KR830000704B1 - 고체 촬상장치 - Google Patents

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KR830000704B1
KR830000704B1 KR1019790002495A KR790002495A KR830000704B1 KR 830000704 B1 KR830000704 B1 KR 830000704B1 KR 1019790002495 A KR1019790002495 A KR 1019790002495A KR 790002495 A KR790002495 A KR 790002495A KR 830000704 B1 KR830000704 B1 KR 830000704B1
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도시히사 쓰까다
에이이찌 마루야마
도오루 바지
사부로오 아다까
요시노리 이마무라
아끼라 사사노
마사 하루 구보
노리오 고이게
하타 슈 사꾸 나가
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요시야마 히로 기찌
가부시기 가이사 히다찌 세이사꾸쇼
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Abstract

내용 없음.

Description

고체 촬상장치
제1도는 고체촬상장치의 원리를 나타낸 도면.
제2도는 광도전성박막을 사용한 고체찰상장치의 회소부분의 단면도.
제3도는 반응성 스퍼터장치의 설명도.
제4도에서 제10도까지는 본 발명의 고체촬상장치의 제조공정을 나타낸 요부 단면도.
제11도는 시프트 레지스터의 예를 나타낸 도면.
제12도는 시프트 레지스터의 동작 타이밍을 나타낸 도면.
제13도는 실시예의 고체촬상장치의 평면도.
제14도는 광도전 재료중 수소 함유량과 광반응 및 비저항의 관계를 나타낸 도면.
제15도는 본 발명의 별도의 실시예를 나다낸 요부 단면도.
제16도는 주사회로로서 CCD를 사용한 실시예의 설명도.
제17도는 CCD전송 영역의 단면도.
제18도는 수광부 단면도이다.
본 발명은 반도체 단결정기판상(單結晶基板上)에 제작한 수광장치 또는 고체촬상장치의 개량에 관한 것이다.
촬상장치로서 종래 사용되어오고 있던 것은 축적모드로 동작하는 광도전 타게트를 전자비임으로 주사하는 형식의 촬상관이다. 이 경우 전자비임을 사용하고 있으므로 고전압을 필요로 하는 점 소형화가 곤란한점 등의 난점이 있다. 이러한 난점을 극복하기 위해 고안된 것이 고체촬상장치 또는 촬상판이다.
제1도는 고체촬상장치의 원리를 나다낸 것이다. 각 회소(4)는 바둑판 눈금모양으로 배치되어 일점씩 XY어드레스 방식에 의해 독출된다. 각 회소의 선택은 수평주사 신호발생기(1)와 수직주사 신호발생기(2)에 의해 행해진다. 3은 각 회소에 접속된 스위치부, 5는 출력단이다.
각 회소의 광전변환부의 구체적 구성은 Si기판에 직접확산 영역을 형성하는 예와 광도전성 박막을 이용하는 예 등이 있다.
그러나 Si기판에 확산영역을 형성,하여 광전변환부를 구성하는 예에서는 각 희소는 일반적으로 MOS스위치를 그 소오스 영역을 이용한 광전변환부(상기 Si기판에의 확산영역에 해당)에 의해 구성되지만 이 2차원적으로 배열되는 MOS스위치가 상당면적을 점령하여 수광면의 구성으로서는 좋은 방법이 아니다.
또 종횡으로 통하는 배선은 당연히 다이오드 면상에도 통하므로 광의 입사면적이 감소한다. 이것들은 감광도의 저하를 초래하여 신호의 출력이 작아지므로 신호대 잡음비(S/N비)를 떨어뜨리는 원인으로 되어있다.
한편 광도전성 박막을 이용하는 예는 낭기 MOS스위치 등의 XY어드레스를 행하는 주사회로를 Si기판상에 형성하여 이 상층부이 광도전성 박막을 3차원적으로 배치하여 수광부를 구성하는 것이다.
이와같은 고체촬상장치의 예는 특개소 51-95720호 공보 등에 개시되어 있다.
제2도에 그 원리를 설명하기 의한 단면도를 나타낸다. Si기판(6) 중에 확산영역(7),(8)을설치하여 MOS스위치의 소오스 및 드레인을 만든다. 10은 MOS스위치의 게이트전극, 15는 신호를 취출하기 위한 드레인영역, 16은 소오스 전극이다. 이와 같이 구성된 스위치회로의 상부에 광도전박막(17) 및 투명전극(18)이 형성된다. 그리고 13은 절연물층이다.
전극(16)은 예컨대, Sb2S3, CdS, As2Se3, 다길정 Si등 광전도성을 나다낸 물질로 이루어지는 광도전성박막(17)을 개재하여 투명도전성박막(18) 간에 전극의 면적(S)에 따른 용량(C)을 형성한다.
전극 패턴은 매트릭스 상(狀)으로 분리하여 놓여져 있으므로 용량이 매트릭스 모양으로 배치된다. 이 용량은 사이에 광도전성 박막을 개재하고 있으므로 감광소자로써 작용하여 희소를 형성한다. 감광소자를 등가회로로 나타내면 광의 강도에 따라 전기저항이 변화하는 가변저항(R)과 용량(C)의 병렬접속으로 나타낼 수 있다.
용량(C)의 크기는 전극면적(S)과 광도전성 박막(17)의 막두께(t)와 유전율(ε)로 정해서
Figure kpo00001
로써 나타낸다. 또 저항의 크기는 그 위치의 전극면에 입사하는 광의 강도에 반비례하여 광이 전혀 닿지 않는경우는 광도전성 박막의 종류에도 의하지만 일반적으로 R≒∞ 으로 된다.
투명전극(18)에는 타게트전압(VT)이 인가되어 있으므로 1피일드의 사이에 광이 닿지 않는 부분의 용량은 그대로 전압(VT)을 유지한다. 광이 닿은 부분은 그 강도에 따라 저항(R)이 작아지므로 용량(C)에 저장된 전하는 방전하여 용량에 유지된 전압은 광량(光量)에 비례하여 감소한다. 1피일드 기간에 방전하고 남은 전압을 UT라고 하면 전압(VT-UT)에 상당한 충전 전류가 흘러 충전이 완료하면 다시 타게트 전압까지 올려진다. 이때 충전전류가 이 피일드에 대응한 비데오 신호로 된다.
이와 같은 고체찰상장치에 있어서는 분광감도특성(分光感度特性), 해상도(解像度), SN비, 잔상 특성이라는 촬상특성이 당연히 중요하지만 이 때문에 광도전성 박막의 내열성이나 기계적 강도 등이 대단히 중요해 진다.
즉, Si기판상에 광도전박막을 붙인 후 투명전극을 붙이는 것이 필요하지만 투명전극으로서 SnO2(주석네사)를 사용할 대는 400∼500℃, 투명전극으로서 In네사를 사용할 때도 250℃ 전후의 기판가열을 필요로했다. 이것이 광도전막의 내열성이 요구되는 이유이다. 반투명의 금속박막을 투명전극 대신 사용할 수도 있는데 이 경우에는 기판가열을 할 필요가 없다. 그러나 금속박막에 의한 반사와 흡수를 위한 촬상상 중요한 특성인 감광도가 현저하게 저하하여 바람직하지 못하다. 이것은 제2도에 나타낸 구조의 촬상디바이스에 있어서 특히 문제가 되는 것이다.
즉, 통상의 찰상관의 활상타게트에 있어서는 글라스면 판상에 우선 네사전극을 붙이고 그 뒤 광도전박막을 붙이기 때문에 내열성의 유무는 최소한 제조과정에 있어서는 문제가 되지 않는다.
기계적 강도도 또 중요하다. 광도전박막을 붙인 뒤 네사전극을 붙이고 다시 칼러 촬상판의 경우는 필터를 붙이는 등의 조작이 필요하여 취급을 용이하게 하기 위한 관점에서 기계적 강도가 요구된다.
또 광도전성박막은 그 비저항이 1010Ω·cm이상일 것이 요구된다. 이것은 특정 희소가 주사되는 시간 간격 즉, 축적 시간내에 전하 패턴이 확산하여 소멸하지 않는 것이 필요하기 때문이다.
다결정 Si를 광도전성박막에 사용했을 때는 특히 비저항이 낮아 막을 모자이크 모양으로 분할할 필요가 있어 프로세스가 복잡해짐과 동시이 원료에 대한 제품의 비율이 저하한다.
또 Sb2S3나 As2Se3등의 광도전선박막에서는 기계적강도나 내열성에 문제가 있고, 제 2도에 나다낸 구조의 촬상 디바이스로 사용하는 데는 실용상 적당치 못했다.
본 발명은 상기한 종래 기술의 난점을 해결하기 위한 것이다.
그리고 본 출원인은 실리콘을 주체로 하여 수소를 함유하는 비정질 재료를 광도전막으로 한 촬상관 등의 수광면에 관하여 미국에 발명특허 그리그 등록상표로서 출원중이다. 또 실리콘을 주체로 하여 수소 및 카본 겔마늄을 함유하는 광전도(光電度)재료의 출원을 미국에 특허와 등록상표로서 출원중이다.
본 발명의 기본적 구조는 제2도에 나타낸 바와 마찬가지로 주사회로 등을 Si기판상에 형성하여 이 상부에 광도전성 박막을 배치하는 것이다.
특히 본 발명의 특징은 이 광도전성 박막으로서 수소를 함유하는 실리콘을 주체로 하는 비정질 재료를사용하는 데 있다. 특히 50원자% 이상의 실리콘과 5원자%∼50원자%의 수소를 함유하는 비정질 재료를사용한다. 특히 5원자%∼30원자%가 바람직하며 10원자%∼25원자%가 보다 바람직하다.
이 경우 비정질 재료 중의 실리콘의 일부는 등족원소인 겔마늄 또는 카본의 최소한도 하나로 치환할 수있다. 치환량은 실리콘의 30%까지가 특히 유용하다.
막두께는 0.05㎛이상으로 사용한다. 실용상 0.2㎛∼4㎛를 사용한다. 1㎛∼4㎛가 보다 바람직하다. 또 박막은 다층으로 한다든가 또는 조성을 연속적으로 변화시켜도 좋다. 이와 같이 실리콘과 수소를 동시에 함유하는 비정길막은 1010Ω·㎝이상의 높은 비저항으로 하는 것이 용이한 한편 캐리어의 주행을 방해하는 포획군위(捕獲準位)가 대단히 적은 우수한 재료이다.
상세한 특성에 관해서는 실시예로서 설명한다.
본 발명의 광도전재료는 각종의 방법으로 제조할 수 있다. 이하 대표적인 예를 설명한다.
제1방법은 반응성 스퍼터링법이다. 제3도에 반응성 스퍼터링법에 사용되는 장치의 모범적인 방식의 도면을 나다낸다. 장치 그 자체는 일반적인 스퍼터링 장치이다. 101은 진공으로 배기할 수 있는 용기, 102는 스퍼터 타게트, 103은 시료기판, 104는 셔터, 105는 스퍼터용 고주파빌진기에 의한 입력, 106은 기판가열용 히이터, 107은 기판 냉각용 수냉관, 108은 고순도 수소 도입구, 109는 알곤 등의 가스도입구, 110은 가스 저장소, 111은 압력계, 112는 진공계, 113은 배기계(系)에의 접속구이다.
스퍼터용의 타게트는 용응실리콘을 잘라낸 것을 사용하면 좋다. 또 실리콘과 겔마늄이나 카본을 함유하는 비정질 재료의 경우는 이들 3종류의 Ⅳ족 원소를 조합한 타게트를 사용한다. 이 경우 예컨대, 실리콘의 기판상에 그래파이트나 겔마늄 등의 박판(薄片)을 탑재하여 타게트로 하는 것이 좋다. 실리콘과 겔마늄이나 탄소의 면적비를 적당하게 선택함으로써 비정질 재료의 조성을 제어할 수 있다. 물론 반대로 예컨대, 탄소 기판상에 실리콘 박편을 설치하여도 좋다. 그리고 양재료를 병치하여 타게트를 구성하여도 좋고또는 조성의 용융물을 사용하여도 좋다.
또 스퍼터용의 타게트로서 예컨대, 미리 인(P), 비소(As), 붕소(B), 갈륨(Ga), 안티몬(Sb), 인듐(In), 제스마스(Bi) 등을 함유한 Si를 사용하는 것에 의해 이들의 원소를 불순물 원소로써 도입하는 것이 가능하다.
이 방법으로서 n형, P형 등 임의의 전도형의 비정질 재료를 얻을 수 있다. 높은 비저항의 재료를 얻을경우 0.1at% 이하를 실용상 사용한다. 이것은 통상 반도체 재료의 분야에서 사용하고 있는 기술과 마찬가지이다.
또 이와 같은 불순물 도핑에 의해 재료의 저항값을 변화시킬 수 있다. ∼1013Ω·cm 정도의 고저항도 실현할 수 있다. 암(暗) 비저항은 1O15Ω·cm가 실용상의 상한(上限)이다. 그리고 이와 같은 불순물의 도핑은 희(希) 가스중의 디보런(diborane)이나 포스핀(phosphine)을 혼합하는 방법도 취할 수 있다. 또 제조공정 중에 미량의 산소가 불순물로서 비정질 재료 중에 도입되는 수도 있다.
상술한 바와 같은 장치를 사용하여 수소(H2)를 30몰% 이하의 각종의 혼합비로 함유하는 Ar분위기중에서 고주파 방전을 발생시켜 Si 및 흑연을 스퍼터하여 이것을 기판상에 퇴적시킴으로써 박충을 얻을 수 있다. 이 경우 수소를 함유하는 Ar분위기의 압력은 글로우(glow) 방전이 유지될 수 있는 범위라면 어느 것이나 좋으며 일반적으로 0.001∼1.0Torr정도를 사용한다. 0.1∼0.1Torr의 경우 특히 안정하다. 시료기판의 온도는 실온 300℃ 사이에서 선택하는 것이 좋다. 150∼250℃가 가장 실용적이다. 너무 저온에서는 적당한 상태로 수소를 비정질 재료중에 도입할 수 없고 또 너무 고온이어도 수소는 반대로 비정질 재료로부터 방출되는 경향을 갖기 때문이다.
Ar분위기 중의 수소분압을 제어하는 것에 의해 함유수소량을 제어한다. 분위기 중의 수소량을 5∼7몰%로 한 경우 비정질 재료중에 약 30원자수%의 함유량을 실현할 수 있다. 다른 조성에 관해서도 대략 이러한 비율을 표준으로 하여 수소분압을 설정하면 좋다.
재료중의 수소성분은 가열에 의해 발생하는 수소가스를 질량분석법으로 정량(定量)했다. 그리고 분위기Ar은 Kr등 다른 희(希)가스로 치환할 수 있다.
또 고저항의 막을 얻는데 마그네트론형(magnetron type)의 저온고속 스퍼터 장치가 바람직하다. 본 발명의 비정질 재료를 제조하는 제 2방법은 글로우 방전을 사용하는 방법이다.
SiH4의 글로우 방전을 행하여 유기물을 분해시켜 기판상에 퇴적시킴으로써 형성된다. 또 Si와 C를 함유하는 비정질 재료의 경우는 SiH4와 CH4의 혼합가스를 사용하면 좋다. 이 경우 SiH4와 CH4의 혼합 기체의 압력은 0.1∼5Torr의 사이에서 유지한다. 글로우 방전은 직류 바이어스법이나 고주파 방전법이라도 좋다. 또 SiH4와 CH4의 혼합기체의 비율을 바꾸는 것에 의해 Si와 C의 비율을 제어할 수 있다. 양질의 비정질재료를 얻기 위해서는 기판온도는 200∼400℃로 유지할 필요가 있다.
P형 또는 n형의 비정질 재료를 작성하는 데는 SiH4와 CH4의 혼합기체에 다시 각각 B2H6, PH3, 등을 0.1∼1%(제적비)를 혼합시키는 것에 의해 행할 수 있다. 또 H2를 함유하는 분위기 중에서의 전자비임 증착법에 의해서도 본 발명의 비정질막을 제작할 수 있다.
그리고 반도체 기판에 예컨대, MOS트랜지스터부를 함유하는 주사회로 등을 형성한 반도체 기판에 직접광전변환 재료막(35)을 형성하면 이 막에 반도차 기판상의 凹凸이 나타난다. 광전변환 재료막이 엶은 경우등, 그 막에 단절(段切)이 발생할 가능성도 있다. 이 때문에 반도체기체의 凹부에 소망하는 절연물을 매입하여도 좋다. 이와 같이 하여 광전변환 재료층을 형성하는 면이 평탄화된다. 소오스전극 또는 드레인전극의 적어도 일부를 노출시켜 이상부에 광도전막을 형성한다. 물론 다른 필요부위에 개구할 필요가 있다. 절연물로서는 폴리이미드, 폴리이미드 이소인도 로키나 조린디온, 또는 폴리아미드, 이미드 등 내열성 고분자 수지가 유용하다.
[실시예 1]
제4도에서 제10도까지는 본 발명의 고체촬상장치층의 제조 방법을 나타낸 장치의 단면도이다. 반도체기판에 형성되는 스위치 회로를 비롯한 주사회로부 등은 통상의 반도체 장치의 공정을 사용하여 제조된다.
제4도에 나타낸 바와 같이 P형 실리콘 기판(20)상에 800Å정도의 엷은 SiO2막(21)을 형성하여 SiO2이 막상의 소정위치에 1400Å정도의 Si3N4막(22)을 형성한다. SiO2막은 통상 CVD법, Si3N4막은 Si3N4, NH4, N2를 홀린 CVD법에 의했다. 실리콘 기판 상부로부터 이온, 인프란테이션에 의해 P확산 영역(23)을 형성한다. 제5도가 이상태이다. 이 확산 영역(23)은 각 소자의 분리를 보다 좋게 형성하기 위하여 설치했다. 이어서 H2:O2=1:8분위기 중에서 실리콘을 국소(局所) 산화하여 SiO2층(24)을 형성한다(제6도).
이 방법은 일반적으로 LOCOS라고 칭하고 있는 소자 분리를 하기 위한 실리콘의 국소산화법이다. 일단 Si3N4막(22) 및 SiO2막(21)을 제거하여 MOS트랜지스터의 게이트 절연막(25)을 SiO2막에 형성한다. 이어서 폴리실리콘에 의한 게이트부(26) 및 확산영역(27),(28)을 형성하고(제7도), 그리고 이 상부에 SiO2막(29)을 형성한다. 그리고 이 막중에 소오스(27) 및 드레인(28)의 전극 취출구를 에칭으로 개공(開孔)한다(제8도). 드레인전극(31)으로서 Al을 8000Å 증착한다. 그리고 SiO2막(32)을 7500Å에 형성하고 이어서 소오스전극(33)으로 Al을 1㎛ 증착한다.
제9도가 이 상태를 나다낸 단면도이다. 그리고 전극(33)은 영역(27),(28) 및 게이트부를 피복하는 거와 같이 넓게 형성했다. 이것은 소자간 분리 확산층(23) 사이의 신호처리 영역에 같이 입사하면 블루우밍(blooming)의 원인이 되어 바람직하지 못하기 때문이다.
또 주변에 배치되는 시프트 레지스터의 일부는 예컨대, 제11도에 예시하는 바와 광이 일반적 구성으로서 좋다.
이 예는 한쌍의 인버어터회로와 한쌍의 지연회로로 구성되는 2상(相) 다이나믹 시프트 레지스터로 주사펄스의 시프트를 행하는 클록필스의 위상에 관계없이 안정된 동작이 얻어진다. 스다트펄스(VIN)를 입력하면 각 비트단자에서는 클록펄스(CP2)에 동기한 순차시프트필스(V1),(V2)(……)가 출력된다. 제12도는 이 동작의 타이밍을 나타낸 것이다. 물론 시프트 레지스터의 기본적 회로 구성은 이것에 한정되는 것이 아니라는 것은 말할 필요조차 없다. 이와 같이 하여 주사회로 MOS트랜지스터부가 완성된다. 이 MOS트랜지스터부의 상부에 수광부를 형성한다. 제13도에 Si기판부의 평면도를 나타낸다. 도면중 각 번호는 상기의 단면도에 있어서의 그것과 같을 것이다. 그리고 41은 전극용 접촉구멍이다.
이어서 이제까지의 공정에 의해 준비된 반도체기판(40)을 마그네트론형 스퍼터 장치에 장착한다. 장치는제3도에 나다낸 바와 같다. 분위기는 Ar과 수소의 혼합가스로 0.2Torr로한다. 수소함유량은 6몰%이다. 스퍼터, 타게트는 실리콘을 사용한다.
주파수 13.56MHz, 입력 300W로 반응성 스퍼터를 행하여 상기 반도체기판(40)상에 수소를 함유하는 비징질실리콘박막(35)을 500nm의 두께로 퇴적한다(제10도). 이 비정질 박막중의 수소 함유량은 20원자%, 비저항은 5×1013Ω·cm이었다.
비정질 실리콘박막(35)의 상부에 제1전극을 붙일 필요가 있다. 제1전극은 바이패스전압을 인가하기 위한 것이다. 지금 광을 상부에서 입사시킬 필요가 있기 때문에 이 전극은 투명전극으로 형성한다.
비정질 실리콘의 내열성은 300℃이기 때문에 In2O3에 의한 네사전극을 사용했다.
네사전극상의 일부에서 수광부가 아닌 곳에 Cr-Au를 마스크 증착하고 여기에 와이어본딩을 하여 바이패스용 전극으로 했다. 반도체 기판의 표면에 Au막 등의 제2전극(37)을 형성한다.
이와 갈이 하여 고체활상장치가 완성한다. 그리고 제10도의 38은 입사광을 나타낸다.
이상과 같은 방법으로 작성한 고체촬상장치는 블루우밍이 없는 양호한 화면을얻는것을 가능하게 한다. 제14도에 비정질 실리콘박막(35)에 함유되는 수소량을 변화시켜 그 광반응을 측정한 결과를 나타낸다. 실선이 이 특성을 나다낸 극선이다. 텅스텐 램프를 광원으로써 사용하여 광반응을 측정했다.
제14도에 비정질 실리콘에 함유되는 수소량을 변화시킨 경우의 비저항의 변화를 동시에 나타냈다. 일점쇄선이 이 특성을 나타낸 곡선이다. 비정질 실리콘막중의 수소농도가 5원자% 내지 30원자%가 바람직하며 특히 10원자% 내지 25원자%가 바람직한 것이 제14도의 특성으로서 이해된다. 그리고 수소농도가 5원자%이하가 되면 비저항이 1010Ω·cm이하로 된다. 따라서 이 점으로서도 수소의 함유량이 너무 적으면 바람직하지 않다는 것을 이해할 수 있다.
[실시예 2]
광도전성박막으로서 제1표에 나다난 바와 같은 재료를 사용하여 고체찰상 장치를 제조했다. 제조수준은 실시예 1에 설명한 바와 마찬가지이다.
Figure kpo00002
또 광도전박막으로서 다음과 같은 구성을 취하는 것에 의해 분광강도 특성 개선을 도모할 수 있다. 우선 수소를 25원자％ 함유하는 비정질 실리콘막을 1μ, 이어서 수소를 20원자%, 겔마늄 20원자%, 실리콘 60원자%인 비정질 재료 및 수소를 20원자%, 카본 30원자%, 실리콘 50원자%인 비정질 재료의 층을 각각 0.5μ의 적층으로 형성한다. 형성방법은 전술한 반응성 스퍼터법에 의했다. 그리고 진공 증착장치에 넣어 GeO2를 저항 가열법에 의해 10nm의 두께로 증착한다. 최후로 금(金)을 25nm의 두께로 증착했다. 금도 이 정도의 두께라면 광의 투과율도 60% 이상으로 형성할 수 있어 충분한 광 강도가 얻어진다.
상기 실시예의 GeO2대신 SiO2, TiO2등을 퇴적하여도 양호한 효과가 얻어졌다. 막두께로서는100Å-300Å을 사용했다.
[실시예 3]
n형 실리콘 기판상에 실시예 1과 마찬가지로 MOS트랜지스터를 사용한 시프트 트랜지스더와 스위치용 MOSFET를 제조한다. 기본적인 구조는 실시예 1과 마찬가지이다. 단, 기판은 n형이므로 P형 채널의 구성이 된다. 이것은 주지의 반도체 IC제작방법에 따르면 좋다.
이와 같이 하여 주사회로가 준비된 Si기판상에 글로우방전에 의한 방법으로 수소를 함유하는 비정질 실리 콘을 퇴적 했다. 방전분위기는 SiH4, 15Torr이다. 기판을 500℃로 가열하여 고주파입력을 주파수 0.5MHz 압력 1.0Torr, 기판온도 300℃로 하여 비정질 재료를 퇴적했다.
비정질 재료의 막두께는 2㎛, 비저항 1×1O12Ω·cm였다. 이 비정질 재료상에 In2O3에 의해 내사전극을 형성하여 고체활상 장치를 제조했다.
[실시예 4]
반도체 기판상의 凹凸부를 소망하는 절연물로 매입하여 평탄면을 형성한 후 이 상부에 광도전막을 형성하는 예를 나다낸다. 실시예 1과 마찬가지로 반도체 기판에 스위치 회로를 비롯한 주사회로 등을 형성한다(제 9도 참조).
이어서 내열성 고분자 수지인 폴리이미드 이소인도로 키나조린디온(제15도의 40)막을 두께 1.0μ형성한다. 수지막은 그 수지의 용액을 기판에 회전도포하여 이어서 경화시키는 것에 의해 형성할 수 있다. 이어서 포트 레지스트를 사용한 포토링 램프 기술에 의해 전극(33)의 최소한 일부를 노출시켜야 할 수지막을 에칭한다. 동시에 드레인 전극(31)의 취출구 등의 개구도 동시에 이 공정으로 행하는 것이 좋다. 이 위에실시예 1과 마찬가기로 비정질 재료의 막(35)을 최적하여 다시 투명전극(36)을 형성한다. 반도체 기판상의 凹凸은 내열성 고분자 수지에 의해 평탄화되어 있으므로 상기의 비정질 재료의 막(35) 및 투명전극(36)의 형성이 대단히 용이해진다.
[실시예 5]
본 예는 주사회로로서 CCD(Charge Coupled Device)전송영역을 사용한 것이다.
제16도에 각 요소 배치의 평면 설명도를 나타낸다. 50은 수평클록단자, 51은 수직클록단자, 52는 출력수평전송 레지스터, 53은 수직전송 게이트, 54는 수직 애널로그 전송 레지스터, 55는 확산영역과 이것을 소오스로 하는 MOS형 스위치가 조합된 회소의 부분이다. 제17도는 OCD전송영역의 단면도 예컨데, 제16도의 A-A' 단면도. 제16도는 희소부분의 단면도 제16도의 B-B'단면도이다.
제17도에서는 Si기판(61)상에 절연층을 개재하여 전극(62),(63)이 형성되어 2상의 클록전압(64),(65)을 통하여 인가된다. 이로써 Si기판내의 포텐셜웰이 이동하여 전하의 전승이 행해진다. 제18도는 수광영역 즉 회소부분의 단면도로써, 71은 확산층,72는 절연층, 73은 금속전극, 74는 게이트, 75는 광도전막, 76은투명전극이다. 이 수광영역에 제17도에 나타낸 CCD전송영역이 계속하여 형성되어 있다. 투명전극(76),광도전막(75), 금속전극(73)은 수광부를 형성하여 여기에 유기된 캐리어를 전송영역이 이동시키는 스위치영역이 게이트(74)를 가진 부분에서 실질적인 MOS스위치를 형성하고 있다. CCD전송영역 및 MOS스위치부를 형성한 Si기판을 준비하여 마그네트론형 스퍼터장치에 이것을 장착한다.
분위기를 Ar과 수소의 혼합가스 0.2Torr로 했다. 수소함유량은 6몰%이다. 스퍼터타게트는 실리콘으로했다.
그리고 Si기판에 구성하는 각 요소 즉 CCD전송영역, MOS스위치부 등은 이제까지 알려져 있는 방법으로 제조하면 좋다.
주파수 13.56MHz, 입력 300W로 반응성 스퍼터를 행하여 상기 Si기판의 수광부의 상부에 수소를 함유하는 비정질 재료박막(75)을 500nm의 두께로 퇴적한다.
이 비정질 재료중의 수소함유량은 2O원자수%이고, 비저항은 5×1O13Ω·cm였다. In2O3네사전극을 이 비정질 재료상에 형성한다. 네사전극의 일부에 의해 Cr-Au를 마스크 증착하여 여기에 와어어본딩하여 바이패스용 전극으로 했다.
제16도를 사용하여 동작을 간단하게 설명한다.
수광부에 투명전극을 게재하여 광이 닿으면 이 광신호에 의해 유기된 캐리어는 수광부 (55)중의 광확산영역과 수직 애널로그 전송레지스터(54)의 사이의 게이트 전극에 전압을 인가하는 것에 의해 수직전송 레지스터(54)에 옮긴다.
수직전송 레지스터는 2상 수직클록단자(51)를 통하여 구동되는 CCD에서 일렬씩 수직전송 게이트(53)를 통하여 출력수평 전송 레지스터(52)에 보낸다. 이 수평 전송레지스터는 마찬가지로 2상 수평클록단자(50)를 통하여 구동되는 CCD이며 신호에 대응한 전하가 출력에로 보내져 신호출력으로서 외부로 취출된다. 수평전송레지스터의 전송은 수직전송 게이트에의 인가전압펄스 주기내에 완료하도록 2상 구통의 주파수를선택하면 좋다.
이상의 실시예를 사용하여 설명한 본 발명의 촬상디바이스는 분광강도가 시감도와 매칭이 좋으며 감도나 잡음 특성이 좋고, 고분해 가능하고 블루우밍이 없는 등의 특성을 갗는 점 이외에 낮은 소비전력, 소형, 경량, 신뢰성이 높은 등의 특성을 가지고 있으며 공업적 효과가 대단히 큰 것이다.

Claims (1)

  1. 복수개의 광전변환부를 순차 선택하는 주사수단을 최소한 가진 반도체기판과, 이 반도체 기판상부에 최소한 광전변환 재료층 및 이 광전변환재료층의 상부에 투광성도전막이 배치되어 형성되는 광전변환부를 가진 고체촬상장치에 있어서, 상기의 광전변환 재료가 실리콘을 주체로 하여 수소를 5원자% 내지 30원자% 함유하는 비정질 재료로 이루어지는 것을 특징으로 하는 고체촬상장치.
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