JPS61241970A - 薄膜イメ−ジセンサ− - Google Patents
薄膜イメ−ジセンサ−Info
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- JPS61241970A JPS61241970A JP60082845A JP8284585A JPS61241970A JP S61241970 A JPS61241970 A JP S61241970A JP 60082845 A JP60082845 A JP 60082845A JP 8284585 A JP8284585 A JP 8284585A JP S61241970 A JPS61241970 A JP S61241970A
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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
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- Physics & Mathematics (AREA)
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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。
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Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は、可視光または可視光近くの光信号を電気信号
に変換する光検出部が、非晶質半導体膜からなる薄膜イ
メージセンサ−に関する。
に変換する光検出部が、非晶質半導体膜からなる薄膜イ
メージセンサ−に関する。
従来の技術
従来ファクシミリ送信機の光電変換系には、００Ｄある
いはＭＯＳデバイスなどの集積化されたセンサーが使用
されている。しかしセンサーが小型高密度であるため、
光学レンズ系により原稿を縮少させる必要があるという
欠点を有している。
いはＭＯＳデバイスなどの集積化されたセンサーが使用
されている。しかしセンサーが小型高密度であるため、
光学レンズ系により原稿を縮少させる必要があるという
欠点を有している。
そこで非晶質シリコンや化合物半導体の薄膜を用いた密
着型のイメージセンサ−の研究が進められている。非晶
質シリコンから形成されているイメージセンサ−は光応
答が化合物半導体を用いたものより速く、光感度帯域も
視感度とほぼ一致しており優れた特性を有する。しかし
ながら非晶質シリコンを用いたイメージセンサ−は光電
流が小さく、読取の際の回路に工夫を要し高価格な周辺
回路を必要とするため結果的には他の方式と同程度の価
格レベルとなり、メリットが充分に発揮できないため実
用化に至っていないのが現状である。
着型のイメージセンサ−の研究が進められている。非晶
質シリコンから形成されているイメージセンサ−は光応
答が化合物半導体を用いたものより速く、光感度帯域も
視感度とほぼ一致しており優れた特性を有する。しかし
ながら非晶質シリコンを用いたイメージセンサ−は光電
流が小さく、読取の際の回路に工夫を要し高価格な周辺
回路を必要とするため結果的には他の方式と同程度の価
格レベルとなり、メリットが充分に発揮できないため実
用化に至っていないのが現状である。
そこで非晶質シリコン光導電膜に、リンやホウ素等の置
換型不純物元素を添加して電気伝導度を増加させ大きな
光電流を得ようという試みがなされているが、電流の明
暗比がとれにくくなり、必要な階調やＳ／Ｎ比が得られ
ず、また不純物を添加することによって光応答速度が遅
くなってしまい応答速度が速いという利点が失なわれて
しまい実用化に到っていない。
換型不純物元素を添加して電気伝導度を増加させ大きな
光電流を得ようという試みがなされているが、電流の明
暗比がとれにくくなり、必要な階調やＳ／Ｎ比が得られ
ず、また不純物を添加することによって光応答速度が遅
くなってしまい応答速度が速いという利点が失なわれて
しまい実用化に到っていない。
そこで最近、非晶質シリコンで電界効果トランジスタを
構成しそのソース、ドレイン間に光が照射されることに
よって発生したキャリアを、ゲートに電圧を加えること
によって、有効に信号として取り出せるようにしようと
した試みがなされている。（例えば特開昭５８−１８９
７８号公報）その構成は、第３図に示されるように、３
１のガラス等の絶縁基板上にゲート電極３２を形成した
後、３３のゲート絶縁層、３４の非晶質シリコン層を順
次形成し、その後例えばアルミニウムから成るソース電
極３６、ドレイン電極３６を形成したものである。光は
ゲート電極の反対側のｌ！３１から入射しても良いし、
ゲート電極が透明導電膜から成る場合はゲート電極側の
／３２から入射しても良い。この光センサーの特性は、
ゲート電圧が一２ｏＶから一５ｏＶ程度印加された時、
光感度が従来のセンサーに比べ約６倍と高（なり光応答
速度も速くなっている。
構成しそのソース、ドレイン間に光が照射されることに
よって発生したキャリアを、ゲートに電圧を加えること
によって、有効に信号として取り出せるようにしようと
した試みがなされている。（例えば特開昭５８−１８９
７８号公報）その構成は、第３図に示されるように、３
１のガラス等の絶縁基板上にゲート電極３２を形成した
後、３３のゲート絶縁層、３４の非晶質シリコン層を順
次形成し、その後例えばアルミニウムから成るソース電
極３６、ドレイン電極３６を形成したものである。光は
ゲート電極の反対側のｌ！３１から入射しても良いし、
ゲート電極が透明導電膜から成る場合はゲート電極側の
／３２から入射しても良い。この光センサーの特性は、
ゲート電圧が一２ｏＶから一５ｏＶ程度印加された時、
光感度が従来のセンサーに比べ約６倍と高（なり光応答
速度も速くなっている。
発明が解決しようとする問題点
しかしながら上記構成によると光感度は高くなるが暗電
流も同様に増加してしまい必要な階調やＳ／Ｎ比が取り
にくくなってしまう。また光感度も約６倍程度の増加で
は信号処理系にとってはそれほど大きな改善とは言えず
、数桁光感度を高くするために非晶質シリコン層３４に
微量のリン元素をドープしてやると一層暗電流が増加し
てしまい、それと同時に光応答速度も遅くなってしまう
という悪影響をおよぼしてしまう。
流も同様に増加してしまい必要な階調やＳ／Ｎ比が取り
にくくなってしまう。また光感度も約６倍程度の増加で
は信号処理系にとってはそれほど大きな改善とは言えず
、数桁光感度を高くするために非晶質シリコン層３４に
微量のリン元素をドープしてやると一層暗電流が増加し
てしまい、それと同時に光応答速度も遅くなってしまう
という悪影響をおよぼしてしまう。
本発明は上記問題点を解決するため簡易な構成で暗電流
を減少させ、光応答速度の速いイメージセンサ−の構成
手段を提供することを目的としている。
を減少させ、光応答速度の速いイメージセンサ−の構成
手段を提供することを目的としている。
問題点を解決するための手段
本発明は上記問題点を解決するため、ゲート絶縁層上に
設けられた非晶質シリコンからなる半導体層上にソース
およびドレインの各電極を形成するにあたり、グロー放
電法（プラズマＣＶＤ法）等で形成される窒化シリコン
層を介在させるものである。
設けられた非晶質シリコンからなる半導体層上にソース
およびドレインの各電極を形成するにあたり、グロー放
電法（プラズマＣＶＤ法）等で形成される窒化シリコン
層を介在させるものである。
作用
本発明は上記した構成のごとく、非晶質シリコンから成
る半導体層とソース、ドレイン電極との間に介在する窒
化シリコン層により、ドレイン電極より少数キャリアが
注入されるのを防止し、同時にソース、ドレインと半導
体層との界面準位を減少させ、さらに、ゲート電極から
印加した電界によって、半導体内に発生したもしくは注
入された少数キャリアは効果的に低いゲート電圧でゲー
ト電極近くに集収され、再結合に寄与しなくなるため、
ソース、ドレイン電流の光電流の光応答は従来の窒化シ
リコンの介在しない型の光センサーに比べ改善され、暗
電流の低減も同時に実現可能となる。
る半導体層とソース、ドレイン電極との間に介在する窒
化シリコン層により、ドレイン電極より少数キャリアが
注入されるのを防止し、同時にソース、ドレインと半導
体層との界面準位を減少させ、さらに、ゲート電極から
印加した電界によって、半導体内に発生したもしくは注
入された少数キャリアは効果的に低いゲート電圧でゲー
ト電極近くに集収され、再結合に寄与しなくなるため、
ソース、ドレイン電流の光電流の光応答は従来の窒化シ
リコンの介在しない型の光センサーに比べ改善され、暗
電流の低減も同時に実現可能となる。
実施例
（実施例１°）
第１図は本発明のイメージセンサ−の一実施例によって
構成された断面図を示す。１１はガラス、セラミック等
の基板、１２は例えばＯｒ、ＭＯ，ＩＴＯ等の金属層か
らなるゲート電極、１３は例えば窒化シリコン、酸化シ
リコン、酸化タンタル等からなるゲート絶縁層、１４は
ａ−８ｉ：Ｈからなる半導体層、１６は本発明によって
加えられた窒化シリコン層、１６．１７は例えばアルミ
ニウムから成るソース電極、ドレイン電極である。光は
ゲート電極の反対側のｌ！１１から入射しても良いし、
ゲート電極が透明電極から成る場合はｌ！１２から入射
しても良い。各層の作製方法は金属１２ 、１６゜１７
から成る電極層は真空蒸着法もしくはスパッタ法等によ
って成膜する。ゲート絶縁膜１３は例えば窒化シリコン
の場合、モノシラン（５ｉＨ４）ガスとアンモニア（Ｎ
Ｈ３）ガスの混合ガスを原料としてプラズマＣＶＤ法に
て例えば５００〜２ｏｏｏＸ堆積させる。酸化シリコン
層を使用する場合は、原料ガスとしてＳｉＨ４と０２も
しくはＮｏ ガスの混合ガスを用い、同じくプラズマＣ
ＶＤ法にて堆積する。１４のａ−５ｉ：Ｈから成る半導
体層は原料ガスとしてモノシラン（ＳｉＨ，）を主原料
としゲート絶縁層１３と同様にプラズマＣＶＤ法にて０
．１〜３μｍ程度堆積形成する。窒化シリコン層１６は
５ｉｎ４とＮＨ３もしくはＮ２さらにＮ２の混合ガスを
原料とし、１３．１４の各層と同様にプラズマＣＶＤ法
にて例えば５０〜１ｏｏＯム程度形成する。以上かられ
かるように各層１３，１４．１５は同一装置でガスの切
り換えだけで順次形成可能であり工程が非常に簡単であ
る。
構成された断面図を示す。１１はガラス、セラミック等
の基板、１２は例えばＯｒ、ＭＯ，ＩＴＯ等の金属層か
らなるゲート電極、１３は例えば窒化シリコン、酸化シ
リコン、酸化タンタル等からなるゲート絶縁層、１４は
ａ−８ｉ：Ｈからなる半導体層、１６は本発明によって
加えられた窒化シリコン層、１６．１７は例えばアルミ
ニウムから成るソース電極、ドレイン電極である。光は
ゲート電極の反対側のｌ！１１から入射しても良いし、
ゲート電極が透明電極から成る場合はｌ！１２から入射
しても良い。各層の作製方法は金属１２ 、１６゜１７
から成る電極層は真空蒸着法もしくはスパッタ法等によ
って成膜する。ゲート絶縁膜１３は例えば窒化シリコン
の場合、モノシラン（５ｉＨ４）ガスとアンモニア（Ｎ
Ｈ３）ガスの混合ガスを原料としてプラズマＣＶＤ法に
て例えば５００〜２ｏｏｏＸ堆積させる。酸化シリコン
層を使用する場合は、原料ガスとしてＳｉＨ４と０２も
しくはＮｏ ガスの混合ガスを用い、同じくプラズマＣ
ＶＤ法にて堆積する。１４のａ−５ｉ：Ｈから成る半導
体層は原料ガスとしてモノシラン（ＳｉＨ，）を主原料
としゲート絶縁層１３と同様にプラズマＣＶＤ法にて０
．１〜３μｍ程度堆積形成する。窒化シリコン層１６は
５ｉｎ４とＮＨ３もしくはＮ２さらにＮ２の混合ガスを
原料とし、１３．１４の各層と同様にプラズマＣＶＤ法
にて例えば５０〜１ｏｏＯム程度形成する。以上かられ
かるように各層１３，１４．１５は同一装置でガスの切
り換えだけで順次形成可能であり工程が非常に簡単であ
る。
上記のような構成を取る事によって、従来は半導体層と
金属層との接触部に存在した界面準位を介して行なわれ
ていたキャリアの再結合が低減でき、それと同時に窒化
シリコン層のすぐれた正孔の注入阻止の効果により多数
キャリアである電子との再結合の割合を低減できること
と、ゲート電極に印加された電界によって発生したフォ
トキャリアを有効に信号として取り出せることとが相乗
効果として現われ、特に暗電流を増加させる事なく光電
流を得る事がａ−８ｉ：Ｈから成る膜中にリン元素を微
量に添加する事によって実現出来る。それと同時に、従
来リン元素を添加する事によって生じていた弊害である
応答速度の悪化は全く生じない。
金属層との接触部に存在した界面準位を介して行なわれ
ていたキャリアの再結合が低減でき、それと同時に窒化
シリコン層のすぐれた正孔の注入阻止の効果により多数
キャリアである電子との再結合の割合を低減できること
と、ゲート電極に印加された電界によって発生したフォ
トキャリアを有効に信号として取り出せることとが相乗
効果として現われ、特に暗電流を増加させる事なく光電
流を得る事がａ−８ｉ：Ｈから成る膜中にリン元素を微
量に添加する事によって実現出来る。それと同時に、従
来リン元素を添加する事によって生じていた弊害である
応答速度の悪化は全く生じない。
（実施例２）
第２図は本発明の実施例として、光学レンズ系の全いら
ない完全密着型の一次元イメージセンサーを構成した例
を示したものである。２１はガラス等の透明絶縁基板、
２２はゲート電極兼遮光用の金属膜で例えばＯｒ、Ｍｏ
、Ｗ もしくはそれらのシリサイド物で形成されており
、読取画素の大きさに相当する大きさの光入射窓２３が
エツチング等の方法により設けられている。２４はゲー
ト絶縁層で実施例１と同様である。２５はａ−３ｉ：Ｈ
から成る半導体層で、２２の遮光膜と同様に入射窓Ｚが
設けられている。２７は本発明によって設けられた窒化
シリコン層である。２８はソース電極でありやはり入射
窓２９が設けである。３０はドレイン電極である。１！
２１より入射した光が入射窓２３．２６．２９を通過し
て、原稿面３１に当たり、センサー面３２で読み取るこ
とが出来るのである。
ない完全密着型の一次元イメージセンサーを構成した例
を示したものである。２１はガラス等の透明絶縁基板、
２２はゲート電極兼遮光用の金属膜で例えばＯｒ、Ｍｏ
、Ｗ もしくはそれらのシリサイド物で形成されており
、読取画素の大きさに相当する大きさの光入射窓２３が
エツチング等の方法により設けられている。２４はゲー
ト絶縁層で実施例１と同様である。２５はａ−３ｉ：Ｈ
から成る半導体層で、２２の遮光膜と同様に入射窓Ｚが
設けられている。２７は本発明によって設けられた窒化
シリコン層である。２８はソース電極でありやはり入射
窓２９が設けである。３０はドレイン電極である。１！
２１より入射した光が入射窓２３．２６．２９を通過し
て、原稿面３１に当たり、センサー面３２で読み取るこ
とが出来るのである。
このように完全密着型の場合、センサー面３２以外に光
を入射させないための遮光膜層が必要となるが、本発明
の構成を使用すればゲート金属膜がそれを兼用すること
が出来るので特に実現が容易である。
を入射させないための遮光膜層が必要となるが、本発明
の構成を使用すればゲート金属膜がそれを兼用すること
が出来るので特に実現が容易である。
発明の効果
本発明によれば、非晶質シリコンからなる半導体層と、
ソース、ドレイン電極との間にプラズマＣＶＤ法によっ
て形成される窒化シリコン層を介在させる構成のトラン
ジスタを受光部に使用することによって従来のソース、
ドレイン電極と半導体層が直接接触しているタイプの構
成のトランジスタを受光部に使用したイメージセンサ−
に比べ、光感度が高く、同時に光応答速度も速いイメー
ジセンサ−を実現でき、レンズ系を全く必要としない完
全密着型をも実現容易とするものである。
ソース、ドレイン電極との間にプラズマＣＶＤ法によっ
て形成される窒化シリコン層を介在させる構成のトラン
ジスタを受光部に使用することによって従来のソース、
ドレイン電極と半導体層が直接接触しているタイプの構
成のトランジスタを受光部に使用したイメージセンサ−
に比べ、光感度が高く、同時に光応答速度も速いイメー
ジセンサ−を実現でき、レンズ系を全く必要としない完
全密着型をも実現容易とするものである。
第１図は本発明の一実施例における薄膜イメージセンサ
−の断面図、第２図は本発明の他の実施例として完全密
着型イメージセンサ−を構成した場合の断面図、第３図
は従来の同型式のゲートを有するイメージセンサ−の断
面構成を示す図である。 １１１２１・・・・・・基板、１２ 、２２・・・・・
・ゲート電極、１３．２４・・・・・・ゲート絶縁層、
１４．２５・・・・・・半導体層、１５．２７・・・・
・・本発明によって設けられた窒化シリコン層、１６．
２８・・・・・・ソース電極、１７ 、３０・・・・・
・ドレイン電極、２３ 、２６ 。 ２９・・・・・４・光入射窓。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名ｆｌ
、、基板 ／６・・・バンイヒシリ］シ畳 ／６・・・ソースノ吃捲 １７・・ド・しイン七本願 ノＩＩ ノＩ？ 第 ２ｒｌＡ ９り 第 ３１！ｌ
−の断面図、第２図は本発明の他の実施例として完全密
着型イメージセンサ−を構成した場合の断面図、第３図
は従来の同型式のゲートを有するイメージセンサ−の断
面構成を示す図である。 １１１２１・・・・・・基板、１２ 、２２・・・・・
・ゲート電極、１３．２４・・・・・・ゲート絶縁層、
１４．２５・・・・・・半導体層、１５．２７・・・・
・・本発明によって設けられた窒化シリコン層、１６．
２８・・・・・・ソース電極、１７ 、３０・・・・・
・ドレイン電極、２３ 、２６ 。 ２９・・・・・４・光入射窓。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名ｆｌ
、、基板 ／６・・・バンイヒシリ］シ畳 ／６・・・ソースノ吃捲 １７・・ド・しイン七本願 ノＩＩ ノＩ？ 第 ２ｒｌＡ ９り 第 ３１！ｌ
Claims (2)
- （１）基板上に設けられた導電体層もしくは低抵抗半導
体層からなるゲート電極上に絶縁体層と非晶質半導体層
さらに窒化シリコン層を順に積層し、上記窒化シリコン
層上に光電流を検出するための１対のソース電極、およ
びドレイン電極を形成したことを特徴とする薄膜イメー
ジセンサー。 - （２）窒化シリコン層をプラズマＣＶＤ法で形成したこ
とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の薄膜イメー
ジセンサー。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60082845A JPS61241970A (ja) | 1985-04-18 | 1985-04-18 | 薄膜イメ−ジセンサ− |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60082845A JPS61241970A (ja) | 1985-04-18 | 1985-04-18 | 薄膜イメ−ジセンサ− |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61241970A true JPS61241970A (ja) | 1986-10-28 |
Family
ID=13785720
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60082845A Pending JPS61241970A (ja) | 1985-04-18 | 1985-04-18 | 薄膜イメ−ジセンサ− |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61241970A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63226063A (ja) * | 1986-10-20 | 1988-09-20 | Canon Inc | 光電変換装置 |
| US5731600A (en) * | 1994-03-15 | 1998-03-24 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Image sensor device on insulating surface |
-
1985
- 1985-04-18 JP JP60082845A patent/JPS61241970A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63226063A (ja) * | 1986-10-20 | 1988-09-20 | Canon Inc | 光電変換装置 |
| US5731600A (en) * | 1994-03-15 | 1998-03-24 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Image sensor device on insulating surface |
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