JPS61201461A - 光センサ素子の製造方法 - Google Patents

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】 （産業上の利用分野） この発明は画像読取装置等に用いる非晶質シリコン光セ
ンサ素子の製造方法に関する。

（従来の技術） この種の従来提案されている光センサ素子の構造を第３
図に示す、この素子はｐｉｎ型光ダイオードを用いた素
子で、受光作用を有する多数のドツト配列を有している
。この素子は例えばガラス基板等の絶縁性透明基板１１
と、この基板ｌｌ上に設けた各受光部に共通で透明な、
例えば酸化インジウム或いは酸化スズ等の導電膜からな
る、第一電極膜１２と、この第一導電膜１２上に順次に
設けたＰ型、ｉ型及びｎ型非晶質シリコ７層１３．１４
及び１５とからなり、かつ、ドツトに対応して互いに分
離して形成した複数の受光部１６と、それぞれの受光部
１８のｎＷ非非晶質シリコ滑層１５表面の一部分を除き
全面に被着した例えばシリコン酸化Ｈ’Ｊ等の絶縁膜か
らなる保護膜１７と、各受光部Ｉ６のｎ型非晶質シリコ
７層１５と表面で接し個別に形成した例えばアルミニウ
ムからなる第二電極膜１８である。

この光センサ素子の動作を簡単に説明する。

第一電極膜１２と、第二電極［１８との間に数Ｖ程度の
逆バイアス電圧を印加した状態で、被検出物からの照射
光りを基板１１の側で受光すると、その光強度に比例し
てｉ型非晶質シリコン層Ｉ４中に電子・正孔対が発生す
る。これらキャリアは接合部の電界により加速され、一
方のキャリアの電子はｎ型非晶質シリコ７層１５へ及び
他方のキャリアの正孔はｐ型非晶質シリコン層１３へと
移動する。これら電子及び正孔を第一電極膜１２及び第
二電極膜１８とで検出することにより、被検出物の明暗
比を得ることが出来る。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、第３図に示した従来構造の光サンサでは
、ｐ型、ｉ型及びｎ型非晶質シリコ７層１３．１４及び
１５を分離加工してそれぞれドツトに対応する複数の独
立した受光部１６を形成する場合、通常はホトリソ工程
を用い、レジストをマスクとして非晶質シリコン層のプ
ラズマエツチングを行っている。この場合、レジストに
ピンホールがある場合、或いは、プラズマダメージによ
りレジストに欠陥が生じたりした場合、ｐ型、ｉ型及び
ｎ型非晶質シリコ７層１３．１４及び！５にピンホール
が発生し、これがため、これらピンホールを介して第一
電極膜１２と第二電極膜１８との間に短絡を生じてしま
う、従って、故障の無い光センサ素子の製造歩留まりが
低下するという欠点があった。

さらに、従来構造の光センサ素子を製造するに当り、シ
リコン酸化膜等の保護膜１７をエツチングしてこれに第
二電極膜をｎ型非晶質シリコン層に接触させるための穴
を設けるが、この保護膜１７のエツチング液として通常
は弗酸系のエツチング液を用いる。この弗酸系のエツチ
ング液を用いると、各ドツト間でエツチングのバラツキ
が生じて穴の大きさや形状にバラツキが生じることが経
験的に認められており、これがため、光センサ素子を完
成させた場合、光電電流値、暗電流値等の各ドツト間で
の出力にバラツキが生じてしまう欠点があった。

さらに、光応答速度をより速くするため、第二電極膜と
接していない第二導電型非晶質シリコン層を除去する方
法が提案されているが、従来の方法ではマスクずれを生
じるためその方法は採用出来ない。

この発明の目的は上述した従来の欠点に鑑み、製造歩留
まりが向上し、各ドツト間での出力にバラツキを生ぜず
しかも光応答速度を高めるための処理を可能にした光セ
ンサ素子の製造方法を提供することにある。

（問題点を解決するための手段） この目的の達成を図るため、この発明によれば、透明絶
縁基板上に透明の第一電極膜と、非晶質シリコンからな
り互いに分離した複数の受光部と、該受光部上に設けた
第二電極膜と、該受光部を保護する保護膜とを具える光
センサ素子を製造するに当り、 この基板上に第一電極膜と、第一導電型、ｉ型及び第二
導電型非晶質シリコン層と、金属層とを順次に被着する
工程と、 この金属層をパターニングした後、得られた金属層パタ
ーンをマスクとして各非晶質シリコン層をエツチングし
て複数の受光部に分離する工程と、 この金属層パターンをエツチングして第二電極Ｈ９を形
成する工程と、 その後に、前述の保護膜を形成する工程とを含むことを
特徴とする。

この発明の実施に当っては、金属パターンの加工に続け
て第二導電型非晶質シリコン層を第二電極膜と同一のパ
ターンでエツチングするのが好適である。

（作用） このように構成すれば、ｐ型、ｉ型及びｎ型非晶質シリ
コン層をプラズマエツチングして分離加工する場合に、
少なくても第二電極膜となるべき金属層をマスクとして
用いるため、この金属層にピンホールやプラズマダメー
ジが生じたりしないので、第−電極膜及びその後に形成
された第二電極膜との間のこれら非晶質シリコン層にピ
ンホーズが生じて両電極膜間に短絡が生ずる恐れがなく
、従って製造歩留まりを向上させることが出来る。

さらに、金属層を均一エツチングの容易なニクロム層或
いはその他の好適導電材料とすることにより各ドツト毎
の第二電極膜の形状、大きさ、位置等を揃えることが出
来るので、出力のバラツキを低く抑えることが出来る。

さらに、第二電極膜の形成を保護膜の形成前に行うので
、少なくともこの第二電極膜を下地の′エツチングの際
のマスクとして使用出来、従って、光応答速度を速める
方法すなわち第二電極膜と接触していない第二導電型型
非晶質シリコン層を除去する方法を取り入れることが出
来る。

（実施例） 以下１図面を参照して、この発明の実施例につき説明す
る。尚、これら図において、断面を表わすへ−２チング
は一部分を除き省略して示しである。

匹１芝恵 第１図（Ａ）〜（Ｄ）はこの発明の光センサ素子の製造
方法の一実施例を説明するための製造工程図であり、こ
れら図は主要製造段階でのウェハの状態を概略的に示す
断面図である。

先ず、絶縁性透明基板２１例えばガラス基板上に透明の
第一電極膜２２例えば酸化インジウム或いは酸化スズの
膜を通常の方法で設ける０次に、この第一導電膜２２上
に、第−導電型例えばＰ型非晶質シリコン層２３、Ｘ型
非晶質シリコ７層２４及び第二導電型例えばｎ型非晶質
シリコン層２５を成長させる。尚、以下の説明において
、非晶質シリコン層をａ−Ｓｉ層と称する。

この場合、ｐ型ａ−Ｓｉ層２３はグロー放電法を用い、
シランカス（ＳｉＨａ）を主成分としかつポロン（Ｂ２
Ｈ６ガスを用いる）を不純物として膜厚５０〜５００人
程度の成膜する。また、ｉ型ａ　−Ｓｉ層２４は同様に
シランガスを主成分としかつポロンを少量（Ｂ　２　Ｈ
＆　／　５ｉＨａ　〜数ｐｐｔａ）Ｗｆ＝ｈａシテＭ成
する。さらに、ｎ型ａ−Ｓｉ層２５はシランガスを主成
分とし、リン（ＰＨ３ガスを用いる）を不純物として添
加して形成する。

続いて、このｎ型ａ−Ｓｉ層２５上に電子ビーム蒸着法
又はその他の方法により第二電極膜となるべき金属Ｒｆ
！２Ｂ例えばニクロム層を形成し、よって５第１図（Ａ
）に示すようなウェハ構造を得る。

次に、この第二金属膜すなわちニクロム層２Ｂの被着に
続き、ホトリソ工程を用いて、このニクロム層２Ｇを基
板２１上に形成すべきドツトの位置、大きさ及び形状に
対応したパターンにエツチングして金属膜にクロム層）
パターン２８ａを得る。その後に、形成しようとする第
二電極膜のパターンを有するレジスト層２７を、エツチ
ングにより残存させたニクロム層パターン２８ａの表面
に、被着し、第１図（Ｂ）に示すようなウェハ構造を得
る。

この場合、レジスト層２７は表面の周縁部より後退した
領域に形成する。

次に、第１図（Ｂ）に示したニクロム層パターン２６ａ
及びレジスト層２７をマスクとして用いて、下側の各ａ
−Ｓｉ層をエツチングしてドツトに対応しかつ互いに分
離した複数の受光部２Ｂを形成する。この受光部２８の
形成は、例えばフレオンガス（ＣＦ　４　）を用いたプ
ラズマエツチング法により、ｎ型ａ−Ｓｉ層２５、ｉ型
ａ−Ｓｉ層２４及びｐ型ａ−Ｓｉ層２３を順次にエツチ
ングして多数の島状の受光部２８に分離する。この場合
、第一電極膜２２は各受光部２８に対して共通の電極と
して残存させる。

その後に、レジスト層２７をマスクとしてこのレジスト
層２７の領域外にはみでているニクロム層パターン２ｆ
３ａの部分を選択的に除去し、このニクロム層パターン
２８ａの残存した部分で第二電極膜２８ｂを形成し、第
１図（Ｃ）に示したような構造のウェハを得る。

この第二電極膜２８ｂの加工形成後に、レジストｆｉ２
７を除去し、続いて第一電極１１ｇ２２上に形成された
受光部２８及び及び第二電極膜２６ｂを覆うようにウェ
ハ全面に絶縁膜からなる保護膜２９を被着形成する。こ
の保ｖ１膜２３は、例えば、グロー放電法によりアルゴ
ンで希釈されたシランガスと笑気ガスとにより、シリコ
ン酸化膜を堆積させ、ホトリソ工程で第二電極１１２ｅ
ｂの表面の一部分を露出させるようにエツチング除去し
て形成する。その後に、第二電極膜２８ａと接触する外
部取り出し用導体３０例えば金を電子ビーム蒸着法又は
その他の方法を用いて形成し、続いてこの導体３０をホ
トリソエツチングにより加工して第１図（ロ）に示すよ
うな構造の光センサ素子を完成する。尚、この構造の光
センサ素子の動作は前述した従来の場合と同様に行われ
るので、その説明を省略する。

乳二里１１ 次に、この発明の第二実施例につき第２図を参照して説
明する。

この第２図に示す実施例は、第一実施例の構造において
、第二導電型（この実施例ではｎ型）ａ−９ｉ層２５の
、第二電極膜２８ｂと接触していない部分を除去し、光
応答速度を一層速める構造を得ようとするものである。

その原理を簡単に説明する。第１図（Ｄ）に示す構造に
おいて、第二電極膜２ｆｉｂとｎ型ａ−Ｓｉ層２５との
間に接触していない望域があると、この非接触領域と接
するｉ型ａ−９ｉ層２４に印加される第一電極膜２２及
び第二電極膜２Ｂｂ間の逆バイアス電圧は非常に弱い、
従って、この非接触領域と接するｉ型ａ−９ｉ層２４の
部分で受光して発生した電子・正孔が第一電極膜２２及
び第二電極膜２８ｂに達するのに時間がかかり、このた
め、照明光のオン・オフに対する光応答速度が遅くなる
。従って、光応答速度を速めたい場合には、第二電極膜
２８ｂと接しないｎ型ａ−５ｉ層２５の部分を除去した
構造とするのが良い。

このためこの、実施例では、前述した第−実施列の第１
図（Ｃ）に示したウェハ構造を得た後に。

レジスト層２７及び第二電極膜２８ｂをエツチングマス
クとして用いて１例えばＣＦ４によるプラズマエツチン
グ法により、少なくともｎ型ａ−Ｓｉ層２５の、この第
二電極膜２ｅｂと接触していない部分の下側の全ての領
域をｉ型ａ−Ｓｉ層２４に達する深さまでエツチング除
去する。第２図において、このようなエツチングにより
残存形成された第二導電型ａｓ＋Ｉｌｉ＃（この場合に
はｎ型ａ−Ｓ　ｉ　＠　）を２５ａで示す、その後の工
程は第１図（Ｃ）につき説明したと同様な工程で光セン
サ素子を形成する。このようにして得られた構造の光セ
ンサ素子は前述と同様に動作するが、光応答速度は第一
実施例の構造の場合よりも速くなる。

この発明は上述した実施例にのみ限定されるものではな
い。

例えば、上述した実施例では、レジスト層２７を形成し
た後、各ａ−９ｉ層をエツチングして受光部２８を形成
したが、受光部２８の形成後に金属膜２１３ａをエツチ
ングするためのレジスト層２７を形成しても良い。

さらに、基板としてガラス以外のポリイミドや石英ガラ
スを用いても良い。

さらに、第一電極膜として金その他の導電材料で形成す
ることも出来る。

さらに、第二電極膜をクロムで形成しても良い。

さらに、上述した実施例では第一導電型をｐ型とし、第
二導電型をｎ型としたが、それぞれの導電型を反対導電
型とすることも出来る。

さらに、上述した実施例では保護膜を笑気ガスと、アル
ゴンで希釈したシランガスとから形成したシリコン酸化
膜を用いたが、笑気ガスの代わりに二酸化炭素を用いて
形成したシリコン酸化膜や、笑気ガスの代°わりにアン
モニアを用いて形成したシリコン窒化膜を用いても良い
。

（発明の効果） 上述した説明からも明らかなように、この発明の光セン
サ素子の製造方法によれば、第一導電型、ｉ型及び第二
導電型非晶質シリコン層をプラズマエツチング法によっ
て分離して受光部を形成する場合、第二導電膜のみをマ
スクとするか或い′は第二導電膜とレジスト層との両者
をマスクとして用いることが出来るので、受光部にピン
ホールが発生するのを防ぐことが出来、従って第−電極
膜及び第二電極膜間で短絡を起すことが無く、結局は従
来よりも光センサ素子の製造歩留まりを向上させること
が出来る。

さらに、第二電極膜をニクロムとかクロムとかその他の
均一エツチングの容易な導電材料で形成することが出来
るので、第二電極膜の形状、寸法及び位置を正確に規制
出来、従って、従来の方法により得られた光センサ素子
よりもこの発明により得られた素子の方が出力のバラツ
キを低く抑えることが出来る。

さらに、第二電極の形成を保護膜の形成の前に行ってい
るので、光応答を速める方法すなわち第二電極膜と接し
ていない第二導電型非晶質シリコン層の部分の除去方法
を取り入れることが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図（Ａ）〜（Ｄ）はこの発明の光センサ素子の製造
方法の一実施例を説明するための製造工程図、 第２図はこの発明の他の実施例を説明するための光セン
サ素子の一部分を概略的に示す断面図、 第３図は従来の光センサ素子の製造方法の説明に供する
光センサ素子の一部分を概略的に示す断面図である。 ２１・・・絶縁性透明基板、　　２２・・・第一電極ｎ
り２３　・・・第一導電型ａ−５ｉ層、２４−・−ｉ型
ａ　−３ｉ層２５・・・第二導電型ａ　−５ｉ層 ２５ａ・・・第二導電型ａ　−Ｓｉ層 ２Ｂ・・・金属膜（又はニクロム層） ２８ａ・・・金属膜パターン、　２［１ｂ・・・第二電
極膜２７・・・レジスト層、　　　　２８・・・受光部
２９・・・保護膜 ３０・・・外部取り出し用導体。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）透明絶縁基板上に透明の第一電極膜と、非晶質シ
   リコン層からなり互いに分離した複数の受光部と、該受
   光部上に設けた第二電極膜と、該受光部を保護する保護
   膜とを具える光センサ素子を製造するに当り、 前記基板上に前記第一電極膜と、第一導電型、ｉ型及び
   第二導電型非晶質シリコン層と、金属層とを順次に被着
   する工程と、 該金属層をパターニングした後、得られた金属層パター
   ンをマスクとして各非晶質シリコン層をエッチングして
   複数の受光部に分離する工程と、 前記金属層パターンをエッチングして第二電極膜を形成
   する工程と、 その後に、前記保護膜を形成する工程と を含むことを特徴とする光センサ素子の製造方法。
2. （２）特許請求の範囲第１項記載の光センサ素子の製造
   方法において、前記金属パターンの加工に続いて前記第
   二導電型非晶質シリコン層を第二電極膜と同一のパター
   ンでエッチングすることを特徴とする光センサ素子の製
   造方法。