JPH0448780A - Wiring structure and image sensor - Google Patents
Wiring structure and image sensorInfo
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
(産業上の利用分野)
本発明は、半導体素子の配線構造及び、ファクシミリや
イメージスキャナ等の画像入力部に用いられ、前記配線
構造を有するイメージセンサに関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Field of Industrial Application) The present invention relates to a wiring structure of a semiconductor element and an image sensor having the wiring structure, which is used in an image input section of a facsimile machine, an image scanner, or the like.
(従来の技術)
原稿に密着して画像を読み取るイメージセンサは、複数
の受光素子をライン状に配置した受光素子アレイと、こ
れを駆動する駆動回路から構成される。各受光素子に発
生した電荷は、各受光素子を順次選択するスイッチによ
り一本の出力線に時系列的に抽出されるようになってい
る。(Prior Art) An image sensor that reads an image in close contact with a document is composed of a light receiving element array in which a plurality of light receiving elements are arranged in a line, and a drive circuit that drives the light receiving element array. The charges generated in each light receiving element are extracted in time series to a single output line by a switch that sequentially selects each light receiving element.
受光素子部分は、例えば第4図に示すように、絶縁基板
21上にクロム等の金属から成り、図の表裏方向に帯状
となる共通電極22.アモルファス半導体層23.金属
酸化物を主体とする透明導電性部材(酸化インジウム・
スズ(ITO))から成り、図の表裏方向にドツト分離
型に形成された個別電極24を順次積層して構成され、
前記各個別電極24は、ポリイミドから成る層間絶縁膜
25に形成されたコンタクト孔26を介して信号引き出
し配線27にそれぞれ接続されている。For example, as shown in FIG. 4, the light-receiving element portion is made of a metal such as chromium on an insulating substrate 21, and has a common electrode 22. Amorphous semiconductor layer 23. Transparent conductive materials based on metal oxides (indium oxide,
It is made of tin (ITO) and is constructed by sequentially stacking individual electrodes 24 formed in a dot-separated manner in the front and back directions of the figure.
Each of the individual electrodes 24 is connected to a signal lead-out wiring 27 through a contact hole 26 formed in an interlayer insulating film 25 made of polyimide.
上記共通電極22にはバイアス電圧が印加されており、
原稿面からの反射光が上部側より入射すると、光電流に
応した電荷か発生し、信号引き出し配線27から読み取
りが行われる。A bias voltage is applied to the common electrode 22,
When reflected light from the document surface enters from the upper side, a charge corresponding to the photocurrent is generated, and reading is performed from the signal extraction wiring 27.
(発明が解決しようとする課題)
上記受光素子の構造によれば、信号引き出し配線27と
なるアルミニウム(AI)を層間絶縁膜25上にスパッ
タリング等で着膜する際、アルミニウム拡散により金属
酸化物を主体とする個別電極24 (ITO)とアルミ
ニウム(AI)との界面に損傷を与える場合がある。(Problems to be Solved by the Invention) According to the structure of the light-receiving element described above, when aluminum (AI), which will become the signal lead-out wiring 27, is deposited on the interlayer insulating film 25 by sputtering or the like, metal oxide is removed by aluminum diffusion. Damage may be caused to the interface between the main individual electrode 24 (ITO) and aluminum (AI).
その結果、コンタクト孔26てITO/Atコンタクト
抵抗値が増加し、イメージセンサの読み取り出力の低下
、各受光素子での出力の不均一化、読み取りスピードの
劣化などの不都合が生じ、イメージセンサの性能を低下
させるという問題があった。As a result, the ITO/At contact resistance value increases in the contact hole 26, causing disadvantages such as a decrease in the reading output of the image sensor, unevenness of output in each light receiving element, and deterioration of the reading speed, resulting in the performance of the image sensor. There was a problem of lowering the .
本発明は上記実情に鑑みてなされたもので、金属酸化物
を主体とする電極と、この電極に接続される配線との間
で良好な接合状態を確保できる配線構造を提供すること
を目的とする。The present invention was made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a wiring structure that can ensure a good bonding state between an electrode mainly made of a metal oxide and a wiring connected to this electrode. do.
(課題を解決するための手段)
上記従来例の問題点を解決するため請求項1の発明は、
配線構造において、金属酸化物を主体とする電極と、こ
の電極上に形成され、高融点金属から成るバリヤ層と、
このバリヤ層上に形成された配線とを有することを特徴
としている。(Means for Solving the Problems) In order to solve the problems of the above-mentioned conventional example, the invention of claim 1 provides the following:
In the wiring structure, an electrode mainly made of a metal oxide, a barrier layer formed on the electrode and made of a high melting point metal,
It is characterized by having wiring formed on this barrier layer.
また、請求項2の発明は、イメージセンサにおいて、前
記配線構造を有することを特徴としている。Moreover, the invention according to claim 2 is characterized in that the image sensor has the above-mentioned wiring structure.
(作用)
本発明によれば、金属酸化物を主体とする電極と、この
電極に接続される配線との間に高融点金属を介在させる
ことにより、接続部分の抵抗を低くして配線抵抗を下げ
ることができる。(Function) According to the present invention, by interposing a high melting point metal between an electrode mainly composed of a metal oxide and a wiring connected to this electrode, the resistance of the connection part is lowered and the wiring resistance is reduced. Can be lowered.
(実施例)
本発明の一実施例について図面を参照しながら説明する
。(Example) An example of the present invention will be described with reference to the drawings.
第1図はイメージセンサの受光素子部分の断面図であり
、第4図と同一構成をとる部分については同一符号を付
している。FIG. 1 is a sectional view of a light receiving element portion of an image sensor, and parts having the same configuration as those in FIG. 4 are designated by the same reference numerals.
本実施例では、個別電極24と信号引き出し配線27と
の間にモリブデン(MO)から成るバリヤメタル層28
を介在させている。このバリヤメタル層28はモリブデ
ン(MO)の代わりに、他の高融点金属(例えばTi、
TiN、Ni、Cr。In this embodiment, a barrier metal layer 28 made of molybdenum (MO) is provided between the individual electrode 24 and the signal lead-out wiring 27.
is interposed. This barrier metal layer 28 is made of other high melting point metals (such as Ti, Ti, etc.) instead of molybdenum (MO).
TiN, Ni, Cr.
Ta、W)を用いてもよい。Ta, W) may also be used.
上記バリヤメタル層28は次のようにして形成する。The barrier metal layer 28 is formed as follows.
すなわち、絶縁基板21上にクロム等の金属から成る帯
状の共通電極22.アモルファス半導体(a−5i)、
透明導電性部材(酸化インジウム・スズ(ITO))か
ら成り、図の表裏方向にドツト分離型に形成された個別
電極24及びアモルファス半導体層23を順次形成し、
複数のフォトダイオードを形成する。そして、全体にポ
リイミドを塗布して層間絶縁膜25を形成し、更にレジ
ストを塗布及び露光してレジストパターンを形成し、エ
ツチング処理により前記層間絶縁膜25にコンタクト孔
26を形成し、レジストを除去する。That is, a band-shaped common electrode 22 made of metal such as chromium is formed on an insulating substrate 21. Amorphous semiconductor (a-5i),
Individual electrodes 24 and an amorphous semiconductor layer 23 made of a transparent conductive member (indium tin oxide (ITO)) and formed in a dot-separated manner in the front and back directions of the figure are successively formed,
Form a plurality of photodiodes. Then, polyimide is applied to the entire surface to form an interlayer insulating film 25, a resist is further applied and exposed to form a resist pattern, a contact hole 26 is formed in the interlayer insulating film 25 by an etching process, and the resist is removed. do.
次に絶縁基板21上全面に対しN2 プラズマによりボ
ンバードメントを施す。これは、ポリイミドの層間絶縁
膜25を着膜後、フォトリソ法によりエツチングする際
のエツチング不足や、ポリイミドを塗布時に膜厚が不均
一になるのに起因してコンタクト孔26形成時にコンタ
クト孔26内に生じたポリイミドの残渣を除去するため
のものである。N、プラズマによるボンバードメントは
、不活性ガスであることがらO,プラズマに比べて酸化
等による下地への影響がないため、個別電極24 CI
TO)の表面に悪影響を与えず、コンタクト抵抗が増加
するのを防ぐことができる。ここでN、の代わりにAr
等の不活性ガスを用いてもよい。Next, bombardment is applied to the entire surface of the insulating substrate 21 using N2 plasma. This is due to insufficient etching during etching by photolithography after depositing the polyimide interlayer insulating film 25, and non-uniform film thickness when coating the polyimide. This is to remove the polyimide residue generated during the process. Since bombardment using N and plasma is an inert gas, compared to O and plasma, bombardment does not affect the underlying surface due to oxidation, etc.
It is possible to prevent an increase in contact resistance without adversely affecting the surface of the TO (TO). Here, instead of N, Ar
An inert gas such as may also be used.
次いで、モリブデン(MO)を着膜してパターニングを
行ない、各コンタクト孔26底部を覆うようにバリヤメ
タル層28を形成する。次にアルミニウム(AI)を着
膜し、バターニングして前記バリヤメタル層28を介し
て各個別電極24に接続される信号引き出し配線27を
形成する。Next, a molybdenum (MO) film is deposited and patterned to form a barrier metal layer 28 so as to cover the bottom of each contact hole 26. Next, a film of aluminum (AI) is deposited and patterned to form signal lead-out wiring 27 connected to each individual electrode 24 via the barrier metal layer 28.
上記実施例によれば1.バリヤメタル層28を介在させ
たことによりAI拡散を防ぎ、個別電極24と信号引き
出し配線27との良好な電気的接続を確保することがで
きる。According to the above embodiment: 1. By interposing the barrier metal layer 28, it is possible to prevent AI diffusion and ensure good electrical connection between the individual electrodes 24 and the signal extraction wiring 27.
また上記実施例において、フォトダイオードとしてショ
ットキー以外のpin構造のものであってもよい。Further, in the above embodiments, the photodiode may have a pin structure other than a Schottky one.
また、ITOの代わりに他の非晶質材料(a −SiC
,a−5iGe)等を用いても良い。In addition, other amorphous materials (a-SiC
, a-5iGe), etc. may also be used.
また受光素子以外の半導体素子(例えばスイッチング素
子)にも適用することができる。Further, the present invention can also be applied to semiconductor devices other than light-receiving devices (for example, switching devices).
次に上記のような配線構造を、フォトダイオドとブロッ
キングダイオードとを極性を逆向きに直列に接続した受
光素子を複数個ライン状に並べて形成されるイメージセ
ンサに適用した場合の実施例について説明する。Next, an example will be described in which the wiring structure as described above is applied to an image sensor formed by arranging a plurality of light receiving elements in a line in which a photodiode and a blocking diode are connected in series with opposite polarities.
従来この種のイメージセンサは、例えば第5図及び第6
図に示すように、読み取り回路側のフォトダイオードP
Dと駆動回路側のブロッキングダイオードBDとが互い
に逆極性になるように直列に接続して一つの受光素子を
形成し、この受光素子を絶縁基板1上に図の表裏方向に
複数個ライン状に並べて構成される。このイメージセン
サの各ダイオードは、光電変換層3a、3bを下部電極
2と上部電極4とで挾み少なくとも一方のダイオードの
一方の電極が透明電極(第5図ではフォトダイオードの
下部電極2a、第6図では下部電極2全体)で形成され
ている。Conventionally, this type of image sensor is shown in FIGS. 5 and 6, for example.
As shown in the figure, the photodiode P on the reading circuit side
D and the blocking diode BD on the driving circuit side are connected in series so that the polarities are opposite to each other to form one light receiving element, and a plurality of light receiving elements are arranged in a line shape on the insulating substrate 1 in the front and back directions of the figure. Composed of side by side. Each diode of this image sensor has a photoelectric conversion layer 3a, 3b sandwiched between a lower electrode 2 and an upper electrode 4, and one electrode of at least one diode is a transparent electrode (in FIG. 5, the lower electrode 2a of the photodiode, the In FIG. 6, it is formed by the entire lower electrode 2).
上述の構成のイメージセンサの等価回路は第7図に示す
ようになり、次のようにして電荷の読み出しが行われる
。The equivalent circuit of the image sensor configured as described above is shown in FIG. 7, and charges are read out in the following manner.
すなわち、シフトレジスタSRによってフォトダイオー
ドFDが走査されて順次信号が印加され、フォトダイオ
ードPDは逆方向にバイアスされる。That is, the photodiode FD is scanned by the shift register SR and signals are sequentially applied, and the photodiode PD is biased in the reverse direction.
そして、走査が一巡する間にフォトダイオードPDに光
が照射され、その光の照射光量に応じた電荷が放電され
る。そして、次にリセット信号(読み出しパルス)をシ
フトレジスタSRによって順次印加し、各フォトダイオ
ードPDに前記放電量に応じた電荷が再充電され、この
ときローディング抵抗Rを流れる電流により出力端子T
outに生しる電位を信号として読み出すものである(
特開昭58−56363号、特開昭61−242068
号、特公昭62−59469号公報参照)。Then, during one scan cycle, the photodiode PD is irradiated with light, and a charge corresponding to the amount of the irradiated light is discharged. Then, a reset signal (read pulse) is sequentially applied by the shift register SR, and each photodiode PD is recharged with a charge corresponding to the discharge amount, and at this time, the current flowing through the loading resistor R causes the output terminal T
The potential generated at out is read out as a signal (
JP-A-58-56363, JP-A-61-242068
(See Japanese Patent Publication No. 62-59469).
上記イメージセンサの読み取り速度は、ブロッキングダ
イオードBDのスイッチング特性と、フォトダイオード
の容量、配線抵抗、ローディング抵抗で決まる時定数の
2って制限される。The reading speed of the image sensor is limited by two factors: the switching characteristics of the blocking diode BD, and a time constant determined by the photodiode capacitance, wiring resistance, and loading resistance.
すなわち、第8図に示すイメージセンサの1ビツトを参
照して説明すると、上述したようにフォトダイオードP
Dの容量Cpに放電量に応じた電荷か再充電される場合
、フォトダイオードPDが走査される際、ブロッキング
ダイオードBDはスイッチング素子として作用するので
、ブロッキングダイオードBDのV−1特性は第9図の
実線で示されるように急激に立ち上がる特性が望ましい
。That is, to explain with reference to one bit of the image sensor shown in FIG. 8, as described above, the photodiode P
When the capacitance Cp of D is recharged with a charge corresponding to the amount of discharge, the blocking diode BD acts as a switching element when the photodiode PD is scanned, so the V-1 characteristic of the blocking diode BD is shown in Fig. 9. A characteristic that rises rapidly as shown by the solid line is desirable.
また、フォトダイオードPDに前記放電量に応した電荷
が再充電される際、第10図に示すように、フォトダイ
オードPDの容量Cp、ブロッキングダイオードBDの
抵抗RO,ローディング抵抗R1配線抵抗Rsとすると
、時定数Cp X (R+Rg+Rs)に依存してフォ
トダイオードPDに再充電される。従って、時定数Cp
X (R+RD +R5)は小さい方か好ましい。Furthermore, when the photodiode PD is recharged with a charge corresponding to the amount of discharge, as shown in FIG. 10, if the capacitance Cp of the photodiode PD, the resistance RO of the blocking diode BD, and the wiring resistance Rs are , the photodiode PD is recharged depending on the time constant Cp X (R+Rg+Rs). Therefore, the time constant Cp
It is preferable that X (R+RD +R5) be smaller.
しかしながら、特開昭58−56363号に示されたイ
メージセンサによれば、ダイオードへの比抵抗の高い高
融点金属や透明電極を用いたり、ネサ膜の透明電極とA
lで形成された配線との接続部分でコンタクト抵抗が高
くなる構造をHしているものもあり配線抵抗か増加し、
読み取り速度が遅くなるという欠点があった。However, according to the image sensor disclosed in JP-A No. 58-56363, a high melting point metal with high specific resistance or a transparent electrode is used for the diode, or a transparent electrode of Nesa film and an A
Some products have a structure in which the contact resistance increases at the connection part with the wiring formed in the H, and the wiring resistance increases.
The drawback was that the reading speed was slow.
また、特開昭61−242068号及び特公昭62−5
9469号に示されたイメージセンサ(第5図及び第6
図)によれば、各ダイオードの上部電極4a、4b上若
しくは各ダイオード上へ直接、接続配線9若しくは配線
7a、7bを形成しているので、接続配線9や配線7の
成膜時にダイオードへダメージを与え、また配線材料に
AIを使用した場合にはAIが拡散してダイオードのス
イッチング特性が劣化し、読み取り速度が遅くなるとい
う欠点があった。更にこの構造では、各ダイオードの一
対の電極で形成される容量以外に配線部分とダイオード
の下部電極2とて絶縁層5を挾んだ部分て容量が形成さ
れ、読み取り速度か遅くなるという欠点があった。Also, JP-A No. 61-242068 and JP-A No. 62-5
The image sensor shown in No. 9469 (Figs. 5 and 6)
According to the figure), since the connection wiring 9 or the wiring 7a, 7b is formed directly on the upper electrodes 4a, 4b of each diode or on each diode, damage to the diode occurs when the connection wiring 9 and wiring 7 are formed. Moreover, when AI is used as the wiring material, the AI diffuses, deteriorating the switching characteristics of the diode and slowing down the reading speed. Furthermore, in this structure, in addition to the capacitance formed by the pair of electrodes of each diode, a capacitance is formed in the portion where the insulating layer 5 is sandwiched between the wiring portion and the lower electrode 2 of the diode, which has the disadvantage of slowing down the reading speed. there were.
そこでこれらの欠点を解消するため、フォトダイオード
、ブロッキングダイオード直列接続型イメージセンサに
上述した配線構造を適用した実施例について、第2図を
参照しながら説明する。In order to eliminate these drawbacks, an embodiment in which the above-mentioned wiring structure is applied to a series-connected photodiode and blocking diode image sensor will be described with reference to FIG.
この受光素子は、ガラス等から成る絶縁基板1と、クロ
ム(C「)等の金属から成る下部電極2a、 2b、
a−3i ;H等の光電変換層3a、3b、酸化イ
ンジウム・スズ等の透明部材から成る上部電極4a、4
b、ポリイミド等の絶縁層5を絶縁基板1上に順次積層
およびバターニングして形成した読み取り回路側のフォ
トダイオードPD及び駆動回路側のブロッキングダイオ
ードBDと、これらのフォトダイオードPD及びブロッ
キングダイオードBDを覆う絶縁層5と、この絶縁層5
に形成されたコンタクト孔6a、6bと、このコンタク
ト孔6a、6bを介して前記フォトダイオードFD及び
ブロッキングダイオードBDの上部電極4a、4bにバ
リヤメタル層8a、8bを介して接続される引き出し配
線7a、7bと、から構成されている。フォトダイオー
ドPDの上部は、上方より光が照射されるように受光エ
リアAが形成され、ブロッキングダイオードBDの上部
は、引き出し配線7bによって覆われることにより遮光
されている。This light receiving element includes an insulating substrate 1 made of glass or the like, lower electrodes 2a, 2b made of metal such as chromium (C''),
a-3i; photoelectric conversion layers 3a, 3b such as H; upper electrodes 4a, 4 made of a transparent material such as indium tin oxide;
b. A photodiode PD on the reading circuit side and a blocking diode BD on the drive circuit side, which are formed by sequentially laminating and patterning an insulating layer 5 such as polyimide on the insulating substrate 1, and these photodiodes PD and blocking diode BD. Covering insulating layer 5 and this insulating layer 5
contact holes 6a, 6b formed in the contact holes 6a, 6b, and a lead wiring 7a connected to the upper electrodes 4a, 4b of the photodiode FD and blocking diode BD via the barrier metal layers 8a, 8b through the contact holes 6a, 6b; 7b. A light receiving area A is formed above the photodiode PD so that light is irradiated from above, and the upper part of the blocking diode BD is shielded from light by being covered with the lead wiring 7b.
バリヤメタル層8a、8bは引き出し配線7a。Barrier metal layers 8a and 8b are lead wiring 7a.
7bと同じパターン形状で形成され、高融点金属(例え
ばTi、TiN、Ni、Cr、Ta、M。It is formed in the same pattern shape as 7b, and is made of a high melting point metal (for example, Ti, TiN, Ni, Cr, Ta, M.
W)又はこれらの合金を材料としている。W) or an alloy thereof.
ブロッキングダイオードBDの上部電極4bと引き出し
配線7bとか接続されるコンタクト部(コンタクト孔6
b)は、下部電極2b上以外の部分に形成されている。The contact portion (contact hole 6
b) is formed in a portion other than on the lower electrode 2b.
言い換えれば、ブロッキングダイオードBDのコンタク
ト部分の下方には、下部電極2bが存在しないように構
成されている。In other words, the structure is such that the lower electrode 2b does not exist below the contact portion of the blocking diode BD.
また、フォトダイオードPDの下部電極2aは、受光エ
リアの面積と同じ大きさで形成されている。Further, the lower electrode 2a of the photodiode PD is formed to have the same size as the area of the light receiving area.
すなわち、フォトダイオードPDの上部電極4aと引き
出し配線7aとが接続される部分の下方には、下部電極
2aが存在しないように構成されている。That is, the configuration is such that the lower electrode 2a does not exist below the portion where the upper electrode 4a of the photodiode PD and the lead wire 7a are connected.
次に上述した受光素子の製造プロセスについて第3図(
a)乃至(e)を参照しながら説明する。Next, the manufacturing process of the above-mentioned light receiving element is shown in Fig.
This will be explained with reference to a) to (e).
絶縁基板1上にクロム(Cr)、チタン(Ti)タンタ
ル(Ta)等の金属を蒸着又はスパッタ法により700
八程度の膜厚に着膜する。A metal such as chromium (Cr), titanium (Ti), tantalum (Ta), etc. is deposited on the insulating substrate 1 by vapor deposition or sputtering.
Deposit a film to a thickness of about 8.
前記着膜された金属をフォトリソグラフィ法でバターニ
ングを行ない、フォトダイオードPD及びブロッキング
ダイオードBDの下部電極2a。The deposited metal is patterned by photolithography to form lower electrodes 2a of the photodiode PD and blocking diode BD.
2bを形成する。下部電極2aはフォトダイオドPDの
受光エリアと同じ面積になるような大きさとし、下部電
極2bはセンサの駆動に必要十分な順方向電流が得られ
る電極サイズ以外の部分は、できる限り小さいサイズと
してコンデンサとしての容量を減らし時定数を小さくす
るように構成している。2b is formed. The lower electrode 2a is sized to have the same area as the light-receiving area of the photodiode PD, and the lower electrode 2b is made as small as possible to function as a capacitor except for the electrode size that provides enough forward current to drive the sensor. It is configured to reduce the capacity and time constant.
次いて光電変換膜3’ (a−5i及びn型又はp型
にドーピングされたa−St)をP−CVD法により全
面に着膜する。光電変換13’はpinl pi(i
p)、in (ni)、i型のいずれでもよく、p層は
100%のシラン(SiH,)ガス中にジボラン(B、
H,)ガスを1%ドーピングすることで作製し、i層
は100%のシラン(SiH,)ガス中にホスフィン(
PHs)ガスを1%ドーピングすることで作製する。着
膜温度は200〜250℃とし、膜厚はp層及びn層に
ついては100OA以下であり、i層については0.5
〜2μmとする。Next, a photoelectric conversion film 3' (a-5i and n-type or p-type doped a-St) is deposited over the entire surface by P-CVD. The photoelectric conversion 13' is pinl pi(i
p), in (ni), or i type, and the p layer is diborane (B,
The i-layer is made by doping 1% of silane (SiH,) gas, and the i-layer is made of phosphine (SiH,) gas in 100% silane (SiH,) gas.
It is manufactured by doping 1% of PHs) gas. The film deposition temperature is 200 to 250°C, and the film thickness is 100 OA or less for the p layer and n layer, and 0.5 OA for the i layer.
~2 μm.
光電変換膜3′を形成した後、酸化インジウム・スズ(
ITO)4’をスパッタ法を用い・て80OA程度の膜
厚て全面に着膜する。After forming the photoelectric conversion film 3', indium tin oxide (
ITO) 4' is deposited on the entire surface using a sputtering method to a thickness of about 80 OA.
光電変換膜3′及び酸化インジウム・スズ(ITo)4
’ をフォトリソ法によりバターニングを行なって光電
変換層3a、3b及び上部電極4a。Photoelectric conversion film 3' and indium tin oxide (ITo) 4
' The photoelectric conversion layers 3a, 3b and the upper electrode 4a are formed by patterning by photolithography.
4bを形成し、サンドイッチ構造のフォトダイオードF
D及びブロッキングダイオードBDを形成する。光電変
換膜及び酸化インジウム・スズ(夏To)は、レジスト
形成後、同一マスクを用いてまず酸化インジウム・スズ
(ITO)を混酸(HCl :HNO,:H2O−1:
0.g:g)溶液でウェットエツチングし、続いて光電
変換膜をCF、、SF、、、C,CIF、等のガスを単
独又は混合した雰囲気中でドライエツチングを行なう。4b and has a sandwich structure photodiode F.
D and a blocking diode BD are formed. For the photoelectric conversion film and indium tin oxide (Natsu To), after forming a resist, first indium tin oxide (ITO) was mixed with a mixed acid (HCl:HNO,:H2O-1:
0. g: g) Wet etching with a solution, followed by dry etching of the photoelectric conversion film in an atmosphere of gases such as CF, SF, . . . C, CIF, etc. alone or in combination.
次いで、ポリイミド(日立化成製PIX−1400又は
PIX−8803,東し製フォトニース等)を1μm程
度の膜厚で塗布し、所望の箇所にコンタクト孔6a、6
bを形成する。コンタクト孔6a、6b形成場所として
は、フォトダイオードPD及びブロッキングダイオード
BDともに、下部電極2.光電変換層3.上部電極4の
サンドイッチ構造以外の部分に作製する。これは、後述
する配線層着膜時に、ITOで形成された透明電極4に
スパッタ法又は蒸着による配線材料のメタルが拡散して
も、ダイオード部分に影響を与えないようにし、ダイー
ドの劣化(リーク電流が大きくなる)を防止するためで
ある。また、上記実施例においては、光電変換層3a、
3bのドーピング層(図示せず)は光電変換層3a、3
bのa −5i層と同じパターンで形成したが、光電変
換層3a、3bの金属電極2a、2b側のドーピング層
(p層若しくはn層)を金属電極2a、2b上のみに形
成すれば、更にダイオードの劣化を防止することができ
、容量も低減できる。Next, polyimide (Hitachi Chemical's PIX-1400 or PIX-8803, Toshi's Photonice, etc.) is applied to a film thickness of about 1 μm, and contact holes 6a, 6 are formed at desired locations.
form b. The contact holes 6a and 6b are formed at the lower electrode 2. for both the photodiode PD and the blocking diode BD. Photoelectric conversion layer 3. It is fabricated on a portion of the upper electrode 4 other than the sandwich structure. This prevents diode deterioration (leakage) from affecting the diode portion even if the wiring material metal diffuses into the transparent electrode 4 made of ITO by sputtering or vapor deposition during wiring layer deposition, which will be described later. This is to prevent the current from increasing. Further, in the above embodiment, the photoelectric conversion layer 3a,
The doped layer 3b (not shown) is the photoelectric conversion layer 3a, 3
Although it was formed in the same pattern as the a-5i layer of b, if the doped layer (p layer or n layer) on the metal electrodes 2a, 2b side of the photoelectric conversion layers 3a, 3b is formed only on the metal electrodes 2a, 2b, Furthermore, deterioration of the diode can be prevented and the capacitance can be reduced.
次に、配線材料としてバリヤメタル(Cr、Ta、Ti
、TiN、Ni、Mo又はこれらの合金)をスパッタ法
又は蒸着により500A程度の膜厚に着膜する。前記バ
リヤメタルは上部電極4となるITOと配線材料(AI
)とのコンタクト抵抗を下げるために設けたものである
。Next, barrier metals (Cr, Ta, Ti) are used as wiring materials.
, TiN, Ni, Mo, or an alloy thereof) to a thickness of about 500 A by sputtering or vapor deposition. The barrier metal is made of ITO, which becomes the upper electrode 4, and wiring material (AI).
) is provided to lower the contact resistance with the
バリヤメタル着膜後、配線材料(AI)をスパッタ法又
は蒸着により着膜し、フォトリソ法により一枚のマスク
でレジストパターン(図示せず)を形成し、配線材料(
Al)をリン酸にてエツチングし、更にバリヤメタルを
エツチングして引き出し配線7a、7b及びバリヤメタ
ル層8a、8bを形成する。この際、バリヤメタルをモ
リブデン(MO)で形成すれば、配線材料(AI)と同
じエツチング液を使用することができ、プロセスが簡便
になる。After depositing the barrier metal film, a wiring material (AI) is deposited by sputtering or vapor deposition, and a resist pattern (not shown) is formed using a single mask by photolithography.
Al) is etched with phosphoric acid, and the barrier metal is further etched to form lead wirings 7a, 7b and barrier metal layers 8a, 8b. At this time, if the barrier metal is made of molybdenum (MO), the same etching solution as that for the wiring material (AI) can be used, which simplifies the process.
本実施例では、ブロッキングダイオードBDを、その上
部が遮光された構造としたが、上部を遮光せずブロッキ
ングダイオードにフォトダイオードの機能をもたせても
よい。すなわち、駆動回路側のダイオードにブロッキン
グダイオードの機能があれば、フォトダイオードの機能
は2個のダイオドの片方若しくは両方にあってもよい。In this embodiment, the blocking diode BD has a structure in which its upper part is shielded from light, but the blocking diode may have the function of a photodiode without shielding its upper part from light. That is, if the diode on the drive circuit side has the function of a blocking diode, one or both of the two diodes may have the function of a photodiode.
また実施例では1ラインのイメージセンサを用いて説明
したが、受光素子を2次元に並べれば2次元のイメージ
センサにする二とができる。Furthermore, although the embodiment has been described using a one-line image sensor, a two-dimensional image sensor can be obtained by arranging the light receiving elements two-dimensionally.
さらに、実施例では上部より光が入射する構造のイメー
ジセンサについて説明したが、第5図及び第6図の従来
例のように、下部から光が入射する構造のイメージセン
サとしてもよい。この場合、絶縁基板1を透明部材で形
成し、下部電極2a。Further, in the embodiment, an image sensor having a structure in which light enters from the top has been described, but an image sensor having a structure in which light enters from the bottom may be used, as in the conventional examples shown in FIGS. 5 and 6. In this case, the insulating substrate 1 is formed of a transparent material, and the lower electrode 2a is formed of a transparent material.
2bを透明電極とし、従来例の第6図に示すように、ブ
ロッキングダイオードBDの下方に遮光膜10と同様の
効果を有するものを形成すればよい。2b is a transparent electrode, and as shown in FIG. 6 of the conventional example, a film having the same effect as the light shielding film 10 may be formed below the blocking diode BD.
また、第11図に示すように、読み取り回路に積分器S
を用いた場合、フォトダイオード部の容量が減ると入力
部容量を減らせることになるので、積分器Sて発生する
ノイズが減少しS/N比を向上させることかできる。In addition, as shown in FIG. 11, an integrator S is added to the reading circuit.
When using the photodiode section, the capacitance of the input section can be reduced if the capacitance of the photodiode section is reduced, so the noise generated by the integrator S can be reduced and the S/N ratio can be improved.
本実施例によれば、配線と上部電極との間に、高融点金
属又はこれらの合金を介在させることにより、接続部分
の抵抗を低くして配線抵抗を下げることかできるので、
センサの信号読み取りの時定数を小さくてき、読み取り
速度の向上を図ることができる。According to this embodiment, by interposing a high melting point metal or an alloy thereof between the wiring and the upper electrode, it is possible to lower the resistance of the connection part and lower the wiring resistance.
It is possible to reduce the time constant of sensor signal reading and improve the reading speed.
また、下部電極に対向しない部分にコンタクト部分を形
成するので、配線を形成する際に生じる配線材料の拡散
と成膜する際のダメージによるダイオードの劣化を防止
でき、ダイオードのV−I特性を良好にしてセンサの読
み取り速度の向上を図ることができる。In addition, since the contact part is formed in a part that does not face the lower electrode, it is possible to prevent deterioration of the diode due to diffusion of the wiring material that occurs when forming the wiring and damage during film formation, and improve the V-I characteristics of the diode. It is possible to improve the reading speed of the sensor.
更に、配線下部の不要な電極部分を除去できるので、ダ
イオードの容量を減らすことができ、センサの信号読み
取りの時定数を小さくてき読み取り速度の向上を図るこ
とができる。Further, since unnecessary electrode portions below the wiring can be removed, the capacitance of the diode can be reduced, and the time constant for reading the signal of the sensor can be reduced, thereby improving the reading speed.
(発明の効果)
請求項1の配線構造によれば、配線と電極との間に、高
融点金属を介在させることにより、接続部分の抵抗を低
くして配線抵抗を下げることができ、配線と電極との間
で特性が良好な接合を確保することができる。(Effects of the Invention) According to the wiring structure of claim 1, by interposing a high melting point metal between the wiring and the electrode, the resistance of the connection part can be lowered and the wiring resistance can be lowered. It is possible to ensure a bond with good characteristics between the electrode and the electrode.
請求項2のイメージセンサによれば、配線抵抗を下げる
ことより、イメージセンサの読み取り出力の低下、各受
光素子での出力の不均一化、読み取りスピードの劣化な
どを防止し、イメージセンサの性能の向上を図ることが
できる。According to the image sensor of claim 2, by lowering the wiring resistance, it is possible to prevent a decrease in the reading output of the image sensor, unevenness of output in each light receiving element, deterioration of the reading speed, etc., and improve the performance of the image sensor. You can improve your performance.
第1図は本発明実施例のイメージセンサの受光素子の断
面説明図、第2図はフォトダイオードとブロッキングダ
イオードとを極性を逆向きに直列に接続した受光素子か
ら成るイメージセンサに本発明を適用した実施例の受光
素子の断面説明図、第3図(a)乃至(e)は本実施例
の受光素子の製造工程説明図、第4図乃至第6図は従来
のイメージセンサの受光素子の断面説明図、第7図はイ
メージセンサの等鏝回路図、第8図は受光素子1ビツト
の等価回路図、第9図はダイオードのVI特性を示す図
、第10図は受光素子1ビツトの等価回路図、第11図
は読み取り回路に積分器を有するイメージセンサの等価
回路図である。
1・・・・・・絶縁基板
2a、2b・・・・・・下部電極
3a、3b・・・・・・光電変換層
4a、4b・・・・・・上部電極
5・・・・・・絶縁層
6a、6b・・・・・・コンタクト孔
7a、7b・・・・・・引き出し配線
8・・・・・・バリヤメタル層
FD・・・・・・フォトダイオード
BD・・・・・・ブロッキングダイオードA・・・・・
・受光エリア
21・・・・・・絶縁基板
22・・・・・・共通電極
23・・・・・・半導体層
24・・・・・・個別電極
25・・・・・・層間絶縁膜
26・・・・・・コンタクト孔
27・・・・・・信号引き出し配線
28・・・・・・バリヤメタル層
第1図
第2図
BD’
ゝ−2
第3図
第8図
第9図
第5
図
IGHT
第6図
第11図Fig. 1 is a cross-sectional explanatory diagram of a light-receiving element of an image sensor according to an embodiment of the present invention, and Fig. 2 shows an image sensor in which the present invention is applied to an image sensor consisting of a light-receiving element in which a photodiode and a blocking diode are connected in series with opposite polarities. FIGS. 3(a) to 3(e) are explanatory diagrams of the manufacturing process of the light receiving element of this embodiment, and FIGS. 4 to 6 are cross-sectional views of the light receiving element of the conventional image sensor. 7 is an equivalent circuit diagram of an image sensor, FIG. 8 is an equivalent circuit diagram of a 1-bit light-receiving element, FIG. 9 is a diagram showing VI characteristics of a diode, and FIG. 10 is an equivalent circuit diagram of a 1-bit light-receiving element. Equivalent Circuit Diagram FIG. 11 is an equivalent circuit diagram of an image sensor having an integrator in the reading circuit. 1...Insulating substrates 2a, 2b...Lower electrodes 3a, 3b...Photoelectric conversion layers 4a, 4b...Upper electrode 5... Insulating layers 6a, 6b...Contact holes 7a, 7b...Output wiring 8...Barrier metal layer FD...Photodiode BD...Blocking Diode A...
- Light receiving area 21...Insulating substrate 22...Common electrode 23...Semiconductor layer 24...Individual electrode 25...Interlayer insulating film 26 ... Contact hole 27 ... Signal lead-out wiring 28 ... Barrier metal layer Fig. 1 Fig. 2 BD' ゝ-2 Fig. 3 Fig. 8 Fig. 9 Fig. 5 IGHT Figure 6 Figure 11
Claims (2)
成され、高融点金属から成るバリヤ層と、このバリヤ層
上に形成された配線とを有する配線構造。(1) A wiring structure including an electrode mainly made of a metal oxide, a barrier layer formed on the electrode and made of a high-melting point metal, and a wiring formed on the barrier layer.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2155047A JPH0448780A (en) | 1990-06-15 | 1990-06-15 | Wiring structure and image sensor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2155047A JPH0448780A (en) | 1990-06-15 | 1990-06-15 | Wiring structure and image sensor |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0448780A true JPH0448780A (en) | 1992-02-18 |
Family
ID=15597513
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2155047A Pending JPH0448780A (en) | 1990-06-15 | 1990-06-15 | Wiring structure and image sensor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0448780A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7045399B2 (en) | 1992-12-09 | 2006-05-16 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Electronic circuit |
-
1990
- 1990-06-15 JP JP2155047A patent/JPH0448780A/en active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7045399B2 (en) | 1992-12-09 | 2006-05-16 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Electronic circuit |
| US7061016B2 (en) | 1992-12-09 | 2006-06-13 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Electronic circuit |
| US7105898B2 (en) | 1992-12-09 | 2006-09-12 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Electronic circuit |
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| US7897972B2 (en) | 1992-12-09 | 2011-03-01 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Electronic circuit |
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