JPS58143676A - 撮像装置用メモリ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、撮偉装置用メモリに係り、特に、工、チング
することによって溶解した第１の膜材料の部分に第２の
膜材料を前記パターンと同じツクターンまたはその逆パ
ターンをもったマスクを用いて形成する微細加工技術に
よりｐｎ接合面を構成し、該Ｐｎ接合面に直角に交わる
平面に光を受けるデバイスと該デバイスの出力を記憶す
るメモリデバイスを接続することによって効率的に半導
体中ｌこ発生する電流キャリアを集める電極を作り得る
ようにしたものである。なお、本出願人は、先に、放射
線あるいは粒子線を照射したレジスト剤によってエツチ
ングすることによって溶解した第１の膜材料の部分に第
２の膜材料を前記第１の材料を照射するのに用いたマス
クあるいはその逆パターンのマスクを用いて多層化する
方法及びその応用について種々提案してきたが、上記の
技術を撮像装置用メモリに応用したものである。

テレビジョン技術においては、画像を収録するために撮
像装置が用いられ、ＣＯＤやＢＢＤデバイスを用いて固
体化されているが、この方法によると５１２Ｘ５１２個
程度の画素を取扱うことが可能である。また、各画素に
対応して光に応答するデバイスを集積回路技術によって
平面上に形成し、これらデバイスをＸ−Ｙアドレス走査
を行うことによって読出す方法も研究されている。

而して、光に応答するデバイスに関し、従来技術におい
ては、光によって半導体中に発生する電流キャリアを集
める電極は光の入射する方向に垂直に配置される形にな
っており、そのため、キャリアを効率よく集める方法を
講じようとすると電極によって光がさえ切られる構造に
なっている。

本発明は、上述のごとき従来技術における欠点を解消し
た撮像装置用メモリを提供しようさするもので、特に、
レンズを用いて縮尺した図形パターンを画いたマスクを
通して放射線または粒子線を照射したレジスト剤によっ
てエツチングすることによって溶解した第１の膜材料の
部分に第２の膜材料を前記パターンと同じパターンまた
はその逆のパターンをもったマスクを用いて形成する方
法によりｐｎ接合面を形成し、該Ｐｎ接合面と直角に交
わる平面に光を受けるデバイスと該デバイスの出力を記
憶するメモリデバイスとを接続し、もって、半導体中に
発生する電流を効果的に集め得る電極を構成可能とした
ものである。

光によって電気を発生あるいは逆に電気によって光を発
生する面を作るには光学材料をエツチング技術によって
加工する。エツチングを行うにはレジスト画像を作るた
めにマスクと呼ばれる原板が必要である。マスクは写真
乾板のような働きをするもので加工目的物の１０倍〜１
００倍の描き易い大きさに拡大して描いた原図から写真
を得る方法で縮小製作する。先づ、加工を行うウェハの
表面に均一な厚さにレジスト剤を塗布し、硬化させる処
理を行ったあとマスクを通して光、電子線、あるいは一
般に粒子線の照射を行う。レジスト剤は粒子線の照射に
よって特定の化学溶剤に対する溶解度が変化する材料で
ある。先づ、公知の電子ビーム描画法などによって特定
の加工デバイスのパターンに対応した窓のあるマスクを
作る。次に、粒子線ビーム転写法においてこのマスクの
窓を通り抜けた粒子線によって照射されたレジスト剤の
部分を変質する。ポジ形の現像を行う場合は変質した部
分だけが溶は去すウエハ上にレジスト剤の膜パターンを
作る。次に、ウェハを溶解する化学溶剤を用いレジスト
剤の膜の付着してないウェハの部分を取り去り目的とす
るデバイスの平面的微細構造の一部を形成する。即ち、
エツチングを行う。レジスト剤はその后取り去られる。

多層化を行うために必要な条件は上述の第１のウェハの
エツチングによって取り去られた部分をうめる形で第２
の材料を形成する処理が可能であることである。

今、エツチングの完了した第１のウェハの上に別の材料
を成長させて上記の第２のウェハを形成したとすると、
この第２ウエハの面には、第１のウェハが取り去られた
部分にくぼみが生ずる。しかし、このくぼみ以外の第２
ウエハの部分が取り去られることとなるから支障がない
。取り去られるまでの処理は次のように行う。第２ウエ
ハ上に再びレジスト剤を塗布する。このとき第１ウエハ
の取り去られた第２ウエハの部分に塗布されたレジスト
剤がたまる。こととなる。ここで、第１のウェハに加工
するときに用いたマスクを通して第２のウェハ上のレジ
スト剤を照射する現像工程を行う。このときくぼみにた
まったレジスト剤を照射することとなるので照射時間を
多少長くする必要がある。ここでネガ形の現像を行う。

即ち、照射されず変質していない部分をエツチングし、
レジスト剤を除去する。このとき第１のウェハに用いた
マスクの逆のパターンを用い、ポジ形の現像工程を用い
る方がくぼみｔこたまったレジスト剤を照射する必要が
なくなるので有利である。第３のウェハを第２、第１の
ウェハの上に成長させることから第１、第２のウェハに
適用した工程をくり返すことによって第１の材料に第２
の材料をうめ込んだ構造を微細な寸法で作ることができ
る。第２の材料を導通路とすることもできる。しかし、
導通路は金属であるから、特に、この部分については上
述のマスクと同じ謄ターンをもつ電子ビーム用マスクに
よって電子ヒームを照射しこれによって金属の蒸着を行
うことによって構成できる。

本発明は、光によって電気を発生あるいは逆に電気によ
って光を発生する面を作る必要があり、このためには加
工デバイスのくり返し構造をウェハ上に作る必要があり
、また、面が多少の厚さをもつ必要があることから面を
乗せる工作台の高さを微細調整する必要がある。

第１図は、ウェハ上にマスクに画かれたパターンを転写
する方法の一例を説明するための図で、１は電子銃であ
り、これから出た電子をコンデンサレンズ系２で平行ビ
ームにしたあと３なるマスクを照射する。この電子の照
射は電子銃の下の静電的なブランキング板４によって０
Ｎ−ＯＦＦされる。マスク３は自己保持形の金蝿フォイ
ルマスクであり、構成されるべき電子デバイスに従って
作られた窓がおいており、これらを通過した電子は投影
レンズ５．６によってウェハ７の面上に像を結ぶ。この
場合、コイル８により位置合せ、絞り、および調整か行
われる。１回に露光できるフィールドは３　ＩＩ　Ｘ　
３　ｔｍ程度であり、ウェハをのせた９で示されるＸＹ
ステージをステ、プ状に移動しくり返してつ・・・全面
にｊｌ″／ｌする。このくり返し操作によって処理でき
る面積はｌ　００１１１１１Ｘ　１００龍程度であると
云われている。通常、集積回路においては、上記のくり
返し操作によって構成され発明は、このような分割を行
わず上記のくり返し構成が光によって電気を発生しある
いは電気によって光を発生する面を構成するものであっ
て、上記のマスクのパターンはこのくり返し操作によっ
てできるデバイスが相互に所定の連結が可能でなければ
ならない。このような構成法においては、通常の集積回
路を量産する場合の歩止り率では作られる面が不良であ
る場合が多くなるため、加工デバイスの精細度を下げる
こさの可能な場合に用いられる。

本発明においては、第１図において以前の加工過程によ
って作られたウェハ７の上に新しいウェハを重ね、これ
に対して上記の方法によって加工することを可能とする
ものである。このため、第１図において１０なる資料台
の高さを１１に示す油圧機構によって微細調整するこさ
を可能とし複数の層からなる構造を作る。先づ、第１図
の３なるマスクを作る電子ビーム描画装置においては電
子顕微鏡から発展した電子ビームを小さい点にしぼる技
術をもとに発展させた方法を用いており、第１図の７に
示す資料上に粒子ビームをしぼる方法も同様の方法によ
って行われる。多層化によって資料台の上の膜材料が厚
くなった場合は、上述の方法によってビームを小さい点
にしぼるために資料台の各点の高さを平等に変える必要
があり、次のような方法を用いる。すなわち、第１図の
資料台】Ｏは１２に示す油の上にある。また、１０なる
資料台は９で示されるＸＹステージに設けられた円筒状
の穴に入った形になっており、それぞれ密に接触してい
て相互に清って上下の運動が可能となっている。質料台
１θとＸＹステージ９によって作られた空間に油１２が
満たされると油１２は資料台１０とＸＹステージ９の接
触面に浸とうするが、油１２はその粘性によって外にあ
ふれることがなく、１１なる油圧装置から加えられる油
圧の増減にともなって資料台１０を上下動させることが
できる。

第２図は、上述のごとくして構成された光起電力を発生
あるいは光を発生するデバイスの見取り図を示すもので
、図中の■とθなる面で区切られたＰなる領域はＰ形半
導体、■きＯなる面で区切られたｎなる領域はｎ形半導
体である。■なる面はｐｎ接合面で＠なる方向から照射
される光の光子によって励起された電流キャリアがｐｎ
接合で低下したポテンシャル障壁を越え拡散することに
よって電流を得る。■なる面がある程度の大きさをもつ
ためにはすでに述べた多層処理をくり返す必要がある。

即ち、第２図のデノ・イスの周辺はこのデバイスとは異
なる材料によってうめられており、第２図のデバイスは
平面上にくり返し配置される。これらの異なる材料の立
体的な配置のくり返し構造は上述のエツチング法とステ
ップ・アント・リピート法によって構成される。この場
合、第２図のＰ形、ｎ形半導体からなる部分については
、各くり返しにおいて半導体材料を気相成長させ、先づ
、その上に酸化膜の気相成長を行い、ｎ影領域とする部
分にレジスト膜を塗布し粒子線照射を行い、照射されな
い酸化膜をエツチングしｎ形の不純物拡散を行う。残っ
た酸化膜を溶解して、再び、全面に酸化膜の気相成長を
行いＰ影領域とする部分に対し同様の処理を行ってＰ形
拡散を行う。なお、第２図においてＯは光が照射される
方向で、この光によって発生する起電力はｐｎ接合面の
に垂直に交る直線０■のθの方向をとる。一方Ｏの方向
からの光の照射を行う代りに■の方向に電流を通すこと
によって■なる接合面においてのなる方向へと光を発光
し放射する。このような起電力を取出すためのおよび発
光のための電流を加えるための電極となる金属は◎およ
びθなる面に接するように成長させる。

本発明は、上記の受光デバイスを形成する立体化の方法
を従来のＣＯＤやＢＢＤデバイスを用いて固体化され各
画素に対応して光に応答するデバイスを形成する集積回
路技術などに応用するものである。受光デバイスごとに
ＣＯＤなどのメモリデバイスを形成するには前もって次
に述べるような処理を行う。先づ、受光デバイスとなる
部分の両端を占める電極に当る構造の上に絶縁物の気相
成長を行い放射線などによって上記の如くポジ形のエツ
チングを行う。これによってメモリデバイスの下層にな
る上記受光デバイス両端の電極＃３導体を露出する。次
に、上記の絶縁物をエツチングするのに用いたマスクを
用い、上記露出電極導体に電子ビームによって金属蒸着
を行い導体を成長させ、絶縁物のエツチングされた部分
をうめる。

次に、受光デバイスに接続されるメモリデバイスを作る
ために、これまで加工した構造物の上部にメモリデバイ
ス用の材料を気相成長させ、上記絶縁物をエツチングす
るときに用いたマスクを用いてメモリデバイス用材料部
分のエツチングと導体部分への電子ビームによる金属蒸
着を行い、それニヨってＣＯＤなどのメモリデバイスを
形成するに必要な厚さの構造部分を作る。この間、上記
導体以外の部分に公知のＣＣＤデバイスなどを構成する
に必要な処理を行う。受光デバイスの電極につながる導
体と上記ＣＣＤデバイスなどとの接続用の導体とは上記
のマスクとは異なるパターンのマスクを作り、これによ
って金属蒸着を行うことによって接続する。

第一図は、上記の方法によって構成された撮像装置用メ
モリの構成図で、図中、Ａは受光デバイスであってＢな
る矢印の方向から受光する。Ｃは受光デバイスの電極に
つながる金属導体、Ｄは公知の方法で構成されるＣＯＤ
などのメモリデバイスで、この金属導体Ｃは、同時に、
Ａなる受光デバイスとＤなるメモリデバイスの入力側を
接続する導体で、この導体とＤなるメモリデバイス部分
およびＥなる絶縁物を構成する方法は同一マスクあるい
はその逆のパターンを持つマスクを用いるネガ形あるい
はポジ形のエツチングおよび電子ビーム蒸着などの方法
で形成する。このような方法によって構成されるメモリ
デバイスの単位構成は一定の平面内でくり返えされ、こ
の平面に投射される画像の１つの副走査線上に位置する
上記メモリデバイスを接続することによって１つのシフ
トレジスタが構成されるようにエツチング加工を行う。

以上に、本発明を単色用の撮像装置用メモリに応用した
場合について説明したが、本発明は、カラー撮傷用メモ
リに拡張することも可能である。

第４図は、本発明をカラー画像撮像用装置に適用した場
合の受光デバイスとメモリデックイスの構成例を示す図
で、（ａ）図は正面図、（ｂ）図は側面図であるが、こ
れも、上述のようなレジスト先番こよるエツチング法に
よって溶解した第１σ）膜材料の部分に第２の膜材料を
前記第１の膜材料を形成する時に用いたパターンと同じ
パターンまたはその逆のパターンをもつパターンを用い
てデノ望イスを形成する方法によって形成したものであ
る。第４図（ａ）において、Ａで示されるｐｎ接合部分
ｔま、第４図（ｂ）に示すように、ｃ、ｃ’、Ｃ”なる
電極に接続される３種のＰｎ接合部を有し、これらの接
合部ＩＬマ感応する色を異にするような材料によって構
成されている。更に、これら３つの感応色に対応してＤ
″、Ｅｏ、Ｄ“、Ｅ“に示すように、Ｄ及びＥと同様構
成のメモリデバイスを有し、これら多層化デノくイスは
同様の機能を持っている。なお、以上番こ、本発明を撮
像装置用メモリに適用した例につむ）で説明したが、本
発明は、上記実施例に限らず、例えば、メモリの入出力
を逆にすることによってドツト式の感熱プリンタ、或い
は、テレゼ受像機のブラウン管の代り等に使用すること
ができることは容易に理解できよう。

以上の説明から明らかなように、本発明によると、複数
の層によって立体化を可能とすることによって、受光デ
バイスの電極とメモリデバイスの位置関係を合理化する
ことが可能となり、撮像用メモリの小形化と機能向上を
行うことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、ウェハ上にマスクに画かれたパターンを転写
する方法の一例を説明するための概略構成図、第２図は
、本発明に使用する発光受光デバイスの一例を説明する
ための図、第３図は、本発明による撮像装置用メモリの
一例を説明するための構成図、第４図は、本発明を、カ
ラー画像撮像用装置に適用した場合の構成図で、第４図
（ａ）は正面図、第４図（ｂ）は側面図である。 】・・・電子銃、２・・・コンデンサレンズ系、３・・
・マスク、４・・・ブランキング板、５．６・・・投影
レンズ、・・・資料台、１１川油圧機構１，１２・・油
、Ａ・・・受光デバイス、ｃ、ｃｌ、Ｃ−・・電極、Ｄ
ｌＤｌ、ゴ・・・メモリデバイス、Ｅ、　　Ｉｌ、　　
ｇ″・・・絶縁物。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 図形パターンを画いたマスクを通して放射線或いは電子
   線を照射したレジスト剤によってエツチングすることに
   よって溶解した第１の膜材料の部分を形成し、該第１の
   膜材料の部分に前記Ｎ１１ターンと同じパターン又は逆
   のパターンを持つマスクを用いて第２の膜材料を形成し
   てｐｎ接合面を作り、該ｐｎ接合面と直角に交わる平面
   に光を受けるデバイスと該デバイスの出力を記憶するメ
   モリデバイスとを接続したことを特徴とする撮像装置用
   メモリ。