JPS633453A - イメ−ジセンサおよびその製造方法 - 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、イメージセンサおよびその製造方法に係り、
特にアモルファスシリコン層を光電変換層として用いた
サンドインチ型のイメージセンサの光入射側電極に関す
る。

［従来技術およびその問題点］ 光電変換層に水素化アモルファスシリコン（ａ−８ｉ：
Ｈ）等のアモルファス半導体を用いたイメージセンサは
、縮小光学系を必要としない密着型イメージセンサとし
て、小型の原稿読み取り装置等への幅広い利用が注目さ
れている。

このイメージセンサのセンサ部の基本構造の１つとして
サンドイッチ型センサがあげられる。このサンドインチ
型センサは、第７図に示す如く、基板１０１上に形成さ
れた下部電極（金属電極）１０２と、透光性の上部電極
（透光性電極）１０３とによって充電変換層１０４を挟
んだもので、密着型イメージセンサにおいては、長尺基
板上に、このサンドイッチ型センサが複数個（例えば、
８ドツト／闇の場合日本工業規格Ａ列４番用としては１
７２８個、同規格Ｂ列４番用としては２０４８個）並設
されている。そして、正確な読み取りを可能とするため
には、これらのセンサは互いに完全に独立であると共に
、下部電極、上部電極および光電変換層等の膜厚、およ
び受光部の面積についても各センサは同一でなければな
らない。

このような密着型イメージセンサは、例えば次に示す如
くして形成される。

まず、第８図（ａ）に示す如く、ガラス基板１０１上に
スパッタリング法によりクロム層を堆積した後、フォト
リソ法によりこれを所望の形状にパターニングし、１列
に分割配列された下部電極１０２を形成する。

次いで、第８図（ｂ）に示す如く、プラズマＣＶＤ法に
より、メタルマスク（図示せず）を介して、前記下部電
極１０２上に帯状の水素化アモルファスシリコン層から
なる光電変換層１０４を形成する。

続いて、第８図（Ｃ）に示す如く、スパッタリング法に
より、酸化インジウム１（ＩＴＯ）層１Ｑ３′を堆積し
、これをフォトリソ法によりパターニングし第７図に示
したような透光性の上部電極１０３を形成する。

ところで、光電変換層に用いられている水素化アモルフ
ァスシリコンは、反応性が高いため、上述したような上
部電極形成のためのスパッタリング工程において受ける
！Ｉ傷が避は得ない問題となっており、またフォトリソ
エツチングプロセス等において、マスクパターンとの境
界にあたる部分で、光電変換層が損傷を受け、センサ特
性が低下するという問題もあった。

これは、フォトリソ法によるパターニングに代えて、酸
化インジウム錫層のスパッタリングに際し、メタルマス
クを介して、選択的に堆積せしめるという方法を用いた
場合にも、問題を残している。この場合、メタルマスク
との接触による損傷あるいは汚染により、特に上部電極
の端部付近で充電変換層が損傷を受け、センサとしての
特性に悪影響を及ぼす結果となる。

また、大面積の領域に均一な酸化インジウム錫層を成膜
するのは、極めて困難であり、センサ幅の増大に伴い、
各素子の位置による信号のばらつきが問題となってきて
いる。

そこで、第８図（ｄ）に示す如く透光性の上部電極上に
、更に、受光面積を規定するための受光窓Ｗを有してな
る遮光膜と、集電用の電極とを兼ねたアルミニウムの電
極１０５を配設したものも提案されている。

しかしながら、この方法では、製造工程が複雑である上
、酸化インジウム錫のスパッタリングによって下地の水
素化アモルファスシリコンが損傷を受けるという問題は
、解決されない。

本発明は、前記実情に鑑みてなされたもので、製造が容
易で、信頼性の高いイメージセンサを提供することを目
的とする。

［問題点を解決するための手段］ そこで本発明では、光電変ａＳとしてアモルファスシリ
コン又はその化合物を用いたサンドイッチ型の光電変換
素子からなるイメージセンサにおける透光性の上部電極
を遷移金属のシリサイド層で構成するようにしている。

また、本発明の方法では、光電変換層としてのアモルフ
ァスシリコン層又はその化合物層を形成した後この上層
に遷移金属層を成膜し、界面反応によって生成された遷
移金属のシリサイド層を除いて透光性の上部電極となる
領域の該遷移金属層を除去するようにしている。

［作用〕 アモルファスシリコン層あるいはその化合物層は反応性
が高いため、遷移金属層が堆積されるとその界面で、遷
移金属のシリサイド層が生成される。これは、透光性を
有しておりかつ低抵抗であるため、上部電極として極め
て有効である。

また、生成される遷移金属のシリサイド層の膜厚は、遷
移金属の堆！ｉ膜厚に依存することなく、堆積後、除去
までに受ける温度条件等の環境条件に依存するのみであ
るため、極めて容易に広範囲にわたって膜厚の均一な上
部電極の形成が可能となる。

更に、受光領域のみの遷移金属層を選択的に除去し、他
は遷移金属層で被覆したままにしておくことにより、遷
移金属層は、受光面積を規定するための遮光膜として作
用すると共に、低抵抗の集電用電極としても作用し、信
頼性の高いイメージセンサが極めて容易に形成可能とな
る。

［実施例］ 以下、本発明の実施例について、図面を参照しつつ詳細
に説明する。

友亙■ユ 第１図（ａ）および（ｂ）は、本発明実施例の光電変換
素子を示す図である。（第１図（ａ）は第１図（ｂ）の
Ａ−Ａ断面図である。） この光電変換素子は、ガラス基板１上に形成された膜厚
１５００Ａのクロム層からなる下部電極２と、膜厚５０
０Ａの水素化アモルファスシリコ２０層（ｐ−ａ−８ｉ
　：　Ｈ）３ａ、膜厚６０００への水素化アモルファス
シリコン１層（ｉ−ａ−３ｉ：Ｈ）３ｂ、膜厚２００Ａ
の水素化アモルファスシリコンｎ層（ｎ−ａ−８ｉ　：
　Ｈ）　３ｃの３層からなる光電変換層３と、クロムシ
リサイド（ＣｒＳｉ２）層からなる透光性の上部電極４
と、アルミニウム層からなるコンタクト用電極５とから
構成されている。

製造に際しては、まず、第２図（ａ）および第３図（ａ
）に示す如くガラス基板１上にメタルマスク（図示せず
）を介して電子ビーム蒸着法により、下部電極２として
のクロム層を選択的に成膜する。

次いで、プラズマＣＶＤ法により、第２図（ｂ）および
第３図［ｂ）に示す如く、水素化アモルファスシリコン
０層３ａ１水素化アモルファスシリコンｉ層３ｂ、水素
化アモルファスシリコンｎ層３Ｃを順次積層する。

更に、第２図（Ｃ）および第３図（Ｃ）に示す如く、メ
タルマスク（図示せず）を介して電子ビーム蒸着法によ
り、膜厚１０００Ａのクロム層６を選択的に形成する。

このとき、基板加熱は行わないものとする。

この後、第２図（ｄ）および第３図（ｄ）に示す如く、
該クロム層６をウェットエツチング法により除去する。

このとき、表面には、クロム層６と下地の水素化アモル
ファスシリコン層との界面反応によって生じた上部電極
４としてのクロムシリサイド層が残留している。

そして、第２図（ｅ）および第３図（ｅ）に示す如く、
メタルマスク（図示せず）を介して電子ビーム蒸着法に
より、アルミニウム層を選択的に堆積しコンタクト用電
極５を形成する。

最後に、前記上部電極４およびコンタクト用電極５をマ
スクとして、テトラフルオルメタン（ＣＦ４）９５％十
酸素（０２）５％の混合ガスプラズマ中で不要部の水素
化アモルファスシリコンｎ層、水素化アモルファスシリ
コ２１層、水素化アモルファスシリコン０層を選択的に
除去し、第１図（ａ）および（ｂ）に示した光電変換素
子が完成せしめられる。

このようにして形成された光電変換素子の電流−電圧（
１−Ｖ）特性は第４図に示す如くであり、明電流ａと暗
電流すとの比の十分に大きいものを得ることができた。

このときセンサ面積は５Ｘ７蛯、光は１００ｍＷ／ｃｉ
とした。

この光電変換素子は、光吸収による損失のない良好な上
部電極を有しており、又上部電極形成時に水素化アモル
ファスシリコン層がダメージを受けることもないため、
良好な光電変換特性を呈しており、製造も容易である。

実施例２ 次に、本発明の他の実施例について説明する。

第５図（ａ）および（ｂ）は、密着型イメージセンサの
平面図および断面図（第５図（ａ）は第５図（ｂ）のＢ
−８断面を示す図）であり、絶縁性のガラス基板１１上
にｎ個の光電変換素子Ｐ１・・・Ｐｎを８ドツト／ａｍ
（ピッチ１２５ｍ）の間隔で１列に並設したものである
。

この密考型イメージセンサは、ガラス基板１１上に素子
毎に分割して配置された幅１００ｍのクロム層パターン
からなる下部電極１２と、全素子にわたり一体的に形成
された帯状の水素化アモルファスシリコン１層１３ａ１
水素化アモルファスシリコンカーバイドｐ層（ｐ−８ｉ
Ｃ：Ｈ）１３ｂからなる光電変換素子と、クロムシリサ
イド層からなる透光性の上部電極１４と、受光窓Ｗを有
するクロム層からなる遮光性の金属電極１５とから構成
されている。

次に、この密着型イメージセンサの製造工程について説
明する。

まず、第６図（ａ）に示す如く、ガラス基板１１上に電
子ビーム蒸着法によりクロム層を堆積し、フォトリソ法
によりこれをバターニングし一列に並列ぜしめられた分
割電極からなる下部電極１２を形成する。

次いで、第６図（ｂ）に示す如く、メタルマスク（図示
にせず）を介して、プラズマＣｖＤ法により、膜厚１μ
ｓの水素化アモルファスシリコン１層１３ａ１膜厚５０
０Ａの水素化アモルファスシリコンカーパイドル層１３
ｂを順次積層する。

続いて、第６図（Ｃ）に示す如く、メタルマスク（図示
せず）を介して、電子ビーム蒸着法によりクロム層１５
１を選択的に堆積する。

更に、３００”Ｃ３０分のアニール工程を経てフォトリ
ソ法により、前記下部電極１２の各パターンに対応して
素子毎に受光領域となる部分の前記クロム層を選択的に
除去し、１００Ｉ！Ｉｎの開口窓Ｗを形成し、第５図（
ａ）および（ｂ）に示した密着型イメージセンサが完成
する。このとき、開口窓内には、水素化アモルファスシ
リコンカーバイド層とクロム層との界面反応によって生
じたクロムシリサイド層が残留しており、これが透光性
の上部電極１４として作用する。また、囲りのクロム層
は、遮光膜として働き、各素子の受光面積を規定し、ク
ロストークを防止すると共に信号のばらつきを防止する
。更に、このクロム層は低抵抗の集電用電極として働く
。

この密着型イメージセンサによれば、センサとして働く
部分の光電変換層に、ダメージを与えることなく、極め
て容易に、広範囲にわたり膜厚の均一な透光性の上部電
極が形成されており、クロストークおよび信号のばらつ
きがなく極めて信頼性の高いものとなっている。また、
本発明の方法によれば受光面積を規定する遮光膜および
集電用電極としてのクロム層と上部電極とが同一工程で
極めて容易に形成される。

なお、実施例では、遷移金属層としてクロム層を用いた
が、クロム層に限定されることなく、他の遷移金属のシ
リサイド層を用いてもよいことはいうまでもない。また
、光電変換層、下部電極等の形成材料についても必要に
応じて適宜変更可能である。

また、遷移金属層の堆積後のアニール工程については、
必要とする遷移金属のシリサイド層の膜厚に応じて、連
室設定すればよく、また、省略してもよい。

［効果〕 以上説明してきたように、本発明によれば、光入射側に
配置される透光性電極を遷移金属のシリサイド層で構成
するようにしているため、製造が容易でかつ、信頼性の
高いイメージセンサを提供することができる。

また、本発明の方法によれば、光電変換層としてアモル
ファスシリコンあるいはその化合物からなる膜の上層に
遷移金属層を形成した後、この遷移金属層とアモルファ
スシリコン又はその化合物との界面反応によって生成さ
れた透光性の遷移金属のシリサイド層を残して遷移金属
層を除去することにより、透光性電極を形成するように
しているため、大型のデバイスが、極めて容易に信頼性
良く形成可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）および（ｂ）は、本発明実施例の光電変換
素子を示す図、第２図（ａ）乃至（ｅ）および第３図ｆ
ａ）乃至ｆｅ）は、同光電変換素子の製造工程図、（第
２図（ａ）乃至（ｅ）は断面図、第３図（ａ）乃至（ｅ
）は平面図）、第４図は、同光電変換素子のＩ−Ｖ特性
を示す図、第５図（ａ）および（ｂ）は、本発明の他の
実施例の密着型イメージセンサを示す図、第６図（ａ）
乃至（Ｃ）は、同密着型イメージセンサの製造工程図、
第７図は、イメージセンサの基本構造を示す図、第８図
（ａ）乃至（Ｃ）は、同イメージセンサの製造工程を示
す図、第８図（ｆｊ）は、同イメージセンサの改良型を
示す図である。 １０１・・・基板、１０２・・・下部電極、１０３・・
・上部電極、１０４・・・光電変換層、１０５・・・電
極、１・・・ガラス基板、２・・・下部電極、３・・・
光電変換層、４・・・上部電極、５・・・コンタク、ト
用電極、６・・・クロム層、Ｐｌ・・・Ｐｎ・・・光電
変換素子、１１・・・ガラス基板、１２・・・下部電極
、１３・・・光電変換層、１４・・・上部電極、１５・
・・金属電極。 第２図（ｄ） 第２図（ｅ） 第３図（Ｃ） 第３図（ｅ） 第５図（ｂ） 第６図（ａ） 第６図（ｂ） 第６図（ｃ） 第７図 第８図（Ｑ） 第８図（ｂ） 第８図（Ｃ） 第８図（べ）

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）下部電極と透光性の上部電極とによってアモルフ
   ァスシリコンあるいはアモルファスシリコン化合物から
   なる光電変換層を挟んだサンドイッチ型の光電変換素子
   を含むイメージセンサにおいて、 前記上部電極を遷移金属のシリサイド層で構成したこと
   を特徴とするイメージセンサ。
2. （２）下部電極と透光性の上部電極とによつてアモルフ
   ァスシリコンあるいはアモルファスシリコン化合物から
   なる光電変換層を挟んだサンドイッチ型の光電変換素子
   を同一基板上に複数個配列してなるイメージセンサにお
   いて、 前記上部電極を遷移金属のシリサイド層で構成すると共
   に前記上部電極の上層に各光電変換素子に対応して受光
   窓を有する遷移金属層からなる遮光性の金属電極を具備
   しており、 前記遷移金属層は、 前記遷移金属のシリサイド層を構成する遷移金属元素と
   同一元素からなることを特徴とするイメージセンサ。
3. （３）前記遷移金属層はクロム層であることを特徴とす
   る特許請求の範囲第（２）項記載のイメージセンサ。
4. （４）基板上に下部電極を形成する下部電極形成工程と
   、 光電変換層として、アモルファスシリコン層又はアモル
   ファスシリコン化合物層を堆積する光電変換層形成工程
   と、 透光性の上部電極を形成する上部電極形成工程とを含む
   イメージセンサの製造方法において、前記上部電極形成
   工程が、 前記光電変換層の上層に遷移金属層を形成する遷移金属
   層堆積工程と、 該遷移金属層をエッチング除去し、界面反応によつて生
   成せしめられた遷移金属のシリサイド層を上部電極とし
   て残留せしめる遷移金属層除去工程とを含むことを特徴
   とするイメージセンサの製造方法。
5. （５）前記遷移金属層除去工程は、受光領域のみの遷移
   金属層を選択的に除去し、受光窓を形成すると共に、受
   光領域以外の遷移金属層を遮光性の電極として残留せし
   める工程であることを特徴とする特許請求の範囲第（４
   ）項記載のイメージセンサの製造方法。