JPS59204263A - 光電変換装置 - Google Patents
光電変換装置Info
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- JPS59204263A JPS59204263A JP58078215A JP7821583A JPS59204263A JP S59204263 A JPS59204263 A JP S59204263A JP 58078215 A JP58078215 A JP 58078215A JP 7821583 A JP7821583 A JP 7821583A JP S59204263 A JPS59204263 A JP S59204263A
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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
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
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- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
- Transforming Light Signals Into Electric Signals (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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
炎１１」
本発明は光電変換装置に関し、より詳細には、ＶＴＲ等
の固体撮像デバイスに適用し得る光電変換装置に関する
ものである。
の固体撮像デバイスに適用し得る光電変換装置に関する
ものである。
従来技術
従来の撮像デバイスには、高抵抗の光導電膜をターゲッ
トとして電子ビームで走査する撮像管と、ＭＯ８型或い
はＣＯＤ等の固体撮像索子がある。
トとして電子ビームで走査する撮像管と、ＭＯ８型或い
はＣＯＤ等の固体撮像索子がある。
撮像管は高性能であるが軽量小型化に限界があり、高電
圧が必要である。固体撮像索子は一般に小型軽量であり
、低電圧で動作し低消費電力であるが、従来のＭ ＯＳ
型やＣＯＤ等の固体撮像素子は受光部と信号転送部とが
同一平面上にあるため、受光部の面積が制限され、感度
及び解像度を高くすることが困難であった。又、シリコ
ンウェハを使用するため高価であった。更に、強い光入
射や光の漏れのためにブルーミングやスミアが発生ずる
という問題があった。
圧が必要である。固体撮像索子は一般に小型軽量であり
、低電圧で動作し低消費電力であるが、従来のＭ ＯＳ
型やＣＯＤ等の固体撮像素子は受光部と信号転送部とが
同一平面上にあるため、受光部の面積が制限され、感度
及び解像度を高くすることが困難であった。又、シリコ
ンウェハを使用するため高価であった。更に、強い光入
射や光の漏れのためにブルーミングやスミアが発生ずる
という問題があった。
目 的
本発明は以上の欠点を解消するためになされたしのであ
って、固体撮像素子に於いて高感度、高解像度を実現す
ることを目的とする。又、ブルーミングとスミアを抑え
る事を目的とする。更に、低価格の固体撮像素子を提供
することを目的どする。
って、固体撮像素子に於いて高感度、高解像度を実現す
ることを目的とする。又、ブルーミングとスミアを抑え
る事を目的とする。更に、低価格の固体撮像素子を提供
することを目的どする。
構成
本発明の構成について、以下、具体的な実施例に基づい
て説明でる。第１図は本発明の光電変換装置１の画素構
成を示す部分平面図、第２図は第１図のＩ−１線に沿っ
た拡大断面図である。第１図に示されるように、基板２
の上に二次元マトリクス状の画素が形成されており、各
画素は光電変換部１２と信号処理回路部１３を有してい
る。又、第２図に示されるように、光電変換部１２と信
号処理回路部１３は基板２の上で積層構造となっている
。基板２は、平面性１表面平滑性、製造時の諸薬品に対
しての耐性２Ｍ熱性に優れた材料、例えば石英ガラス、
コーニング＃７０５９． ＃７７４０．セラミック等を
用いる。基板２の上に信号処理回路部１３が形成される
。基板２の上に、まずゲート電極３が所定のパタンに形
成され、その上に全面的にゲート絶縁層４が形成される
。例えば、５１０２．５ｉａＮ４等を膜厚２，０ＯＯＡ
程度に形成すると良い。このゲート絶縁層４を介してゲ
ート電極３の直上部に例えば膜厚２，０００〜５，００
０人のａ−８ｉ 、多結晶Ｓｉ、微結晶８１等からなる
半導体薄膜層５ａが所定のパタンに形成され、その上部
には例えば膜厚１００〜５００Ａのｎ÷水水素化７ルル
フアスシリコンらなるｎ＋型ｆｆ５ｂを介してソース電
極６ ａおよびドレイン電極６ｂが形成され、薄膜トラ
ンジスタ１３′を構成する。この薄膜トランジスタ１３
′の上に光電変換部１２との電気的絶縁の為に絶縁層７
が全面的に形成される。
て説明でる。第１図は本発明の光電変換装置１の画素構
成を示す部分平面図、第２図は第１図のＩ−１線に沿っ
た拡大断面図である。第１図に示されるように、基板２
の上に二次元マトリクス状の画素が形成されており、各
画素は光電変換部１２と信号処理回路部１３を有してい
る。又、第２図に示されるように、光電変換部１２と信
号処理回路部１３は基板２の上で積層構造となっている
。基板２は、平面性１表面平滑性、製造時の諸薬品に対
しての耐性２Ｍ熱性に優れた材料、例えば石英ガラス、
コーニング＃７０５９． ＃７７４０．セラミック等を
用いる。基板２の上に信号処理回路部１３が形成される
。基板２の上に、まずゲート電極３が所定のパタンに形
成され、その上に全面的にゲート絶縁層４が形成される
。例えば、５１０２．５ｉａＮ４等を膜厚２，０ＯＯＡ
程度に形成すると良い。このゲート絶縁層４を介してゲ
ート電極３の直上部に例えば膜厚２，０００〜５，００
０人のａ−８ｉ 、多結晶Ｓｉ、微結晶８１等からなる
半導体薄膜層５ａが所定のパタンに形成され、その上部
には例えば膜厚１００〜５００Ａのｎ÷水水素化７ルル
フアスシリコンらなるｎ＋型ｆｆ５ｂを介してソース電
極６ ａおよびドレイン電極６ｂが形成され、薄膜トラ
ンジスタ１３′を構成する。この薄膜トランジスタ１３
′の上に光電変換部１２との電気的絶縁の為に絶縁層７
が全面的に形成される。
この絶縁層７には光電変換部１２とドレイン電極５ ｂ
との電気的接続の為のスルーホールが設けられている。
との電気的接続の為のスルーホールが設けられている。
絶縁層７の材料としては、スパッタリングにＪ： ル５
ｌ○２ 、ＣＶＤ法による５Ｉｏ２゜Ｓｉ ３ Ｎ４
、 Ｐ ＩＱ、フォトニース等が好ましく、膜厚（ま
２〜５μｍとするのが好適である。又、グー１〜電極３
．ソース電極５ａ、 ドレイン電極６ｂは、例えば膜厚
１，０ＯＯＡのＡｊ２膜にて形成すると良い。
ｌ○２ 、ＣＶＤ法による５Ｉｏ２゜Ｓｉ ３ Ｎ４
、 Ｐ ＩＱ、フォトニース等が好ましく、膜厚（ま
２〜５μｍとするのが好適である。又、グー１〜電極３
．ソース電極５ａ、 ドレイン電極６ｂは、例えば膜厚
１，０ＯＯＡのＡｊ２膜にて形成すると良い。
光電変換部１２は、上部電極膜１０と光電変換Ｉｌり９
ど下部電極膜８と接合部１１からなる。光電変ＰＡ膜９
を挾んで上部電極膜１０と下部電極膜８が形成さ埒１、
接合部１１は上部電極膜１０と信号処理回路ｎＲ１３を
接続している。第１図に想像線で示し！、：如く、光電
変換部１２は各画素毎に分離した受光面を有しているが
、下部電極膜８は不図示の配線パタンにより不図示の端
子を介して外部から所定の電圧を印加されるような構成
となっている。尚、下部電極膜８は共通接続させること
も可能であるユ上部電極膜１０には透明電極膜を使用す
る。例えば、ｉ Ｔｏ、 Ｉ ｎ ２０３． Ｓｎ
０２等を膜厚１ 、０００人程度に形成すると良い。下
部電極膜８の材料としてはＡρ、 Ｏｒ等が好ましく、
膜厚ｉ、ｏｏｏΔ程度に形成すると良い。光電変換膜９
としては、プラズマＣＶＤによるａ−８ｉ：Ｈ（水素化
アモルファスシリコン）が好ましく用６’ｔられ膜厚５
，０ＯＯＡ〜１μｍ程度に形成すると良（１゜接合部１
１は低抵抗の金属材料、特にＡＪ２を使用するのが望ま
しく、信号処理回路部１３の絶縁層７に形成されたスル
ーホールを充填すると共（こ、上部電極膜１０に一部重
なるように形成する。
ど下部電極膜８と接合部１１からなる。光電変ＰＡ膜９
を挾んで上部電極膜１０と下部電極膜８が形成さ埒１、
接合部１１は上部電極膜１０と信号処理回路ｎＲ１３を
接続している。第１図に想像線で示し！、：如く、光電
変換部１２は各画素毎に分離した受光面を有しているが
、下部電極膜８は不図示の配線パタンにより不図示の端
子を介して外部から所定の電圧を印加されるような構成
となっている。尚、下部電極膜８は共通接続させること
も可能であるユ上部電極膜１０には透明電極膜を使用す
る。例えば、ｉ Ｔｏ、 Ｉ ｎ ２０３． Ｓｎ
０２等を膜厚１ 、０００人程度に形成すると良い。下
部電極膜８の材料としてはＡρ、 Ｏｒ等が好ましく、
膜厚ｉ、ｏｏｏΔ程度に形成すると良い。光電変換膜９
としては、プラズマＣＶＤによるａ−８ｉ：Ｈ（水素化
アモルファスシリコン）が好ましく用６’ｔられ膜厚５
，０ＯＯＡ〜１μｍ程度に形成すると良（１゜接合部１
１は低抵抗の金属材料、特にＡＪ２を使用するのが望ま
しく、信号処理回路部１３の絶縁層７に形成されたスル
ーホールを充填すると共（こ、上部電極膜１０に一部重
なるように形成する。
第２図に示すように、薄膜トランジスタ１３′は下部電
極膜８（Ａβ、 Ｏｒ等）及び接合部１１（八で）で被
覆されているので、画像光Ａ【よ薄膜１〜ランジスタ１
３′に入射されず悪影響を与えない。
極膜８（Ａβ、 Ｏｒ等）及び接合部１１（八で）で被
覆されているので、画像光Ａ【よ薄膜１〜ランジスタ１
３′に入射されず悪影響を与えない。
次に、光電変換装置１の駆動方法の１例と動作原理につ
いて説明する。光電変換装置１は各画素に於りる薄膜１
〜ランジスタ１３′をスイッチング素子とし−Ｃ走査さ
れる。薄膜トランジスタ１３′のゲート電極３に１．１
走査信号が与えられ、一方、ソース電極６ａには負電圧
が印加される。又光電変換部１２の下部電極膜８はＯＶ
に接続される。
いて説明する。光電変換装置１は各画素に於りる薄膜１
〜ランジスタ１３′をスイッチング素子とし−Ｃ走査さ
れる。薄膜トランジスタ１３′のゲート電極３に１．１
走査信号が与えられ、一方、ソース電極６ａには負電圧
が印加される。又光電変換部１２の下部電極膜８はＯＶ
に接続される。
第３図に示すような周期Ｔｆ、パルス幅ＴＳの走査パル
スがグーｌ−電極３に与えられると、Ｔｓの間ｉ１ｔ！
ｉ Ｉｌ’Ｊ ｌ−・ランジスタ１３′はオンとなるか
らソース電極５ ｂの電位を−Ｅとすれば、ドレイン電
極６ｂ、接合部１１を介して上部電極膜１０の電位Ｖ
３は、暗詩には第４図の８１．ａ２１こ示される如く変
化する。即ら、上部電極膜１０と光電変換膜９の間に住
じる空乏層容量Ｃｐの為に走査パルスによって充電され
た電圧は一走査詩間Ｔｆの間保存される。一方、光電変
換部１２に於いて、受光面に光が入射されると光電変換
層９の抵抗は減少する。従って、光入射時には上部電極
膜１０の電位ＶＳは第４図８３．ａ４に示される如く変
化する。即ち、走査パルスによる充電電圧は、入射光の
強度に応じて発生する電荷の為放電され、次の走査パル
スにより再び充電されるまでの開信号として蓄積される
。この充放電電流を適宜の負荷抵抗を介して電圧信号と
し、ビデオ信号として取り出すことが可能である。
スがグーｌ−電極３に与えられると、Ｔｓの間ｉ１ｔ！
ｉ Ｉｌ’Ｊ ｌ−・ランジスタ１３′はオンとなるか
らソース電極５ ｂの電位を−Ｅとすれば、ドレイン電
極６ｂ、接合部１１を介して上部電極膜１０の電位Ｖ
３は、暗詩には第４図の８１．ａ２１こ示される如く変
化する。即ら、上部電極膜１０と光電変換膜９の間に住
じる空乏層容量Ｃｐの為に走査パルスによって充電され
た電圧は一走査詩間Ｔｆの間保存される。一方、光電変
換部１２に於いて、受光面に光が入射されると光電変換
層９の抵抗は減少する。従って、光入射時には上部電極
膜１０の電位ＶＳは第４図８３．ａ４に示される如く変
化する。即ち、走査パルスによる充電電圧は、入射光の
強度に応じて発生する電荷の為放電され、次の走査パル
スにより再び充電されるまでの開信号として蓄積される
。この充放電電流を適宜の負荷抵抗を介して電圧信号と
し、ビデオ信号として取り出すことが可能である。
尚、上部電極膜１０と光電変換膜９の間に生じる空乏層
容量Ｃｐが一走査時間中、充電電圧を保持するという条
件を満たさない場合は、別に容量部を設けることも可能
である。例えば、第５図に示されるように、上部電極膜
１ｏに接続して金属電極膜１０′を形成し、下部電極膜
８と金属電極膜１０′の間に高抵抗層である光電変換膜
９を挾む形にすれば蓄積コンデンサとなる。
容量Ｃｐが一走査時間中、充電電圧を保持するという条
件を満たさない場合は、別に容量部を設けることも可能
である。例えば、第５図に示されるように、上部電極膜
１ｏに接続して金属電極膜１０′を形成し、下部電極膜
８と金属電極膜１０′の間に高抵抗層である光電変換膜
９を挾む形にすれば蓄積コンデンサとなる。
次に、光電変換装置１の製造方法の１具体例を簡単に説
明する。基板２の上に形成される薄膜トランジスタ１３
′は公知の薄膜形成技術及びフォトリソグラフィ技術に
より、通常の方法で形成される。薄膜トランジスタ１３
′を形成した後、絶縁層７を形成する。前述した如くス
パッタリング或いはＣｖＤ法ニ、ＪニルＳｉ ０２ 、
Ｓｉ ３ Ｎ４１１）ホか、絶縁性樹脂であるＰＩＱ
やフォトニースの使用も好適である。又、本実施例では
、信号処理回路部゛１３に於ける遮光の為に下部電極膜
８及び接合部゛１１を不透明材料としているが、絶縁層
７に不透明材料を使用することによって遮光するように
しても良い。その場合、薄膜トランジスタ１３′は必ず
しも下部電極膜８や接合部１１の下側（第２図参照）に
形成する必要はなくなる。
明する。基板２の上に形成される薄膜トランジスタ１３
′は公知の薄膜形成技術及びフォトリソグラフィ技術に
より、通常の方法で形成される。薄膜トランジスタ１３
′を形成した後、絶縁層７を形成する。前述した如くス
パッタリング或いはＣｖＤ法ニ、ＪニルＳｉ ０２ 、
Ｓｉ ３ Ｎ４１１）ホか、絶縁性樹脂であるＰＩＱ
やフォトニースの使用も好適である。又、本実施例では
、信号処理回路部゛１３に於ける遮光の為に下部電極膜
８及び接合部゛１１を不透明材料としているが、絶縁層
７に不透明材料を使用することによって遮光するように
しても良い。その場合、薄膜トランジスタ１３′は必ず
しも下部電極膜８や接合部１１の下側（第２図参照）に
形成する必要はなくなる。
次に、光電変換部１２を公知の薄膜形成技術及びフォト
リソグラフィ技術により形成する。接合部１１は上部電
極膜１仄形成後、低抵抗の金属材料（Ａρ等）を用いて
真空蒸着等の方法により形成する。
リソグラフィ技術により形成する。接合部１１は上部電
極膜１仄形成後、低抵抗の金属材料（Ａρ等）を用いて
真空蒸着等の方法により形成する。
勿−ｊ一
本発明により、光電変換部と信号処理回路部は異なる平
面上に形成されるから受光面は信号処理回路に制限され
ることなく必要面積を取ることが旬能になり、一方薄膜
トランジスタの集積度も高くすることが可能になる。そ
の結果、高感度、高解像度の固体躍像素子を実現可能で
ある。又、信号処理回路部は遮光構造とされており、ブ
ルーミングやスミアの発生原因が取除かれる。更に、受
光面が画素毎に分割されているため、隣接画素からの影
響をうけることなく鮮明な画像信号を得ることが出来る
。その上、光電変換膜にアモルファスシリコンを使用で
きるため低価格化を図ることが可能となる。
面上に形成されるから受光面は信号処理回路に制限され
ることなく必要面積を取ることが旬能になり、一方薄膜
トランジスタの集積度も高くすることが可能になる。そ
の結果、高感度、高解像度の固体躍像素子を実現可能で
ある。又、信号処理回路部は遮光構造とされており、ブ
ルーミングやスミアの発生原因が取除かれる。更に、受
光面が画素毎に分割されているため、隣接画素からの影
響をうけることなく鮮明な画像信号を得ることが出来る
。その上、光電変換膜にアモルファスシリコンを使用で
きるため低価格化を図ることが可能となる。
第１図は本発明の光電変換装置１の部分平面図、第２図
は第１図のＩ−ｒ線に治った断面図、第３図は光電変換
装置１を駆動するための走査パルスの波形を示すグラフ
図、第４図は上部電極膜１０の電位が光入射によって変
化することを示すグラフ図、第５図は蓄積コンデンサを
設ける場合の構成を示す断面図である。 （符号の説明） １ ： 光電変換装置 ２ ： 基 板 ３ ； ゲート電極 ・１ ： ゲート絶縁層 ５３ ＋、 半導体薄膜層 ５ｂ：ｎ十型層 ６ａ： ソース電極 ６１）： ドレイン電極 ７ ： 絶縁層 ８ ： 下部電極膜 ９ ： 光電変換膜 １０： 上部電極膜 １′１： 接合部 １２： 光電変換部 １３： 信号処理回路部 特ｎ出願人 株式会社 リ ］ −代 理
人 小 僑 正 明ＣＸＪｒ
Ｑ 〉〉ＬＬＩＱ 「０ （’Ｊ −
は第１図のＩ−ｒ線に治った断面図、第３図は光電変換
装置１を駆動するための走査パルスの波形を示すグラフ
図、第４図は上部電極膜１０の電位が光入射によって変
化することを示すグラフ図、第５図は蓄積コンデンサを
設ける場合の構成を示す断面図である。 （符号の説明） １ ： 光電変換装置 ２ ： 基 板 ３ ； ゲート電極 ・１ ： ゲート絶縁層 ５３ ＋、 半導体薄膜層 ５ｂ：ｎ十型層 ６ａ： ソース電極 ６１）： ドレイン電極 ７ ： 絶縁層 ８ ： 下部電極膜 ９ ： 光電変換膜 １０： 上部電極膜 １′１： 接合部 １２： 光電変換部 １３： 信号処理回路部 特ｎ出願人 株式会社 リ ］ −代 理
人 小 僑 正 明ＣＸＪｒ
Ｑ 〉〉ＬＬＩＱ 「０ （’Ｊ −
Claims (1)
- １、受光面を有する光電変換素子が二次元マトリクス状
に配されている光電変換部と、前記光電変換素子を駆動
するためのトランジスタ及び信号線により構成される信
号処理回路部とを同一基板上に具備し、前記光電変換素
子と前記信号処理回路部が薄膜によって構成されている
ことを特徴とする光電変換装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58078215A JPS59204263A (ja) | 1983-05-06 | 1983-05-06 | 光電変換装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58078215A JPS59204263A (ja) | 1983-05-06 | 1983-05-06 | 光電変換装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59204263A true JPS59204263A (ja) | 1984-11-19 |
Family
ID=13655822
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58078215A Pending JPS59204263A (ja) | 1983-05-06 | 1983-05-06 | 光電変換装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59204263A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004040116A (ja) * | 2002-07-12 | 2004-02-05 | Hannstar Display Corp | Ｘ線検出アレイ素子を製造する方法 |
-
1983
- 1983-05-06 JP JP58078215A patent/JPS59204263A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004040116A (ja) * | 2002-07-12 | 2004-02-05 | Hannstar Display Corp | Ｘ線検出アレイ素子を製造する方法 |
| JP4579511B2 (ja) * | 2002-07-12 | 2010-11-10 | 瀚宇彩晶股▲ふん▼有限公司 | Ｘ線検出アレイ素子を製造する方法 |
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