JPS63236247A - 光電変換装置 - Google Patents
光電変換装置Info
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- JPS63236247A JPS63236247A JP6563387A JP6563387A JPS63236247A JP S63236247 A JPS63236247 A JP S63236247A JP 6563387 A JP6563387 A JP 6563387A JP 6563387 A JP6563387 A JP 6563387A JP S63236247 A JPS63236247 A JP S63236247A
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Landscapes
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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
【発明の詳細な説明】
[産業上の利用分野]
本発明は光を電気信号に変換する光電変換装置に係り、
特に非晶質半導体中の電荷増倍作用を用いて高感度を実
現する光電変換装置に関する。
特に非晶質半導体中の電荷増倍作用を用いて高感度を実
現する光電変換装置に関する。
〔従来の技術]
従来、非晶質半導体を主体とする光電変換素子として、
フォトセル、−次元イメージセンサ−(例えば、特許第
1022633号)、固体駆動回路と非晶質光導電体と
を組合せた2次元イメージセンサ−(例えば特公昭59
−26154号)、光導型彫撮像管(例えば、特許第9
02189号)などが知られている。これらの光電変換
素子においては、光導電膜にたいして、信号電極からの
電荷の注入を阻止するような接合特性を有する阻止型構
造を採用したものと、双方、あるいは一方の電極から電
荷が注入される構造の、いわゆる注入型構造を採用した
ものがある。
フォトセル、−次元イメージセンサ−(例えば、特許第
1022633号)、固体駆動回路と非晶質光導電体と
を組合せた2次元イメージセンサ−(例えば特公昭59
−26154号)、光導型彫撮像管(例えば、特許第9
02189号)などが知られている。これらの光電変換
素子においては、光導電膜にたいして、信号電極からの
電荷の注入を阻止するような接合特性を有する阻止型構
造を採用したものと、双方、あるいは一方の電極から電
荷が注入される構造の、いわゆる注入型構造を採用した
ものがある。
注入型素子では、原理的に入射光子数以上の電子を外部
回路に取りだすことができるので利得1より大の高感度
化が可能であり、上記の光電変換素子の高感度化をはか
る目的で、例えばフォトトランジスタ特性を有する光導
電膜と読み取り回路を積層した撮像素子(特開昭61−
222383号)が提案されている。
回路に取りだすことができるので利得1より大の高感度
化が可能であり、上記の光電変換素子の高感度化をはか
る目的で、例えばフォトトランジスタ特性を有する光導
電膜と読み取り回路を積層した撮像素子(特開昭61−
222383号)が提案されている。
同様な目的で、光電変換部自体に増倍作用を持たせた素
子として、静電誘導型トランジスタ(アイイーイーイー
トランザクション オン エレクトロン デバイセズ
1975年 第441122巻、185〜197頁、
IEEE TRANSACTION ON EL
ECTRON DEVICES、ED22巻)を利用
した方法が提案されており、あるいは、水素やハロゲン
(例えばフッ素、塩素等)をふくむSiを主体とする非
晶質半導体で、結晶Siと同様のp0πpnn”接合を
形成してpn接合部空乏層でアバランシェ動作を発生さ
せて信号増幅を行う方式(特願昭55−95953号)
も提案されている。一方、光導電膜外部からの電荷流入
を阻止する性質を有する阻止型接合構造を採用した場合
は、入射光のうち光導電膜内部で電荷に変換された分だ
けが信号電流となるので、光電変換の利得は通常1以下
に限定される。しかし最近、Ssを主体とする非晶質半
導体で阻止型接合構造を形成し、非晶質半導体層内でア
バランシェ動作を発生させて信号増幅を行う方式を採用
すれば、阻止型接合構造の素子でも光電変換効率を1よ
り大きくできることが本特許の発明者等により提案され
ている。(テレビ学技報 1987年 第10巻、1〜
6頁)[発明が解決しようとする問題点] フォトセル、−次元イメージセンサ−、光導電膜積層型
固体受光素子などの光電気変換装置に関し、注入型接合
構造を採用すれば、原理的に入射光子数以上の電子を外
部回路に取りだすことができるので、利得1より大の高
感度化が可能であるが、このように電荷の一部をセンサ
内部に注入させる方式では光応答特性が著しく劣化し好
ましくない、また、静電誘導型トランジスタは画素毎に
増幅部を内蔵させる方式であるため、各画素間の増幅率
を同一の値に揃えることが困難であった。
子として、静電誘導型トランジスタ(アイイーイーイー
トランザクション オン エレクトロン デバイセズ
1975年 第441122巻、185〜197頁、
IEEE TRANSACTION ON EL
ECTRON DEVICES、ED22巻)を利用
した方法が提案されており、あるいは、水素やハロゲン
(例えばフッ素、塩素等)をふくむSiを主体とする非
晶質半導体で、結晶Siと同様のp0πpnn”接合を
形成してpn接合部空乏層でアバランシェ動作を発生さ
せて信号増幅を行う方式(特願昭55−95953号)
も提案されている。一方、光導電膜外部からの電荷流入
を阻止する性質を有する阻止型接合構造を採用した場合
は、入射光のうち光導電膜内部で電荷に変換された分だ
けが信号電流となるので、光電変換の利得は通常1以下
に限定される。しかし最近、Ssを主体とする非晶質半
導体で阻止型接合構造を形成し、非晶質半導体層内でア
バランシェ動作を発生させて信号増幅を行う方式を採用
すれば、阻止型接合構造の素子でも光電変換効率を1よ
り大きくできることが本特許の発明者等により提案され
ている。(テレビ学技報 1987年 第10巻、1〜
6頁)[発明が解決しようとする問題点] フォトセル、−次元イメージセンサ−、光導電膜積層型
固体受光素子などの光電気変換装置に関し、注入型接合
構造を採用すれば、原理的に入射光子数以上の電子を外
部回路に取りだすことができるので、利得1より大の高
感度化が可能であるが、このように電荷の一部をセンサ
内部に注入させる方式では光応答特性が著しく劣化し好
ましくない、また、静電誘導型トランジスタは画素毎に
増幅部を内蔵させる方式であるため、各画素間の増幅率
を同一の値に揃えることが困難であった。
これにたいして、非晶質半導体を用いた例では。
比較的低温で均質な膜形成が可能であり、しかも膜抵抗
が高いため、結晶Siのように複雑な画素分離プロセス
を必要とせず、高い解像度を実現できる利点が有る。し
かしながら、従来提案されていた非晶質半導体中のアバ
ランシェ増倍現象を応用した受光素子においては、まだ
いくつかの問題点が残されていた。
が高いため、結晶Siのように複雑な画素分離プロセス
を必要とせず、高い解像度を実現できる利点が有る。し
かしながら、従来提案されていた非晶質半導体中のアバ
ランシェ増倍現象を応用した受光素子においては、まだ
いくつかの問題点が残されていた。
すなわち、結晶半導体のアバランシェダイオードで採用
されているものと同じp°πpnnゝ構造を非晶質Si
を用いて形成し、信号増幅を行う方式では、信号光をP
−領域を通して入射させπ領域で吸収させて電荷に変換
し、その電荷をpn接合部へ導き、pn接合部に存在す
る空乏層の領域でアバランシェ増倍を行わせる。
されているものと同じp°πpnnゝ構造を非晶質Si
を用いて形成し、信号増幅を行う方式では、信号光をP
−領域を通して入射させπ領域で吸収させて電荷に変換
し、その電荷をpn接合部へ導き、pn接合部に存在す
る空乏層の領域でアバランシェ増倍を行わせる。
しかし、アバランシェ増倍を起こすためには電荷をある
程度以上の距離走行させることが必要であるが、実際に
非晶質Siで上記の構造を形成してみると、非晶質Si
は結晶Siに比べて禁制茶巾に存在する局在準位が多い
ために、pn接合における空乏層があまり広がらず、十
分なアバランシェ増倍効果が得られないことがわかった
。さらに、動作温度が室温を越えると暗電流が増大して
しまい、十分なアバランシェ増倍効果を得られるほどに
高い電界を印加することができない。これらの結果、た
だ単に結晶Siと同様のアバランシェダイオード構造を
非晶質Siで形成しただけでは十分な増幅率が得られな
いという問題点があった。
程度以上の距離走行させることが必要であるが、実際に
非晶質Siで上記の構造を形成してみると、非晶質Si
は結晶Siに比べて禁制茶巾に存在する局在準位が多い
ために、pn接合における空乏層があまり広がらず、十
分なアバランシェ増倍効果が得られないことがわかった
。さらに、動作温度が室温を越えると暗電流が増大して
しまい、十分なアバランシェ増倍効果を得られるほどに
高い電界を印加することができない。これらの結果、た
だ単に結晶Siと同様のアバランシェダイオード構造を
非晶質Siで形成しただけでは十分な増幅率が得られな
いという問題点があった。
また、阻止型接合を有する非晶質Seを用いたアバラン
シェ増倍方式の場合には、大きな増倍率が得られ、良好
な光応答特性が得られるものの、材料自体の制約から、
たとえば80℃以上の高温環境では、使用中に膜変質の
恐れがあり、特に高温動作時の素子特性が不十分という
欠点があった。
シェ増倍方式の場合には、大きな増倍率が得られ、良好
な光応答特性が得られるものの、材料自体の制約から、
たとえば80℃以上の高温環境では、使用中に膜変質の
恐れがあり、特に高温動作時の素子特性が不十分という
欠点があった。
本発明の目的は、上記従来の問題点を除去し、光電変換
の利得が1よりも大きく、光応答特性も良好で、耐熱性
のすぐれた非晶質半導体受光素子を提供することにある
。
の利得が1よりも大きく、光応答特性も良好で、耐熱性
のすぐれた非晶質半導体受光素子を提供することにある
。
[問題点を解決するための手段]
上記目的は、受光装置の内部に、水素およびハロゲン元
素のすくなくとも一方を含む(含有量は0.5〜30原
子パーセント、より好ましくは、5〜20原子パーセン
ト。)テトラヘドラル系元素を主体とする非晶質半導体
層を設け、さらに。
素のすくなくとも一方を含む(含有量は0.5〜30原
子パーセント、より好ましくは、5〜20原子パーセン
ト。)テトラヘドラル系元素を主体とする非晶質半導体
層を設け、さらに。
その非晶質半導体層と外部電極との間に外部からの電荷
の注入を阻止するような性質の電気的接合を設けた構造
とし、この非晶質半導体層に電界を印加し、上記非晶質
半導体層内の主として接合界面以外の領域で電荷増倍作
用を発生させるように動作させることにより達成される
。
の注入を阻止するような性質の電気的接合を設けた構造
とし、この非晶質半導体層に電界を印加し、上記非晶質
半導体層内の主として接合界面以外の領域で電荷増倍作
用を発生させるように動作させることにより達成される
。
なお1発明者等、はテトラヘドラル系元素として炭素、
ケイ素、ゲルマニウム、スズ等を用いて実験をした。
ケイ素、ゲルマニウム、スズ等を用いて実験をした。
本発明者等は、すでに、Seを主体とする非晶質半導体
層に強い電界をかけると非晶質半導体層の内部で電荷増
倍作用が起こることを発見した。
層に強い電界をかけると非晶質半導体層の内部で電荷増
倍作用が起こることを発見した。
これまでは、非晶質半導体には多くの内部欠陥があるた
め半導体層自体ではこのような現象は極めて起り難いと
一般に考えられており、このとき発見された非晶質Ss
は例外的な材料と考えられていた。
め半導体層自体ではこのような現象は極めて起り難いと
一般に考えられており、このとき発見された非晶質Ss
は例外的な材料と考えられていた。
今回、発明者らは、上記現象は必ずしも非晶質Ssに限
られるものではなく、水素またはハロゲンを含む上述の
テトラヘドラル系非晶質材料を用いれば、阻止型接合の
形成が可能であり、さらに。
られるものではなく、水素またはハロゲンを含む上述の
テトラヘドラル系非晶質材料を用いれば、阻止型接合の
形成が可能であり、さらに。
このような材料でpn接合を形成し、その接合部の空乏
層部分でアバランシェ増幅をおこさせる従来の方式とは
異なり、前記の阻止型接合構造を採用して高電圧を接合
による空乏層領域を有しない非晶質層内部の領域に印加
し動作させれば、テトラヘドラル系非晶質層内部でSs
の場合と同様の電荷増倍作用を起こしうることを発見し
た。上記の、非晶質層に強い電界を印加して非晶質層内
で電荷増倍作用を発生させる方式を利用することにより
、阻止型構造を有する受光素子のもつすぐれた光応答特
性を劣化させることなく、しかも利得が1より大の高い
感度を有する光電変換装置を得ることができる。
層部分でアバランシェ増幅をおこさせる従来の方式とは
異なり、前記の阻止型接合構造を採用して高電圧を接合
による空乏層領域を有しない非晶質層内部の領域に印加
し動作させれば、テトラヘドラル系非晶質層内部でSs
の場合と同様の電荷増倍作用を起こしうることを発見し
た。上記の、非晶質層に強い電界を印加して非晶質層内
で電荷増倍作用を発生させる方式を利用することにより
、阻止型構造を有する受光素子のもつすぐれた光応答特
性を劣化させることなく、しかも利得が1より大の高い
感度を有する光電変換装置を得ることができる。
さらに詳しく調べた結果、上記の阻止型構造を形成する
テトラヘドラル系非晶質材料として、とくに禁制帯幅が
1.85eVよりも広い材料を選べば、80℃以上の温
度でも特性が劣化せず、高温動作時の安定性が特に優れ
ていることがわかった。
テトラヘドラル系非晶質材料として、とくに禁制帯幅が
1.85eVよりも広い材料を選べば、80℃以上の温
度でも特性が劣化せず、高温動作時の安定性が特に優れ
ていることがわかった。
又、非晶質層の厚さは0.5〜10μm程度であれば、
十分な増培率が得られることがわかった。
十分な増培率が得られることがわかった。
第1図は本発明を実施する場合の光電変換装置の原理的
構成図である。基板1、厚さ3000Å以下の信号読み
出し電極2、厚さ0.5−5000人種度の電荷注入阻
止層3、厚さ0.5〜10μm程度の電荷増倍作用を有
する非晶質半導体を含む光導電層4.厚さ50〜500
0人程度で3と人種号の電荷の注入を阻止する層5、対
電極6が基本部分である。ただしここで、光導電膜4と
電極2、あるいは電極6とのあいだに十分な整流性接触
が得られている場合には、電荷注入阻止層3あるいは5
を省略することもできる。
構成図である。基板1、厚さ3000Å以下の信号読み
出し電極2、厚さ0.5−5000人種度の電荷注入阻
止層3、厚さ0.5〜10μm程度の電荷増倍作用を有
する非晶質半導体を含む光導電層4.厚さ50〜500
0人程度で3と人種号の電荷の注入を阻止する層5、対
電極6が基本部分である。ただしここで、光導電膜4と
電極2、あるいは電極6とのあいだに十分な整流性接触
が得られている場合には、電荷注入阻止層3あるいは5
を省略することもできる。
[作用]
第1図に示す構造の光電変換装置に、非晶質半導体層内
でアバランシェ増倍を起こすために必要な電界を印加す
る。発明者等が発見したように。
でアバランシェ増倍を起こすために必要な電界を印加す
る。発明者等が発見したように。
非晶質半導体層が水素もしくはハロゲンを含むテトラヘ
ドラル系材料で阻止型接合構造を形成した素子では、非
晶質半導体層全体にわたって高電界を印加でき、しかも
、大面積でありながら暗電流を結晶半導体の100分の
一以下にできる。
ドラル系材料で阻止型接合構造を形成した素子では、非
晶質半導体層全体にわたって高電界を印加でき、しかも
、大面積でありながら暗電流を結晶半導体の100分の
一以下にできる。
この状態で透光性導電膜側から光を照射すると入射光は
非晶質層内で吸収されて電子正孔対を発生し、それぞれ
逆向きに印加電圧の向きで決まる方向へ走行する。従っ
て、採用した非晶質体内で発生した一次光電流のうちイ
オン化率の大きいほうの電荷が非晶質層内を高電界下で
走行する際に有効に電荷増倍作用が起こるように非晶質
層の膜厚と電界の向きを設定しておけば、高速の光応答
特性を維持したままで利得が1より大の高感度で、しか
も80℃以上でも安定に動作する素子特性を得ることが
できる。
非晶質層内で吸収されて電子正孔対を発生し、それぞれ
逆向きに印加電圧の向きで決まる方向へ走行する。従っ
て、採用した非晶質体内で発生した一次光電流のうちイ
オン化率の大きいほうの電荷が非晶質層内を高電界下で
走行する際に有効に電荷増倍作用が起こるように非晶質
層の膜厚と電界の向きを設定しておけば、高速の光応答
特性を維持したままで利得が1より大の高感度で、しか
も80℃以上でも安定に動作する素子特性を得ることが
できる。
さらに、非晶質半導体は均質かつ大面積の薄膜形成が容
易であり、簡便なプロセスで任意の基板上に堆積が可能
であり、均質な増倍率が得られる点で本発明は極めて有
効である。
易であり、簡便なプロセスで任意の基板上に堆積が可能
であり、均質な増倍率が得られる点で本発明は極めて有
効である。
本発明を実施するにあたっての望ましいテトラヘドラル
系非晶質半導体材料としてはたとえばSiを主体とする
化合物があげられる。この化合物は、作製条件やSiの
組成比を変えることによって禁止帯幅を変化させること
ができ、しかも耐熱性に優れているという特徴を持つ。
系非晶質半導体材料としてはたとえばSiを主体とする
化合物があげられる。この化合物は、作製条件やSiの
組成比を変えることによって禁止帯幅を変化させること
ができ、しかも耐熱性に優れているという特徴を持つ。
また、図1の構成において、電荷注入阻止層を設けて電
荷注入阻止接触を強化する場合、以下に記す層が有効で
ある。
荷注入阻止接触を強化する場合、以下に記す層が有効で
ある。
すなわち、正孔注入阻止層としては、水素もしくはハロ
ゲン元素の少なくとも一部を含む非晶質炭化珪素もしく
は窒化珪素、あるいは、水素もしくはハロゲン元素の少
なくとも一部と、P、As等の■族元素の少なくとも一
部とを含む非晶質炭化珪素もしくは窒化珪素、あるいは
、Ce HG e +Zn、Cds Al、Si、Nb
、Ta、 Cr、Wの少なくとも一部の酸化物、あるい
は、以上の層の2者以上の組合せが適している。
ゲン元素の少なくとも一部を含む非晶質炭化珪素もしく
は窒化珪素、あるいは、水素もしくはハロゲン元素の少
なくとも一部と、P、As等の■族元素の少なくとも一
部とを含む非晶質炭化珪素もしくは窒化珪素、あるいは
、Ce HG e +Zn、Cds Al、Si、Nb
、Ta、 Cr、Wの少なくとも一部の酸化物、あるい
は、以上の層の2者以上の組合せが適している。
また、電子注入阻止層としては、水素もしくはハロゲン
元素の少なくとも一部を含む非晶質炭化珪素もしくは窒
化珪素、あるいは、水素もしくはハロゲン元素の少なく
とも一部と、B、A1等のIII族元素の少なくとも一
部とを含む非晶質炭化珪素もしくは窒化珪素、あるいは
、Irの酸化物、あるいは、 S b2S3e A 1
i2s3. A s2S e3゜S e−A s−T
e等のカルコゲナイド、あるいは、以上の層の2者以上
の組合せが適している。
元素の少なくとも一部を含む非晶質炭化珪素もしくは窒
化珪素、あるいは、水素もしくはハロゲン元素の少なく
とも一部と、B、A1等のIII族元素の少なくとも一
部とを含む非晶質炭化珪素もしくは窒化珪素、あるいは
、Irの酸化物、あるいは、 S b2S3e A 1
i2s3. A s2S e3゜S e−A s−T
e等のカルコゲナイド、あるいは、以上の層の2者以上
の組合せが適している。
以上、テトラヘドラル系非晶質半導体層における電荷増
倍作用をもちいた光電変換装置について述べたが、非晶
質半導体は結晶と異なり任意の異種材料の積層が可能な
ので、光導電層を単層とせず、同様な電荷増倍作用を有
する異なる2種類以上の非晶質半導体の層を積層した構
成でもよく、また、光導電層全体が必ずしも非晶質半導
体である必要はなく結晶半導体と非晶質半導体の層を積
層した構成でもよく、さらに、信号読み取り回路基板な
どの上に堆積した構成でもよい。本発明で必要なことは
、光導電層を構成する層のうち少なくとも一部の層に、
接合による空乏層領域を有せず耐熱性が大きく禁止帯幅
の広い非晶質半導体を用い1強い電界を印加して非晶質
半導体層の内部で電荷増倍作用を生じさせ、感度を高め
るようにすることである。
倍作用をもちいた光電変換装置について述べたが、非晶
質半導体は結晶と異なり任意の異種材料の積層が可能な
ので、光導電層を単層とせず、同様な電荷増倍作用を有
する異なる2種類以上の非晶質半導体の層を積層した構
成でもよく、また、光導電層全体が必ずしも非晶質半導
体である必要はなく結晶半導体と非晶質半導体の層を積
層した構成でもよく、さらに、信号読み取り回路基板な
どの上に堆積した構成でもよい。本発明で必要なことは
、光導電層を構成する層のうち少なくとも一部の層に、
接合による空乏層領域を有せず耐熱性が大きく禁止帯幅
の広い非晶質半導体を用い1強い電界を印加して非晶質
半導体層の内部で電荷増倍作用を生じさせ、感度を高め
るようにすることである。
第2図、第3図に本発明を実施した場合の効果を示す。
第2図は、透光性ガラス基板上に順次透明電極、電子注
入阻止層、真性非晶質珪素層、正孔注入阻止層、AI電
極を堆積した。実効面積1cm”の受光素子(A)と、
透明電極を堆積した透光性基板上に、非晶質珪素を用い
てp゛πpnn゛πpnn゛接合の上にA1電極を堆積
した、実効面積1cm2の受光素子(B)に、(A)の
場合は非晶質珪素層内全体、(B)の場合はpn接合の
空乏層部分でアバランシェ増倍が得られるような電界を
印加して動作させた際の、暗電流及び光電変換の利得の
温度依存性を示す。受光素子(B)では全温度域で利得
が不十分であり、かつ、温度上昇に伴い暗電流が大幅に
増加しているのに対し、受光素子(A)では、利得、暗
電流とも良好な振舞を示している。
入阻止層、真性非晶質珪素層、正孔注入阻止層、AI電
極を堆積した。実効面積1cm”の受光素子(A)と、
透明電極を堆積した透光性基板上に、非晶質珪素を用い
てp゛πpnn゛πpnn゛接合の上にA1電極を堆積
した、実効面積1cm2の受光素子(B)に、(A)の
場合は非晶質珪素層内全体、(B)の場合はpn接合の
空乏層部分でアバランシェ増倍が得られるような電界を
印加して動作させた際の、暗電流及び光電変換の利得の
温度依存性を示す。受光素子(B)では全温度域で利得
が不十分であり、かつ、温度上昇に伴い暗電流が大幅に
増加しているのに対し、受光素子(A)では、利得、暗
電流とも良好な振舞を示している。
次に、第3図は前述の素子(A)と、透光性基板上に順
次透明電極、正孔注入阻止層、非晶質Ss層、Au電極
を堆積した実効面積1cm”の受光素子(C)を80°
Cで100時間連続動作させた場合の素子破損率を示す
。素子(C)に比べ。
次透明電極、正孔注入阻止層、非晶質Ss層、Au電極
を堆積した実効面積1cm”の受光素子(C)を80°
Cで100時間連続動作させた場合の素子破損率を示す
。素子(C)に比べ。
素子(A)の場合、破損率が大幅に低下している。
ところで1以上では、熱的に安定なテトラヘドラル系非
晶質半導体中に於るアバランシェ効果を主に光電変換装
置へ適用した例について述べたが。
晶質半導体中に於るアバランシェ効果を主に光電変換装
置へ適用した例について述べたが。
本発明を光電変換装置以外にも、より一般の増幅素子や
スイッチング素子へも適用できることは言うまでもない
。
スイッチング素子へも適用できることは言うまでもない
。
以下1本発明を実施例により詳しく説明する。
実施例1
透光性基板1上に酸化イリジウムを主体とする透明電極
2を形成する。その上に、非晶質半導体を含む光導電層
4として、SiH4を原料ガスとして、膜厚0.5〜l
Oμmのa−8i:HをプラズマCVD法で形成する。
2を形成する。その上に、非晶質半導体を含む光導電層
4として、SiH4を原料ガスとして、膜厚0.5〜l
Oμmのa−8i:HをプラズマCVD法で形成する。
その上に、SiH4とC2H,を原料ガス、PH3をド
ーピングガスとして、Pを50ppmドープしたa−3
iC:Hを10nmの厚さ形成し、正孔注入阻止層5と
する。さらにその上に、対電極6としてA1電極を堆積
して、第1図に示す光電変換装置を得る。
ーピングガスとして、Pを50ppmドープしたa−3
iC:Hを10nmの厚さ形成し、正孔注入阻止層5と
する。さらにその上に、対電極6としてA1電極を堆積
して、第1図に示す光電変換装置を得る。
実施例2
第4図に本発明の一実施例である1次元イメージセンサ
の構成を示す、第4図(a)はその平面の一部を示す図
、第4図(b)は(a)におけるAA’断面を示す図で
ある。
の構成を示す、第4図(a)はその平面の一部を示す図
、第4図(b)は(a)におけるAA’断面を示す図で
ある。
透光性基板11上に酸化イリジウムを主体とする透明導
電膜を堆積した後、フォトエツチングにより上記導電膜
を分離し、個別の読みだし電極12を形成する。その上
に、マスクを用いてSiH4とC2H8を原料ガス、B
、H8をドーピングガスとして、Bを50ppmドープ
したa−8i C: I−Iを10nmの厚さ形成し、
電子注入阻止層13とする。さらにその上に、同じマス
クを用い非晶質半導体を含む光導電層14として、Ar
とH2の混合ガスを用いてSiターゲットをスパッタリ
ングして、膜厚0.5〜10μmのa−5i:Hを形成
する。さらにその上に、同じマスクを用いSiH4とC
2H8を原料ガス、PH3をドーピングガスとして、P
を50ppmドープしたa−8iC:Hを10nmの厚
さに形成し、正孔注入阻止層15とする。さらにその上
に、上記とは別のマスクを用い共通電極16としてAl
電極を堆積する。その後、読みだし電極12を基板上に
設けた走査回路にボンデングなどの手段によって接続し
、1次元イメージセンサを得る。
電膜を堆積した後、フォトエツチングにより上記導電膜
を分離し、個別の読みだし電極12を形成する。その上
に、マスクを用いてSiH4とC2H8を原料ガス、B
、H8をドーピングガスとして、Bを50ppmドープ
したa−8i C: I−Iを10nmの厚さ形成し、
電子注入阻止層13とする。さらにその上に、同じマス
クを用い非晶質半導体を含む光導電層14として、Ar
とH2の混合ガスを用いてSiターゲットをスパッタリ
ングして、膜厚0.5〜10μmのa−5i:Hを形成
する。さらにその上に、同じマスクを用いSiH4とC
2H8を原料ガス、PH3をドーピングガスとして、P
を50ppmドープしたa−8iC:Hを10nmの厚
さに形成し、正孔注入阻止層15とする。さらにその上
に、上記とは別のマスクを用い共通電極16としてAl
電極を堆積する。その後、読みだし電極12を基板上に
設けた走査回路にボンデングなどの手段によって接続し
、1次元イメージセンサを得る。
上記実施例1,2の光電変換装置に5 X 10’V
/ m以上の電界を透光性基板側が対電極にたいして負
になるような向きに印加した場合、光応答特性を損なう
こと無く、利得1を越える高感度が実現でき、また、そ
れらを80℃で長時間連続動作させた場合にも、特性変
化は生じなかった。
/ m以上の電界を透光性基板側が対電極にたいして負
になるような向きに印加した場合、光応答特性を損なう
こと無く、利得1を越える高感度が実現でき、また、そ
れらを80℃で長時間連続動作させた場合にも、特性変
化は生じなかった。
実施例3
第5図に本発明の別の実施例である撮像管の構成図を示
す、ガラス基板18上にI n20sを主体とする透明
電極19を形成する。その上に、PH4をドーピングガ
スとして、Pを50ppmドープしたa−3i:Hを1
0nmの厚さ形成し、正孔注入阻止層20とする0次に
SiH4を原料ガスとして、膜厚0.5〜10μmのa
−3i : HをプラズマCVD法で形成し、光導電層
21を得る。
す、ガラス基板18上にI n20sを主体とする透明
電極19を形成する。その上に、PH4をドーピングガ
スとして、Pを50ppmドープしたa−3i:Hを1
0nmの厚さ形成し、正孔注入阻止層20とする0次に
SiH4を原料ガスとして、膜厚0.5〜10μmのa
−3i : HをプラズマCVD法で形成し、光導電層
21を得る。
次に電子注入阻止層として、Sb、s3を1O−ITo
rrのAr雰囲気中で膜厚1100nに堆積する6以上
18から22により撮像管ターゲット部を得る。このタ
ーゲット部を、カソード171゜電子ビーム偏向集束電
極172を含むガラス管17に組み込み、真空排気して
撮像管を得る。
rrのAr雰囲気中で膜厚1100nに堆積する6以上
18から22により撮像管ターゲット部を得る。このタ
ーゲット部を、カソード171゜電子ビーム偏向集束電
極172を含むガラス管17に組み込み、真空排気して
撮像管を得る。
実施例4
次に実施例3と同様、本発明を撮像管へ適用した例を示
す。本実施例では、テトラヘドラル系元素としてGeを
用いたものである。第5図において、ガラス基板18上
にIn2O3を主体とする透明電極19を形成する。そ
の上にPH4をドーピングガラスとしてPを50ppm
ドープしたa −3i:Hを10nmの厚さに形成し、
正孔注入阻止層20とする。次にG e H4を原料ガ
スとして、プラズマCVD法により膜厚0.5〜10μ
mのa−Ge:Hを形成し、光導電層21を得る。次に
電子注入阻止層として、5s−As−Teより成る非晶
質材料を10”TorrのN2雰囲気中で膜厚1100
nに堆積する。このようにして得られた撮像管ターゲッ
ト部を用い実施例3と同様の方法によって撮像管を得る
。
す。本実施例では、テトラヘドラル系元素としてGeを
用いたものである。第5図において、ガラス基板18上
にIn2O3を主体とする透明電極19を形成する。そ
の上にPH4をドーピングガラスとしてPを50ppm
ドープしたa −3i:Hを10nmの厚さに形成し、
正孔注入阻止層20とする。次にG e H4を原料ガ
スとして、プラズマCVD法により膜厚0.5〜10μ
mのa−Ge:Hを形成し、光導電層21を得る。次に
電子注入阻止層として、5s−As−Teより成る非晶
質材料を10”TorrのN2雰囲気中で膜厚1100
nに堆積する。このようにして得られた撮像管ターゲッ
ト部を用い実施例3と同様の方法によって撮像管を得る
。
実施例3,4の撮像管において、透明電極が正となる向
きに8xlO’V/m以上の電界を印加した場合、光応
答特性を損なうこと無く、利得1を越える高感度が実現
でき、また、その動作は、熱的に安定であることが確認
出来た。
きに8xlO’V/m以上の電界を印加した場合、光応
答特性を損なうこと無く、利得1を越える高感度が実現
でき、また、その動作は、熱的に安定であることが確認
出来た。
[発明の効果]
以上から明らかなように、本発明により、阻止型構造の
光導電膜を用いた受光素子のすぐれた光応答特性を劣化
させること無く、利得が1より大の高感度で、熱的に安
定な、光電変換装置を得ることが出来る。
光導電膜を用いた受光素子のすぐれた光応答特性を劣化
させること無く、利得が1より大の高感度で、熱的に安
定な、光電変換装置を得ることが出来る。
第2図は、受光素子の暗電流、光電変換の利得の温度依
存性を示す図、第3図は、受光素子の破損率を示す図、
第1図は、電荷注入阻止型構造を有する光電変換装置の
原理的構成を示す図、第4図は、本発明の一実施例であ
る1次元イメージセンサの構成図、第5図は2本発明の
一実施例である撮像管の構成図である。 1−一基板、2−一信号読みだし電極
存性を示す図、第3図は、受光素子の破損率を示す図、
第1図は、電荷注入阻止型構造を有する光電変換装置の
原理的構成を示す図、第4図は、本発明の一実施例であ
る1次元イメージセンサの構成図、第5図は2本発明の
一実施例である撮像管の構成図である。 1−一基板、2−一信号読みだし電極
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、非晶質半導体層を少なくとも含む光導電層を有する
光電変換装置において、該非晶質半導体層が水素および
ハロゲン元素のすくなくとも一方を含むテトラヘドラル
系元素を主体とし、該光導電層が、外部電極との間に、
外部からの電荷の注入を阻止するような性質の電気的接
合構造を有し、該非晶質半導体層に電界を印加し、該非
晶質半導体層内の主として接合界面以外の領域で電荷増
倍作用を生じせしめて動作させることを特徴とする光電
変換装置。 2、前記光導電層に用いられる電荷増倍作用を行わしむ
るテトラヘドラル系元素を主体とする非晶質半導体が、
1.85eVをこえる禁制帯幅を有することを特徴とす
る特許請求の範囲第1項記載の光電変換装置。 3、前記光導電層内の電荷増倍作用を行わしむる非晶質
半導体が、すくなくとも一部にSiを主体とする非晶質
半導体層を含むことを特徴とする特許請求の範囲第1項
又は第2項記載の光電変換装置。 4、前記テトラヘドラル系元素はシリコンであることを
特徴とする特許請求の範囲第1項記載の光電変換装置。
Priority Applications (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP62065633A JPH088075B2 (ja) | 1987-03-23 | 1987-03-23 | 光電変換装置 |
EP88101954A EP0283699B1 (en) | 1987-03-23 | 1988-02-10 | Photoelectric conversion device |
DE3850157T DE3850157T2 (de) | 1987-03-23 | 1988-02-10 | Photoelektrische Umwandlungsanordnung. |
US07/155,809 US4980736A (en) | 1987-03-23 | 1988-02-16 | Electric conversion device |
US07/561,678 US5233265A (en) | 1986-07-04 | 1990-08-01 | Photoconductive imaging apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP62065633A JPH088075B2 (ja) | 1987-03-23 | 1987-03-23 | 光電変換装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS63236247A true JPS63236247A (ja) | 1988-10-03 |
JPH088075B2 JPH088075B2 (ja) | 1996-01-29 |
Family
ID=13292621
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP62065633A Expired - Lifetime JPH088075B2 (ja) | 1986-07-04 | 1987-03-23 | 光電変換装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH088075B2 (ja) |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS624865A (ja) * | 1985-06-29 | 1987-01-10 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | 真空処理装置のシ−ル装置 |
JPS63304551A (ja) * | 1986-07-04 | 1988-12-12 | Nippon Hoso Kyokai <Nhk> | 撮像管及びその動作方法 |
JPH0687404A (ja) * | 1992-07-20 | 1994-03-29 | Toyota Motor Corp | サイドエアバッグ装置の衝突センサ取付構造 |
-
1987
- 1987-03-23 JP JP62065633A patent/JPH088075B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS624865A (ja) * | 1985-06-29 | 1987-01-10 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | 真空処理装置のシ−ル装置 |
JPS63304551A (ja) * | 1986-07-04 | 1988-12-12 | Nippon Hoso Kyokai <Nhk> | 撮像管及びその動作方法 |
JPH0687404A (ja) * | 1992-07-20 | 1994-03-29 | Toyota Motor Corp | サイドエアバッグ装置の衝突センサ取付構造 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH088075B2 (ja) | 1996-01-29 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
EXPY | Cancellation because of completion of term | ||
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
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