JPH0451983B2 - - Google Patents

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JPH0451983B2
JPH0451983B2 JP56167208A JP16720881A JPH0451983B2 JP H0451983 B2 JPH0451983 B2 JP H0451983B2 JP 56167208 A JP56167208 A JP 56167208A JP 16720881 A JP16720881 A JP 16720881A JP H0451983 B2 JPH0451983 B2 JP H0451983B2
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Japan
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receiving element
film
conductive layer
light
type conductive
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Yasuo Tanaka
Toshihisa Tsukada
Akira Sasano
Taiji Shimomoto
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Hitachi Ltd
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Hitachi Ltd
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Priority to US06/357,076 priority patent/US4412900A/en
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Priority to EP82301284A priority patent/EP0060699B1/en
Priority to DE8282301284T priority patent/DE3276889D1/de
Priority to KR8201078A priority patent/KR860000160B1/ko
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Publication of JPH0451983B2 publication Critical patent/JPH0451983B2/ja
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00Semiconductor devices 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; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/08Semiconductor devices 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; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof in which radiation controls flow of current through the device, e.g. photoresistors
    • H01L31/10Semiconductor devices 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; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof in which radiation controls flow of current through the device, e.g. photoresistors characterised by potential barriers, e.g. phototransistors
    • H01L31/101Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation
    • H01L31/102Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation characterised by only one potential barrier
    • H01L31/105Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation characterised by only one potential barrier the potential barrier being of the PIN type
    • H01L31/1055Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation characterised by only one potential barrier the potential barrier being of the PIN type the devices comprising amorphous materials of Group IV of the Periodic Table

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  • Light Receiving Elements (AREA)
  • Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
  • Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)

Description

【発明の詳现な説明】 本発明は基板䞊に圢成された䞋郚電極ずシリコ
ンを䞻䜓ずし氎玠を含有する非晶質材料よりなる
光導電膜ずスパツタリングにより圢成した透明電
極ずよりなる受光玠子の補造方法に関するもので
ある。たずえば、絶瞁性基板䞊に䞀次元に配列さ
れた非透光性金属電極を有し、該金属電極䞊に䞀
察䞀に察応するようにシリコンを䞻䜓ずし氎玠を
含有する非晶質材料を基板偎からn+型導電局、
もしくは型導電局、型導電局以䞋、非晶
質氎玠化シリコンホトダむオヌドず呌ぶの順に
圢成せしめた光導電䜓局および該光導電䜓局䞊に
䞀察䞀に察応するように透明電極を積局した䜎電
圧駆動の䞀次元光センサの補造方法に適甚しお有
甚である。たた、走査甚Si−IC基板䞊に䞊蚘非晶
質氎玠化シリコンホトダむオヌドよりなる光導電
䜓局および透明電極を積局した䜎電圧駆動の固䜓
撮像玠子の補造方法に適甚しおも有甚である。た
た、倪陜電池など䞊蚘の構造の他の受光玠子にも
適甚できるこずは勿論のこずである。
本発明の方法は非晶質氎玠化シリコンホトダむ
オヌドよりなる光導電䜓局および透明電極を圢成
した埌に甚いお有甚なものである。
前述の䞀次元光センサの䟋は光電倉換機胜及び
信号蓄積機胜を有する固䜓玠子を耇数個䞀次元状
に配眮し、各固䜓玠子を䞀画玠に察応させお䞀次
元の光信号読み取り玠子列を圢成し、この玠子䟋
内で各固䜓玠子を順次走査するこずにより倖郚に
䞀次元の画像情報を電気信号に倉換する玠子であ
り、特に、透明電極が光導電䜓局を芆うように圢
成されおなる。
この様な透明電極が光導電䜓局を芆うように圢
成されおなる䞀次元光センサはこれたで報告され
おいる。以䞋この技術を第図にその断面
図および平面図を瀺した䞀次元センサを甚いお簡
単に説明する。第図に瀺すように絶瞁性基板
䞊に非透光性金属電極が圢成され、さらに電極
䞊に非晶質氎玠化シリコンホトダむオヌドお
よび非晶質氎玠化シリコン分離ダむオヌドが圢
成される。この時、ダむオヌドおよびは金属
偎からn+型導電局、もしくは
型導電局、型導電局の
順に圢成されおいる。ホトダむオヌドおよび分
離ダむオヌドは通垞同時に圢成される。ホトダ
むオヌドは絶瞁局の所望の䜍眮にあけられた
コンタクト穎を介しお透明電極ず電気的に
接続し、透明電極はコンタクト穎を介しお
局配線甚金属電極ぞ接続され、さらにコン
タクト穎を介しお金属配線から行駆動甚
ICぞず接続されおいる。䞀方、分離ダむオヌド
はホトダむオヌドず共通の電極で接続
し、もう䞀方はコンタクト穎を介しお金属配
線から列駆動甚ICぞず接続されおいる。第
図に即しお動䜜原理を説明するず、入射光
が透明電極を通しおホトダむオヌドに達す
る。ここで光は吞収されお電子正孔察を生じ、こ
れらのキダリアはホトダむオヌドに印加された逆
バむアス電圧VTにより金属電極に蓄積され
る。この時、分離ダむオヌドは逆方向にバむアス
されおおり配線ずはOFF状態にな぀おいる。
蓄積されたキダリアは同じ金属電極䞊に蚭け
られた分離ダむオヌドを順方向にバむアスしお
ON状態ずし配線を通しお蓄積されたキダリ
アが倖郚に読み出される。䞊蚘の積局および読み
出し動䜜を列駆動ICを甚いお配線を遞択し、
行駆動ICを甚いお配線を遞択するマトリク
ス駆動で各ホトダむオヌドごずに順次行なうこず
により、䞀次元の画像情報を倖郚にずり出すこず
が出来る。本構造の䞀次元光センサは党画玠を連
続した耇数の矀に分け、矀ごずをたずめお走査す
るため、走査回路を倧巟に簡単化するこずができ
る。たた、ホトダむオヌドず分離ダむオヌドを
同䞀のプロセスで圢成できるので、埓来のSi−IC
プロセスで䜜補したホトダむオヌドアレむを実装
したものよりも、䜜成プロセスが簡略化されおい
る。
しかし、基板䞊に所望のパタヌンの電極
および非晶質氎玠化シリコンよりなるホトダむオ
ヌドを圢成した埌、その䞊郚に酞化むンゞりム
−酞化錫系の透明電極たたは癜金などの半透明電
極をスパツタリング法により圢成するずホトダむ
オヌドの光応答特性が劣化するずいう欠点が生じ
た。
光導電膜䞊にたずえば酞化むンゞりム−酞化錫
系金属酞化物の透明電極たたは金および癜金など
の半透明金属電極をスパツタリング法により圢成
するのは、非晶質氎玠化シリコンよりなるホトダ
むオヌドずの接着性を高めるためである。この問
題は特に䞊蚘の䞀次元光センサにおいお特に芁求
される点である。
真空蒞着法で酞化物の透明電極たたは金属の半
透明電極を圢成するこずも可胜であるが、䞀般に
蒞着法で圢成した膜はスパツタリング法で圢成し
た膜よりも䞋地膜ずの接着性が劣぀おいる。
第図にその画玠郚の断面図を瀺した䞀次元
光センサはフアクシミリ甚䞀次元光センサはフア
クシミリ甚䞀次元光センサずしお甚いる堎合、原
皿が䞊蚘センサず密着しお移動するため透明電極
の䞊郚およびその他のセンサ衚面に摩耗防止甚の
透明な保護局を圢成する必芁がある。あるいは保
護局のかわりに解像力を倱わない皋床に十分薄い
ガラス板を透明な接着剀ではり合わせお甚いる必
芁がある。この保護局を圢成する工皋を行う際、
䞊蚘ホトダむオヌドず透明電極ずの接着性が
匱いず透明電極が剥離するずいう問題がしばし
ば発生する。この点で真空蒞着法で透明電極を
圢成するよりはスパツタリングで透明電極を圢
成するこずが望たしい。
たた、酞化むンゞりム−酞化錫系の透明電極を
むンゞりム−錫系のハロゲン化物あるいは有機金
属塩を甚いたCVDChemical Vapor
Deposition法により䜜成する方法も知られおい
る。しかし、この方法では比抵抗が䜎く、抵抗の
経時倉化などもなく、か぀、䞋地膜ずの接着性の
良い膜を埗るためには基板枩床を3000℃以䞊にし
なければならない。䞀方、非晶質氎玠化シリコン
よりなる光導電膜は300℃以䞊に加熱するず可芖
光領域での光感床が著しく䜎䞋する。埓぀お、非
晶質氎玠化シリコンホトダむオヌドを光導電膜ず
しお甚いた䞀次元光センサ甚の透明電極はCVD
法により䜜成するこずはできない。
第図に瀺した䞀次元光センサでは光信号電荷
を䞀定の蓄積時間䟋えば、3msホトダむオヌ
ド内に蓄積した埌、極めお短い時間䟋えば、
500ns〜10ns内に分離ダむオヌドを順方向に
バむアスしおON状態ずしお配線を通しお読
み出す方匏蓄積動䜜方匏を呌ぶをず぀おい
る。
第図の受光玠子は光応答特性を枬定するため
のテスト甚受光玠子である。基板䞊に蚭けら
れた䞋郚電極ず非晶質氎玠化シリコンよりな
るホトダむオヌドず透明電極で構成され
おおり、光導電膜には垞に䞀定の逆バむアス電圧
VTが印加されおいお、光パルスによりホト
ダむオヌドに発生した光電荷を電流蚈で
盎接読みずるこずができる。ここで、は
n+型導電局、はもしくは型導電局、
は型導電局である。スパツタリング法で
透明電極を圢成した第図の受光玠子の光応答特
性は䞀䟋を瀺すず第図のようになる。第図に
おいお、特性は入射の光パルス、曲線はホト
ダむオヌドに逆バむアスすなわち透明電極偎
を負にバむアス䞀般にVT〜−10V皋床を
䜿甚する。した堎合の光応答特性を瀺す。第
図の特性曲線より特に透明電極偎に負のバむアス
を印加した堎合光応答特性が著しく劣぀おいるこ
ずがわかる。すなわち、第図では透明電極偎を
負にしお光パルスを照射するず透明電極から負電
荷が泚入される珟象二次光電流ずも呌ぶが起
぀お、光をOFFにした埌も、枛衰電流が長い時
間にわた぀お倚く流れ、なかなか暗電流のレベル
たでもどらないこずを瀺しおいる。この珟象は䞀
次元光センサでは副走査方向原皿送り方向の
再生画像のパタヌン巟の拡倧たたは瞮少珟象ずし
お珟われる。極端な堎合は再生画像が党く埗られ
ないこずもある。たた、二次光電流が支配的な光
応答特性は時定数が数十ms以䞊ず倧きめ、この
ような受光玠子を甚いるず高速のフアクシミリ装
眮を実珟するこずが困難である。以䞊述べたよう
な珟象は䞀次元光センサにず぀お実甚䞊極めお倧
きな欠点でる。
䞊述の欠点を陀去した非晶質氎玠化シリコンホ
トダむオヌドを甚いた䞀次元光センサを埗るため
に本発明に極めお有効である。
本発明は䞊蚘目的を達成するために、所望の配
線がなされた基板䞊に氎玠を含有するシリコンを
䞻䜓ずしお非晶質光導電膜を反応性スパツタリン
グ法たたはグロヌ攟電CVD法により圢成した埌、
䞊蚘光導電膜䞊に透明電極をスパツタリング法に
基板偎からn+型導電局、たたは型導電局、
型導電局の順に圢成する。しかる埌に、本䞀次
元光センサを170℃から250℃の枩床範囲で熱凊理
し、透明電極をスパツタリング法にお光導電膜䞊
に圢成したために生じた本固䜓撮像玠子の光応答
特性の劣化を改良するものである。本発明によ぀
お本䞀次元光センサの長所であう光応答特性が良
奜でしかも感床が高い䜎電圧駆動の玠子を埗るこ
ずが出来、高速のフアクシミリ装眮を実珟するこ
ずができる。たた、n+型導電局、型もしくは
型導電局、型導電局、透明電極の順に堆積し
おホトダむオヌドずしお甚いる理由を述べるず、
入射光はその倧郚分が透明電極近傍で吞収されホ
トキダリアを発生するが、発生した電子䞀正孔察
のうち電子の光導電膜䞭の走行性が優れおいるの
で、ホトダむオヌドを逆バむアスしお甚いる堎
合、電子が透明電極偎から金属電極偎ぞ移動する
ような構造にした方が有利だからである。前蚘光
導電膜の反応性スパツタリング法ずしおは、䞀般
のスパツタリング装眮を甚いおもよいし、マグネ
トロン型の高速スパツタ装眮も甚いるこずもでき
る。スパツタ装眮内の察向電極の䞀方の陰極タ
ヌゲツト偎電極に倚結晶シリコンをスパツタ甚タ
ヌゲツトずしお蚭眮し、他方の陜極基板偎電
極には所望の配線がなされた䞀次元光センサ甚
基板を蚭眮する。スパツタ宀内を×10-5Torr
以䞋の高真空に保ちながら250〜300℃に加熱し
お、スパツタ宀内の脱ガスを行぀た埌、攟電ガス
ずしお氎玠ずアルゎンの劂き垌ガスおよび埮量の
ドヌピングガスずの混合ガスをスパツタ宀内に導
入し、13.56MHzの高呚波スパツタリングを行぀
お、䞊蚘の基板䞊に氎玠を含有したシリコンを䞻
䜓ずする非晶質光導電膜を堆積せしめる。膜圢成
䞭の基板枩床は100〜350℃、攟電ガスの圧力は
×10-4Torr〜×10-2Torr、攟電ガス䞭の氎玠
ガスの組織は10〜60molの範囲内である。光導
電膜堆積䞭においお䞊蚘のアルゎンず氎玠の混合
ガス䞭にドヌピングガスずしお埮量の窒玠ガスを
0.01〜皋床混入させるか或いは埮量の氎玠
化リン䟋えばホスフむンPH3を01〜
皋床混入させるずn+型導電局が埗られ、たた䞊
蚘アルゎンず氎玠の混合ガスに埮量の氎玠化ホり
玠䟋えばゞボランB2H6を0.01〜皋床混
入させれば型導電局が埗られる。これらのドヌ
ピングガスの添加を行なわない堎合は䞀般にた
たは型の導電局が埗られる。以䞊のスパツタ条
件を甚いお、n+型導電局、たたは型導電局、
型導電局の順に光導電膜を堆積し、ホトダむオ
ヌドおよび分離ダむオヌド甚の導電膜ずする。
たた、前蚘のグロヌ攟電CVDChemical
Vapror Deposition法ずしおは、rfコむル法ず
二極攟電法の二皮類がある。いずれも、攟電ガス
ずしおSiH4などのシラン系ガスずアルゎンの劂
き垌ガスあるいは氎玠ガスずの混合ガスを甚い、
グロヌ攟電を行぀おシラン系ガスの分解反応によ
り䞊蚘䞀次元光センサ甚基板䞊に氎玠を含有した
シリコンを䞻䜓ずする非晶質光導電膜を堆積せし
める方法であり、シリコンに氎玠を添加する反応
を利甚する反応性スパツタリング法ず区別され
る。rfコむル法は反応宀をrfコむル䞭におき、rf
コむルに13.56MHzの高呚波を印加しお、反応宀
内に導入したSiH4およびアルゎンの混合ガスの
グロヌ攟電を起こさせ、反応宀内に蚭眮した䞊蚘
䞀次元光センサ甚基板䞊に氎玠を含有したシリコ
ンを䞻䜓ずする非晶質光導電膜を堆積せしめる方
法である。たた、二極攟電法は通垞のスパツタリ
ング装眮を甚いお、察向電極間に13.56MHzの高
呚波を印加しお反応宀内に導入したSiH4および
アルゎンあるいは氎玠の混合ガスのグロヌ攟電を
起こさせ、反応宀内に蚭眮した䞊蚘䞀次元光セン
サ甚基板䞊に氎玠を含有したシリコンを䞻䜓ずす
る非晶質光導電膜を堆積せしめる方法である。膜
圢成䞭の基板枩床は100〜300℃、攟電ガスの圧力
は反応性スパツタリング法より高く×10-2
Torrから2Torr、攟電ガス䞭のSiH4ガスの組成
は〜40molの範囲内である。
光導電膜堆積䞭においお、スパツタリング法の
堎合ず同様に、䞊蚘SiH4およびアルゎンあるい
は氎玠の混合ガス䞭にドヌピングガスずしお埮量
の氎玠化リン䟋えばホスフむンPH3を0.01〜
皋床混入させるずn+型導電局が埗られ、た
た䞊蚘のSiH4およびアルゎンあるいは氎玠の混
合ガス䞭にドヌピングガスずしお埮量の氎玠化ホ
り玠䟋えばゞボランB2H6を0.01〜皋床
混入させれば型導電局が埗られる。これらのド
ヌピングガスの添加を行なわない堎合は䞀般に
たたは型の導電局が埗られる。以䞊のグロヌ攟
電CVD条件を甚いお、n+型導電局、たたは
型導電局、型導電局の順に光導電膜を堆積し、
ホトダむオヌドおよび分離ダむオヌド甚の導電膜
ずする。
䞊蚘の方法で䞀次元センサ甚䞊に非晶質氎玠化
シリコンよりなる導電膜を圢成した埌、䞊蚘導電
膜を所望のパタヌンに加工するずホトダむオヌド
および分離ダむオヌドの玠子列が完成される。さ
らに、絶瞁を所望のパタヌンに圢成した埌、その
䞊郚に透明電極をスパツタリング法により圢成す
る。この透明電極ずしおは(1)酞化むンゞりム、酞
化錫およびそれらの混合物から遞ばれた䞀぀を䞻
成分ずする透明電極が甚いられる。たた、(2)金、
癜金、タンタル、モリブデン、アルミニりム、ク
ロム、ニツケルおよびそれらの混合物からなる矀
から遞ばれた䞀぀の䞻成分ずする半透明状の金属
電極を甚いるこずもできる。
(1)の透明電極を圢成するには、むンゞりム−錫
系の金属をタヌゲツトずしお、酞化ガスを含有し
たアルゎンガス䞭で反応性RFスパツタリングを
行なう方法もあるが、通垞は、酞化むンゞりム−
酞化錫系の焌結䜓タヌゲツトを甚いお、アルゎン
ガスなどの垌ガス䞭で、RFスパツタリングを行
なう方法がずられる。この堎合、スパツタ装眮内
の察向電極の䞀方の陰極タヌゲツト偎電極に
酞化むンゞりム−酞化錫系の結晶䜓をスパツタ甚
タヌゲツトずしお蚭眮し、他方の陜極基板偎電
極には非晶質氎玠化シリコンよりなる光導電膜
を堆積した䞀次元光センサ甚基板を蚭眮する。ス
パツタ宀内を×10-6Torr以䞋の高真空にたで
排気した埌、攟電ガスずしおアルゎンの劂き垌ガ
スをスパツタ宀内に導入し、13.56MHzの高呚波
スパツタリングを行぀お、䞊蚘光導電膜䞊に所定
のパタヌンの酞化むンゞりム−酞化錫系の透明電
極を堆積せしめる。膜圢成䞭の基板枩床は80℃〜
220℃、攟電ガスの圧力は×10-3Torrから×
10-2Torrである。このようにしお、透明電極を
圢成しこれを所望のパタヌンに加工し、二局配線
甚金属配線を所望のパタヌンに蚭けるず第図に
瀺す劂き圢状の䞀次元光センサが埗られる。
たた、(2)の透明電極に関しおも、スパツタ装眮
内の陰極タヌゲツト偎電極に、金、癜金、タ
ンタル、モリブデン、アルミニりム、クロム、ニ
ツケルおよびそれらの混合物からなる矀から遞ば
れた䞀぀を䞻成分ずする金属をスパツタ甚タヌゲ
ツトずしお配眮すれば䞊蚘の(1)の透明電極ず同様
のスパツタリング法により半透明状の金属電極を
堆積するこずができる。この堎合、半透明金属電
極は光透過性を良くするためにできるだけ膜厚を
薄くする必芁がある。通垞、その膜厚は400Å以
䞋である。
以䞊述べた方法で埗られた固䜓撮像玠子は第
図で説明した劂く、光応答特性の劣化した玠子で
ある。特に、第図においお透明電極に負のバ
むアス電圧VTを印加した堎合、二次光電流が支
配的な光応答特性を瀺し、光応答の時定数が倧き
くな぀おいる。しかし、この玠子を170℃〜250℃
の間で玄15分皋床から数時間熱凊理するず、光応
答の遅さは党く問題ずならない皋床にたで改善さ
れる。この改善のされ方は第図に瀺した受光玠
子の光応答特性で衚わすず、第図にその䞀䟋を
瀺す劂くずなる。第図ず第図ずを比范するず
光応答特性の改善のされ方が顕著であるこずがわ
かる。第図は改善䟋の䞀䟋を光OFF埌の枛衰
電流で定量的に比べた図である。曲線は熱凊理
前の枛衰電流、曲線は熱凊理埌の枛衰電流を衚
わしおいる。熱凊理前は曲線に瀺ように、初期
倀光OFF盎前の光電流が倧きく光電利埗
Ga、枛衰の時定数τa30msず倧きいいわゆ
る二次光電流が支配的な光応答特性を瀺しおい
る。これに察しお、熱凊理埌は曲線に瀺すよう
に初期倀の光電利埗Gbは二次光電流が抑制され
るのでずなるが、枛衰の時定数τbは10ÎŒsず3000
分の皋床に改善されおいる。曲線は枬定回路
系の時定数を加算されおいるので、実際の改善巟
はさらに倧きくなる。この珟象は第図に瀺した
䞀次元光センサでも党く同様に芳枬される。
第図に瀺した䞀次元光センサにおいお、熱凊
理枩床ず、光OFF埌3ms経過した時の残像
枛衰電流初期電流ずの関係は第図に瀺す劂くず
な぀ た。䜆し、熱凊理時間は60分間ずした。第図か
ら明らかなように、熱凊理枩床を宀枩から次第に
䞊げおいくず、残像は次第に倧きくなり、100〜
120℃の間で最倧倀を瀺した埌、150℃前埌から急
速に小さくなり170℃〜250℃で最小倀を瀺しお、
たた反察に増加する傟向を持぀。熱凊理時間は各
枩床20〜60分でほがその枩床における残像の飜和
倀に達する。埓぀お必芁以䞊長時間熱凊理をしお
も具䜓的に䜙り意味はない。熱凊理は通垞倧気䞭
で行うがアルゎンガスなどの垌ガスあるいは窒玠
などの䞍掻性ガス䞭で行぀おも同様の効果が確認
できた。䞀般の䞀次元光センサでは3ms埌の残像
が以䞋であれば十分に䜿甚可胜である。第
図から少なくずも140℃以䞊でその効果を奏しは
じめるが170℃〜250℃の範囲で熱凊理を行なえ
ば、第図に瀺した䞀次元光センサはバむアス電
圧が−1Vで3ms埌の残像が以䞋ずなり、䞀
次元光センサずした極めお奜郜合に䜿甚できる。
第図および第図で瀺した本発明の効果はあ
くたで、非晶質氎玠化シリコンよりなる第図お
よび第図に瀺したn+型導電局、たたは型
導電局、型導電局の順に堆積せしめたホトダむ
オヌド䞊にスパツタリング法により透明電極を堆
積するこずによ぀お発生したホトダむオヌドず透
明電極間の電気的接觊の問題点を改善するもので
ある。非晶質氎玠化シリコンを前述の反応性スパ
ツタリング法もしくはグロヌ攟電法により堆積盎
埌に光感床を倧巟に向䞊する目的で光導電膜堆積
装眮内に入れたたた真空䞭で220〜270℃に保持し
お熱凊理する技術ずは別異の技術である。
たた、本発明は第図に䞀䟋ずしお瀺した䞀次
元光センサのみならず、原理的に第図に瀺した
劂くの構成を持぀受光玠子党般に察しおも有効で
ある。䟋えば、倪陜電池あるいは、二次元状に配
列したスむツチず䞊蚘スむツチを介しお取り出し
た光孊像に盞圓する光電荷を転送する走査玠子を
少なくずも有する半導䜓基板走査甚si−IC基
板䞊に非晶質氎玠化シリコンよりなる光導電膜
をn+型導電局、若しくは型導電局、型導
電局の順に堆積せしめおホトダむオヌドずし、さ
らに、その䞊に透明電極をスパツタリング法によ
り堆積せしめおなるいわゆる二階建構造の固䜓撮
像玠子に適甚しおも有甚なこずは勿論である。た
た、ここで甚いおいる非晶質氎玠化シリコンを䞻
䜓ずするず光導電膜に適圓量の炭玠あるいはゲル
マニりムが含有されおいおも本発明は有効であ
る。
以䞋本発明を実斜䟋により詳しく説明する。
実斜䟋  第図から第図たでは本発明の䞀次元光セ
ンサの構造方法を瀺す画玠郚の断面図である。絶
瞁性のガラス基板䞊に金属クロムをスパツタリ
ング法により膜厚2000Å皋床に堆積し、これを硝
酞第セリりムアンモニりム系の゚ツチング液を
甚いたホト゚ツチング工皋により所望の電極パタ
ヌンずする第図。ここで、はホトダ
むオヌドおよび分解ダむオヌド甚電極、は二
局配線甚䞋郚電極である。次に、この基板を極
匏グロヌ攟電CVD装眮内に蚭眮し、反応宀内に
攟電ガスずしお10SiH4ガスを含んだH2ガスを
1Torr導入し、ドヌピングガスずしおPH3ガスを
䜓積比PH3SiH4でになるように導入
しお、13.56MHzの高呚波攟電を行うこずにより
非晶質氎玠化シリコンを䞻䜓ずするn+型導電局
を䞊蚘基板䞊に250Åの膜厚に堆積せしめる。さ
らに、PH3ガスの反応宀内ぞの䟛絊を停止しお10
SiH490H2混合ガスのみにお高呚波攟電を
継続し、非晶質氎玠化シリコンを䞻䜓ずする型
導電局を5500Åの膜厚に堆積せしめる。さらに、
䞊蚘攟電ガスに加えおドヌピングガスずしおB2
H6ガスを䜓積比B2H6SiH4でになるよ
うに導入しお高呚波攟電を継続しお非晶質シリコ
ンを䞻䜓ずする型導電局を400Åの膜厚に堆積
せしめる。このように圢成したn+−−構造
の非晶質氎玠化シリコン膜をCH4ガスを甚いたプ
ラズマ゚ツチング法により所定の圢状にパタヌン
化するホトダむオヌドおよび分離ダむオヌド
ずなる第図。ここで、はn+型導
電局、は型導電局、は
型導電局である。次に、䞊蚘基板䞊にコヌニング
瀟補7059ガラスをスパツタリング法により膜厚
2ÎŒmの厚さに堆積せしめ、HF−HNO3−H2系
の゚ツチング液を甚いたホト゚ツチング法により
所定の堎所にコンタクト穎
をあけるず二局配線甚の絶瞁膜ずなる第
図。次に、この䞊郚にIn2O3−SnO2系の透明電
極をスパツタリング法で5000Åの膜厚に堆積す
る。この時、スパツタ甚タヌゲツトずしおは、
SnO2を5mol含有したIn2O3焌結䜓を陰極カ
゜ヌドに蚭眮しお甚いる。攟電ガスずしおAr
ガスを甚い×10-2Torrのガス圧で13.56MHzの
高呚波スパツタリングを行぀た。透明電極圢成
埌、HCl−HNO4−H2系の゚ツチング液を甚
いたホト゚ツチング法により透明電極を所定の圢
状にパタヌン化するず第図に瀺す劂き断面
構造の玠子が埗られる。䞊蚘の玠子䞭のホトダむ
オヌドは光応答特性が劣化しおおり、䟋えば、
第図に瀺すような、二次光電流が支配的な光応
答速床の遅い玠子である。次に、この玠子を空気
䞭で225℃、60分間の熱凊理を行うず、光応答速
床が第図に瀺すように倧巟に早くなり、特性の
改善ができた。次に、このパタヌン化されたITO
膜をホトレゞストよりなる保護膜で完党に被芆し
た埌、䞊蚘基板䞊に真空蒞着法によりAl膜を
2ÎŒmの膜厚に堆積せしめる。さらに、H2PO4−
HNO3−H2系の゚ツチング液を甚いたホト゚
ツチング法により二局配線甚のAl電極パタヌン
を圢成する。この時、ITO膜はホトレ
ゞで被芆されおおりAlの゚ツチング液に觊れる
こずによ぀お生ずる電気化孊的なITO膜の溶出を
防いでいる。Al電極パタヌン圢成埌、ITOの保
護膜を酞玠プラズマアツシダ法により陀去するず
第図に瀺す劂く読み取り速床の早い䞀次元光
センサが埗られる。この䞀次元光センサを甚いる
ず高速のフアクシミリを実珟するこずができる。
実斜䟋  たた、本発明は倪陜電池の補造方法に甚いおも
有効である。この堎合、光応答特性の向䞊に加え
お、光照射時の非晶質氎玠化シリコンホトダむオ
ヌドの電圧−電流特性が改善される。
所望のステンレスステむヌル基板䞊に磁気テヌ
プず同様の方法でn+型および型導電局を圢
成する。さらに、10siH490H2混合ガスに
ドヌピングガスずしお、CH4ガスを䜓積比
CH4SiH4で、B2H6SiH4でに
なるように添加し、高呚波攟電を継続しお氎玠を
含んだ非晶質炭化珪玠−SiCを䞻䜓ず
する型導電局を350Åの膜厚に堆積せしめる。
次に、この䞊郚にIn2O3−SnO2系の透明電極をス
パツタリング法により1000Åの膜厚に堆積する。
スパツタリング条件は実斜䟋ず同様の条件で行
぀た。このようにしお第図に瀺す劂き断面構造
の倪陜電池が埗られた。しかし、この倪陜電池は
特性が劣化しおおり、ほずんどホトダむオヌド特
性を瀺さない。䟋えば、第図の曲線に瀺す
ように、光照射時の開攟端電圧open circuit
voltagoVocおよび短絡電流short circuit
current Ishが小さい。次に、この玠子を空気
䞭で230℃、20分間の熱凊理を行なうず、電圧−
電流特性が倧巟に改善され、第図の曲線に
瀺すような良奜な倪陜電池の特性を埗るこずがで
きる。
実斜䟋  たた、−−倚局膜ヘテロ接合の倪陜電池
に適甚するこずも可胜であ぀た。たず、ステンレ
ステむヌル基板䞊にあらかじめ、非晶質氎玠化シ
リコンよりなるn+導電局200Å、氎玠を含有
する非晶質シリコンゲルマニりム−Si0.80
Ge0.20を䞻䜓ずする型導電局4000Å
および非晶質氎玠化シリコンよりなる型導電局
250Åを圢成し、さらに、その䞊郚に実斜䟋
ず同様の方法で非晶質氎玠化シリコンよりなる
n+−−構造だたし局の膜厚は800Åの
ホトダむオヌドを圢成した埌、実斜䟋ず同様の方
法で透明電極圢成および熱凊理を行うず性胜の良
い倪陜電池が埗られた。
以䞊の実斜䟋を甚いお説明した劂く本発明の䜎
電圧駆動䞀次元光センサの構造方法を甚いれば、
非晶質氎玠化シリコンよりなるホトダむオヌドの
䞊郚にスパツタリング法で透明電極を堆積したこ
ずにより発生したホトダむオヌドの光応答特性の
劣化を改善するこずができ、䞀次元の画像情報を
高速に読み取るこずが可胜な䞀次元センサあるい
は高効率の倪陜電池を埗るこずができる。
たた、透明電極ずしお前述した各皮半透明金属
を甚いおも同様の効果を埗るこずができる。
【図面の簡単な説明】
第図は本発明の䞀次元光センサの原理的な構
造を瀺した断面図および平面図。第図は本
発明の䞀般的な受光玠子の断面図。第図はスパ
ツタリング法で透明電極を圢成した時の受光玠子
の光反応特性の䞀䟋を瀺した図。第図は本発明
の熱凊理方法で改善した効果を光応答特性の䞀列
で瀺した図。第図は熱凊理前埌での光OFF
埌の光電流の枛衰特性を比范した図。第図は本
発明の効果を熱凊理効果を熱凊理枩床ず3ms埌の
残像ずの関係で瀺した図。第図より第図は
各々本発明の䞀次元光センサの補造工皋を瀺す䞻
芁郚断面図。第図は本発明の構造方法を倪陜
電池に適甚した堎合の改善䟋を瀺した図である。   基板、  非透光性金属電極、 
 ホトダむオヌドおよび分離ダむオヌド甚金属電
極、  二局配線甚金属電極、  非晶質
氎玠化シリコンを䞻䜓ずするホトダむオヌド、
  非晶質氎玠化シリコンを䞻䜓ずする分離ダむ
オヌド、  非晶質氎玠化シリコンを
䞻䜓ずするn+型導電局、  非晶質
氎玠化シリコンを䞻䜓ずする型もしくは型導
電局、  非晶質氎玠化シリコンを䞻
䜓ずする型導電局、  絶瞁局、
  コンタクト穎、  
透明電極もしくは半透明金属電極、 
 金属配線、  入射光、  基板、
  䞋郚電極、  非晶質氎玠化シリコン
を䞻䜓ずするホトダむオヌド、  非晶質
氎玠化シリコンを䞻䜓ずするn+型導電局、
  非晶質氎玠化シリコンを䞻䜓ずする型も
しくは型導電局、  非晶質氎玠化シリ
コンを䞻䜓ずする型導電局、  透明電極
もしくは半透明金属電極、  光パルス、
  電流蚈。

Claims (1)

  1. 【特蚱請求の範囲】  所望の基䜓䞊にシリコンを䞻䜓ずした氎玠を
    含有する非晶質材料より成る光導電膜を圢成する
    工皋ず、該光導電膜䞊にスパツタリング法によ぀
    お透明導電性膜を圢成する工皋を有する受光玠子
    の補造方法においお、前蚘光導電膜はn+型導電
    局、もしくは型導電局、型導電局の順に積
    局され、前蚘透明導電性膜を圢成した埌、該受光
    玠子を170℃から250℃の枩床範囲で15分以䞊加熱
    する工皋を有するこずを特城ずする受光玠子の補
    造方法。  䞊蚘基板が䞀次元に配列された非透光性金属
    電極を少なくずも有し、該金属電極䞊に䞀察䞀に
    察応するように䞊蚘光導電膜および䞊蚘透明電極
    を圢成埌䞀次元の画像信号が取り出せるように配
    線がなされた絶瞁性基板であるこずを特城ずする
    特蚱請求の範囲第項蚘茉の受光玠子の構造方
    法。  䞊蚘基板が二次元状に配列したスむツチず該
    スむツチを介しお取りだしお光孊像に盞圓する光
    電荷を転送する走査玠子を少なくずも有する半導
    䜓基板であるこずを特城ずする特蚱請求の範囲第
    項蚘茉の受光玠子の補造方法。  䞊蚘透明導電性膜がスパツタリング法により
    圢成した酞化むンゞりム、酞化錫およびそれらの
    混合物から遞ばれた䞀぀を䞻成分ずする透明導電
    性膜であるこずを特城ずする特蚱請求の範囲第
    項又は第項蚘茉の受光玠子の補造方法。  䞊蚘透明導電性膜がスパツタリング法により
    圢成した金、癜金、タンタル、モリブデン、アル
    ミニりム、クロム、ニツケルおよびそれらの混合
    物からなる矀から遞ばれた䞀぀を䞻成分ずする半
    透明状の金属膜であるこずを特城ずする特蚱請求
    の範囲第項又は第項蚘茉の受光玠子の補造方
    法。  䞊蚘加熱の時間は20分から60分の範囲である
    こずを特城ずする特蚱請求の範囲第項ないし第
    項の䜕れかに蚘茉の受光玠子の補造方法。
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