JPS63226062A - イメ−ジセンサ - Google Patents

イメ−ジセンサ

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JPS63226062A
JPS63226062A JP62058731A JP5873187A JPS63226062A JP S63226062 A JPS63226062 A JP S63226062A JP 62058731 A JP62058731 A JP 62058731A JP 5873187 A JP5873187 A JP 5873187A JP S63226062 A JPS63226062 A JP S63226062A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
amorphous silicon
film transistor
film
thin
electrode
Prior art date
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Pending
Application number
JP62058731A
Other languages
English (en)
Inventor
Koichi Hiranaka
弘一 平中
Tadahisa Yamaguchi
山口 忠久
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Filing date
Publication date
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Publication of JPS63226062A publication Critical patent/JPS63226062A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14Devices 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
    • H01L27/144Devices controlled by radiation
    • H01L27/146Imager structures
    • H01L27/14665Imagers using a photoconductor layer

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
  • Transforming Light Signals Into Electric Signals (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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔概 要〕 イメージセンサであって、同一絶縁性基板の上に、アモ
ルファス・シリコン光導電素子とその駆動回路用アモル
ファス・シリコン薄膜トランジスタを集積することによ
り高密度かつ安価にすることを可能とした。
〔産業上の利用分野〕
本発明はアモルファス・シリコン膜(a−3i)を用い
たファクシミリ用及びイメージスキナー用のイメージセ
ンサに関するもので、さらに詳しく言えば、同一絶縁性
基板上に高感度なa−3i光導電素子アレイとa−3i
薄膜トランジスタから成る駆動回路を集積した高密度で
安価なイメージセンサに関するものである。
〔従来の技術〕
近年ファクシミリ及びイメージスキャナ用密着型イメー
ジ・センサとしてアモルファス・シリコン・フォトダイ
オードアレイを用いたイメージ・センサやCd5−Cd
Seイメージ・センサが実用化されている。これらのイ
メージ・センサには、絶縁性基板上に光電変換素子アレ
イを作成した後、別のプリント基板等に設けられた駆動
回路とボンディング結線するか、あるいは第3図に示す
ように同−絶縁性基板lの上に光電変換素子アレイ2と
駆動用rC3を搭載しボンディング結線4をしたものと
がある。第3図の光電変換素子アレイ2には光生成され
たキャリアにより空乏層容量の充放電を利用するフォト
・ダイオード型素子と、抵抗変化を利用する光導電素子
(フォト・コンダクタ)とがある。
〔発明が解決しようとした問題点〕
上記従来のイメージ・センサにおいて、前者の光電変換
素子アレイを作成後、別のプリント基板に設けられた駆
動回路とボンディング結線するものは、原稿がA4サイ
ズで解像度を8本/Wとした場合、基板外部への引出し
線数は91本以上となり、しかも駆動回路用のスペース
を確保するため集積化が制限されるという欠点があった
また後者の同一基板上に光電変換素子と駆動ICを搭載
するもので光電変換素子にフォト・ダイオードを用いた
ものは高速だが信号電流が小さく、光導電素子を用いた
ものは信号電流は大(フォト・ダイオードに比し約3桁
大)であるが低速であり、信号電流と応答速度が相反す
る。また第3図のフォト・ダイオードを用いる場合、I
Cの数は27個(A4相当)であり、駆動ICの分だけ
コスト高となり、またショートが発生しやすく、歩留り
が低いという問題がある。
本発明はこのような点にかんがみて創作されたもので、
高密度かつ安価なイメージ・センサ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〕
このため本発明においては、第1図に例示するヨウに、
同一絶縁基板10上に、アモルファス・シリコン光導電
素子11とその駆動回路用アモルファス・シリコン薄膜
トランジスタ12を集積したことを特徴としている。
〔作 用〕
アモルファス・シリコン光導電素子11とその駆動回路
用アモルファス・シリコン薄膜トランジスタ12を同一
基板10に集積したことにより高密度なイメージ・セン
サを安価に製造できる。
〔実施例〕
第1図は本発明の実施例を示す図であり、aは等価回路
図、bはa図のb−b線における断面図である。
本実施例は同図に示すように絶縁性基板10の上に、ア
モルファス・シリコン光導電素子11と駆動回路用アモ
ルファス・シリコン薄膜トランジスタ12とが設けられ
たものである。以下その作成手順を説明する。
先ず絶縁性基板10上に、蒸着またはスパッタ法により
電極13を1000〜2000人成膜する。電極材とし
てはTi  、 Cr 、 NiCr 、 A1等が用
いられる。次いでPドープ・アモルファス・シリコン膜
(n′″a−3i)をプラズマ気相成長法にて300人
成膜し、通常のフォト・リソ工程により光導電素子11
の電極14と、薄膜トランジスタ12のソース電極15
及びドレイン電極16を形成する。
次いでプラズマ気相成長法により半導体N17としてア
モルファス・シリコン膜(a−3t)を1000人〜1
0000人を堆積し、続いて真空を破ることなくゲート
絶縁膜18として窒化シリコン(SiNx)を1000
人〜3000人堆積する。a−3iの成膜条件としてシ
ランを含む混合ガスを用いて基板温度200〜350℃
、圧力1〜10Torr、高周波電力0.01〜0.1
w 1011が望ましい。またSiNxはX=0.8〜
0.1 、光学ギ+7プEg =3eV〜5eVが望ま
しく成膜条件としてはSiH,とNH,を含む混合ガス
を用いて、基板温度200〜350℃、圧力0.1〜1
0Torr、高周波電力0.02〜0.3 w/cd、
ガス流量比NHs / 5iHa = 1〜8が望まし
い。本構成による光導電素子は、5iNx(X= 0.
8〜1.0 )としたことによりSiNx膜中の電子捕
獲準位あるいはその密度が増大することにより、SiN
x膜のフェルミ・エネルギーがa−3i膜中の伝導帯側
ヘシフトし、その結果a−3i側に電荷蓄積型のバンド
曲りを生じる。その結果内部電界が形成され、光キャリ
アが空間的に分離され光感度が、バルクのa、−3iに
比べて2桁以上増大することを発明者らは見出している
。(特願昭60−214025参照)次に薄膜トランジ
スタ12のゲート電極19を〜1000人蒸着しバクー
ン形成する。ゲート電極材としてはTa  、 Mo 
、NiCr、 AI  、 Cr等が用いられる。その
後光導電素子11及び薄膜トランジスタ12の透明保護
膜20を1000〜5000人の厚さに形成する。透明
保護膜20としては5iOz 、 SiNxまたはAh
O*等の無機絶縁膜かポリイミド等の有機絶縁膜が用い
られる。その後層間絶縁膜21を0.5〜3μm形成す
る。眉間絶縁膜21としてはSiO□、 SiNxまた
はAL、(h無機絶縁膜またはポリイミド等の有機絶縁
膜あるいはこれらの多層膜が用いられる。その後コンタ
クトホール形成の後、上部配線電極22を1〜3μm蒸
着の後、パターン形成する。上部配線材料としては、C
r、AI。
NiCr 、 Ti  、 Au等の多層膜あるいは単
層膜が用いられる。
以上の如く本実施例の光導電素子11及び薄膜トランジ
スタ12のアモルファス・シリコン層は、ともにプラズ
マ気相成長法による窒化膜5tNxとアモルファス・シ
リコン膜の2層膜により同時に形成される。従って従来
の薄膜トランジスタ駆動型フォト・ダイオードアレイで
は薄膜トランジスタ部の半導体層とフォト・ダイオード
部の半導体層を別々に形成していた場合に比べて本発明
は上記のように工程が簡略であり、歩留りも向上できる
しかもフォト・ダイオードに見られたピンホール欠陥も
なく信頬性が向上し信号電流も3桁増大する。また従来
のCd5−CdSe系のフォト・コイダクタに比べて光
導電素子をSiNx膜 a −S iの2層膜としたこ
とにより光応答性が2桁以上向上することができる。
一方従来駆動ICにより行なっていたアナログスイッチ
とシフトレジスタからなる駆動回路部をアモルファス・
シリコン層からなる薄膜トランジスタと多層配線技術を
用いることにより光導電素子アレイと同一基板上に集積
することにより、駆動ICは不要となり、高密度かつ安
価なイメージ・センサを提供できる。また基板から外部
への配線数は10本程度に低減できる。
次に本発明の他の実施例を第2図により説明する。本実
施例は前実施例の基板表面から原稿を読み取るイメージ
・センサと異なりガラス基板を通して原稿を読み取るイ
メージ・センサである。
本実施例の形成手順は、透明な絶縁性基板41上に蒸着
により下部電極42を700−1000人形成し、パタ
ーン形成する。電極材としてはT 1.l Cr +T
a  、NiCr等が用いられる。次いでプラズマ気相
成長法によりゲート絶縁膜43となるSiNx膜、続い
て真空を破ることなく半導体層44としてのアモルファ
ス・シリコン膜(a−3i)を成形する。
それぞれの成長条件及び膜厚は前実施例と同様である。
その後光導電素子及び薄膜トランジスタのオーミック電
極となるPドープa−3i膜45を300人プラズマC
VD法で成膜し、続いて金属電極46を1000〜20
00人蒸着により成膜バクパターン形成して光導電素子
のオーミック電極と薄膜トランジスタのソース、ドレイ
ン電極を形成する。
金属電極材としてはTi  、 Cr 、 NiCr、
 A1等が用いられる。次いで多層配線部の眉間絶縁M
47を0.5〜3μmを形成する。眉間絶縁膜としては
5int、 SiNxまたはAhO*無機絶縁膜又はポ
リイミド等の有機絶縁膜、又はこれらの多層膜が用いら
れる。その後コンタクト・ホール開孔後、上部電極48
を1〜3μm蒸着しパターン形成する。上部電極材とし
てはCr 、 AI  、NiCr、 Ti  、 A
u等の多層膜あるいは単層膜が用いられる。
以上の如く形成された本実施例はその構成が前実施例と
上下が逆になっているだけで、その他は全く同様であり
。従ってその効果も前実施例と同様である。
〔発明の効果〕
以上述べてきたように、本発明によれば、同一絶縁性基
板上に光導電素子とその駆動回路用膜トランジスタを同
時に作製し集積することにより高密度かつ安価なイメー
ジ・センサを提供でき、実用的には極めて有用である。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施例を示す図、 第2図は本発明の他の実施例を示す図、第3図は従来の
イメージ・センサの1例を示す図である。 第1図、第2図において、 10は絶縁性基板、 11はa−3i光導電素子、 12はa−3i薄膜トランジスタ、 13は電極、 14は光導電素子の電極、 15は薄膜トランジスタのソース電極、16は薄膜トラ
ンジスタのドレイン電極、17は半導体層、 18はゲート絶縁膜、 19は薄膜トランジスタのゲート電極、20は透明保護
膜、 21は層間絶縁膜、 22は上部配線電極である。 本発明の他の実施例を示す断面図 第2図 11− a−8i導電素子 12− a−Si薄膜トランジスタ 41  透明絶縁性基板 42・ 上部電極 43  ゲート絶縁膜 44  半導体層 45− a−8i膜 46  金属電極 47・一層間絶縁膜 48  上部電極 (Q)  等価回路図 コ2 □□□□、ヨヨエユエ===二ψ「二13C 具     旦 (b) a図のb−b線における断面1第1 図 10  絶縁性基板 11・ a−Si元導電素子 12−  a・・・S1薄膜トランジスタ13・・電極 14   光導電素子の電極 17  半導体層 18  ダート絶縁膜 19・・ 薄膜トランジスタのダート電極20  透明
保護膜 21   層間絶縁膜 22   上部配線電極 23・−・多層配線部

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、同一絶縁性基板(10)上にアモルファス・シリコ
    ン光導電素子(11)と、その駆動回路用アモルファス
    ・シリコン薄膜トランジスタ(12)を集積したことを
    特徴としたイメージセンサ。 2、上記アモルファス・シリコン光導電素子(11)及
    びアモルファス・シリコン薄膜トランジスタ(12)の
    ゲート絶縁膜(18)には窒化膜を用い、半導体層(1
    7)にはアモルファス・シリコン膜を用いたことを特徴
    とした特許請求の範囲第1項記載のイメージセンサ。
JP62058731A 1987-03-16 1987-03-16 イメ−ジセンサ Pending JPS63226062A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1351310A2 (en) * 2002-04-03 2003-10-08 General Electric Company Imaging array and methods for fabricating same
CN102790064A (zh) * 2012-07-26 2012-11-21 北京京东方光电科技有限公司 一种传感器及其制造方法

Cited By (3)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1351310A2 (en) * 2002-04-03 2003-10-08 General Electric Company Imaging array and methods for fabricating same
EP1351310A3 (en) * 2002-04-03 2003-12-17 General Electric Company Imaging array and methods for fabricating same
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