JPH05291607A - ｐｉｎダイオード及びこれを用いた密着型イメージセンサ - Google Patents
ｐｉｎダイオード及びこれを用いた密着型イメージセンサInfo
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- JPH05291607A JPH05291607A JP4121342A JP12134292A JPH05291607A JP H05291607 A JPH05291607 A JP H05291607A JP 4121342 A JP4121342 A JP 4121342A JP 12134292 A JP12134292 A JP 12134292A JP H05291607 A JPH05291607 A JP H05291607A
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【目的】 既に形成されているｉ層に損傷を与えること
なく光を受ける側の半導体層にＥＣＲＣＶＤ法によって
μｃ−ＳｉＣ層を形成できるｐｉｎダイオードを提供す
る。 【構成】 基板側から下部電極となる２０００Åのクロ
ム層１２、３００Åのｐ型水素化アモルファスシリコン
層１４、６０００Åのｉ型水素化アモルファスシリコン
層１６を形成し、この上に５０Å程度の薄いｎ型のアモ
ルファスシリコンカーボン層１８を形成する。この層は
緩衝層としての役割を果たし、この上に更に微結晶を含
むｎ型のシリコンカーボン層２０をＥＣＲＣＶＤ装置に
よって高水素希釈条件の下で成膜しても、上記ｎ型のア
モルファスシリコンカーボン層がｉ型水素化アモルファ
スシリコン層を保護するので、ｉ型水素化アモルファス
シリコン層１８が水素によって損傷を受けることを有効
に防止できる。
なく光を受ける側の半導体層にＥＣＲＣＶＤ法によって
μｃ−ＳｉＣ層を形成できるｐｉｎダイオードを提供す
る。 【構成】 基板側から下部電極となる２０００Åのクロ
ム層１２、３００Åのｐ型水素化アモルファスシリコン
層１４、６０００Åのｉ型水素化アモルファスシリコン
層１６を形成し、この上に５０Å程度の薄いｎ型のアモ
ルファスシリコンカーボン層１８を形成する。この層は
緩衝層としての役割を果たし、この上に更に微結晶を含
むｎ型のシリコンカーボン層２０をＥＣＲＣＶＤ装置に
よって高水素希釈条件の下で成膜しても、上記ｎ型のア
モルファスシリコンカーボン層がｉ型水素化アモルファ
スシリコン層を保護するので、ｉ型水素化アモルファス
シリコン層１８が水素によって損傷を受けることを有効
に防止できる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、入射光を電気信号に変
換するｐｉｎダイオード及びこれを多数配列して構成し
た密着型イメージセンサに関するものである。
換するｐｉｎダイオード及びこれを多数配列して構成し
た密着型イメージセンサに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】ｐｉｎホトダイオードは、基板上にｐ型
の半導体層（ｐ層）、ほぼ真性半導体であるｉ型半導体
層（ｉ層）、ｎ型の半導体層（ｎ層）を順に積層したダ
イオードで、基板側からｐ、ｉ、ｎの順に積層した場合
にはｎ層に光を照射し、基板側からｎ、ｉ、ｐの順に積
層した場合にはｐ層に光を照射して光信号を電気信号に
変換する。
の半導体層（ｐ層）、ほぼ真性半導体であるｉ型半導体
層（ｉ層）、ｎ型の半導体層（ｎ層）を順に積層したダ
イオードで、基板側からｐ、ｉ、ｎの順に積層した場合
にはｎ層に光を照射し、基板側からｎ、ｉ、ｐの順に積
層した場合にはｐ層に光を照射して光信号を電気信号に
変換する。
【０００３】従来のｐｉｎダイオードとして、三層とも
水素化アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ：Ｈ）により形
成したものがある。しかし、ａ−Ｓｉ：Ｈのバンドギャ
ップは約１．７eV（約７３０ｎｍの波長に対応する）で
あり、特に青色の光が吸収され易く、このためｐｉｎダ
イオードをホトダイオードとして使用した場合には青色
感度が低く、カラー用のイメージセンサには適さない。
水素化アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ：Ｈ）により形
成したものがある。しかし、ａ−Ｓｉ：Ｈのバンドギャ
ップは約１．７eV（約７３０ｎｍの波長に対応する）で
あり、特に青色の光が吸収され易く、このためｐｉｎダ
イオードをホトダイオードとして使用した場合には青色
感度が低く、カラー用のイメージセンサには適さない。
【０００４】一方、光が入射する側のｐ層又はｎ層とし
て水素化アモルファスシリコンカーボン（ａ−ＳｉＣ）
の膜を形成する場合がある。ａ−ＳｉＣのバンドギャッ
プはａ−Ｓｉ：Ｈよりも広く、例えば約２．２eV程度
（約５６０ｎｍの波長に対応する）とすることができ、
その分だけ光は吸収されにくく、したがって青色感度を
高くできる。しかし、ａ−ＳｉＣは、バンドギャップを
広げることに伴って導電率が大幅に低下するという欠点
がある。このため密着型イメージセンサのブロッキング
ダイオードにａ−ＳｉＣを使用すると順方向電流が小さ
くなり、そのため密着型イメージセンサで読み出せるの
で光信号特性が低下する。
て水素化アモルファスシリコンカーボン（ａ−ＳｉＣ）
の膜を形成する場合がある。ａ−ＳｉＣのバンドギャッ
プはａ−Ｓｉ：Ｈよりも広く、例えば約２．２eV程度
（約５６０ｎｍの波長に対応する）とすることができ、
その分だけ光は吸収されにくく、したがって青色感度を
高くできる。しかし、ａ−ＳｉＣは、バンドギャップを
広げることに伴って導電率が大幅に低下するという欠点
がある。このため密着型イメージセンサのブロッキング
ダイオードにａ−ＳｉＣを使用すると順方向電流が小さ
くなり、そのため密着型イメージセンサで読み出せるの
で光信号特性が低下する。
【０００５】この導電率が低下するという問題を解決す
るために、電子サイクロトロン共鳴化学堆積法（ＥＣＲ
ＣＶＤ）によってＳｉ又はＳｉＣの微結晶（直径１００
Å程度）を含むａ−ＳｉＣ層（μｃ−ＳｉＣ層）を形成
し、これを光が入射する側のｐ層又はｎ層として使用す
ることが提案されている（特願平３−１５５５２６
号）。このμｃ−ＳｉＣ層を使用すると、バンドギャッ
プを２〜２．２eVとして１０-2〜１０-1Ｓ／ｃｍ（Ｓ／
ｃｍ＝１／Ωｃｍ）程度の導電率が可能となり、カラー
用のイメージセンサとしての十分な特性が得られる。
るために、電子サイクロトロン共鳴化学堆積法（ＥＣＲ
ＣＶＤ）によってＳｉ又はＳｉＣの微結晶（直径１００
Å程度）を含むａ−ＳｉＣ層（μｃ−ＳｉＣ層）を形成
し、これを光が入射する側のｐ層又はｎ層として使用す
ることが提案されている（特願平３−１５５５２６
号）。このμｃ−ＳｉＣ層を使用すると、バンドギャッ
プを２〜２．２eVとして１０-2〜１０-1Ｓ／ｃｍ（Ｓ／
ｃｍ＝１／Ωｃｍ）程度の導電率が可能となり、カラー
用のイメージセンサとしての十分な特性が得られる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上記のように光を受け
る側の半導体層にμｃ−ＳｉＣ層を使用することによっ
てカラー用のイメージセンサとして良好な特性が得られ
る。そしてＥＣＲＣＶＤ法によってμｃ−ＳｉＣ層を形
成するためには、前述の特願平３−１５５５２６号にお
いて述べられているように、原料ガスを５０倍以上、通
常は７５〜９０倍という多量の水素で希釈した高水素希
釈条件の下で成膜工程を実行しなければならない。
る側の半導体層にμｃ−ＳｉＣ層を使用することによっ
てカラー用のイメージセンサとして良好な特性が得られ
る。そしてＥＣＲＣＶＤ法によってμｃ−ＳｉＣ層を形
成するためには、前述の特願平３−１５５５２６号にお
いて述べられているように、原料ガスを５０倍以上、通
常は７５〜９０倍という多量の水素で希釈した高水素希
釈条件の下で成膜工程を実行しなければならない。
【０００７】しかしながら、周知のグロー放電法によっ
て例えば基板側からａ−Ｓｉ：Ｈのｐ層及びｉ層を形成
し、この上にＥＣＲＣＶＤ法によってｎ型のμｃ−Ｓｉ
Ｃ層を形成すると、上記の高水素希釈条件の下では、既
に形成されているｉ層が高濃度の水素によって損傷を受
け易く、ｐｉｎダイオードの逆方向電流不良が生じ、場
合によってはダイオード特性を示さなくなることがあ
る。
て例えば基板側からａ−Ｓｉ：Ｈのｐ層及びｉ層を形成
し、この上にＥＣＲＣＶＤ法によってｎ型のμｃ−Ｓｉ
Ｃ層を形成すると、上記の高水素希釈条件の下では、既
に形成されているｉ層が高濃度の水素によって損傷を受
け易く、ｐｉｎダイオードの逆方向電流不良が生じ、場
合によってはダイオード特性を示さなくなることがあ
る。
【０００８】図４はこのようにして形成されたｐｉｎホ
トダイオード（面積１０５×１２５μｍ）の順方向特性
（曲線ａ）及び逆方向特性（曲線ｂ）の一例を示すグラ
フである。これを見ると分かるように、逆方向電流は相
当に大きくなり、また、電圧の増加に伴って逆方向電流
も増加し、ホトダイオードとして使用するのに十分な特
性とはいえない。上記の従来の方法では、このような特
性を示すホトダイオードが製造されるので、そのホトダ
イオードを使用したイメージセンサの製造歩留りが２０
％以下に低下するという問題がある。
トダイオード（面積１０５×１２５μｍ）の順方向特性
（曲線ａ）及び逆方向特性（曲線ｂ）の一例を示すグラ
フである。これを見ると分かるように、逆方向電流は相
当に大きくなり、また、電圧の増加に伴って逆方向電流
も増加し、ホトダイオードとして使用するのに十分な特
性とはいえない。上記の従来の方法では、このような特
性を示すホトダイオードが製造されるので、そのホトダ
イオードを使用したイメージセンサの製造歩留りが２０
％以下に低下するという問題がある。
【０００９】本発明は上記事情に基づいてなされたもの
であり、既に形成されているｉ層に損傷を与えることな
く光を受ける側の半導体層にＥＣＲＣＶＤ法によってμ
ｃ−ＳｉＣ層を形成できるｐｉｎダイオード、及びこの
ｐｉｎダイオードを使用した密着型イメージセンサを提
供することを目的とするものである。
であり、既に形成されているｉ層に損傷を与えることな
く光を受ける側の半導体層にＥＣＲＣＶＤ法によってμ
ｃ−ＳｉＣ層を形成できるｐｉｎダイオード、及びこの
ｐｉｎダイオードを使用した密着型イメージセンサを提
供することを目的とするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの請求項１記載の本発明は、基板側から下部電極、ｐ
型の水素化アモルファスシリコン層、ｉ型の水素化アモ
ルファスシリコン層、微結晶を含むｎ型のシリコンカー
ボン層、ＩＴＯ層の順で積層されたｐｉｎダイオードに
おいて、前記ｉ型の水素化アモルファスシリコン層と微
結晶を含むｎ型のシリコンカーボン層との間に、３０〜
１００Åの厚さのｎ型の水素化アモルファスシリコンカ
ーボン層を設けたことを特徴とするものである。
めの請求項１記載の本発明は、基板側から下部電極、ｐ
型の水素化アモルファスシリコン層、ｉ型の水素化アモ
ルファスシリコン層、微結晶を含むｎ型のシリコンカー
ボン層、ＩＴＯ層の順で積層されたｐｉｎダイオードに
おいて、前記ｉ型の水素化アモルファスシリコン層と微
結晶を含むｎ型のシリコンカーボン層との間に、３０〜
１００Åの厚さのｎ型の水素化アモルファスシリコンカ
ーボン層を設けたことを特徴とするものである。
【００１１】また、請求項２記載の本発明は、基板側か
ら下部電極、ｎ型の水素化アモルファスシリコン層、ｉ
型の水素化アモルファスシリコン層、微結晶を含むｐ型
のシリコンカーボン層、ＩＴＯ層の順で積層されたｐｉ
ｎダイオードにおいて、前記ｉ型の水素化アモルファス
シリコン層とｐ型の微結晶を含むシリコンカーボン層と
の間に、３０〜１００Åの厚さのｐ型の水素化アモルフ
ァスシリコンカーボン層を設けたことを特徴とするもの
である。
ら下部電極、ｎ型の水素化アモルファスシリコン層、ｉ
型の水素化アモルファスシリコン層、微結晶を含むｐ型
のシリコンカーボン層、ＩＴＯ層の順で積層されたｐｉ
ｎダイオードにおいて、前記ｉ型の水素化アモルファス
シリコン層とｐ型の微結晶を含むシリコンカーボン層と
の間に、３０〜１００Åの厚さのｐ型の水素化アモルフ
ァスシリコンカーボン層を設けたことを特徴とするもの
である。
【００１２】更に、請求項３記載の本発明になる密着型
イメージセンサは、上記の発明になるｐｉｎダイオード
のいずれかを光電変換素子として用いたことを特徴とす
るものである。
イメージセンサは、上記の発明になるｐｉｎダイオード
のいずれかを光電変換素子として用いたことを特徴とす
るものである。
【００１３】
【作用】請求項１記載の本発明は前記の構成によって、
ｉ型の水素化アモルファスシリコン層と微結晶を含むｎ
型のシリコンカーボン層との間にｎ型の水素化アモルフ
ァスシリコンカーボン層を設けたことにより、この水素
化アモルファスシリコンカーボン層が緩衝層としての役
割を果たす。したがって、この上に微結晶を含むｎ型の
シリコンカーボン層を高水素希釈条件の下で成膜する場
合に、ｉ型半導体層が水素によって損傷を受けることを
有効に防止できる。
ｉ型の水素化アモルファスシリコン層と微結晶を含むｎ
型のシリコンカーボン層との間にｎ型の水素化アモルフ
ァスシリコンカーボン層を設けたことにより、この水素
化アモルファスシリコンカーボン層が緩衝層としての役
割を果たす。したがって、この上に微結晶を含むｎ型の
シリコンカーボン層を高水素希釈条件の下で成膜する場
合に、ｉ型半導体層が水素によって損傷を受けることを
有効に防止できる。
【００１４】また、請求項２記載の本発明は前記の構成
によって、ｉ型の水素化アモルファスシリコン層と微結
晶を含むｐ型のシリコンカーボン層との間にｐ型の水素
化アモルファスシリコンカーボン層を設けたことによ
り、この水素化アモルファスシリコンカーボン層が緩衝
層としての役割を果たす。したがって、この上に微結晶
を含むｐ型のシリコンカーボン層を高水素希釈条件の下
で成膜する場合に、ｉ型半導体層が水素によって損傷を
受けることを有効に防止できる。
によって、ｉ型の水素化アモルファスシリコン層と微結
晶を含むｐ型のシリコンカーボン層との間にｐ型の水素
化アモルファスシリコンカーボン層を設けたことによ
り、この水素化アモルファスシリコンカーボン層が緩衝
層としての役割を果たす。したがって、この上に微結晶
を含むｐ型のシリコンカーボン層を高水素希釈条件の下
で成膜する場合に、ｉ型半導体層が水素によって損傷を
受けることを有効に防止できる。
【００１５】また、請求項３記載の本発明は前記の構成
によって、上記のようにして形成されたｐｉｎダイオー
ドを用いて密着型イメージセンサを作ることによって、
製造歩留りを向上させることができる。
によって、上記のようにして形成されたｐｉｎダイオー
ドを用いて密着型イメージセンサを作ることによって、
製造歩留りを向上させることができる。
【００１６】
【実施例】以下に図面を参照して本発明の実施例を説明
する。図１は本発明の一実施例であるｐｉｎダイオード
の断面図、図２は、本実施例において成膜に使用する電
子サイクロトロン共鳴化学堆積（ＥＣＲＣＶＤ）装置の
概略断面図である。
する。図１は本発明の一実施例であるｐｉｎダイオード
の断面図、図２は、本実施例において成膜に使用する電
子サイクロトロン共鳴化学堆積（ＥＣＲＣＶＤ）装置の
概略断面図である。
【００１７】まず図２のＥＣＲＣＶＤ装置について簡単
に説明する。本装置は、励起用ガスを電子サイクロトロ
ン共鳴によってプラズマ化させるプラズマ生成室３０
と、このプラズマ生成室３０において発生したプラズマ
により成膜性ガスを分解・励起させ、基板１０上に薄膜
の堆積を行う試料室３２を有しており、このプラズマ生
成室３０と試料室３２はプラズマ引き出し窓３４を介し
て連通している。プラズマ生成室３０には励起用ガスを
導入するための励起用ガス導入手段３６が接続されてお
り、また、前記プラズマ引き出し窓３４と対向する壁面
には、導波管３８により伝搬されるマイクロ波をプラズ
マ生成室３０内に導入するためのマイクロ波導入窓４０
が設けられている。また、プラズマ生成室３０の周囲に
は磁気回路４２が配置され、プラズマ生成室３０内に磁
界を形成できるようになっている。一方、試料室３２に
は、その内部に基板１０を取り付けるための試料台４４
が設けられ、更に前記プラズマ引き出し窓３４に近接す
る位置には成膜性ガスを導入するための成膜性ガス導入
手段４６の導出部となるガス吹き出しリング４８が配置
されている。また、試料室３２は排気系５０に接続され
ている。
に説明する。本装置は、励起用ガスを電子サイクロトロ
ン共鳴によってプラズマ化させるプラズマ生成室３０
と、このプラズマ生成室３０において発生したプラズマ
により成膜性ガスを分解・励起させ、基板１０上に薄膜
の堆積を行う試料室３２を有しており、このプラズマ生
成室３０と試料室３２はプラズマ引き出し窓３４を介し
て連通している。プラズマ生成室３０には励起用ガスを
導入するための励起用ガス導入手段３６が接続されてお
り、また、前記プラズマ引き出し窓３４と対向する壁面
には、導波管３８により伝搬されるマイクロ波をプラズ
マ生成室３０内に導入するためのマイクロ波導入窓４０
が設けられている。また、プラズマ生成室３０の周囲に
は磁気回路４２が配置され、プラズマ生成室３０内に磁
界を形成できるようになっている。一方、試料室３２に
は、その内部に基板１０を取り付けるための試料台４４
が設けられ、更に前記プラズマ引き出し窓３４に近接す
る位置には成膜性ガスを導入するための成膜性ガス導入
手段４６の導出部となるガス吹き出しリング４８が配置
されている。また、試料室３２は排気系５０に接続され
ている。
【００１８】次に、図１に示すｐｉｎダイオードの構造
及び形成方法について説明する。図１に示すｐｉｎダイ
オードは、基板１０の側から下部電極となるクロム層１
２、ｐ型半導体層１４、ｉ型半導体層１６、緩衝層１
８、ｎ型半導体層２０、そして透明電極となるＩＴＯ
（Indium Tin Oxide）膜２２により構成され、ｎ型半導
体層２０の側から光が入射する。
及び形成方法について説明する。図１に示すｐｉｎダイ
オードは、基板１０の側から下部電極となるクロム層１
２、ｐ型半導体層１４、ｉ型半導体層１６、緩衝層１
８、ｎ型半導体層２０、そして透明電極となるＩＴＯ
（Indium Tin Oxide）膜２２により構成され、ｎ型半導
体層２０の側から光が入射する。
【００１９】図１において、下部電極のクロム層１２
は、例えば通常の電子ビーム蒸着装置によってガラス基
板１０上に形成される。本実施例ではこの厚さは２００
０Åである。このクロム層１２の上に、通常の高周波プ
ラズマ（ＲＦプラズマ）ＣＶＤ装置によって厚さ３００
Åのａ−Ｓｉ：Ｈの層１４を形成する。この成膜工程は
ＲＦ出力が３０ワット、基板温度が２５０℃、プロセス
ガスとして使用するＳｉＨ4 とＢ2 Ｈ6 の混合比が１：
０．００１、ガス圧が０．３Torrという条件の下で行
う。次のａ−Ｓｉ：Ｈからなるｉ型半導体層１６も、ｐ
型半導体層１４を形成したのと同じ装置を使用して６０
００Åの厚さの層を形成する。この場合、ＲＦ出力は３
０ワット、基板温度は２５０℃、プロセスガスはＳｉＨ
4 が１００％、ガス圧は０．０５Torrとする。
は、例えば通常の電子ビーム蒸着装置によってガラス基
板１０上に形成される。本実施例ではこの厚さは２００
０Åである。このクロム層１２の上に、通常の高周波プ
ラズマ（ＲＦプラズマ）ＣＶＤ装置によって厚さ３００
Åのａ−Ｓｉ：Ｈの層１４を形成する。この成膜工程は
ＲＦ出力が３０ワット、基板温度が２５０℃、プロセス
ガスとして使用するＳｉＨ4 とＢ2 Ｈ6 の混合比が１：
０．００１、ガス圧が０．３Torrという条件の下で行
う。次のａ−Ｓｉ：Ｈからなるｉ型半導体層１６も、ｐ
型半導体層１４を形成したのと同じ装置を使用して６０
００Åの厚さの層を形成する。この場合、ＲＦ出力は３
０ワット、基板温度は２５０℃、プロセスガスはＳｉＨ
4 が１００％、ガス圧は０．０５Torrとする。
【００２０】従来のｐｉｎダイオードは、このｉ型半導
体層１６の上にｎ型のμｃ−ＳｉＣ層を形成してｐｉｎ
ダイオードを作る。しかし、ＥＣＲＣＶＤ装置を用いて
μｃ−ＳｉＣ層を形成するには、上述のように高水素希
釈条件の下で成膜作業を行わなければならないため、既
に形成されているｉ型のａ−Ｓｉ：Ｈ層１６が水素の影
響によって損傷を受け、ダイオードとしての性能を損な
う場合が多い。そこで、本実施例では、ｉ型半導体層１
６の上に直接ｎ型のμｃ−ＳｉＣ層を形成する代わり
に、間に緩衝層としてｎ型ａ−ＳｉＣの薄い層１８を設
ける。このｎ型ａ−ＳｉＣ層１８は上で説明した図２の
ＥＣＲＣＶＤ装置によって形成する。この場合、マイク
ロ波の周波数は２．４５ＧHz、マイクロ波出力は９０ワ
ット、磁気コイル電流は１６Ａ、プラズマ生成室内の磁
界は８７５Ｇ、基板温度は１５０℃、プロセスガスとし
て使用するＳｉＨ4 とＣＨ4 とＰＨ3 の混合比は１：
１：０．０１、そしてガス圧は０．００５Torrという条
件に設定し、ｎ型ａ−ＳｉＣを５０Åの厚さに形成し
た。
体層１６の上にｎ型のμｃ−ＳｉＣ層を形成してｐｉｎ
ダイオードを作る。しかし、ＥＣＲＣＶＤ装置を用いて
μｃ−ＳｉＣ層を形成するには、上述のように高水素希
釈条件の下で成膜作業を行わなければならないため、既
に形成されているｉ型のａ−Ｓｉ：Ｈ層１６が水素の影
響によって損傷を受け、ダイオードとしての性能を損な
う場合が多い。そこで、本実施例では、ｉ型半導体層１
６の上に直接ｎ型のμｃ−ＳｉＣ層を形成する代わり
に、間に緩衝層としてｎ型ａ−ＳｉＣの薄い層１８を設
ける。このｎ型ａ−ＳｉＣ層１８は上で説明した図２の
ＥＣＲＣＶＤ装置によって形成する。この場合、マイク
ロ波の周波数は２．４５ＧHz、マイクロ波出力は９０ワ
ット、磁気コイル電流は１６Ａ、プラズマ生成室内の磁
界は８７５Ｇ、基板温度は１５０℃、プロセスガスとし
て使用するＳｉＨ4 とＣＨ4 とＰＨ3 の混合比は１：
１：０．０１、そしてガス圧は０．００５Torrという条
件に設定し、ｎ型ａ−ＳｉＣを５０Åの厚さに形成し
た。
【００２１】ここで注意すべきことは、このｎ型ａ−Ｓ
ｉＣ層１８をある一定範囲内の厚さにするということで
ある。すなわち、この厚さが薄すぎると、ｉ型ａ−Ｓ
ｉ：Ｈ層１６を保護する緩衝層としての役割を果たすこ
とができない。一方、この厚さが厚すぎると、前述のよ
うにａ−ＳｉＣの性質として導電率が低下し、その結果
順方向電流が小さくなるという問題を生じる。したがっ
て、このｎ型ａ−ＳｉＣ層１８は、３０〜１００Åの範
囲とすることが望ましく、本実施例では５０Åとした。
ｉＣ層１８をある一定範囲内の厚さにするということで
ある。すなわち、この厚さが薄すぎると、ｉ型ａ−Ｓ
ｉ：Ｈ層１６を保護する緩衝層としての役割を果たすこ
とができない。一方、この厚さが厚すぎると、前述のよ
うにａ−ＳｉＣの性質として導電率が低下し、その結果
順方向電流が小さくなるという問題を生じる。したがっ
て、このｎ型ａ−ＳｉＣ層１８は、３０〜１００Åの範
囲とすることが望ましく、本実施例では５０Åとした。
【００２２】この緩衝層１８の上に、図２のＥＣＲＣＶ
Ｄ装置を用いて、ｎ型のμｃ−ＳｉＣ層２０を３００Å
の厚さに形成する。堆積条件はマイクロ波周波数が２．
４５ＧHz、マイクロ波出力が３００ワット、磁気コイル
電流が１６Ａ、プラズマ生成室内の磁界が８７５Ｇ、基
板温度が３００℃、プロセスガスであるＳｉＨ4 とＣＨ
4 とＰＨ3 とＨ2 の混合比が１：１：０．０１：１６
０、ガス圧が０．００５Torrとする。プロセスガスの混
合比を上記のようにすると水素希釈率は約８０倍とな
り、このような高い水素希釈率の下で緩衝層１８を設け
ずに直接μｃ−ＳｉＣ層を形成すると、ｉ型ａ−Ｓｉ：
Ｈ層１６は損傷を受けることになる。しかし、本実施例
のように緩衝層として適当な厚さのｎ型ａ−ＳｉＣ層１
８を予め形成しておくことにより、高濃度の水素がｉ型
ａ−Ｓｉ：Ｈ層１６に損傷を与えることを有効に防止で
きる。
Ｄ装置を用いて、ｎ型のμｃ−ＳｉＣ層２０を３００Å
の厚さに形成する。堆積条件はマイクロ波周波数が２．
４５ＧHz、マイクロ波出力が３００ワット、磁気コイル
電流が１６Ａ、プラズマ生成室内の磁界が８７５Ｇ、基
板温度が３００℃、プロセスガスであるＳｉＨ4 とＣＨ
4 とＰＨ3 とＨ2 の混合比が１：１：０．０１：１６
０、ガス圧が０．００５Torrとする。プロセスガスの混
合比を上記のようにすると水素希釈率は約８０倍とな
り、このような高い水素希釈率の下で緩衝層１８を設け
ずに直接μｃ−ＳｉＣ層を形成すると、ｉ型ａ−Ｓｉ：
Ｈ層１６は損傷を受けることになる。しかし、本実施例
のように緩衝層として適当な厚さのｎ型ａ−ＳｉＣ層１
８を予め形成しておくことにより、高濃度の水素がｉ型
ａ−Ｓｉ：Ｈ層１６に損傷を与えることを有効に防止で
きる。
【００２３】更にこのｎ型半導体層２０の上に、電子ビ
ーム蒸着装置によって透明電極であるＩＴＯ膜２２を６
５０Åの厚さに形成することによって、ｐｉｎダイオー
ドが構成される。
ーム蒸着装置によって透明電極であるＩＴＯ膜２２を６
５０Åの厚さに形成することによって、ｐｉｎダイオー
ドが構成される。
【００２４】図３は、上記のｐｉｎダイオードよりなる
ホトダイオード（面積は１０５×１２５μｍ）及びブロ
ッキングダイオード（面積は３３×３３μｍ）により、
密着型イメージセンサを構成したときのホトダイオード
の静特性を示すグラフで、横軸が電圧、縦軸が電流値の
対数を表している。この密着型イメージセンサはバック
・トゥ・バック又はフロント・トゥ・フロントに接続さ
れたホトダイオードとブロッキングダイオードの組をマ
トリックス状に配置したもので、ブロッキングダイオー
ドに所定のパルスを印加することによって、ホトダイオ
ードに蓄積された画像情報に対応する電荷を読み出すも
のである。
ホトダイオード（面積は１０５×１２５μｍ）及びブロ
ッキングダイオード（面積は３３×３３μｍ）により、
密着型イメージセンサを構成したときのホトダイオード
の静特性を示すグラフで、横軸が電圧、縦軸が電流値の
対数を表している。この密着型イメージセンサはバック
・トゥ・バック又はフロント・トゥ・フロントに接続さ
れたホトダイオードとブロッキングダイオードの組をマ
トリックス状に配置したもので、ブロッキングダイオー
ドに所定のパルスを印加することによって、ホトダイオ
ードに蓄積された画像情報に対応する電荷を読み出すも
のである。
【００２５】図３において曲線ａは順方向電流、曲線ｂ
は逆方向の光電流、曲線ｃは逆方向のリーク電流を示
す。図３の曲線ｃを図４の曲線ｂと比較すると直ちに分
かるように、本実施例のｐｉｎダイオードからなるホト
ダイオードの逆方向のリーク電流は、従来のものに比べ
て大幅に小さくなり、したがってホトダイオードとして
の特性を向上させることができる。更に、緩衝層１８を
設けてｉ型半導体層１６の十分な保護を図ることによ
り、従来は２０％以下だったイメージセンサの製造歩留
りを７０％以上に引き上げることが可能となった。
は逆方向の光電流、曲線ｃは逆方向のリーク電流を示
す。図３の曲線ｃを図４の曲線ｂと比較すると直ちに分
かるように、本実施例のｐｉｎダイオードからなるホト
ダイオードの逆方向のリーク電流は、従来のものに比べ
て大幅に小さくなり、したがってホトダイオードとして
の特性を向上させることができる。更に、緩衝層１８を
設けてｉ型半導体層１６の十分な保護を図ることによ
り、従来は２０％以下だったイメージセンサの製造歩留
りを７０％以上に引き上げることが可能となった。
【００２６】本実施例では、基板側から順番にｐ、ｉ、
ｎの各層を積層したｐｉｎダイオードについて説明した
が、本発明は基板側からｎ、ｉ、ｐの順に積層したｐｉ
ｎダイオードにも同様に適用できる。その場合、緩衝層
としては光を受ける側の半導体層と同じ導電型であるｐ
型のａ−ＳｉＣ層を形成する。
ｎの各層を積層したｐｉｎダイオードについて説明した
が、本発明は基板側からｎ、ｉ、ｐの順に積層したｐｉ
ｎダイオードにも同様に適用できる。その場合、緩衝層
としては光を受ける側の半導体層と同じ導電型であるｐ
型のａ−ＳｉＣ層を形成する。
【００２７】
【発明の効果】以上説明したように請求項１又は２記載
の本発明によれば、ｉ型の水素化アモルファスシリコン
層の上に、光を受ける側の半導体層と同じ導電型の水素
化アモルファスシリコンカーボン層よりなる緩衝層を設
けることにより、この上に高濃度水素希釈条件下で電子
サイクロトロン共鳴化学堆積法によって微結晶を含むシ
リコンカーボン層を形成しても、ｉ型の水素化アモルフ
ァスシリコン層に損傷を与えることの少ないｐｉｎダイ
オードを提供することができる。
の本発明によれば、ｉ型の水素化アモルファスシリコン
層の上に、光を受ける側の半導体層と同じ導電型の水素
化アモルファスシリコンカーボン層よりなる緩衝層を設
けることにより、この上に高濃度水素希釈条件下で電子
サイクロトロン共鳴化学堆積法によって微結晶を含むシ
リコンカーボン層を形成しても、ｉ型の水素化アモルフ
ァスシリコン層に損傷を与えることの少ないｐｉｎダイ
オードを提供することができる。
【００２８】また、請求項３記載の本発明によれば、上
記のｐｉｎダイオードをホトダイオード及びブロッキン
グダイオードとして使用することにより、製造歩留りを
向上させることができ、したがって製造コストを低減す
ることが可能な密着型イメージセンサを提供することが
できる。
記のｐｉｎダイオードをホトダイオード及びブロッキン
グダイオードとして使用することにより、製造歩留りを
向上させることができ、したがって製造コストを低減す
ることが可能な密着型イメージセンサを提供することが
できる。
【図１】本発明の一実施例であるｐｉｎダイオードの断
面図である。
面図である。
【図２】図１のｐｉｎダイオードの製造に使用する電子
サイクロトロン共鳴化学堆積装置の概略断面図である。
サイクロトロン共鳴化学堆積装置の概略断面図である。
【図３】図１のｐｉｎダイオードを用いて作られたホト
ダイオードの静特性を示すグラフである。
ダイオードの静特性を示すグラフである。
【図４】従来のｐｉｎダイオードを用いて作られたホト
ダイオードの静特性を示すグラフである。
ダイオードの静特性を示すグラフである。
１２ クロム層 １４ ｐ型半導体層 １６ ｉ型半導体層 １８ 緩衝層 ２０ ｎ型半導体層 ２２ ＩＴＯ膜
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成４年７月９日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００７】しかしながら、周知のグロー放電法によっ
て例えば基板側からａ−Ｓｉ：Ｈのｐ層及びｉ層を形成
し、この上にＥＣＲＣＶＤ法によってｎ型のμｃ−Ｓｉ
Ｃ層を形成すると、上記の高水素希釈条件の下では、既
に形成されているｉ層が高活性な水素によって損傷を受
け易く、ｐｉｎダイオードの逆方向電流不良が生じ、場
合によってはダイオード特性を示さなくなることがあ
る。
て例えば基板側からａ−Ｓｉ：Ｈのｐ層及びｉ層を形成
し、この上にＥＣＲＣＶＤ法によってｎ型のμｃ−Ｓｉ
Ｃ層を形成すると、上記の高水素希釈条件の下では、既
に形成されているｉ層が高活性な水素によって損傷を受
け易く、ｐｉｎダイオードの逆方向電流不良が生じ、場
合によってはダイオード特性を示さなくなることがあ
る。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２２】この緩衝層１８の上に、図２のＥＣＲＣＶ
Ｄ装置を用いて、ｎ型のμｃ−ＳｉＣ層２０を３００Å
の厚さに形成する。堆積条件はマイクロ波周波数が２．
４５ＧHz、マイクロ波出力が３００ワット、磁気コイル
電流が１６Ａ、プラズマ生成室内の磁界が８７５Ｇ、基
板温度が３００℃、プロセスガスであるＳｉＨ4 とＣＨ
4 とＰＨ3 とＨ2 の混合比が１：１：０．０１：１６
０、ガス圧が０．００５Torrとする。プロセスガスの混
合比を上記のようにすると水素希釈率は約８０倍とな
り、このような高い水素希釈率の下で緩衝層１８を設け
ずに直接μｃ−ＳｉＣ層を形成すると、ｉ型ａ−Ｓｉ：
Ｈ層１６は損傷を受けることになる。しかし、本実施例
のように緩衝層として適当な厚さのｎ型ａ−ＳｉＣ層１
８を予め形成しておくことにより、高活性な水素がｉ型
ａ−Ｓｉ：Ｈ層１６に損傷を与えることを有効に防止で
きる。
Ｄ装置を用いて、ｎ型のμｃ−ＳｉＣ層２０を３００Å
の厚さに形成する。堆積条件はマイクロ波周波数が２．
４５ＧHz、マイクロ波出力が３００ワット、磁気コイル
電流が１６Ａ、プラズマ生成室内の磁界が８７５Ｇ、基
板温度が３００℃、プロセスガスであるＳｉＨ4 とＣＨ
4 とＰＨ3 とＨ2 の混合比が１：１：０．０１：１６
０、ガス圧が０．００５Torrとする。プロセスガスの混
合比を上記のようにすると水素希釈率は約８０倍とな
り、このような高い水素希釈率の下で緩衝層１８を設け
ずに直接μｃ−ＳｉＣ層を形成すると、ｉ型ａ−Ｓｉ：
Ｈ層１６は損傷を受けることになる。しかし、本実施例
のように緩衝層として適当な厚さのｎ型ａ−ＳｉＣ層１
８を予め形成しておくことにより、高活性な水素がｉ型
ａ−Ｓｉ：Ｈ層１６に損傷を与えることを有効に防止で
きる。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２７
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２７】
【発明の効果】以上説明したように請求項１又は２記載
の本発明によれば、ｉ型の水素化アモルファスシリコン
層の上に、光を受ける側の半導体層と同じ導電型の水素
化アモルファスシリコンカーボン層よりなる緩衝層を設
けることにより、この上に高水素希釈条件下で電子サイ
クロトロン共鳴化学堆積法によって微結晶を含むシリコ
ンカーボン層を形成しても、ｉ型の水素化アモルファス
シリコン層に損傷を与えることの少ないｐｉｎダイオー
ドを提供することができる。
の本発明によれば、ｉ型の水素化アモルファスシリコン
層の上に、光を受ける側の半導体層と同じ導電型の水素
化アモルファスシリコンカーボン層よりなる緩衝層を設
けることにより、この上に高水素希釈条件下で電子サイ
クロトロン共鳴化学堆積法によって微結晶を含むシリコ
ンカーボン層を形成しても、ｉ型の水素化アモルファス
シリコン層に損傷を与えることの少ないｐｉｎダイオー
ドを提供することができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 北村 公一 神奈川県川崎市中原区井田1618番地 新日 本製鐵株式会社先端技術研究所内
Claims (3)
- 【請求項１】 基板側から下部電極、ｐ型の水素化アモ
ルファスシリコン層、ｉ型の水素化アモルファスシリコ
ン層、微結晶を含むｎ型のシリコンカーボン層、ＩＴＯ
層の順で積層されたｐｉｎダイオードにおいて、 前記ｉ型の水素化アモルファスシリコン層と微結晶を含
むｎ型のシリコンカーボン層との間に、３０〜１００Å
の厚さのｎ型の水素化アモルファスシリコンカーボン層
を設けたことを特徴とするｐｉｎダイオード。 - 【請求項２】 基板側から下部電極、ｎ型の水素化アモ
ルファスシリコン層、ｉ型の水素化アモルファスシリコ
ン層、ｐ型の微結晶を含むシリコンカーボン層、ＩＴＯ
層の順で積層されたｐｉｎダイオードにおいて、 前記ｉ型の水素化アモルファスシリコン層とｐ型の微結
晶を含むシリコンカーボン層との間に、３０〜１００Å
の厚さのｐ型の水素化アモルファスシリコンカーボン層
を設けたことを特徴とするｐｉｎダイオード。 - 【請求項３】 請求項１又は２記載のｐｉｎダイオード
を光電変換素子として用いたことを特徴とする密着型イ
メージセンサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4121342A JPH05291607A (ja) | 1992-04-14 | 1992-04-14 | ｐｉｎダイオード及びこれを用いた密着型イメージセンサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4121342A JPH05291607A (ja) | 1992-04-14 | 1992-04-14 | ｐｉｎダイオード及びこれを用いた密着型イメージセンサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05291607A true JPH05291607A (ja) | 1993-11-05 |
Family
ID=14808898
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4121342A Withdrawn JPH05291607A (ja) | 1992-04-14 | 1992-04-14 | ｐｉｎダイオード及びこれを用いた密着型イメージセンサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05291607A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010003901A (ja) * | 2008-06-20 | 2010-01-07 | Fujifilm Corp | 光電変換素子及び固体撮像素子 |
| US8829519B2 (en) | 2007-09-20 | 2014-09-09 | Mitsubishi Electric Corporation | Semiconductor device |
-
1992
- 1992-04-14 JP JP4121342A patent/JPH05291607A/ja not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8829519B2 (en) | 2007-09-20 | 2014-09-09 | Mitsubishi Electric Corporation | Semiconductor device |
| JP2010003901A (ja) * | 2008-06-20 | 2010-01-07 | Fujifilm Corp | 光電変換素子及び固体撮像素子 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19990706 |