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JPS5817784A - 固体撮像装置 - Google Patents

固体撮像装置

Info

Publication number
JPS5817784A
JPS5817784A JP56115059A JP11505981A JPS5817784A JP S5817784 A JPS5817784 A JP S5817784A JP 56115059 A JP56115059 A JP 56115059A JP 11505981 A JP11505981 A JP 11505981A JP S5817784 A JPS5817784 A JP S5817784A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
electrode
film
voltage
solid
imaging device
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.)
Pending
Application number
JP56115059A
Other languages
English (en)
Inventor
Toshiyuki Akiyama
俊之 秋山
Toshihisa Tsukada
俊久 塚田
Toru Umaji
馬路 徹
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP56115059A priority Critical patent/JPS5817784A/ja
Publication of JPS5817784A publication Critical patent/JPS5817784A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144Devices controlled by radiation
    • H01L27/146Imager structures
    • H01L27/14665Imagers using a photoconductor layer
    • H01L27/14672Blooming suppression

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
  • Transforming Light Signals Into Electric Signals (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。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、光導電性薄膜を光電変換部に用いた固体撮像
装置に関する1%に、入射光によって各画素に発生した
電荷の横流れによる解像度の劣化を防止する技術に関す
る。
固体撮像装置の例として半導体基板上に走査回路とこれ
につながるスイッチ群のみを配列し、この上部に光電変
換機能のための光導電性薄膜を形成するものがある。こ
れは走査回路およびスイツチ群の上部に光電変換素子を
形成する2階建構造のため、絵素の来彼度(すなわち解
像力)およびパ受光率がより高くなるため、これからの
兜体撮像装置として期待されているものである。εあ捕
固一体撮像装置の例は特開昭51−10715 (昭和
49年7月5日出願)K開示されるものである。第1図
にその原理を説明するための構成を示す。同図において
1は水平位置選択スイッチ3を開閉する水平走査回路%
2は垂直位置選択スイッチ4を開閉する垂直走査回路、
5は光4電性薄膜を利用した光電変換素子、6は光電変
換素子5を駆動する電源電圧端子、10−1.10−2
は信号出力線、Rは抵抗である。第2図は第1図の光電
変換領域の新聞構造を示したもので、5′は光導電性薄
膜、6′は透明電極γを介して設けた嵯源電圧、4′恍
垂直スイツチ、また8は絶縁膜である。また11は半纏
体基板、12はゲート電極、13はスイッチ4′の一端
9(基板1!と異なる導電型の不純物で形成された拡散
領域)に抵抗性接触した電極(例えばAt)である。光
学像がレンズを通して光導電性薄膜上に結像すると、光
学像の光強度に応じて光導電性膜の抵抗値が変化し、垂
直スイイチ4(4’)の一端9には光学像に対応した電
圧凌化が現われ、この変化分を信号出力線10−1゜1
O−2(第1図に゛図示した)を通して出力端OUTよ
シ映像信号として取シ出す。なお、16は信号出力線1
O−IK接続される9と同じ導電型の不純物拡散領域で
ある。
、 ところで本構造の固体撮像装置において、各画素は
光導電性薄膜5′の下部電極13によ、つて位置が決め
られかつ分離されている。しかし入射光が電荷に変換さ
れる光導電性薄膜5′は各画素ごとに分離せず、お互に
りな、かった膜の形で形成されている。そのため入射光
によって光導−性博展内に発生し些箪荷の一部は、光導
電性薄膜の厚さ方向だけでなく横方向にもiれ、近隣の
画素位置にある下部電極にも流入して、画素間の信号電
荷の混合が起きる。特に下部電極間の間隙で発生した電
荷の影響が大きく、解像度その他の画質の劣化を引き起
こしている。
本発明は洸−導電性薄膜内において、画素間にわたる電
荷の横流れを低減あるいは防止し、解像度その他の画質
め劣化を防止する固体撮像装置に関するもので“ある。
第3図は本発明の実施例たる固体撮像装置の断面構造図
で一@漬。この固体撮像装置はζ第2図に示した従来の
固体撮像装置において各画素の位置を決める下部電極1
3間の間隙に、新たに電極17を設けたものである。
第・4図は光導電体層51を形成゛するまえの半導体表
面の部分平面図を示す。13は各画素の下部電極の呂1
領域、17は新たな電極を示している。
8は基板上の絶縁層である。′ 本発明は新たに設け′たiit極17に一定の電圧を加
え、この電極から発生する電場によって電荷の横流れを
低減することを骨子とする。これにより解像度その他の
画質の劣化を防止するものである。
ところでこの固体撮像装置において、・電荷の横流れを
低減するーための方法として2つの方法がある。
その一つは、電極17から発生する!+kIJによって
各画素間の間隙に電気的な壁を形成し、電荷の極13に
印加するビデオ電圧Vvに対する光透過性電極7に印゛
加″する電圧V!の極性と同極性の電圧を印加する。即
ち、       Vy>Vマ゛め′時V?’>Vマ Vt<Vマの時Vy’<Vマ である、′ なお、■!′の上限或いは下部電極13と電極17との
間の破壊が生じない範囲で゛設定される゛。
他の一つは、解像度その他の画質劣化の原因になる電荷
”すなわち入射光によつそ下部電極13間の間隙に発生
した電荷を、電極17から発生する電場によって引きよ
せて吸収し、画素間にわたる電荷の横流れを防止する用
い方である。
この場合、電#;17に印加する電圧は、下部電極13
に印加するビデオ電圧VvK対する光透過性電極7に印
加する電圧V!の極性と反対の極性め電圧ないしはビデ
オ電圧と同電位を印加する。
即ち、 Vt )Vv 014Vt ’≦Vv V?<Vvの時Vt’≧Vv である。
Vt’の印加に当って下部電極13と電極17との間の
破壊を生じない様にすべきことはいうまでもない。
以下、実施例によって更に具体的に説明する。
実施例 本例の基本的構造は第3図であるのでこれをもとに説明
する。半導体基板に形成されるスイッチ回路等走査回路
部は通常の半導体装置の工程を用いて製造される。p型
シリコン基板11・上に800人程鹿の薄いSi□、膜
を形成し、との5tO1膜上の所定の位置に1400 
人程度のsi、N、膜を形成する。8tO1膜は通常の
CVD法、BiN、膜はBi、NいN門を流したCVD
法によった。次いでH,:0.=1:8:g囲気中でシ
リコンを局所欧化L% 8i0./48を形成する。こ
の方法は一般にLOGO8と呼ばれている素子分離のた
めのシリコンの局所酸化法である。−担、前述のsi、
N、膜およびSiへ膜を除去し、MOSトランジスタの
ゲート絶縁膜を8io、膜で形成する。    −次い
でポリシリコンによるゲート部12、および拡散領域9
.16を形成し、更にこの上部にSi0.膜を形成する
。そしてこの膜中に不純物領域16に対する電極取り出
し口をエツチングで開孔する。電極10−1としてAt
を800OA蒸着する。更に5ift膜81を750O
Aに形成し、続いて不純物領域9の上部に9に対する電
極取り出し口をニー゛ツチングで開孔し、電極13とし
てAt又はMOを1μm蒸着する。なお、電極13は領
域9,16、およびゲート部を覆う如く広く形成した。
これは素子間の信号処理領域に光が入射するとブルーば
ングの原因となシ望ましくないためである。
同時に電極7がAt又は、MO等で形成される。
なお、アルi電極13上K 8 b、 8.等の再結合
層を設けるのは自由である。
次いでこれ・、までの工程によプ準備された半導体基体
をマグネトロン型のスパッター装置に装着する。雰囲気
はArと水素の混合ガスで0.2’1’orrとなした
。水素含有量は6モル%である。スパッター・ターゲッ
トはシリコンを用いる。周波数13.56MHz 、入
力aoowで反応性スパッターを行ない、前記半導体基
体上に水素を含有する非晶質シリコン薄膜5°1を50
Or1mの厚さに堆積する。この非晶質薄膜中の水素含
有量は2o原子%で、比抵抗は5X10”Ω・口であっ
た。
次いで4極7として100OA〜2μm厚のSnQ、を
用いた。
なお、光導電住換5′としてはこの例に限られるもので
ないことはいうまでもない。たとえば、。
f3 e −A S −T 6の膜或いはこの多膚膜、
7.n−8eとZ n −Cd −Te等の膜等広く用
い得る。
たとえば第3図の構造において電極17と光透過性電極
膜7とを電気的に接続し、電極17に光透過性電極膜7
と同一電圧Vtを加える。これにより電極17の近傍は
画素位置にある下部電極13近傍より電気的なポテンシ
ャルが高くなる。そのため電極17近傍にある電荷はそ
の近くの画素位置にある下部電極の方に退けられると共
に、電極17近傍を通る電荷の移動は妨げられる。すな
わち電極17の近傍にある高い電気的ポテンシャルが各
画素間の間隙の電気的壁となって電荷の横流れを防止す
るため、解像度その他の画質の劣化は低減される。この
様な電気的ポテンシャルによる壁を形成するには、前述
した通り電極17に下部゛電極13に加えるビデオ電圧
Vvに対する光□透過性電極膜7の電圧’Vyと同極性
の電圧Vt’例えばT?>VVO時Vt’)Vvめ電圧
を加えれば良い。
ここでは簡単のためVt’=Vtとした。−具体的接続
は電極17の引き出し端子と光透過性竺極7の引き出し
端子を用いれば良い。なお電荷の横流れを防止するKは
電気的な壁の高さは高いほど好ましい。
一方、第2の電圧の印加方法は次の通りである。
第3図におけるM08トラン′ジスタによるスイッチ群
をNチャンネル形のスイッチ回路で形成、J、、信号出
力#M(第1図10−2>にはビデオ電圧Vv)0(例
えば3V)f、加える。また、光透過性!を極膜7には
電圧Vy)’Vv例えば20Vを、電417には基板と
同じアース′亀圧Ovを加える。
これにより光導電性薄膜5′内において電極17の近傍
は他の位置より電気的なポテンシャルは低くなる。その
ため電極17近傍を通る電荷は電極17に引き付けられ
吸収される。従って入射光によって下部電極13間の間
隙で発生した′電荷は電極17に吸収され、電荷の横流
れによって他の画素に信号電荷が混入することがないの
で、解像度その他の画質の劣化は低減される。この様に
横流れする電荷を電極17に吸収するには、ビデオ電圧
Vvに対する光透過性電極膜7の電圧V!とは反対の極
性の電圧V!〆すなわち本例においてはVy>Vvであ
るのでVt’≦Vvの1圧を〃口えれば良い。この例で
は簡単のためvlをアース電圧−〇vとした。なお本実
施例では光透過性電極膜7にビデオ電圧Vvより高い′
電圧Vt)Vvを加える場貧について述べた。これに対
し光透過性′藏懺展7にビデオ電圧Vvより低い゛直圧
Vvを加える場合は、電極17にはビデオ電圧Vvよシ
高い電圧Vt’≧Vv例えば駆動回路の電源電圧VDD
を加えれば良い。またスイッチ回路群としてNチャンネ
ルのMOS形についてのみ記したが、PチャンネルのM
OS形、CCD形等広く用いることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は光導電性薄膜を光電変換部として用いた固体撮
像装置の概略を示す図、第2図は光導電性薄膜を光電変
換部として用いた従来の固体撮像装置の断面図、第3図
は本発明の固体撮像装置の実施例の断面図、第4図は第
3図に示した半導体基板表面の部分平面図である。 11・・・半導体基板、9.16・・・不純物拡散層、
12・・・ゲート、13・・・下部電極、8.8’・・
・絶縁層、5′・・・光導電体層、17・・・電極、7
・・・光透過第  1  図 ! 第 2. の 第 3 図 VJ412]

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、所定の基板上に複数個配列され且実質的に画、 素
    位置を決定している第1の電極と、こ9第1の電極を覆
    って形成された光導電体膜と、この光導電体膜の上部に
    光透過性の第2の電極とを少なくとも有する固体撮像装
    置において、前記容筒1の電極相互の間に第3の電極を
    有することを特徴とする固体撮像装置。 2 前記基板中には各画素を選択する複数のスイッチ素
    子と、該スイッチ素子を順次に開閉する走査回路とが少
    なくとも形成され、前記各スイッチ素子の電極のひとつ
    が前記第1の電極として基板表面に配されて成ることを
    特徴とする特許請求の範囲第1項記載の固体撮像装置。 ふ 前記第3の電極に印加する電圧を、前記第1の電極
    に印加する電圧に対する前記第2の電極に印加する電圧
    の極性と同極性の電圧として印加せしめる手段を有する
    ことを特徴とする特許請求の範囲第1項又は第2項記載
    の同体撮像装置。 4、 前記第3の電極に印加する電圧を、前記第1の電
    極に印加する電圧に対する前記第2の′−極に印加する
    電圧と逆極性の電圧として印加せしめる手段を有するこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第1項又は第2項記載の
    固体撮像装置。  −5、前記第3の電極に印加する電
    圧を前記第2の電極に印加する電圧と同一電圧を印加せ
    しめる手段を有することを特徴とする特許請求の範囲第
    1項又は第2項記載の固体撮像装置。
JP56115059A 1981-07-24 1981-07-24 固体撮像装置 Pending JPS5817784A (ja)

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