JPH05167056A - 積層型固体撮像装置 - Google Patents
積層型固体撮像装置Info
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- JPH05167056A JPH05167056A JP3352868A JP35286891A JPH05167056A JP H05167056 A JPH05167056 A JP H05167056A JP 3352868 A JP3352868 A JP 3352868A JP 35286891 A JP35286891 A JP 35286891A JP H05167056 A JPH05167056 A JP H05167056A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 固体撮像素子チップ上に光導電膜を積層した
積層型固体撮像装置において、アバランシェ増倍等が生
じ得る高い電圧を光導電膜に印加できるようにして、低
残像・低焼き付きで高感度化を図る。 【構成】 半導体基板１上に電荷蓄積部２と電荷転送部
３とを設け、電荷蓄積部２と第２金属電極11を介して電
気的に接続した画素電極13を設け、該画素電極13の端部
周辺領域に高抵抗体からなる電界緩和層14を設ける。そ
して画素電極13及び電界緩和層14上に光導電膜15を積層
し、その上に透明電極16を形成して積層型固体撮像装置
を構成する。
積層型固体撮像装置において、アバランシェ増倍等が生
じ得る高い電圧を光導電膜に印加できるようにして、低
残像・低焼き付きで高感度化を図る。 【構成】 半導体基板１上に電荷蓄積部２と電荷転送部
３とを設け、電荷蓄積部２と第２金属電極11を介して電
気的に接続した画素電極13を設け、該画素電極13の端部
周辺領域に高抵抗体からなる電界緩和層14を設ける。そ
して画素電極13及び電界緩和層14上に光導電膜15を積層
し、その上に透明電極16を形成して積層型固体撮像装置
を構成する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、固体撮像素子チップ
上に光導電膜を積層して構成した積層型固体撮像装置に
関する。
上に光導電膜を積層して構成した積層型固体撮像装置に
関する。
【０００２】
【従来の技術】一般にＣＣＤ（Charge Coupled Devic
e）等を用いた固体撮像装置においては、光電変換を行
うフォトダイオード部と信号電荷の読み出しを行う回路
部とが、シリコン基板の同一平面上に配置されるため、
入射された光の利用率が悪く、高感度化に限界がある。
e）等を用いた固体撮像装置においては、光電変換を行
うフォトダイオード部と信号電荷の読み出しを行う回路
部とが、シリコン基板の同一平面上に配置されるため、
入射された光の利用率が悪く、高感度化に限界がある。
【０００３】そのためフォトダイオード部を構成する各
フォトダイオードの上部に凸形状の微小レンズを設けて
画素毎に光を集める方法や、撮像管で使用されている光
導電膜を固体撮像素子上に積層する方法が提案されてい
る。特に光導電膜を積層する方法は、感光部が素子の最
上部に配置されるため、紫外線や青色光等の利用率も高
くでき、また積層膜材料を選択することによって分光感
度を自由に設計できる利点が得られるものである。
フォトダイオードの上部に凸形状の微小レンズを設けて
画素毎に光を集める方法や、撮像管で使用されている光
導電膜を固体撮像素子上に積層する方法が提案されてい
る。特に光導電膜を積層する方法は、感光部が素子の最
上部に配置されるため、紫外線や青色光等の利用率も高
くでき、また積層膜材料を選択することによって分光感
度を自由に設計できる利点が得られるものである。
【０００４】かかる積層型固体撮像装置としては、既
に、例えば、ＣＣＤチップ上にａ−Si：Ｈ（水素化アモ
ルファスシリコン）膜を積層したもの（テレビジョン学
会全国大会論文集，３−５，1983，pp45〜46），ＭＯＳ
撮像素子上にSe−As−Te（サチコン）膜を積層したもの
（テレビジョン学会技術報告，ＥＤ480 ，1980，pp41〜
46），ＡＭＩ（Amplified MOS Imager）撮像素子上にａ
−Se膜を積層したもの（テレビジョン学会全国大会論文
集，２−15，1989，pp41〜42）等が学会等で報告されて
おり、光利用効率を100 ％近くに向上できること、スミ
アや偽信号（疑似信号）を低減できること等の利点が確
かめられている。
に、例えば、ＣＣＤチップ上にａ−Si：Ｈ（水素化アモ
ルファスシリコン）膜を積層したもの（テレビジョン学
会全国大会論文集，３−５，1983，pp45〜46），ＭＯＳ
撮像素子上にSe−As−Te（サチコン）膜を積層したもの
（テレビジョン学会技術報告，ＥＤ480 ，1980，pp41〜
46），ＡＭＩ（Amplified MOS Imager）撮像素子上にａ
−Se膜を積層したもの（テレビジョン学会全国大会論文
集，２−15，1989，pp41〜42）等が学会等で報告されて
おり、光利用効率を100 ％近くに向上できること、スミ
アや偽信号（疑似信号）を低減できること等の利点が確
かめられている。
【０００５】しかし、撮像管においては、光導電膜を平
滑性に優れたガラス基板上に形成し、電子ビームによっ
て信号電荷を連続的に読み出すように構成されているの
に対し、積層型固体撮像装置においては、各画素毎に分
離した画素電極上に光導電膜を積層して構成しているた
め、下地の凹凸や不均一性に起因した暗電流の増加や、
白キズと呼ばれる画像欠陥が発生し易い問題がある。
滑性に優れたガラス基板上に形成し、電子ビームによっ
て信号電荷を連続的に読み出すように構成されているの
に対し、積層型固体撮像装置においては、各画素毎に分
離した画素電極上に光導電膜を積層して構成しているた
め、下地の凹凸や不均一性に起因した暗電流の増加や、
白キズと呼ばれる画像欠陥が発生し易い問題がある。
【０００６】このため、下地の平坦化に対しては、各画
素電極の間隙に絶縁体を埋め込む方法が、例えば特開平
１−２９５４５７号公報において、既に提案されてい
る。次に上記公報開示の固体撮像装置の一画素部の一部
省略した断面構造及び平面構造を図７の（Ａ），（Ｂ）
に示す。図において、101 は画素電極、102 は画素電極
間の間隙に埋め込まれた画素分離層、103 は画素電極10
1 及び画素分離層102 上に形成された光導電膜、104 は
光導電膜103 上に設けられた透明電極、105 は配線用Al
電極、106 は半導体基板107 上に形成された信号電荷蓄
積部、108 は絶縁膜であり、画素電極間に埋め込まれた
画素分離層102 により下地の平坦化を計っている。
素電極の間隙に絶縁体を埋め込む方法が、例えば特開平
１−２９５４５７号公報において、既に提案されてい
る。次に上記公報開示の固体撮像装置の一画素部の一部
省略した断面構造及び平面構造を図７の（Ａ），（Ｂ）
に示す。図において、101 は画素電極、102 は画素電極
間の間隙に埋め込まれた画素分離層、103 は画素電極10
1 及び画素分離層102 上に形成された光導電膜、104 は
光導電膜103 上に設けられた透明電極、105 は配線用Al
電極、106 は半導体基板107 上に形成された信号電荷蓄
積部、108 は絶縁膜であり、画素電極間に埋め込まれた
画素分離層102 により下地の平坦化を計っている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】ところで上記公報開示
の構成では、画素電極と画素電極間隙との段差は減少で
きるが、光導電膜に印加する電圧を徐々に高めていく
と、画素電極の中央部よりも先に周辺部で急激に暗電流
が増加するエッジ・ブレークダウン現象が生じる。これ
は光導電膜を挟んで形成されている透明電極及び画素電
極が完全に無限遠の平行平板ではなく、画素電極が島状
に分離して配列されていることや、蓄積信号電荷量が画
素電極毎に異なる等の不均一性に起因して、画素電極の
端部周辺領域上にある光導電膜の方が、画素電極中央部
の真上にある光導電膜よりも、膜内電界が強まる電界集
中が生じるためである。これにより、光導電膜に印加で
きる最大電圧が制限され、光導電性の残像や焼き付けが
十分に改善できないという問題点があった。
の構成では、画素電極と画素電極間隙との段差は減少で
きるが、光導電膜に印加する電圧を徐々に高めていく
と、画素電極の中央部よりも先に周辺部で急激に暗電流
が増加するエッジ・ブレークダウン現象が生じる。これ
は光導電膜を挟んで形成されている透明電極及び画素電
極が完全に無限遠の平行平板ではなく、画素電極が島状
に分離して配列されていることや、蓄積信号電荷量が画
素電極毎に異なる等の不均一性に起因して、画素電極の
端部周辺領域上にある光導電膜の方が、画素電極中央部
の真上にある光導電膜よりも、膜内電界が強まる電界集
中が生じるためである。これにより、光導電膜に印加で
きる最大電圧が制限され、光導電性の残像や焼き付けが
十分に改善できないという問題点があった。
【０００８】また、既に特開昭６３−３０４５５１号公
報において、撮像管における光導電膜内でのアバランシ
ェ増倍動作について提案がなされているが、このアバラ
ンシェ増倍動作は通常の光導電膜の動作電圧よりも大幅
に高い印加電圧を必要とする。例えば、膜厚が２μｍの
ａ−Se光導電膜の場合、通常の動作電圧が25Ｖ程度であ
るのに対して、アバランシェ増倍動作で10倍の増幅を行
わせる場合には、印加電圧は約240 Ｖを必要とする。
報において、撮像管における光導電膜内でのアバランシ
ェ増倍動作について提案がなされているが、このアバラ
ンシェ増倍動作は通常の光導電膜の動作電圧よりも大幅
に高い印加電圧を必要とする。例えば、膜厚が２μｍの
ａ−Se光導電膜の場合、通常の動作電圧が25Ｖ程度であ
るのに対して、アバランシェ増倍動作で10倍の増幅を行
わせる場合には、印加電圧は約240 Ｖを必要とする。
【０００９】前記特開平１−２９５４５７号公報開示の
平坦化を施した積層型固体撮像装置の場合、アバランシ
ェ増倍動作に必要な高い電界を光導電膜を印加していく
と、エッジブレークダウンが引き金となって、画像上に
白点キズが多数発生し、やがて透明電極と画素電極が電
気的に短絡して、最終的には撮像素子全体が破壊してし
まうという問題点もあった。
平坦化を施した積層型固体撮像装置の場合、アバランシ
ェ増倍動作に必要な高い電界を光導電膜を印加していく
と、エッジブレークダウンが引き金となって、画像上に
白点キズが多数発生し、やがて透明電極と画素電極が電
気的に短絡して、最終的には撮像素子全体が破壊してし
まうという問題点もあった。
【００１０】本発明は、従来の積層型固体撮像装置にお
ける上記問題点を解消するためになされたもので、画素
電極周辺部で生じるエッジ・ブレークダウン現象を阻止
し、十分高い電圧を光導電膜に均等に印加できるように
した、低残像，低焼き付きで高感度の積層型固体撮像装
置を提供することを目的とする。
ける上記問題点を解消するためになされたもので、画素
電極周辺部で生じるエッジ・ブレークダウン現象を阻止
し、十分高い電圧を光導電膜に均等に印加できるように
した、低残像，低焼き付きで高感度の積層型固体撮像装
置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段及び作用】上記問題点を解
決するため、本発明は、半導体基板上に信号電荷蓄積部
及び信号電荷読み出し部が複数個配列され、且つ最上部
に各信号電荷蓄積部に電気的に接続された画素電極が形
成された固体撮像素子チップと、該固体撮像素子チップ
上に積層された光導電膜とを備えた積層型固体撮像装置
において、前記画素電極の端部周辺領域を高抵抗体から
なる電界緩和層で覆い、該画素電極の端部周辺領域と前
記光導電膜との間に電界緩和層を介在させて構成するも
のである。
決するため、本発明は、半導体基板上に信号電荷蓄積部
及び信号電荷読み出し部が複数個配列され、且つ最上部
に各信号電荷蓄積部に電気的に接続された画素電極が形
成された固体撮像素子チップと、該固体撮像素子チップ
上に積層された光導電膜とを備えた積層型固体撮像装置
において、前記画素電極の端部周辺領域を高抵抗体から
なる電界緩和層で覆い、該画素電極の端部周辺領域と前
記光導電膜との間に電界緩和層を介在させて構成するも
のである。
【００１２】このように構成した積層型固体撮像装置に
おいては、画素電極の端部周辺領域上に電界緩和層が設
けられているため、画素電極の端部周辺領域における電
界集中が緩和され、光導電膜にアバランシェ増倍動作が
生じ得る高い電圧を印加しても、画素電極周辺領域での
局所的な電界の集中に基づく暗電流の増加が生じないた
め、画素電極全域で光導電膜の安定したアバランシェ増
倍が行えると同時に、光導電膜内での信号電荷の走行性
が高まるため、光導電性の残像や焼き付きが低減され
る。
おいては、画素電極の端部周辺領域上に電界緩和層が設
けられているため、画素電極の端部周辺領域における電
界集中が緩和され、光導電膜にアバランシェ増倍動作が
生じ得る高い電圧を印加しても、画素電極周辺領域での
局所的な電界の集中に基づく暗電流の増加が生じないた
め、画素電極全域で光導電膜の安定したアバランシェ増
倍が行えると同時に、光導電膜内での信号電荷の走行性
が高まるため、光導電性の残像や焼き付きが低減され
る。
【００１３】
【実施例】次に実施例について説明する。図１の（Ａ）
は、本発明に係る積層型固体撮像装置の第１実施例の一
画素部の概略構造を示す断面図であり、図１の（Ｂ）は
その平面図である。この実施例は、信号読み出し部にＭ
ＯＳを用いたもので、図において、１はｐ型半導体基
板、２，３は該半導体基板１上に形成されたＭＯＳのｎ
+ 電荷蓄積部及び電荷転送部、４はｐ+ 画素分離領域、
５は該画素分離領域４上に形成されたフィールド絶縁膜
である。６はゲート絶縁膜、７はＭＯＳのゲート電極、
８は第１絶縁膜、９は第１絶縁膜８に設けたコンタクト
ホールを介して電荷転送部３と電気的に導通された第１
金属電極、10は第２絶縁膜、11は第２絶縁膜10に設けら
れたコンタクトホールを介して電荷蓄積部２と電気的に
導通され画素毎に独立して設けられた第２金属電極であ
る。12は第３絶縁膜、13は第３絶縁膜上に形成され第２
金属電極11と電気的に導通された画素電極、14は該画素
電極13の端部周辺領域を覆うように設けられた断面がテ
ーパー面を有する台形状の高抵抗体からなる電界緩和
層、15は画素電極13及び電界緩和層14上に設けられた光
導電膜、16は該光導電膜15上に形成された透明電極であ
る。
は、本発明に係る積層型固体撮像装置の第１実施例の一
画素部の概略構造を示す断面図であり、図１の（Ｂ）は
その平面図である。この実施例は、信号読み出し部にＭ
ＯＳを用いたもので、図において、１はｐ型半導体基
板、２，３は該半導体基板１上に形成されたＭＯＳのｎ
+ 電荷蓄積部及び電荷転送部、４はｐ+ 画素分離領域、
５は該画素分離領域４上に形成されたフィールド絶縁膜
である。６はゲート絶縁膜、７はＭＯＳのゲート電極、
８は第１絶縁膜、９は第１絶縁膜８に設けたコンタクト
ホールを介して電荷転送部３と電気的に導通された第１
金属電極、10は第２絶縁膜、11は第２絶縁膜10に設けら
れたコンタクトホールを介して電荷蓄積部２と電気的に
導通され画素毎に独立して設けられた第２金属電極であ
る。12は第３絶縁膜、13は第３絶縁膜上に形成され第２
金属電極11と電気的に導通された画素電極、14は該画素
電極13の端部周辺領域を覆うように設けられた断面がテ
ーパー面を有する台形状の高抵抗体からなる電界緩和
層、15は画素電極13及び電界緩和層14上に設けられた光
導電膜、16は該光導電膜15上に形成された透明電極であ
る。
【００１４】次に、図１に示した第１実施例の積層型固
体撮像装置の製造工程を、図２に基づいて説明する。ま
ず図２の（Ａ）に示すように、ｐ型半導体１の表面層の
トランジスタ領域に相当する部分を除く領域にｐ+ 画素
分離領域４を備えたフィールド絶縁膜５を形成する。次
にゲート絶縁膜６を形成した後、多結晶シリコンあるい
はMo等よりなるＭＯＳのゲート電極７を形成する。更に
イオン注入法によりＭＯＳの電荷蓄積部２と電荷転送部
３を形成する。
体撮像装置の製造工程を、図２に基づいて説明する。ま
ず図２の（Ａ）に示すように、ｐ型半導体１の表面層の
トランジスタ領域に相当する部分を除く領域にｐ+ 画素
分離領域４を備えたフィールド絶縁膜５を形成する。次
にゲート絶縁膜６を形成した後、多結晶シリコンあるい
はMo等よりなるＭＯＳのゲート電極７を形成する。更に
イオン注入法によりＭＯＳの電荷蓄積部２と電荷転送部
３を形成する。
【００１５】次いで図２の（Ｂ）に示すように、これら
の上に第１絶縁膜８を堆積した後に、第１絶縁膜８に設
けたコンタクトホールを介して電荷転送部３と電気的に
導通された第１金属電極９を形成する。更にこの上に第
２絶縁膜10を堆積した後に、該第２絶縁膜10に設けたコ
ンタクトホールを介して電荷蓄積部２と電気的に導通さ
れ画素毎に独立して第２金属電極11を形成する。この段
階では素子の表面には数μｍの凹凸が生じている。そこ
で、次に形成される画素電極の表面形状を平坦にする目
的で、無機系又は有機系材料を用いたＳＯＧ（スピン・
オン・ガラス）法等により第３絶縁膜12を形成し、更に
第３絶縁膜12の表面を異方性又は等方性のドライ又はウ
ェットエッチングにより削って、第２金属電極11の一部
を露出させる。
の上に第１絶縁膜８を堆積した後に、第１絶縁膜８に設
けたコンタクトホールを介して電荷転送部３と電気的に
導通された第１金属電極９を形成する。更にこの上に第
２絶縁膜10を堆積した後に、該第２絶縁膜10に設けたコ
ンタクトホールを介して電荷蓄積部２と電気的に導通さ
れ画素毎に独立して第２金属電極11を形成する。この段
階では素子の表面には数μｍの凹凸が生じている。そこ
で、次に形成される画素電極の表面形状を平坦にする目
的で、無機系又は有機系材料を用いたＳＯＧ（スピン・
オン・ガラス）法等により第３絶縁膜12を形成し、更に
第３絶縁膜12の表面を異方性又は等方性のドライ又はウ
ェットエッチングにより削って、第２金属電極11の一部
を露出させる。
【００１６】次に図２の（Ｃ）に示すように、これらの
上に金属等よりなる画素電極13を形成する。この際、画
素電極13は平坦に形成される。次いで、この画素電極13
上に再び無機系又は有機系材料を用いてＳＯＧ法等によ
り第４絶縁膜17を、およそ0.５μｍの膜厚に形成する。
更に画素電極周辺部及び画素電極間の間隙部の上部に相
当する部分を覆うようにレジストパターン18を形成す
る。続いて図２の（Ｄ）に示すように、ウェット又はド
ライ等の等方性エッチング法によりエッチングすること
によって、断面がテーパー面をもつ台形状の電界緩和層
14を形成し、レジストパターン18を除去することによ
り、図２の（Ｅ）に示すように、画素電極13の端部周辺
領域に電界緩和層14を備えたＭＯＳ型固体撮像素子チッ
プが得られる。
上に金属等よりなる画素電極13を形成する。この際、画
素電極13は平坦に形成される。次いで、この画素電極13
上に再び無機系又は有機系材料を用いてＳＯＧ法等によ
り第４絶縁膜17を、およそ0.５μｍの膜厚に形成する。
更に画素電極周辺部及び画素電極間の間隙部の上部に相
当する部分を覆うようにレジストパターン18を形成す
る。続いて図２の（Ｄ）に示すように、ウェット又はド
ライ等の等方性エッチング法によりエッチングすること
によって、断面がテーパー面をもつ台形状の電界緩和層
14を形成し、レジストパターン18を除去することによ
り、図２の（Ｅ）に示すように、画素電極13の端部周辺
領域に電界緩和層14を備えたＭＯＳ型固体撮像素子チッ
プが得られる。
【００１７】次に、このチップ上に図２では図示しない
が、光導電膜15を積層する（図１参照）。光導電膜15と
しては、電子注入阻止強化層として膜厚1000ÅのAs2 Se
3 を、また光電変換層として膜厚２μｍのａ−Seを順次
クラスターイオンビーム蒸着法により積層し、次いで正
孔注入阻止強化層として膜厚160 ÅのCeＯ2 を高真空蒸
着法により積層して形成する。最後に、透明電極16とし
て膜厚500 ÅのＩＴＯをスパッタ法により成膜して、積
層型固体撮像装置を完成する。
が、光導電膜15を積層する（図１参照）。光導電膜15と
しては、電子注入阻止強化層として膜厚1000ÅのAs2 Se
3 を、また光電変換層として膜厚２μｍのａ−Seを順次
クラスターイオンビーム蒸着法により積層し、次いで正
孔注入阻止強化層として膜厚160 ÅのCeＯ2 を高真空蒸
着法により積層して形成する。最後に、透明電極16とし
て膜厚500 ÅのＩＴＯをスパッタ法により成膜して、積
層型固体撮像装置を完成する。
【００１８】図３は、上記実施例に基づいて製作した積
層型固体撮像装置に対して透明電極に印加する正の電圧
を変化させた場合の装置の出力信号電流（室温で青色光
照射）及び暗電流の変化を示す図であり、また比較のた
め従来の平坦化法による積層型固体撮像装置の特性も合
わせて示している。図３において、曲線ａ，ｂは本発明
に係る固体撮像装置の信号電流及び暗電流であり、曲線
ａ′，ｂ′は従来装置の信号電流及び暗電流である。
層型固体撮像装置に対して透明電極に印加する正の電圧
を変化させた場合の装置の出力信号電流（室温で青色光
照射）及び暗電流の変化を示す図であり、また比較のた
め従来の平坦化法による積層型固体撮像装置の特性も合
わせて示している。図３において、曲線ａ，ｂは本発明
に係る固体撮像装置の信号電流及び暗電流であり、曲線
ａ′，ｂ′は従来装置の信号電流及び暗電流である。
【００１９】図３からわかるように、本発明に係る積層
型固体撮像装置の場合、印加電圧を高めても暗電流は従
来装置よりも極めて低く抑えられている。そのため、ａ
−Seからなる光導電膜内でアバランシェ増倍が生じる24
0 Ｖという高い電圧を印加することができ、その時の信
号電流は50Ｖ印加時の約10倍の高い値が得られる。また
本発明による積層型固体撮像装置においては、白キズが
少なく、焼き付きや残像も認められなかった。
型固体撮像装置の場合、印加電圧を高めても暗電流は従
来装置よりも極めて低く抑えられている。そのため、ａ
−Seからなる光導電膜内でアバランシェ増倍が生じる24
0 Ｖという高い電圧を印加することができ、その時の信
号電流は50Ｖ印加時の約10倍の高い値が得られる。また
本発明による積層型固体撮像装置においては、白キズが
少なく、焼き付きや残像も認められなかった。
【００２０】図４の（Ａ），（Ｂ）は、本発明の第２実
施例を示す一部省略した断面図及び平面図である。この
実施例は、画素電極間の間隙部に沿って凹部が形成され
たテーパー面を有する電界緩和層24を設けたものであ
る。このような構成の電界緩和層24を形成するには、図
２に示した第１実施例の製造工程における図２の（Ｃ）
に示した工程において、平坦な画素電極13を形成した
後、高抵抗材料であるSiＯ2 被膜をＣＶＤ法あるいはス
パッタ法により膜厚0.１μｍに形成する。次に画素電極
周辺部のみを覆うレジストパターンを形成して、他の部
分を異方性又は等方性のエッチング法により画素電極13
が露出するまでエッチングして、上記形状の電界緩和層
24を形成する。その後、第１実施例と同様に、光導電膜
15と透明電極16を積層して、積層型固体撮像装置を得
る。
施例を示す一部省略した断面図及び平面図である。この
実施例は、画素電極間の間隙部に沿って凹部が形成され
たテーパー面を有する電界緩和層24を設けたものであ
る。このような構成の電界緩和層24を形成するには、図
２に示した第１実施例の製造工程における図２の（Ｃ）
に示した工程において、平坦な画素電極13を形成した
後、高抵抗材料であるSiＯ2 被膜をＣＶＤ法あるいはス
パッタ法により膜厚0.１μｍに形成する。次に画素電極
周辺部のみを覆うレジストパターンを形成して、他の部
分を異方性又は等方性のエッチング法により画素電極13
が露出するまでエッチングして、上記形状の電界緩和層
24を形成する。その後、第１実施例と同様に、光導電膜
15と透明電極16を積層して、積層型固体撮像装置を得
る。
【００２１】この実施例による積層型固体撮像装置で
は、第１実施例と同様に、光導電膜に高い電圧を印加で
き、高感度で且つ低暗電流，低残像，低焼き付きが得ら
れる。
は、第１実施例と同様に、光導電膜に高い電圧を印加で
き、高感度で且つ低暗電流，低残像，低焼き付きが得ら
れる。
【００２２】図５及び図６は、第３及び第４実施例を示
す一部省略した概略断面図である。図５に示した第３実
施例は、断面を３角形状とした電界緩和層34を用いたも
ので、このような形状の電界緩和層34を形成するには、
図２に示した第１実施例の製造工程における図２の
（Ｃ）に示した第４絶縁膜17のウェットエッチングをオ
ーバーぎみにすることにより形成する。図６に示した第
４実施例は、高抵抗膜を画素電極13の端部のみに形成し
電界緩和層44としたものであり、このような電界緩和層
44を形成した場合には、光導電膜15は基板１の回転と斜
め方向からの蒸着法の併用により積層形成する。
す一部省略した概略断面図である。図５に示した第３実
施例は、断面を３角形状とした電界緩和層34を用いたも
ので、このような形状の電界緩和層34を形成するには、
図２に示した第１実施例の製造工程における図２の
（Ｃ）に示した第４絶縁膜17のウェットエッチングをオ
ーバーぎみにすることにより形成する。図６に示した第
４実施例は、高抵抗膜を画素電極13の端部のみに形成し
電界緩和層44としたものであり、このような電界緩和層
44を形成した場合には、光導電膜15は基板１の回転と斜
め方向からの蒸着法の併用により積層形成する。
【００２３】電界緩和層の構成材料としては、上記実施
例ではSiＯ2を用いたものを示したが、この他に、TiＯ
2 ，CeＯ2 ，GeＯ2 ，Al2 Ｏ3 ，Ta2 Ｏ5 ，ＷＯ3 ，Mo
Ｏ3 ，MgＯ，PbＯ，BeＯ，Ｖ2 Ｏ5 ，NiＯ，Co2 Ｏ3 ，
SiＣ，Si3 Ｎ4 ，As2 Se3 等を主成分とし、比抵抗が光
導電膜と同等もしくはそれ以上の高抵抗材料であれば同
様に用いることができ、電界緩和層の膜厚としては、50
Å以上で１μｍ以下が望ましく、特に断面がテーパー形
状をもつものが最適である。
例ではSiＯ2を用いたものを示したが、この他に、TiＯ
2 ，CeＯ2 ，GeＯ2 ，Al2 Ｏ3 ，Ta2 Ｏ5 ，ＷＯ3 ，Mo
Ｏ3 ，MgＯ，PbＯ，BeＯ，Ｖ2 Ｏ5 ，NiＯ，Co2 Ｏ3 ，
SiＣ，Si3 Ｎ4 ，As2 Se3 等を主成分とし、比抵抗が光
導電膜と同等もしくはそれ以上の高抵抗材料であれば同
様に用いることができ、電界緩和層の膜厚としては、50
Å以上で１μｍ以下が望ましく、特に断面がテーパー形
状をもつものが最適である。
【００２４】また上記実施例では、固体撮像素子チップ
としてＭＯＳ型撮像素子チップを用い、積層する光導電
膜としてａ−Se膜を用いたものを示したが、固体撮像素
子チップとしてはＣＣＤやＡＭＩ素子等を用いたものに
も本発明を適用することができ、また光導電膜として
も、ａ−Se膜以外にａ−Si：Ｈ，ａ−Si：Ｂ：Ｈ，ａ−
SiＣ：Ｈ等も用いることができる。更に本発明は２次元
の固体撮像装置のみならず、１次元の固体撮像装置にも
適用でき、同様の作用効果が得られる。
としてＭＯＳ型撮像素子チップを用い、積層する光導電
膜としてａ−Se膜を用いたものを示したが、固体撮像素
子チップとしてはＣＣＤやＡＭＩ素子等を用いたものに
も本発明を適用することができ、また光導電膜として
も、ａ−Se膜以外にａ−Si：Ｈ，ａ−Si：Ｂ：Ｈ，ａ−
SiＣ：Ｈ等も用いることができる。更に本発明は２次元
の固体撮像装置のみならず、１次元の固体撮像装置にも
適用でき、同様の作用効果が得られる。
【００２５】
【発明の効果】以上実施例に基づいて説明したように、
本発明によれば、画素電極の端部周辺領域上に電界緩和
層が設けられているので、光導電膜に高い電圧を印加し
ても画素電極周辺領域での局所的な電界の集中に基づく
暗電流の増加が生じないため、画素電極全域で光導電膜
の安定したアバランシェ増倍が行え、高感度で残像や焼
き付きの低減した積層型固体撮像装置が得られる。
本発明によれば、画素電極の端部周辺領域上に電界緩和
層が設けられているので、光導電膜に高い電圧を印加し
ても画素電極周辺領域での局所的な電界の集中に基づく
暗電流の増加が生じないため、画素電極全域で光導電膜
の安定したアバランシェ増倍が行え、高感度で残像や焼
き付きの低減した積層型固体撮像装置が得られる。
【図１】本発明に係る積層型固体撮像装置の第１実施例
を示す概略断面図及び平面図である。
を示す概略断面図及び平面図である。
【図２】第１実施例の製造工程を示す図である。
【図３】第１実施例及び従来例の印加電圧に対する信号
電流及び暗電流特性を示す図である。
電流及び暗電流特性を示す図である。
【図４】第２実施例を示す概略断面図及び平面図であ
る。
る。
【図５】第３実施例を示す概略断面図である。
【図６】第４実施例を示す概略断面図である。
【図７】従来の平坦化した積層型固体撮像装置の構成例
を示す概略断面図及び平面図である。
を示す概略断面図及び平面図である。
１ ｐ型半導体基板 ２ 電荷蓄積部 ３ 電荷転送部 ４ 画素分離領域 ５ フィールド絶縁膜 ６ ゲート絶縁膜 ７ ゲート電極 ８ 第１絶縁膜 ９ 第１金属電極 10 第２絶縁膜 11 第２金属電極 12 第３絶縁膜 13 画素電極 14 電界緩和層 15 光導電膜 16 透明電極
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松沢 幸雄 東京都渋谷区幡ケ谷２丁目43番２号 オリ ンパス光学工業株式会社内 (72)発明者 山崎 順一 東京都世田谷区砧１丁目10番11号 日本放 送協会放送技術研究所内 (72)発明者 丸山 裕孝 東京都世田谷区砧１丁目10番11号 日本放 送協会放送技術研究所内 (72)発明者 宮川 和典 東京都世田谷区砧１丁目10番11号 日本放 送協会放送技術研究所内 (72)発明者 安藤 文彦 東京都世田谷区砧１丁目10番11号 日本放 送協会放送技術研究所内 (72)発明者 竹歳 和久 東京都世田谷区砧１丁目10番11号 日本放 送協会放送技術研究所内
Claims (4)
- 【請求項１】 半導体基板上に信号電荷蓄積部及び信号
電荷読み出し部が複数個配列され、且つ最上部に各信号
電荷蓄積部に電気的に接続された画素電極が形成された
固体撮像素子チップと、該固体撮像素子チップ上に積層
された光導電膜とを備えた積層型固体撮像装置におい
て、前記画素電極の端部周辺領域を高抵抗体からなる電
界緩和層で覆い、該画素電極の端部周辺領域と前記光導
電膜との間に電界緩和層を介在させたことを特徴とする
積層型固体撮像装置。 - 【請求項２】 前記電界緩和層の比抵抗は、光導電膜と
同等もしくはそれ以上で、その膜厚は50Å以上１μｍ以
下であることを特徴とする請求項１記載の積層型固体撮
像装置。 - 【請求項３】 前記電界緩和層は、その厚さ方向の断面
がテーパ形状であることを特徴とする請求項１又は２記
載の積層型固体撮像装置。 - 【請求項４】 前記光導電膜に、膜内でアバランシェ増
倍が生じ得る高い電圧を印加できるように構成されてい
ることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載
の積層型固体撮像装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3352868A JPH05167056A (ja) | 1991-12-17 | 1991-12-17 | 積層型固体撮像装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3352868A JPH05167056A (ja) | 1991-12-17 | 1991-12-17 | 積層型固体撮像装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05167056A true JPH05167056A (ja) | 1993-07-02 |
Family
ID=18426998
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3352868A Withdrawn JPH05167056A (ja) | 1991-12-17 | 1991-12-17 | 積層型固体撮像装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05167056A (ja) |
Cited By (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JP2007142283A (ja) * | 2005-11-21 | 2007-06-07 | Fujifilm Corp | 放射線画像検出器および放射線画像検出器の製造方法 |
| JP2008098330A (ja) * | 2006-10-11 | 2008-04-24 | Fujifilm Corp | 放射線画像検出器 |
| JP2008159711A (ja) * | 2006-12-21 | 2008-07-10 | Hamamatsu Photonics Kk | 半導体光検出素子及び放射線検出装置 |
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| US7791012B2 (en) | 2006-09-29 | 2010-09-07 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device comprising photoelectric conversion element and high-potential and low-potential electrodes |
| JP2013093353A (ja) * | 2011-10-24 | 2013-05-16 | Fujifilm Corp | 有機撮像素子 |
| US9124827B2 (en) | 2010-12-22 | 2015-09-01 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Image-capturing apparatus having a control unit to vary a variable sensitivity voltage based on an output level of image-captured data |
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| JP2023012379A (ja) * | 2021-07-13 | 2023-01-25 | 株式会社ジャパンディスプレイ | 検出装置 |
-
1991
- 1991-12-17 JP JP3352868A patent/JPH05167056A/ja not_active Withdrawn
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19990311 |