JPH07105483B2 - 半導体イメージセンサ - Google Patents
半導体イメージセンサInfo
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices 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; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/08—Semiconductor devices 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; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof in which radiation controls flow of current through the device, e.g. photoresistors
- H01L31/09—Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、クロストークを抑制した半導体イメージセン
サに関する。
サに関する。
［従来の技術］ 従来、半導体イメージセンサには、 ａ−Si:H ａ−Si1-xCx:H ａ−Si1-xGex:H ａ−SiF:H ａ−Si1-xNx:H ａ−Ge:H μｃ−Si:H μｃ−Si1-xCx:H μｃ−Si1-xGex:H μｃ−SiF:H μｃ−Si1-xNx:H μｃ−Ge:H 等の材料が用いられている。ここに、ａ−はアモルファ
ス半導体を、μｃ−はマイクロクリスタル半導体をそれ
ぞれ示す。ただし、式中のｘは０＜ｘ＜1.0である。
ス半導体を、μｃ−はマイクロクリスタル半導体をそれ
ぞれ示す。ただし、式中のｘは０＜ｘ＜1.0である。
これらの半導体材料で構成したｐ型、ｉ型又はｎ型の各
導電タイプの薄膜と、金属電極（Ｍと略記する。）及び
透明導電膜電極（TCOと略記する。）とを、例えば次の
ように組合せて半導体イメージセンサを構成していた。
導電タイプの薄膜と、金属電極（Ｍと略記する。）及び
透明導電膜電極（TCOと略記する。）とを、例えば次の
ように組合せて半導体イメージセンサを構成していた。
M/i/p/TCO M/p/i/TCO M/i/TCO M/n/i/p/TCO M/p/i/n/TCO M/i/i/TCO 第２図は、従来の半導体イメージセンサのうち、M/i/p/
TCOの場合の縦断面図である。
TCOの場合の縦断面図である。
この例では、絶縁体基板（１）の上に共通金属電極
（２）を形成し、続いてｉ型半導体層（３）及びｐ型半
導体層（４）を順次形成する。更に、この上にフォトエ
ッチング等の方法を用いて透明導電膜個別電極（５）を
形成したものである。
（２）を形成し、続いてｉ型半導体層（３）及びｐ型半
導体層（４）を順次形成する。更に、この上にフォトエ
ッチング等の方法を用いて透明導電膜個別電極（５）を
形成したものである。
光束Ｌは透明導電膜個別電極（５）側からこのイメージ
センサに照射されて半導体層（4,3）に達する。この
際、透明導電膜を個別電極としているから、共通金属電
極（２）と各個別電極（５）と挟まれる半導体層（4,
3）中に個別の画素が形成されており、各画素のｉ型半
導体層（３）が活性層として光キャリアを発生する。こ
のキャリアを各透明導電膜個別電極（５）で収集するこ
とにより、画像信号が得られる。ただし、金属電極を個
別電極とする一方、光入射側の透明導電膜電極を共通電
極とすることもあった。
センサに照射されて半導体層（4,3）に達する。この
際、透明導電膜を個別電極としているから、共通金属電
極（２）と各個別電極（５）と挟まれる半導体層（4,
3）中に個別の画素が形成されており、各画素のｉ型半
導体層（３）が活性層として光キャリアを発生する。こ
のキャリアを各透明導電膜個別電極（５）で収集するこ
とにより、画像信号が得られる。ただし、金属電極を個
別電極とする一方、光入射側の透明導電膜電極を共通電
極とすることもあった。
［発明が解決しようとする課題］ 以上に説明した従来の半導体イメージセンサでは、透明
導電膜個別電極（５）とは違って半導体層（4,3）が機
械的には分割されていないけれども、ｐ型半導体層
（４）の導電率を通常10-4S/cm以下にし、しかもｉ型半
導体層（３）の暗導電率を10-9S/cm以下としているため
に、障害となる導通が個別電極（５）間に生じることは
ない。しかしながら、活性層であるｉ型半導体層（３）
の導電率は光の照射により上昇して10-7S/cm以上の高い
光導電率を示すため、光照射時に隣接個別電極（５）間
に若干の導通が生じ、いわゆるクロストークが発生する
という問題があった。
導電膜個別電極（５）とは違って半導体層（4,3）が機
械的には分割されていないけれども、ｐ型半導体層
（４）の導電率を通常10-4S/cm以下にし、しかもｉ型半
導体層（３）の暗導電率を10-9S/cm以下としているため
に、障害となる導通が個別電極（５）間に生じることは
ない。しかしながら、活性層であるｉ型半導体層（３）
の導電率は光の照射により上昇して10-7S/cm以上の高い
光導電率を示すため、光照射時に隣接個別電極（５）間
に若干の導通が生じ、いわゆるクロストークが発生する
という問題があった。
この問題を解決するために半導体をフォトファブエッチ
ングによって機械的に画素に分離する方策が従来考えら
れているが、この方法ではセンサの製造プロセスが複雑
になる。また、活性層全体の光導電率を低下させる方策
も考えられるが、光キャリア発生量と光導電率との間に
正の相関があるため、この方法ではセンサ感度が著しく
低下するという問題がある。
ングによって機械的に画素に分離する方策が従来考えら
れているが、この方法ではセンサの製造プロセスが複雑
になる。また、活性層全体の光導電率を低下させる方策
も考えられるが、光キャリア発生量と光導電率との間に
正の相関があるため、この方法ではセンサ感度が著しく
低下するという問題がある。
本発明の目的は、光の照射を受けてキャリアを発生する
活性層を含む半導体層を電極で挟んだ構造を有し、一方
の電極が透光性を有する半導体イメージセンサにおい
て、半導体層を機械的に分離せず、しかもセンサ感度を
維持しながらクロストークを抑制することにある。
活性層を含む半導体層を電極で挟んだ構造を有し、一方
の電極が透光性を有する半導体イメージセンサにおい
て、半導体層を機械的に分離せず、しかもセンサ感度を
維持しながらクロストークを抑制することにある。
［課題を解決するための手段］ 本発明の半導体イメージセンサは、絶縁体基板の上に共
通電極を形成し、この共通電極の上にｉ型半導体層を含
む複数の半導体層を形成し、さらにその上に透明導電膜
個別電極を複数形成したものにおいて、前記ｉ型半導体
層の上に水素化アモルファスシリコンカーバイトまたは
水素化アモルファスシリコンナイトライドよりなる低光
導電率半導体層を形成し、前記低光導電率半導体層の上
にｐ型またはｎ型半導体層を形成し、前記ｐ型またはｎ
型半導体層の上に所定間隔をおいて透明導電膜個別電極
を複数形成し、低光導電率半導体層の光導電率を、ｉ型
半導体層及びｐ型またはｎ型半導体層の光導電率より低
くしたものである。
通電極を形成し、この共通電極の上にｉ型半導体層を含
む複数の半導体層を形成し、さらにその上に透明導電膜
個別電極を複数形成したものにおいて、前記ｉ型半導体
層の上に水素化アモルファスシリコンカーバイトまたは
水素化アモルファスシリコンナイトライドよりなる低光
導電率半導体層を形成し、前記低光導電率半導体層の上
にｐ型またはｎ型半導体層を形成し、前記ｐ型またはｎ
型半導体層の上に所定間隔をおいて透明導電膜個別電極
を複数形成し、低光導電率半導体層の光導電率を、ｉ型
半導体層及びｐ型またはｎ型半導体層の光導電率より低
くしたものである。
［作 用］ 活性層の光導電率を均一にする場合には、この活性層の
導電率上昇は、光入射側である透光性電極側の面が最も
高く、反対側の面に向かって距離のべき乗にしたがって
少なくなる。これに対して本発明に係る半導体イメージ
センサでは、導電率上昇量の大きいこの透光性電極側領
域を光導電率の低い半導体に置換する構成となっている
ので、クロストークを有効に抑制することができる。し
かも、この置換によるセンサの感度低下はごくわずかで
ある。
導電率上昇は、光入射側である透光性電極側の面が最も
高く、反対側の面に向かって距離のべき乗にしたがって
少なくなる。これに対して本発明に係る半導体イメージ
センサでは、導電率上昇量の大きいこの透光性電極側領
域を光導電率の低い半導体に置換する構成となっている
ので、クロストークを有効に抑制することができる。し
かも、この置換によるセンサの感度低下はごくわずかで
ある。
具体的には、本願発明の半導体イメージセンサである
と、光は透明導電膜個別電極側からこのイメージセンサ
に照射されて、ｐ型またはｎ型半導体層、低光導電率半
導体層、ｉ型半導体層などの複数の半導体層に達する。
この際、透明導電膜を個別電極としているから、各画素
の低光導電率半導体層およびｉ型半導体層が活性層とし
て光キャリアを発生する。この光キャリアを各透明導電
膜個別電極で収集することにより、画像信号が得られ
る。
と、光は透明導電膜個別電極側からこのイメージセンサ
に照射されて、ｐ型またはｎ型半導体層、低光導電率半
導体層、ｉ型半導体層などの複数の半導体層に達する。
この際、透明導電膜を個別電極としているから、各画素
の低光導電率半導体層およびｉ型半導体層が活性層とし
て光キャリアを発生する。この光キャリアを各透明導電
膜個別電極で収集することにより、画像信号が得られ
る。
［実施例］ 第１図は、本発明の実施例に係る半導体イメージセンサ
の構造を示す縦断面図である。
の構造を示す縦断面図である。
このイメージセンサでは、絶縁体基板（１）の上に所定
の形状にフォトエッチングして共通金属電極（２）を形
成し、続いて金属マスク等を用いて所定領域にプラズマ
CVD法等を用いてｉ型半導体層（３）、低光導電率半導
体層（６）及びｐ型半導体層（４）を順次形成する。更
にこの上全面に真空蒸着法等で透明導電膜を成膜した
後、フォトエッチング等の方法を用いて透明導電膜個別
電極（５）を形成する。
の形状にフォトエッチングして共通金属電極（２）を形
成し、続いて金属マスク等を用いて所定領域にプラズマ
CVD法等を用いてｉ型半導体層（３）、低光導電率半導
体層（６）及びｐ型半導体層（４）を順次形成する。更
にこの上全面に真空蒸着法等で透明導電膜を成膜した
後、フォトエッチング等の方法を用いて透明導電膜個別
電極（５）を形成する。
絶縁体基板（１）にはガラスや絶縁体を被覆した金属箔
等が用いられ、共通金属電極（２）を構成する材料とし
ては、Cr、Al、Zr、Ti、Ni、Ｗ等が用いられる。
等が用いられ、共通金属電極（２）を構成する材料とし
ては、Cr、Al、Zr、Ti、Ni、Ｗ等が用いられる。
ｉ型半導体層（３）としては、次の半導体材料が好適に
用いられる。ただし、式中のｘは０＜ｘ＜1.0である。
用いられる。ただし、式中のｘは０＜ｘ＜1.0である。
ａ−Si:H ａ−Si1-xGex:H ａ−SiF:H ａ−Si1-xNx:H ａ−Ge:H 低光導電率半導体層（６）としては、次の半導体材料が
好適に用いられる。ただし、式中のｘは０＜ｘ＜1.0で
ある。
好適に用いられる。ただし、式中のｘは０＜ｘ＜1.0で
ある。
ａ−Si1-xCx:H ａ−Si1-xNx:H アモルファスシリコンａ−Si:Hへの炭素や窒素のドーピ
ングにより、この層（６）の光導電率をｉ型半導体層
（３）の光導電率より１〜３桁以上小さくすることが可
能である。炭素や窒素以外に、ホウ素、リン等の不純物
を混入しても良い。
ングにより、この層（６）の光導電率をｉ型半導体層
（３）の光導電率より１〜３桁以上小さくすることが可
能である。炭素や窒素以外に、ホウ素、リン等の不純物
を混入しても良い。
ｐ型半導体層（４）としては、次の半導体材料が好適に
用いられる。ただし、式中のｘは０＜ｘ＜1.0である。
用いられる。ただし、式中のｘは０＜ｘ＜1.0である。
ａ−Si:H ａ−Si1-xCx:H ａ−Si1-xNx:H ａ−Ge:H μｃ−Si:H μｃ−Si1-xCx:H μｃ−Si1-xNx:H 透明導電膜個別電極（５）を構成する材料としては、IT
O、SnO2等が用いられる。
O、SnO2等が用いられる。
従来と同様に、光束Ｌは透明導電膜個別電極（５）側か
らこのイメージセンサに照射されて半導体層（4,6,3）
に達する。この際、透明銅電膜を個別電極としているか
ら、各画素の低光導電率半導体層（６）及びｉ型半導体
層（３）が活性層として光キャリアを発生する。このキ
ャリアを各透明導電膜個別電極（５）で収集することに
より、画像信号が得られる。ただし、金属電極を個別電
極とし、光入射側の透明導電膜電極を共通電極としても
良い。
らこのイメージセンサに照射されて半導体層（4,6,3）
に達する。この際、透明銅電膜を個別電極としているか
ら、各画素の低光導電率半導体層（６）及びｉ型半導体
層（３）が活性層として光キャリアを発生する。このキ
ャリアを各透明導電膜個別電極（５）で収集することに
より、画像信号が得られる。ただし、金属電極を個別電
極とし、光入射側の透明導電膜電極を共通電極としても
良い。
ｐ型半導体層（４の導電率を例えば10-4S/cm以下にし、
ｉ型半導体層（３）の暗導電率を例えば10-9S/cm以下と
すれば、従来と同様に個別電極（５）間の導通は生じな
い。更に、低光導電率半導体層（６）の光導電率をｉ型
半導体層（３）の暗導電率と同程度すなわち10-9S/cm以
下にすれば、低光導電率半導体層（６）とｉ型半導体層
（３）との２層からなる活性層の光照射下における導電
率を実質的にｉ型半導体層（３）の暗導電率と同程度と
することができ、光照射時も透明導電膜個別電極（５）
間の導通は生じない。
ｉ型半導体層（３）の暗導電率を例えば10-9S/cm以下と
すれば、従来と同様に個別電極（５）間の導通は生じな
い。更に、低光導電率半導体層（６）の光導電率をｉ型
半導体層（３）の暗導電率と同程度すなわち10-9S/cm以
下にすれば、低光導電率半導体層（６）とｉ型半導体層
（３）との２層からなる活性層の光照射下における導電
率を実質的にｉ型半導体層（３）の暗導電率と同程度と
することができ、光照射時も透明導電膜個別電極（５）
間の導通は生じない。
ところで、吸収係数が等しい半導体で発生する光キャリ
アの数はほぼ同じであるから、光導電率が低い半導体層
（６）ではｉ型半導体層（３）よりキャリアの再結合量
が大きいことになる。ところが、透明銅電膜個別電極
（５）と共通金属電極（２）との距離すなわち半導体層
（4,6,3）の厚みの和が0.5〜３μｍと小さく、発生する
電位差が0.5〜10Vであり、光キャリアが高電界でドライ
ブされる。したがって、ｉ型半導体層（３）の透明導電
膜個別電極（５）側領域のみを部分的に低光導電率半導
体層（６）に置換した構造を有する半導体イメージセン
サでは、センサ出力の減少はごくわずかである。
アの数はほぼ同じであるから、光導電率が低い半導体層
（６）ではｉ型半導体層（３）よりキャリアの再結合量
が大きいことになる。ところが、透明銅電膜個別電極
（５）と共通金属電極（２）との距離すなわち半導体層
（4,6,3）の厚みの和が0.5〜３μｍと小さく、発生する
電位差が0.5〜10Vであり、光キャリアが高電界でドライ
ブされる。したがって、ｉ型半導体層（３）の透明導電
膜個別電極（５）側領域のみを部分的に低光導電率半導
体層（６）に置換した構造を有する半導体イメージセン
サでは、センサ出力の減少はごくわずかである。
低光導電率半導体層（６）は、入射光の45％以上99％以
下が吸収される厚みであることが好ましい。光源波長が
550nmの場合には、吸収係数から考えて、低光導電率半
導体層（６）の厚みを500〜2000Å程度とすれば良い。
下が吸収される厚みであることが好ましい。光源波長が
550nmの場合には、吸収係数から考えて、低光導電率半
導体層（６）の厚みを500〜2000Å程度とすれば良い。
［発明の効果］ 以上に説明したように、本発明に係る半導体イメージセ
ンサは、活性層の透光性電極側領域の光導電率を、この
活性層の他の領域であるｉ型半導体層およびｐ型半導体
層の光導電率より低くしているから、この低光導電率層
の作用でサンサー感度を維持しながらクロストークを有
効に抑制することができる。
ンサは、活性層の透光性電極側領域の光導電率を、この
活性層の他の領域であるｉ型半導体層およびｐ型半導体
層の光導電率より低くしているから、この低光導電率層
の作用でサンサー感度を維持しながらクロストークを有
効に抑制することができる。
また、半導体層を機械的に分離して画素間に絶縁を施す
プロセスを必要としないから、極めて簡便にイメージセ
ンサを製作することができる。
プロセスを必要としないから、極めて簡便にイメージセ
ンサを製作することができる。
第１図は、本発明の実施例に係る半導体イメージセンサ
の構造を示す縦断面図、 第２図は、従来の半導体イメージセンサの構造の一例を
示す縦断面図である。 符号の説明 １……絶縁体基板、２……金属共通電極、３……ｉ型半
導体層、４……ｐ型半導体層、５……透明導電膜個別電
極、６……低光導電率半導体層。
の構造を示す縦断面図、 第２図は、従来の半導体イメージセンサの構造の一例を
示す縦断面図である。 符号の説明 １……絶縁体基板、２……金属共通電極、３……ｉ型半
導体層、４……ｐ型半導体層、５……透明導電膜個別電
極、６……低光導電率半導体層。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭60−74672（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−247965（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−48858（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−137484（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- 【請求項１】絶縁体基板の上に共通電極を形成し、 この共通電極の上にｉ型半導体層を含む複数の半導体層
を形成し、さらにその上に透明導電膜個別電極を複数形
成したものにおいて、 前記ｉ型半導体層の上に水素化アモルファスシリコンカ
ーバイトまたは水素化アモルファスシリコンナイトライ
ドよりなる低光導電率半導体層を形成し、 前記低光導電率半導体層の上にｐ型またはｎ型半導体層
を形成し、 前記ｐ型またはｎ型半導体層の上に所定間隔をおいて透
明導電膜個別電極を複数形成し、 低光導電率半導体層の光導電率を、ｉ型半導体層及びｐ
型またはｎ型半導体層の光導電率より低くした ことを特徴とする半導体イメージセンサ。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63318900A JPH07105483B2 (ja) | 1988-12-16 | 1988-12-16 | 半導体イメージセンサ |
| US07/450,701 US5039852A (en) | 1988-12-16 | 1989-12-14 | Semiconductor image sensor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63318900A JPH07105483B2 (ja) | 1988-12-16 | 1988-12-16 | 半導体イメージセンサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02163969A JPH02163969A (ja) | 1990-06-25 |
| JPH07105483B2 true JPH07105483B2 (ja) | 1995-11-13 |
Family
ID=18104226
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63318900A Expired - Lifetime JPH07105483B2 (ja) | 1988-12-16 | 1988-12-16 | 半導体イメージセンサ |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5039852A (ja) |
| JP (1) | JPH07105483B2 (ja) |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59110179A (ja) * | 1982-12-16 | 1984-06-26 | Hitachi Ltd | 半導体装置およびその製造法 |
| JPS63137484A (ja) * | 1986-11-29 | 1988-06-09 | Pentel Kk | 半導体デバイス |
| GB2212020B (en) * | 1987-11-03 | 1991-07-10 | Stc Plc | Optical detectors. |
-
1988
- 1988-12-16 JP JP63318900A patent/JPH07105483B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1989
- 1989-12-14 US US07/450,701 patent/US5039852A/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5039852A (en) | 1991-08-13 |
| JPH02163969A (ja) | 1990-06-25 |
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