JPH0637295A - 光電変換素子 - Google Patents
光電変換素子Info
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- JPH0637295A JPH0637295A JP4210885A JP21088592A JPH0637295A JP H0637295 A JPH0637295 A JP H0637295A JP 4210885 A JP4210885 A JP 4210885A JP 21088592 A JP21088592 A JP 21088592A JP H0637295 A JPH0637295 A JP H0637295A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 大きな誘電率の酸化膜の形成により小面積で
大容量の蓄積容量を得ると共に、製造プロセスを簡略化
した光電変換素子を提供する。 【構成】 ガラス基板１１上に下部電極１２がＣｒによ
り形成され、その上に酸化Ｃｒで形成された金属酸化絶
縁膜１３と、光電変換膜を成す半導体薄膜１４とが形成
される。更に、半導体薄膜１４上に上部透明電極１５が
形成される。半導体薄膜１４は開孔部１６ａを残して透
明絶縁膜１６で被覆され、さらに上部透明電極１５に接
続して上部電極１７が形成される。このように、容量成
分として高誘電率の金属酸化絶縁膜１３を下部電極１２
および上部電極１７で挟んで構成させるため、非常に安
定した付加容量を得ることができる。また、下部電極材
料Ｃｒの酸化物を金属酸化絶縁膜１３とすることにより
工程の簡略化がはかれると共に膜質が安定化するという
効果も得られる。
大容量の蓄積容量を得ると共に、製造プロセスを簡略化
した光電変換素子を提供する。 【構成】 ガラス基板１１上に下部電極１２がＣｒによ
り形成され、その上に酸化Ｃｒで形成された金属酸化絶
縁膜１３と、光電変換膜を成す半導体薄膜１４とが形成
される。更に、半導体薄膜１４上に上部透明電極１５が
形成される。半導体薄膜１４は開孔部１６ａを残して透
明絶縁膜１６で被覆され、さらに上部透明電極１５に接
続して上部電極１７が形成される。このように、容量成
分として高誘電率の金属酸化絶縁膜１３を下部電極１２
および上部電極１７で挟んで構成させるため、非常に安
定した付加容量を得ることができる。また、下部電極材
料Ｃｒの酸化物を金属酸化絶縁膜１３とすることにより
工程の簡略化がはかれると共に膜質が安定化するという
効果も得られる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は光電変換素子に係り、詳
細には、例えばファクシミリ送信機などにおいて原稿像
を光学的に読みとるためのイメージセンサ等の固体撮像
素子として使用される光電変換素子に関する。
細には、例えばファクシミリ送信機などにおいて原稿像
を光学的に読みとるためのイメージセンサ等の固体撮像
素子として使用される光電変換素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】原稿の画像を光学的に読み取るための光
電変換素子が、ファクシミリ装置やイメージリーダ等の
ＯＡ機器において広く使用されている。この光電変換素
子は、光を電荷に変換する光電変換部と、変換した電荷
を蓄積する電荷蓄積容量部とを備えている。そして、電
荷蓄積容量部は、従来その製造方法の容易さ、アクセス
整合性の点から誘電体物質として酸化シリコン（ＳｉＯ
2 ）を専ら用いて製造されており、例えば特開平２−２
２２１７２号公報に記載されたものがある。
電変換素子が、ファクシミリ装置やイメージリーダ等の
ＯＡ機器において広く使用されている。この光電変換素
子は、光を電荷に変換する光電変換部と、変換した電荷
を蓄積する電荷蓄積容量部とを備えている。そして、電
荷蓄積容量部は、従来その製造方法の容易さ、アクセス
整合性の点から誘電体物質として酸化シリコン（ＳｉＯ
2 ）を専ら用いて製造されており、例えば特開平２−２
２２１７２号公報に記載されたものがある。
【０００３】図８はこのような従来の光電変換素子の構
成を表したものである。この図に示す従来例では、光電
変換部１と並列に電荷蓄積容量部２が形成されている。
電荷蓄積容量部２は、下部電極１２と上部電極１７の間
に、電荷蓄積用の静電容量として誘電体膜９、１０が形
成されている。誘電体膜９、１０は、ＳｉＯ2 膜で形成
されている。この電荷蓄積容量部２の下部電極１２と上
部電極１７はＣｒ金属が使用されており、ガラス基板１
１上に先ず下部電極１２を形成した後、ＳｉＯ2 をＰＣ
ＶＤ（Plasma Chemical Vapor deposition）などで成膜
している。
成を表したものである。この図に示す従来例では、光電
変換部１と並列に電荷蓄積容量部２が形成されている。
電荷蓄積容量部２は、下部電極１２と上部電極１７の間
に、電荷蓄積用の静電容量として誘電体膜９、１０が形
成されている。誘電体膜９、１０は、ＳｉＯ2 膜で形成
されている。この電荷蓄積容量部２の下部電極１２と上
部電極１７はＣｒ金属が使用されており、ガラス基板１
１上に先ず下部電極１２を形成した後、ＳｉＯ2 をＰＣ
ＶＤ（Plasma Chemical Vapor deposition）などで成膜
している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】この電荷を蓄積するＳ
ｉＯ2 の誘電率は４〜４．５程度であり、それほど大き
くないので、この静電容量値を大きくするには必然的に
その膜厚を薄くする必要がある。ところが、ＰＣＶＤ膜
は概して、耐圧に問題があり、従って小面積で大容量値
をＳｉＯ2 を誘電体とする容量で実現するには非常な困
難が伴っていた。さらに、静電容量部の電極形成過程と
誘電体被着過程とが、それぞれ異なるプロセスであるの
で、全体の製造工程数も増え、性能、歩留りの点で問題
が生じていた。
ｉＯ2 の誘電率は４〜４．５程度であり、それほど大き
くないので、この静電容量値を大きくするには必然的に
その膜厚を薄くする必要がある。ところが、ＰＣＶＤ膜
は概して、耐圧に問題があり、従って小面積で大容量値
をＳｉＯ2 を誘電体とする容量で実現するには非常な困
難が伴っていた。さらに、静電容量部の電極形成過程と
誘電体被着過程とが、それぞれ異なるプロセスであるの
で、全体の製造工程数も増え、性能、歩留りの点で問題
が生じていた。
【０００５】本発明は、電荷蓄積型の光電変換素子にお
けるこのような課題を解決するために成されたもので、
大きな誘電率の酸化膜の形成により小面積で大容量の蓄
積容量を得ることが可能な光電変換素子を提供すること
を第１の目的とする。また、本発明の第２の目的は、製
造プロセスを簡略化することが可能な光電変換素子を提
供することにある。
けるこのような課題を解決するために成されたもので、
大きな誘電率の酸化膜の形成により小面積で大容量の蓄
積容量を得ることが可能な光電変換素子を提供すること
を第１の目的とする。また、本発明の第２の目的は、製
造プロセスを簡略化することが可能な光電変換素子を提
供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明で
は、基板主表面の少なくとも一部分に接して設けられた
金属薄膜を下部電極となし、この下部電極の一部分上に
設けられた光電変換材料、この光電変換材料上に形成さ
れ他の電極となる透明電極、及びその透明電極の一部に
接して形成される上部引出し電極を備える光電変換素子
において、前記光電変換材料部に隣接した前記下部電極
面上にこの１部電極を構成する金属元素の少なくとも一
成分の酸化物による金属酸化絶縁膜を設け、この酸化物
上に前記上部引出し電極と接続した金属薄膜を形成する
ことにより静電容量を設ける、ことにより、前記第１お
よび第２の目的を達成する。すなわち、基板上に半導体
薄膜が下部電極および上部透明電極で挟まれたサンドイ
ッチ構造の電荷蓄積型をなす光電変換素子において下部
電極の延長面上に下部電極材料の金属酸化絶縁膜を設
け、この金属酸化絶縁膜上に上部透明電極に接続させた
付加容量を有するようにしている。
は、基板主表面の少なくとも一部分に接して設けられた
金属薄膜を下部電極となし、この下部電極の一部分上に
設けられた光電変換材料、この光電変換材料上に形成さ
れ他の電極となる透明電極、及びその透明電極の一部に
接して形成される上部引出し電極を備える光電変換素子
において、前記光電変換材料部に隣接した前記下部電極
面上にこの１部電極を構成する金属元素の少なくとも一
成分の酸化物による金属酸化絶縁膜を設け、この酸化物
上に前記上部引出し電極と接続した金属薄膜を形成する
ことにより静電容量を設ける、ことにより、前記第１お
よび第２の目的を達成する。すなわち、基板上に半導体
薄膜が下部電極および上部透明電極で挟まれたサンドイ
ッチ構造の電荷蓄積型をなす光電変換素子において下部
電極の延長面上に下部電極材料の金属酸化絶縁膜を設
け、この金属酸化絶縁膜上に上部透明電極に接続させた
付加容量を有するようにしている。
【０００７】請求項２記載の発明では、請求項１記載の
光電変換素子において、金属酸化絶縁膜をＣｒ、Ａｌ、
Ｔｉ、Ｍｏ、Ｎｉ、Ｔａのうち少なくとも一つの金属元
素を含む酸化物で構成する。請求項３記載の発明では、
請求項１又は請求項２記載の光電変換素子において、基
板を透明絶縁基板で構成する。請求項４記載の発明で
は、請求項１又は２記載の光電変換素子において、基板
をＳｉ半導体基板で構成する。
光電変換素子において、金属酸化絶縁膜をＣｒ、Ａｌ、
Ｔｉ、Ｍｏ、Ｎｉ、Ｔａのうち少なくとも一つの金属元
素を含む酸化物で構成する。請求項３記載の発明では、
請求項１又は請求項２記載の光電変換素子において、基
板を透明絶縁基板で構成する。請求項４記載の発明で
は、請求項１又は２記載の光電変換素子において、基板
をＳｉ半導体基板で構成する。
【０００８】
【作用】本発明の光電変換素子では、まず第一に蓄積容
量の誘電体膜として光電変換素子の電極材料を構成する
元素の酸化物を用い、第二にその酸化物誘電体膜が光電
変換素子の上下部電極と連続した金属薄膜をそれぞれ上
下電極として用いている。これにより従来のＳｉＯ2 膜
よりも大きな誘電率の酸化膜が形成され、より小面積で
大容量の蓄積容量を得ることが可能となる。また、金属
酸化膜を光電変換素子の電極金属元素の酸化物で構成し
ているため、金属電極形成と連続したプロセスで形成す
ることができ、プロセスの簡略化、安定した高品質の酸
化膜を得ることが可能となる。
量の誘電体膜として光電変換素子の電極材料を構成する
元素の酸化物を用い、第二にその酸化物誘電体膜が光電
変換素子の上下部電極と連続した金属薄膜をそれぞれ上
下電極として用いている。これにより従来のＳｉＯ2 膜
よりも大きな誘電率の酸化膜が形成され、より小面積で
大容量の蓄積容量を得ることが可能となる。また、金属
酸化膜を光電変換素子の電極金属元素の酸化物で構成し
ているため、金属電極形成と連続したプロセスで形成す
ることができ、プロセスの簡略化、安定した高品質の酸
化膜を得ることが可能となる。
【０００９】
【実施例】以下、本発明の光電変換素子における一実施
例を図１から図７を参照して詳細に説明する。図１は、
密着型イメージセンサに使用された場合の光電変換素子
を表したものである。この光電変換素子は、主として光
電変換部１と電荷蓄積容量部２とを有しており、次のよ
うに形成されている。すなわち、ガラス基板１１上に下
部電極１２がビット分割され副走査方向に延長した形で
形成されている。この下部電極１２の上部には、金属酸
化絶縁膜１３および、光電変換膜を構成する半導体薄膜
１４が形成され、この半導体薄膜１４の更に上部に上部
透明電極１５が形成されている。
例を図１から図７を参照して詳細に説明する。図１は、
密着型イメージセンサに使用された場合の光電変換素子
を表したものである。この光電変換素子は、主として光
電変換部１と電荷蓄積容量部２とを有しており、次のよ
うに形成されている。すなわち、ガラス基板１１上に下
部電極１２がビット分割され副走査方向に延長した形で
形成されている。この下部電極１２の上部には、金属酸
化絶縁膜１３および、光電変換膜を構成する半導体薄膜
１４が形成され、この半導体薄膜１４の更に上部に上部
透明電極１５が形成されている。
【００１０】半導体薄膜１４は開孔部１６ａを残して透
明絶縁膜１６で被覆され、センサ部の上部透明電極１５
の部分が開孔されている。そして上部透明電極１５に接
続して上部電極１７が形成されている。このように光電
変換素子は、センサ部の下部電極１２の延長面上に金属
酸化絶縁膜１３が形成され、さらにその上に上部電極１
７が形成されていることが大きな構造的特徴となってい
る。
明絶縁膜１６で被覆され、センサ部の上部透明電極１５
の部分が開孔されている。そして上部透明電極１５に接
続して上部電極１７が形成されている。このように光電
変換素子は、センサ部の下部電極１２の延長面上に金属
酸化絶縁膜１３が形成され、さらにその上に上部電極１
７が形成されていることが大きな構造的特徴となってい
る。
【００１１】次に、このような構造の光電変換素子の製
造例について説明する。ガラス基板１１として石英また
はパイレックスを用いる。このガラス基板１１の厚さは
０．５〜２．０mmの範囲で、好ましくは０．８〜１．６
mmである。このガラス基板１１上に下部電極１２として
Ｃｒ膜が形成され、下部電極１２上の一部に金属酸化絶
縁膜１３として酸化Ｃｒ膜が形成される。Ｃｒ膜の膜厚
は５００Å〜２０００Åの範囲で、好ましくは７５０Å
〜１０００Åの範囲に形成される。酸化Ｃｒ膜の膜厚は
１００Å〜７００Åの範囲で、好ましくは２００Å〜５
００Åの範囲に形成される。
造例について説明する。ガラス基板１１として石英また
はパイレックスを用いる。このガラス基板１１の厚さは
０．５〜２．０mmの範囲で、好ましくは０．８〜１．６
mmである。このガラス基板１１上に下部電極１２として
Ｃｒ膜が形成され、下部電極１２上の一部に金属酸化絶
縁膜１３として酸化Ｃｒ膜が形成される。Ｃｒ膜の膜厚
は５００Å〜２０００Åの範囲で、好ましくは７５０Å
〜１０００Åの範囲に形成される。酸化Ｃｒ膜の膜厚は
１００Å〜７００Åの範囲で、好ましくは２００Å〜５
００Åの範囲に形成される。
【００１２】一方、Ｃｒ膜で形成された下部電極１２上
の他の部分には、光電変換膜を構成する半導体薄膜１４
としてａ−Ｓｉ膜が形成され、その上に更に上部透明電
極１５が形成される。そして、上部透明電極１５上の一
部と、金属酸化絶縁膜１３上の一部を残して透明絶縁膜
１６で被覆し、さらに、上部電極１７としてＡｌ／Ｃｒ
膜を形成する。この上部電極１７と下部電極１２との間
の金属酸化絶縁膜１３とにより電荷蓄積容量部２が形成
される。
の他の部分には、光電変換膜を構成する半導体薄膜１４
としてａ−Ｓｉ膜が形成され、その上に更に上部透明電
極１５が形成される。そして、上部透明電極１５上の一
部と、金属酸化絶縁膜１３上の一部を残して透明絶縁膜
１６で被覆し、さらに、上部電極１７としてＡｌ／Ｃｒ
膜を形成する。この上部電極１７と下部電極１２との間
の金属酸化絶縁膜１３とにより電荷蓄積容量部２が形成
される。
【００１３】次に、光電変換素子の具体的な製造プロセ
スについて説明する。なお、この実施例では、等倍型密
着イメージセンサに使用される光電変換素子で、受光領
域を８ビット／mmにビット分割して形成する場合につい
て説明する。まず、ガラス基板１１としてパイレックス
を用い、このガラス基板１１上にＣｒ膜、酸化Ｃｒ膜
を、ＤＣスパッタリング法により、それぞれ約１３００
Å厚、２００Å厚に成膜する。この実施例では図２に示
す条件により約２００Åの酸化Ｃｒ膜を形成した。この
条件により成膜した酸化Ｃｒ膜の比誘電率εは１１〜１
３である。
スについて説明する。なお、この実施例では、等倍型密
着イメージセンサに使用される光電変換素子で、受光領
域を８ビット／mmにビット分割して形成する場合につい
て説明する。まず、ガラス基板１１としてパイレックス
を用い、このガラス基板１１上にＣｒ膜、酸化Ｃｒ膜
を、ＤＣスパッタリング法により、それぞれ約１３００
Å厚、２００Å厚に成膜する。この実施例では図２に示
す条件により約２００Åの酸化Ｃｒ膜を形成した。この
条件により成膜した酸化Ｃｒ膜の比誘電率εは１１〜１
３である。
【００１４】次に、フォトリソ技術により金属酸化絶縁
膜１３形成部分をパターンニングする。更に、フォトリ
ソ技術により下部電極１２を形成する。電極形状を幅約
１００μｍで容量形成のための延長面の長さを約１５０
μｍとする。続いて、光電変換膜である半導体薄膜１４
として、ａ−ＳｉＨ膜をプラズマＣＶＤ法により多層膜
形成する。この多層膜は図３から図５に示す各条件によ
りａ−ＳｉＨ膜を約１．２μｍ厚、ａ−ＳｉＯＨ膜を約
２００Å厚、Ｐ+ ａ−ＳｉＯＨ膜を約４００Å厚となる
ように成膜した。
膜１３形成部分をパターンニングする。更に、フォトリ
ソ技術により下部電極１２を形成する。電極形状を幅約
１００μｍで容量形成のための延長面の長さを約１５０
μｍとする。続いて、光電変換膜である半導体薄膜１４
として、ａ−ＳｉＨ膜をプラズマＣＶＤ法により多層膜
形成する。この多層膜は図３から図５に示す各条件によ
りａ−ＳｉＨ膜を約１．２μｍ厚、ａ−ＳｉＯＨ膜を約
２００Å厚、Ｐ+ ａ−ＳｉＯＨ膜を約４００Å厚となる
ように成膜した。
【００１５】このように半導体薄膜１４を、ａ−ＳｉＨ
膜とＯ（酸素）を含む膜を用いａ−Ｓｉ／ａ−ＳｉＯＨ
／Ｐ+ ａ−ＳｉＯＨの多層膜にすることで、暗時電流を
低くおさえ、明時電流、暗時電流比の高い光電変換膜が
得られた。また、この実施例に用いた酸化Ｃｒ膜の比誘
電率εは１２．０であり容量として９．０ＰＦが得ら
れ、従来の光電変換素子に比べて１０分の１の面積によ
って容量が形成されている。
膜とＯ（酸素）を含む膜を用いａ−Ｓｉ／ａ−ＳｉＯＨ
／Ｐ+ ａ−ＳｉＯＨの多層膜にすることで、暗時電流を
低くおさえ、明時電流、暗時電流比の高い光電変換膜が
得られた。また、この実施例に用いた酸化Ｃｒ膜の比誘
電率εは１２．０であり容量として９．０ＰＦが得ら
れ、従来の光電変換素子に比べて１０分の１の面積によ
って容量が形成されている。
【００１６】次に、ＩＴＯ膜をスパッタリング法により
成膜する。このＩＴＯ膜は、受光領域の窓材、および上
部透明電極材１５となるため、可視光領域の透過率は８
５％以上、比抵抗は１０-3Ωｍ以下の値を有する必要が
ある。この実施例ではＩＴＯ膜をＲＦマグネトロンスパ
ッタ法により約７５０Å厚に成膜した。これの成膜条件
を、図６に示す。
成膜する。このＩＴＯ膜は、受光領域の窓材、および上
部透明電極材１５となるため、可視光領域の透過率は８
５％以上、比抵抗は１０-3Ωｍ以下の値を有する必要が
ある。この実施例ではＩＴＯ膜をＲＦマグネトロンスパ
ッタ法により約７５０Å厚に成膜した。これの成膜条件
を、図６に示す。
【００１７】次に、フォトリソ技術によって、順次ＩＴ
Ｏ膜、Ｐ+ ａ−ＳｉＯＨ／ａ−ＳｉＯＨ／ａ−ＳｉＨ膜
を８ビット／mmにビット分割する。また、この実施例に
おいては、ＩＴＯ膜はウェットエッチング法により形成
し、Ｐ+ ａ−ＳｉＯＨ／ａ−ＳｉＯＨ／ａ−ＳｉＨ膜は
ドライエッチング法により形成した。ここで、ＩＴＯ膜
の形状は幅約９０μｍ×長さ約１５０μｍであり、Ｐ+
ａ−ＳｉＯＨ／ａ−ＳｉＯＨ／ａ−ＳｉＨ膜の形状は巾
約９５μｍ×長さ約１７０μｍとした。その後、ＩＴＯ
膜とＰ+ ａ−ＳｉＯＨ／ａ−ＳｉＯＨ／ａ−ＳｉＨ膜と
の、表面及び端面被覆材である透明絶縁膜１６としてａ
−ＳｉＯＮ膜を、図７に示す条件のもと、プラズマＣＶ
Ｄ法により成膜する。
Ｏ膜、Ｐ+ ａ−ＳｉＯＨ／ａ−ＳｉＯＨ／ａ−ＳｉＨ膜
を８ビット／mmにビット分割する。また、この実施例に
おいては、ＩＴＯ膜はウェットエッチング法により形成
し、Ｐ+ ａ−ＳｉＯＨ／ａ−ＳｉＯＨ／ａ−ＳｉＨ膜は
ドライエッチング法により形成した。ここで、ＩＴＯ膜
の形状は幅約９０μｍ×長さ約１５０μｍであり、Ｐ+
ａ−ＳｉＯＨ／ａ−ＳｉＯＨ／ａ−ＳｉＨ膜の形状は巾
約９５μｍ×長さ約１７０μｍとした。その後、ＩＴＯ
膜とＰ+ ａ−ＳｉＯＨ／ａ−ＳｉＯＨ／ａ−ＳｉＨ膜と
の、表面及び端面被覆材である透明絶縁膜１６としてａ
−ＳｉＯＮ膜を、図７に示す条件のもと、プラズマＣＶ
Ｄ法により成膜する。
【００１８】続いて、フォトリソ技術によりパターンを
形成する。最後に、Ｃｒ膜続いてＡｌ膜をＤＣスパッタ
リング法により約３００Åおよび約１μｍの厚さに成膜
する。このＣｒ／Ａｌの２層膜は上部電極材及び一部上
部遮光材となるため比抵抗は各々Ｃｒ膜は１×１０-6Ω
ｍ以下、Ａｌ膜は２．８×１０-5Ωｍ以下の値を有する
必要がある。フォトリソ技術により上部電極１７を形成
することで、Ａｌ・Ｃｒ／Ｃｒ酸化膜／Ｃｒにより電荷
蓄積容量部２が形成される。
形成する。最後に、Ｃｒ膜続いてＡｌ膜をＤＣスパッタ
リング法により約３００Åおよび約１μｍの厚さに成膜
する。このＣｒ／Ａｌの２層膜は上部電極材及び一部上
部遮光材となるため比抵抗は各々Ｃｒ膜は１×１０-6Ω
ｍ以下、Ａｌ膜は２．８×１０-5Ωｍ以下の値を有する
必要がある。フォトリソ技術により上部電極１７を形成
することで、Ａｌ・Ｃｒ／Ｃｒ酸化膜／Ｃｒにより電荷
蓄積容量部２が形成される。
【００１９】この実施例により得られた密着型イメージ
センサは明時電流／暗時電流比を低下させることなく高
い値（ＩＰ／Ｉｄ＝１０3.4 ）が得られた。さらに容量
成分としては高誘電率の金属酸化絶縁膜１３を下部電極
１２および上部電極１７で挟んで構成させるため、非常
に安定した付加容量を得ることができた。また、金属酸
化絶縁膜１３の厚さを変えることでフォトリソのパター
ンの変更なしに容量の値を変化させることができ、付加
容量の最適化が容易となる。さらに、この金属酸化絶縁
膜は、従来の半導体デバイスのキャパシタンス容量形成
にも応用が可能であり、実施例で示した酸化Ｃｒは比誘
電率εが１２を示し、ＳｉＯ2 比誘電率の約３倍とな
る。また、金属酸化絶縁膜としては、実施例で示した酸
化Ｃｒの他に酸化Ａｌ、酸化Ｔｉ、酸化Ｍｏ、酸化Ｎ
ｉ、酸化Ｔａ等を用いてもよい。このように、誘電率の
高い絶縁膜の薄膜化により、小面積化が可能となる。
センサは明時電流／暗時電流比を低下させることなく高
い値（ＩＰ／Ｉｄ＝１０3.4 ）が得られた。さらに容量
成分としては高誘電率の金属酸化絶縁膜１３を下部電極
１２および上部電極１７で挟んで構成させるため、非常
に安定した付加容量を得ることができた。また、金属酸
化絶縁膜１３の厚さを変えることでフォトリソのパター
ンの変更なしに容量の値を変化させることができ、付加
容量の最適化が容易となる。さらに、この金属酸化絶縁
膜は、従来の半導体デバイスのキャパシタンス容量形成
にも応用が可能であり、実施例で示した酸化Ｃｒは比誘
電率εが１２を示し、ＳｉＯ2 比誘電率の約３倍とな
る。また、金属酸化絶縁膜としては、実施例で示した酸
化Ｃｒの他に酸化Ａｌ、酸化Ｔｉ、酸化Ｍｏ、酸化Ｎ
ｉ、酸化Ｔａ等を用いてもよい。このように、誘電率の
高い絶縁膜の薄膜化により、小面積化が可能となる。
【００２０】以上のように、本実施例によれば光電変換
部と電荷蓄積容量部の一体化がはかれ、蓄積型読み取り
方式において、より高い信号出力が得られる。また駆動
用の配線の線間容量の影響を相対的に少なくでき、読み
取り画像の鮮鋭度および再現性が改善され、忠実な画像
の読み取りが可能となる。さらに、下部電極材料の酸化
物を絶縁膜とすることにより工程の簡略化がはかれると
共に膜質が安定化するという効果も得られる。
部と電荷蓄積容量部の一体化がはかれ、蓄積型読み取り
方式において、より高い信号出力が得られる。また駆動
用の配線の線間容量の影響を相対的に少なくでき、読み
取り画像の鮮鋭度および再現性が改善され、忠実な画像
の読み取りが可能となる。さらに、下部電極材料の酸化
物を絶縁膜とすることにより工程の簡略化がはかれると
共に膜質が安定化するという効果も得られる。
【００２１】以上説明した実施例では金属酸化絶縁膜１
３を反応性スパッタ法で形成したが、本発明はこの方法
に限られるものではなく、他の手法としてプラズマ酸
化、熱酸化、イオンプレーディング等により形成するこ
とが出来る。本発明は実施例で示した等倍型密着イメー
ジセンサの他に、半導体基板上に光電変換素子を形成
し、ＣＣＤ等の電荷転送素子との積層型固体撮像素子や
光電変換素子の電荷を増幅して電荷を読み出す増幅型固
体撮像素子へも用いることができる。
３を反応性スパッタ法で形成したが、本発明はこの方法
に限られるものではなく、他の手法としてプラズマ酸
化、熱酸化、イオンプレーディング等により形成するこ
とが出来る。本発明は実施例で示した等倍型密着イメー
ジセンサの他に、半導体基板上に光電変換素子を形成
し、ＣＣＤ等の電荷転送素子との積層型固体撮像素子や
光電変換素子の電荷を増幅して電荷を読み出す増幅型固
体撮像素子へも用いることができる。
【００２２】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の光電変換
素子では、蓄積容量の誘電体膜として光電変換素子の電
極材料を構成する元素の酸化物を用い、その酸化物誘電
体膜が光電変換素子の上下部電極と連続した金属薄膜を
それぞれ上下電極として用いているので、従来のＳｉＯ
2 膜よりも大きな誘電率の酸化膜が形成され、より小面
積で大容量の蓄積容量を得ることができる。また、本発
明の金属酸化膜を電極材料を構成する元素の金属元素の
酸化物としたので、金属電極形成と連続したプロセスで
形成することができ、製造プロセスの簡略化すると共に
安定した高品質の酸化膜を得ることができる。
素子では、蓄積容量の誘電体膜として光電変換素子の電
極材料を構成する元素の酸化物を用い、その酸化物誘電
体膜が光電変換素子の上下部電極と連続した金属薄膜を
それぞれ上下電極として用いているので、従来のＳｉＯ
2 膜よりも大きな誘電率の酸化膜が形成され、より小面
積で大容量の蓄積容量を得ることができる。また、本発
明の金属酸化膜を電極材料を構成する元素の金属元素の
酸化物としたので、金属電極形成と連続したプロセスで
形成することができ、製造プロセスの簡略化すると共に
安定した高品質の酸化膜を得ることができる。
【図１】本発明の光電変換素子における一実施例の断面
図である。
図である。
【図２】同上、酸化Ｃｒ膜、ＤＣスパッタリング成膜条
件を示す説明図である。
件を示す説明図である。
【図３】同上、ａ−ＳｉＨ膜の成膜条件を示す説明図で
ある。
ある。
【図４】同上、ａ−ＳｉＯＨ膜の成膜条件を示す説明図
である。
である。
【図５】同上、Ｐ+ ａ−ＳｉＯＨ膜の成膜条件を示す説
明図である。
明図である。
【図６】同上、ＩＴＯ成膜条件を示す説明図である。
【図７】同上、ＳｉＯＮ膜プラズマＣＶＤ成膜条件を示
す説明図である。
す説明図である。
【図８】従来の光電変換素子の断面図である。
１１ ガラス基板 １２ 下部電極 １３ 酸化絶縁膜 １４ 半導体薄膜 １５ 上部透明電極 １６ 透明絶縁膜 １６ａ 開孔部 １７ 上部電極
Claims (4)
- 【請求項１】 基板主表面の少なくとも一部分に接して
設けられた金属薄膜を下部電極となし、この下部電極の
一部分上に設けられた光電変換材料、この光電変換材料
上に形成され他の電極となる透明電極、及びその透明電
極の一部に接して形成される上部引出し電極を備える光
電変換素子において、 前記光電変換材料部に隣接した前記下部電極面上にこの
下部電極を構成する金属元素の少なくとも一成分の酸化
物による金属酸化絶縁膜を設け、この酸化物上に前記上
部引出し電極と接続した金属薄膜を形成することにより
静電容量を設けたことを特徴とする光電変換素子。 - 【請求項２】 金属酸化絶縁膜がＣｒ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｍ
ｏ、Ｎｉ、Ｔａのうち少なくとも一つの金属元素を含む
酸化物であることを特徴とする請求項１記載の光電変換
素子。 - 【請求項３】 基板が透明絶縁基板であることを特徴と
する請求項１又は請求項２記載の光電変換素子。 - 【請求項４】 基板がＳｉ半導体基板であることを特徴
とする請求項１又は請求項２記載の光電変換素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4210885A JPH0637295A (ja) | 1992-07-14 | 1992-07-14 | 光電変換素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4210885A JPH0637295A (ja) | 1992-07-14 | 1992-07-14 | 光電変換素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0637295A true JPH0637295A (ja) | 1994-02-10 |
Family
ID=16596708
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4210885A Pending JPH0637295A (ja) | 1992-07-14 | 1992-07-14 | 光電変換素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0637295A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007165911A (ja) * | 2005-12-15 | 2007-06-28 | Ge Inspection Technologies Lp | 放射線硬質フォトダイオード設計を持つｘ線検出器 |
-
1992
- 1992-07-14 JP JP4210885A patent/JPH0637295A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007165911A (ja) * | 2005-12-15 | 2007-06-28 | Ge Inspection Technologies Lp | 放射線硬質フォトダイオード設計を持つｘ線検出器 |
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