JPS6184863A - イメ−ジセンサ - Google Patents
イメ−ジセンサInfo
- Publication number
- JPS6184863A JPS6184863A JP59207455A JP20745584A JPS6184863A JP S6184863 A JPS6184863 A JP S6184863A JP 59207455 A JP59207455 A JP 59207455A JP 20745584 A JP20745584 A JP 20745584A JP S6184863 A JPS6184863 A JP S6184863A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- thin film
- amorphous silicon
- electrode
- film transistor
- type amorphous
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- 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
Landscapes
- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
- Facsimile Heads (AREA)
- Light Receiving Elements (AREA)
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】
〔産業上の利用分野〕
本発明は非晶質シリコンを用いたイメージセンサ、さら
に詳しくは、非晶質シリコンを用いた薄膜トランジスタ
をスイッチング素子とするイメージセンナに関する。
に詳しくは、非晶質シリコンを用いた薄膜トランジスタ
をスイッチング素子とするイメージセンナに関する。
ファクシミ’）やＯＣＲ等の光学読取系に用いられるイ
メージセンサには、現在主にＣＣＤ（１！荷結合デバイ
ス）ヤΔＩＤＳ型のＩＣセンサがある。しかし、ＩＣセ
ンナは小型であるため、原稿を縮少投影するための大き
な光学系が必要であり、それが装置の小型化に対する大
きな障害となっていた。
メージセンサには、現在主にＣＣＤ（１！荷結合デバイ
ス）ヤΔＩＤＳ型のＩＣセンサがある。しかし、ＩＣセ
ンナは小型であるため、原稿を縮少投影するための大き
な光学系が必要であり、それが装置の小型化に対する大
きな障害となっていた。
この問題を解決するために原稿と同一サイズの密着型イ
メージセンサが開発された。特に近年周辺回路との接続
を簡単にするため、同一基板上に薄膜のフォトダイオー
ドとスイッチング素子とを形成したイメージセンサが開
発されてきている。
メージセンサが開発された。特に近年周辺回路との接続
を簡単にするため、同一基板上に薄膜のフォトダイオー
ドとスイッチング素子とを形成したイメージセンサが開
発されてきている。
スイッチング素子としてはブロッキングダイオードを使
ったもの（第１５口面体素子と材料コンファレンス・イ
クステンデイド・アブストラクト１９８３年 ページ２
０５〜２０８）や、薄膜トランジスタを使ったもの（第
１５口面体素子と材料ニンフアレンス イクステンデイ
ド・アブストラクト １９８３年 ページ２０１〜２０
９）がある、この薄膜トランジスタを使ったイメージセ
ンナの例を第４図に示す０図において、邸はガラス基板
、２６は０かもなるゲート電極、がは厚さ０．３μｍの
５ｉＮｚからなるゲート絶縁膜、２８は厚さ０．３μｍ
のノンドーグ非晶質シリコン、幻は非晶質シリコン四と
後述の金属３０ 、３１との間にオーミック接触を持た
せるためのｎ型とした非晶質シリコン、３０はＭからな
るドレイン電極、３１は同じくＭからなる個別電極、３
２はインジウム酸化スズからなる透明電極、羽は厚さ３
００ 人のＥｉＮｚ膜、あけ高抵抗化するため３〜５四
のＢ、Ｌをドープした厚さ２．５μｍの非晶質シリコン
膜、語は厚さ０．２μｍのｐ型非晶質シリコン膜、３６
は信号光である。
ったもの（第１５口面体素子と材料コンファレンス・イ
クステンデイド・アブストラクト１９８３年 ページ２
０５〜２０８）や、薄膜トランジスタを使ったもの（第
１５口面体素子と材料ニンフアレンス イクステンデイ
ド・アブストラクト １９８３年 ページ２０１〜２０
９）がある、この薄膜トランジスタを使ったイメージセ
ンナの例を第４図に示す０図において、邸はガラス基板
、２６は０かもなるゲート電極、がは厚さ０．３μｍの
５ｉＮｚからなるゲート絶縁膜、２８は厚さ０．３μｍ
のノンドーグ非晶質シリコン、幻は非晶質シリコン四と
後述の金属３０ 、３１との間にオーミック接触を持た
せるためのｎ型とした非晶質シリコン、３０はＭからな
るドレイン電極、３１は同じくＭからなる個別電極、３
２はインジウム酸化スズからなる透明電極、羽は厚さ３
００ 人のＥｉＮｚ膜、あけ高抵抗化するため３〜５四
のＢ、Ｌをドープした厚さ２．５μｍの非晶質シリコン
膜、語は厚さ０．２μｍのｐ型非晶質シリコン膜、３６
は信号光である。
薄膜トランジスタを使り九イメージセンナは以上のよう
な構成で充分な明暗比及び動作速度を得ているが、この
構造には以下に述べる欠点がある。
な構成で充分な明暗比及び動作速度を得ているが、この
構造には以下に述べる欠点がある。
すなわち、このイメージセンサでは薄膜トランジスタと
フォトダイオードの半導体部分との構造が異なるため、
薄膜トランジスタとフォトダイオードとの非晶質シリコ
ンは別々に形成しなくてはならない、従って、近接した
場所に素子を形成することが非常に難しい。このため従
来はフォトダイオードと薄膜トランジスタとの間を長く
とり、メタルマスクを用いて両者を別々に形成し、それ
ぞれの半導体膜が重なり合わないようにしていた。
フォトダイオードの半導体部分との構造が異なるため、
薄膜トランジスタとフォトダイオードとの非晶質シリコ
ンは別々に形成しなくてはならない、従って、近接した
場所に素子を形成することが非常に難しい。このため従
来はフォトダイオードと薄膜トランジスタとの間を長く
とり、メタルマスクを用いて両者を別々に形成し、それ
ぞれの半導体膜が重なり合わないようにしていた。
しかし、このような方法によるときには素子の高密度化
や２次元化が困難であるのはいうまでもない。
や２次元化が困難であるのはいうまでもない。
本発明の目的は上記従来型イメージセンサの欠点を除去
せしめ、プロセスが簡単でしかも高密度化が可能なイメ
ージセンナを提供することにある。
せしめ、プロセスが簡単でしかも高密度化が可能なイメ
ージセンナを提供することにある。
本発明は、絶縁性基板ｌ上に一体化されたｐ−１−ｎフ
ォトダイオード１１と薄膜トランジスタ臣とを有し、該
ｐ−１−ｎフォトダイオードＵは絶縁性基板ｌ上に帯状
に形成した共通電極２ｔ−おおうようにｐ型、１型、ｎ
型の順序で形成した非晶質シリコン３．４．５と該ｎ型
非晶質シリコン５の上に形成した透明導電膜９とからな
り、該薄膜トランジスタ１２は前記透明導電膜９をソー
ス電極とし、前記ｎ型非晶質シリコン５をオーミック接
触層とするドレイン電極８を有し、ｐ−１−ｎフォトダ
イオード１１と同時に形成されたｌ型非晶質シリコン４
上の前記ゲート絶縁膜６とゲート電極７とからなること
を特徴とするイメージセンナである。
ォトダイオード１１と薄膜トランジスタ臣とを有し、該
ｐ−１−ｎフォトダイオードＵは絶縁性基板ｌ上に帯状
に形成した共通電極２ｔ−おおうようにｐ型、１型、ｎ
型の順序で形成した非晶質シリコン３．４．５と該ｎ型
非晶質シリコン５の上に形成した透明導電膜９とからな
り、該薄膜トランジスタ１２は前記透明導電膜９をソー
ス電極とし、前記ｎ型非晶質シリコン５をオーミック接
触層とするドレイン電極８を有し、ｐ−１−ｎフォトダ
イオード１１と同時に形成されたｌ型非晶質シリコン４
上の前記ゲート絶縁膜６とゲート電極７とからなること
を特徴とするイメージセンナである。
以下図に示す実施例について、本発明のイメージセンナ
を説明する。
を説明する。
第１図は本発明の一実施例の基本構成の断面図を示して
いる。図において、ｌはガラス、セラミック等の絶縁性
基板、２は共通電極、３はＢを高濃度ドーピングしたｐ
型非晶質シリコン（ｐ−ａ−８ｌ：Ｈ）、４はノンドー
プか、あるいはＢを〜５四程度ドーピングして真性とし
たｉ型非晶質シリコン（１−ａ−３ｔ：Ｈ）、５はｐを
高濃度ドニピングしたｎ型非晶質シリ：ｆ ｙ （ｎ−
ａ−３１：Ｈ）、６は全体のパッシベーションを兼ねた
５ｉＮｚからなるゲート絶縁膜、７はゲート電極、８は
ドレイン電極、９は透明導電膜、ＩＯは信号光である。
いる。図において、ｌはガラス、セラミック等の絶縁性
基板、２は共通電極、３はＢを高濃度ドーピングしたｐ
型非晶質シリコン（ｐ−ａ−８ｌ：Ｈ）、４はノンドー
プか、あるいはＢを〜５四程度ドーピングして真性とし
たｉ型非晶質シリコン（１−ａ−３ｔ：Ｈ）、５はｐを
高濃度ドニピングしたｎ型非晶質シリ：ｆ ｙ （ｎ−
ａ−３１：Ｈ）、６は全体のパッシベーションを兼ねた
５ｉＮｚからなるゲート絶縁膜、７はゲート電極、８は
ドレイン電極、９は透明導電膜、ＩＯは信号光である。
本発明のイメージセンナは絶縁性基板ｌに一体化された
ｐ−１−ｎフォトダイオード１１と、薄膜トランジスタ
１２とを有するものであるｏｐ １−ｎ７オトダイオ
ードｌｌは、ｐ型非晶質シリコ／３、ｌ型非晶質シリコ
ン４、ｎ型非晶質シリコン５からなり、薄膜トランジス
タＬはこのｐ−１−ｎフォトダイオード１１の上面につ
けた透明導電膜９をソース電極とし、ｐｉｎフォトダイ
オード１１と同時に形成されたｌ型非晶質シリコン４上
に形成したゲート絶縁膜６、ゲート電極７、及び非晶質
シリコ７５ｆＣオーミツク接触層としたドレイン電極８
からなっている。なお、ｌ型非晶質シリコン４はチャネ
ルの活性層となる。
ｐ−１−ｎフォトダイオード１１と、薄膜トランジスタ
１２とを有するものであるｏｐ １−ｎ７オトダイオ
ードｌｌは、ｐ型非晶質シリコ／３、ｌ型非晶質シリコ
ン４、ｎ型非晶質シリコン５からなり、薄膜トランジス
タＬはこのｐ−１−ｎフォトダイオード１１の上面につ
けた透明導電膜９をソース電極とし、ｐｉｎフォトダイ
オード１１と同時に形成されたｌ型非晶質シリコン４上
に形成したゲート絶縁膜６、ゲート電極７、及び非晶質
シリコ７５ｆＣオーミツク接触層としたドレイン電極８
からなっている。なお、ｌ型非晶質シリコン４はチャネ
ルの活性層となる。
第１図の等何回路を第２図に示す６図において、点線で
囲んだ部分が本発明のイメージセンナの基本構成の等何
回路を示している。 １３は薄膜トランジスタ１２のド
レイン側にできるｐｉ−ｎダイオード、１４は負荷抵抗
、１５は電源である。
囲んだ部分が本発明のイメージセンナの基本構成の等何
回路を示している。 １３は薄膜トランジスタ１２のド
レイン側にできるｐｉ−ｎダイオード、１４は負荷抵抗
、１５は電源である。
その動作は以下のとおりである。すなわち、薄膜トラン
ジスタ認をＯＮＬ、ｐ−１−ｎフォトダイオード１１に
電荷を蓄積し、薄膜トランジスタＬ２をＯＦＦ した後
、信号光によってｐ−Ｌ−ｎフォトダイオード１１上の
電荷を消去し、再び薄膜トランジスタ１２をＯＮする時
ｐ−１−ｎフォトダイオード１２に流れ込む電荷を負荷
抵抗１４全通して読み取るものであるｏｐ １−ｎダ
イオード１３は出力の容量を増加させるだけで基本的な
動作には影響を与えない。実際にはこの点線で囲った部
分がアレイ化され１次元や２次元のイメージセンサとな
る・次に第３図（ａ）〜（ｆ）に本発明のイメージセン
ナの！Ｒ遺プロセスの一例を示す、まず、第３図（ａ）
に示すようにガラス基板１上に共通電極２となるＣｒを
０．１μｍ程度蒸着し帯状にパターンニングする０次に
この上に共通電極２をおおうようにｐ−ａ−８ｔ二Ｈ３
＋ １−ａ−８ｉ：Ｈ４＋ ｎ型非晶質シリコン５ｔ一
連続□形成する（第３図（ｂ） ） 、これらの非晶質
シリコンはｐ−ａ−８ｔ：Ｈの場合、ＢｔＨｓをｔｏｏ
ｏ ｐｒ＠＋ ｉ−＆−８１：Ｈはノンドープ、ｎ−ａ
−８ｉ：ＨはＰＨ，を１１００ＯＰＩＩＩ。
ジスタ認をＯＮＬ、ｐ−１−ｎフォトダイオード１１に
電荷を蓄積し、薄膜トランジスタＬ２をＯＦＦ した後
、信号光によってｐ−Ｌ−ｎフォトダイオード１１上の
電荷を消去し、再び薄膜トランジスタ１２をＯＮする時
ｐ−１−ｎフォトダイオード１２に流れ込む電荷を負荷
抵抗１４全通して読み取るものであるｏｐ １−ｎダ
イオード１３は出力の容量を増加させるだけで基本的な
動作には影響を与えない。実際にはこの点線で囲った部
分がアレイ化され１次元や２次元のイメージセンサとな
る・次に第３図（ａ）〜（ｆ）に本発明のイメージセン
ナの！Ｒ遺プロセスの一例を示す、まず、第３図（ａ）
に示すようにガラス基板１上に共通電極２となるＣｒを
０．１μｍ程度蒸着し帯状にパターンニングする０次に
この上に共通電極２をおおうようにｐ−ａ−８ｔ二Ｈ３
＋ １−ａ−８ｉ：Ｈ４＋ ｎ型非晶質シリコン５ｔ一
連続□形成する（第３図（ｂ） ） 、これらの非晶質
シリコンはｐ−ａ−８ｔ：Ｈの場合、ＢｔＨｓをｔｏｏ
ｏ ｐｒ＠＋ ｉ−＆−８１：Ｈはノンドープ、ｎ−ａ
−８ｉ：ＨはＰＨ，を１１００ＯＰＩＩＩ。
Ｓｉ几と混合し、グロー放電法により分解形成する。
次に第３図（ｅ）に示すようＫ、エツチングを行って各
基本素子を島状に分離する。また、薄膜トランジスタの
チャネル部分のｎ−ａ−８ｉ：Ｈと１−ａ−８ｉ：Ｈの
上面を０．０５〜０．１μｍ程度除去する。次に第３図
（ｄ）に示すように全体のパッシベーションを兼ねたＳ
ｉＮＺからなるゲート絶縁膜６を形成し、ソース電極
を兼ねたｐ−１−ｎフォトダイオード用の窓と、ドレイ
ン電極用の窓を開ける。この５ｉＮｚは５ＩＨ４と凪あ
るいは５ｉＨａ −ＮＨｓとＮ、の混合ガスをグロー放
電法により分解して形成する。厚さｉｉＯ，２〜０．４
μｍ程度である。次に第３図（ｅ）に示すようにゲート
電極７、ドレイン電極８となるＭを蒸着し、それぞれ所
望の形状にパターニングする。最後にインジウム酸化ス
ズ等の透明導電膜９を蒸着し、ｐ−１−ｎフォトダイオ
ードの上面に該薄膜トランジスタのソース電極を兼ねる
ような形状にパターンニングする（第３図（ｆ））。透
明電極Ｑ ｆｉｎ型非晶質シリコンが比較的高い抵抗値
（比抵抗が〜１０３Ω１程度）を持つため、これをおぎ
ない、確実ＫＭ薄膜トランジスタＰ−１−ｎフォトダイ
オードのコンタクトをとるために入れたものである。
基本素子を島状に分離する。また、薄膜トランジスタの
チャネル部分のｎ−ａ−８ｉ：Ｈと１−ａ−８ｉ：Ｈの
上面を０．０５〜０．１μｍ程度除去する。次に第３図
（ｄ）に示すように全体のパッシベーションを兼ねたＳ
ｉＮＺからなるゲート絶縁膜６を形成し、ソース電極
を兼ねたｐ−１−ｎフォトダイオード用の窓と、ドレイ
ン電極用の窓を開ける。この５ｉＮｚは５ＩＨ４と凪あ
るいは５ｉＨａ −ＮＨｓとＮ、の混合ガスをグロー放
電法により分解して形成する。厚さｉｉＯ，２〜０．４
μｍ程度である。次に第３図（ｅ）に示すようにゲート
電極７、ドレイン電極８となるＭを蒸着し、それぞれ所
望の形状にパターニングする。最後にインジウム酸化ス
ズ等の透明導電膜９を蒸着し、ｐ−１−ｎフォトダイオ
ードの上面に該薄膜トランジスタのソース電極を兼ねる
ような形状にパターンニングする（第３図（ｆ））。透
明電極Ｑ ｆｉｎ型非晶質シリコンが比較的高い抵抗値
（比抵抗が〜１０３Ω１程度）を持つため、これをおぎ
ない、確実ＫＭ薄膜トランジスタＰ−１−ｎフォトダイ
オードのコンタクトをとるために入れたものである。
〔発明の効果〕
上記実施例で説明したように、本発明のイメージセッサ
ではフォトダイオードと薄膜トランジスタが一体化して
いるため、従来のものに比べはるかに高密度なイメージ
センサを得ることができる・例えば従来例ではグロー放
電法で非晶質シリコンを形成する際、メタルマスクを用
いてフォトダイオードと薄膜トランジスタの部分を別々
に形成していたため、フォトダイオードと薄膜トランジ
スタとの間隔は少くとも５〜１５龍程度離さなくてはな
らなかったが、本発明のイメージセンナではこれが一体
化しているため、数百μｍ以内におさめることが可能で
ある。これにより装置の小型化や従来例では困難であっ
た２次元化も容易になる６ま次、製造プロセスも従来の
ものよシ簡単で、製造に要する時間は少くとも２〜３割
短縮できる。
ではフォトダイオードと薄膜トランジスタが一体化して
いるため、従来のものに比べはるかに高密度なイメージ
センサを得ることができる・例えば従来例ではグロー放
電法で非晶質シリコンを形成する際、メタルマスクを用
いてフォトダイオードと薄膜トランジスタの部分を別々
に形成していたため、フォトダイオードと薄膜トランジ
スタとの間隔は少くとも５〜１５龍程度離さなくてはな
らなかったが、本発明のイメージセンナではこれが一体
化しているため、数百μｍ以内におさめることが可能で
ある。これにより装置の小型化や従来例では困難であっ
た２次元化も容易になる６ま次、製造プロセスも従来の
ものよシ簡単で、製造に要する時間は少くとも２〜３割
短縮できる。
以上述べたように１本発明のイメージセンサは高密度化
が容易で、生産性が高く、工業的に非常に有益である。
が容易で、生産性が高く、工業的に非常に有益である。
第１図は本発明の一実施例の断面図、第２図は本発明の
イメージセンサの等価回路、第３図（ａ）〜（ｆ）は本
発明のイメージセンナの形成プロセスの一例を工程順に
示す図、第４図は従来例を示す図である。 ｌ・−・絶縁性基板、２・−・共通電極、３・・・ｐ型
非晶質シリコン、４・・・１型非晶質シリコン、５・・
・ｎ型非晶質シリコン、６・・・５ＩＮｚ（絶縁膜）、
７・・・ゲート電極、８・・・ドレイン電極、９・・・
透明導電膜、１０・・・信号光 特許出願人 日本電気株式会社 Ｐ３ＪｔＩＦＬ服反］
イメージセンサの等価回路、第３図（ａ）〜（ｆ）は本
発明のイメージセンナの形成プロセスの一例を工程順に
示す図、第４図は従来例を示す図である。 ｌ・−・絶縁性基板、２・−・共通電極、３・・・ｐ型
非晶質シリコン、４・・・１型非晶質シリコン、５・・
・ｎ型非晶質シリコン、６・・・５ＩＮｚ（絶縁膜）、
７・・・ゲート電極、８・・・ドレイン電極、９・・・
透明導電膜、１０・・・信号光 特許出願人 日本電気株式会社 Ｐ３ＪｔＩＦＬ服反］
Claims (1)
- （１）絶縁性基板上に一体化されたｐ−ｉ−ｎフォトダ
イオードと薄膜トランジスタとを有し、該ｐ−ｉ−ｎフ
ォトダイオードは絶縁性基板上に帯状に形成した共通電
極をおおうようにｐ型、ｉ型、ｎ型の順序で形成された
非晶質シリコンと、該ｎ型非晶質シリコン上に形成され
た透明導電膜とからなり、該薄膜トランジスタは、前記
透明導電膜をソース電極とし、且つ前記ｎ型非晶質シリ
コンをオーミック接触層とするドレイン電極を有し、前
記ｐ−ｉ−ｎフォトダイオードと同時に形成された前記
ｉ型非晶質シリコン上のゲート絶縁膜とゲート電極とか
らなることを特徴とするイメージセンサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59207455A JPH0628308B2 (ja) | 1984-10-03 | 1984-10-03 | イメ−ジセンサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59207455A JPH0628308B2 (ja) | 1984-10-03 | 1984-10-03 | イメ−ジセンサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6184863A true JPS6184863A (ja) | 1986-04-30 |
| JPH0628308B2 JPH0628308B2 (ja) | 1994-04-13 |
Family
ID=16540051
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59207455A Expired - Lifetime JPH0628308B2 (ja) | 1984-10-03 | 1984-10-03 | イメ−ジセンサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0628308B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6329971A (ja) * | 1986-07-23 | 1988-02-08 | Hamamatsu Photonics Kk | 放射線撮像装置 |
-
1984
- 1984-10-03 JP JP59207455A patent/JPH0628308B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6329971A (ja) * | 1986-07-23 | 1988-02-08 | Hamamatsu Photonics Kk | 放射線撮像装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0628308B2 (ja) | 1994-04-13 |
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