JPH0159744B2 - - Google Patents
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- JPH0159744B2 JPH0159744B2 JP55004622A JP462280A JPH0159744B2 JP H0159744 B2 JPH0159744 B2 JP H0159744B2 JP 55004622 A JP55004622 A JP 55004622A JP 462280 A JP462280 A JP 462280A JP H0159744 B2 JPH0159744 B2 JP H0159744B2
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- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
- H10F39/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one element covered by group H10F30/00, e.g. radiation detectors comprising photodiode arrays
- H10F39/10—Integrated devices
- H10F39/12—Image sensors
- H10F39/191—Photoconductor image sensors
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J29/00—Details of cathode-ray tubes or of electron-beam tubes of the types covered by group H01J31/00
- H01J29/02—Electrodes; Screens; Mounting, supporting, spacing or insulating thereof
- H01J29/10—Screens on or from which an image or pattern is formed, picked up, converted or stored
- H01J29/36—Photoelectric screens; Charge-storage screens
- H01J29/39—Charge-storage screens
- H01J29/45—Charge-storage screens exhibiting internal electric effects caused by electromagnetic radiation, e.g. photoconductive screen, photodielectric screen, photovoltaic screen
-
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J29/00—Details of cathode-ray tubes or of electron-beam tubes of the types covered by group H01J31/00
- H01J29/02—Electrodes; Screens; Mounting, supporting, spacing or insulating thereof
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- H01J29/45—Charge-storage screens exhibiting internal electric effects caused by electromagnetic radiation, e.g. photoconductive screen, photodielectric screen, photovoltaic screen
- H01J29/451—Charge-storage screens exhibiting internal electric effects caused by electromagnetic radiation, e.g. photoconductive screen, photodielectric screen, photovoltaic screen with photosensitive junctions
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-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
- H10F77/00—Constructional details of devices covered by this subclass
- H10F77/20—Electrodes
- H10F77/206—Electrodes for devices having potential barriers
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- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
- Light Receiving Elements (AREA)
- Image-Pickup Tubes, Image-Amplification Tubes, And Storage Tubes (AREA)
- Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
Description
本発明は光電変換素子に関する。本発明は、光
導電型撮像管ターゲツトあるいは固体撮像デバイ
スなどに用いることの出来る受光面の構造に関す
る。 蓄積モードで使用される光電変換素子の代表的
な例としては第１図に示す如き光導電型撮像管が
ある。これは通常フエースプレートと称する透光
性基板１、透明導電膜２、光導電体層３、電子銃
４、外囲器５とからなる。フエースプレート１を
通して光導電体層３に結像された光像を光電変換
し、光導電体層３の表面に電荷パターンとして蓄
積し、走査電子ビーム６によつて時系列的に読み
取る仕組になつている。 なお、通常光導電体層３の表面には、反転防止
ならびに走査電子ビームからの電子の注入を阻止
する等の目的でビーム・ランデング層７が設けら
れている。 このとき、光導電体層３に要求される重要な特
性は、特定の絵素が走査電子ビーム６によつて走
査される時間間隔（すなわち蓄積時間）のうち
に、電荷パターンが拡散によつて消滅してしまわ
ないことである。 この様な光導電体層としてシリコンを主体と
し、水素を含有する非晶質材料を用いる提案し、
先に特許出願した（特開昭54−150995号参照のこ
と）。 この光導電体膜は単層もしくは積層より成る。
そして一般には前記光導電物質の単層もしくは積
層の少なくとも一層が50原子数パーセント以上の
シリコンと５原子数パーセント以上50原子数パー
セント以下の水素を含有し、かつ比抵抗が
1010Ω・cm以上なる非晶質材料を用いるのが好ま
しい。あるいは上記光導電体層のシリコン原子の
0.1％原子数％以上50原子数％以下をゲルマニウ
ム原子と置換した材料なども用い得る。また、前
記光導電体膜は一般に厚さ100nmより20μｍの範
囲で選択されている。 しかし、このシリコンを主体とし、水素を含有
する非晶質材料は基板等への接着性に難点があ
る。 本発明の目的はこの欠点を解決するものであ
る。上記の目的を達成するために、本発明におい
ては、シリコンを主体とし、水素を含有する非晶
質材料からなる光導電材料の層を、Ta、Cr、Ｗ、
Mo、Ｖ、およびTiの群より選ばれた少なくとも
一者を含有する金属膜上に形成する。こうして非
晶質材料と基板との接着力を十分なものとなし得
る。 この金属膜は単体もしくはその複合膜としても
良い。勿論、その多層膜としても良い。また、こ
れらの元素間で合金状態を呈しても良い。 概そ５Åないし100Åの膜厚が良い。下部にAl電
極等がある場合、このAl電極上等に接着用の金
属膜を併合すれば良い。更に導電性を要求されな
い部分に設ける場合は、20Åないし200Åの薄膜
となす。好ましくは50Åないし100Åとなす。又
適宜、分割して導電体を断つ等の手段を施こして
も良い。ここで、接着用金属膜の膜厚が５Å以下
では十分な接着力が得られない。また、200Å以
上では接着用金属膜自体の膜はがれが生じやすく
なる。なお、上記接着用金属膜は、５Å〜200Å
の範囲で実質的に透明もしくは半透明である。 金属膜の形成は、通常のスパツタ法で十分であ
る。スパツタ法の場合の条件としては概ね以下の
通りである。RFスパツタでもDCスパツタでも良
い。雰囲気としては希ガス、特にアルゴンの５×
10-4Torrないし１×10-2Torr、入力としては
200Wないし800W程度を用いれば良い。 又、金属膜の形成は通常の蒸着法によつても勿
論良い。 本発明は前述の撮像管のみならず、固体撮像デ
バイス等に広く用いることが出来る。 以下、実施例によつて本発明を詳しく説明す
る。 実施例 １ 第２図に示したように、ガラス基板１上に
SnO2からなる透明電極２を形成し、これを高周
波スパツタ装置内の基板ホルダー電極に設置す
る。一方、Taターゲツトをターゲツト電極に設
置する。次に、スパツタ室内を５×10-6Torr以
下の真空度を引いてから、Arガスを1.0×
10-2Torrのガス圧になるように導入する。 このガス圧で両電極間に13.56MHzの出力1W／
cm2の高周波放電を行い、透明電極２の上にTa薄
膜８を約10Åの膜厚に形成する。 次に高周波スパツタ装置に99.999％のシリコン
焼結体をターゲツト電極に装着し、３×
10-3TorrのArと２×10-3Torrの水素から成る混
合雰囲気中で、上記SiO2薄膜８上に非晶質シリ
コン膜３の反応性スパツタリングを行なう。この
場合基板は200℃に保持する。この様にして作ら
れた非晶質シリコン膜は約10原子％の水素を含有
し、比抵抗は1014Ω・cmであつた。 最後に電子ビームのランデイング特性改善のた
めのビーム・ランデイング層としてSb2S3膜７を
Arガス圧中で約1000Åの膜厚に蒸着する。 この様にして、撮像管のターゲツトが完成す
る。本発明の適用によつて非晶質材料の膜はがれ
を完全になきものとすることができた。光導電膜
に膜はがれのキズがある場合、こうしたターゲツ
トを用いた撮像管の画面には無数の斑点が現われ
る。しかし、本例ではこれを皆無となし得た。更
にこの膜はがれに伴なう暗電流増大を防止するこ
とが出来、これは1/100程度にも減少せしめるこ
とが出来る。 実施例 ２ ガラス基板上にSnO2−In2O3からなる透明電極
を形成し、この上に実施例１と同様の方法にて、
下記の第１表に示す各金属薄膜のいずれかをスパ
ツタ蒸着する。更に水素を15原子％含有するシリ
コン層を厚さ2μｍに反応性スパツタ法によつて
形成する。最後にSb2S3膜をArガス圧中で蒸着
し、撮像管用ターゲツトとなした。これらは実施
例１と同様の良好な特性を示した。
導電型撮像管ターゲツトあるいは固体撮像デバイ
スなどに用いることの出来る受光面の構造に関す
る。 蓄積モードで使用される光電変換素子の代表的
な例としては第１図に示す如き光導電型撮像管が
ある。これは通常フエースプレートと称する透光
性基板１、透明導電膜２、光導電体層３、電子銃
４、外囲器５とからなる。フエースプレート１を
通して光導電体層３に結像された光像を光電変換
し、光導電体層３の表面に電荷パターンとして蓄
積し、走査電子ビーム６によつて時系列的に読み
取る仕組になつている。 なお、通常光導電体層３の表面には、反転防止
ならびに走査電子ビームからの電子の注入を阻止
する等の目的でビーム・ランデング層７が設けら
れている。 このとき、光導電体層３に要求される重要な特
性は、特定の絵素が走査電子ビーム６によつて走
査される時間間隔（すなわち蓄積時間）のうち
に、電荷パターンが拡散によつて消滅してしまわ
ないことである。 この様な光導電体層としてシリコンを主体と
し、水素を含有する非晶質材料を用いる提案し、
先に特許出願した（特開昭54−150995号参照のこ
と）。 この光導電体膜は単層もしくは積層より成る。
そして一般には前記光導電物質の単層もしくは積
層の少なくとも一層が50原子数パーセント以上の
シリコンと５原子数パーセント以上50原子数パー
セント以下の水素を含有し、かつ比抵抗が
1010Ω・cm以上なる非晶質材料を用いるのが好ま
しい。あるいは上記光導電体層のシリコン原子の
0.1％原子数％以上50原子数％以下をゲルマニウ
ム原子と置換した材料なども用い得る。また、前
記光導電体膜は一般に厚さ100nmより20μｍの範
囲で選択されている。 しかし、このシリコンを主体とし、水素を含有
する非晶質材料は基板等への接着性に難点があ
る。 本発明の目的はこの欠点を解決するものであ
る。上記の目的を達成するために、本発明におい
ては、シリコンを主体とし、水素を含有する非晶
質材料からなる光導電材料の層を、Ta、Cr、Ｗ、
Mo、Ｖ、およびTiの群より選ばれた少なくとも
一者を含有する金属膜上に形成する。こうして非
晶質材料と基板との接着力を十分なものとなし得
る。 この金属膜は単体もしくはその複合膜としても
良い。勿論、その多層膜としても良い。また、こ
れらの元素間で合金状態を呈しても良い。 概そ５Åないし100Åの膜厚が良い。下部にAl電
極等がある場合、このAl電極上等に接着用の金
属膜を併合すれば良い。更に導電性を要求されな
い部分に設ける場合は、20Åないし200Åの薄膜
となす。好ましくは50Åないし100Åとなす。又
適宜、分割して導電体を断つ等の手段を施こして
も良い。ここで、接着用金属膜の膜厚が５Å以下
では十分な接着力が得られない。また、200Å以
上では接着用金属膜自体の膜はがれが生じやすく
なる。なお、上記接着用金属膜は、５Å〜200Å
の範囲で実質的に透明もしくは半透明である。 金属膜の形成は、通常のスパツタ法で十分であ
る。スパツタ法の場合の条件としては概ね以下の
通りである。RFスパツタでもDCスパツタでも良
い。雰囲気としては希ガス、特にアルゴンの５×
10-4Torrないし１×10-2Torr、入力としては
200Wないし800W程度を用いれば良い。 又、金属膜の形成は通常の蒸着法によつても勿
論良い。 本発明は前述の撮像管のみならず、固体撮像デ
バイス等に広く用いることが出来る。 以下、実施例によつて本発明を詳しく説明す
る。 実施例 １ 第２図に示したように、ガラス基板１上に
SnO2からなる透明電極２を形成し、これを高周
波スパツタ装置内の基板ホルダー電極に設置す
る。一方、Taターゲツトをターゲツト電極に設
置する。次に、スパツタ室内を５×10-6Torr以
下の真空度を引いてから、Arガスを1.0×
10-2Torrのガス圧になるように導入する。 このガス圧で両電極間に13.56MHzの出力1W／
cm2の高周波放電を行い、透明電極２の上にTa薄
膜８を約10Åの膜厚に形成する。 次に高周波スパツタ装置に99.999％のシリコン
焼結体をターゲツト電極に装着し、３×
10-3TorrのArと２×10-3Torrの水素から成る混
合雰囲気中で、上記SiO2薄膜８上に非晶質シリ
コン膜３の反応性スパツタリングを行なう。この
場合基板は200℃に保持する。この様にして作ら
れた非晶質シリコン膜は約10原子％の水素を含有
し、比抵抗は1014Ω・cmであつた。 最後に電子ビームのランデイング特性改善のた
めのビーム・ランデイング層としてSb2S3膜７を
Arガス圧中で約1000Åの膜厚に蒸着する。 この様にして、撮像管のターゲツトが完成す
る。本発明の適用によつて非晶質材料の膜はがれ
を完全になきものとすることができた。光導電膜
に膜はがれのキズがある場合、こうしたターゲツ
トを用いた撮像管の画面には無数の斑点が現われ
る。しかし、本例ではこれを皆無となし得た。更
にこの膜はがれに伴なう暗電流増大を防止するこ
とが出来、これは1/100程度にも減少せしめるこ
とが出来る。 実施例 ２ ガラス基板上にSnO2−In2O3からなる透明電極
を形成し、この上に実施例１と同様の方法にて、
下記の第１表に示す各金属薄膜のいずれかをスパ
ツタ蒸着する。更に水素を15原子％含有するシリ
コン層を厚さ2μｍに反応性スパツタ法によつて
形成する。最後にSb2S3膜をArガス圧中で蒸着
し、撮像管用ターゲツトとなした。これらは実施
例１と同様の良好な特性を示した。
【表】
実施例 ３
本実施例は光導電体層を用いた固体撮像装置に
関する。 この固体撮像装置は光電変換機能及び信号蓄積
機能を有する固体要素を複数個配置し、各固体要
素を一絵素に対応させて撮像面を形成し、この撮
像面を順次走査することにより外部映像情報を電
気信号に変換する如く構成されている。特に撮像
面を形成する光導電体層がスイツチ、走査回路等
が形成された半導体基体を覆うように形成されて
成る固体撮像装置の例は特開昭51−10715号公報
等に明らかである。 第３図は固体撮像装置の原理を示したものであ
る。各絵素１４はマトリクス状に配置され一点づ
つXYアドレス方式により読み出される。各絵素
の選択は水平走査信号発生器１０と垂直走査信号
発生器１２により行なわれる。１３は各絵素に接
続されたスイツチ部、５は出力端である。 第４図から第６図までは本発明の固体撮像装置
の製造方法を示す絵素部の断面図である。半導体
基板に形成されるスイツチ回路をはじめ走査回路
部等は通常の半導体装置の工程を用いて製造され
る。ｐ型シリコン基板２０上に800Å程度の薄い
SiO2膜を形成し、このSiO2膜上の所定の位置に
1400Å程度のSi3N4膜を形成する。 SiO2膜は通常のCVD法、Si2N4膜はSi3N4、
NH4、N2を流したCVD法によつた。シリコン基
板上部よりイオン インプランテーシヨンによつ
てｐ拡散領域２１を形成する。この拡散領域２１
は各素子の分離をよりよくなすために設けた。次
いでH2：O2＝１：８雰囲気中でシリコンを局所
酸化し、SiO2層２２を形成する。この方法は一
般にLOCOSと呼ばれている素子分離のためのシ
リコンの局所酸化法である。一旦、前述のSi3N4
膜およびSiO2膜を除去し、MOSトランジスタの
ゲート絶縁膜をSiO2膜で形成する。次いでポリ
シリコンによるゲート部２５、および拡散領域２
６，２７を形成し、更にこの上部にSiO2膜２８
を形成する。そしてこの膜中にソース２６および
ドレイン２７の電極取り出し口をエツチングで開
孔する（第４図）。ドレイン電極２９としてAlを
8000Å蒸着する。更にSiO2膜３０を7500Åに形
成し、続いてソース電極３１としてAlを1μｍ蒸
着する。更にTa層３２を100Åの厚さにスパツタ
ー蒸着する。第５図がこの状態を示す断面図であ
る。なお、電極３１は領域２６，２７，およびゲ
ート部を覆う如く形成した。これは素子間分離用
拡散層２１の間の信号処理領域に光が入射すると
フルーミングの原因となり望ましくないためであ
る。 また、受光領域の周辺にはシフトレジスター等
の回路が配置されている。この様にして走査回路
部が完成する。この走査回路部の上部に受光部を
形成する。第７図にSi基体部の平面図を示す。３
７は電極用コンタクト穴である。図において断面
図と同一の番号の部位は同一物を示している。 次いで水素を15原子％含有する非晶質シリコン
層３３を厚さ2μｍに反応性スパツタ法によつて
形成する。 非晶質シリコン層上に透明電極３５を形成して
固体撮像素子が作製される。透明電極としては金
等の極薄膜、或いは低温で形成出来る酸化インジ
ウム、酸化スズを含む透明電導膜を用いれば良
い。又細状の金属膜等を透光性電極としても良
い。 最後に半導体基板２０のもう一方の面にオーム
接触の導電体膜３６を設ける。一般には導電体膜
３６は端子を通じて接地される。 又、透明電極の一部にCr−Auをマスクを用い
て蒸着し、ここにワイヤボンデイングレバイアス
用電極とした。 こうして非晶質シリコンを光導電膜とした固体
撮像素子が完成する。非晶質シリコン膜３３を形
成する基体の上部にTa層３２を設けることによ
つて、非晶質シリコン膜の膜はがれを完全になき
ものとなし得た。固体撮像素子の画面の膜はがれ
に基づく白キズをなくすことが出来る。 第４図より第６図までを用いて説明して来た例
は電極の金属層上に接着層となるべき金属層を重
ね形成した例である。電極部の構造がこの例に限
られるものでないことはいうまでもない。第８図
は電極を二層の構造とした例に本発明を適用した
ものである。基本的構造はこれまでの例と同様で
ある。４５は不純物層である。２０はシリコン基
板、２２はSiO2等で形成される素子分離用の絶
縁膜、２８はSiO2或いはリン含有SiO2等で形成
される絶縁膜である。絶縁膜２８上に下部電極２
９がAlで設けられ、更に絶縁膜３０を介して上
部電極４０が形成される。この上部電極４０上に
本発明に係わる金属膜４１がTaで形成される。
次いで前述の例と同様に光導電体膜３２および透
明電極３５が設けられ固体撮像素子が出来上が
る。 なお、本実施例では走査回路としてMOS型電
界効果型トランジスタで構成された例を示した
が、本発明はこれに限られるものではない。たと
えば走査回路としてCCD（Charge Coupled
Device）転送領域を用いたもの等でも良いこと
はいうまでもない。又MOS型トランジスターを
用いても他の回路方式を用い得ることも勿論であ
る。 また、接着層となる金属を前述の第１表に示し
た各種のものを用いても同等の効果を奏し得た。 本発明は、シリコンを主体とし、水素を含有す
るこの様な非晶質材料を光電変換材料として用
い、整流接触形構造を用いた光電変換装置の種々
の変形構造にも適用できる。たとえば接合界面に
強い電場がかかつた状態でも十分に暗電流を抑制
し得る受光面の改良構造である。 上記の目的を達成するための改良構造はシリコ
ンを主体とし、水素を含有する非晶質材料からな
る光導電体層と信号電極との間に下記の如き酸化
物、窒化物、或いはハロゲン化物の群より選ばれ
た少なくとも一者を主成分とする薄膜層を介在せ
しめる。 (1) 酸化物 Si、Ti、Al、Mg、Ba、Ta、Ｗ、Bi、Ｖ、
Ge、Ni、Th、Mo、Fe、La、Be、Sc、および
Coからなる群から選ばれた少なくとも一元素の
酸化物。 具体例を示すと次の通りである。SiO2、TiO2、
Al2O3、MgO、BaO、Ta2O5、WO3、BiO3、
V2O5、GeO、NiO、ThO2、Fe2O3、La2O3、
MoO3、BeO、Sc2O3、Co2O3、或いは共融物 (2) 窒化物 Ga、Si、Mg、Ta、Hf、Zr、Nb、およびＢか
らなる群から選ばれた少なくとも一元素の窒化
物。 具体例を示すと次の通りである。GaN、
Si3N4、Si2N3、MgN2、TaN、HfN、ZrN、
NbN、BN、或いは共融物 (3) ハロゲン化物 Na、Mg、Li、Ba、Ca、およびＫからなる群
から選ばれた少なくとも一元素のハロゲン化物。 具体例を示すと次の通りである。NaCl、
MgF2、LiF、NaF、BaF2、CaF2、KF、KClお
よび共融物。 また、以上の混合物層、或いは積層等も用い得
る。 特に、酸化物ではSiO2、BaO、TiO2、Ta2O5、
Al2O3窒化物ではSi3N4、TaNハロゲン化物では
LiF、MgF2が極めて優れた特性を示す。次に良
好な特性を示すものは、酸化物では、MgO、
WO3、V2O5、NiO、Fe2O3、MoO3、Co2O3、窒
化物ではGaN、Si2N3、MgN2、ハロゲン化物で
はBaF2、CaF2、NaF、KFである。更に次に良
好な特性を示すのは酸化物ではBi2O3、GaO、
ThO2、La2O3、BeO、ScO3、窒化物ではHfN、
ZnN、NbN、BNハロゲン化物ではNaCl、KCl
である。 膜厚は50Å〜5000Å程度を用いる。特に1000Å
以下となすのが、入射光の透過率の減少も少な
く、光電変換装置の感度の低下を心配する必要が
ない。 以上述べた酸化物層は通常、蒸着原料として同
じ酸化物を用いスパツタ蒸着法で形成するのが極
めて好ましい。 スパツタ蒸着は１×10-1Torrから１×
10-3TorrのArガス中の高周波放電を一般に用い
る。この時、酸化物が還元して黒化しやすい場合
にはArガスに５容量％程度以下の酸素を混入さ
せると良い。 蒸着の際の基板温度は25℃〜400℃でよいが基
板との密着性が良くかつ平滑度の良い膜を作成す
るためには100℃〜250℃が好ましい。 なお、上述の酸化物、窒化物、ハロゲン化物等
の薄膜層は光導電膜と信号電極との間に介在する
が、信号電極とは必ずしも隣接する必要はなく、
信号電極と上述の薄膜層との間に他の材質からな
る層が介在してもかまわない。しかし、光導電膜
と酸化物とは実質的に互いに隣接することが必要
である。 第９図は、こうした改良型の固体撮像装置の断
面図である。４２が前述の暗電流抑制のための薄
膜層である。他は第６図と同様で、同一番号は同
一物を示す。第２表、第３表に示す薄膜層を層４
２として用いたが、光導電膜の膜はがれは全くな
く、且高い電圧でも暗電流に十分低く押えられ
た。
関する。 この固体撮像装置は光電変換機能及び信号蓄積
機能を有する固体要素を複数個配置し、各固体要
素を一絵素に対応させて撮像面を形成し、この撮
像面を順次走査することにより外部映像情報を電
気信号に変換する如く構成されている。特に撮像
面を形成する光導電体層がスイツチ、走査回路等
が形成された半導体基体を覆うように形成されて
成る固体撮像装置の例は特開昭51−10715号公報
等に明らかである。 第３図は固体撮像装置の原理を示したものであ
る。各絵素１４はマトリクス状に配置され一点づ
つXYアドレス方式により読み出される。各絵素
の選択は水平走査信号発生器１０と垂直走査信号
発生器１２により行なわれる。１３は各絵素に接
続されたスイツチ部、５は出力端である。 第４図から第６図までは本発明の固体撮像装置
の製造方法を示す絵素部の断面図である。半導体
基板に形成されるスイツチ回路をはじめ走査回路
部等は通常の半導体装置の工程を用いて製造され
る。ｐ型シリコン基板２０上に800Å程度の薄い
SiO2膜を形成し、このSiO2膜上の所定の位置に
1400Å程度のSi3N4膜を形成する。 SiO2膜は通常のCVD法、Si2N4膜はSi3N4、
NH4、N2を流したCVD法によつた。シリコン基
板上部よりイオン インプランテーシヨンによつ
てｐ拡散領域２１を形成する。この拡散領域２１
は各素子の分離をよりよくなすために設けた。次
いでH2：O2＝１：８雰囲気中でシリコンを局所
酸化し、SiO2層２２を形成する。この方法は一
般にLOCOSと呼ばれている素子分離のためのシ
リコンの局所酸化法である。一旦、前述のSi3N4
膜およびSiO2膜を除去し、MOSトランジスタの
ゲート絶縁膜をSiO2膜で形成する。次いでポリ
シリコンによるゲート部２５、および拡散領域２
６，２７を形成し、更にこの上部にSiO2膜２８
を形成する。そしてこの膜中にソース２６および
ドレイン２７の電極取り出し口をエツチングで開
孔する（第４図）。ドレイン電極２９としてAlを
8000Å蒸着する。更にSiO2膜３０を7500Åに形
成し、続いてソース電極３１としてAlを1μｍ蒸
着する。更にTa層３２を100Åの厚さにスパツタ
ー蒸着する。第５図がこの状態を示す断面図であ
る。なお、電極３１は領域２６，２７，およびゲ
ート部を覆う如く形成した。これは素子間分離用
拡散層２１の間の信号処理領域に光が入射すると
フルーミングの原因となり望ましくないためであ
る。 また、受光領域の周辺にはシフトレジスター等
の回路が配置されている。この様にして走査回路
部が完成する。この走査回路部の上部に受光部を
形成する。第７図にSi基体部の平面図を示す。３
７は電極用コンタクト穴である。図において断面
図と同一の番号の部位は同一物を示している。 次いで水素を15原子％含有する非晶質シリコン
層３３を厚さ2μｍに反応性スパツタ法によつて
形成する。 非晶質シリコン層上に透明電極３５を形成して
固体撮像素子が作製される。透明電極としては金
等の極薄膜、或いは低温で形成出来る酸化インジ
ウム、酸化スズを含む透明電導膜を用いれば良
い。又細状の金属膜等を透光性電極としても良
い。 最後に半導体基板２０のもう一方の面にオーム
接触の導電体膜３６を設ける。一般には導電体膜
３６は端子を通じて接地される。 又、透明電極の一部にCr−Auをマスクを用い
て蒸着し、ここにワイヤボンデイングレバイアス
用電極とした。 こうして非晶質シリコンを光導電膜とした固体
撮像素子が完成する。非晶質シリコン膜３３を形
成する基体の上部にTa層３２を設けることによ
つて、非晶質シリコン膜の膜はがれを完全になき
ものとなし得た。固体撮像素子の画面の膜はがれ
に基づく白キズをなくすことが出来る。 第４図より第６図までを用いて説明して来た例
は電極の金属層上に接着層となるべき金属層を重
ね形成した例である。電極部の構造がこの例に限
られるものでないことはいうまでもない。第８図
は電極を二層の構造とした例に本発明を適用した
ものである。基本的構造はこれまでの例と同様で
ある。４５は不純物層である。２０はシリコン基
板、２２はSiO2等で形成される素子分離用の絶
縁膜、２８はSiO2或いはリン含有SiO2等で形成
される絶縁膜である。絶縁膜２８上に下部電極２
９がAlで設けられ、更に絶縁膜３０を介して上
部電極４０が形成される。この上部電極４０上に
本発明に係わる金属膜４１がTaで形成される。
次いで前述の例と同様に光導電体膜３２および透
明電極３５が設けられ固体撮像素子が出来上が
る。 なお、本実施例では走査回路としてMOS型電
界効果型トランジスタで構成された例を示した
が、本発明はこれに限られるものではない。たと
えば走査回路としてCCD（Charge Coupled
Device）転送領域を用いたもの等でも良いこと
はいうまでもない。又MOS型トランジスターを
用いても他の回路方式を用い得ることも勿論であ
る。 また、接着層となる金属を前述の第１表に示し
た各種のものを用いても同等の効果を奏し得た。 本発明は、シリコンを主体とし、水素を含有す
るこの様な非晶質材料を光電変換材料として用
い、整流接触形構造を用いた光電変換装置の種々
の変形構造にも適用できる。たとえば接合界面に
強い電場がかかつた状態でも十分に暗電流を抑制
し得る受光面の改良構造である。 上記の目的を達成するための改良構造はシリコ
ンを主体とし、水素を含有する非晶質材料からな
る光導電体層と信号電極との間に下記の如き酸化
物、窒化物、或いはハロゲン化物の群より選ばれ
た少なくとも一者を主成分とする薄膜層を介在せ
しめる。 (1) 酸化物 Si、Ti、Al、Mg、Ba、Ta、Ｗ、Bi、Ｖ、
Ge、Ni、Th、Mo、Fe、La、Be、Sc、および
Coからなる群から選ばれた少なくとも一元素の
酸化物。 具体例を示すと次の通りである。SiO2、TiO2、
Al2O3、MgO、BaO、Ta2O5、WO3、BiO3、
V2O5、GeO、NiO、ThO2、Fe2O3、La2O3、
MoO3、BeO、Sc2O3、Co2O3、或いは共融物 (2) 窒化物 Ga、Si、Mg、Ta、Hf、Zr、Nb、およびＢか
らなる群から選ばれた少なくとも一元素の窒化
物。 具体例を示すと次の通りである。GaN、
Si3N4、Si2N3、MgN2、TaN、HfN、ZrN、
NbN、BN、或いは共融物 (3) ハロゲン化物 Na、Mg、Li、Ba、Ca、およびＫからなる群
から選ばれた少なくとも一元素のハロゲン化物。 具体例を示すと次の通りである。NaCl、
MgF2、LiF、NaF、BaF2、CaF2、KF、KClお
よび共融物。 また、以上の混合物層、或いは積層等も用い得
る。 特に、酸化物ではSiO2、BaO、TiO2、Ta2O5、
Al2O3窒化物ではSi3N4、TaNハロゲン化物では
LiF、MgF2が極めて優れた特性を示す。次に良
好な特性を示すものは、酸化物では、MgO、
WO3、V2O5、NiO、Fe2O3、MoO3、Co2O3、窒
化物ではGaN、Si2N3、MgN2、ハロゲン化物で
はBaF2、CaF2、NaF、KFである。更に次に良
好な特性を示すのは酸化物ではBi2O3、GaO、
ThO2、La2O3、BeO、ScO3、窒化物ではHfN、
ZnN、NbN、BNハロゲン化物ではNaCl、KCl
である。 膜厚は50Å〜5000Å程度を用いる。特に1000Å
以下となすのが、入射光の透過率の減少も少な
く、光電変換装置の感度の低下を心配する必要が
ない。 以上述べた酸化物層は通常、蒸着原料として同
じ酸化物を用いスパツタ蒸着法で形成するのが極
めて好ましい。 スパツタ蒸着は１×10-1Torrから１×
10-3TorrのArガス中の高周波放電を一般に用い
る。この時、酸化物が還元して黒化しやすい場合
にはArガスに５容量％程度以下の酸素を混入さ
せると良い。 蒸着の際の基板温度は25℃〜400℃でよいが基
板との密着性が良くかつ平滑度の良い膜を作成す
るためには100℃〜250℃が好ましい。 なお、上述の酸化物、窒化物、ハロゲン化物等
の薄膜層は光導電膜と信号電極との間に介在する
が、信号電極とは必ずしも隣接する必要はなく、
信号電極と上述の薄膜層との間に他の材質からな
る層が介在してもかまわない。しかし、光導電膜
と酸化物とは実質的に互いに隣接することが必要
である。 第９図は、こうした改良型の固体撮像装置の断
面図である。４２が前述の暗電流抑制のための薄
膜層である。他は第６図と同様で、同一番号は同
一物を示す。第２表、第３表に示す薄膜層を層４
２として用いたが、光導電膜の膜はがれは全くな
く、且高い電圧でも暗電流に十分低く押えられ
た。
【表】
【表】
第１図は撮像管の構造を示す図、第２図は本発
明の光電変換装置の構造を示す断面図、第３図は
固体撮像装置の原理を示す図、第４図より第６図
は各々本発明の固体撮像装置の製造工程を示す要
部断面図、第７図は実施例の固体撮像素子の平面
図、第８図、第９図は各々本発明の光電変換素子
の別な例を示す要部断面図である。 １……透光性基板、２……透明導電膜、３……
光導電体層、４……電子銃、５……外囲器、６…
…走査電子ビーム、７……ビーム・ランデイング
層、８……非晶質膜の接着層、１０……水平走査
信号発生器、１２……垂直走査信号発生器、１３
……スイツチ部、１４……絵素、１５……出力
端、２０……半導体基板、２６，２７……拡散領
域、２５……ゲート電極、２２，２８，３０……
絶縁層、３１……第１の導電層、３２……非晶質
膜の接着層、３７……光導電材料層、３５……透
明電極。
明の光電変換装置の構造を示す断面図、第３図は
固体撮像装置の原理を示す図、第４図より第６図
は各々本発明の固体撮像装置の製造工程を示す要
部断面図、第７図は実施例の固体撮像素子の平面
図、第８図、第９図は各々本発明の光電変換素子
の別な例を示す要部断面図である。 １……透光性基板、２……透明導電膜、３……
光導電体層、４……電子銃、５……外囲器、６…
…走査電子ビーム、７……ビーム・ランデイング
層、８……非晶質膜の接着層、１０……水平走査
信号発生器、１２……垂直走査信号発生器、１３
……スイツチ部、１４……絵素、１５……出力
端、２０……半導体基板、２６，２７……拡散領
域、２５……ゲート電極、２２，２８，３０……
絶縁層、３１……第１の導電層、３２……非晶質
膜の接着層、３７……光導電材料層、３５……透
明電極。
Claims (1)
- １ 半導体基板と、この基板上に形成されかつス
イツチング回路と、走査回路とを有する半導体回
路部と、この半導体回路部を覆つて形成された光
導電体層とを有し、この光導電体層はシリコンを
主体として水素を含有する非晶質半導体材料より
なり、上記スイツチング回路はキヤリアを導びく
ための一対の第１の電極と、この第１の電極間に
流れるキヤリアの流量を制御するための第２電極
とを有し、上記第１の電極の一方と上記光導電体
層との間にTa、Cr、Ｗ、Mo、ＶおよびTiより
なる元素群より選択される少くとも一種の元素を
含有する金属で且上記第１の電極とは異なる金属
材料層を配設し、上記金属層の膜厚は５Å以上
200Å以下であることを特徴とする光電変換素子。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP462280A JPS56103477A (en) | 1980-01-21 | 1980-01-21 | Photoelectric conversion element |
| EP81300269A EP0032847B1 (en) | 1980-01-21 | 1981-01-21 | Photoelectric conversion element and an image pick-up device |
| DE8181300269T DE3170357D1 (en) | 1980-01-21 | 1981-01-21 | Photoelectric conversion element and an image pick-up device |
| CA000368960A CA1154133A (en) | 1980-01-21 | 1981-01-21 | Photoelectric conversion element |
| US06/497,841 US4554478A (en) | 1980-01-21 | 1983-05-25 | Photoelectric conversion element |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP462280A JPS56103477A (en) | 1980-01-21 | 1980-01-21 | Photoelectric conversion element |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS56103477A JPS56103477A (en) | 1981-08-18 |
| JPH0159744B2 true JPH0159744B2 (ja) | 1989-12-19 |
Family
ID=11589145
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP462280A Granted JPS56103477A (en) | 1980-01-21 | 1980-01-21 | Photoelectric conversion element |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4554478A (ja) |
| EP (1) | EP0032847B1 (ja) |
| JP (1) | JPS56103477A (ja) |
| CA (1) | CA1154133A (ja) |
| DE (1) | DE3170357D1 (ja) |
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| JPS5685876A (en) * | 1979-12-14 | 1981-07-13 | Hitachi Ltd | Photoelectric converter |
| DE3177297T2 (de) * | 1980-12-10 | 1993-06-03 | Fuji Xerox Co Ltd | Laenglicher duennfilm-lesesensor. |
| JPS5863164A (ja) * | 1981-10-13 | 1983-04-14 | Fuji Xerox Co Ltd | 光読取り素子 |
| JPS5882564A (ja) * | 1981-11-12 | 1983-05-18 | Fuji Xerox Co Ltd | 非晶質シリコン受光素子 |
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| JPS59229860A (ja) * | 1983-05-23 | 1984-12-24 | Fuji Xerox Co Ltd | 光電変換素子およびその製造方法 |
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| FR2585183B1 (fr) * | 1985-07-19 | 1987-10-09 | Thomson Csf | Procede de fabrication d'un detecteur d'image lumineuse et detecteur matriciel bidimensionnel obtenu par ce procede |
| DE3681862D1 (de) * | 1985-08-23 | 1991-11-14 | Siemens Ag | Verfahren zur herstellung einer hochsperrenden diodenanordnung auf der basis von a-si:h fuer bildsensorzeilen. |
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| US5078803A (en) * | 1989-09-22 | 1992-01-07 | Siemens Solar Industries L.P. | Solar cells incorporating transparent electrodes comprising hazy zinc oxide |
| US5973259A (en) * | 1997-05-12 | 1999-10-26 | Borealis Tech Ltd | Method and apparatus for photoelectric generation of electricity |
| ITMI20111559A1 (it) * | 2011-08-30 | 2013-03-01 | St Microelectronics Srl | Strato tco di contatto frontale di un pannello solare a film sottile con strato barriera di metallo refrattario e processo di fabbricazione |
Family Cites Families (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3350595A (en) * | 1965-11-15 | 1967-10-31 | Rca Corp | Low dark current photoconductive device |
| JPS5240809B2 (ja) * | 1972-04-07 | 1977-10-14 | ||
| JPS5926154B2 (ja) * | 1974-07-05 | 1984-06-25 | 株式会社日立製作所 | 固体撮像装置 |
| JPS5757905B2 (ja) * | 1975-02-19 | 1982-12-07 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | |
| JPS54139342A (en) * | 1978-04-20 | 1979-10-29 | Canon Inc | Information processing unit |
| US4167015A (en) * | 1978-04-24 | 1979-09-04 | Rca Corporation | Cermet layer for amorphous silicon solar cells |
| JPS54150995A (en) * | 1978-05-19 | 1979-11-27 | Hitachi Ltd | Photo detector |
| JPS561318A (en) * | 1979-06-18 | 1981-01-09 | Canon Inc | Photoelectric conversion device |
| JPS5630373A (en) * | 1979-08-20 | 1981-03-26 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Solid image pickup unit |
| DE2938260A1 (de) * | 1979-09-21 | 1981-03-26 | Messerschmitt-Bölkow-Blohm GmbH, 8000 München | Halbleiterbauelement fuer die umsetzung von licht in elektrische energie |
| JPS5685876A (en) * | 1979-12-14 | 1981-07-13 | Hitachi Ltd | Photoelectric converter |
-
1980
- 1980-01-21 JP JP462280A patent/JPS56103477A/ja active Granted
-
1981
- 1981-01-21 CA CA000368960A patent/CA1154133A/en not_active Expired
- 1981-01-21 EP EP81300269A patent/EP0032847B1/en not_active Expired
- 1981-01-21 DE DE8181300269T patent/DE3170357D1/de not_active Expired
-
1983
- 1983-05-25 US US06/497,841 patent/US4554478A/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0032847A3 (en) | 1982-04-28 |
| EP0032847B1 (en) | 1985-05-08 |
| DE3170357D1 (en) | 1985-06-13 |
| CA1154133A (en) | 1983-09-20 |
| EP0032847A2 (en) | 1981-07-29 |
| JPS56103477A (en) | 1981-08-18 |
| US4554478A (en) | 1985-11-19 |
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