JPS586164A - 固体撮像装置 - Google Patents
固体撮像装置Info
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- JPS586164A JPS586164A JP56104885A JP10488581A JPS586164A JP S586164 A JPS586164 A JP S586164A JP 56104885 A JP56104885 A JP 56104885A JP 10488581 A JP10488581 A JP 10488581A JP S586164 A JPS586164 A JP S586164A
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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
- 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
- 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
- H10F30/00—Individual radiation-sensitive semiconductor devices in which radiation controls the flow of current through the devices, e.g. photodetectors
- H10F30/20—Individual radiation-sensitive semiconductor devices in which radiation controls the flow of current through the devices, e.g. photodetectors the devices having potential barriers, e.g. phototransistors
- H10F30/21—Individual radiation-sensitive semiconductor devices in which radiation controls the flow of current through the devices, e.g. photodetectors the devices having potential barriers, e.g. phototransistors the devices being sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation
- H10F30/22—Individual radiation-sensitive semiconductor devices in which radiation controls the flow of current through the devices, e.g. photodetectors the devices having potential barriers, e.g. phototransistors the devices being sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation the devices having only one potential barrier, e.g. photodiodes
- H10F30/223—Individual radiation-sensitive semiconductor devices in which radiation controls the flow of current through the devices, e.g. photodetectors the devices having potential barriers, e.g. phototransistors the devices being sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation the devices having only one potential barrier, e.g. photodiodes the potential barrier being a PIN barrier
- H10F30/2235—Individual radiation-sensitive semiconductor devices in which radiation controls the flow of current through the devices, e.g. photodetectors the devices having potential barriers, e.g. phototransistors the devices being sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation the devices having only one potential barrier, e.g. photodiodes the potential barrier being a PIN barrier the devices comprising Group IV amorphous materials
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は固体Ｄ＆偉装置に関するものであり、更に詳し
くは走査回路上に光検出部を設けた積層型固体連像装置
に関するものである。
くは走査回路上に光検出部を設けた積層型固体連像装置
に関するものである。
従来の固体撮像装置は、マ） ＩＪソックス状配置され
たフォトダイオードの如き光検出部と、更にこの光検出
部で検出された信号を順次選択する走査回路とから構成
されている。
たフォトダイオードの如き光検出部と、更にこの光検出
部で検出された信号を順次選択する走査回路とから構成
されている。
例えば光検出部のマトリックスとＸＹ走査のためのＩｌ
ｌ、弁効果トランジスタ回路を組合せたもの（以下ＸＹ
マトリックス型という。例えば特公昭４５−３０７６８
号公報に記載されている。）同じく光検出部のマトリッ
クスとバケットプリゲートデバイス（ＢＢＤ）、チャー
ジカップルドデバイス（ＣＣＯ）あるいは呼び水転送（
ＣＰＴ）型電荷転送部を組合せたもの（これらは、例え
ば特開昭４６−１２２１号、同４７−２６０９１号公報
及び「電子材料」誌、１９８０年３月号、第６頁以降に
記載されている。）などがある。しかしながら、これら
公知の固体撮像装置においては光検出部とこの光検出部
で検出した信号を順次選択する回路（上記ＸＹマトリッ
クス回路、電荷転送回路及びこれらの回路に電荷を送り
込むスイッチ素子としての電界効果トランジスタなどを
包含する）とが同一平面上に二次元的に配置されている
ので装置の単位面積当りの光利用効率が健めて低いとい
う欠点があった。
ｌ、弁効果トランジスタ回路を組合せたもの（以下ＸＹ
マトリックス型という。例えば特公昭４５−３０７６８
号公報に記載されている。）同じく光検出部のマトリッ
クスとバケットプリゲートデバイス（ＢＢＤ）、チャー
ジカップルドデバイス（ＣＣＯ）あるいは呼び水転送（
ＣＰＴ）型電荷転送部を組合せたもの（これらは、例え
ば特開昭４６−１２２１号、同４７−２６０９１号公報
及び「電子材料」誌、１９８０年３月号、第６頁以降に
記載されている。）などがある。しかしながら、これら
公知の固体撮像装置においては光検出部とこの光検出部
で検出した信号を順次選択する回路（上記ＸＹマトリッ
クス回路、電荷転送回路及びこれらの回路に電荷を送り
込むスイッチ素子としての電界効果トランジスタなどを
包含する）とが同一平面上に二次元的に配置されている
ので装置の単位面積当りの光利用効率が健めて低いとい
う欠点があった。
近年に至り、上記の固体撮像装置の光桝出部に代えて光
導電体を上記走査回路に積層して多層構造とすることに
よって光利用効率を高めたものが開発さ九ている。例え
ば電界効果型トランジスターを用いたＸＹマトリックス
型の走査回路の上に光導電体を積層した固体撮像装置が
特開昭４９−９１１１６号公報に、あるいはＢＢＤ型、
ＣＣＤ型の走査回路の上にｎ−ｖｒ族化合物半導体のへ
テロ接合を用いた多結晶蒸着暖な設けた固体撮像装置が
特開昭５５−２７７７２号公報にそれぞれ示されている
。
導電体を上記走査回路に積層して多層構造とすることに
よって光利用効率を高めたものが開発さ九ている。例え
ば電界効果型トランジスターを用いたＸＹマトリックス
型の走査回路の上に光導電体を積層した固体撮像装置が
特開昭４９−９１１１６号公報に、あるいはＢＢＤ型、
ＣＣＤ型の走査回路の上にｎ−ｖｒ族化合物半導体のへ
テロ接合を用いた多結晶蒸着暖な設けた固体撮像装置が
特開昭５５−２７７７２号公報にそれぞれ示されている
。
他方、太陽電池あるいは電子写真感光体用の半導体とし
て非晶質シリコンの利用の試みが積極的に行なわれてい
る。ここで言う非晶質シリコン族とは原子配列が周期性
をもたないもので原子配列において長周期をもつ結晶シ
リコンとは異なっている。従って従来の非晶質シリコン
はこの周期性をもたないことに起因する構造欠陥のため
非常に悪い光電特性しか示さなかった。ところが非晶質
シリコンのエネルギーギャップ内の電子、正孔の局在準
位（ｇａｐ ５ｔａｔｅ ）を減少させる元素即ち水系
及び／又はフッ素を含む非晶質シリコンは、比較的高い
抵抗率（１０”’（、”ｈａ ）で大きな光電導度な示
すという特′徴が生じることが見い出された。しかも重
要な事は、かかる非晶質シリコンは結晶シリコンと同様
不純物ドーピングによる屯導度制御が可能なことが明ら
かになり、（例えばＷ、 Ｅ、 ５ｐｅａｒ ａｎｄ
Ｐ、Ｑ。
て非晶質シリコンの利用の試みが積極的に行なわれてい
る。ここで言う非晶質シリコン族とは原子配列が周期性
をもたないもので原子配列において長周期をもつ結晶シ
リコンとは異なっている。従って従来の非晶質シリコン
はこの周期性をもたないことに起因する構造欠陥のため
非常に悪い光電特性しか示さなかった。ところが非晶質
シリコンのエネルギーギャップ内の電子、正孔の局在準
位（ｇａｐ ５ｔａｔｅ ）を減少させる元素即ち水系
及び／又はフッ素を含む非晶質シリコンは、比較的高い
抵抗率（１０”’（、”ｈａ ）で大きな光電導度な示
すという特′徴が生じることが見い出された。しかも重
要な事は、かかる非晶質シリコンは結晶シリコンと同様
不純物ドーピングによる屯導度制御が可能なことが明ら
かになり、（例えばＷ、 Ｅ、 ５ｐｅａｒ ａｎｄ
Ｐ、Ｑ。
ＬｅＣｏｍｂｅｒ者： ’ Ｓｏｌ ｉｄ ５ｔａｔｅ
Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ’１７巻（１９７５年）
１１９３頁からに記載されている。）例えばり、 Ｅ、
Ｃａｒｌｓｏｎ ａｎｄ Ｃ０１（、Ｗｒｏｎｓｋｉ
著’Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ
”２８巻、（１９７６年）、６７１頁からに記載の如き
、光起電力素子への応用を中心に基礎分野、応用分野で
大変注目されるに至っている。
Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ’１７巻（１９７５年）
１１９３頁からに記載されている。）例えばり、 Ｅ、
Ｃａｒｌｓｏｎ ａｎｄ Ｃ０１（、Ｗｒｏｎｓｋｉ
著’Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ
”２８巻、（１９７６年）、６７１頁からに記載の如き
、光起電力素子への応用を中心に基礎分野、応用分野で
大変注目されるに至っている。
そこで前記した多層構造の固体撮像装置に用いられる光
導電体としてかかる非晶質シリコンを用いる試みが特開
昭５５−３９４０４号公報によって開示されている。か
かる固体撮像装置はマトリックス状に配置されたＭＯＳ
型の電界効果トランジスターと組合わされたＸＹマトリ
ックス型あるいは電荷転送型の走査回路の電界効果トラ
ンジスターのソース電極あるいはドレイン電極に電気的
に接続されるように単層の非晶質シリコン層を設は更に
その上に透明電極を設けた構造である。
導電体としてかかる非晶質シリコンを用いる試みが特開
昭５５−３９４０４号公報によって開示されている。か
かる固体撮像装置はマトリックス状に配置されたＭＯＳ
型の電界効果トランジスターと組合わされたＸＹマトリ
ックス型あるいは電荷転送型の走査回路の電界効果トラ
ンジスターのソース電極あるいはドレイン電極に電気的
に接続されるように単層の非晶質シリコン層を設は更に
その上に透明電極を設けた構造である。
しかしながら、本発明者等は上述の如き走査回路上に光
検出部としてシリコンを主体とする非晶質材料層を積層
した積層型固体撮像装置について鋭意研究を重ねたとこ
ろ、鉢体水素ガス、水累ガス畔からなるケミカルペーイ
（−をグロー放電することにより得られた水素化非晶質
シリコンは赤色光に対する感度を十分得ることができな
いことを見い出した。
検出部としてシリコンを主体とする非晶質材料層を積層
した積層型固体撮像装置について鋭意研究を重ねたとこ
ろ、鉢体水素ガス、水累ガス畔からなるケミカルペーイ
（−をグロー放電することにより得られた水素化非晶質
シリコンは赤色光に対する感度を十分得ることができな
いことを見い出した。
特に赤色光に対し高い強度を有するタングステン光等の
人工光においては特に問題となる。
人工光においては特に問題となる。
従って低感度の赤信号だけを増幅する方法が考えられる
が、この方法では増幅時に雑音をも増幅してしまう結果
８／Ｎの低下をもたらすことになる。他方赤感度に合わ
せて短波長側の感度を低下させることも考えられるが、
これ、では撮像装置の感度が赤感度に引きずられて低く
なってしまう。
が、この方法では増幅時に雑音をも増幅してしまう結果
８／Ｎの低下をもたらすことになる。他方赤感度に合わ
せて短波長側の感度を低下させることも考えられるが、
これ、では撮像装置の感度が赤感度に引きずられて低く
なってしまう。
従って本発明の目的は、赤色光に対して十分な感度を有
した光検出部を備えた積層型固体連像装置を提供するこ
とにある。
した光検出部を備えた積層型固体連像装置を提供するこ
とにある。
かかる目的は、光検出部が微結晶シリコンと非晶質シリ
コンとが均一に分布したものであり、更にこれら微結晶
シリコンと非晶質シリコンとはその結晶構造が連続して
変化する構造を有する材料を用いることによって達成さ
れる。
コンとが均一に分布したものであり、更にこれら微結晶
シリコンと非晶質シリコンとはその結晶構造が連続して
変化する構造を有する材料を用いることによって達成さ
れる。
本発明者等はかかる構造を有する材料を用いることによ
り赤感度が非晶質シリコンよりも向上することを以下に
記載される実験を行なうことにより見い出した。
り赤感度が非晶質シリコンよりも向上することを以下に
記載される実験を行なうことにより見い出した。
実験に用いられた試料は次の様にして作製された。
グロー放電反応室中に設置された石英基板又はシリコン
基板に垂直に０〜０．８ Ｋ Ｇの磁場を印加し、１又
は１０ ｍｏｌ ％のＨ２ガスを含有したＳ ｉＨａガ
スを流量２７ ＳＣＣＭで導入しつつ、周波数１３．５
６ ＭＨｚ、電力５〜５０Ｗの放電条件でグロー放電を
行ない微結晶シリコンから非晶質シリコンとが均一に分
布し更に結晶構造が連続的に変化するようにしたシリコ
ン（以下微結晶化シリコンという）を作製した。試料作
製時の反応室内の圧力は約０．２Ｔｏｒｒであった。基
板温度は２５０〜３００℃、典型的には３００℃が用い
られた。
基板に垂直に０〜０．８ Ｋ Ｇの磁場を印加し、１又
は１０ ｍｏｌ ％のＨ２ガスを含有したＳ ｉＨａガ
スを流量２７ ＳＣＣＭで導入しつつ、周波数１３．５
６ ＭＨｚ、電力５〜５０Ｗの放電条件でグロー放電を
行ない微結晶シリコンから非晶質シリコンとが均一に分
布し更に結晶構造が連続的に変化するようにしたシリコ
ン（以下微結晶化シリコンという）を作製した。試料作
製時の反応室内の圧力は約０．２Ｔｏｒｒであった。基
板温度は２５０〜３００℃、典型的には３００℃が用い
られた。
次に上述の様にして得られた微結晶化シリコンの光学的
、電気的特性を示す。
、電気的特性を示す。
第１図は作製した微結晶化シリコンのＸ線回折の結果を
示すものである。この図から微結晶化されることにより
非晶質シリコンの場合には出現しなかった（ １１１
）格子面に対応する回折のピークが２０＝２８°付近に
出現し、さらに微結晶化の度合いが高まるにつれてピー
クの高さが増゛大することがわかる。またこのピークの
半値幅はピークの高さが変化しても約１．５°の一定の
値をとりつづけることから結晶粒径の大きさは不変であ
り、結晶粒の数が増大していることがわかった。また各
微結晶化シリコンに対する室温域導度。ＲＴを第１図に
合わせて記したが、これから室温域導度σＲＴが〜１０
’−７（Ω・ｃＷＬ）−’以上で微結晶化が行なわれて
いることがわかった。
示すものである。この図から微結晶化されることにより
非晶質シリコンの場合には出現しなかった（ １１１
）格子面に対応する回折のピークが２０＝２８°付近に
出現し、さらに微結晶化の度合いが高まるにつれてピー
クの高さが増゛大することがわかる。またこのピークの
半値幅はピークの高さが変化しても約１．５°の一定の
値をとりつづけることから結晶粒径の大きさは不変であ
り、結晶粒の数が増大していることがわかった。また各
微結晶化シリコンに対する室温域導度。ＲＴを第１図に
合わせて記したが、これから室温域導度σＲＴが〜１０
’−７（Ω・ｃＷＬ）−’以上で微結晶化が行なわれて
いることがわかった。
第２図と第３図は各々ＲＦパワー５０Ｗと２５Ｗで作成
した場合の微結晶化シリコンの吸光係数のフォトンエネ
ルギー依存性を示すものである。これらの図から明らか
なように、水素化非晶質シリコンは単結晶シリコンと比
較して赤色光の吸収が著しく劣化していることがわかる
。これは非晶質シリコンの光学ギャップが約１，７ ｅ
Ｖと単結晶シリコンの約１，１ｅＶよりも広いことに炒
因している。第２同友 。
した場合の微結晶化シリコンの吸光係数のフォトンエネ
ルギー依存性を示すものである。これらの図から明らか
なように、水素化非晶質シリコンは単結晶シリコンと比
較して赤色光の吸収が著しく劣化していることがわかる
。これは非晶質シリコンの光学ギャップが約１，７ ｅ
Ｖと単結晶シリコンの約１，１ｅＶよりも広いことに炒
因している。第２同友 。
び第３図にはそれぞれ作製条件の異なる微結晶化シリコ
ンの４つの例（ＦＬＦパワー、８ｉＨ４に対するＨ２）
ｍｏ１％が各＃５０Ｗ、１％１５０Ｗ、 １０ ％／２
５Ｗ、 １ ％／２５Ｗ１１０ ％）が示されている。
ンの４つの例（ＦＬＦパワー、８ｉＨ４に対するＨ２）
ｍｏ１％が各＃５０Ｗ、１％１５０Ｗ、 １０ ％／２
５Ｗ、 １ ％／２５Ｗ１１０ ％）が示されている。
これら４つの例いずれに於いても長波長側における吸光
係数は単結晶の場合に近づき、２＝ＯｅＶ以上の短波長
側では非晶質シリコンの性質が残っており、単結晶シリ
コンよりも高い吸光係数を有している。また）ＬＰパワ
ーが大であるほど微結晶化が進むことがわかる。
係数は単結晶の場合に近づき、２＝ＯｅＶ以上の短波長
側では非晶質シリコンの性質が残っており、単結晶シリ
コンよりも高い吸光係数を有している。また）ＬＰパワ
ーが大であるほど微結晶化が進むことがわかる。
第４図は光電導度（フォトン数〜１０１５ｃｒｒＬ−２
・３−１、フォトンエネルギー２ｅＶの光照射時）、光
学ギャップ及び活性化エネルギーの室温電導度依存性を
示す、光電導度は微結晶化とともに増大する傾向がみら
れる。光学ギャップは微結晶化とともに減少し室温域導
度が１Ｏ−４（Ω・ｃｒｒＬ）−”程度では約１，５ｅ
Ｖになることがわかった。また１、５ｅＶの７オトンエ
ネルギーにおける吸光係数は＝１０” ｔｙｔｎ−”で
ある。従って微結晶化シリコンは非晶質シリコンより赤
色に対しより高感度であることが理解される。
・３−１、フォトンエネルギー２ｅＶの光照射時）、光
学ギャップ及び活性化エネルギーの室温電導度依存性を
示す、光電導度は微結晶化とともに増大する傾向がみら
れる。光学ギャップは微結晶化とともに減少し室温域導
度が１Ｏ−４（Ω・ｃｒｒＬ）−”程度では約１，５ｅ
Ｖになることがわかった。また１、５ｅＶの７オトンエ
ネルギーにおける吸光係数は＝１０” ｔｙｔｎ−”で
ある。従って微結晶化シリコンは非晶質シリコンより赤
色に対しより高感度であることが理解される。
なお活性化エネルギーは微結晶化とともに減少すること
がわかった。
がわかった。
以上で説明したような赤色光に対し十分な感度を有する
微結晶化シリコンを光検出部に用いることにより、従来
の固体撮像装置の性能を著しく向上せしめることができ
るのである。
微結晶化シリコンを光検出部に用いることにより、従来
の固体撮像装置の性能を著しく向上せしめることができ
るのである。
次に前述した微結晶化シリコンを光検出部に使用した場
合の本発明の固体撮像装置の好ましい実施例を第５図に
示す。
合の本発明の固体撮像装置の好ましい実施例を第５図に
示す。
Ｖ型半導体基板１０はｎ＋型領領域１１よりダイオード
が形成されている。１２はｐ＋型領領域、ＣＣ“Ｄ動作
の場合にｎ＋型領領域１３らの電子の注入を阻止するた
めの電位障壁であり、１３はｎ＋型領領域ＢＢＤ動作の
場合の電位の井戸であり、それぞれＣＯＤ、ＢＢＤの時
のみに設置すればよい。以下はＣ型領域１３のあるＢＢ
Ｄ動作で説明を行なう。１４は第１ゲート電極でありｎ
＋型領領域１１の重なり部分を有している。１５は半導
体基板１０と第１ゲート電極１４との間の絶縁体膜でゲ
ート酸化膜である。１６は光検出部と半導体基板１０及
び第１ゲート電極１４とを電気的に分離するための絶縁
体層である。５１７はｎ型微結晶化シリコン層であり、
正孔阻止層として作用する。１８はｉ型機結晶化シリコ
ン層であり、赤色感光層である。１９はｉ型非晶質シリ
コン層であり、赤色以外の可視光に感光する層である。
が形成されている。１２はｐ＋型領領域、ＣＣ“Ｄ動作
の場合にｎ＋型領領域１３らの電子の注入を阻止するた
めの電位障壁であり、１３はｎ＋型領領域ＢＢＤ動作の
場合の電位の井戸であり、それぞれＣＯＤ、ＢＢＤの時
のみに設置すればよい。以下はＣ型領域１３のあるＢＢ
Ｄ動作で説明を行なう。１４は第１ゲート電極でありｎ
＋型領領域１１の重なり部分を有している。１５は半導
体基板１０と第１ゲート電極１４との間の絶縁体膜でゲ
ート酸化膜である。１６は光検出部と半導体基板１０及
び第１ゲート電極１４とを電気的に分離するための絶縁
体層である。５１７はｎ型微結晶化シリコン層であり、
正孔阻止層として作用する。１８はｉ型機結晶化シリコ
ン層であり、赤色感光層である。１９はｉ型非晶質シリ
コン層であり、赤色以外の可視光に感光する層である。
２０はｐ型非晶質シリコン層であり、電子阻止層として
作用する。このようにしてｐ−１−ｎ型フォトダイオー
ドが形成され、光検出部を構成している。２１はｐ型非
晶質シリコン層２０の上に設けられている透明電極であ
り、この透明電極２１には電源２２によって正の電圧が
印加されている。
作用する。このようにしてｐ−１−ｎ型フォトダイオー
ドが形成され、光検出部を構成している。２１はｐ型非
晶質シリコン層２０の上に設けられている透明電極であ
り、この透明電極２１には電源２２によって正の電圧が
印加されている。
正電圧の大きさは公知の方法でプルーミング抑止に有効
なようにえらばれる。
なようにえらばれる。
このように本実施例に於いて光検出部をダイオード構成
としたのは、微結晶化シリコンが比較的低抵抗を有して
いることから生じる暗電流の増大を阻止するためである
。また本実施例に於いては積層型固体撮像装置において
ｎ＋型領領域１１光検出部を電気的に接続するための金
属電極が省かれているがこれは本発明者等により微結晶
化シリコンに於いてはドーピングにより高い電導率（ｐ
ドーグで２７Ω−１・ｃＩｒＬ−’）が得られることが
見い出されている（ Ｔ 、Ｈａｍａｓａｋｉ 、Ｈ６
Ｋｕｒａｔａ 、 Ｍ。
としたのは、微結晶化シリコンが比較的低抵抗を有して
いることから生じる暗電流の増大を阻止するためである
。また本実施例に於いては積層型固体撮像装置において
ｎ＋型領領域１１光検出部を電気的に接続するための金
属電極が省かれているがこれは本発明者等により微結晶
化シリコンに於いてはドーピングにより高い電導率（ｐ
ドーグで２７Ω−１・ｃＩｒＬ−’）が得られることが
見い出されている（ Ｔ 、Ｈａｍａｓａｋｉ 、Ｈ６
Ｋｕｒａｔａ 、 Ｍ。
Ｈｉｒｏｓｅ ａｎｄ Ｙ 、０ｓａｋａ Ａｐｐｌ
、 Ｐｈｙｓ 、 Ｌｅｔｔ 。
、 Ｐｈｙｓ 、 Ｌｅｔｔ 。
３７（１９８０）１０８４ ）ので、このような構成が
可能となったのである。
可能となったのである。
また、非晶質シリコン及び微結晶化シＩＪ ｊンのｐｎ
型制御を行なうためには、ＳｉＨ４等のシランガス及び
Ｈ２ガス等からなるケミカルペーパーにｎ型の場合例え
ばＰＨ３をｐ型の場合例えばＢ２Ｈ６を混入すれば可能
である。前記ｎ型微結晶化シリコン層１７の膜厚は０．
０５〜０、２μ、ｌ型微結晶化シリコ７層１８の膜厚ｉ
型非晶質シリコン層１９の膜厚は３００Ａ〜３μ好まし
くは５０００Ａ〜３μであり、ｐ型非晶質シリコン層２
０の膜厚は０．０５〜０．２μであることが望ましいが
、ｌ型微結晶化シリコ７層１８とｉ型非晶質シリコン層
１９の膜厚の比は微結晶化シリコンの微結晶化の度合に
より或いは入射光の分光特性により適宜決定される。
型制御を行なうためには、ＳｉＨ４等のシランガス及び
Ｈ２ガス等からなるケミカルペーパーにｎ型の場合例え
ばＰＨ３をｐ型の場合例えばＢ２Ｈ６を混入すれば可能
である。前記ｎ型微結晶化シリコン層１７の膜厚は０．
０５〜０、２μ、ｌ型微結晶化シリコ７層１８の膜厚ｉ
型非晶質シリコン層１９の膜厚は３００Ａ〜３μ好まし
くは５０００Ａ〜３μであり、ｐ型非晶質シリコン層２
０の膜厚は０．０５〜０．２μであることが望ましいが
、ｌ型微結晶化シリコ７層１８とｉ型非晶質シリコン層
１９の膜厚の比は微結晶化シリコンの微結晶化の度合に
より或いは入射光の分光特性により適宜決定される。
また微結晶化シリコン層１８と非晶質シリコン層１９と
の境界を明確なものにする必要はなく、微結晶化の度合
いを除々に変化しうるようにしたものでもよい。
の境界を明確なものにする必要はなく、微結晶化の度合
いを除々に変化しうるようにしたものでもよい。
本発明の他の実施例としてはｐ−ｎ型ダイオードを光検
出部として有したものがある。
出部として有したものがある。
本実施例は前記実施例に於けるｉ型層をｐ型あるいはｎ
型とし、前記実施例に於けるｎ型或いはｐ型層を除去し
た構成になっている。
型とし、前記実施例に於けるｎ型或いはｐ型層を除去し
た構成になっている。
このように構成された本発明の固体撮像装置の光検出部
に入射光２３を照射すると、赤色光以外の可視光はｉ型
非晶質シリコン層１９で、赤色光はｌ型微結晶化シリコ
７層１８で各々吸収され電子−正孔対な生成する。正孔
は電極２１に到達し、電子はｎ型領域１１に到達する。
に入射光２３を照射すると、赤色光以外の可視光はｉ型
非晶質シリコン層１９で、赤色光はｌ型微結晶化シリコ
７層１８で各々吸収され電子−正孔対な生成する。正孔
は電極２１に到達し、電子はｎ型領域１１に到達する。
したがってｎ＋製領領域１１ｔ位を低下させる。この電
位低下は入射光量に比例し、ｌフィールド期間蓄積され
る。次に、第１ゲ−４電極１４に読み取り信１号電圧を
印加するとその下の半導体の表面電°位は上昇し、その
結果ｎ＋型領領域１からｎ＋型領領域１３電子の移送が
行なわれる。そのためｎ＋型領領域１１電位は再び元に
もどる。従ってｎ＋型領領域１３移動した電荷の総量は
入射光の照度に比例する。
位低下は入射光量に比例し、ｌフィールド期間蓄積され
る。次に、第１ゲ−４電極１４に読み取り信１号電圧を
印加するとその下の半導体の表面電°位は上昇し、その
結果ｎ＋型領領域１からｎ＋型領領域１３電子の移送が
行なわれる。そのためｎ＋型領領域１１電位は再び元に
もどる。従ってｎ＋型領領域１３移動した電荷の総量は
入射光の照度に比例する。
以上は光検知部と第１ゲート電極１４による固体素子の
一単位についての説明であるが、ｎ＋型領領域１３読込
まれた光電変換信号の電荷転送はこれまでに知られてい
る方法によって行なわれる。
一単位についての説明であるが、ｎ＋型領領域１３読込
まれた光電変換信号の電荷転送はこれまでに知られてい
る方法によって行なわれる。
例えば次に示す如き自己走査によって電荷転送を行なう
ことが可能である。第６図は第５図に示した固体素子の
一単位を一次元に配置した場合の平面図であり、破線で
かこまれた部分２４は上記一単位を示している。隣り合
う単位に含まれる第１ゲート電極１４．２６との間に第
２ゲート電極２５．２７が付設されている。公知のパル
ス印加操作で第１ゲート電極１４で読み込まれた電荷は
転送パルスを加えることにより電荷転送の形で第２ゲー
ト電極２５の下に移動する。さらに第２ゲート電極２５
の下に移動した電荷は同様に原種に基づいて第１ゲート
電極２６、第２ゲート電極２７と次々に転送され出力段
まで転送される。すなわち光検出部で光電変換された信
号を２相のクロック信号で出力段に送り出すことができ
るのである。
ことが可能である。第６図は第５図に示した固体素子の
一単位を一次元に配置した場合の平面図であり、破線で
かこまれた部分２４は上記一単位を示している。隣り合
う単位に含まれる第１ゲート電極１４．２６との間に第
２ゲート電極２５．２７が付設されている。公知のパル
ス印加操作で第１ゲート電極１４で読み込まれた電荷は
転送パルスを加えることにより電荷転送の形で第２ゲー
ト電極２５の下に移動する。さらに第２ゲート電極２５
の下に移動した電荷は同様に原種に基づいて第１ゲート
電極２６、第２ゲート電極２７と次々に転送され出力段
まで転送される。すなわち光検出部で光電変換された信
号を２相のクロック信号で出力段に送り出すことができ
るのである。
以上の説明においては、ＣＣＤおよびＢＢＤ等の電荷転
送型の走査回路について述べたが、走査回路として例え
ば特開昭４９−９１１１６ 。
送型の走査回路について述べたが、走査回路として例え
ば特開昭４９−９１１１６ 。
号公報に記載の如きＸ−Ｙマトリックス型のものを用い
てもよいことは勿論である。更に上記の如き電界効果型
トランジスタ回路に代えて例えば「Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎ
ｇ ｏｆ ｔｈｅ ＩＥＥＥＪ ＴｈｅＩｎｓｔｉｔｕ
ｔｅ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ａｎｄ Ｅｌｅｃ
ｔｒｏｎｉｃｓく＝ Ｅｎｇｘｎｅｒｓ 、 Ｉｎｃ 発行、１９６４年
、１２月。
てもよいことは勿論である。更に上記の如き電界効果型
トランジスタ回路に代えて例えば「Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎ
ｇ ｏｆ ｔｈｅ ＩＥＥＥＪ ＴｈｅＩｎｓｔｉｔｕ
ｔｅ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ａｎｄ Ｅｌｅｃ
ｔｒｏｎｉｃｓく＝ Ｅｎｇｘｎｅｒｓ 、 Ｉｎｃ 発行、１９６４年
、１２月。
Ｖｏｌ ５２ 、屑１２の第１４７９頁〜第１４８６頁
に示される如きガラス支持体上に設けられる薄膜型電界
効果トランジスタ回路なども使用することができ、更に
公知の半導体スイッチング回路を用いて走査回路を構成
することができる。
に示される如きガラス支持体上に設けられる薄膜型電界
効果トランジスタ回路なども使用することができ、更に
公知の半導体スイッチング回路を用いて走査回路を構成
することができる。
なお、光検出郡全体を、微結晶化シリコンのみにより構
成することにより赤外線撮像用の固体撮像装置を提供す
ることができる。
成することにより赤外線撮像用の固体撮像装置を提供す
ることができる。
また微結晶化の手段として、レーザー・アニーリング法
を用いることもできる。
を用いることもできる。
さらに、光検出部は珪素および水素からなる非晶質シリ
コン及び微結晶化シリコンにより形成されていたが、珪
素、水素以外にフッ素、炭素等を所望に応じて含有させ
てもよい。
コン及び微結晶化シリコンにより形成されていたが、珪
素、水素以外にフッ素、炭素等を所望に応じて含有させ
てもよい。
くわえて、前述した実施例に於いてはｐ型半導体基板が
用いられているが、ｎ型半導体基板を用いても光検出部
ならびに走査回路の電導型をすべて変換させることによ
り、まったく同様の固体撮像装置を得ることができる。
用いられているが、ｎ型半導体基板を用いても光検出部
ならびに走査回路の電導型をすべて変換させることによ
り、まったく同様の固体撮像装置を得ることができる。
以上詳細に説明したように本発明の固体撮像装置の光検
出部は微結晶化シリコンを含んでいるので赤感度が良好
で特にタングステン光等の人工光に対して適性がよく、
従って可視光全域にわたって高い感度を有する固体撮像
装置を形成することもできる。又微結晶化シリコンは比
較的抵抗率が低いので高速レスポンスの撮像を行なうこ
とが可能である。
出部は微結晶化シリコンを含んでいるので赤感度が良好
で特にタングステン光等の人工光に対して適性がよく、
従って可視光全域にわたって高い感度を有する固体撮像
装置を形成することもできる。又微結晶化シリコンは比
較的抵抗率が低いので高速レスポンスの撮像を行なうこ
とが可能である。
第１図はＸ、ｓ回折の結果を表わすグラフ、第２図及び
第３図は吸光係数のフォトンエネルギー依存性を示すグ
ラフ、 第４図は光電導度、光学ギャップ及び活性化エネルギー
゛の室温電導度依存性を示すグラフ、 第５図は本発明の固体撮像装置の一単位の断面構造を表
わす図、 第６図は第５図に示した一単位を一次元的に配置したと
きの平面図である。 １０・・・・・・・・・半導体基板 １１．１３・・Ｉ
ｎ＋型領域１２・・・・・曲ｐ型領域 １４．２６・
・・第１ゲート電極１５・・・・・・・・・絶 縁 層
１６・・・・川・・絶縁体膜ｎ型微結晶化 １７・・・・・・・・・、１） ：ｆｆ ７１８・・
・ｉ型機結晶化シリコン１９・・・ｉ型非晶質シリコン
２ｏ・・・ｐ型非晶質シリコン２１−・・・・・・透
明電極 ２２・・・・・１電 源２３・・・・・・・
・・入 射 光 ２４・・曲面体素子単位２５．２７・
・曲・・・第２ゲート電極１１１ 図 １Ｆ！２ 閃 フズｔ”／＄４＋Ｖギ一 ζ北■） 第３図 ｆａ４図
第３図は吸光係数のフォトンエネルギー依存性を示すグ
ラフ、 第４図は光電導度、光学ギャップ及び活性化エネルギー
゛の室温電導度依存性を示すグラフ、 第５図は本発明の固体撮像装置の一単位の断面構造を表
わす図、 第６図は第５図に示した一単位を一次元的に配置したと
きの平面図である。 １０・・・・・・・・・半導体基板 １１．１３・・Ｉ
ｎ＋型領域１２・・・・・曲ｐ型領域 １４．２６・
・・第１ゲート電極１５・・・・・・・・・絶 縁 層
１６・・・・川・・絶縁体膜ｎ型微結晶化 １７・・・・・・・・・、１） ：ｆｆ ７１８・・
・ｉ型機結晶化シリコン１９・・・ｉ型非晶質シリコン
２ｏ・・・ｐ型非晶質シリコン２１−・・・・・・透
明電極 ２２・・・・・１電 源２３・・・・・・・
・・入 射 光 ２４・・曲面体素子単位２５．２７・
・曲・・・第２ゲート電極１１１ 図 １Ｆ！２ 閃 フズｔ”／＄４＋Ｖギ一 ζ北■） 第３図 ｆａ４図
Claims (1)
- 上部に光検出部を備え、該光検出部によって検出された
信号を画業毎に順次選択する走査手段を備えた半導体基
板からなる固体＃Ｌ像装置において、前記光検出部が微
結晶シリコンと非晶質シリコンとが均一に分布したもの
であり更にこれら微結晶シリコンと非晶質シリコンとは
その結晶構造が連続して変化する構造を有するシリコン
を含有することを％徴とする固体撮像装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56104885A JPS586164A (ja) | 1981-07-03 | 1981-07-03 | 固体撮像装置 |
| US06/394,499 US4523214A (en) | 1981-07-03 | 1982-07-02 | Solid state image pickup device utilizing microcrystalline and amorphous silicon |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56104885A JPS586164A (ja) | 1981-07-03 | 1981-07-03 | 固体撮像装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS586164A true JPS586164A (ja) | 1983-01-13 |
| JPH038115B2 JPH038115B2 (ja) | 1991-02-05 |
Family
ID=14392631
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56104885A Granted JPS586164A (ja) | 1981-07-03 | 1981-07-03 | 固体撮像装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS586164A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59188965A (ja) * | 1983-04-11 | 1984-10-26 | Fuji Xerox Co Ltd | 原稿読取素子 |
| JPH01194356A (ja) * | 1988-01-29 | 1989-08-04 | Toshiba Corp | 固体撮像装置 |
| JP2009200104A (ja) * | 2008-02-19 | 2009-09-03 | Seiko Epson Corp | 光電変換装置及び電気光学装置 |
-
1981
- 1981-07-03 JP JP56104885A patent/JPS586164A/ja active Granted
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59188965A (ja) * | 1983-04-11 | 1984-10-26 | Fuji Xerox Co Ltd | 原稿読取素子 |
| JPH01194356A (ja) * | 1988-01-29 | 1989-08-04 | Toshiba Corp | 固体撮像装置 |
| JP2009200104A (ja) * | 2008-02-19 | 2009-09-03 | Seiko Epson Corp | 光電変換装置及び電気光学装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH038115B2 (ja) | 1991-02-05 |
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