JPS58168274A - Solid state image pickup device - Google Patents

Solid state image pickup device

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Publication number
JPS58168274A
JPS58168274A JP57051746A JP5174682A JPS58168274A JP S58168274 A JPS58168274 A JP S58168274A JP 57051746 A JP57051746 A JP 57051746A JP 5174682 A JP5174682 A JP 5174682A JP S58168274 A JPS58168274 A JP S58168274A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
state imaging
buffer layer
imaging device
solid
photoconductive film
Prior art date
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Pending
Application number
JP57051746A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yutaka Miyata
豊 宮田
Takao Chikamura
隆夫 近村
Kosaku Yano
矢野 航作
Yoshio Oota
太田 善夫
Shinji Fujiwara
慎司 藤原
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority to JP57051746A priority Critical patent/JPS58168274A/en
Publication of JPS58168274A publication Critical patent/JPS58168274A/en
Pending legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10FINORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
    • H10F39/00Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one element covered by group H10F30/00, e.g. radiation detectors comprising photodiode arrays
    • H10F39/10Integrated devices
    • H10F39/12Image sensors
    • H10F39/191Photoconductor image sensors
    • H10F39/194Photoconductor image sensors having arrangements for blooming suppression

Landscapes

  • Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
  • Light Receiving Elements (AREA)

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。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は固体撮像装置に関し、特に光導電膜を積層した
型の固体撮像装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a solid-state imaging device, and particularly to a type of solid-state imaging device in which photoconductive films are laminated.

家庭用ビデオテープレコーダの普及に伴ない、ビデオカ
メラの需要も急激に増加しているが、固体撮像装置は、
小型、軽量、低消費電力等の多くの特徴を有するため、
家庭用ビデオテープレコーダのカメラとして本命視され
ている。本発明は前記固体撮像装置の特徴に加え、高感
度で耐ブルーミング特性の良い固体撮像装置を提供する
ものである。
With the spread of home video tape recorders, the demand for video cameras is rapidly increasing, but solid-state imaging devices are
Because it has many features such as small size, light weight, and low power consumption,
It is considered the favorite camera for home video tape recorders. In addition to the features of the solid-state imaging device described above, the present invention provides a solid-state imaging device with high sensitivity and good blooming resistance.

信号走査機能を有する半導体基板上に光導電膜を積層し
た構成の固体撮像装置(以下積層型固体撮像装置と呼ぶ
)は、通常の81半導体のみよりなる固体撮像装置に比
べて、光利用率が大であることから高感度であり、また
入射光は、はとんど光導電膜で吸収されることから、画
像劣化の原因となるスメアリング現象が生じにくいとい
う特徴を有する。しかしながら、通常の撮像管ターゲッ
ト用の光導電膜が平担なフェースプレート上に形成され
るのに対し、積層型固体撮像装置の場合には、段差を有
゛する′半導体回路基板上に形成する必要があり、光導
電膜には、多くの制約が生ずる。
A solid-state imaging device that has a structure in which a photoconductive film is stacked on a semiconductor substrate with a signal scanning function (hereinafter referred to as a stacked solid-state imaging device) has a higher light utilization rate than a solid-state imaging device that is made only of ordinary 81 semiconductors. Because of its large size, it has high sensitivity, and since most of the incident light is absorbed by the photoconductive film, it has the characteristic that smearing phenomenon, which causes image deterioration, is less likely to occur. However, whereas the photoconductive film for a normal image pickup tube target is formed on a flat face plate, in the case of a stacked solid-state imaging device, it is formed on a semiconductor circuit board with steps. There are many restrictions on the photoconductive film.

以下図面に従って、積層型固体撮像装置の基本構成につ
いて説明し従来の欠点について述べる。
The basic structure of the stacked solid-state imaging device will be explained below with reference to the drawings, and the drawbacks of the conventional structure will be described.

第1図は、信号走査回路に、COD (電荷結合素子)
を用いた場合の積層型固体撮像装置の一絵素の断面図で
あり、第2図は、第1図構成の固体撮像装置の一絵素を
複数個配列した場合の平面図である。また、第3図は、
第1図に示す構成の固体撮像装置の一絵素の等価回路図
である。
In Figure 1, a COD (charge coupled device) is used in the signal scanning circuit.
FIG. 2 is a cross-sectional view of one pixel of a stacked solid-state imaging device using the structure shown in FIG. Also, Figure 3 shows
2 is an equivalent circuit diagram of one pixel of the solid-state imaging device having the configuration shown in FIG. 1. FIG.

これらの図において、P型8i基板10に、n+型領領
域11形成しダイオード領域とする。12は、ダイオー
ド領域11よシ移された信号電荷を垂直方向に読み出す
ための電荷転送段であシ、絶縁層14を介したゲート電
極16にょシ駆動される。膜厚約5000人のポIJ8
iで形成されたゲート電極16は、信号電荷を垂直方向
に転送する転送電極として作用するとともに、ダイオー
ド領域11に蓄積された信号電荷を電荷転送段12に読
み込むためのゲート電極の作用も兼ねている。
In these figures, an n+ type region 11 is formed on a P type 8i substrate 10 to serve as a diode region. Reference numeral 12 denotes a charge transfer stage for vertically reading out the signal charges transferred from the diode region 11, and is driven by the gate electrode 16 via the insulating layer 14. PoIJ8 with a film thickness of about 5000 people
The gate electrode 16 formed by i acts as a transfer electrode to transfer signal charges in the vertical direction, and also acts as a gate electrode to read the signal charges accumulated in the diode region 11 into the charge transfer stage 12. There is.

17は、入射光21によシ光導電膜19で発生した信号
電荷を集めるための第一電極であり、ダイオード領域1
1と電気的に接続されている。第一電極17とゲート電
極16とは、P2O等の低融点ガラス層16にょシ絶縁
されている。18は、膜厚が約3000人のZnS・ 
で形成された緩衝層であ夛、膜厚が約7oooAのZn
xCd+−xTe(In)テ形成された光導電膜19の
下地の段差を緩和し、良好な下地を提供するとともに、
正孔の注入を阻止する働きも有している。20は、光導
電体19の表面に形成された透明電極であり、入射光2
1は、透明電極2o側よシ入射する。
17 is a first electrode for collecting signal charges generated in the photoconductive film 19 by the incident light 21;
1 and is electrically connected. The first electrode 17 and the gate electrode 16 are insulated by a low melting point glass layer 16 such as P2O. No. 18 is a ZnS film with a film thickness of about 3000.
The buffer layer is made of Zn with a thickness of approximately 700A.
xCd+-xTe(In) Alleviates the step difference in the base of the formed photoconductive film 19 and provides a good base,
It also has the function of blocking injection of holes. 20 is a transparent electrode formed on the surface of the photoconductor 19, and the incident light 2
1 is incident from the transparent electrode 2o side.

上記構成の固体撮像装置において、CODは二相駆動に
より駆動される。この場合、光導電膜19にとっての最
大の段差は、第2図中のム−Bで示した断面部であり、
1.0〜1.2μmの段差が存在する。また、第一電極
17の材料としては、Mo。
In the solid-state imaging device having the above configuration, the COD is driven by two-phase driving. In this case, the largest step difference for the photoconductive film 19 is the cross section indicated by M-B in FIG.
There is a step difference of 1.0 to 1.2 μm. Further, the material of the first electrode 17 is Mo.

Ta、W等の金属を用いるが、入射光がSi基板に達し
、スメアリング現象を生じさせないためには、十分な遮
光性を持たせる必要があシ、少なくとも1000Å以上
の厚みで形成する。絵素を各々独立なものとするために
は、第一電極17を、モザイク状に分離する必要があシ
、第1図の分離部22においても段差が生ずる。これら
の二種類の段差は、光導電膜19の暗電流を増加させ、
耐圧を著るしく低下させる。
Metals such as Ta and W are used, but in order to prevent incident light from reaching the Si substrate and causing a smearing phenomenon, it is necessary to have sufficient light-shielding properties, and the thickness is at least 1000 Å. In order to make each picture element independent, it is necessary to separate the first electrode 17 into a mosaic pattern, and a step also occurs in the separating section 22 of FIG. These two types of steps increase the dark current of the photoconductive film 19,
Significantly lowers pressure resistance.

上記二つの段差緩和のために必要な緩衝層18の厚みに
ついて以下に述べる。平担な基板に、1000人の電極
がモザイク状に形成され、1000人の段差だけが存在
するときには、約3000Å以上の緩衝層を設けること
にょシ光導電膜の特性は、全く平担な場合と同等の特性
を示す。ところが、実際の固体撮像装置では上記第一電
極の段差以外に、約1.Q〜1.2μm以上の段差を有
する。
The thickness of the buffer layer 18 necessary for alleviating the above two steps will be described below. When 1,000 electrodes are formed in a mosaic pattern on a flat substrate, and only 1,000 steps exist, it is necessary to provide a buffer layer with a thickness of about 3,000 Å or more. Shows characteristics equivalent to . However, in an actual solid-state imaging device, in addition to the step of the first electrode, there is a difference of approximately 1. Q~ It has a level difference of 1.2 μm or more.

この段差は、約1.Qμ論以上の低融点ガラス層によシ
緩和される。この時、光導電膜の耐圧に影響を及ぼす要
因は、最大傾斜角度であシ第4図に示したように、最大
傾斜角度が36°以上となると光導電膜の耐圧が低下し
始める。固体撮像装置は、よシ小型化、すな、わちチッ
プサイズの減少が望まれるが、チップサイズの減少に伴
ってい配線材料等の厚みを薄くできるわけではなく、段
差部の最大傾斜角度が増大する結果となる。−例として
、第1図の構成の積層型固体撮像装置で、捧インチ光学
系適用サイズの場合、最大傾斜角度は、40〜46°と
なる。この傾斜角度が光導電膜の耐圧に影響をおよぼさ
ないようにするには、少なくとも5000人程度0緩衝
層18を必要とする。緩衝層18としてZn5e  を
用いると、Zn5eが高抵抗であるため、このように膜
厚を増加させると、光導電膜19の動作電圧の大巾な上
昇を引き起こし、半導体回路基板の耐圧(主にSiダイ
オードの耐圧)にとって望ましいことではない。上記の
例においては信号走査回路がCODである積層型固体撮
像装置について述べたが、信号走査回路としてB B 
D (Bucket Brigade device 
)を用いた積層型一体操像装置の場合も同様な問題が生
じる。またMOSスイッチをマトリクス状に構成し、M
OSアドレス機能を有する積層型固体撮像装置の場合も
同様な問題が生ずる。
This step is approximately 1. It is relaxed by a glass layer with a low melting point higher than Qμ theory. At this time, the factor that affects the breakdown voltage of the photoconductive film is the maximum inclination angle.As shown in FIG. 4, when the maximum inclination angle becomes 36° or more, the breakdown voltage of the photoconductive film begins to decrease. It is desirable for solid-state imaging devices to be more compact, that is, to reduce the chip size, but the reduction in chip size does not necessarily mean that the thickness of the wiring material can be reduced, and the maximum angle of inclination of the stepped portion is This results in an increase in - As an example, in the case of a stacked solid-state imaging device having the configuration shown in FIG. 1 and a size to which an inch-long optical system is applied, the maximum inclination angle is 40 to 46 degrees. In order to prevent this inclination angle from affecting the breakdown voltage of the photoconductive film, at least about 5000 buffer layers 18 are required. When Zn5e is used as the buffer layer 18, since Zn5e has a high resistance, increasing the film thickness in this way causes a large increase in the operating voltage of the photoconductive film 19, and the withstand voltage (mainly This is not desirable for the breakdown voltage of the Si diode. In the above example, a stacked solid-state imaging device in which the signal scanning circuit is COD was described, but the signal scanning circuit is B B
D (Bucket Brigade device
) A similar problem arises in the case of a laminated monolithic imager. In addition, MOS switches are configured in a matrix, and M
A similar problem occurs in the case of a stacked solid-state imaging device having an OS address function.

緩衝層18としてZn5eを用いた場合のもう一つの欠
点として光導電膜19で生成する最大信号電荷量と電荷
転送段12の最大取扱い電荷量のノ(ランスの問題があ
る。
Another disadvantage of using Zn5e as the buffer layer 18 is the problem of the difference between the maximum amount of signal charge generated in the photoconductive film 19 and the maximum amount of charge handled by the charge transfer stage 12.

第3図の一絵素の等価回路図を用いてこの問題を説明す
る。第3図において、31は、第一電極17と透明電極
20(第3図中に20亀で示す。
This problem will be explained using the equivalent circuit diagram of one picture element in FIG. In FIG. 3, 31 indicates the first electrode 17 and the transparent electrode 20 (indicated by 20 squares in FIG. 3).

またゲート電極を151Lで示す)ではさまれた光導電
膜19と緩衝層18の容量であり、その大きさを伽で表
わす。32は、P型Si基板10とn+型領領域11形
成されたダイオードの容量であシ、その大きさをOsで
表わす。33は第一電極17とゲート電極16との間で
寄生的に発生する容量であり、その大きさをOpで表わ
す。また34をノードと称し、その電位をノード電位と
以下称する。
It is the capacitance of the photoconductive film 19 and the buffer layer 18 which are sandwiched between the gate electrode (151L), and its size is expressed by a symbol. 32 is the capacitance of the diode formed between the P-type Si substrate 10 and the n+ type region 11, and its size is expressed as Os. 33 is a capacitance that is parasitically generated between the first electrode 17 and the gate electrode 16, and its size is expressed as Op. Further, 34 is referred to as a node, and its potential is hereinafter referred to as a node potential.

ここでノード電位は、第一電極17の電位に等しい。こ
の時、−絵素あたシ蓄積可能な電荷Q晶axは、信号読
み込み後のノード電位と透明電極201Lの電位差をΔ
Vとすると、 で表わすことができる。ここでC丁= Cm + Cp
 + Osであシ全容量を表わす、これに対し、電荷転
送段12の1バケツ+4たシの最大取扱い電荷量をQm
axq酩x ) Qmaxとなる場合には、残像現象や
転送段でのオーバーフロー現象を引き起こす。後者のオ
ーバーフロー現象は、いわゆるプルーミング現象となる
。前記した例の固体撮像装置の場合、QWi&X/ Q
max > 8 にもおよぶ。
Here, the node potential is equal to the potential of the first electrode 17. At this time, the charge Q crystal ax that can be accumulated per picture element is Δ
When V, it can be expressed as follows. Here, C = Cm + Cp
+ Os represents the total capacitance, whereas the maximum handling charge amount of 1 bucket + 4 buckets of the charge transfer stage 12 is Qm.
axq(x)Qmax, it causes an afterimage phenomenon and an overflow phenomenon at the transfer stage. The latter overflow phenomenon is a so-called pluming phenomenon. In the case of the solid-state imaging device in the example described above, QWi&X/Q
max > 8.

一方光導電膜19として、アモルファスシリコンを用い
た場合も、緩衝層18としてZn5eを用いると、上述
した動作電圧の上昇や電荷ノ(ランスの問題が生ずる。
On the other hand, even when amorphous silicon is used as the photoconductive film 19, when Zn5e is used as the buffer layer 18, the above-described problems of increased operating voltage and charge lance will occur.

また緩衝層18を用いない場合には、解像度を確保する
ために、光導電膜の印加電圧を高くする必要があり、こ
の時は、また電荷のぷランスや、半導体回路基板の耐圧
にとって望ましくない。
In addition, when the buffer layer 18 is not used, it is necessary to increase the voltage applied to the photoconductive film in order to ensure resolution, which is also undesirable for the charge balance and the breakdown voltage of the semiconductor circuit board. .

これらの現象を防止するためには、全容量0丁(−〇に
十〇s+Cp)の減少、あるいは、光導電膜19の動作
電圧の低下をはかる必要がある。特に後者の動作電圧の
低下をはかることは、走査回路側の負担を軽減するため
に重要である。
In order to prevent these phenomena, it is necessary to reduce the total capacity (-0 to 10 seconds+Cp) or lower the operating voltage of the photoconductive film 19. In particular, reducing the latter operating voltage is important in order to reduce the burden on the scanning circuit.

本発明は、上述したような、積層型固体撮像装置の実用
化をはばんでいた、光導電膜の耐圧不良や、残像および
ブルーミング現象を大巾に改善し、さらに焼きっけや解
像度劣化の非常に少ない光導電膜を積層した固体撮像装
置を提供することを目的とする。
The present invention greatly improves the breakdown voltage problems of photoconductive films, afterimages, and blooming phenomena that have hindered the practical use of stacked solid-state imaging devices, as described above, and also reduces burn-out and resolution deterioration. An object of the present invention is to provide a solid-state imaging device in which a very small number of photoconductive films are stacked.

上述したように、段差の緩和のためには、厚い緩衝層が
必要であるが、従来の固体撮像装置のように、緩衝層と
してZn8eを用いた時には、光導電膜の動作電圧の増
加をまねく。緩衝層として低抵抗の材料を用いれば、上
記の問題は解決されるが、この時隣接絵素へ信号電荷の
流出を止め、解康度を確保するには所定以上の抵抗を有
することも必要である。
As mentioned above, a thick buffer layer is necessary to alleviate the level difference, but when Zn8e is used as the buffer layer as in conventional solid-state imaging devices, it increases the operating voltage of the photoconductive film. . The above problem can be solved by using a low-resistance material as the buffer layer, but at this time, it is also necessary to have a resistance higher than a certain level in order to prevent the signal charge from flowing to adjacent pixels and ensure resolution. It is.

本発明者等は、上記目的のため緩衝層としてZn8 、
 Ca5e 、06B (D検討を行なってきたが、Z
nSは、 Zn5eよシ抵抗が高く、edge、 06
13は、抵抗が低すぎ解像度に問題が生ずることがわか
った。ところがZnSおよびO40の固溶体またはZn
8eとCa5eの固溶体によシ、抵抗の制御を検討した
結果、非常に良好な緩衝層が得られることがわかった。
The present inventors used Zn8 as a buffer layer for the above purpose.
Ca5e, 06B (D has been considered, but Z
nS has higher resistance than Zn5e, edge, 06
It was found that the resistance of No. 13 was too low, causing a problem in resolution. However, solid solution of ZnS and O40 or Zn
As a result of investigating the control of resistance using a solid solution of 8e and Ca5e, it was found that a very good buffer layer could be obtained.

解像度の目安としては、光導電膜の容量と抵抗との積で
表わされる時定数τが適当である。緩衝層をZnxCd
l−xse で厚み5000人に形成し、光導電膜をZ
nyC4+−yTe(Xn)  テア000人形成した
場合、X−0,5以上では、時定数τは数百mB60か
ら数式となり、1フレ一ム期間(信号積分期間: 3s
、:amsec)に比し十分長く問題はない。ところが
、X=0.4以下では、τは数十myr、から数m5i
r、となり、この場合には、緩衝層を30oO〜600
0人とすれば問題はない。
As a measure of the resolution, the time constant τ, which is expressed as the product of the capacitance and resistance of the photoconductive film, is suitable. ZnxCd buffer layer
The photoconductive film was formed to a thickness of 5000 mm using
When 000 nyC4+-yTe(Xn) members are formed, the time constant τ becomes a formula from several hundred mB60 for X-0.5 or more, and one frame period (signal integration period: 3 s)
, :amsec), so there is no problem. However, below X=0.4, τ is several tens of myr to several m5i
r, and in this case, the buffer layer is 30oO~600o
There is no problem if there are 0 people.

次に、本発明の固体撮像装置を実施例に基づいて説明す
る。第6図は、信号走査回路がCODである本発明の一
実施例における積層型固体撮像装置の要部断面図であシ
、撮像装−の構成と緩衝層の組成と厚みを除いては、同
一である。従って、緩衝層2B以外の番号は第1図と同
じ番号を付し、第一電極17までの形成方法の説明は省
略する。
Next, the solid-state imaging device of the present invention will be described based on examples. FIG. 6 is a sectional view of essential parts of a stacked solid-state imaging device according to an embodiment of the present invention in which the signal scanning circuit is a COD, except for the configuration of the imaging device and the composition and thickness of the buffer layer. are the same. Therefore, the numbers other than the buffer layer 2B are given the same numbers as in FIG. 1, and the explanation of the method of forming up to the first electrode 17 is omitted.

第6図ニオイテ、緩衝層28としてZnxC1+−xs
eまたはZnxCd 1−xsを100o人の厚みを有
する勘17とPSG16上に形成する。形成方法は、真
空蒸着、CvDまたはスパッタリングの何れでも良いが
、本実施例では、Zn8・とCa5eまたはZn8とC
dSを所定の比率で混合し、ホットプレスしたX=o、
6〜0.75にて蒸着し緩衝層28とした。
FIG. 6 Niote, ZnxC1+-xs as buffer layer 28
Formed on the groove 17 and PSG 16 having a thickness of 100 degrees. The formation method may be vacuum evaporation, CvD or sputtering, but in this example, Zn8 and Ca5e or Zn8 and C
dS mixed at a predetermined ratio and hot pressed X=o,
6 to 0.75 to form the buffer layer 28.

これは、znseとC,dseまたはZnSと048を
別々のるつぼ°よシ同時蒸着しても差しつかえない。こ
の後、連続してZnyCdl−yTe(In)  を約
0.7μm蒸着踵真空熱処理の後、光導電膜19とする
。透明導電膜2oとして、ITO膜をスパッタリング法
にて約1ooo人形成すれば、本実施例の積層型固体撮
像装置が構成される。
For this purpose, Znse and C, dse or ZnS and 048 may be simultaneously deposited in separate crucibles. Thereafter, ZnyCdl-yTe(In) is continuously deposited to a thickness of about 0.7 μm and subjected to vacuum heat treatment to form a photoconductive film 19. The stacked solid-state imaging device of this embodiment is constructed by forming about 1000 ITO films as the transparent conductive film 2o by sputtering.

緩衝層としてZno、ys Cjda、2sseを用イ
タ場合を、従来のZn5e 3000人の場合と比較し
たものが第6図と次表である。
Figure 6 and the following table compare the case where Zno, ys Cjda, and 2sse were used as the buffer layer with the case where 3000 people were using conventional Zn5e.

第6図は、信号出力と解像度を光導電膜の印加電圧(第
一電極17と透明電極20間の電位)に対して図示した
ものである。信号出力の光導電膜印加電圧依存性を、従
来の約3000人の厚みのZnS・を緩衝層とした場合
(第6図の曲線ム−1)と、本実施例の場合(同図の曲
線ム−2)で比較すると明らかなように従来、光導電膜
印加電圧が8マ以上必要であったのに対し、本実施例に
おいては、約3vで十分である。また、解像度の劣化も
、第6図の曲線B−2に示すようにほとんどない。一方
、次表は、光導電膜の耐圧(この場合、白点キズ発生電
圧)と1−あたシの静電容量を比較した一例である。緩
衝層の厚みを増加させることにより、耐圧が非常に改善
されている。また、動作電圧の低下にあいまって、静電
容量も減少し、残像の点および、走査回路の耐圧にとっ
て非常に有利となる。
FIG. 6 illustrates the signal output and resolution versus the applied voltage to the photoconductive film (the potential between the first electrode 17 and the transparent electrode 20). The dependence of the signal output on the voltage applied to the photoconductive film is shown in the case of the conventional case where ZnS with a thickness of about 3000 mm is used as the buffer layer (curve M-1 in Figure 6) and in the case of this example (curve in the same figure). As is clear from the comparison with MU-2), conventionally the voltage applied to the photoconductive film was required to be 8 V or more, whereas in this embodiment, about 3 V is sufficient. Furthermore, there is almost no deterioration in resolution, as shown by curve B-2 in FIG. On the other hand, the following table is an example of a comparison between the withstand voltage (in this case, the voltage at which white spots occur) and the capacitance of the photoconductive film. By increasing the thickness of the buffer layer, the withstand voltage is greatly improved. In addition, as the operating voltage decreases, the capacitance also decreases, which is very advantageous in terms of image retention and the withstand voltage of the scanning circuit.

表 さらに、もう一つ大きな効果として、光導電膜−にZn
yCd 1−yTe(In )を用いた時、Zn8eを
緩衝層とすると、動作電圧が8v以下となった場合、焼
きつけが目立ってくるが、ZnxOd+−xseまたは
ZnxCd + −)C8緩衝層とすると、全く焼きっ
けが生じない。この原因としては、以下のように考えら
れる。光導電膜を蒸着後、600〜550℃で6〜10
分の熱処理を施こすが、この時、成分元素である艶があ
る程度蒸発する。この結果Zn8eを緩衝層とした場合
、ZnyCdl−yTe(In)  中にはcdノ空孔
が数多く存在し、アクセプターレベルを形成する。この
レベルはキャリアー〇トラップとして働く。トラップさ
れたキャリアは空間電荷を形成して光導電膜の電界を変
化させる。この結果キャリアの飛程μτXが減少し、光
が入射していた部分では信号電荷の減少が生じ、焼きつ
けとなる。
Furthermore, another major effect is that Zn is added to the photoconductive film.
When using yCd1-yTe(In) and using Zn8e as a buffer layer, burn-in becomes noticeable when the operating voltage is 8V or less, but when using ZnxOd+-xse or ZnxCd+-)C8 buffer layer, No burning occurs at all. The reasons for this are thought to be as follows. After the photoconductive film is deposited, the temperature is 600-550°C for 6-10
It is heat-treated for several minutes, but at this time, the luster that is the component element evaporates to some extent. As a result, when Zn8e is used as a buffer layer, many CD vacancies exist in ZnyCdl-yTe(In) and form acceptor levels. This level acts as a carrier 〇 trap. The trapped carriers form space charges and change the electric field of the photoconductive film. As a result, the carrier range μτX decreases, and the signal charge decreases in the portion where the light was incident, resulting in burn-in.

一方、緩衝層としてZnxCA +−xseまたはZn
lCl+ −xsを使用した場合、緩衝層のCdがZn
yCd 1−yTe(In )中に拡散し、Ca空孔の
生成を阻止する。このため、焼きつけは生じないと考え
られる。
On the other hand, ZnxCA + -xse or Zn as a buffer layer
When lCl+ -xs is used, Cd in the buffer layer is Zn
It diffuses into yCd1-yTe(In) and prevents the formation of Ca vacancies. Therefore, it is considered that burn-in does not occur.

本発明の積層型固体撮像装置の他の実施例を、再び第6
図を用いて説明する。
Another embodiment of the stacked solid-state imaging device of the present invention will be described again in the sixth embodiment.
This will be explained using figures.

第一電極17と絶縁体16上の緩衝層28/fi、、前
述の実施例の場合と同様に形成する。上記の緩衝層28
上に光導電膜19としてアモルファスSiを、約1μn
形成する。その後、透明電極20として、ITO膜をス
パッタリング法により1000^形成する。本実施例の
場合、スパッタリング法あるいはグロー放電法によりア
モルファスSi l形成している。これらの薄膜形成法
は、真空蒸着法に比べて、カバレージが良好で耐圧も良
い、従って、ZnXCd1−X5(51)るいはZnX
Cd1−xs で形成される緩衝層28は、前述の実施
例はどの厚みは必要なく、本実施例では、ZnXC3e
i I −XSe を!=0.5の組成比で厚み300
0ムで形成している。第7図は上述した構成の積層型個
体撮儂装置と従来の緩衝層28のない固体撮像装置の信
号出力と解像度の光導電膜印加電圧に対する依存性を示
したものである。緩衝層28の抵抗は、アモルファス阻
の抵抗に比べ十分低いため、信号出力の光導電膜1 印加電圧依存性は、緩衝層28の有無にはよらない(第
7図0曲1/ac−1,0−2)。トコロカ、解像度は
、緩衝層28がない場合には、第7図の曲線D−1に示
すように光導電膜印加電圧の低下に伴ない急激に低下す
るのに比し、D−2に示すように本実施例では、信号出
力が飽和している間は、はとんど解像度の劣化はない。
The buffer layer 28/fi on the first electrode 17 and the insulator 16 is formed in the same manner as in the previous embodiment. The above buffer layer 28
Amorphous Si is deposited on top as a photoconductive film 19 in a thickness of about 1 μn.
Form. Thereafter, an ITO film 1000^ is formed as a transparent electrode 20 by a sputtering method. In this embodiment, amorphous Si is formed by sputtering or glow discharge. These thin film formation methods have better coverage and higher voltage resistance than vacuum evaporation methods.
The buffer layer 28 formed of Cd1-xs does not need to have any thickness in the previous embodiment, and in this embodiment, it is made of ZnXC3e.
i I −XSe! = 0.5 composition ratio, thickness 300
It is formed with 0m. FIG. 7 shows the dependence of the signal output and resolution on the voltage applied to the photoconductive film of the stacked solid-state imaging device having the above-described structure and the conventional solid-state imaging device without the buffer layer 28. Since the resistance of the buffer layer 28 is sufficiently lower than that of an amorphous layer, the dependence of the signal output on the voltage applied to the photoconductive film 1 does not depend on the presence or absence of the buffer layer 28 (Fig. ,0-2). In contrast, when there is no buffer layer 28, the resolution rapidly decreases as the voltage applied to the photoconductive film decreases as shown in curve D-1 of FIG. 7, but as shown in curve D-2. In this embodiment, as long as the signal output is saturated, there is almost no deterioration in resolution.

上記二つの実施例の場合、緩衝層の組成Xは、第一電極
から、蒸着時の組成制御によシ光導電膜に向かって減少
させている。このため、隣接の第一電極間は、高抵抗と
なり、解像度としては、より有利となっている。
In the above two embodiments, the composition X of the buffer layer is decreased from the first electrode toward the photoconductive film by controlling the composition during deposition. Therefore, the resistance between adjacent first electrodes is high, which is more advantageous in terms of resolution.

また、上記実施において、走査回路としてはCODを用
いた例を示したが、これは、BBDやMOSアドレス型
でも全く同様な効果が得られることは言うまでもない。
Further, in the above embodiment, an example was shown in which a COD was used as the scanning circuit, but it goes without saying that the same effect can be obtained with a BBD or MOS address type.

さらに、他の光導電膜、例えば5b8s等を用いても同
様な効果は得られる。
Furthermore, similar effects can be obtained by using other photoconductive films such as 5b8s.

以上説明したように本発明はSi走査デバイスと光導電
膜を組み合わせた構成の固体撮像装置の改良に関し、本
発明の固体装置を用いるなら、光導電膜の耐圧の向上、
動作電圧の値下および解像度の劣化の防止がはかれる。
As explained above, the present invention relates to the improvement of a solid-state imaging device having a configuration in which a Si scanning device and a photoconductive film are combined.
This prevents the operating voltage from decreasing and the resolution from deteriorating.

動作電圧の低下はブt−ミングや残像をも低減する。ま
た、従来焼きつけの多かった光導電膜においては、焼き
つけはほとんど発生しなくなる。従って、その産業上の
意義は極めて高いものである。
Reducing the operating voltage also reduces brightening and image retention. In addition, in the photoconductive film, which conventionally suffered from a lot of burning, almost no burning occurs. Therefore, its industrial significance is extremely high.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は従来の固体撮像装置の要部断面図、第2図は同
固体撮像装置の要部平面図、第3図は同固体撮像装置の
一絵素の等価回路図、°第4図は光導電膜積層型固体撮
像装置の光導電膜の耐圧と段差部最大傾斜角度との関係
を示した図、第6図は本発明の一実施例における固体撮
像装置の要部断面図、第6図は本発明の一実施例におけ
る固体撮像装置と従来の固体撮像装置の特性を比較して
示した図、第7図は本発明の他の実施例における固体撮
像装置と従来の固体撮像装置の特性を比較して示した図
である。 10・・・・・・P型S1基板、11・・・・・・♂型
領域、12・・・・・・電荷転送段、14・・・・・・
絶縁層、16・・・・・・ゲート電極、16・・・・・
・低融点ガラス層、17・・・・・・第1電極、18・
・・・・・緩衝層、19・・・・・・光導電体、2−0
・・・・・・透明電極、21・・・・・・入射光。 第3図 第4図 1に火りa斜角度 第5図 第6′図 第7図 九*it、膜仰刀■電圧(VJ
Figure 1 is a sectional view of the main parts of a conventional solid-state imaging device, Figure 2 is a plan view of the main parts of the same solid-state imaging device, Figure 3 is an equivalent circuit diagram of one pixel of the same solid-state imaging device, ° Figure 4 6 is a diagram showing the relationship between the withstand voltage of the photoconductive film and the maximum inclination angle of the stepped portion in a photoconductive film stacked solid-state imaging device, FIG. FIG. 6 is a diagram comparing the characteristics of a solid-state imaging device according to an embodiment of the present invention and a conventional solid-state imaging device, and FIG. 7 is a diagram showing a comparison between a solid-state imaging device according to another embodiment of the present invention and a conventional solid-state imaging device. FIG. 10...P type S1 substrate, 11...♂ type region, 12...charge transfer stage, 14...
Insulating layer, 16...Gate electrode, 16...
・Low melting point glass layer, 17...First electrode, 18.
...Buffer layer, 19...Photoconductor, 2-0
...Transparent electrode, 21...Incoming light. Fig. 3 Fig. 4 Fig. 1 shows the angle of fire a.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 (1)ダイオード領域と、上記ダイオード領域に蓄積さ
れた信号電荷を走査する回路素子を有する半導体基板と
、上記ダイオード領域の一部で開孔するように上記半導
体基板上に形成された絶縁膜と、上記開孔部を介して一
部が上記ダイオード領域に接するように単位絵素ごとに
上記絶縁膜上に形成された第一電極と、上記第一電極お
よび上記絶縁膜上において少なくともC6をその成分元
素に含む化合物半導体にて形成された緩衝層と、上記緩
衝層上に光導電膜を介して形成された透明電極とからな
ることを特徴とする固体撮像装置。 (2)緩衝層がZnxCdl−x 5e(0(J(1)
 よシなることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載
の固体撮像装置。 (3)緩衝層がZnxCd+−x 8(0<X<1 )
よシなることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の
固体撮像装置。 (4)光導電膜がZnyOdl−yTe(In)あるい
はアモルファスシリコンであることを特徴とする特許請
求の範囲第1項、第2項または第3項記載の固体撮像装
置。 (6)緩衝層の膜厚が30oO人であることを特徴とす
る特許請求の範囲第1項、第2項または第3項記載の固
体撮像装置。 (6)緩衝層の組成比Xが第一電極から光導電膜の方向
にいくにしたがって減少することを特徴とする特許請求
の範囲第2項記載の固体撮像装置。
[Scope of Claims] (1) A semiconductor substrate having a diode region and a circuit element for scanning signal charges accumulated in the diode region, and a semiconductor substrate having an opening formed in a part of the diode region. an insulating film formed, a first electrode formed on the insulating film for each unit pixel so that a portion thereof is in contact with the diode region through the opening, and the first electrode and the insulating film. A solid-state imaging device comprising: a buffer layer formed of a compound semiconductor containing at least C6 as a component element; and a transparent electrode formed on the buffer layer with a photoconductive film interposed therebetween. (2) The buffer layer is ZnxCdl-x 5e(0(J(1)
A solid-state imaging device according to claim 1, characterized in that: (3) Buffer layer is ZnxCd+-x 8 (0<X<1)
A solid-state imaging device according to claim 1, characterized in that: (4) A solid-state imaging device according to claim 1, 2, or 3, wherein the photoconductive film is ZnyOdl-yTe (In) or amorphous silicon. (6) A solid-state imaging device according to claim 1, 2, or 3, wherein the buffer layer has a thickness of 300 μm. (6) The solid-state imaging device according to claim 2, wherein the composition ratio X of the buffer layer decreases from the first electrode toward the photoconductive film.
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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5527772A (en) * 1978-08-18 1980-02-28 Matsushita Electric Ind Co Ltd Solid state pickup device

Patent Citations (1)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5527772A (en) * 1978-08-18 1980-02-28 Matsushita Electric Ind Co Ltd Solid state pickup device

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