KR910000115B1 - 이메지 센서 및 그 제조방법 - Google Patents

이메지 센서 및 그 제조방법 Download PDF

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KR910000115B1 KR1019860011176A KR860011176A KR910000115B1 KR 910000115 B1 KR910000115 B1 KR 910000115B1 KR 1019860011176 A KR1019860011176 A KR 1019860011176A KR 860011176 A KR860011176 A KR 860011176A KR 910000115 B1 KR910000115 B1 KR 910000115B1
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Abstract

내용 없음.

Description

이메지 센서 및 그 제조방법
제1도는 종래형의 이메지 센서를 나타내는 개략도이다.
제2도는 본 발명 이전에 본 발명자에 의해 만들어진 이메지 센서의 평면 개략도이다.
제3a도는 본 발명의 제1실시예에 따른 이메지 센서를 나타내는 것이다.
제3b도는 제3a도의 선 A-A에 따른 단면도를 나타내는 개략도이다.
제4도는 제3a도 및 제3b도의 이메지 센서의 회로를 나타내는 개략도이다.
제5도는 본 발명의 다른 예로서 이메지 센서에 부착된 전극의 평면을 나타내는 개략도이다.
제6a도는 본 발명의 다른 예의 이메지 센서의 평면을 나타내는 개략도이다.
제6b도는 제6a도의 선 A-A에 따른 단면을 나타내는 개략도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
31 : 기판 32 : 제1와이어
33 : 반도체층 34 : 저저항층
35 : 제1전극 36 : 제2전극
37 : 제2와이어 38 : 빛차단 필름
61 : 발열저항
본 발명은 이메지 센서(image sensor) 특히 광감지소자 어레이와 매트릭스 와이어를 사용하는 이메지 센서와 그 제조방법에 관한 것이다. 밀착형 이메지 센서와 같은 그러하 긴 이메지 센서는 광도전 효과를 사용하여 만들 수 있다.
제1도는 이러한 이메지 센서의 한 예를 나타내는 것으로서, 유리기판(1)상에 선형으로 CdS0.2Se0.8:Cu층(2)이 배열되어 있다.
여기서 서로 마주보는 전극(3)(4)과 와이어(5)는 NiCr-Au층으로 만들어져 있다. 각 그룹에 대한 공통전극으로 전극(3)을 형성시키고 그리고 그후에 필름리드(6)를 부착시킨다. 숫자 "7"은 폴리이미드 필름을 나타낸다.
이러한 구조에서 필름리드(6)를 정확하게 부착시키는 것이 불가능하기 때문에 정교하게 만들 수 없게 되고 따라서 이러한 기술로 폭이 좁은 이메지 센서를 만들기가 어렵다.
제2도는 본 발명을 발명하기 이전에 본 발명가에 의해 만들어진 이메지 센서를 나타내는 개략도이다.
제2도에서, 절연기판(21)위에 수소화 무정형 실리콘(a-Si:H)층과 같은 반도체 층(22)과 대향하는 전극(23)(24)이 형성되어 있다.
부분(24')을 포함하고 있는 전극(24)은 광감지 소자용의 공통전극이고, 반대편의 전극(23)은 뻗어서 제2와이어(25)를 형성하고 있다.
제2와이어(25)는 관통 구멍(C)에서 소자의 어레이의 배치방향에 평행으로 형성되어 있는 제1와이어(26)에 연결되어 있고, 상기 구멍(C)은 절연층(27)(예로서 폴리이미드, 에폭시, 등)의 제1 및 제2와이어(25)(26)가 교차되는 곳에 형성되어 있다.
원고면에서부터 반사되는 빛이 광감지어레이에 부딪칠 때 그 소자의 전기저항은 어레이에 입사되는 빛의 양에 따라 변화한다. 그러므로 공통전극(24)에 전압을 계속 적용시키고 그리고 제1와이어(26)에 연속적으로 주사를 함으로써 그에 따른 저항의 변화를 전기신호로 판독하여 원고상의 화상을 판독할 수 있도록 하는 것이 가능하다. 그러나 이러한 이메지 센서에는 후술하는 것과 같은 많은 결함들이 있다.
반도체층(22)이 마스크 플라즈마 CVD 방법 등에 의해 광감지 지역에서 밴드형으로 형성되기 때문에 반도체층(22)의 폭 방향에서의 돌출된 부분들이 마스크와 기판 사이의 불균일에 기인하여 균일하지 않게 된다.
반도체층(22)의 돌출된 부분들의 가장자리에서의 필름두께가 균일하지 않기 때문에 절연층(28)이 그 부분에 겹쳐져서 형성될 때 그 절연층(28)은잘 접합되지 않게 된다.
그러므로 반도체층(22)의 가장자리부분에서 절연층(28)이 겹쳐지지 않게 하기 위하여 반도체층(22)과 절연층(28) 사이를 충분히 크게 분리시켜야 하기 때문에 이메지 센서의 크기가 크게 되어진다.
상기 문제점을 해결하기 위해 기판(21)의 전체 표면에 반도체층(22)을 형성시키고 그리고 뒤이어 포토레지스터/에칭(photoresist/etching) 기술을 사용하여 좁은 밴드형 광감지역을 제외한 지역을 제거하는 것을 고려할 수 있다.
그러나 반도체층(22)을 에칭시키는 것은 포토리지스트의 피복, 노출 그리고 레지스트의 현상 및 제거의 과정을 포함하기 때문에 가격이 비싸게 된다.
그리고 또 처리과정이 복잡하므로 생산성이 저하되는 결점이 있고, 또한 반도체층(22)을 먼저 형성시킬 때 절연층(28)에 에칭시키는 과정에서 상기 반도체층(22)이 변형되는 결함도 있으며, 절연층(28)을 형성시킨 후 반도체층(22)을 형성시킬 때 절연층(28)용 물질의 영향 때문에 반도체층(22)의 품질을 양호하게 하는 것이 어렵고, 반도체층(22)을 형성시키기 위해 미리 세척하는데 사용되는 과산화수소와 암모니아의 혼합물과 같은 세제 용액 때문에 절연층(28)이 손상되는 문제점도 있으며 그리고 또 전술된 바와 같이 광도전층과 절연층을 만드는 것이 어렵기 때문에 생산성을 높이고 가격을 절감시키기 위해 제조단계를 감소시키는 것이 요구되고 있다.
본 발명의 목적은 개량된 이메지 센서를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 폭이 좁은 개량된 이메지 센서를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 생산성이 양호한 개량된 이메지 센서를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 제조단계를 줄일 수 있는 개량된 이메지 센서를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 이메지 센서를 제조하는 개량된 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 한 관점에 따라 제공되는 이메지 센서를 기판, 기판의 제1지역에 평행으로 형성된 제1와이어, 기판의 제1와이어를 덮고 있는 제1지역과 제2지역에서 연속적으로 형성되어 있는 반도체층, 선형으로 배치되어 있고 제2지역에서 반도체층에 연결되어 있는 제1전극, 선형으로 배치되어 있고 제2지역의 반도체층에 전기적으로 연결된 전극부분 그리고 제1전극에서부터 뻗어 있는 제2와이어로 구성되어 있다.
상기에서 전극부분의 각 그룹에는 공통전극이 있고, 그리고 제1전극, 상기 제1전극과 마주보는 제2전극의 부분 그리고 상기 제1전극과 제2전극의 상기 부분 사이에 배치된 반도체 부분이 광감지 소자를 구성하며, 제2와이어는 반도체층에 형성된 관통된 구멍에서 제1와이어에다 제1전극을 연결시킨다.
본 발명의 다른 관점에 따른 이메지 센서는 기판의 제1지역에 평행으로 형성된 제1와이어, 기판의 제1 및 제2지역에 연속적으로 형성되어 있고 상기 제1와이어를 덮는 반도체층, 선형으로 배치되어서 제2지역의 반도체층에 연결된 다수개의 쌍으로된 전극, 및 광감지 소자에서부터 제1지역까지 뻗어 있고 그리고 반도체층에 형성된 관통된 구멍에서 제1와이어와 접촉되어 있는 제2와이어로 구성되어 있다.
상기에서, 쌍으로된 전극 그리고 그 전극 사이에 배치되어 있는 반도체층은 광감지소자를 형성한다.
본 발명에 다른 관점에 따라 이메지 센서를 제조하는 방법은; i) 기판의 제1지역에 평행으로 제1와이어를 형성시키는 단계; ii) 기판의 제1지역과 제2지역에 계속적으로 반도체층을 형성시켜 제1와이어를 덮어씌우고 제1와이어에 대응하는 관통된 구멍을 반도체층에 형성시키는 단계; iii) 반도체층에다 도전층을 형성시키는 단계; 및 iv) 제1 및 제2전극을 일렬로 배치되고, 상호 대향하며, 제2지역의 반도체층에 연결되고, 제2전극의 각각은 다수의 제1전극에 대향하며, 제2와이어는 각각 제1전극에서 제1지역까지 뻗어있고 상기 반도체층의 관통구멍에서 제1와이어에 접촉하게 되는 제1전극, 제2전극 및 제2와이어에 도체층을 형성하는 단계로 구성된다.
본 발명의 여러 가지 특성 및 잇점등을 첨부 도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
제3(a)도는 본 발명에 따른 이메지 센서의 한예를 나타내는 평면도이고, 제3(b)도는 제3(a)도의 선 A-A에 따른 단면도이다.
기판(31)은 무알카리 유리기판 또는 글레이즈된 세라믹기판(즉 세라믹 기판의 전체 표면에 형성된 연화점이 높은 유리층) 등으로 구성되어 있다.
기판(31)의 매트릭스 와이어지역(50)(제1지역)에는 Ti로 된 여러개의 평행한 제1와이어(32)가 형성되어 있고, 또 기판(31)에는 반도체층(33)이 형성되어 있다.
이러한 층은 매트릭스 와이어 지역(50)과 광감지 소자지역(52)(제2지역)에 계속적으로 형성되어 있다.
반도체층(33)은 수소화 무정형 실리콘(a-Si:H)등으로 즉 5% 이상의 H와 20% 이상의 Si를 포함하고, 두께가 0.5㎛이며, 1010Ω-cm 이상의 고유저항을 가진 고저항층(고유층)으로 되어 있다.
반도체층(33)의 표면에는 P가 도프된 두께 0.005㎛ 내지 0.5㎛인 a-Si:H의 저 저항층(n+-층)(34)이 형성되어 있다.
저 저항층(34)을 형성시키는 이유는 반도체 층(33)에 형성될 금속과 저항접촉이 잘 이루어지도록 하기 위함이다.
광감지 소자 지역(52)의 반도체층에는 제1전극(35)이 선형과 같이 그렇게 선정된 배치상태로 배열되고 있고, 그리고 제2전극(36)도 역시 선형으로 배치되어 있다.
제2전극은 공통으로 연결된 전극이다. 제1전극(35)의 각각은 제2전극(36)의 부분(36')과 마주하여 전극쌍을 형성하고, 그리고 그들 사이에 위치한 반도체층(33)과 함께 상기 전극쌍은 광감지소자를 형성한다.
제1전극(35)들은 각각 연장되어서 다수개의 제2와이어(37)를 형성한다. 그러므로 제1 및 제2전극(35)(36)과 제2와이어(37)는 저 저항층(34)을 통해 반도체층(33)에 부착되어 있다.
전극(35)(36)과 제2와이어(37)는 각각 Ti로 만들어져 있다.
제2와이어(37)는 반도체층(33)과 저 저항층(34)에 형성되어 있는 관통구멍(C)을 통해 제1와이어(32)에 연결되어 있다.
제2전극(36)의 각각에는 광감지 소자에 대응하는 다수개의 틈(54)이 있다.
제2전극(36)에는 동등한 수의 제1전극(35)과 마주하는 전극부의 한 그룹(56)을 형성하는 다수의 부분(36')이 있다. 그러므로 제1전극(35)에도 유사한 그룹(58)이 형성되어진다.
제1전극(35)의 각각은 제1와이어(32)를 경유하여 대응하는 그룹(58)에 연결되어 있다. 제조단계는 다음과 같다.
처음에 Ti의 제1와이어(34)를 스퍼터링 또는 증착 및 PEP(photo engraving process)로 기판(31)에다 형성시킨다. 그리고 반도체층(33)의 a-Si:H층과 저 저항층(34)의 도프된 a-Si:H층을 마스크 플라즈마 CVD 방법으로 형성시킨다.
RIE(반응성 이온에칭) 방법으로 접촉용의 구멍(C)을 형성시킨 후 스퍼터링 또는 증착 그리고 PEP 처리로 Ti의 같은 층으로부터 제1 및 제2전극(35)(36)과 제2와이어(37)를 형성시킨다. 이때 광감지소자 지역에 위치한 저 저항층(34)의 부분을 에칭시킨다.
이 예에 따라 전극(35)(36)과 와이어(32)(37)는 증착 또는 스퍼터링 그리고 PEP 처리에 의해 만들어지고 그리고 관통구멍에서 접촉하게 된다.
그러므로 이메지 센서의 폭은 상당히 작아지게 되고, 그리고 반도체층(33)이 지역(50)(52)의 전체표면 상에서 형성되어지게 된다. 이와 같이 배치된 것을 갖고 제2도의 밴드 반도체의 경우와 비교해 볼 때 신뢰도가 개선된 이메지 센서를 얻을 수 있다.
즉 광감지 소자 어레이와 매트릭스 와이어를 서로 인접하게 형성시킬 수 있기 때문에 이메지 센서를 소형으로 만들 수 있다. 그리고 에칭 과정에 의해 반도체층이 변경되는 문제점이 과거에는 있었지만 제3(a)도와 제3(b)도의 예에 따르면 이러한 문제점은 야기되지 않게 된다.
또한 절연층에 역효과를 부과하지 않고 기판을 세척할 수 있는 상태로 반도체 층을 형성시킬 수도 있다. 그리고 또 광도전층을 형성시키는 상태에서 기판표면에 절연층의 역할을 하는 유기물 수지와 같은 물질이 없기 때문에 상기 물질에 의해 영향을 받지 않은 품질이 우수한 반도체층을 형성시킬 수도 있다.
상기예에 따라 제조하는 단계가 단순하기 때문에 가격을 절감시킬 수도 있다. 원고면으로부터 입사되는 빛이 반도체층(33)의 광감지 소자 지역(52)에만 투사되게 하고 다른 지역에는 빛이 투사되지 않게 하여 와이어 사이를 전기적으로 절연시킨다. 그러나 필요할 경우에는 제3(a)도와 제3(b)도에 "38"로 표시된 것과 같이 빛차단 필름을 형성시킬 수도 있다.
빛 차단 필름(38)은 검은 에폭시수지 등과 같은 것을 스크린 인쇄 방법으로 만들 수 있다.
제4도는 제3(a)도와 제3(b)도에 도시된 이메지 센서용 회로도이다.
제4도로부터 볼 수 있는 것과 같이 제2전극(36)에 구동전압을 계속 적용시켜 광감지 소자 어레이의 각 그룹(56)을 선택하고, 광도전층에 입사되는 빛의 강도에 따라 저항이 변화하는 것에 근거하여 얻어지는 각 그룹(58)에 있는 신호는 제1와이어(32)를 통해서 계속 판독하는 것을 반복하여 이메지 신호를 얻을 수 있다.
제5도는 본 발명의 다른 예로서 이메지 센서에 부착된 전극의 평면도를 나타내는 개략도이다.
여기서, 광감지 소자 어레이에 있는 대향하는 전극(35)(36)의 형태는 빗살(comb-tooth)형으로 되어 있으며, 이러한 것은 센서의 민감도를 향상시키는 역할을 한다.
제6(a)도는 본 발명의 다른 예를 나타내는 이메지 센서의 평면개략도이고, 제6(b)도는 제6(a)도의 선 A-A에 다른 단면도이다.
a-Si:H 필름과 같은 그러한 반도체층(33)에는 Staebler-Wronski 효과(광열화 효과라고도 함)로 알려진 현상인 빛이 투사됨에 의해 고유저항이 증가되어 민감도가 저하되는 성질이 있다.
이 도면은 광열화의 역효과를 개선시키는 예를 나타낸다. 이 예에서, 발열저항(61)에다 전류를 통과시켜 반도체층(33)에서의 광열화 효과(Photo-deterioration)에 기인하는 열화를 회복시키는 것이 가능하다.
본 발명은 상기한 예에만 한정되는 것이 아니라 예로서, 제3(a)도와 제3(b)도에서 저 저항층(34)을 광감지소자 지역에서는 제거시킬 수 있고, 또 저 저항층(34)을 제1 및 제2전극(35)(36)과 제2와이어(37)밑의 지역을 제외한 나머지 지역에서도 제거시킬 수도 있다.
즉 에칭 마스크로서 전극(35)(36)과 와이어(37)를 사용하여 에칭시켜서 저 저항층(34)을 형성시킬 수도 있다.
상기한 예에서 Ti를 전극(35)(36)과 와이어(32)(37)의 재질로 사용하였지만 Ti 대신 Cr,Al,Ni,V,Mo,Mn,Au 그리고 Cu 등과 같은 금속을 사용할 수도 있다.
본 발명을 본 발명의 범위내에서 다양하게 변형시킬 수도 있다.

Claims (17)

  1. 기판(31); 상기기판의 제1지역에 평행하게 형성된 제1와이어(32); 상기의 제1와이어를 덮어 씌우고 있는 상기의 제1지역과 상기 기판의 제2지역에 형성된 반도체층(33); 소정의 형태를 지니고, 상기 제2지역에서 상기 반도체층에 전기적으로 연결되는 다수의 제1전극(35); 전극부의 그룹은 각각은 공통의 제2전극(36)를 지니고, 다수의 전극부는 소정의 형태로 다수의 전극에 인접하여 위치하며, 이때 상기의 전극부, 상기의 제1전극 및 그 사이에 위치한 상기 반도체층의 광감지 소자를 포함하고 제2지역의 반도체층에 전기적으로 연결되는 다수의 전극부(36'); 및 상기의 제1전극에서 뻗어 있고 상기의 반도체층에 형성된 관통구멍(C)을 통하여 상기의 제1전극을 상기의 제1와이어에 전기적으로 연결시키는 다수의 제2와이어(37)로 구성되는 것을 특징으로 하는 이메지 센서.
  2. 제1항에 있어서, 상기의 반도체층(33)이 무정형 실리콘을 포함하는 것을 특징으로 하는 이메지 센서.
  3. 제1항에 있어서, 상기의 반도체층과 상기의 제1 및 제2전극 사이에 형성된 도프된 무정형 실리콘의 저저항층(34)을 포함하는 것을 특징으로 하는 이메지 센서.
  4. 제1항에 있어서, 제1전극(35)은 다른 위치에 배치되어 전극부(36)의 그룹수에 대응하는 그룹을 형성하고, 이때 상기의 제1전극의 각각은 제1와이어에 의해 제1전극의 각 그룹과 같은 위치를 지니는 제1전극들 사이에서 공통으로 연결되는 것을 특징으로 하는 이메지 센서.
  5. 제1항에 있어서, 상기 제2전극(36)의 각각에 광감지 소자에 대응하는 틈이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 이메지 센서.
  6. 제1항에 있어서, 상기의 기판(31)은 유리기판의 글레이즈된 세라믹 기판의 그룹에서 선택된 것을 특징으로 하는 이메지 센서.
  7. 제1항에 있어서, 상기의 제1 및 제2전극(35,36)과 상기의 제1 및 제2와이어(32,37)가 Ti,Cr,Al,Ni,V,Mn,Au 및 Cu의 그룹에서 선택된 금속으로 만들어진 것을 특징으로 하는 이메지 센서.
  8. 제1항에 있어서, 제1지역에 형성되어서 제1 및 제2와이어(32,37)를 덮어 씌우는 빛차단층(38)을 포함하는 것을 특징으로 하는 이메지 센서.
  9. 제1항에 있어서, 제1 및 제1전극(35,36)이 빗살형 전극의 형태로 된 것을 특징으로 하는 이메지 센서.
  10. 제1항에 있어서, 광감지 소자가 입사광의 강도에 해당하는 가변 저항을 지니는 것을 특징으로 하는 이메지 센서.
  11. 제1항에 있어서, 제2지역의 반도체층(33)의 아래쪽에 형성되어 있는 발열저항(61)을 포함하는 것을 특징으로 하는 이메지 센서.
  12. 제1항에 있어서, 반도체층(33)이 제1 및 제2지역 전체에 걸쳐서 기판상에 연속적으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 이메지 센서.
  13. 기판의 제1지역에 평행하게 형성된 다수의 제1와이어(32); 상기의 제1와이어를 덮어씌우는 제1지역 및 상기 기판의 제2지역에 형성된 반도체층(33); 일렬로 배치되어 상기 제2지역의 상기의 반도체층을 전기적으로 연결시키며, 전극쌍의 각각과 그 사이에 위치하는 반도체 층이 광감지 소자를 형성하는 다수의 전극쌍(35,36'); 및 상기의 광감지 소자에 전기적으로 연결되고 상기의 반도체층의 관통구멍에서 상기의 제1와이어를 접촉하는 다수의 제2와이어로 구성되는 것을 특징으로 하는 이메지 센서.
  14. 이메지 센서를 제조하는 방법에 있어서, 상기의 방법이: i) 다수의 제1와이어(32)를 기판(31)의 제1지역에 평행하게 형성하는 단계; ii) 상기의 제1와이어를 덮어 씌우는 상기의 제1지역 및 상기 기판의 제2지역에 상기의 제1와이어에 해당하는 관통구멍을 지니는 반도체층을 형성하는 단계; iii) 도체층을 상기의 반도체층에 형성하는 단계; 및 iv) 제1 및 제2전극은 일렬로 배치되고, 상호 인접하며 제2지역의 반도체층에 연결되고, 제2전극의 각각은 다수의 제1전극에 인접하며, 제2와이어는 제1지역의 제1전극에서 뻗어있고 반도체층의 관통구멍에서 제1와이어에 접촉하게 되는 다수의 제1전극(35), 다수의 제2전극(36) 및 다수의 제2와이어(37)를 형성하기 위하여 도체층을 형성하는 단계로 구성되는 것을 특징으로 하는 이메지 센서의 제조방법.
  15. 제14항에 있어서, 상기의 방법은:상기의 단계 iii) 이전에 무정형 실리콘의 저저항층(34)을 상기의 반도체층에 형성하는 단계; 및 상기의 단계 iv) 이후에 적어도 상기의 광감지 소자를 위치시키기 위하여 상기의 저저항층을 에칭시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  16. 제14항에 있어서, v) 제1 및 제2와이어를 덮어 씌우기 위해 상기의 제1지역에 빛차단층(38)을 형성시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  17. 제14항에 있어서, 상기의 단계 i)를 실시하기 전에 상기의 제2지역에 발열저항(61)을 형성시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
KR1019860011176A 1985-12-27 1986-12-24 이메지 센서 및 그 제조방법 KR910000115B1 (ko)

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JP60-294055 1985-12-27
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