JPH04354373A - 光電変換素子 - Google Patents
光電変換素子Info
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- JPH04354373A JPH04354373A JP3156145A JP15614591A JPH04354373A JP H04354373 A JPH04354373 A JP H04354373A JP 3156145 A JP3156145 A JP 3156145A JP 15614591 A JP15614591 A JP 15614591A JP H04354373 A JPH04354373 A JP H04354373A
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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
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はファクシミリやスキャナ
等の画像入力部に用いられる光電変換素子にに係り、特
に光導電層に薄膜半導体を用いた薄膜タイプの素子にお
いて、高感度化を図るための構造に関する。
等の画像入力部に用いられる光電変換素子にに係り、特
に光導電層に薄膜半導体を用いた薄膜タイプの素子にお
いて、高感度化を図るための構造に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、ファクシミリやスキャナ等におけ
る画像入力部の小型化の要請を受けて、密着型イメ−ジ
センサの開発が活発に行われており、中でも光導電層に
薄膜半導体を用いた薄膜タイプの光電変換素子の開発が
数多く行われている。図9及び図10には、この種の薄
型タイプの光電変換素子の一例が示されており、図9は
平面図を、図10は図9のE−E線断面図をそれぞれ示
している。同図において、光電変換素子は、絶縁性基板
80上に設けられた第1電極81と、この第1電極81
に対向して設けられた透光性の第2電極82と、これら
第1及び第2電極間81,82に配された光導電層83
とを有して成り、第1及び第2電極81,82並びに光
導電層83の外周面には、透光性の絶縁層84が形成さ
れている。更に、前述した第2電極82は絶縁層84に
形成されたコンタクト孔85を介して、絶縁層84の一
部を覆うように画素毎に絶縁層84に接合された第3電
極86に接続されている。そして、かかる構成の光電変
換素子は、第2電極82の一方の平面87を受光面とし
て光を受光し、その入射した光は透光性の絶縁層84及
び第2電極82を透過して光導電層83に到達する結果
、光導電層83内に生じる光電流に対応する信号が第3
電極86から取り出されるようになっている。
る画像入力部の小型化の要請を受けて、密着型イメ−ジ
センサの開発が活発に行われており、中でも光導電層に
薄膜半導体を用いた薄膜タイプの光電変換素子の開発が
数多く行われている。図9及び図10には、この種の薄
型タイプの光電変換素子の一例が示されており、図9は
平面図を、図10は図9のE−E線断面図をそれぞれ示
している。同図において、光電変換素子は、絶縁性基板
80上に設けられた第1電極81と、この第1電極81
に対向して設けられた透光性の第2電極82と、これら
第1及び第2電極間81,82に配された光導電層83
とを有して成り、第1及び第2電極81,82並びに光
導電層83の外周面には、透光性の絶縁層84が形成さ
れている。更に、前述した第2電極82は絶縁層84に
形成されたコンタクト孔85を介して、絶縁層84の一
部を覆うように画素毎に絶縁層84に接合された第3電
極86に接続されている。そして、かかる構成の光電変
換素子は、第2電極82の一方の平面87を受光面とし
て光を受光し、その入射した光は透光性の絶縁層84及
び第2電極82を透過して光導電層83に到達する結果
、光導電層83内に生じる光電流に対応する信号が第3
電極86から取り出されるようになっている。
【0003】上述したような2つの電極間に光導電層を
配した構造は、一般にサンドイッチ構造と称されるもの
であるが、このサンドイッチ構造を有する素子、更には
、ここでの説明は省略するが、従来から周知のプレ−ナ
構造を有する素子において、高解像度化を図る場合、そ
の達成し得る解像度は、先に述べた受光面87の面積を
如何に小さくできるかに左右される。すなわち、前述の
例で言えば、第1電極81,光導電層83及び第2電極
82の最小の微細加工精度、具体的にはレジストのパタ
−ニングおよびエッチング精度によって定まってくるも
のである。現在、これらレジストのパタ−ニング及びエ
ッチング精度は、5乃至10μm角程度であるために、
解像度としては、せいぜい600乃至800DPI(4
2乃至32μmピッチ)程度が限界である。
配した構造は、一般にサンドイッチ構造と称されるもの
であるが、このサンドイッチ構造を有する素子、更には
、ここでの説明は省略するが、従来から周知のプレ−ナ
構造を有する素子において、高解像度化を図る場合、そ
の達成し得る解像度は、先に述べた受光面87の面積を
如何に小さくできるかに左右される。すなわち、前述の
例で言えば、第1電極81,光導電層83及び第2電極
82の最小の微細加工精度、具体的にはレジストのパタ
−ニングおよびエッチング精度によって定まってくるも
のである。現在、これらレジストのパタ−ニング及びエ
ッチング精度は、5乃至10μm角程度であるために、
解像度としては、せいぜい600乃至800DPI(4
2乃至32μmピッチ)程度が限界である。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】そこで、さらに高解像
度を得るための手段として、上述の例で言えば、光導電
層83の端面88を受光面とすることが考えられる。す
なわち、光導電層83の膜の堆積方向に対し直交する方
向に臨む面を受光面とするものであるが、この光導電層
の膜の堆積方向の微細加工精度は、従来の受光面87の
最小微細加工精度の略1/10程度であるために、それ
だけ解像度を上げることができるものである。
度を得るための手段として、上述の例で言えば、光導電
層83の端面88を受光面とすることが考えられる。す
なわち、光導電層83の膜の堆積方向に対し直交する方
向に臨む面を受光面とするものであるが、この光導電層
の膜の堆積方向の微細加工精度は、従来の受光面87の
最小微細加工精度の略1/10程度であるために、それ
だけ解像度を上げることができるものである。
【0005】しかしながら、このように光導電層の膜の
堆積方向に沿う辺の長さを短くすることは上述の通り解
像度を向上させる半面、当然のことながら受光面そのも
のの面積を小さくすることとなり、その結果受光量の減
少による感度の低下を招くという問題を生じる。このた
め、ある程度の受光面積を確保しつつ、しかも解像度も
従来より向上させようとするならば、上述の光導電層の
膜の堆積方向に沿う辺の長さを上述した最小微細加工精
度まで短くせずに、従来より多少短い程度の適宜な値を
選定することを余儀なくされるが、実際これでは、解像
度及び感度のいずれも中途半端であり、従来と比較して
さほど改良のメリットがない。このように、上述の従来
素子においては、解像度と感度の向上は、相矛盾する要
求であるという問題があった。本発明は、一画素一受光
面の構造において、これまでより高い解像度でしかも十
分な受光量を得ようとするならば、上述のように受光面
の辺の長さの設定において、相矛盾した要求が生ずると
いう問題点があったことに鑑みてなされたもので、簡易
な構造で、解像度が高くしかも高感度の光電変換素子を
提供することを目的とするものである。
堆積方向に沿う辺の長さを短くすることは上述の通り解
像度を向上させる半面、当然のことながら受光面そのも
のの面積を小さくすることとなり、その結果受光量の減
少による感度の低下を招くという問題を生じる。このた
め、ある程度の受光面積を確保しつつ、しかも解像度も
従来より向上させようとするならば、上述の光導電層の
膜の堆積方向に沿う辺の長さを上述した最小微細加工精
度まで短くせずに、従来より多少短い程度の適宜な値を
選定することを余儀なくされるが、実際これでは、解像
度及び感度のいずれも中途半端であり、従来と比較して
さほど改良のメリットがない。このように、上述の従来
素子においては、解像度と感度の向上は、相矛盾する要
求であるという問題があった。本発明は、一画素一受光
面の構造において、これまでより高い解像度でしかも十
分な受光量を得ようとするならば、上述のように受光面
の辺の長さの設定において、相矛盾した要求が生ずると
いう問題点があったことに鑑みてなされたもので、簡易
な構造で、解像度が高くしかも高感度の光電変換素子を
提供することを目的とするものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
、本発明に係る光電変換素子は、対向電極間に光導電層
を配したものを、前記光導電層の膜の堆積方向に対し直
交する方向に複数設け、かつ前記光導電層の膜の堆積方
向に対し直交する方向に臨む面を受光面とし、前記光導
電層の膜の堆積方向に、前記対向電極間に光導電層を配
したものを、少なくとも2段にかつ各々の対向電極の一
つが互いに接触するように積層してなるものである。
、本発明に係る光電変換素子は、対向電極間に光導電層
を配したものを、前記光導電層の膜の堆積方向に対し直
交する方向に複数設け、かつ前記光導電層の膜の堆積方
向に対し直交する方向に臨む面を受光面とし、前記光導
電層の膜の堆積方向に、前記対向電極間に光導電層を配
したものを、少なくとも2段にかつ各々の対向電極の一
つが互いに接触するように積層してなるものである。
【0007】
【作用】したがって、一画素当たりの受光面積は、光導
電層の膜の堆積方向に電極を介して2段に積層された光
導電層の2つの端面、すなわち光導電層の膜の堆積方向
に対し直交する方向に臨む2つの面となり、一画素当た
りの光発生電荷が増えるため、受光感度が向上すること
となるものである。そして、この2つの受光面を形成す
る各々の光導電層はそれぞれ電極に挟まれており、しか
も電極が対向する方向は光導電層の膜の堆積方向であり
、この方向の微細加工精度は、光導電層の堆積精度によ
って定まることとなるが、その精度は従来の受光面すな
わち、光導電層の堆積方向に臨む面の微細加工精度に比
し高いため、その分だけ解像度が高くなり、結局、高解
像度で、かつ十分な受光量が得られる、すなわち、感度
の良い光電変換素子を提供することができることとなる
。
電層の膜の堆積方向に電極を介して2段に積層された光
導電層の2つの端面、すなわち光導電層の膜の堆積方向
に対し直交する方向に臨む2つの面となり、一画素当た
りの光発生電荷が増えるため、受光感度が向上すること
となるものである。そして、この2つの受光面を形成す
る各々の光導電層はそれぞれ電極に挟まれており、しか
も電極が対向する方向は光導電層の膜の堆積方向であり
、この方向の微細加工精度は、光導電層の堆積精度によ
って定まることとなるが、その精度は従来の受光面すな
わち、光導電層の堆積方向に臨む面の微細加工精度に比
し高いため、その分だけ解像度が高くなり、結局、高解
像度で、かつ十分な受光量が得られる、すなわち、感度
の良い光電変換素子を提供することができることとなる
。
【0008】
【実施例】以下、本発明に係る光電変換素子の第1の実
施例について図1乃至図3を参照しながら説明する。図
1は第1の実施例における光電変換素子の平面図を、図
2は、図1のA−A線断面図を、図3は図1のB−B線
断面図を、それぞれ示している。本実施例の光電変換素
子は、ガラス等の部材から成る絶縁基板1の長手軸方向
(図1において紙面左右方)に複数の下部単位光電変換
素子PDL を並設すると共に、絶縁基板1の垂直方向
(図1において紙面上下方向)において下部単位光電変
換素子PDL に上部単位光電変換素子PDU を積層
して構成されているものである。
施例について図1乃至図3を参照しながら説明する。図
1は第1の実施例における光電変換素子の平面図を、図
2は、図1のA−A線断面図を、図3は図1のB−B線
断面図を、それぞれ示している。本実施例の光電変換素
子は、ガラス等の部材から成る絶縁基板1の長手軸方向
(図1において紙面左右方)に複数の下部単位光電変換
素子PDL を並設すると共に、絶縁基板1の垂直方向
(図1において紙面上下方向)において下部単位光電変
換素子PDL に上部単位光電変換素子PDU を積層
して構成されているものである。
【0009】下部単位光電変換素子PDL は、前記絶
縁基板1上に帯状に形成されたクロム(Cr)等の部材
から成る第1電極2と、この第1電極2の長手軸方向に
おいて離散的に設けられた光導電層3aと、前述した第
1電極2に対向するように光導電層3a上に設けられ、
アルミ等の金属から成る第2電極4と、前述した絶縁基
板1,第1電極2、第2電極4及び光導電層3aを覆う
ポリイミド等の絶縁性部材から成る第1絶縁層5と、こ
の第1絶縁層5を介して第2電極4に接続されている第
3電極6とから構成されているものである。ここで、前
述の光導電層3a、第2電極4及び第3電極6は、共に
その長手軸が第1電極2の短手軸方向に沿うように配設
されている。また、光導電層3aは、膜の堆積方向が絶
縁基板1の垂直方向と一致するように第1及び第2電極
2,4間に形成されている。さらに、第1絶縁層5には
コンタクト孔7aが穿設されており、このコンタクト孔
7aを介して、第2電極4と第3電極6とが接続される
ようになっている。そして、この第3電極6は本光電変
換素子の信号を外部回路(図示せず)へ取り出すための
電極の役割りを果たしており、後述するように図示しな
い出力信号線が接続され、この線は外部回路である信号
読取回路(図示せず)に接続されるようになっている。
縁基板1上に帯状に形成されたクロム(Cr)等の部材
から成る第1電極2と、この第1電極2の長手軸方向に
おいて離散的に設けられた光導電層3aと、前述した第
1電極2に対向するように光導電層3a上に設けられ、
アルミ等の金属から成る第2電極4と、前述した絶縁基
板1,第1電極2、第2電極4及び光導電層3aを覆う
ポリイミド等の絶縁性部材から成る第1絶縁層5と、こ
の第1絶縁層5を介して第2電極4に接続されている第
3電極6とから構成されているものである。ここで、前
述の光導電層3a、第2電極4及び第3電極6は、共に
その長手軸が第1電極2の短手軸方向に沿うように配設
されている。また、光導電層3aは、膜の堆積方向が絶
縁基板1の垂直方向と一致するように第1及び第2電極
2,4間に形成されている。さらに、第1絶縁層5には
コンタクト孔7aが穿設されており、このコンタクト孔
7aを介して、第2電極4と第3電極6とが接続される
ようになっている。そして、この第3電極6は本光電変
換素子の信号を外部回路(図示せず)へ取り出すための
電極の役割りを果たしており、後述するように図示しな
い出力信号線が接続され、この線は外部回路である信号
読取回路(図示せず)に接続されるようになっている。
【0010】そして、本実施例おいては、光導電層3a
の長手軸方向に現れる一方の端面(図3参照)を受光面
8aとして、図1又は図3において白抜き矢印で示され
る入射光を、この受光面8aで受光するようになってい
る。ここで、受光面8aの横方向(図2において紙面左
右方向)の長さL1の加工精度は、この方向のパタ−ニ
ング等の処理(詳細は後述)が、フォトリソグラフィ−
およびエッチングにより行われることから、これらフォ
トリソグラフィ−及びエッチング精度によって略決定さ
れるものである。一方、受光面8aの縦方向(図2にお
いて上下方向)は光導電層3aの膜の堆積方向であり、
現在この方向の長さL2の加工精度は、L1の加工精度
の略1/10程度の0.1乃至0.5μm程度の範囲で
可能であり、従来の受光面すなわち本実施例の図で言え
ば光電変換素子を図1に示される方向から臨む場合に、
光の受光に有効な平面の微細加工精度に比して、より微
細に加工されることとなる。また、本実施例の光電変換
素子においては、光の入射方向は既に述べたように光導
電層3aの膜の堆積方向と直向方向であるために、光の
入射方向に沿う光導電層3aの長さL3(図3参照)が
従来に比べ比較的長く確保できるようになっている。し
たがって、光導電層3aに用いられる部材によって定ま
る同層3aの光の吸収係数に応じて、十分な長さを確保
することができ、その結果、高感度の素子となる。
の長手軸方向に現れる一方の端面(図3参照)を受光面
8aとして、図1又は図3において白抜き矢印で示され
る入射光を、この受光面8aで受光するようになってい
る。ここで、受光面8aの横方向(図2において紙面左
右方向)の長さL1の加工精度は、この方向のパタ−ニ
ング等の処理(詳細は後述)が、フォトリソグラフィ−
およびエッチングにより行われることから、これらフォ
トリソグラフィ−及びエッチング精度によって略決定さ
れるものである。一方、受光面8aの縦方向(図2にお
いて上下方向)は光導電層3aの膜の堆積方向であり、
現在この方向の長さL2の加工精度は、L1の加工精度
の略1/10程度の0.1乃至0.5μm程度の範囲で
可能であり、従来の受光面すなわち本実施例の図で言え
ば光電変換素子を図1に示される方向から臨む場合に、
光の受光に有効な平面の微細加工精度に比して、より微
細に加工されることとなる。また、本実施例の光電変換
素子においては、光の入射方向は既に述べたように光導
電層3aの膜の堆積方向と直向方向であるために、光の
入射方向に沿う光導電層3aの長さL3(図3参照)が
従来に比べ比較的長く確保できるようになっている。し
たがって、光導電層3aに用いられる部材によって定ま
る同層3aの光の吸収係数に応じて、十分な長さを確保
することができ、その結果、高感度の素子となる。
【0011】ところで、電極間距離を小さくすることは
、受光面8aの受光面積を減らし、受光量の減少に伴う
感度の低下を招くこととなる。このため、受光面8aの
縦方向(図2において紙面上下方向)の長さを、先に述
べたように光導電層3aの膜の堆積方向の最小微細加工
精度に相応する長さまで小さくせずに、例えば従来の半
分程度の長さにし、ある程度の受光面積を確保するよう
な妥協策が考えられるが、解像度にしても感度にしても
いずれも中途半端であり、満足できるものではない。 このため、本発明においては、上述の下部単位光電変換
素子PDL の上にさらに上部単位光電変換素子PDU
(詳細は次述)を積層する構成とし、個々の単位光電
変換素子PDU,PDL においては、上述したような
受光面積の減少を考慮することなく、可能な限り光導電
層3a,3bの膜厚方向の長さを小さくして、高い解像
度を得るようにする一方、一つの受光面の面積が小さく
なる分、一画素当たり、2つの受光面8a,8bとして
、受光量を確保しているというものである。
、受光面8aの受光面積を減らし、受光量の減少に伴う
感度の低下を招くこととなる。このため、受光面8aの
縦方向(図2において紙面上下方向)の長さを、先に述
べたように光導電層3aの膜の堆積方向の最小微細加工
精度に相応する長さまで小さくせずに、例えば従来の半
分程度の長さにし、ある程度の受光面積を確保するよう
な妥協策が考えられるが、解像度にしても感度にしても
いずれも中途半端であり、満足できるものではない。 このため、本発明においては、上述の下部単位光電変換
素子PDL の上にさらに上部単位光電変換素子PDU
(詳細は次述)を積層する構成とし、個々の単位光電
変換素子PDU,PDL においては、上述したような
受光面積の減少を考慮することなく、可能な限り光導電
層3a,3bの膜厚方向の長さを小さくして、高い解像
度を得るようにする一方、一つの受光面の面積が小さく
なる分、一画素当たり、2つの受光面8a,8bとして
、受光量を確保しているというものである。
【0012】上部単位光電変換素子PDU も基本的に
は、上述した下部単位光電変換素子PDL と同様な構
成を有するもので、具体的には、平行して対向する第4
及び第5電極9,10と、この第4及び第5電極9,1
0間に配される光導電層3bと、前述の第1絶縁層5と
第5電極10間形成される第2絶縁層11とから構成さ
れてなるものである。第4電極9は前述した第3電極6
に直接接合して、電気的に相互に導通状態となっている
。 また、光導電層3bは、電気的には、基本的に下部単位
光電変換素子PDL の光導電層3aと同一のもので、
その膜の堆積方向が絶縁基板1に対して垂直方向となる
ように配設されている。
は、上述した下部単位光電変換素子PDL と同様な構
成を有するもので、具体的には、平行して対向する第4
及び第5電極9,10と、この第4及び第5電極9,1
0間に配される光導電層3bと、前述の第1絶縁層5と
第5電極10間形成される第2絶縁層11とから構成さ
れてなるものである。第4電極9は前述した第3電極6
に直接接合して、電気的に相互に導通状態となっている
。 また、光導電層3bは、電気的には、基本的に下部単位
光電変換素子PDL の光導電層3aと同一のもので、
その膜の堆積方向が絶縁基板1に対して垂直方向となる
ように配設されている。
【0013】本実施例の第5電極10は、各上部単位光
電変換素子PDUに共通的に配されている。すなわち、
同電極10は、略帯状に形成されて、その長手軸方向が
前述した第1電極2の長手軸方向と一致するように配さ
れると共に、第2絶縁層11に穿設されたコンタクト孔
7bを介して光導電層3bに接触するようになっている
。また、上述の第4電極9、光導電層3b及び第5電極
10は、下部単位光電変換素子PDL と同様に、その
長手軸方向が第1電極2の短手軸方向に沿うように配設
されている。そして、この上部単位光電変換素子PDU
においても、下部単位光電変換素子PDL と同様に
、光導電層3bの一方の端面を受光面8b(第3図参照
)としている。尚、この受光面8bの加工精度及び光の
入射方向に対して光導電層3bの長さを確保できる点に
ついては、先に下部単位光電変換素子PDL で述べた
のと同様であるので、ここでの説明は省略する。
電変換素子PDUに共通的に配されている。すなわち、
同電極10は、略帯状に形成されて、その長手軸方向が
前述した第1電極2の長手軸方向と一致するように配さ
れると共に、第2絶縁層11に穿設されたコンタクト孔
7bを介して光導電層3bに接触するようになっている
。また、上述の第4電極9、光導電層3b及び第5電極
10は、下部単位光電変換素子PDL と同様に、その
長手軸方向が第1電極2の短手軸方向に沿うように配設
されている。そして、この上部単位光電変換素子PDU
においても、下部単位光電変換素子PDL と同様に
、光導電層3bの一方の端面を受光面8b(第3図参照
)としている。尚、この受光面8bの加工精度及び光の
入射方向に対して光導電層3bの長さを確保できる点に
ついては、先に下部単位光電変換素子PDL で述べた
のと同様であるので、ここでの説明は省略する。
【0014】次に、本実施例における光電変換素子の製
造プロセスについて説明する。先ず、本実施例の絶縁基
板1は、ガラス部材を用いて成るものであるが、この部
材の具体例としては、例えば、コ−ニング7059が用
いられる。そして、この絶縁基板1上にクロム(Cr)
をスパッタ法により500乃至1000オングストロ−
ム程度の膜厚で全面に着膜し、その後、このクロムをフ
ォトリソ法により所定の形状(本実施例においては図1
及び図2の紙面左右方向に沿って帯状となる。)にパタ
−ニングを行うことによって、下部単位光電変換素子P
DL の第1電極2が形成されることとなる。
造プロセスについて説明する。先ず、本実施例の絶縁基
板1は、ガラス部材を用いて成るものであるが、この部
材の具体例としては、例えば、コ−ニング7059が用
いられる。そして、この絶縁基板1上にクロム(Cr)
をスパッタ法により500乃至1000オングストロ−
ム程度の膜厚で全面に着膜し、その後、このクロムをフ
ォトリソ法により所定の形状(本実施例においては図1
及び図2の紙面左右方向に沿って帯状となる。)にパタ
−ニングを行うことによって、下部単位光電変換素子P
DL の第1電極2が形成されることとなる。
【0015】次いで、下部単位光電変換素子PDL の
光導電膜を、プラズマCVD法により第1電極2の一方
の面(絶縁基板1が接合する面と反対側の面)の全面に
着膜する。本実施例の光導電膜は、n,i,p型の水素
化アモルファスシリコン(a−Si:H)の各膜を、こ
の順で次のようにして前記第1電極2上に堆積させてな
るものである。すなわち、先ず、n層はシラン(SiH
4 )ガス中にホスフィン(PH3 )ガスを1%ド−
ピングすることで、i層はシラン(SiH4 )ガスの
みを用いて、p層はシラン(SiH4 )ガス中にジボ
ラン(B2 H6 )ガスを1%ド−ピングすることで
、それぞれ作製される。尚、本実施例のプラズマCVD
法における着膜温度は200乃至250℃とし、上記n
,i,p各層の膜厚は、例えば、n層及びp層について
は200乃至1000オングストロ−ム程度に、i層に
ついては1乃至20μm程度にそれぞれ設定されている
。
光導電膜を、プラズマCVD法により第1電極2の一方
の面(絶縁基板1が接合する面と反対側の面)の全面に
着膜する。本実施例の光導電膜は、n,i,p型の水素
化アモルファスシリコン(a−Si:H)の各膜を、こ
の順で次のようにして前記第1電極2上に堆積させてな
るものである。すなわち、先ず、n層はシラン(SiH
4 )ガス中にホスフィン(PH3 )ガスを1%ド−
ピングすることで、i層はシラン(SiH4 )ガスの
みを用いて、p層はシラン(SiH4 )ガス中にジボ
ラン(B2 H6 )ガスを1%ド−ピングすることで
、それぞれ作製される。尚、本実施例のプラズマCVD
法における着膜温度は200乃至250℃とし、上記n
,i,p各層の膜厚は、例えば、n層及びp層について
は200乃至1000オングストロ−ム程度に、i層に
ついては1乃至20μm程度にそれぞれ設定されている
。
【0016】光導電膜の形成に続いて、酸化インジウム
・スズ(ITO)をスパッタ法または蒸着法により50
0乃至1000オングストロ−ム程度着膜し、所定の形
状即ち、本実施例においては、平面形状(図1に現れる
形状)が図1に示されるように長方形状で、その長手軸
方向が第1電極2短手軸方向に沿うようにパタ−ニング
され、第2電極4が形成されることとなる。次に、前述
の第2電極4に用いたと同じレジストパタ−ンを用いて
、先に形成した光導電膜をドライエッチングによりパタ
−ニングすることで、光導電層3aが形成されることと
なる。このドライエッチングにおいては、サイドエッチ
ングにより第2電極4からひさし状に突き出た部分が生
じるが、この部分は、ドライエッチングに用いたと同一
のレジストパタ−ンを用いて、ウェットエッチングを施
すことにより除去する。
・スズ(ITO)をスパッタ法または蒸着法により50
0乃至1000オングストロ−ム程度着膜し、所定の形
状即ち、本実施例においては、平面形状(図1に現れる
形状)が図1に示されるように長方形状で、その長手軸
方向が第1電極2短手軸方向に沿うようにパタ−ニング
され、第2電極4が形成されることとなる。次に、前述
の第2電極4に用いたと同じレジストパタ−ンを用いて
、先に形成した光導電膜をドライエッチングによりパタ
−ニングすることで、光導電層3aが形成されることと
なる。このドライエッチングにおいては、サイドエッチ
ングにより第2電極4からひさし状に突き出た部分が生
じるが、この部分は、ドライエッチングに用いたと同一
のレジストパタ−ンを用いて、ウェットエッチングを施
すことにより除去する。
【0017】次いで、ポリイミド(日立化成製PIX−
1400またはPIX−8803,東レ製フォトニ−ス
等)をロ−ルコ−トまたはスピンコ−トで1乃至5μm
程度の膜厚で塗布して第1絶縁層5を形成し、前述した
第2電極4が配された適宜な位置に、フォトリソグラフ
ィ法によりコンタクト孔7aを形成する。
1400またはPIX−8803,東レ製フォトニ−ス
等)をロ−ルコ−トまたはスピンコ−トで1乃至5μm
程度の膜厚で塗布して第1絶縁層5を形成し、前述した
第2電極4が配された適宜な位置に、フォトリソグラフ
ィ法によりコンタクト孔7aを形成する。
【0018】最後に、アルミニウム(Al)をスパッタ
法又は蒸着法により1乃至2μm程度着膜し、フォトリ
ソ法により所定の形状すなわち、本実施例においては、
平面形状(図1において現れる形状)が長方形状でかつ
その長手軸方向が第2電極4の長手軸方向に沿うように
、しかも第2電極4が配された位置に対応した位置(図
1参照)となるようにパタ−ニングされて、第3電極6
が形成され、下部単位光電変換素子PDL が完成する
。
法又は蒸着法により1乃至2μm程度着膜し、フォトリ
ソ法により所定の形状すなわち、本実施例においては、
平面形状(図1において現れる形状)が長方形状でかつ
その長手軸方向が第2電極4の長手軸方向に沿うように
、しかも第2電極4が配された位置に対応した位置(図
1参照)となるようにパタ−ニングされて、第3電極6
が形成され、下部単位光電変換素子PDL が完成する
。
【0019】続いて、上述した下部単位光電変換素子P
DL の上に次のようにして上部単位光電変換素子PD
U を形成する。先ず、酸化インジウム・スズ(ITO
)をスパッタ法又は蒸着法により500乃至1000オ
ングストロ−ム程度に前述した複数の下部単位光電変換
素子PDL 上に着膜し、所定の形状、すなわち本実施
例においては、平面形状が矩形でしかも前述の第3電極
6よりやや小さめとなるようにパタ−ニングして、第4
電極9が作られる。
DL の上に次のようにして上部単位光電変換素子PD
U を形成する。先ず、酸化インジウム・スズ(ITO
)をスパッタ法又は蒸着法により500乃至1000オ
ングストロ−ム程度に前述した複数の下部単位光電変換
素子PDL 上に着膜し、所定の形状、すなわち本実施
例においては、平面形状が矩形でしかも前述の第3電極
6よりやや小さめとなるようにパタ−ニングして、第4
電極9が作られる。
【0020】そして、下部単位光電変換素子PDL と
同様に、プラズマCVD法により、光導電膜3bを形成
し、所定の形状にパタ−ニングすることにより光導電層
3bが形成される。尚、この光導電層3bは、第4電極
9側からp型,i型,n型の順で水素化アモルファス(
a−Si:H)が堆積されてなる点において、下部単位
光電変換素子PDL の光導電層3aと異なるものであ
る。次いで、第1絶縁層5と同様にしてポリイミド等の
絶縁材を1乃至5μm程度コ−ティングし、それに続い
てパタ−ニングを行なうことで第2絶縁層11形成され
る。最後に、アルミニウム(Al)を第2電極4と同様
に着膜し、その後パタ−ニングして第5電極10が形成
される。
同様に、プラズマCVD法により、光導電膜3bを形成
し、所定の形状にパタ−ニングすることにより光導電層
3bが形成される。尚、この光導電層3bは、第4電極
9側からp型,i型,n型の順で水素化アモルファス(
a−Si:H)が堆積されてなる点において、下部単位
光電変換素子PDL の光導電層3aと異なるものであ
る。次いで、第1絶縁層5と同様にしてポリイミド等の
絶縁材を1乃至5μm程度コ−ティングし、それに続い
てパタ−ニングを行なうことで第2絶縁層11形成され
る。最後に、アルミニウム(Al)を第2電極4と同様
に着膜し、その後パタ−ニングして第5電極10が形成
される。
【0021】尚、本実施例の光電変換素子においては、
光導電層3a,3bをi型としてもよい。また、第3電
極6を形成する部材として、本実施例のアルミミウムに
代えて酸化インジウム・スズ(ITO)或いはクロム(
Cr)等を用いてもよい。また、第4電極9を形成する
部材として、本実施例の酸化インジウム・スズ(ITO
)に代えて、アルミニウム或いはクロム(Cr)等を用
いてもよい。さらに、第1絶縁層5、第2絶縁層11を
形成する部材として、本実施例のポリイミドに代えて、
窒化シリコン(SiNx)、酸化シリコン(SiO2)
或いはSiNxOy等を、それぞれ用いてもよい。 さらには、第1乃至第5電極2,4,6,9,10を形
成する部材としては、上述の部材の他に、タンタル(T
a)、モリブデン(Mo)、ニッケル(Ni)、タング
ステン(W)等の金属を,光導電層3a,3bを形成す
る部材としては、a−Si化合物、CdS、CdSe或
いは有機半導体等を、それぞれ用いるようにしてもよい
。
光導電層3a,3bをi型としてもよい。また、第3電
極6を形成する部材として、本実施例のアルミミウムに
代えて酸化インジウム・スズ(ITO)或いはクロム(
Cr)等を用いてもよい。また、第4電極9を形成する
部材として、本実施例の酸化インジウム・スズ(ITO
)に代えて、アルミニウム或いはクロム(Cr)等を用
いてもよい。さらに、第1絶縁層5、第2絶縁層11を
形成する部材として、本実施例のポリイミドに代えて、
窒化シリコン(SiNx)、酸化シリコン(SiO2)
或いはSiNxOy等を、それぞれ用いてもよい。 さらには、第1乃至第5電極2,4,6,9,10を形
成する部材としては、上述の部材の他に、タンタル(T
a)、モリブデン(Mo)、ニッケル(Ni)、タング
ステン(W)等の金属を,光導電層3a,3bを形成す
る部材としては、a−Si化合物、CdS、CdSe或
いは有機半導体等を、それぞれ用いるようにしてもよい
。
【0022】次に、図4には、上記構成における光電変
換素子と外部回路との電気的結線状態が示されており、
以下同図を参照しつつ、その内容について説明する。既
に述べたように、本実施例においては、上部単位光電変
換素子PDU と下部単位光電変換素子PDL とは、
第3電極6と第4電極9とが互いに接触しており、しか
も各々の光導電層3a,3bにおける膜の堆積順序は絶
縁基板1の上方向(図3において紙面上方向)に向かっ
て丁度逆であり、第2電極4及び第4電極9側には、共
にp層が形成されている。したがって、図4において、
先ず、上部単位光電変換素子PDU と下部単位光電変
換素子PDL とは、周知のように、電気回路的には、
それぞれ、ダイオ−ドとコンデンサとが並列接続された
ものに等価であるが、上述した構成から、上部及び下部
単位光電変換素子PDU ,PDLはアノ−ド側で互い
に接続されている状態として表される。
換素子と外部回路との電気的結線状態が示されており、
以下同図を参照しつつ、その内容について説明する。既
に述べたように、本実施例においては、上部単位光電変
換素子PDU と下部単位光電変換素子PDL とは、
第3電極6と第4電極9とが互いに接触しており、しか
も各々の光導電層3a,3bにおける膜の堆積順序は絶
縁基板1の上方向(図3において紙面上方向)に向かっ
て丁度逆であり、第2電極4及び第4電極9側には、共
にp層が形成されている。したがって、図4において、
先ず、上部単位光電変換素子PDU と下部単位光電変
換素子PDL とは、周知のように、電気回路的には、
それぞれ、ダイオ−ドとコンデンサとが並列接続された
ものに等価であるが、上述した構成から、上部及び下部
単位光電変換素子PDU ,PDLはアノ−ド側で互い
に接続されている状態として表される。
【0023】また、上部単位光電変換素子PDU 同士
は、第5電極10により、カソ−ド側で互いに接続され
ている状態と等価である。同じように、下部単位光電変
換素子PDL 同士も、第1電極2が各下部単位光電変
換素子PDL に共通する構造であることにより、カソ
−ド側で互いに接続された状態に等価となる。そして、
各第3電極6又は第2電極4には出力信号線12(図4
において点線で表示)が接続され、この出力信号線12
を介して図示しない光電流読取回路の入力側に接続され
るようになっている。また、第1電極2及び第5電極1
0にも、それぞれ接続線13a,13b(図4において
点線で表示)が接続されて、共にバイアス電源14に接
続されるようになっている。したがって、上部単位光電
変換素子PDUと下部単位光電変換素子PDL の光電
流は同時に読み出されることなり、一画素当りについて
得られる信号出力は、上部単位光電変換素子PDU 又
は下部単位光電変換素子PDL のいずれかを、直線上
に並設したものに比べ、一画素当りの得られる信号量は
略2倍となる。
は、第5電極10により、カソ−ド側で互いに接続され
ている状態と等価である。同じように、下部単位光電変
換素子PDL 同士も、第1電極2が各下部単位光電変
換素子PDL に共通する構造であることにより、カソ
−ド側で互いに接続された状態に等価となる。そして、
各第3電極6又は第2電極4には出力信号線12(図4
において点線で表示)が接続され、この出力信号線12
を介して図示しない光電流読取回路の入力側に接続され
るようになっている。また、第1電極2及び第5電極1
0にも、それぞれ接続線13a,13b(図4において
点線で表示)が接続されて、共にバイアス電源14に接
続されるようになっている。したがって、上部単位光電
変換素子PDUと下部単位光電変換素子PDL の光電
流は同時に読み出されることなり、一画素当りについて
得られる信号出力は、上部単位光電変換素子PDU 又
は下部単位光電変換素子PDL のいずれかを、直線上
に並設したものに比べ、一画素当りの得られる信号量は
略2倍となる。
【0024】図5乃至図7には、第2の実施例が示され
ており、以下これらの図を参照しつつ本実施例について
するが、図1乃至図3に示された第1の実施例と同一の
構成要素には同一符号を付してその説明を省略し、以下
異なる点を中心に説明する。この実施例は、第1の実施
例における第1電極2、第3電極6及び第5電極10の
形成状態が異なっているものである。すなわち、具体的
には、先ず、本実施例における第1の電極2a及び第5
電極10aは、第1の実施例とは異なり、上部単位光電
変換素子PDU 及び下部単位光電変換素子PDL の
並設方向(図5及び図6において紙面左右方向)におい
て離散的に設けられている。また、本実施例の第3電極
6aは、第1の実施例とは逆に、上部単位光電変換素子
PDU 及び下部単位光電変換素子PDL の並設方向
(図5及び図6において紙面左右方向)に、略帯状にか
つ連続的に形成されており、隣接する複数の下部単位光
電変換素子PDL の第2電極4及び隣接する複数の上
部単位光電変換素子PDU の第4電極9に接合して、
電気的にこれらと導通状態になっている。
ており、以下これらの図を参照しつつ本実施例について
するが、図1乃至図3に示された第1の実施例と同一の
構成要素には同一符号を付してその説明を省略し、以下
異なる点を中心に説明する。この実施例は、第1の実施
例における第1電極2、第3電極6及び第5電極10の
形成状態が異なっているものである。すなわち、具体的
には、先ず、本実施例における第1の電極2a及び第5
電極10aは、第1の実施例とは異なり、上部単位光電
変換素子PDU 及び下部単位光電変換素子PDL の
並設方向(図5及び図6において紙面左右方向)におい
て離散的に設けられている。また、本実施例の第3電極
6aは、第1の実施例とは逆に、上部単位光電変換素子
PDU 及び下部単位光電変換素子PDL の並設方向
(図5及び図6において紙面左右方向)に、略帯状にか
つ連続的に形成されており、隣接する複数の下部単位光
電変換素子PDL の第2電極4及び隣接する複数の上
部単位光電変換素子PDU の第4電極9に接合して、
電気的にこれらと導通状態になっている。
【0025】かかる構成において、その製造プロセスは
基本的に、第1の実施例と同一であるが、光導電層3c
は第1電極2a側からp型、i型、n型の順に、光導電
層3dは第4電極9側からn型、i型、p型の順に、そ
れぞれ光導電膜が形成されたものである点において、第
1の実施例と異なっているしたがって、本実施例の光電
変換素子の外部回路との接続状態を含んだ等価回路は、
図8に示されるように、上部単位光電変換素子PDU
と下部単位光電変換素子PDL とは、カソ−ド側で互
いに接続状態にあると等価であり、一方、それぞれのア
ノ−ド側は開放端になっている状態に等しい。そして、
本実施例の光電変換素子を駆動するに際は、先ず、第3
電極6aに外部から接続線13c(図8において点線で
表示)が接続されて、この線13cの他端はバイアス電
源14に接続される。また、第1電極2a及び第5電極
10aは、同じく外部から出力信号線(図8において点
線で表示)12がそれぞれ接続されて、共に図示しない
光電流読取回路の入力側に接続されるようになっている
。
基本的に、第1の実施例と同一であるが、光導電層3c
は第1電極2a側からp型、i型、n型の順に、光導電
層3dは第4電極9側からn型、i型、p型の順に、そ
れぞれ光導電膜が形成されたものである点において、第
1の実施例と異なっているしたがって、本実施例の光電
変換素子の外部回路との接続状態を含んだ等価回路は、
図8に示されるように、上部単位光電変換素子PDU
と下部単位光電変換素子PDL とは、カソ−ド側で互
いに接続状態にあると等価であり、一方、それぞれのア
ノ−ド側は開放端になっている状態に等しい。そして、
本実施例の光電変換素子を駆動するに際は、先ず、第3
電極6aに外部から接続線13c(図8において点線で
表示)が接続されて、この線13cの他端はバイアス電
源14に接続される。また、第1電極2a及び第5電極
10aは、同じく外部から出力信号線(図8において点
線で表示)12がそれぞれ接続されて、共に図示しない
光電流読取回路の入力側に接続されるようになっている
。
【0026】尚、上述の2つの実施例においては、光導
電層の膜の堆積方向に沿って下部及び上部単位光電変換
素子を2段に積層した例を示したが、これに限らず、例
えば3段に積層してもよい。
電層の膜の堆積方向に沿って下部及び上部単位光電変換
素子を2段に積層した例を示したが、これに限らず、例
えば3段に積層してもよい。
【0027】
【発明の効果】本発明によれば、対向電極間に光導電層
を配したものを、前記光導電層の膜の堆積方向において
少なくとも2段に、互いの対向電極の一つを接触させて
積層したので、単に一つの直線上に受光面を複数並設し
た従来のものに比べ、一画素当たり、2倍の受光面積が
確保でき、そのため略倍の出力信号が得られることとな
り、より感度の高い光電変換素子を提供することができ
る。また、本発明に係る光電変換素子においては、光導
電層の膜の堆積方向に対し直交する方向に臨む光導電層
の面を受光面としたので、この光導電層の膜の堆積方向
における微細加工の精度は、従来の受光面すなわち光導
電層の膜の堆積方向に臨む面における最小微細加工精度
の略1/10程度であることから、その分だけ解像度が
向上した光電変換素子を提供することができるものであ
る。さらに、光導電層の膜の堆積方向に対し直交する方
向に臨む面を受光面したので、光電変換素子を基板上に
設ける場合、受光面はこの基板に垂直方向に沿うように
すると、基板に平行する方向でかつ光の入射方向に光導
電層を長くできるため、光の吸収効率を容易に向上する
ことができ、そのため、高感度の光電変換素子を提供す
ることができる等の顕著な効果を奏するものである。
を配したものを、前記光導電層の膜の堆積方向において
少なくとも2段に、互いの対向電極の一つを接触させて
積層したので、単に一つの直線上に受光面を複数並設し
た従来のものに比べ、一画素当たり、2倍の受光面積が
確保でき、そのため略倍の出力信号が得られることとな
り、より感度の高い光電変換素子を提供することができ
る。また、本発明に係る光電変換素子においては、光導
電層の膜の堆積方向に対し直交する方向に臨む光導電層
の面を受光面としたので、この光導電層の膜の堆積方向
における微細加工の精度は、従来の受光面すなわち光導
電層の膜の堆積方向に臨む面における最小微細加工精度
の略1/10程度であることから、その分だけ解像度が
向上した光電変換素子を提供することができるものであ
る。さらに、光導電層の膜の堆積方向に対し直交する方
向に臨む面を受光面したので、光電変換素子を基板上に
設ける場合、受光面はこの基板に垂直方向に沿うように
すると、基板に平行する方向でかつ光の入射方向に光導
電層を長くできるため、光の吸収効率を容易に向上する
ことができ、そのため、高感度の光電変換素子を提供す
ることができる等の顕著な効果を奏するものである。
【図1】 本発明に係る光電変換素子の第1の実施例
における平面図である。
における平面図である。
【図2】 図1のA−A線断面図である。
【図3】 図1のB−B線断面図である。
【図4】 第1の実施例に示された光電変換素子と外
部回路との結線の一例を示す回路図である。
部回路との結線の一例を示す回路図である。
【図5】 本発明に係る光電変換素子の第2の実施例
における平面図である。
における平面図である。
【図6】 図5のC−C線断面図である。
【図7】 図5のD−D線断面図である。
【図8】 第2の実施例に示された光電変換素子と外
部回路との結線の一例を示す回路図である。
部回路との結線の一例を示す回路図である。
【図9】 従来の光電変換素子の一例を示す平面図で
ある。
ある。
【図10】 図9のE−E線断面図である。
1…絶縁基板、2,2a,…第1電極、3a,3b,3
c,3d…光導電層、4…第2電極、5…第1絶縁層、
6,6a…第3電極、8a,8b…受光面、9…第4電
極、10,10a…第5電極、11…第2絶縁層、PD
U …上部単位光電変換素子、PDL …下部単位光電
変換素子
c,3d…光導電層、4…第2電極、5…第1絶縁層、
6,6a…第3電極、8a,8b…受光面、9…第4電
極、10,10a…第5電極、11…第2絶縁層、PD
U …上部単位光電変換素子、PDL …下部単位光電
変換素子
Claims (1)
- 【請求項1】 対向電極間に光導電層を配したものを
、前記光導電層の膜の堆積方向に対して直交する方向に
複数設け、かつ前記光導電層の膜の堆積方向に対して直
交する方向に臨む面を受光面とし、前記光導電層の膜の
堆積方向に、前記対向電極間に光導電層を配したものを
、少なくとも2段にかつ各々の対向電極の一つが互いに
接触するように積層してなることを特徴とする光電変換
素子。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3156145A JPH04354373A (ja) | 1991-05-31 | 1991-05-31 | 光電変換素子 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3156145A JPH04354373A (ja) | 1991-05-31 | 1991-05-31 | 光電変換素子 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04354373A true JPH04354373A (ja) | 1992-12-08 |
Family
ID=15621318
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP3156145A Pending JPH04354373A (ja) | 1991-05-31 | 1991-05-31 | 光電変換素子 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH04354373A (ja) |
-
1991
- 1991-05-31 JP JP3156145A patent/JPH04354373A/ja active Pending
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