DE3702187A1

DE3702187A1 - Verfahren zur herstellung eines photosensors

Info

Publication number: DE3702187A1
Application number: DE19873702187
Authority: DE
Inventors: Satoshi Itabashi; Soichiro Kawakami; Katsunori Terada; Hideyuki Suzuki; Teruhiko Furushima; Masaki Fukaya
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1986-01-27
Filing date: 1987-01-26
Publication date: 1987-07-30
Also published as: GB2185852B; US4705598A; JPS62172755A; GB8701421D0; GB2185852A; DE3702187C2

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Pho tosensors gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1. Ein Pho tosensor wird sehr oft als optisch-elektrische Wandlereinrich tung für die Verarbeitung von Bildinformationen, beispielsweise in einem Faksimilegerät und/oder einem digitalen Kopiergerät, verwendet.

Als Beispiel für einen Photosensor kann ein photoleitfähiger planarer Photosensor erwähnt werden, der hergestellt wird, in dem auf einer photoleitfähigen Schicht aus einem Chalkogenid wie z.B. CdS oder CdSSe oder aus amorphem Silicium (nachstehend als a-Si bezeichnet) ein Paar einander gegenüberliegende Elek troden vorgesehen wird, wobei der Zwischenraum zwischen den Elektroden eine Lichtempfangseinrichtung (Photorezeptor) bil det. Photoleitfähige Photosensoren können leicht eine Langzei len-Sensoranordnung bilden und sind besonders in der letzten Zeit untersucht und entwickelt worden. Ein Photosensor, bei dem eine photoleitfähige a-Si-Schicht verwendet wird, hat unter an derem ausgezeichnete Lichtansprecheigenschaften, und es wird erwartet, daß ein solcher Photosensor ein Lesen mit hoher Ge schwindigkeit ermöglicht.

Fig. 1 ist eine Draufsicht eines Beispiels für solch einen pho toleitfähigen Photosensor. Fig. 2 ist eine Ansicht eines Schnittes entlang der Linie V-V von Fig. 1. Fig. 1 und 2 zeigen eine photoleitfähige a-Si-Schicht 24 und ein Paar Elektroden 28 und 30. Fig. 2 zeigt ferner einen transparenten, aus Glas be stehenden Träger 22 und eine ohmsche Kontaktschicht 26, bei der es sich im allgemeinen um eine Schicht handelt, die einen ohm schen Kontakt zwischen der photoleitfähigen a-Si-Schicht 24 und den Elektroden 28 und 30 herstellt.

Ein solcher Photosensor wird üblicherweise durch Schritte ge bildet, wie sie in Fig. 3 gezeigt werden.

D.h., daß zuerst auf der oberen Oberfläche des aus Glas beste henden Trägers 22 durch Plasma-GVD (GVD = chemisches Aufdamp fen) unter Verwendung eines gasförmigen Silans wie z.B. SiH₄- Gas als Ausgangssubstanz eine photoleitfähige a-Si-Schicht 24 gebildet wird. Dann wird auf der photoleitfähigen Schicht 24 durch Plasma-CVD unter Verwendung einer Mischung aus dem gas förmigen Silan und einem Dotierungsgas wie z.B. PH₃ oder AsH₃ als Ausgangssubstanz eine n⁺-Schicht 26′ gebildet. Auf der n⁺- Schicht 26′ wird durch Aufdampfen unter Vakuum oder durch Zer stäuben eine leitfähige Schicht 28′ aus einem Metall wie z.B. A 1 abgeschieden (Fig. 3A).

Dann wird aus der leitfähigen Schicht 28′ durch übliches nasses Ätzen ein Muster hergestellt, um Elektroden 28 und 30 zu bilden (Fig. 3B). Der ungeschützte Bereich der n⁺-Schicht 26′ wird durch Ätzen entfernt, wobei die Elektroden 28 und 30 als Maske verwendet werden, um eine ohmsche Kontaktschicht 26 (Fig. 2) zu bilden.

Bei dem vorstehend beschriebenen Verfahren zur Herstellung ei nes üblichen Photosensors wird die Entfernung des überflüssigen Bereichs der n⁺-Schicht 26′ entweder durch nasses Ätzen oder durch trockenes Ätzen wie z.B. Plasmaätzen durchgeführt.

Wenn das nasse Ätzen angewandt wird, ist es wahrscheinlich, daß auf derjenigen Oberfläche der photoleitfähigen Schicht 24, die einer Ätzlösung ausgesetzt wird, Ätzgrübchen auftreten, und die Selektivität des Ätzens hat ein beträchtliches Ausmaß, so daß die Bildung einer n⁻-Schicht auf der Oberfläche der photoleit fähigen Schicht 24 wahrscheinlich ist. Andererseits wird uner wünschterweise ein Bestandteil der Kathodensubstanz implan tiert, wenn das trockene Ätzen angewandt wird. Die Photosensor eigenschaften werden durch jedes dieser Probleme verschlech tert. Ein Problem, das beiden Ätzverfahren gemeinsam ist, be steht darin, daß diese Ätzverfahren die Oberfläche der photo leitfähigen Schicht 24 aufrauhen und das Signal-Rausch-Verhält nis vermindern.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung eines Photosensors bereitzustellen, bei dem verhin dert wird, daß die Oberfläche der photoleitfähigen Schicht auf gerauht und das Signal-Rausch-Verhältnis vermindert wird.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den folgenden Schritten gelöst: Bildung einer Isolierschicht auf einer Ober fläche einer photoleitfähigen Schicht außer auf Bereichen, wo Elektroden gebildet werden sollen; Bildung einer Schicht aus einer zur Bildung einer ohmschen Kontaktschicht dienenden Sub stanz auf der Isolierschicht und den keine Isolierschicht auf weisenden Bereichen der photoleitfähigen Schicht; Bildung einer Schicht aus einer zur Bildung von Elektroden dienenden Substanz auf der Schicht aus einer zur Bildung einer ohmschen Kontakt schicht dienenden Substanz und Entfernung der zur Bildung von Elektroden dienenden Substanz außer in den Bereichen, wo die Elektroden gebildet werden sollen, und Entfernung des auf der Isolierschicht befindlichen Bereichs der zur Bildung einer ohm schen Kontaktschicht dienenden Substanz.

Die bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläu tert.

Fig. 1 ist eine Draufsicht eines bekannten Photosensors.

Fig. 2 ist eine Ansicht eines Schnittes entlang der Linie V-V von Fig. 1.

Fig. 3A und 3B erläutern die Schritte der Herstellung eines be kannten Photosensors.

Fig. 4A bis 4F erläutern die Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Fig. 5 ist eine Draufsicht eines durch das erfindungsgemäße Verfahren hergestellten Photosensors.

Fig. 6 ist eine graphische Darstellung der Spannungs-Strom- Kennlinie von Photosensoren.

Fig. 4A bis 4F erläutern eine Ausführungsform des erfindungsge mäßen Verfahrens.

Zuerst wird auf einem aus Glas bestehenden Träger 2 durch Plas ma-CVD unter Verwendung eines gasförmigen Silans wie z.B. SiH₄ als Ausgangssubstanz eine photoleitfähige a-Si-Schicht 4 abge schieden und gebildet. Auf der photoleitfähigen Schicht wird durch Aufdampfen unter Vakuum oder durch Zerstäuben eine SiO₂- Schicht 6′ aus einer zur Bildung einer Isolierschicht dienenden Substanz gebildet (Fig. 4A).

Dann wird auf die SiO₂-Schicht 6′ ein Photoresist aufgebracht; aus der erhaltenen Photoresistschicht wird ein Muster gebildet, um Bereiche X zu entfernen, wo Elektroden gebildet werden sol len; unter Verwendung der in Form eines Musters gebildeten Pho toresistschicht als Maske wird ein reaktives Ionenätzen durch geführt, um die SiO₂-Schicht 6′ in den Bereichen zu entfernen, wo Elektroden gebildet werden sollen, wodurch eine Isolier schicht 6 gebildet wird (Fig. 4B).

Dann wird auf den gesamten ungeschützten Bereichen der photo leitfähigen Schicht 4 und der Isolierschicht 6 durch Plasma-GVD unter Verwendung einer Mischung aus gasförmigem Silan und einem Dotierungsgas wie z.B. PH₃ oder AsH₃ als Ausgangssubstanz eine n⁺-Schicht 8′ abgeschieden und gebildet (Fig. 4G).

Dann wird auf der gesamten Oberfläche der n⁺-Schicht 8′ durch Aufdampfen unter Vakuum oder durch Zerstäuben eine leitfähige Schicht 10′ aus einem Metall wie z.B. Al abgeschieden und ge bildet (Fig. 4D).

Dann wird auf die leitfähige Schicht 10′ ein Photoresist aufge bracht; aus der erhaltenen Photoresistschicht wird ein Muster gebildet, so daß nur Bereiche X zurückbleiben, wo Elektroden gebildet werden sollen, und unter Verwendung der in Form eines Musters gebildeten Photoresistschicht als Maske wird ein Ätzen durchgeführt, um Elektroden 10 und 12 zu bilden (Fig. 4E).

Dann wird der ungeschützte Bereich der n⁺-Schicht 8′ durch Plasmaätzen unter Verwendung von CF₄-Gas und unter Anwendung der Elektroden 10 und 12 als Maske entfernt, um ohmsche Kon taktschichten 8 zu bilden (Fig. 4F).

Auf diese Weise wird ein Photosensor hergestellt. Fig. 5 ist eine Draufsicht dieses Photosensors, während Fig. 4F eine An sicht eines Schnittes entlang der Linie I-I von Fig. 5 ist.

Während in dem vorstehenden Beispiel SiO₂ als zur Bildung einer Isolierschicht dienende Substanz eingesetzt wird, kann im Rah men der Erfindung eine andere anorganische Substanz wie z.B. SiN oder SiC als zur Bildung einer Isolierschicht dienende Sub stanz verwendet werden.

Die Musterbildungseinrichtung für die Bildung der Isolier schicht 6, der ohmschen Kontaktschichten 8 und der Elektroden 10 und 12 kann in zweckmäßiger Weise in Abhängigkeit von der Art der zur Bildung der Isolierschicht, der ohmschen Kontakt schichten und der Elektroden dienenden Substanzen und von ande ren Erfordernissen gewählt werden.

Fig. 6 ist eine graphische Darstellung, die die Charakteristik des photoelektrischen Stroms (die V-I- bzw. Spannungs-Strom- Kennlinie) von Photosensoren zeigt, die durch das vorstehende Beispiel bzw. durch ein bekanntes Verfahren hergestellt wurden. Im einzelnen zeigt Fig. 6 die Charakteristik A des durch das erfindungsgemäße Beispiel hergestellten Photosensors und die Charakteristiken B ₁, B ₂ und B ₃ der durch das bekannte Verfahren hergestellten Photosensoren.

Die Charakteristik des durch das erfindungsgemäße Verfahren hergestellten Photosensors blieb selbst nach Ablauf von mehre ren hundert Stunden noch unverändert, während die durch das be kannte Verfahren hergestellten Photosensoren anfänglich die Charakteristik B ₁, nach Ablauf von mehreren Stunden die Charak teristik B ₂ und nach Ablauf von mehreren zehn Stunden die Cha rakteristik B ₃ zeigten. Es ist offensichtlich, daß sich die Charakteristik bzw. die Kennlinie der bekannten Photosensoren mit der Zeit verschlechtert.

Während in dem vorstehenden Beispiel a-Si als photoleitfähige Schicht 4 verwendet wurde, ist die Erfindung auch anwendbar, wenn andere Substanzen als photoleitfähige Schicht verwendet werden.

Gemäß dem vorstehenden Beispiel wird die photoleitfähige Schicht einer Lichtempfangseinrichtung bzw. eines Photorezep tors, die bzw. der sich zwischen einem Paar Elektroden befin det, durch Ätzen nicht beschädigt bzw. nicht beeinträchtigt, so daß ein Photosensor mit einer ausgezeichneten und stabilen V-I- Kennlinie erhalten wird.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung eines Photosensors mit einer pho toleitfähigen Schicht und einem Paar zum Anlegen einer Spannung an die photoleitfähige Schicht dienenden Elektroden, die mit tels einer ohmschen Kontaktschicht auf derselben Oberfläche der photoleitfähigen Schicht vorgesehen sind, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:

Bildung einer Isolierschicht auf einer Oberfläche derr photo leitfähigen Schicht außer auf Bereichen, wo das Paar Elektroden gebildet werden soll,
Bildung einer Schicht aus einer zur Bildung einer ohmschen Kon taktschicht dienenden Substanz auf der Isolierschicht und den keine Isolierschicht aufweisenden Bereichen der photoleitfähi gen Schicht,
Bildung einer Schicht aus einer zur Bildung von Elektroden die nenden Substanz auf der Schicht aus einer zur Bildung einer ohmschen Kontaktschicht dienenden Substanz und
Entfernung der zur Bildung von Elektroden dienenden Substanz außer in den Bereichen, wo das Paar Elektroden gebildet werden soll, und Entfernung des auf der Isolierschicht befindlichen Bereichs der zur Bildung einer ohmschen Kontaktschicht dienen den Substanz.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bildung der Isolierschicht außer auf dem Bereich, wo das Paar Elektroden gebildet werden soll, durchgeführt wird, indem eine zur Bildung einer Isolierschicht dienende Substanz auf die ge samte eine Oberfläche der photoleitfähigen Schicht aufgebracht und danach in den Bereichen entfernt wird, wo das Paar Elektro den gebildet werden soll.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die photoleitfähige Schicht und die ohmsche Kontaktschicht aus ei ner Substanz auf Basis von amorphem Silicium hergestellt wer den.