JPS61108165A - 固体撮像素子 - Google Patents
固体撮像素子Info
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- JPS61108165A JPS61108165A JP59230949A JP23094984A JPS61108165A JP S61108165 A JPS61108165 A JP S61108165A JP 59230949 A JP59230949 A JP 59230949A JP 23094984 A JP23094984 A JP 23094984A JP S61108165 A JPS61108165 A JP S61108165A
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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
-
- H—ELECTRICITY
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- 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
- H01L31/095—Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation comprising amorphous semiconductors
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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】
〔産業上の利用分野〕
本発明は固体撮像装置に関する。
近年、光七ンサー材料として、プラズマnVD法、スパ
ッタリング法等で形成する非晶質珪素(α−8i)が注
目ζhている。該材料は可視光での光感度に優れており
イメージセンサ−等の用途に期待されている。
ッタリング法等で形成する非晶質珪素(α−8i)が注
目ζhている。該材料は可視光での光感度に優れており
イメージセンサ−等の用途に期待されている。
第2図に従来使用はねでいる光センサーの櫃念図を示す
。第1図において、21け珪素を含有する非晶質半導体
層、22及び23け電極で、光入射側の電、極は透明1
極になっている。24け基板である。
。第1図において、21け珪素を含有する非晶質半導体
層、22及び23け電極で、光入射側の電、極は透明1
極になっている。24け基板である。
この様なセンサーは、光入射によりセンサー内に発生し
た電、流を一定時間積分して蓄積した後、アナログスイ
ゾチにより蓄積はれた信号電荷を順次読入出す方式や光
センサー及びブロッキングダイオードから成る素子をマ
トリクス配線により読人出し回路と接続する方式等によ
り駆動される場合が多い。従ってこの様r(センサーは
、暗電流カ低く、光重、流がセンサーに印加をねる電圧
によらず、理論限界に近い値を有することが必要とばれ
る。
た電、流を一定時間積分して蓄積した後、アナログスイ
ゾチにより蓄積はれた信号電荷を順次読入出す方式や光
センサー及びブロッキングダイオードから成る素子をマ
トリクス配線により読人出し回路と接続する方式等によ
り駆動される場合が多い。従ってこの様r(センサーは
、暗電流カ低く、光重、流がセンサーに印加をねる電圧
によらず、理論限界に近い値を有することが必要とばれ
る。
r発明が解決しようとする問題点〕
ところが、非晶質珪素を用いた光センサーではN椿の材
質により、上記のセンサー特性が大きく異なることが一
般に知られている(JJAP 21(82)245
)。一般に、下地電極としてクロム(cr)を用Q)た
場合に良好なセンサー特性が得らねることから、Crを
下地1!極とした非晶質珪素光センサーの報告例が多く
入られるが、この様にセンサー特性から電極の材質が限
定ばれることは好ましくない。すなわち、センサーを作
製する工程数を少なくするためには、センサ一部の電極
とセンサー周辺の配線を同一工程で形成する必ツがある
が、けは導電率がkl等に比べると小ζく、配線抵抗が
大きくなる等の問題を生ずることになり、電極の材質に
よるセンサー特性の変−動の少ないセンサー構造が望ま
わる。
質により、上記のセンサー特性が大きく異なることが一
般に知られている(JJAP 21(82)245
)。一般に、下地電極としてクロム(cr)を用Q)た
場合に良好なセンサー特性が得らねることから、Crを
下地1!極とした非晶質珪素光センサーの報告例が多く
入られるが、この様にセンサー特性から電極の材質が限
定ばれることは好ましくない。すなわち、センサーを作
製する工程数を少なくするためには、センサ一部の電極
とセンサー周辺の配線を同一工程で形成する必ツがある
が、けは導電率がkl等に比べると小ζく、配線抵抗が
大きくなる等の問題を生ずることになり、電極の材質に
よるセンサー特性の変−動の少ないセンサー構造が望ま
わる。
又、下部11権を酸化インジウム錫(工To)等とした
基板側から光が入射する構造のセンサーにおいても同様
の問題を生ずる。裏面光入射型のセンサー構造としては
、■TO及びaをN輛とし、非晶質♀化珪素膜をITo
側のブロッキング層、ボロンω)をドーピングした非晶
質珪素層をa側ブロッキング層として暗電流を低く押ζ
支る構造等が提案式れているが、センサーに印加メれる
電圧が5層未満での光電流の立ち上がりが鈍いという問
題点を有しており(、:r of N07+、 −or
y、 5olids ’831227他)、光電波特性
を劣下ζせずに、暗電流を低く押さえることのできるセ
ンサー構造が望まれる。
基板側から光が入射する構造のセンサーにおいても同様
の問題を生ずる。裏面光入射型のセンサー構造としては
、■TO及びaをN輛とし、非晶質♀化珪素膜をITo
側のブロッキング層、ボロンω)をドーピングした非晶
質珪素層をa側ブロッキング層として暗電流を低く押ζ
支る構造等が提案式れているが、センサーに印加メれる
電圧が5層未満での光電流の立ち上がりが鈍いという問
題点を有しており(、:r of N07+、 −or
y、 5olids ’831227他)、光電波特性
を劣下ζせずに、暗電流を低く押さえることのできるセ
ンサー構造が望まれる。
第3図は絶縁性透明基板上に工T O/Pa −8i
0/a −8i/nα−si c7p、t を順次積
層した裏面光入射型センサーの暗電流及び光電流の印加
電圧依存性を示したものである。31けP Hs/8i
I(4>20 ppm (モル比)、32はP Hs
/E3i H4−!−0,1優の流量比によりM−B
i 0層を形成した場合の暗電流特性、31′及び32
′は450n兜の光を10μW/cm ”照射した場合
の光電波特性を示す。図よりリンのドープ量が少ない場
合には、低電界印加時の光g流の立ち上がりが鈍<t「
す、逆にドープ量を増やすと立ち上がりは急峻になるも
のの、暗電流が著しく増加することがわかる。
0/a −8i/nα−si c7p、t を順次積
層した裏面光入射型センサーの暗電流及び光電流の印加
電圧依存性を示したものである。31けP Hs/8i
I(4>20 ppm (モル比)、32はP Hs
/E3i H4−!−0,1優の流量比によりM−B
i 0層を形成した場合の暗電流特性、31′及び32
′は450n兜の光を10μW/cm ”照射した場合
の光電波特性を示す。図よりリンのドープ量が少ない場
合には、低電界印加時の光g流の立ち上がりが鈍<t「
す、逆にドープ量を増やすと立ち上がりは急峻になるも
のの、暗電流が著しく増加することがわかる。
r問題点を解決するための手段)
本発明の固体撮像装置は、珪素を含有する非晶質半導体
Ivj12、珪素の他に炭素、酸素、窒素のへち少なく
とも一つの元素を含有する非晶質半導体層13、珪素及
び炭素を含有する非晶質半導体層14及び非晶質半導体
層15を積層し、元素周期表中$1−b族、第v−b族
、炭素等の不純物を適診混入したことを特徴とする。
Ivj12、珪素の他に炭素、酸素、窒素のへち少なく
とも一つの元素を含有する非晶質半導体層13、珪素及
び炭素を含有する非晶質半導体層14及び非晶質半導体
層15を積層し、元素周期表中$1−b族、第v−b族
、炭素等の不純物を適診混入したことを特徴とする。
r作用〕
本発明の上記の構造によれば、珪素を含有する非晶質半
導体層12をP型の非晶質炭化珪素(Pα−BiO)と
N型の非晶質珪素(na−8i)又はN型の非晶質炭化
珪素(na−5Za)で扶むことにより、p−1−n型
構造として、i層に内部電界を生じさせ、低電界印加時
の光電流の立ち上がりを急峻化11、;卜一 することができると同時に、電極の材質による仕事関数
の違いに依存して変化する非晶質半導体層12のバンド
の曲がりを電極の材質によらず再現性よく生じさせるこ
とが可能となる。ジらに又、非晶質炭化珪素(α−Bi
O)、非晶質酸化珪素(a −E3iQx)、非晶質
酸化珪素(α−sz NX )又は非晶質酸化窒化珪素
(α〜si OX NY >等より成る高抵抗層13を
設けることにより、電極16からのホールの注入を阻止
し、暗電流を低く押ざえることができる。
導体層12をP型の非晶質炭化珪素(Pα−BiO)と
N型の非晶質珪素(na−8i)又はN型の非晶質炭化
珪素(na−5Za)で扶むことにより、p−1−n型
構造として、i層に内部電界を生じさせ、低電界印加時
の光電流の立ち上がりを急峻化11、;卜一 することができると同時に、電極の材質による仕事関数
の違いに依存して変化する非晶質半導体層12のバンド
の曲がりを電極の材質によらず再現性よく生じさせるこ
とが可能となる。ジらに又、非晶質炭化珪素(α−Bi
O)、非晶質酸化珪素(a −E3iQx)、非晶質
酸化珪素(α−sz NX )又は非晶質酸化窒化珪素
(α〜si OX NY >等より成る高抵抗層13を
設けることにより、電極16からのホールの注入を阻止
し、暗電流を低く押ざえることができる。
以上、述べた様に本発明のセンサー構造によhば、電極
の材質によらず、良好なセンサー特性が再現性よく得ら
れる。
の材質によらず、良好なセンサー特性が再現性よく得ら
れる。
第1図は、本発明の実施例におけるセンサー構造の概念
図を示す。第1図において、11は透明電極、12は珪
素を含有する非晶質半導体層、13け珪素の他に炭素、
酸素、窒素のうちの少なくとも一つの元素を含有する非
晶質半導体層、14は珪素及び炭素を含有する非晶質半
導体層で元素周期表中筒w−b族を5ppm〜5優原子
数パーセント混入しである。15は珪素を含有する非晶
質半導体層で元素周期表中温V−4族を5 Hm〜05
憾原子数パーセント混入しである。ざらに該半導体層1
5に炭素を混入する場合もある。16は電極である。
図を示す。第1図において、11は透明電極、12は珪
素を含有する非晶質半導体層、13け珪素の他に炭素、
酸素、窒素のうちの少なくとも一つの元素を含有する非
晶質半導体層、14は珪素及び炭素を含有する非晶質半
導体層で元素周期表中筒w−b族を5ppm〜5優原子
数パーセント混入しである。15は珪素を含有する非晶
質半導体層で元素周期表中温V−4族を5 Hm〜05
憾原子数パーセント混入しである。ざらに該半導体層1
5に炭素を混入する場合もある。16は電極である。
続いて、第4図に、本発明の実施例におけるセンサーの
暗電流及び光電流の印加電圧依存性を示す。第4図にお
いて、41は暗電流特性を、42け45onmの光を1
0μVl/am2 照射した場合の充電流特性を示す。
暗電流及び光電流の印加電圧依存性を示す。第4図にお
いて、41は暗電流特性を、42け45onmの光を1
0μVl/am2 照射した場合の充電流特性を示す。
本発明θ)センサー構造によれば、暗電流を低く惺ちつ
つ、低電界印加時の光電流の立ち上がりを急峻にするこ
とかで良る。
つ、低電界印加時の光電流の立ち上がりを急峻にするこ
とかで良る。
尚、第4図に特性を示したセンサーは下地電極としてI
TO1F部M極としてAtを用いた場合を示しであるが
、下地にAl、上部にITOを用いた場合も同様の特性
を示す他、Cr、ニッケル(Ni)、ニクロム(Ni−
Or)、白金(Pt)、モリブデン(Mo)、酸化錫(
sno□)等の種々の電極材料を用いても、第4図に示
した特性と類似した特性が再現性よく得られた。
TO1F部M極としてAtを用いた場合を示しであるが
、下地にAl、上部にITOを用いた場合も同様の特性
を示す他、Cr、ニッケル(Ni)、ニクロム(Ni−
Or)、白金(Pt)、モリブデン(Mo)、酸化錫(
sno□)等の種々の電極材料を用いても、第4図に示
した特性と類似した特性が再現性よく得られた。
又、従来型と比べて、センサー特性の口・ノド間のばら
つき、又は製造装置によるばらり・森が極めて小ジ〈な
り、安宇した特性のセンサーを再現性よ〈量産すること
が回部となった。
つき、又は製造装置によるばらり・森が極めて小ジ〈な
り、安宇した特性のセンサーを再現性よ〈量産すること
が回部となった。
ざらに、α−si層を成嘆後、上部電極を形成する工程
において、従来型のセンサーでは、α−8iをエツチン
グ後、上部電、極を形成、エツチングする場合と、上部
電極を形成、エツチング後、α−siをエツチングする
場合とで特性が大きく異なる場合が入られたが、本発明
のセンサーにおいては上記の様な特性の違いがほとんど
入られなくなり非晶質半導体層と電極との安宇した接合
が得られることがわかる。
において、従来型のセンサーでは、α−8iをエツチン
グ後、上部電、極を形成、エツチングする場合と、上部
電極を形成、エツチング後、α−siをエツチングする
場合とで特性が大きく異なる場合が入られたが、本発明
のセンサーにおいては上記の様な特性の違いがほとんど
入られなくなり非晶質半導体層と電極との安宇した接合
が得られることがわかる。
以上述べたように本発明によれば、第4図に示したセン
サ構造とすることによシ、暗電流を低く押−gtつつ、
センサーに印加される電圧が低い場合でも理論値に近い
光電流が得られ、かつ、電極の材質に依存せず上記特性
が再現性よく得られる。
サ構造とすることによシ、暗電流を低く押−gtつつ、
センサーに印加される電圧が低い場合でも理論値に近い
光電流が得られ、かつ、電極の材質に依存せず上記特性
が再現性よく得られる。
さらk、製造装置やロット間でのセンサー特性のばらつ
きが極めて小さくなり、安定した特性が得られ、1産性
に優れた構造と言える。
きが極めて小さくなり、安定した特性が得られ、1産性
に優れた構造と言える。
尚、非晶質半導体層13としてけ、α−Bib。
α−ei Nx 、 a −5joxNy、 a −s
j ox等の高抵抗膜を用いることが有効であるが中で
もα−8j Oを用いた場合、暗電流を低く押ζえつつ
、光電流の低電界印加時の立ち上がりが急峻となること
を確認した。
j ox等の高抵抗膜を用いることが有効であるが中で
もα−8j Oを用いた場合、暗電流を低く押ζえつつ
、光電流の低電界印加時の立ち上がりが急峻となること
を確認した。
又該半導体層に微量の元素周期表中第v−b族を混入す
ることにより、光電流の立ち上がりが急峻となる場合も
ある。
ることにより、光電流の立ち上がりが急峻となる場合も
ある。
又、非晶質半導体層14には、na−8iを用いる場合
と、na−sicを用いる場合とがあるが、前者は光電
流の低電界印加時の急峻な立ち上がり特性を必要とする
場合有効であり、o1vs度で飽和値の90チまで立ち
上がることができるものの、暗電流を低く押はえる場合
には半導体#13の膜厚を厚くする必要があり、結果と
して、上記立ち上がりを鈍くすることとなることから、
暗電流よりも光電流の急峻な立ち上がりを必要とする場
合に有効な構造と言える。
と、na−sicを用いる場合とがあるが、前者は光電
流の低電界印加時の急峻な立ち上がり特性を必要とする
場合有効であり、o1vs度で飽和値の90チまで立ち
上がることができるものの、暗電流を低く押はえる場合
には半導体#13の膜厚を厚くする必要があり、結果と
して、上記立ち上がりを鈍くすることとなることから、
暗電流よりも光電流の急峻な立ち上がりを必要とする場
合に有効な構造と言える。
一方、na −Si aを用いた場合は、上記立ち上が
り特性は、0.5v程度で904と低下するもののna
−Biを用いた場合と比べて、暗電流を低く債っことが
容易であることから、暗電流を低く押ハ銀る必要がある
場合に有効な構造と言上る。
り特性は、0.5v程度で904と低下するもののna
−Biを用いた場合と比べて、暗電流を低く債っことが
容易であることから、暗電流を低く押ハ銀る必要がある
場合に有効な構造と言上る。
第1図は本発明の実施例におけるセンサー構造の概念図
。 第2図は従来型の概念図。 第5図は従来型のセンサー特性。 箱4図は本発明の実施例のセンサー特性。 11・・・・・・透明電極 12・・・・・・α−8i層 13−−−−−・a −Bi OX又けa−BiOx又
けa−sjoxNy又けα−si Nx層 14・・・・・・Pα−sic層 15・・・・・・na−鑓又けna−sic層16・・
・・・・電極 21・・・・・・σ−ei層 22.23・・・・・・電極 24・・・・・・基板 31.32・・・・・・暗電流特性 31’、32’・・・・・・光電流特性41・・・・・
・暗電流特性 42・・・・・・光電流特性 以 −ト
。 第2図は従来型の概念図。 第5図は従来型のセンサー特性。 箱4図は本発明の実施例のセンサー特性。 11・・・・・・透明電極 12・・・・・・α−8i層 13−−−−−・a −Bi OX又けa−BiOx又
けa−sjoxNy又けα−si Nx層 14・・・・・・Pα−sic層 15・・・・・・na−鑓又けna−sic層16・・
・・・・電極 21・・・・・・σ−ei層 22.23・・・・・・電極 24・・・・・・基板 31.32・・・・・・暗電流特性 31’、32’・・・・・・光電流特性41・・・・・
・暗電流特性 42・・・・・・光電流特性 以 −ト
Claims (2)
- (1)珪素を含有する非晶質半導体を光電変換素子材と
して用いた固体撮像装置において、珪素を含有する非晶
質半導体層12と珪素の他に炭素、酸素、窒素のうち少
なくとも一つの元素を含有する非晶質半導体層13と珪
素及び炭素を含有し、元素周期表中第II−b族を5pp
m〜5%原子数パーセント混入した非晶質半導体層14
及び珪素を含有し、元素周期表中第V−b族を5ppm
〜1%原子数パーセント混入した非晶質半導体層15を
積層したことを特徴とする固体撮像装置。 - (2)前記非晶質半導体層15に炭素を混入したことを
特徴とする固体撮像装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP59230949A JPH0624250B2 (ja) | 1984-11-01 | 1984-11-01 | 固体撮像素子 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP59230949A JPH0624250B2 (ja) | 1984-11-01 | 1984-11-01 | 固体撮像素子 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS61108165A true JPS61108165A (ja) | 1986-05-26 |
JPH0624250B2 JPH0624250B2 (ja) | 1994-03-30 |
Family
ID=16915837
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP59230949A Expired - Fee Related JPH0624250B2 (ja) | 1984-11-01 | 1984-11-01 | 固体撮像素子 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0624250B2 (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0250485A (ja) * | 1988-08-12 | 1990-02-20 | Fujitsu Ltd | 光導電体 |
JPH02244773A (ja) * | 1989-03-17 | 1990-09-28 | Kanegafuchi Chem Ind Co Ltd | 光センサー |
EP0402480A1 (en) * | 1988-12-14 | 1990-12-19 | Kanegafuchi Chemical Industry Co., Ltd. | Adhered type photoelectric conversion element |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS55124272A (en) * | 1979-03-19 | 1980-09-25 | Shunpei Yamazaki | Semiconductor device and method of fabricating the same |
JPS5739569A (en) * | 1980-08-20 | 1982-03-04 | Fuji Photo Film Co Ltd | Solid state image pickup device |
JPS59202663A (ja) * | 1983-05-04 | 1984-11-16 | Toshiba Corp | 光電変換部材 |
JPS59202664A (ja) * | 1983-05-04 | 1984-11-16 | Toshiba Corp | 光電変換部材 |
-
1984
- 1984-11-01 JP JP59230949A patent/JPH0624250B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (4)
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JPS59202664A (ja) * | 1983-05-04 | 1984-11-16 | Toshiba Corp | 光電変換部材 |
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EP0402480A1 (en) * | 1988-12-14 | 1990-12-19 | Kanegafuchi Chemical Industry Co., Ltd. | Adhered type photoelectric conversion element |
JPH02244773A (ja) * | 1989-03-17 | 1990-09-28 | Kanegafuchi Chem Ind Co Ltd | 光センサー |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0624250B2 (ja) | 1994-03-30 |
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