JPS5840985A - 固体撮像素子 - Google Patents
固体撮像素子Info
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- JPS5840985A JPS5840985A JP56138570A JP13857081A JPS5840985A JP S5840985 A JPS5840985 A JP S5840985A JP 56138570 A JP56138570 A JP 56138570A JP 13857081 A JP13857081 A JP 13857081A JP S5840985 A JPS5840985 A JP S5840985A
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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
- H01L27/14667—Colour imagers
Landscapes
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は半導体基板上に走査回路および光電変換膜を集
積化した固体撮像素子に関するものである。
積化した固体撮像素子に関するものである。
固体撮像素子を構成する有力な担手としてＣＣＤ（Ｃｈ
ａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｉ）ｅｖｉｃｅｓ）および
ＭＯＳ型（ＭＯ８スイッチのソース接合を光ダイオード
として利用する素子）の２樵類が考えられてきた。
ａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｉ）ｅｖｉｃｅｓ）および
ＭＯＳ型（ＭＯ８スイッチのソース接合を光ダイオード
として利用する素子）の２樵類が考えられてきた。
これらの素子はいずれも集積鼠の尚いＭＯ８７’ロセス
技術を用いて製作できるという利点を有している。しか
し乍ら、感光部が電極の下（ＣＯＤの場合）ま九は走査
スイッチおよび信号出力線と同一平面上（ＭＯＳ製の場
合）にあるため、電極やスイッチ部により光の入射がさ
またげられる領域が多く、すなわち光損失が大きいとい
う欠点がある。さらに、感光部と走査部が前述のように
同一平面上にあるため絵素の占有面積が大きくなる、す
なわち絵素の集積匿を上げることが出来なくて解偉度を
上げることができないという問題点を有している。
技術を用いて製作できるという利点を有している。しか
し乍ら、感光部が電極の下（ＣＯＤの場合）ま九は走査
スイッチおよび信号出力線と同一平面上（ＭＯＳ製の場
合）にあるため、電極やスイッチ部により光の入射がさ
またげられる領域が多く、すなわち光損失が大きいとい
う欠点がある。さらに、感光部と走査部が前述のように
同一平面上にあるため絵素の占有面積が大きくなる、す
なわち絵素の集積匿を上げることが出来なくて解偉度を
上げることができないという問題点を有している。
これら問題点（光感度、解一度）を解決する構造として
、発明者らは走査部の上に感光用の光電変換膜を設ける
二階建構造の固体撮像素子を出願した（％願昭４９−７
６３７２．％出願昭４９年７月５日）。この二階蝶固体
撮像素子をＭＯ８型素子で構成した場合を岡にと９、素
子構造の概略を第１図に示す。ＣＣＤ盤で構成される場
合もあシ、この場合はＭＯＳ電界効果トランジスタをＣ
ＯＤで置き換えればよい。ｌは第１導伝型の半導体基板
、２は走査画ｗｂ＜図示せず）あるいは走査回路の出力
によって開閉するスイッチを構成するｋＪＯ８電界効果
トランジスタであシ、ソース３、ドレイン４、ゲート５
から成る。６はｌ絵素の寸法を決める電極でここではソ
ースに接続されている。７は感光材料となる光電変換膜
、また８は光電変換膜を駆動する電圧印加用の透明電極
である。９ｔｌ絶縁用の酸化膜でおる。電極６に蓄積さ
れた光信゛。
、発明者らは走査部の上に感光用の光電変換膜を設ける
二階建構造の固体撮像素子を出願した（％願昭４９−７
６３７２．％出願昭４９年７月５日）。この二階蝶固体
撮像素子をＭＯ８型素子で構成した場合を岡にと９、素
子構造の概略を第１図に示す。ＣＣＤ盤で構成される場
合もあシ、この場合はＭＯＳ電界効果トランジスタをＣ
ＯＤで置き換えればよい。ｌは第１導伝型の半導体基板
、２は走査画ｗｂ＜図示せず）あるいは走査回路の出力
によって開閉するスイッチを構成するｋＪＯ８電界効果
トランジスタであシ、ソース３、ドレイン４、ゲート５
から成る。６はｌ絵素の寸法を決める電極でここではソ
ースに接続されている。７は感光材料となる光電変換膜
、また８は光電変換膜を駆動する電圧印加用の透明電極
である。９ｔｌ絶縁用の酸化膜でおる。電極６に蓄積さ
れた光信゛。
号電荷はスイッチ２を介しドレイン４に接続された信号
出力線１０に取り出される。この図から分るように、半
導体基板１と走査回路およびスイッチ２を集積化した走
査用ＩＣ基板と７および８から成る光１１変換部とが二
階建構造になっている。
出力線１０に取り出される。この図から分るように、半
導体基板１と走査回路およびスイッチ２を集積化した走
査用ＩＣ基板と７および８から成る光１１変換部とが二
階建構造になっている。
したがって、面積利用率が高く絵素当シの寸法１１が小
さくなる、すなわち解像度が高い。光電変換部が光入射
面に対して上部にあるため光損失がなく、光感度が高い
。さらに、元゛―変換族を選択することにより所望の分
光感度を得ることができる等、従来の固体撮像素子に幀
べて極めて優れた性能を期待することができるものであ
る。
さくなる、すなわち解像度が高い。光電変換部が光入射
面に対して上部にあるため光損失がなく、光感度が高い
。さらに、元゛―変換族を選択することにより所望の分
光感度を得ることができる等、従来の固体撮像素子に幀
べて極めて優れた性能を期待することができるものであ
る。
しかし乍ら、本素子の試作実験の結果、（１）絵木当り
の寸法を縮少し九にも抱らず期待した程の解像度が得ら
れない、（ｉ＋）本素子の上部に色フィルタを積層し色
信号を取シ出した場合に隣接した素子（７’−１（例え
ば赤）、７ ’−２（例えば緑）、７′−３（例えば青
））の信号が互いに混じｐ合い混色を発生することが判
った。この原因を調べた結果、入射光によって各絵素の
周辺に近い領域１２−１．１２−２．１２−３で発生し
た光信号電荷例えば１２−２で発生した電荷が該当する
画素電極６−２のみならず隣接する電極ガえば６−１゜
６−３にも流入することが判明した。膚、らに１詳細に
言えばこの原因は光電変換に使用する光導電性膜の平面
方向１４の分離（平面方向の抵抗）かにも引かれるため
であることが判明した。
の寸法を縮少し九にも抱らず期待した程の解像度が得ら
れない、（ｉ＋）本素子の上部に色フィルタを積層し色
信号を取シ出した場合に隣接した素子（７’−１（例え
ば赤）、７ ’−２（例えば緑）、７′−３（例えば青
））の信号が互いに混じｐ合い混色を発生することが判
った。この原因を調べた結果、入射光によって各絵素の
周辺に近い領域１２−１．１２−２．１２−３で発生し
た光信号電荷例えば１２−２で発生した電荷が該当する
画素電極６−２のみならず隣接する電極ガえば６−１゜
６−３にも流入することが判明した。膚、らに１詳細に
言えばこの原因は光電変換に使用する光導電性膜の平面
方向１４の分離（平面方向の抵抗）かにも引かれるため
であることが判明した。
本発明の目的は上記の問題点を解決し、光導電性腺を絵
素ごとに分離することである。
素ごとに分離することである。
本発明は上記目的を達成するため絵素電極の上部に積層
した光導電性腺をホトエツチング技術等により絵素毎に
分離する、すなわち光導電性膜の間に間隙を設けるよう
にしたものである。
した光導電性腺をホトエツチング技術等により絵素毎に
分離する、すなわち光導電性膜の間に間隙を設けるよう
にしたものである。
以下、本発明を実施例を参照して詳細に説明する。第２
図（ａ） ｅ （ｂ）は各々本発明による固体撮像素子
の構造および平面レイアウト図を示す図である。
図（ａ） ｅ （ｂ）は各々本発明による固体撮像素子
の構造および平面レイアウト図を示す図である。
ここでは、二次元状に多数配列される絵素のうち、説明
を明確にするために３絵素を示した。また、ここでは走
査用ＩＣ基板の構成素子としてＭＯＳトランジスタを使
用しているが、ＣＣＤめるいはＢＢＤ （Ｂｕｃｋｅｔ
ｊ３ｒｉｇａｄｅ Ｉ）ｅｖｉｃｅｓ）で構成した
場合においてもＩＣ基板の製作にはＭＯＳプロセス技術
を使用し、かつ絵素用電極を設ける点は同じであるから
、以下の説明はＭＯＳ）ランジスタ、ＣＣＤの如何を問
うものではない。
を明確にするために３絵素を示した。また、ここでは走
査用ＩＣ基板の構成素子としてＭＯＳトランジスタを使
用しているが、ＣＣＤめるいはＢＢＤ （Ｂｕｃｋｅｔ
ｊ３ｒｉｇａｄｅ Ｉ）ｅｖｉｃｅｓ）で構成した
場合においてもＩＣ基板の製作にはＭＯＳプロセス技術
を使用し、かつ絵素用電極を設ける点は同じであるから
、以下の説明はＭＯＳ）ランジスタ、ＣＣＤの如何を問
うものではない。
第２図（ａ）において１５−１．１５−２．１５−３は
絵素電極６−１．６−２．６−３と同じ様に分離して形
成された光導電性薄膜、８′は１５−１．１５−２．１
５−３の上部に分離することなく形成した透明電極であ
る。同図（ｂ）は（ａ）に示した撮像素子の平面レイア
ウト図を示したもので、６′−１，６’−２，６’−３
は絵素電極、１６’−１゜１５’ −２，１５’−３は
光導電性薄膜に相当している。
絵素電極６−１．６−２．６−３と同じ様に分離して形
成された光導電性薄膜、８′は１５−１．１５−２．１
５−３の上部に分離することなく形成した透明電極であ
る。同図（ｂ）は（ａ）に示した撮像素子の平面レイア
ウト図を示したもので、６′−１，６’−２，６’−３
は絵素電極、１６’−１゜１５’ −２，１５’−３は
光導電性薄膜に相当している。
本構造の二階建撮像素子においては、光導電性薄膜が絵
素毎に水平（Ｘ方向）、垂直方向（Ｙ方向）ともに分離
されているため（すなわち、絵素間の抵抗が無限大であ
ることに相当している）、飼えば光導電性薄膜１５−２
で発生した光電荷１６が水平方向に隣接する絵素電極６
−１．６−３に流れ込む（矢印１７−２で示した）こと
は出来ないし、垂直方向に隣接する絵素電極（図示せず
）に流入することも出来ない。
素毎に水平（Ｘ方向）、垂直方向（Ｙ方向）ともに分離
されているため（すなわち、絵素間の抵抗が無限大であ
ることに相当している）、飼えば光導電性薄膜１５−２
で発生した光電荷１６が水平方向に隣接する絵素電極６
−１．６−３に流れ込む（矢印１７−２で示した）こと
は出来ないし、垂直方向に隣接する絵素電極（図示せず
）に流入することも出来ない。
本構造の二階建撮像素子は、先ず従来と同様の工程で走
査用ＩＣ基板を製作し、次に光導電性薄膜を絵素ｔ＆の
形成まで完了した走査用ＩＣ基板上に従来と同様の方ｆ
＆（スパッタ蒸着、ＣＶＤ蒸着等）で積層し、続いてＩ
Ｃ基板の製作と同様のホトエツチング技術を用いて所定
の領域の光導電性膜を残す、最後に透明電極８′を便来
と同様の蒸着により積層することによシ製作することが
できる。したがって、複雑な製作工程は何ら必要としな
い。発明者らは、極々の光導電性薄膜材料を材料として
最近開発されているアモルファス・シリコンを光導電性
＃膜として利用する場合、従来の分離されない構造では
アモルファス・シリコンの平面方向の抵抗が他の材料に
較べて若干低いため、解像度が大きく劣化、混色も数十
％と大きな値を示したのに対し、本発明のように分離構
造にすることにより解像度の劣化、混色の発生を完全に
防止することが出来、本来耐熱性、安定性の口で優れた
特性を有しているアモルファス・シリコンを実際に使用
し得ることが可能になった。
査用ＩＣ基板を製作し、次に光導電性薄膜を絵素ｔ＆の
形成まで完了した走査用ＩＣ基板上に従来と同様の方ｆ
＆（スパッタ蒸着、ＣＶＤ蒸着等）で積層し、続いてＩ
Ｃ基板の製作と同様のホトエツチング技術を用いて所定
の領域の光導電性膜を残す、最後に透明電極８′を便来
と同様の蒸着により積層することによシ製作することが
できる。したがって、複雑な製作工程は何ら必要としな
い。発明者らは、極々の光導電性薄膜材料を材料として
最近開発されているアモルファス・シリコンを光導電性
＃膜として利用する場合、従来の分離されない構造では
アモルファス・シリコンの平面方向の抵抗が他の材料に
較べて若干低いため、解像度が大きく劣化、混色も数十
％と大きな値を示したのに対し、本発明のように分離構
造にすることにより解像度の劣化、混色の発生を完全に
防止することが出来、本来耐熱性、安定性の口で優れた
特性を有しているアモルファス・シリコンを実際に使用
し得ることが可能になった。
第２図、とは異なる実施例を第３図に示す。第３図（ａ
）および（ｂ）は各々素子の断面図および平面レイアウ
トを示す図である。この実施例は分離した光導電性薄膜
２０の寸法を絵素電極６の寸法より小さくした場合であ
る。この場合には絵素電極６の周辺が透明電極８′と接
触するのを防止するため、光導電性薄膜の間隙部分に露
出した絵素’＊極６は絶縁物２１で嶺われている。この
絶縁物は通常のＩＣで使用される酸化膜（Ｓｉ０１）、
窒化膜（Ｓｉ、Ｎ、 ）でよく、光導電性薄膜のホトエ
ツチングを行つｆＣ，籠で、ＣＶＤ法等によシ２００〜
７００ｎｍ＠度形成すればよい。絖いて、この絶縁物の
ホトエツチングによシ所定の領域の絶縁物を残し、最後
に透明電極を形成する。本構造においては絶縁物の形成
およびエツチング工程が増えるが光導電性薄膜の間隙を
本絶縁物によって埋めることができ構造が平坦化される
ので、透明′Ｗ！Ｌ極の信頼度の向上（断巌などの防止
）をはかることができるという利点がある。
）および（ｂ）は各々素子の断面図および平面レイアウ
トを示す図である。この実施例は分離した光導電性薄膜
２０の寸法を絵素電極６の寸法より小さくした場合であ
る。この場合には絵素電極６の周辺が透明電極８′と接
触するのを防止するため、光導電性薄膜の間隙部分に露
出した絵素’＊極６は絶縁物２１で嶺われている。この
絶縁物は通常のＩＣで使用される酸化膜（Ｓｉ０１）、
窒化膜（Ｓｉ、Ｎ、 ）でよく、光導電性薄膜のホトエ
ツチングを行つｆＣ，籠で、ＣＶＤ法等によシ２００〜
７００ｎｍ＠度形成すればよい。絖いて、この絶縁物の
ホトエツチングによシ所定の領域の絶縁物を残し、最後
に透明電極を形成する。本構造においては絶縁物の形成
およびエツチング工程が増えるが光導電性薄膜の間隙を
本絶縁物によって埋めることができ構造が平坦化される
ので、透明′Ｗ！Ｌ極の信頼度の向上（断巌などの防止
）をはかることができるという利点がある。
第４図に他の実施例を示す。この実施例は第３図の実施
例同様、絵素電極６０周辺が透明電極８′と接触するの
を防止するものであるが、絶縁物２′を形成する方法が
第３図の実施例と異なるものである。すなわち本実施例
においては初めにＣＶＤ法及びホトエツチング等によっ
て、所定の領域に通常のＩＣで使用される酸化膜（ｓ”
ｏ＊）、窒化膜（Ｓｉ、Ｎ、）などから成る絶縁物を形
成する。その後光導電性薄層の形成とホトエツチングを
行ない、最後に透明電極を形成する。
例同様、絵素電極６０周辺が透明電極８′と接触するの
を防止するものであるが、絶縁物２′を形成する方法が
第３図の実施例と異なるものである。すなわち本実施例
においては初めにＣＶＤ法及びホトエツチング等によっ
て、所定の領域に通常のＩＣで使用される酸化膜（ｓ”
ｏ＊）、窒化膜（Ｓｉ、Ｎ、）などから成る絶縁物を形
成する。その後光導電性薄層の形成とホトエツチングを
行ない、最後に透明電極を形成する。
また第５図の様に第３図の実施例における絶縁物２１を
形成する代シに、信号出力線ｌＯをおおう絶縁膜９の厚
さを部分的に厚く形成することによって同様の効果を得
ることができる。
形成する代シに、信号出力線ｌＯをおおう絶縁膜９の厚
さを部分的に厚く形成することによって同様の効果を得
ることができる。
なお、第４図、第５図においても、（ａ）、Φ）は各々
素子の断面図および平面レイアウト図である。
素子の断面図および平面レイアウト図である。
以上、実施例を用いて詳細に説明したように、本発明の
ように光導電性薄膜を絵素毎に分離することにより解像
度の低下１混色の発生を完全に防止することができるよ
うになった。ま友、本発明は製作工程が複雑になること
なく簡単に実施できる。したがって、本発明は実用的に
惚めて高い価値を有するものである。
ように光導電性薄膜を絵素毎に分離することにより解像
度の低下１混色の発生を完全に防止することができるよ
うになった。ま友、本発明は製作工程が複雑になること
なく簡単に実施できる。したがって、本発明は実用的に
惚めて高い価値を有するものである。
なお、上記の実施例では走査用ＩＣ基板を構成する素子
としてＭＯ８電界効果トランジスタを使用したが、前に
述べたＣＣＤ、ＢＢＤ、あるいはＣＩ Ｄ （（：ｈａ
ｒｇｅＩｎｊｅｃｔｉｏｎ １）ｅｒｉｃｅｓ ）を用
いｆｃ場合も本発明と同様の構造を通用することができ
る。これらの素子においても、製作技術にはＭＯＳプロ
セスが使用されるので、該当する絵素ｔ＆および光導電
性薄膜の構造、形状およびその製作方法は前述の実施列
と同様のものとなる。さらに、本発明の主旨を逸脱しな
い範囲で、走査用ＩＣ基板の構成素子として接合を電界
効果トランジスタあるいはバイポーラトランジスタが使
用できる。
としてＭＯ８電界効果トランジスタを使用したが、前に
述べたＣＣＤ、ＢＢＤ、あるいはＣＩ Ｄ （（：ｈａ
ｒｇｅＩｎｊｅｃｔｉｏｎ １）ｅｒｉｃｅｓ ）を用
いｆｃ場合も本発明と同様の構造を通用することができ
る。これらの素子においても、製作技術にはＭＯＳプロ
セスが使用されるので、該当する絵素ｔ＆および光導電
性薄膜の構造、形状およびその製作方法は前述の実施列
と同様のものとなる。さらに、本発明の主旨を逸脱しな
い範囲で、走査用ＩＣ基板の構成素子として接合を電界
効果トランジスタあるいはバイポーラトランジスタが使
用できる。
第１図は従来の固体撮像素子の構造を示す図、第２図〜
第５図は本発明の固体撮像素子の構造を示す図である。 第２図より第５図において図面（ａ）。 （ｂ）は各々固体撮像素子の断面図および平面レイアウ
トを示す図である。 ｌ・・・半導体基板、３・・・ソース、４・・・ドレイ
ン、５・・・ゲート、７．１５−１〜３．２０−１〜３
・・・光導電性薄膜、８．８’・・・透明電極。 第 １ 図 ■ ｒ−／／ 、 ／／ 、
／１−第 ２ 目 （０−） 第 ３−図 （α） （ｂ） 第 ４ 図 （α） ＜ｂ）
第５図は本発明の固体撮像素子の構造を示す図である。 第２図より第５図において図面（ａ）。 （ｂ）は各々固体撮像素子の断面図および平面レイアウ
トを示す図である。 ｌ・・・半導体基板、３・・・ソース、４・・・ドレイ
ン、５・・・ゲート、７．１５−１〜３．２０−１〜３
・・・光導電性薄膜、８．８’・・・透明電極。 第 １ 図 ■ ｒ−／／ 、 ／／ 、
／１−第 ２ 目 （０−） 第 ３−図 （α） （ｂ） 第 ４ 図 （α） ＜ｂ）
Claims (1)
- １、絵素位置を選択する複数のスイッチ素子と、該スイ
ッチ素子を時間順次に開閉する走査回路とを同一基板に
設けてなる半導体集積回路と、該集積回路上に設けられ
、各スイッチ素子の一方に接続された光導電住換と、販
光導−性換上に設けられた光透過性電極とを有する固体
撮像素子において、各画素を分離する領域に相当する部
分にある該光導電性ＩＩＩ膜を取シ除き該光導電性膜を
モザイク状に形成することを特徴とする固体撮像素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56138570A JPS5840985A (ja) | 1981-09-04 | 1981-09-04 | 固体撮像素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56138570A JPS5840985A (ja) | 1981-09-04 | 1981-09-04 | 固体撮像素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5840985A true JPS5840985A (ja) | 1983-03-10 |
Family
ID=15225216
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56138570A Pending JPS5840985A (ja) | 1981-09-04 | 1981-09-04 | 固体撮像素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5840985A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0494694A2 (en) * | 1991-01-11 | 1992-07-15 | Canon Kabushiki Kaisha | Photoelectric converting device and image processing apparatus utilizing the same |
-
1981
- 1981-09-04 JP JP56138570A patent/JPS5840985A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0494694A2 (en) * | 1991-01-11 | 1992-07-15 | Canon Kabushiki Kaisha | Photoelectric converting device and image processing apparatus utilizing the same |
| US5245201A (en) * | 1991-01-11 | 1993-09-14 | Canon Kabushiki Kaisha | Photoelectric converting device and image processing apparatus utilizing the same |
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