JPS62163366A - 固体撮像装置及びその製造方法 - Google Patents

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。

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の構造及び製造方法に関する。

〔発明の概要〕

本発明は固体撮像装置及びその製造方＝Ｖこおいて、下
部電極、下部電極及び光導電層より成る光電変換素子の
元、・厚１ａ虐のパターフケ上部４極のバターンより小
さくし、有機系絶縁材料によるパッシベーション層を設
けるＣとにより良好な光電変換特性を有し、高い信頼性
を有する固体撮像装置を低コストで容易に作製できる様
にしたものである。

〔従来技術〕

従来の固体撮像装置に、下部電極を形成後、光４電層金
成膜し、パターン形成を行ない、硬いて上ｇＩ成極を形
成する製造方法が用いられていた。

第２図１（ａ）に従来の固体撮像装置の光電変換素子部
の断面間の一例を、又第２図（ｂ）に平面図の一例を示
す。第２図（ａ）において、２０１は絶縁基板、２０２
は下部−４；ｊＪ、　２０３は上部電極、２０４は光４
電層である。又、第２図（１））において、２０２は下
部電極、２０３は上部電極、２０４は光導電層である。

〔発明が解決しようとする問題点及び目的〕しかし、前
述の従来技術では、第２図に示した様に光導′電層のパ
ターンが上部電極のパターンよりも外側にくる為、光導
成層内に生じた光キャリアのうち、上部電極と下部電極
により上下をはさまれた領域（以下、有効領域と記す。

）の周辺部からの光キャリアの収集が起こり易く、又、
エージング試験により、この様な現象が顕著になる場合
が多い為、固体撮像装置の残像、γ特性、光用力値及び
その一様性等の光電変換特性の信頼性低下の原因となっ
ている。そこで本発明は、このような問題点を解決する
もので、その目的とするところは、良好な光電変換特性
を有し、高い信頼性を有する固体撮像装置を低コストで
容易に作製できる構造及び製造方法を提供することにあ
る。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明の固体撮像装置に、絶縁基板上に、上部電極、下
部電極及び光導電ｔ―より成る光電変換素子において、
該光４延層のパターンを該下部電極のパターンよシも小
さくする構造を有することをｔ￥ｊ徴とする。

又、本発明の固体撮像装置の製造方法は、前記光導電層
を前記上部電極若しくは上ｆｌＳ電極上のレジストをマ
スクとしてエツチングする工程を有することを特徴とす
る。

〔作　用〕

本発明の上記の構造によれば、光導電層のパターンを上
部電極のパターンより小さくすることにより、光導電層
中に発生した光キャリアのうち、上下電極にはさまれた
有効領域の周辺からのキャリアの収集全はぼ零にするこ
とができる。この為、有効領域の周辺からのキャリアの
収集を原因とする残像の増加、γ特性の低下、光用力値
及びその一様性の変動等の光電変換特性の低下を大幅に
低減することができることから、良好な元７４ｉ換特性
を高い信頼性で再現性良く実現でさる様になった。

又、本発明の製造方法によれば、上部電極若しくは上部
電極上のレジストをマスクとして光導電）ｆｊをエツチ
ングすることにより、従来の固体撮像装置と同一のフォ
ト工程数で製造できる他、光導電層のパターン形成を上
部電極若しくは上部電極上のレジストをマスクとしたエ
ツチングにるる工程のみで行なうことにより、逆に従来
よりもフォト工程を一工程なくすることができる。

又、有機系絶縁材料より成るパッシベーション層を１０
５を設けることにより、ひさし状となった上部電極の下
にも絶縁材を充てんできることから、光電変換素子の上
下電極のショート等を原因とする素子のピント落ちを著
しく低減することができる。又、前記材料は、段差被覆
性が特に優れていることから、本発明の前記構造のバン
ベーション材としては特に優れており、高い耐湿性、耐
環境性がｒｄられている。

以上述べた様に、本発明によれば、良好な光電変換特性
を尚い（８頼性で有する固体撮像装置を低コストで容易
に装造することができる。

〔実施例〕

第１１凶（ａ）に本発明の夾施しリにおける固体撮像装
置の光電変換素子部の断面図の一例を、又第１図（ｂ）
に平面図の一例を示す。第１図において、１０１は絶縁
基板、１０２は下部電極、＋０３は上部電極、＋０４ｉ
ｄ元導ＮＩＷＪ、　　＋　０５　ｆ、（ハフ　シヘ−シ
ー１ン層で、ポリ°イミド、感光性ポリイミド、ポリア
ミド、シリコン系樹脂、エポキシ系樹脂、シリコン−エ
ポキシ系樹脂、ジャンクションコーティング剤等の有機
系絶縁材料を用いている。

図に示した様に、光４％層のパターン１０４を上部１極
のパターン１０５より小さくすることにより、上下電極
にはさまれた有効領域以外からのキャリアの収集全はと
んど零にすることが可能である。その為、有効領域以外
からのキャリアの収集が原因となる光電変換特性の低下
を防止することができる。例えば、残像を例にとると、
Ａ４版、８素子／　ｍｒｎの密層型イメージセンサ−の
光′４変換表子部に上述の荷造を採用し、蓄積モードで
読み出した場合、光熱１射時のセンサー出力値と、光照
射停止後−周期積分後のセンサー出力値との比をもって
残像率を定義した場合、第２図に示した従来型は５〜６
％であるのに対し、第１９に示した本発明の構造全採用
した場合は、２〜５係にすることができた。又、８０Ｃ
の加熱動作試験においても、従来型の装置では、残像率
が増力口する傾向がみられ、中には１０％全島えるもの
もあつｔが、本発明の、構造を採用した装置では、すべ
てのサンプルにおいて、２０００時間のエージング後も
、残像率の増加はみられなかった。

又、γ特性、光出力値及びその一様性等の他の光電変換
特性においても、初期特性及びエージング試験後の特性
共、本発明の１１璽造を採用した場合、従来型と比べて
特性が向上した。

又、本発明の構造を採用した場合、第１図（ａ）に示し
た様に、上部電極がひさし状となる為、上下電極のショ
ート等全原因とする素子のビット落ちが生じ易く、エー
ジング試験により頭者になる傾向がみられたが、パッシ
ベーション層＋０５７．（段差被υ性の＆れた前述の有
機系絶縁材料により形成することにより、ひさし状とな
った上部電極の下にも絶縁材を充てんできることから、
上下電極のショート等を原因とする素子のピント落ちを
著しく低減することができる。

ただし、上部電極のひさしの長さが光導電層の嗅厚より
も長くなると絶縁材の充てんが不十分となることから、
ひさしの長さは、２μｍ程度未満とすることが望ましい
。

第３１ＶＩ（ａ）　、　（ｂ）に本発明の実施例におけ
る固体撮像装置の製造工程の一例を示す。第３図（ａ）
は固体撮像装置の製造工程断面図を、第３図（ｂ）は固
体撮像装置光電変換素子部の製造工程平面図を示す。

第３図（ａ）　、　（１））において、（１）は、絶縁
基板５０１上に走査回路及び各党！！換素子に設けられ
たスインテング素子を構成する薄膜トランジスタ（ＴＰ
Ｔ）５０２−ｉ形成する工程である。図において、５０
５はＮ　又はＰ　層、５０４はゲート絶縁膜、５０５は
ゲート電極、５０６は層間絶縁膜である。（２）は層間
絶縁物５０６にコンタクト穴３０７ｉ開け、ンースｅド
レイン電極及び配縁部と元゛１α変換素子の下部電極５
０８を同一材料で形成する工程、（３）は非晶質半導体
を素子材とした光４電鳩３０９金成膜し、上部′電顕５
１０及び読み出し用共通篭極５１０”ｊｉ７３Ｔｏと同
一材料で形成する工程、（４）は上部電極５１０若しく
は、上部電極形成時のレジスｈｉマスクとして、光導電
層５０９′のパターン形成を行ない、続いて有機系絶縁
材料によりバンシベーション層５１１を形成ｆる工程で
ある。

第３図に示した製造方法を用いることにより、ｉ導電Ｍ
ｔのパターン形成全フォト工程を通さずにできることか
ら、従来よりも一工程、フォト工程を減らすことができ
る。第３図（ｂ）（１１、（２＋　、　（３１は、第３
因（ａ）（２）　、　（３）　、　（４）の固体素子部
の千面工、程図を示す。

第４図（ａ）　、　（１））に本発明の実施レリにおけ
る固体撮像装置の製造工程の別の一辺」を示す。第４図
（ａ）は固体撮像装置の製造工程平面図全１又、第４図
（ｂ）は固体撮像装置元屯変換素子部の製造工程平面図
、第４図（ａ）　、　（ｂ）において、（１）は、第３
図（１）と同様に、絶縁基板４０１上に走ｆ回路及びス
イッチング素子全鴎成する薄膜トランジスタ４０２を形
成する工程である。図において、４０５は層間絶縁膜で
ある。（２）に下部電極４０４及び読み出し用共通電極
４０４′を４０４と同一材料で形成後半導電、′蓄４０
５を成膜する工程、（３）は半導体層４０５′のパター
ン形成全行なう工程、（４）Ｆｉ層間絶縁膜４０３にコ
ノタクト穴４０６？開け、ンース・ドレイン篭へ及び配
線部と光Ｉ変換素子の上部電極４０７を同一材料で形成
する工程、（５）は上部電極若しくは上部電極形成時の
レジス）ｋマスクとして、光４篭層全エンチングするこ
とにより、光導電層４０５“のパターン形成を行ない、
続いて、有機系絶縁材料によりパッシベーション層４０
８を形成する工程である。

第４図に示した製造方法を用いることにより、元４　’
ｉｉ；ｍ　４０５“のパターン外周部全上部電極のパタ
ーンの内側にすることができる他、＋４ｉ層内で上、下
部電極によってはさまれた有効領域以外の領域を極めて
小さくできることから、有効領域の周辺からのキャリア
の収集をほとんど零にすることができる。第４図（ｂ）
の（１１、（２）　、　（３）　、（４）は、第４図（
ａ）の＋２１　、　Ｌ３１　、　（４１、（５）の固体
素子の平面工程図を示す。

尚、第３図及び第４図に示した裂遣方法共、上部電極及
び下部電域のうちの少なくともどちらか一方を透明′１
１極とする構造が可能である。

又、両図に示した製造方法において、上部醒項のひさし
部分を少なくする為に、上部電極よりも少し大きめにレ
ジストを形成してエンチングすることにより、ひきし部
分を少なくすることは可能であり、下部電極と光導′低
層のパターンの大きさ分はとんど同じにすることも可能
である。ただし、この場合、フォト工程が一工程増える
ことになる。

又、上部電極若しくは上部電極形成時のレジスト全マス
クとしてエンチングを行なう工程でドライエンチ法によ
り、等方向なエラチングラ行なうか異方的なエツチング
全行なうかにより、ひさし都の長さｔｙＵ整することも
可能である。

又、上部電極若しくは上部［極上のレジストをマスクと
して元導亀層ヲエッチングする工程で、元２７！嵐層全
完全にエンチングにより上部−極より小さくした場合、
最も良好な特性が得られるが、例えば、光導電層の上部
５分の１程度をエツチングにより、上部電極より小さく
した場合でも、従来型と比べて元【変換特性が向上する
傾向がみら′ｉ″Ｌだ。ただ、光導電層を完全に上部電
極よシ小さくすることにより、光電変換特性の信頼性が
向上することから、前記元ｒＪｌｉ換特性低下の原因と
しては、ｉｔ１記有効領域以外に入射した光により発生
したキャリアの基板に平行な方向の拡散が原因となって
いるものと思われる。

〔発明の効果〕

以上述べた様に本発明によれば、固体撮像装置の光電変
換素子部において、第２図に示した様に光導電層のパタ
ーン全上部電極のパターンよりも小さくすることにより
、上下部電極にはさまれた有効領域以外からのギヤリア
の収集をほぼ零にすることができる。その結果、有効領
域以外からのキャリアの収集を原因とする光電変換特性
（残像、γ特性、元高力値及びその−泳性等）の低下金
犬幅に低減できることから、良好な元ｖＬ変換特性を高
い信頼性で再現性良く実現できる様になった。

又、本発明の構造方法によれば、フォト工程を増やさず
に上記構造を実現できる他、第３図に示した製造方法を
用いることにより、逆にフォト工程を一工程減らすこと
ができる。その為、製造コストの低下をはかることも可
能である。

又、有機系絶縁材料より成るパッシベーション／ｉ＊を
設けることにより、ひさし状となった上部電極の下にも
絶縁材を光てんできることから、前述の様に、素子のピ
ント落ちを著しく低減することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例の固体撮像装置で、（ａ）は断
面図を、（１））は平面図に示す。 第２図は従来の固体撮像装置で、（、）は断面図を、（
ｂ）は平面図を示す。 第３図は本発明の実施？ｌＪの固体撮像装置の製造工程
の一例を示す。第３図（ａ）は固体撮像装誼断面図、第
３図（ｂ）は固体撮像装醒元電斐換素子部の製造工程平
面図である。 肩４図は本発明の実施例の固体撮像装置の製造工程の一
例を示す。第４図（ａ）は１らコ体撮像装置ａの製造工
程断面図、（ｂ）は固体撮像装置うｔ電変換素子部の、
凍造工程平面図でおる。 ＋Ｏ＋、　２０ｔ、　５（Ｎ、　４０１・・・・・・絶
縁基板＋ｏ２．２ｏ２．３０８．４０４・・・・・・下
部電極ＩｃＤ、　２０５．５１０．４０７・・・・・・
上部電極１０４、２０４．５０９．５０９’　、　４０
５．４０５’　、　４０５”・・・・・・光導電層 １０５．５１１，４０８・・・・・・・・・・・・パッ
シベーション層５０２　　　　　　・・・・・・・・・
・・・薄膜トランジスタ５０６、４０５　　　　・・・
・・・・・・・・・層間絶縁膜５０７．４０６　　　　
・・・・・・・・・・・・コンタクト穴５０５　　　　
　　　・・・・・・・・・・・・Ｐ又はＮ　層３０４　
　　　　　　・・・・・・・・・・・・ゲート絶縁膜５
０５　　　　　　・・・・・・・・・・・・ゲート絶縁
膜５　＋　Ｏ’　、　４０４’　　　・・・・・・・・
・・・・読み出し用共通篭極圓体ゴ最ｆ骸装エバ絣龜図 第１図（υ） １茅コ　１本４剰＄％　ひ４　ｄ・　５Ｆ１にコ　口笛
１図（ト） ４昧ｒ　Ｉｆｌ科撮１袈竹置−繭ω娼 第２図（久） チＬ１１．来、、＝Ｐ１４ント４；１シ：イソ；３装！
のΔｆム加Ｌし１第２図（ｂ） ）０　ＨＪｂイ、　　、　　（ｙ　＠　　工ｉ！　Ｑ　
　’Ｂ第３図　（す １４体＆フ家゛父、Ｊこ。す森”４ｘｎ伊斤ｉｔａ第　
３　図　　　（久） ｋｌ、　Ｔ卸をＪ小 １１１Ｊｉ＆４県）（■」ジ已喝乙つじＪ＊　料４Ｐ　
ｅｙｒ公Ｌエし監平伽図 第３図　（、ｂ２ ４ら、光重１ ４Ｃ４０３ 供１光導セ麿 １ｉＤ（４３表像スＩの製比二社Ｕ°如１８第４図　（
幻 固体８い友（シ〉匙ｉ１灯伽函 第４図　（久う 貿ジ′ ）１体躯１訣装 第 シ沫−二程キ菌）帛 ４　図　　　　（ト）

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）絶縁基板上に、上部電極、下部電極及び光導電層
   より成る光電変換素子を複数個配置した固体撮像装置に
   おいて、該光導電層のパターンが該上部電極のパターン
   よりも小さいことを特徴とする固体撮像装置。
2. （２）前記光電変換素子上に、有機系絶縁材料より成る
   パッシベーション層１０５、３１１、４０８を設けたこ
   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. （３）絶縁基板上に、下部電極、光導電層及び上部電極
   を形成する固体撮像装置の製造方法において、下部電極
   を形成する工程、光導電層を成膜しパターン形成する工
   程、上部電極を形成する工程、光導電層を上部電極若し
   くは上部電極上のレジスト等をマスクとしてエッチング
   する工程を有することを特徴とする固体撮像装置の製造
   方法。
4. （４）前記固体撮像装置の製造方法において、下部電極
   を形成する工程、光導電層を成膜する工程、上部電極を
   形成する工程、上部電極若しくは上部電極上のレジスト
   等をマスクとして光導電層をエッチングしパターン形成
   する工程を有し、該光導電層のパターン形成を該上部電
   極若しくは上部電極上のレジスト等をマスクとしたエッ
   チングによる工程のみで行なうことを特徴とした特許請
   求の範囲第３項記載の固体撮像装置の製造方法。