JPH01291460A - 固体撮像装置 - 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） この発明は、テレビカメラなどに適用される固体撮像装
置に関し、さらに詳しくは、光電変換部と信号転送部と
を重ねた積層型固体撮像装置の改良に係るものである。

（従来の技術） 従来例によるこの種の積層型固体撮像装置として、こ）
では、例えば、菊池誠監修、田中−宜編著「アモルファ
ス半導体の基礎」オーム社発行。

Ｐ、１９５に記載されている積層型固体撮像装置の概要
断面構成を第３図に示す。

すなわち、この第３図従来例梼成において、符号Ｉは半
導体基板であり、また、２，３．および４はこの半導体
基板ｌの主面上に形成されて、後述する信号電荷を外部
に読み出すための素子構成、こ−では、いわゆるＭＯＳ
ＦＥＴを構成するそれぞれにソース領域、ドレイン領域
、およびゲート電極であって、５はこれらの上に形成さ
れた絶縁膜、６は前記ソース領域２から取り出されたソ
ース電極配線、７．および７ａは航記ドレイン領域３か
ら取り出されたドレイン電極配線、および金属配線層、
８はこれらの各電極配Ｌ１６，７．および７ａ間を隔て
る層間絶縁膜を示し、さらに、９はこれらの上部を覆い
、かつ航記金属配線層７ａに接して堆積形成され、外部
からの入射光ｌ！を電気信号に変換する光電変換膜、Ｉ
Ｏはこの光電変換膜９上に形成された透明導電膜である
。

そして、この従来例装置の場合には、まず、半導体基板
ｌの主面−ヒにあって、ソース領域２．ドレイン領域３
．およびゲート電極４からなる信号電荷を読み出すため
のＭＯＳＦＥＴを構成させ、また、絶縁ＩＩ５！５を形
成した後、前記ソース領域２に接続されるソース電極配
線６を施し、かつこのソース電極配線６との間の層間絶
縁膜８を形成した後９次の上層での光電変換膜９に接す
る金属配線層７ａを有して、前記ドレイン領域３に接続
されるドレイン電極配線８を施す。ついで、これらのＦ
部にあって、前記金属配線層７ａに接してアモルファス
シリコンなどの光電変換膜９を堆積させ、さらにその上
に透明導電膜１０を形成させて装置構成を完成する。

従って、この従来例装置の構成では、透明導電膜ｌＯ側
から入射される信号入射光１１により、光電変換膜９内
で信号電荷が発生され、この発生された信号電荷は、透
明導電膜ｌＯと金属配線層７３間の電界により、ドレイ
ン電極配線８を通してドレイン領域３に一旦、蓄積され
ると共に、このドレイン領域３に一定時間だけ蓄積され
た（３号電荷は、読み出しのための素子であるＭＯＳＦ
ＥＴを通して外部に読み出されるのである。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、以上のように構成される従来例での積層
型固体撮像装置においては、ゲート電極４、ソース電極
配線６．ドレイン電極配線７とその金属配線層７ａ、お
よび層間絶縁膜８などの形成による複雑な微細加工が施
されることで、多数の凹凸部分のある半導体基板ｌ上に
あって、信号入射光１１を電気信号に変換させる光電変
換膜９を堆積形成させているために、この光電変換膜９
をして、比較的薄目に形成することが極めて困難であり
、かつまた、その凹凸形状に伴なう段差の部分にあって
、同光電変換膜９の光電変換特性が劣化し、リーク電流
が増加するなどの実用上、好ましくない問題点を有する
ものであった。

この発明は、従来のこのような問題点を解消するために
なされたもので、その目的とするところは、完全に平坦
化された基板面上にあって、所期の光電変換膜を堆積形
成し得るようにした。この種の固体撮像装置、こＳでは
、積層型固体撮像装置を提供することである。

〔課題を解決するための手段〕

前記目的を達成するために、この発明に係る固体撮像装
置は、少なくとも外部からの入射光を受光する画素対応
部分が平坦化された透明基板上にあって、光電変換膜を
堆積形成させるようにすると共に、この光電変換膜の上
部に形成させる半導体層に対し、入射信号電荷の読み出
しのための素子を構成させるようにしたものである。

すなわち、この発明は、少なくとも外部からの入射光を
受光する画素対応部分が平坦化された透明基板と、この
透明基板上に形成される透明導電膜と、この透明導電股
上に堆積形成されて、入射光を電気信号に変換する光電
変換膜と、光電変換された信号電荷を外部に読み出すた
めの素子を設けて、前記光電変換膜上に形成される半導
体層とによって構成したことを特徴とする固体撮像装置
である。

〔作　　　用〕

従って、この発明においては、少なくとも外部からの入
射光を受光する画素対応部分が平坦化された透明基板上
にあって、光電変換膜を堆積形成させるようにしている
ので、この光電変換膜の薄膜化が極めて容易になり、か
つこれに加えて、従来例でのような段差部分における光
電変換膜の特性劣化などを生ずる惧れがない。

〔実　施　例〕

以下、この発明に係る固体撮像装置の実施例につき、第
１図および第２図を参照して詳細に説明する。

第１図はこの発明の一実施例を適用した積層型固体撮像
装置の概要構成を示す断面図であり、この第１図実施例
構成において、前記した第３図従来例構成と同一符号は
同一または相当部分を示している。

すなわち、この第１図実施例構成において、符号１２は
少なくとも外部からの入射光を受光する画素対応部分が
平坦化されたガラスなどによる透明基板、ｌＯはこの透
明基板１２上に形成された透明導電膜、９はこの透明導
電膜ｌＯ上に堆積形成され、外部からの入射光１１を電
気信号に変換する光電変換膜、１３はこの光電変換膜９
上に金属配線層７ａを配し、かつ層間絶縁膜８を介して
堆積形成されるアモルファス、多結晶、あるいは再結晶
化した単結晶の半導体層であり、また、２，３．および
４は前記半導体層１３に形成されて、前記と同様に信号
電荷を外部に読み出すための素子構成、こ１でも、いわ
ゆるＭＯＳＦＥＴを構成するそれぞれにソース領域、ド
レイン領域、およびゲート電極を示し、さらに、５はそ
の絶縁膜、６は前記ソース領域２から取り出されるソー
ス電極配線、７は前記金属配線層７ａとドレイン領域３
とを接続するドレイン電極配線である。

そして、この実施例装置の場合には、まず、少なくとも
外部からの入射光を受光する画素対応部分が平坦化され
た透明基板１２上にあって、透明導電膜ＩＯを形成させ
ると共に、この透明導電膜１０上に外部からの入射光１
１を電気信号に変換する光電変換膜９を平担な状態で堆
積形成させ、ついで、この光電変換膜９上での所要部分
に金属配線層７ａを施し、かつ層間絶縁膜８を形成した
上で、この層間絶縁膜８を通してドレイン電極配線７を
結成させ、さらに、その後、半導体層１３を堆積形成さ
せる。

こＳで、この半導体層１３としては、例えば、いわゆる
、ＳＯＩ技術によって形成される単結晶半導体、あるい
は、アモルファス、もしくは、多結晶半導体であってよ
い。

続いて、前記半導体層１３に対して、ソース領域２、ド
レイン領域３．およびゲート電極４からなる信号電荷を
外部に読み出すための素子構成、こ１でも、いわゆるＭ
ＯＳＦＥＴを構成するが、このとき、前記ドレイン領域
３については、前記ドレイン電極配線７．ひいては、金
属配線層７ａに良好に接続されるように十分に深く形成
させるようにし、その後、絶縁膜５を形成した上で、こ
の絶縁膜５を通してソース電極配線６を形成させて装置
構成を完成する。

従って、この実施例装置の構成においても、透明基板１
２側から透明導電膜１０を経て入射される信号入射光ｉ
ｔにより、前記従来例装置の場合と全く同様に、光電変
換膜９内で信号電荷が発生され、この発生された信号電
荷は、透明導電膜ｌＯと金属配線層７ａ間の電界により
、ドレイン電極配線７を通してドレイン領域３に一旦、
蓄積され、かつこ゛のドレイン領域３に一定時間蓄積さ
れた信号電荷を、読み出しのための素子であるＭＯＳＦ
ＥＴを通して外部に読み出すことができるのである。

そして、この実施例装置では、前記した如く、平坦化さ
れた透明基板１２上に、透明導電膜１０を形成させ、か
つこの透明導電膜ｌＯ上に光電変換膜９を堆積形成させ
るようにしているので、この光電変換［９自体をして、
少なくとも外部からの入射光を受光する画素対応部分を
可及的に平坦化させることができ、このために、同光電
変換膜９での膜厚の薄膜化が可能になり、その膜面に段
差などを生ずることがない。

また、前記第１図実施例構成の場合には、半導体層１３
の堆積形成萌にドレイン電極配線７を形成させ、かつ半
導体層１３にドレイン領域３を深く形成させて、これら
のドレイン領域３とドレイン電極配線７との良好な接続
を図っているが、第２図実施例構成に示されているよう
に、信号電荷を読み出すための素子（ＭＯζＦＥＴ）の
形成後に、このドレイン電極配線７を形成させてもよい
。

なお、これらの第１図、第２図実施例構成においては、
信号電荷を読み出すための素子として、ＭＯＳＦＥＴを
用いる場合について述べたが、いわゆる、ＣＣＯを用い
る積層型固体撮像装置であってもよく、同様な作用、効
果を奏し得る。

〔発明の効果〕

以上詳述したようにこの発明によれば、少なくとも外部
からの入射光を受光する画素対応部分が平坦化された透
明基板に対して、光電変換膜を堆積形成させるようにし
ているので、この光電変換膜自体の可及的な平坦化が可
能になり、この結果として、光電変換膜での膜厚の薄膜
化を極めて容易に図ることができ、かつこれに加えて、
従来例でのような段差部分における光電変換膜の特性劣
化などを全く生ずる惧れがなく、しかも、構造的にも比
較的簡東で容易に実施し得るなどの優れた特長を有する
ものである。

【図面の簡単な説明】

第１図、および第２図はこの発明に係る固体撮像装置の
各別の実施例による概要構成を示すそれぞれに断面図で
あり、また、第３図は従来例による同上固体撮像装置の
概要構成を示す断面図である。 １２・・・・透明基板、１３・・・・半導体層。 ２・・・・ソース領域、３・・・・ドレイン領域、４・
・・・ゲート電極、５・・・・絶縁膜、６・・・・ソー
ス電極配線、７・・・・ドレイン電極配線、７ａ・・・
・配線金属層、８・・・・層間絶縁膜、９・・・・光電
変換膜、ｌＯ・・・・透明電極、１１・・・・入射光。 代理人　　大　　岩　　増　　雄 第１図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　少なくとも外部からの入射光を受光する画素対応部分
   が平坦化された透明基板と、この透明基板上に形成され
   る透明導電膜と、この透明導電膜上に形成されて、入射
   光を電気信号に変換する光電変換膜と、光電変換された
   信号電荷を外部に読み出すための素子を設けて、前記光
   電変換膜上に形成される半導体層とによつて構成したこ
   とを特徴とする固体撮像装置。