 Emitter electrode 708' Base electrode 709 Insulating layer 711 Pixel electrode 712 N-type amorphous silicon 713
I-type amorphous silicon 714 P-type amorphous silicon 715 Transparent electrode 716 Collector electrode 731 Bipolar transistor 732
p-channel MOS transistor 733
Capacitor 734 Photoelectric conversion device 735, 736 Terminal 737 Sensor electrode 738 Emitter electrode 739 Collector electrode 740 One pixel cell 741 Collector electrode 742 Sensor electrode 743, 743', 743'' Drive wiring 74
4 Vertical shift register (VSR) 746,
746', 746'' Vertical wiring 747, 74
7′, 747″ Reset switch 750,
750', 750'' readout switch 751
, 751', 751'' Wiring 752
Horizontal shift register (HSR) 753
Horizontal readout wiring 754 Reset switch 755 Terminal 756 Terminal 757 Amplifier 758 Terminal

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】非晶質半導体より成るI層、及び該I層を
挟持するように設けた電荷注入阻止層を有するPIN構
造を成している光電変換装置において、上記電荷注入阻
止層の一方が少なくとも微結晶構造を含むP型半導体層
からなり、かつ、上記P型半導体層の厚さが150Å以
上であることを特徴とする光電変換装置。
1. A photoelectric conversion device having a PIN structure including an I layer made of an amorphous semiconductor and a charge injection blocking layer sandwiching the I layer, wherein one of the charge injection blocking layers is provided. 1. A photoelectric conversion device comprising a P-type semiconductor layer including at least a microcrystalline structure, and wherein the P-type semiconductor layer has a thickness of 150 Å or more.
【請求項2】上記非晶質半導体層が水素を含む非晶質シ
リコンであることを特徴とする請求項1に記載の光電変
換装置。
2. The photoelectric conversion device according to claim 1, wherein the amorphous semiconductor layer is amorphous silicon containing hydrogen.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11312822A (en) * 1998-04-28 1999-11-09 Seiko Instruments Inc Image sensor
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