JPH02109362A - 積層型固体撮像素子 - Google Patents

積層型固体撮像素子

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JPH02109362A
JPH02109362A JP63260421A JP26042188A JPH02109362A JP H02109362 A JPH02109362 A JP H02109362A JP 63260421 A JP63260421 A JP 63260421A JP 26042188 A JP26042188 A JP 26042188A JP H02109362 A JPH02109362 A JP H02109362A
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JP
Japan
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film
silicon
electrodes
semiconductor substrate
section
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Pending
Application number
JP63260421A
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English (en)
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Narimoto Ri
李 成元
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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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】 〔概要〕 アモルファス・シリコン・フォトダイオード部分の下部
電極を改良した積層型固体1最像素子に関し、 アモルファス・シリコン・フォトダイオード部分に於け
る画素電極である下部電極として光導電膜を構成するア
モルファス・シリコンとは反応せず、しかも、その形成
時にはCODに損傷を与えないようにすることを目的と
し、 信号転送部分が作り込まれたシリコン半導体基板と、該
シリコン半導体基板上に積層され画素電極である下部電
極がマイクロ・クリスタル・シリコンで構成されたアモ
ルファス・シリコン・フォトダイオード部分とを備える
よう構成する。
〔産業上の利用分野〕
本発明は、アモルファス・シリコン・フォトダイオード
部分の下部電極を改良した積層型固体撮像素子に関する
現在、固体撮像素子に対し、低照度に於けるS/Nの向
上が希求されていて、積層型に於いても例外ではない。
これに応える為には、光の入射がオフとなった場合の電
流はできる限り小さくなければならない。
〔従来の技術〕
第3図は従来例を説明する為の要部切断側面図を表して
いる。
図に於いて、lはp型シリコン半導体基板、2はp1型
素子間分M eJI域、3は蓄積ダイオード部分、4は
垂直転送用CCD(charge  c。
upled  device)部分、5はCODを駆動
する為の第一層目多結晶シリコン電極、6は同しく第二
層目多結晶シリコン電極、7は二酸化シリコン(Si0
2)からなる層間絶縁膜、8はタングステン・シリサイ
ド(WSi、)からなる第一層目金属電極、9はポリイ
ミド或いは硼燐珪酸ガラス(borophosphos
ilfcate  glass:BPSG)からなる平
坦化膜、10はアルミニウム(A7りからなる第二層目
金属電極(画素電極)、11はi復水素化アモルファス
炭化珪素(i−a−3iC:H)バッファ膜、12 ハ
i 型水素化アモルファス・シリコン(ia−5i:H
)光導電膜、13はp型水素化アモルファス炭化珪素(
p−a−3iC:H)バッファ11り、14はITO(
indium−tin−。
xide)i3明導電膜をそれぞれ示している。
この撮像素子に於いては、光の入射面全面を光導電膜と
することができる為、光の利用率が高い旨の利点がある
〔発明が解決しようとする課題〕
第3図について説明した積層型固体撮像素子に於いては
、光導電膜12などからなるアモルファス・シリコン・
フォトダイオード部分の下部電極である第二層目金属電
極(画素電極)10の材料としてAlが用いられている
ところが、A1.はシリコン、特に、アモルファス・シ
リコンと大変反応し易い物質であり、従って、第3図に
見られる撮像素子に於いても、第二層目金属電極lOと
光導電膜12との間にはバッファ膜11を介挿しである
が、その厚さは、高々1000 (人〕程度にしかする
ことができないので、A/の拡散を充分に抑制すること
ができず、従って、光の入射がオフされた際にも漏れ電
流が発生し、良好なS/Nが得られない。
このような問題に対処するのに最も好ましい材料はシリ
コン系のものであり、特に、多結晶シリコンはアモルフ
ァス・シリコンとのなじみが良く、若し、下部電極を多
結晶シリコンで構成した場合には、その上に良質のアモ
ルファス・シリコンからなる光導電膜I2を成長させる
ことが可能であって、光の入射がオフとなった場合の漏
れ電流も小さいことが知られている。
然しなから、積層型固体撮像素子の場合、アモルファス
・シリコン・フォトダイオード部分の下方には、電荷を
転送する為のCCD部分4が存在し、そこではAIlか
らなる′iE極・配線が用いられている。従って、/l
の溶解温度を溝かに越える多結晶シリコンの形成などは
不可能である。
本発明は、アモルファス・シリコン・フォトダイオード
部分に於ける画素電極である下部電極として光導電膜を
構成するアモルファス・シリコンとは反応せず、しかも
、その形成時にはCCDに損傷を与えないようにしよう
とする。
(課題を解決するための手段〕 本発明に依る41層型固体撮像素子に於いては、信号転
送部分が作り込まれたシリコン半導体基板(例えばp型
シリコン半導体基板11)と、該シリコン半導体基板上
に積層され画素電極である下部電極(例えばμC−3i
T部電極20)がマイクロ・クリスタル・シリコンで構
成されたアモルファス・シリコン・フォトダイオード部
分とを備えている。
〔作用〕
前記手段を採ることに依り、下部電極が光導電膜と反応
することは皆無となり、光の入射がオフした場合の漏れ
電流は低減され、S/Nは向上する。また、マイクロ・
クリスタル・シリコンとアモルファス・シリコンとは大
変馴染みが良く、従って、良質の光導電膜を得ることが
できる。更にまた、下部電極と光導電膜との間には、そ
れ等の反応を抑止する為のバッファ膜を必要としないか
ら、製造工程が簡略化される。
〔実施例〕
第1図は本発明一実施例を説明する為の要部切断側面図
を表している。
図に於いて、21はp型シリコン半導体基板、22はp
1型素子間分離領域、23は蓄積ダイオード部分、24
は垂直転送用CCD部分、25はCCDを駆動する為の
第一層目多結晶シリコン電極、26は同じく第二層目多
結晶シリコン電極、27はS i02層間絶縁膜、28
はWS ix第一層目金属電極、29はポリイミド或い
はBPSG平坦化膜、30はマイクロ・クリスタル・シ
リコン(μC−3i)下部電極(画素電極)、32は1
−a−5i:H光導電膜、33はp−a−5iC: H
バッファ膜、34はITO透明導電膜をそれぞれ示して
いる。
本実施例と第3図について説明した従来例と相違する点
は、その従来例に於いてA4で構成された第二層目金属
電極10として挙げた部分がμC5iで構成された下部
電極30になっている点である。
ここで、μC−3iとは、アモルファス・シリコンと結
晶シリコンとの混合物であって、X線回折に於いてシリ
コンのピークが認められ、珪つ、赤外吸収スペクトルに
於いて水素を含有していることが認められた物質を指し
ている。
このμC−3iは、温度を約200[”C)乃至450
(”C)程度の範囲とすることで良質のものが得られる
ので、電荷を転送する為のCCD部分14などを形成し
た後に成長させても、その際の熱がAlからなる電極・
配線などに悪影響を及ぼすことは皆無である。
次に、本発明一実施例を製造する際の工程について説明
する。
+l)  通常の技法を適用することに依り、p型シリ
コン半導体基板2】に素子量分に1領域22、蓄積ダイ
オード部分23、垂直転送用COD部分24などを形成
する。
(2)通常の熱酸化法、化学気相堆積(chemica
l  vapor  deposttion:CVD)
法、フォト・リソグラフィ技術などを適用することに依
り、第一層目多結晶シリコン電極25、第二層目多結晶
シリコン1掻26、S i O2層間絶縁膜27を形成
する。
(3)通常のCVD法及びフォト・リソグラフィ技術を
適用することに依り、蓄積ダイオード部分23やC00
部分24などからなる信号転送部分とを結ぶWSiXか
らなる第一層目金属電極28を形成する。尚、第一層目
金属電極28の材料としては、WSi、xに限らず、モ
リブデン・シリサイド(MoSi2)或いはチタン・シ
リサイド(TiSi2)などの高融点金属シリサイドを
用いることができる。
この第−層目金属1掻28がp型シリコン半導体基板2
1中に形成された信号転送部分に対する光シールドの役
割も果していることは云うまでもない。
(4)CCD法を通用することに依り、BPSGからな
る平坦化膜29を形成する。尚、BPSGはポリイミド
に代替しても良く、その場合はスピン・コート法などを
適用する。
f5)  ill常のプラズマCVD法及びフォト・リ
ソグラフィ技j4jを通用することに依り、厚さ例えば
1.000(人〕乃至4000 (人]程度、好ましく
は2000 C人〕のμC−8iからなる下部電極30
を形成する。
μC−5i膜を形成するには、通常のプラズマCVD装
置にモノシラン(S r H4)を10〔cc〕、水素
(H2)を500(cc)、ホスフィン(PH3)を5
 i H4に対してI 〔%〕としてそれぞれ流し、ま
た、温度を200[’C)乃至450(’C)、好まし
くは300[”C)、圧力を0.2 [Torr)乃至
1.9(Torr〕、好ましくは1.0 [Torr)
 、出力を100(W)として成長させた。この条件に
依ると成長レートは70〔人/分〕となり、そして、得
られたμC−5i膜の比抵抗は5〜8×1O−3(Ω・
cm)程度であった。
(6)同じくプラズマCVD法を通用することに依り、
厚さが例えばl 〔μm]程度である1−a−5r:H
光導電膜32、及び、厚さが例えば100 〔人〕乃至
3001人]程度、好ましくは150〔人〕のp −a
 −S i C: Hバッファ膜33を形成する。
(7)  マグネトロン・スパッタ法を適用することに
依り、厚さ例えば1000 (人)乃至2000〔人〕
程度、好ましくは+500 C人〕のドFO透明導電膜
34を形成する。
第2図は第1図に見られる本発明一実施例の特性を従来
例のそれと比較して説明する為の線図であり、横軸には
印加バイアス電圧を、縦軸には漏れ電流密度をそれぞれ
採っである。
図に於いて、実線はμC−3iを用いた本発明一実施例
の特性線、また、破線はAeを用いた従来例の特性線を
それぞれ示している。
図から明らかなように、本発明一実施例では、5 〔v
〕の逆バイアス電圧印加時で、約1.5桁も漏れ電流が
少ない。
〔発明の効果〕
本発明に依る積層型固体撮像素子に於いては、信号転送
部分が作り込まれたシリコン半導体基板と、該シリコン
半導体基板上に積層され画素電極である下部電極がマイ
クロ・クリスタル・シリコンで構成されたアモルファス
・シリコン・フォトダイオード部分とを備えるよう構成
する。
前記構成を採ることに依り、下部電極が光導電膜と反応
することは皆無となり、丸の入射がオフした場合の漏れ
電流は低減され、S/Nは向上する。また、マイクロ・
クリスタル・シリコンとアモルファス・シリコンとは大
変馴染みが良く、従って、良質の光導電膜を得ることが
できる。更にまた、下部電極と光導電膜との間には、そ
れ等の反応を抑止する為のバツフア数を必要としないか
ら、製造工程が簡略化される。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明一実施例を説明する為の要部切断側面図
、第2図は第1図に見られる本発明一実施例の特性を従
来例のそれと比較して説明する為の線図、第3図は従来
例を説明する為の要部切断側面図をそれぞれ表している
。 図に於いて、21はp型シリコン半導体基板、22はp
+型型素子骨分離領域23は蓄積ダイオード部分、24
は垂直転送用COD部分、25はCCDを駆動する為の
第一層目多結晶シリコン電極、26は同じく第二層目多
結晶シリコン電極、27は5i02層間絶縁膜、28は
WSjX第一層目金属電極、29はポリイミド或いはB
PSG平坦化膜、30はマイクロ・クリスタル・シリコ
ン(μC−3i)下部電極(画素電極)、32は1−a
−5i:)(光導電膜、33はp−a−3iC: Hバ
ッファ1模、34はITO透明導電膜をそれぞれ示して
いる。 特許出願人   富士通株式会社 代理人弁理士  相 谷 昭 司

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 信号転送部分が作り込まれたシリコン半導体基板と、 該シリコン半導体基板上に積層され画素電極である下部
    電極がマイクロ・クリスタル・シリコンで構成されたア
    モルファス・シリコン・フォトダイオード部分と を備えてなることを特徴とする積層型固体撮像素子。
JP63260421A 1988-10-18 1988-10-18 積層型固体撮像素子 Pending JPH02109362A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP63260421A JPH02109362A (ja) 1988-10-18 1988-10-18 積層型固体撮像素子

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JP63260421A JPH02109362A (ja) 1988-10-18 1988-10-18 積層型固体撮像素子

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Publication Number Publication Date
JPH02109362A true JPH02109362A (ja) 1990-04-23

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ID=17347703

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JP63260421A Pending JPH02109362A (ja) 1988-10-18 1988-10-18 積層型固体撮像素子

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JP (1) JPH02109362A (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1113499A3 (en) * 1999-12-28 2003-04-16 Xerox Corporation High fill factor image array having a continuous amorphous silicon sensor layer and a doped poly-silicon back contact

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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