JPH03268369A - カラーセンサ - Google Patents
カラーセンサInfo
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- JPH03268369A JPH03268369A JP2067648A JP6764890A JPH03268369A JP H03268369 A JPH03268369 A JP H03268369A JP 2067648 A JP2067648 A JP 2067648A JP 6764890 A JP6764890 A JP 6764890A JP H03268369 A JPH03268369 A JP H03268369A
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- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 24
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- 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層を光電変換層としたカラーセ
ンサに関するものである。
ンサに関するものである。
〈従来の技術〉
従懇のカラーセンサは第４図の断面模式図に示すような
構造をしていた。これは、光の入射する透明基板２、紫
外光カットフィルタ８、赤外光カリトフィルタ８．Ｒ，
Ｇ及びＢのカラーフィルタ４ｃ、４ｂ及び４ａ、透明電
極からなる第１の電極５、光電変換層６、第２の電極７
がこの順に積層されて形成されたものである。
構造をしていた。これは、光の入射する透明基板２、紫
外光カットフィルタ８、赤外光カリトフィルタ８．Ｒ，
Ｇ及びＢのカラーフィルタ４ｃ、４ｂ及び４ａ、透明電
極からなる第１の電極５、光電変換層６、第２の電極７
がこの順に積層されて形成されたものである。
〈発明が解決しようとする課題〉
光電変換層６が結晶シリコンの場合には、長波長感度が
大きいために、赤外光カットフィルり８は不可欠である
。
大きいために、赤外光カットフィルり８は不可欠である
。
これに対して、非晶質シリコンを光電変換層６に用いた
場合には、長波長光に対する感度が小さいので赤外光力
ブトフィルり８を省くことが可能である。第５図に非晶
質シリコンを光電変換層６に用いて赤外カットフィルタ
８を除いたカラーセンサの分光感度特性を示す。同図中
２１はフィルタ４ａ、４ｂ、４ｃを除いた場合の光電変
換層６の分光感度特性、同図中２２．２８及び２４はそ
れぞれＢ（ブルー）のフィルタ４ａ、Ｇ（グリーン）の
フィルタ４ｂ及びＲ（レッド）のフィルタ４ｃの下での
光電変換層６の分光感度特性である。
場合には、長波長光に対する感度が小さいので赤外光力
ブトフィルり８を省くことが可能である。第５図に非晶
質シリコンを光電変換層６に用いて赤外カットフィルタ
８を除いたカラーセンサの分光感度特性を示す。同図中
２１はフィルタ４ａ、４ｂ、４ｃを除いた場合の光電変
換層６の分光感度特性、同図中２２．２８及び２４はそ
れぞれＢ（ブルー）のフィルタ４ａ、Ｇ（グリーン）の
フィルタ４ｂ及びＲ（レッド）のフィルタ４ｃの下での
光電変換層６の分光感度特性である。
しかしながら、同図からもわかるように、このカラーセ
ンサでは赤から赤外にかけての波長領域において、分光
感度特性に異常が生じる。このために、従来は非晶質シ
リコンを光電変換層６に用いた場合も、赤外光カットフ
ィルタ８を設けて上記異常の発生を防いでいる。
ンサでは赤から赤外にかけての波長領域において、分光
感度特性に異常が生じる。このために、従来は非晶質シ
リコンを光電変換層６に用いた場合も、赤外光カットフ
ィルタ８を設けて上記異常の発生を防いでいる。
以上に鑑み、本発明は非晶質シリコンを光電変換層に用
いて赤外カットフィルタを用いないカラーセンサを提供
することを目的とする。
いて赤外カットフィルタを用いないカラーセンサを提供
することを目的とする。
く課題を解決するための手段〉
上記目的を達成するために、本発明では、光電変換層が
第１の！極と第２の電極に挾まれ、上記第１の電極側を
入射側として該入射側にカラーフィルタを有するカラー
センサにおいて、上記光電変換層を非晶質シリコン層と
し、該非晶質シリコン層と上記第２の電極の間に光吸収
層を設ける。
第１の！極と第２の電極に挾まれ、上記第１の電極側を
入射側として該入射側にカラーフィルタを有するカラー
センサにおいて、上記光電変換層を非晶質シリコン層と
し、該非晶質シリコン層と上記第２の電極の間に光吸収
層を設ける。
上記光吸収層としては、吸収係数の大きいものか良く、
また屈折率がその界面の非晶質シリコン層の屈折率に等
しいものが良い。さらに、上記光吸収層は非晶質シリコ
ン層及び第２の電極とオーミック接触がとれるものが良
く、導電率が大きいものが良い。該導電率はｌＸｌ０−
６（Ω・ｃｇＩ）″″１１以上るのが良い。以上の条件
を満たす材料としては、例えばａ−３ｉ、 ａ−５ｉＧ
ｅがある。
また屈折率がその界面の非晶質シリコン層の屈折率に等
しいものが良い。さらに、上記光吸収層は非晶質シリコ
ン層及び第２の電極とオーミック接触がとれるものが良
く、導電率が大きいものが良い。該導電率はｌＸｌ０−
６（Ω・ｃｇＩ）″″１１以上るのが良い。以上の条件
を満たす材料としては、例えばａ−３ｉ、 ａ−５ｉＧ
ｅがある。
く作 用〉
上記第５図に示した赤外力・・トフィルりを除いた場合
に生じる分光感度特性の異常は、光電変換層である非晶
質シリコン層が薄膜であるために生じる光の干渉効果が
原因となっている。すなわち光電変換層として用いる非
晶質シリコン層は劣化による感度低下を防ぐために薄く
形成する。この非晶質シリコン層は長波長の光に対する
吸収係数が小さいために、Ｂ、Ｇのフィルタを通過して
くる入射光をほぼ全部吸収するが、Ｒのフィルターを通
過してくる入射光は十分に吸収せず、特に赤外光はほと
んど吸収しない。ところが、非晶質シリコン層で吸収さ
れなかった上記の入射光は、第２の電極と非晶質シリコ
ン層界面で反射され、さらに該反射された光が非晶質ク
リコン層と第１の電極の界面で反射されて、多重反射を
することになる。そしてこれらの光が互いに干渉して、
上記第５図に示したような分光感度特性の異常が生じる
。
に生じる分光感度特性の異常は、光電変換層である非晶
質シリコン層が薄膜であるために生じる光の干渉効果が
原因となっている。すなわち光電変換層として用いる非
晶質シリコン層は劣化による感度低下を防ぐために薄く
形成する。この非晶質シリコン層は長波長の光に対する
吸収係数が小さいために、Ｂ、Ｇのフィルタを通過して
くる入射光をほぼ全部吸収するが、Ｒのフィルターを通
過してくる入射光は十分に吸収せず、特に赤外光はほと
んど吸収しない。ところが、非晶質シリコン層で吸収さ
れなかった上記の入射光は、第２の電極と非晶質シリコ
ン層界面で反射され、さらに該反射された光が非晶質ク
リコン層と第１の電極の界面で反射されて、多重反射を
することになる。そしてこれらの光が互いに干渉して、
上記第５図に示したような分光感度特性の異常が生じる
。
分光感度特性の異常の生じる原因が上記のようなもので
あるので、本発明によって光吸収層を設ければ、該光吸
収層によシ上記入射光の第２の電極での反射光の発生を
防止して、光の干渉をなくし、分光感度特性の異常が生
じるのを防ぐ。
あるので、本発明によって光吸収層を設ければ、該光吸
収層によシ上記入射光の第２の電極での反射光の発生を
防止して、光の干渉をなくし、分光感度特性の異常が生
じるのを防ぐ。
したがって、上記光吸収層は、第２の電極の形成される
、反射を防止したい場所にのみ形成すれば足シる。
、反射を防止したい場所にのみ形成すれば足シる。
また、一般に吸収される光の量Ｉは
一αｄ
１ ＝Ｉ（１（１−ｅ ）−Ｉｏ ”入射光量で与
えられるために、吸収係数αが大きいと、膜厚ｄをうず
くすることができる。尚、膜厚をうすくすることで形成
時間の短縮化がはがれて有利となる。
えられるために、吸収係数αが大きいと、膜厚ｄをうず
くすることができる。尚、膜厚をうすくすることで形成
時間の短縮化がはがれて有利となる。
また、上記光吸収層の屈折率がその界面の非晶質シリコ
ン層の屈折率に等しいと、その界面での反射が防止され
る。
ン層の屈折率に等しいと、その界面での反射が防止され
る。
さらに、導電率が大きいとジュール熱による信号損失が
小さくなシ、オーミック接触がとれていることと共に集
電効率を良くする。
小さくなシ、オーミック接触がとれていることと共に集
電効率を良くする。
〈実施例〉
第１図は本発明の一実施例を示すカラーセンサの断面模
式図である。
式図である。
本カラーセンサは以下のようにして作製する。
まず、ガラスの透明基板２上にＴｉｏ２．Ｓｉｏ、。
ＡＪ２０．等を電子ビーム蒸着によシ膜として形成して
紫外光カットフィルタ３を形成する。次に該カットフィ
ルタ８上にＲ，Ｇ及びＢのカラーフィルタ４ｃ、４ｂ及
び４ａを印刷によ多形成し、続いてＩＴＯを電子ビーム
蒸着して透明電極からなる第１の電極５を形成する。次
に、第１のｔ極５上にｐ型、ｎ型及びｎ型の非晶質シリ
コン層６ａ。
紫外光カットフィルタ３を形成する。次に該カットフィ
ルタ８上にＲ，Ｇ及びＢのカラーフィルタ４ｃ、４ｂ及
び４ａを印刷によ多形成し、続いてＩＴＯを電子ビーム
蒸着して透明電極からなる第１の電極５を形成する。次
に、第１のｔ極５上にｐ型、ｎ型及びｎ型の非晶質シリ
コン層６ａ。
６ｂ及び６ｃをこの順に下記表１に示す条件でグロー放
電分解法によ多形成する。そして、上記ｎ型の非晶質シ
リコン層６ｃの上に光吸収層１を非晶質ゲルマアロイ（
ａ−８ｉＧｅ）膜で形成する。
電分解法によ多形成する。そして、上記ｎ型の非晶質シ
リコン層６ｃの上に光吸収層１を非晶質ゲルマアロイ（
ａ−８ｉＧｅ）膜で形成する。
該ａ−５ｉＧｅ膜は上記非晶質シリコン層と同じ装置を
用いて下記表１に示す条件でグロー放電分解法により連
続して形成した。最後に第２のｔ極７を電子ビーム蒸着
によシニフヶルで形成する。
用いて下記表１に示す条件でグロー放電分解法により連
続して形成した。最後に第２のｔ極７を電子ビーム蒸着
によシニフヶルで形成する。
表１
本実施例のａ−ＳｉＧｅ膜はＰＩ（！ガスを導入するこ
とによ、９ｎ型の半導体となっている。これはａ−５ｉ
Ｇｅ膜からなる光吸収層１とこれと接するｎ型の非晶質
シリコン層６ｃとの間にバリアーが形成されるのを防ぎ
、オーミック接触がとれるようにして、非晶質シリコン
層に光が入射して発生する電流の第２の電極７への流入
効果を良くするためである。したが１て、光電変換層が
本実施例のｐ−１−ｎ構造からｎ−１−ｐ構造となシ、
光吸収層１がｐ型の非晶質シリコン層と接する場合には
、ａ−５ｉＧｅ膜はｐ型とする。しかしながら、光電変
換層は本実施例のようにｐ−１−ｎ構造としてす型の非
晶質シリコン層側から光を入射した方が光電変換層の劣
化が少なく好ましい。
とによ、９ｎ型の半導体となっている。これはａ−５ｉ
Ｇｅ膜からなる光吸収層１とこれと接するｎ型の非晶質
シリコン層６ｃとの間にバリアーが形成されるのを防ぎ
、オーミック接触がとれるようにして、非晶質シリコン
層に光が入射して発生する電流の第２の電極７への流入
効果を良くするためである。したが１て、光電変換層が
本実施例のｐ−１−ｎ構造からｎ−１−ｐ構造となシ、
光吸収層１がｐ型の非晶質シリコン層と接する場合には
、ａ−５ｉＧｅ膜はｐ型とする。しかしながら、光電変
換層は本実施例のようにｐ−１−ｎ構造としてす型の非
晶質シリコン層側から光を入射した方が光電変換層の劣
化が少なく好ましい。
また、ＰＨ３ガスの導入によシロ−５ｉＧｅ膜中にｐが
ドーピングされてイントリンシックな膜に比べてａ−５
ｉＧｅ膜の導電率が上げられておシ上記の接触する非晶
質シリコン層の導電型とａ −５ｉＧｅ膜の導電型とを
同じにする事とあいまって、光発生電流の第２の電極７
への流入効率を上げている。この導電率はＰＨ，ガスの
導入量を増加してｐのドーピング量を増やすことでさら
に上げることができる。
ドーピングされてイントリンシックな膜に比べてａ−５
ｉＧｅ膜の導電率が上げられておシ上記の接触する非晶
質シリコン層の導電型とａ −５ｉＧｅ膜の導電型とを
同じにする事とあいまって、光発生電流の第２の電極７
への流入効率を上げている。この導電率はＰＨ，ガスの
導入量を増加してｐのドーピング量を増やすことでさら
に上げることができる。
本実施例のａ−５ｉＧｅ膜厚は１００ＯＡに設定されて
おシ、これは入射光の８０ヂ以上を吸収するという条件
を滴たすように決められたものである。第３図に本実施
例の条件で作製されたａ−５ｉＧｅ膜の光エネルギーに
よる吸収係数を示す。
おシ、これは入射光の８０ヂ以上を吸収するという条件
を滴たすように決められたものである。第３図に本実施
例の条件で作製されたａ−５ｉＧｅ膜の光エネルギーに
よる吸収係数を示す。
該吸収係数は、５ｉＨａガスとＧｅＨａガスの流量比を
調節してａ−５ｉＧｅ膜中のＧｅの組成比を変えること
で変化し、Ｇ ｅ Ｈａガスの流量比が小さくなるにつ
れて小さくなる。したが１で、所定の光吸収量を得るの
に必要となるａ−５ｉＧｅ膜厚もこれによって変わる。
調節してａ−５ｉＧｅ膜中のＧｅの組成比を変えること
で変化し、Ｇ ｅ Ｈａガスの流量比が小さくなるにつ
れて小さくなる。したが１で、所定の光吸収量を得るの
に必要となるａ−５ｉＧｅ膜厚もこれによって変わる。
例えば、上記８０ヂの吸収条件を満たすように、５ｉＨ
ａガスを８〜１０５ＣＣＭ、Ｇ ｅ Ｈ４ガスを２〜Ｏ
８ＣＣＭの範囲でトータルの流量が１０ＳＣＣＭとなる
ようにして上記と同様にａ−５ｉＧｅ膜を形成するとそ
の膜厚は１０００λ〜５０００λとなる。尚ζ−この時
同時に屈折率も変化する。
ａガスを８〜１０５ＣＣＭ、Ｇ ｅ Ｈ４ガスを２〜Ｏ
８ＣＣＭの範囲でトータルの流量が１０ＳＣＣＭとなる
ようにして上記と同様にａ−５ｉＧｅ膜を形成するとそ
の膜厚は１０００λ〜５０００λとなる。尚ζ−この時
同時に屈折率も変化する。
ＧｅＨｎガスがＯ５ＣＣＭの場合は、すなわちａ−５ｉ
膜を形成することになっておシ、この時に最も厚い５０
００λか必要となる。この場合には膜厚が厚いために、
膜に要求される導電率はよシ大きく、少なくともｌＸｌ
０”’（Ω・ａｍ）””ははなければ、センサとしての
実用に耐えなくなる。
膜を形成することになっておシ、この時に最も厚い５０
００λか必要となる。この場合には膜厚が厚いために、
膜に要求される導電率はよシ大きく、少なくともｌＸｌ
０”’（Ω・ａｍ）””ははなければ、センサとしての
実用に耐えなくなる。
導電率を大きくするには、例えばＰＨ，ガスの導入量を
増やし、ドーパンの量を多くすれば良い。
増やし、ドーパンの量を多くすれば良い。
第２図に本カラーセンサの分光感度特性を示す。
前記第５図に示した従来の赤外カートフィルターを用い
ないカラーセンサの分光感度特性と比べると、分光感度
特性の異常がなくなシ１．Ｆ感度特性が著しく改善され
ているのがわかる。
ないカラーセンサの分光感度特性と比べると、分光感度
特性の異常がなくなシ１．Ｆ感度特性が著しく改善され
ているのがわかる。
本実施例では、光吸収層にａ−５ｉＧｅｌ！ｉを用いた
ので、光電変換層である非晶質シリコン層と共に連続形
成することが可能であシ、また光吸収層の厚さも薄くで
き、赤外力・トフィルタを用いる場合に比べてプロセス
が簡単となシ、コスト面でも有利となる。
ので、光電変換層である非晶質シリコン層と共に連続形
成することが可能であシ、また光吸収層の厚さも薄くで
き、赤外力・トフィルタを用いる場合に比べてプロセス
が簡単となシ、コスト面でも有利となる。
さらに、ドーピング量を調節して導電率を容易に変える
ことができ、ゲルマンガス流量を調節して吸収係数さら
に屈折率を変えることが可能であシ、適宜必要な特性の
光吸収層を形成することができる。また、膜厚方向に膜
特性を変化させることも容易である。
ことができ、ゲルマンガス流量を調節して吸収係数さら
に屈折率を変えることが可能であシ、適宜必要な特性の
光吸収層を形成することができる。また、膜厚方向に膜
特性を変化させることも容易である。
尚、光吸収層にａ−５ｉを用いることも可能であシ、こ
の場合には光吸収層の膜厚は厚くなるものの、ゲルマン
ガスを用いる必要がないという利点がある。
の場合には光吸収層の膜厚は厚くなるものの、ゲルマン
ガスを用いる必要がないという利点がある。
〈発明の効果〉
本発明によれば、非晶質シリコンを光電変換層に用いて
赤外カプトフィルタを必要としないカラーセンサを作製
することができる。
赤外カプトフィルタを必要としないカラーセンサを作製
することができる。
第１図は本発明の実施例であるカラーセンサの断面模式
図、第２図は上記実施例のカラーセンサの分光感度特性
図、第８図は本実施例に用いたａ−５ｉＧｅ膜の吸収係
数を示す図、第４因は従来のカフ−センサの断面模式図
、第５図は従来の赤外カットフィルタを用いないカラー
センサの分光感度特性図である。 ｌ・・・光ｆｆｌ収Ｊｌ、４ａ・・・Ｂのカラーフィル
タ、４ｂ・・・ＧＯオカラ−ィルタ、４ｃ・・・Ｒのカ
ラーフ質シリコン層、６ｃ・・・ｎ型の非晶質シリコン
層、７・・・第２の電板。
図、第２図は上記実施例のカラーセンサの分光感度特性
図、第８図は本実施例に用いたａ−５ｉＧｅ膜の吸収係
数を示す図、第４因は従来のカフ−センサの断面模式図
、第５図は従来の赤外カットフィルタを用いないカラー
センサの分光感度特性図である。 ｌ・・・光ｆｆｌ収Ｊｌ、４ａ・・・Ｂのカラーフィル
タ、４ｂ・・・ＧＯオカラ−ィルタ、４ｃ・・・Ｒのカ
ラーフ質シリコン層、６ｃ・・・ｎ型の非晶質シリコン
層、７・・・第２の電板。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、光電変換層が第１の電極と第２の電極に挾まれ、上
記第１の電極側を入射側として該入射側にカラーフィル
タを有するカラーセンサにおいて、 上記光電変換層が非晶質シリコン層からなり上記光電変
換層と上記第２の電極の間に光吸収層を有していること
を特徴とするカラーセンサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2067648A JP2717015B2 (ja) | 1990-03-16 | 1990-03-16 | カラーセンサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2067648A JP2717015B2 (ja) | 1990-03-16 | 1990-03-16 | カラーセンサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03268369A true JPH03268369A (ja) | 1991-11-29 |
| JP2717015B2 JP2717015B2 (ja) | 1998-02-18 |
Family
ID=13351054
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2067648A Expired - Lifetime JP2717015B2 (ja) | 1990-03-16 | 1990-03-16 | カラーセンサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2717015B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007058183A1 (en) * | 2005-11-18 | 2007-05-24 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Photoelectric conversion device |
| JP2007273961A (ja) * | 2006-03-10 | 2007-10-18 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 半導体装置 |
| US7622785B2 (en) | 2006-04-28 | 2009-11-24 | Semiconductor Laboratory Co., Ltd. | Photoelectric conversion element and manufacturing method of photoelectric conversion element |
| 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 |
| JP2012216872A (ja) * | 2006-03-10 | 2012-11-08 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 半導体装置 |
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| JPS58125865A (ja) * | 1982-01-22 | 1983-07-27 | Sanyo Electric Co Ltd | 感光装置 |
| JPS59182581A (ja) * | 1983-03-31 | 1984-10-17 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 光検出半導体素子 |
| JPS6173369A (ja) * | 1984-09-17 | 1986-04-15 | Mitsubishi Electric Corp | 赤外線検出素子 |
-
1990
- 1990-03-16 JP JP2067648A patent/JP2717015B2/ja not_active Expired - Lifetime
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Also Published As
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|---|---|
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