JPH0628308B2 - イメ−ジセンサ - Google Patents
イメ−ジセンサInfo
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- JPH0628308B2 JPH0628308B2 JP59207455A JP20745584A JPH0628308B2 JP H0628308 B2 JPH0628308 B2 JP H0628308B2 JP 59207455 A JP59207455 A JP 59207455A JP 20745584 A JP20745584 A JP 20745584A JP H0628308 B2 JPH0628308 B2 JP H0628308B2
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- Japan
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- amorphous silicon
- type amorphous
- photodiode
- image sensor
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Links
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/146—Imager structures
- H01L27/14665—Imagers using a photoconductor layer
Landscapes
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- Light Receiving Elements (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は非晶質シリコンを用いたイメージセンサ、さら
に詳しくは、非晶質シリコンを用いた薄膜トランジスタ
をスイッチング素子とするイメージセンサに関する。
に詳しくは、非晶質シリコンを用いた薄膜トランジスタ
をスイッチング素子とするイメージセンサに関する。
フアクシミリやOCR等の光学読取系に用いられるイメー
ジセンサには、現在主にCCD（電荷結合デバイス）やMOS
型のＩＣセンサがある。しかし、ＩＣセンサは小型であ
るため、原稿を縮少投影するための大きな光学系が必要
であり、それが装置の小型化に対する大きな障害となつ
ていた。
ジセンサには、現在主にCCD（電荷結合デバイス）やMOS
型のＩＣセンサがある。しかし、ＩＣセンサは小型であ
るため、原稿を縮少投影するための大きな光学系が必要
であり、それが装置の小型化に対する大きな障害となつ
ていた。
この問題を解決するために原稿と同一サイズの密着型イ
メージセンサが開発された。特に近年周辺回路との接続
を簡単にするため、同一基板上に薄間のフオトダイオー
ドとスイツチング素子とを形成したイメージセンサが開
発されてきている。スイツチング素子としてはブロツキ
ングダイオードを使つたもの（第15回固体素子と材料コ
ンフアレンス・イクステンデイド・アブストラクト1983
年 ページ205〜208）や、薄膜トランジスタを使つたも
の（第15回固体素子と材料コンフアレンス イクステン
デイド・アブストラクト 1983年 ページ201〜209）が
ある。この薄膜トランジスタを使つたイメージセンサの
例を第４図に示す。図において、25はガラス基板、26は
Crからなるゲート電極、27は厚さ0.3μｍのSiNxからな
るゲート絶縁膜、28は厚さ0.3μｍのノンドープ非晶質
シリコン、29は非晶質シリコン28と後述の金属30，31と
の間にオーミック接触を持たせるためのn+型とした非晶
質シリコン、30はAlからなるドレイン電極、31は同じく
Alからなる個別電極、32はインジウム酸化スズからなる
透明電極、33は厚さ300ÅのSiNx膜、34は高抵抗化する
ため３〜５ppmのB2H6をドープした厚さ2.5μｍの非晶質
シリコン膜、35は厚さ0.2μｍのｐ型非晶質シリコン
膜、36は信号光である。
メージセンサが開発された。特に近年周辺回路との接続
を簡単にするため、同一基板上に薄間のフオトダイオー
ドとスイツチング素子とを形成したイメージセンサが開
発されてきている。スイツチング素子としてはブロツキ
ングダイオードを使つたもの（第15回固体素子と材料コ
ンフアレンス・イクステンデイド・アブストラクト1983
年 ページ205〜208）や、薄膜トランジスタを使つたも
の（第15回固体素子と材料コンフアレンス イクステン
デイド・アブストラクト 1983年 ページ201〜209）が
ある。この薄膜トランジスタを使つたイメージセンサの
例を第４図に示す。図において、25はガラス基板、26は
Crからなるゲート電極、27は厚さ0.3μｍのSiNxからな
るゲート絶縁膜、28は厚さ0.3μｍのノンドープ非晶質
シリコン、29は非晶質シリコン28と後述の金属30，31と
の間にオーミック接触を持たせるためのn+型とした非晶
質シリコン、30はAlからなるドレイン電極、31は同じく
Alからなる個別電極、32はインジウム酸化スズからなる
透明電極、33は厚さ300ÅのSiNx膜、34は高抵抗化する
ため３〜５ppmのB2H6をドープした厚さ2.5μｍの非晶質
シリコン膜、35は厚さ0.2μｍのｐ型非晶質シリコン
膜、36は信号光である。
薄膜トランジスタを使つたイメージセンサは以上のよう
な構成で充分な明暗比及び動作速度を得ているが、この
構造には以下に述べる欠点がある。すなわち、このイメ
ージセンサでは薄膜トランジスタとフオトダイオードの
半導体部分との構造が異なるため、薄膜トランジスタと
フオトダイオードとの非晶質シリコンは別々に形成しな
くてはならない。従つて、近接した場所に素子を形成す
ることが非常に難しい。このため従来はフオトダイオー
ドと薄膜トランジスタとの間を長くとり、メタルマスク
を用いて両者を別々に形成し、それぞれの半導体膜が重
なり合わないようにしていた。しかし、このような方法
によるときには素子の高密度化や２次元化が困難である
のはいうまでもない。
な構成で充分な明暗比及び動作速度を得ているが、この
構造には以下に述べる欠点がある。すなわち、このイメ
ージセンサでは薄膜トランジスタとフオトダイオードの
半導体部分との構造が異なるため、薄膜トランジスタと
フオトダイオードとの非晶質シリコンは別々に形成しな
くてはならない。従つて、近接した場所に素子を形成す
ることが非常に難しい。このため従来はフオトダイオー
ドと薄膜トランジスタとの間を長くとり、メタルマスク
を用いて両者を別々に形成し、それぞれの半導体膜が重
なり合わないようにしていた。しかし、このような方法
によるときには素子の高密度化や２次元化が困難である
のはいうまでもない。
本発明の目的は上記従来型イメージセンサの欠点を除去
せしめ、プロセスが簡単でしかも高密度化が可能のイメ
ージセンサを提供することにある。
せしめ、プロセスが簡単でしかも高密度化が可能のイメ
ージセンサを提供することにある。
本発明は、絶縁性基板上に形成されたｐ−ｉ−ｎフォト
ダイオードと薄膜トランジスタを有するイメージセンサ
において、前記ｐ−ｉ−ｎフォトダイオードは、絶縁性
基板上に帯状に形成された電極を覆うように形成された
ｐ型非晶質シリコンと、このｐ型非晶質シリコンの上に
積層して形成されたｉ型非晶質シリコンと、このｉ型非
晶質シリコンの上に積層して形成されたｎ型非晶質シリ
コンと、このｎ型非晶質シリコンの上に形成された透明
電極からなり、前記薄膜トランジスタは、前記ｐ−ｉ−
ｎフォトダイオードのｐ型非晶質シリコンと同じｐ型非
晶質シリコンと、このｐ型非晶質シリコンの上に形成さ
れた前記ｐ−ｉ−ｎフォトダイオードと同じｉ型非晶質
シリコンからなる活性層を有し、この活性層の上に形成
された前記ｐ−ｉ−ｎフォトダイオードと同じｎ型非晶
質シリコンをソース・ドレイン電極のオーミック接触層
とし、前記活性層の上にゲート絶縁膜とゲート電極を備
え、ソース電極と前記ｐ−ｉ−ｎフォトダイオードの透
明電極が接続されていることを特徴とするイメージセン
サである。
ダイオードと薄膜トランジスタを有するイメージセンサ
において、前記ｐ−ｉ−ｎフォトダイオードは、絶縁性
基板上に帯状に形成された電極を覆うように形成された
ｐ型非晶質シリコンと、このｐ型非晶質シリコンの上に
積層して形成されたｉ型非晶質シリコンと、このｉ型非
晶質シリコンの上に積層して形成されたｎ型非晶質シリ
コンと、このｎ型非晶質シリコンの上に形成された透明
電極からなり、前記薄膜トランジスタは、前記ｐ−ｉ−
ｎフォトダイオードのｐ型非晶質シリコンと同じｐ型非
晶質シリコンと、このｐ型非晶質シリコンの上に形成さ
れた前記ｐ−ｉ−ｎフォトダイオードと同じｉ型非晶質
シリコンからなる活性層を有し、この活性層の上に形成
された前記ｐ−ｉ−ｎフォトダイオードと同じｎ型非晶
質シリコンをソース・ドレイン電極のオーミック接触層
とし、前記活性層の上にゲート絶縁膜とゲート電極を備
え、ソース電極と前記ｐ−ｉ−ｎフォトダイオードの透
明電極が接続されていることを特徴とするイメージセン
サである。
以下図に示す実施例について、本発明のイメージセンサ
を説明する。
を説明する。
第１図は本発明の一実施例の基本構成の断面図を示して
いる。図において、１はガラス，セラミック等の絶縁性
基板、２は共通電極、３はＢを高濃度ドーピングしたｐ
型非晶質シリコン（p-a-Si：Ｈ）、４はノンドープか、
あるいはＢを〜５ppm程度ドーピングして真性としたｉ
型非晶質シリコン（i-a-Si：Ｈ）、５はｐを高濃度ドー
ピングしたｎ型非晶質シリコン（n-a-Si：Ｈ）、６は全
体のパツシベーションを兼ねたSiNxからなるゲート絶縁
膜、７はゲート電極、８はドレイン電極、９は透明導電
膜、10は信号光である。
いる。図において、１はガラス，セラミック等の絶縁性
基板、２は共通電極、３はＢを高濃度ドーピングしたｐ
型非晶質シリコン（p-a-Si：Ｈ）、４はノンドープか、
あるいはＢを〜５ppm程度ドーピングして真性としたｉ
型非晶質シリコン（i-a-Si：Ｈ）、５はｐを高濃度ドー
ピングしたｎ型非晶質シリコン（n-a-Si：Ｈ）、６は全
体のパツシベーションを兼ねたSiNxからなるゲート絶縁
膜、７はゲート電極、８はドレイン電極、９は透明導電
膜、10は信号光である。
本発明のイメージセンサは絶縁性基板１に一体化された
ｐ−ｉ−ｎフオトダイオード11と、薄膜トランジスタ12
とを有するものである。ｐ−ｉ−ｎフオトダイオード11
は、ｐ型非晶質シリコン３、ｉ型非晶質シリコン４、ｎ
型非晶質シリコン５からなり、薄膜トランジスタ12はこ
のｐ−ｉ−ｎフオトダイオード11の上面につけた透明導
電膜９をソース電極とし、ｐ−ｉ−ｎフオトダイオード
11と同時に形成されたｉ型非晶質シリコン４上に形成し
たゲート絶縁膜６、ゲート電極７、及び非晶質シリコン
５をオーミツク接触層としたドレイン電極８からなつて
いる。なお、ｉ型非晶質シリコン４はチャネルの活性層
となる。
ｐ−ｉ−ｎフオトダイオード11と、薄膜トランジスタ12
とを有するものである。ｐ−ｉ−ｎフオトダイオード11
は、ｐ型非晶質シリコン３、ｉ型非晶質シリコン４、ｎ
型非晶質シリコン５からなり、薄膜トランジスタ12はこ
のｐ−ｉ−ｎフオトダイオード11の上面につけた透明導
電膜９をソース電極とし、ｐ−ｉ−ｎフオトダイオード
11と同時に形成されたｉ型非晶質シリコン４上に形成し
たゲート絶縁膜６、ゲート電極７、及び非晶質シリコン
５をオーミツク接触層としたドレイン電極８からなつて
いる。なお、ｉ型非晶質シリコン４はチャネルの活性層
となる。
第１図の等価回路を第２図に示す。図において、点線で
囲んだ部分が本発明のイメージセンサの基本構成の等価
回路を示している。13は薄膜トランジスタ12のドレイン
側にできるｐ−ｉ−ｎダイオード、14は負荷抵抗、15は
電源である。
囲んだ部分が本発明のイメージセンサの基本構成の等価
回路を示している。13は薄膜トランジスタ12のドレイン
側にできるｐ−ｉ−ｎダイオード、14は負荷抵抗、15は
電源である。
その動作は以下のとおりである。すなわち、薄膜トラジ
スタ12をＯＮし、ｐ−ｉ−ｎフオトダイオード11に電荷
を蓄積し、薄膜トランジスタ12をOFFした後、信号光に
よつてｐ−ｉ−ｎフオトダイオード11上の電荷を消去
し、再び薄膜トランジスタ12をＯＮする時ｐ−ｉ−ｎフ
ォトダイオード11に流れ込む電荷を負荷抵抗14を通して
読み取るものである。ｐ−ｉ−ｎダイオード13は出力の
容量を増加させるだけで基本的な動作には影響を与えな
い。実際にはこの点線で囲つた部分がアレイ化され１次
元や２次元のイメージセンサとなる。
スタ12をＯＮし、ｐ−ｉ−ｎフオトダイオード11に電荷
を蓄積し、薄膜トランジスタ12をOFFした後、信号光に
よつてｐ−ｉ−ｎフオトダイオード11上の電荷を消去
し、再び薄膜トランジスタ12をＯＮする時ｐ−ｉ−ｎフ
ォトダイオード11に流れ込む電荷を負荷抵抗14を通して
読み取るものである。ｐ−ｉ−ｎダイオード13は出力の
容量を増加させるだけで基本的な動作には影響を与えな
い。実際にはこの点線で囲つた部分がアレイ化され１次
元や２次元のイメージセンサとなる。
次に第３図(a)〜(f)に本発明のイメージセンサの製造プ
ロセスの一例を示す。まず、第３図(a)に示すようにガ
ラス基板１上に共通電極２となるCrを0.1μｍ程度蒸着
し帯状にパターンニングする。次にこの上に共通電極２
をおおうようにp-a-Si：Ｈ３，i-a-Si：Ｈ４,n型非晶質
シリコン５を連続形成する（第３図(b)）。これらの非
晶質シリコンはp-a-Si:Hの場合、B2H6を1000ppm，i-a-S
i：Ｈはノンドープ，n-a-Si:HはPH3を1000ppm，SiH4と
混合し、グロー放電法により分解形成する。次に第３図
(c)に示すように、エツチングを行つて各基本素子を島
状に分離する。また、薄膜トランジスタのチヤネル部分
のn-a-Si:Hとi-a-Si:Hの上面を0.05〜0.1μｍ程度除去
する。次に第３図(d)に示すように全体のパツシベーシ
ヨンを兼ねたSiNxからゲート絶縁膜６を形成し、ソース
電極を兼ねたｐ−ｉ−ｎフオトダイオード用の窓と、ド
レイン電極用の窓を開ける。このSiNxはSiH4とNH3ある
いはSiH4，NH3とN2の混合ガスをグロー放電法により分
解して形成する。厚さは0.2〜0.4μｍ程度である。次に
第３図(e)に示すようにゲート電極７、ドレイン電極８
となるAlを蒸着し、それぞれ所望の形状にパターニング
する。最後にインジウム酸化スズ等の透明導電膜９を蒸
着し、ｐ−ｉ−ｎフオトダイオードの上面に該薄膜トラ
ンジスタのソース電極を兼ねるような形状にパターンニ
ングする（第３図(f)）。透明電極９はｎ型非晶質シリ
コンが比較的高い抵抗値（比抵抗が〜103Ωcm程度）を
持つため、これをおぎない、確実に薄膜トランジスタと
ｐ−ｉ−ｎフオトダイオードのコンタクトをとるために
入れたものである。
ロセスの一例を示す。まず、第３図(a)に示すようにガ
ラス基板１上に共通電極２となるCrを0.1μｍ程度蒸着
し帯状にパターンニングする。次にこの上に共通電極２
をおおうようにp-a-Si：Ｈ３，i-a-Si：Ｈ４,n型非晶質
シリコン５を連続形成する（第３図(b)）。これらの非
晶質シリコンはp-a-Si:Hの場合、B2H6を1000ppm，i-a-S
i：Ｈはノンドープ，n-a-Si:HはPH3を1000ppm，SiH4と
混合し、グロー放電法により分解形成する。次に第３図
(c)に示すように、エツチングを行つて各基本素子を島
状に分離する。また、薄膜トランジスタのチヤネル部分
のn-a-Si:Hとi-a-Si:Hの上面を0.05〜0.1μｍ程度除去
する。次に第３図(d)に示すように全体のパツシベーシ
ヨンを兼ねたSiNxからゲート絶縁膜６を形成し、ソース
電極を兼ねたｐ−ｉ−ｎフオトダイオード用の窓と、ド
レイン電極用の窓を開ける。このSiNxはSiH4とNH3ある
いはSiH4，NH3とN2の混合ガスをグロー放電法により分
解して形成する。厚さは0.2〜0.4μｍ程度である。次に
第３図(e)に示すようにゲート電極７、ドレイン電極８
となるAlを蒸着し、それぞれ所望の形状にパターニング
する。最後にインジウム酸化スズ等の透明導電膜９を蒸
着し、ｐ−ｉ−ｎフオトダイオードの上面に該薄膜トラ
ンジスタのソース電極を兼ねるような形状にパターンニ
ングする（第３図(f)）。透明電極９はｎ型非晶質シリ
コンが比較的高い抵抗値（比抵抗が〜103Ωcm程度）を
持つため、これをおぎない、確実に薄膜トランジスタと
ｐ−ｉ−ｎフオトダイオードのコンタクトをとるために
入れたものである。
上記実施例で説明したように、本発明のイメージセンサ
ではフオトダイオードと薄膜トランジスタが一体化して
いるため、従来のものに比べはるかに高密度なイメージ
センサを得ることができる。例えば従来例ではグロー放
電法で非晶質シリコンを形成する際、メタルマスクを用
いてフオトダイオードと薄膜トランジスタの部分を別々
に形成していたため、フオトダイオードと薄膜トランジ
スタとの間隔は少くとも５〜15mm程度離さなくてはなら
なかつたが、本発明のイメージセンサではこれが一体化
しているため、数百μｍ以内におさめることが可能であ
る。これにより装置の小型化や従来では困難であつた２
次元化も容易になる。また、製造プロセスも従来のもの
より簡単で、製造に要する時間は少くとも２〜３割短縮
できる。
ではフオトダイオードと薄膜トランジスタが一体化して
いるため、従来のものに比べはるかに高密度なイメージ
センサを得ることができる。例えば従来例ではグロー放
電法で非晶質シリコンを形成する際、メタルマスクを用
いてフオトダイオードと薄膜トランジスタの部分を別々
に形成していたため、フオトダイオードと薄膜トランジ
スタとの間隔は少くとも５〜15mm程度離さなくてはなら
なかつたが、本発明のイメージセンサではこれが一体化
しているため、数百μｍ以内におさめることが可能であ
る。これにより装置の小型化や従来では困難であつた２
次元化も容易になる。また、製造プロセスも従来のもの
より簡単で、製造に要する時間は少くとも２〜３割短縮
できる。
以上述べたように、本発明のイメージセンサは高密度化
が容易で、生産性が高く、工業的に非常に有益である。
が容易で、生産性が高く、工業的に非常に有益である。
第１図は本発明の一実施例の断面図、第２図は本発明の
イメージセンサの等価回路、第３図(a)〜(f)は本発明の
イメージセンサの形成プロセスの一例を工程順に示す
図、第４図は従来例を示す図である。 １……絶縁性基板、２……共通電極、３……ｐ型非晶質
シリコン、４……ｉ型非晶質シリコン、５……ｎ型非晶
質シリコン、６……SiNx（絶縁膜）、７……ゲート電
極、８……ドレイン電極、９……透明導電膜、10……信
号光
イメージセンサの等価回路、第３図(a)〜(f)は本発明の
イメージセンサの形成プロセスの一例を工程順に示す
図、第４図は従来例を示す図である。 １……絶縁性基板、２……共通電極、３……ｐ型非晶質
シリコン、４……ｉ型非晶質シリコン、５……ｎ型非晶
質シリコン、６……SiNx（絶縁膜）、７……ゲート電
極、８……ドレイン電極、９……透明導電膜、10……信
号光
Claims (1)
- 【請求項１】絶縁性基板上に形成されたｐ−ｉ−ｎフォ
トダイオードと薄膜トランジスタを有するイメージセン
サにおいて、前記ｐ−ｉ−ｎフォトダイオードは、絶縁
性基板上に帯状に形成された電極を覆うように形成され
たｐ型非晶質シリコンと、このｐ型非晶質シリコンの上
に積層して形成されたｉ型非晶質シリコンと、このｉ型
非晶質シリコンの上に積層して形成されたｎ型非晶質シ
リコンと、このｎ型非晶質シリコンの上に形成された透
明電極からなり、前記薄膜トランジスタは、前記ｐ−ｉ
−ｎフォトダイオードのｐ型非晶質シリコンと同じｐ型
非晶質シリコンと、このｐ型非晶質シリコンの上に形成
された前記ｐ−ｉ−ｎフォトダイオードと同じｉ型非晶
質シリコンからなる活性層を有し、この活性層の上に形
成された前記ｐ−ｉ−ｎフォトダイオードと同じｎ型非
晶質シリコンをソース・ドレイン電極のオーミック接触
層とし、前記活性層の上にゲート絶縁膜とゲート電極を
備え、ソース電極と前記ｐ−ｉ−ｎフォトダイオードの
透明電極が接続されていることを特徴とするイメージセ
ンサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59207455A JPH0628308B2 (ja) | 1984-10-03 | 1984-10-03 | イメ−ジセンサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59207455A JPH0628308B2 (ja) | 1984-10-03 | 1984-10-03 | イメ−ジセンサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6184863A JPS6184863A (ja) | 1986-04-30 |
| JPH0628308B2 true JPH0628308B2 (ja) | 1994-04-13 |
Family
ID=16540051
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59207455A Expired - Lifetime JPH0628308B2 (ja) | 1984-10-03 | 1984-10-03 | イメ−ジセンサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0628308B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2697767B2 (ja) * | 1986-07-23 | 1998-01-14 | 浜松ホトニクス 株式会社 | 放射線撮像装置 |
-
1984
- 1984-10-03 JP JP59207455A patent/JPH0628308B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6184863A (ja) | 1986-04-30 |
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