DE8524523U1 - Fotoempfindliche Anordnung auf der Basis von a-Si:H für Bildsensoren - Google Patents

Description

Siemens Aktiengesellschaft Unser Zeichen Berlin und München VPA 85P 8 O 4 5 QE

5 Fotoempfindliche Anordnung auf der Basis von a-Si:H für Bildsensoren.

Die Erfindung betrifft eine fotoempfindliche Anordnung j auf der Basis von a-Si:H (= wasserstoffhaltiges, amorphes

I 10 Silizium) für zeilen- und flächenförmige Bildsensoren, * bei der der Fotoleiter aus a-Si:H als Dünnschicht in Sandal wichstruktur zwischen zwei metallisch leitenden Elektro-

I den, von denen mindestens eine transparent ausgebildet I ist, auf einem, vorzugsweise aus Glas bestehenden Sub-

■? 15 strat angeordnet ist.

I Die Herstellung und der Aufbau von Bildsensoren in Dünn-

I schichttechnik mit Anordnungen der eingangs genannten Art

ti wird beispielsweise in einem Bericht von E. Holzenkämpfer,

I 20 K. Rosan und K. Kempter in den Proc. of the MRS Europe, I Strasbourg (1984) auf den Seiten 575 bis 579 beschrieben.

1 Ein wichtiges Kriterium für die Güte von fotoempfindli-

I chen Dünnschichtsensoren sind schnelle Responsezeiten.

I 25 Die Responsezeit ist definiert als die Zeit, in der der

) Fotostrom auf 3 % seines ursprünglichen Wertes gefallsn

^: ist.

I Es wurde festgestellt, daß ir» Randbereich der Elektroden

30 von fotoempfindlichen Qünnschichtsen^üren elektrische

Streufelder auftreten, wobei fotogenerierte Ladungsträger aus diesen Bereichen an den Elektroden gesammelt werden. Im Unterschied zu den Ladungsträgern, die innerhalb der Sandwichstruktur gesammelt werden, legen die Ladurigsträ-35 ger im Außenbereich einen Weg zurück, der viel großer ist

Edt 1 /nr/21.8.1985

et s » »

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als die Schichtdicke der Fotoleiterschicht, die etwa
1 &mgr;&pgr;&igr; beträgti Die Abfallzeit des Fotostromes ist daher
bei diesen Ladungsträgern viel länger als die Transitzeit
in der Sandwichstruktur. Insbesondere bei kleinen Sand-Wichstrukturen, bei denen der Bereich der Randfelder die
Größenordnung der Sensorflächen erreicht (typisch 100 pm ),
führt dieser Effekt zu sehr langen Responsezeiten (im Bereich von mehreren Millisekunden) und zum Übersprechen

zwischen einzelnen Sensorelementen, weil die Randfelder f,

t, eines Sensorelements bis zum nächsten Sensorelement |

reichen können. |

Die Aufgabe, die der Erfindung zugrundeliegt, besteht nun |

darin, Sensoranordnungen zu schaffen, die schnelle Respon- \

sezeiten ermöglichen und bei denen das Übersprechen zwi- _: sehen den einzelnen Sensorelementen vermieden werden kann*

Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe bei einer fotoempfindliche Anordnung der eingangs genannten Art dadurch.
daß eine lichtundurchlässige Maske auf der Lichteinfallseite der transparenten Elektrode vorgesehen ist, die so
strukturiert ist, daß die Randbereiche der einzelnen Sensorelemente abgedeckt und nur die eigentlichen Sensorflächen beleuchtet werden.

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Dabei liegt es im Rahmen der Erfindung, daß die lichtun- $

durchlässige Maske aus einem entsprechend strukturierten |

Metallfilm, der zur Vermeidung erhöhter Dunkelströme ge- ·■,

gebenenfalls auf einer leicht strukturierbaren, isolie- |

renden Zwischenschicht aus Siliziumdioxid oder Silizium- I nitrid erzeugt ist, besteht oder aber aus einer entsprechend strukturierten Lackschicht.

Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen der optischen Abdeckung werden keine Fotoladungsträger im Bereich der
Randfelder mehr erzeugt. Die Responsezeit der Sensoren
kann so auf Werte unter einer Mikrosekunde verringert

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werden. Das Übersprechen zwischen einzelnen Sensorelementen wird stark gedämpft.

Die Erfindung wArd im folgenden anhand der Figuren 1 bis noch näher erläutert. Dabei zeigt

die Figur 1 im Schnittbild den Aufbau einer Sensorzeile (Ausschnitt),

die Figur 2 eine Draufsicht auf den Sensorzeilenaufbau nach Figur 1 und

die Figur 3 in einem Kurvendiagramm den Unterschied der Responsezeiten mit und ohne optische Abschirmung.

Figur 1: Auf einem Glassubstrat 1 wird die Sensorzeile, bestehend aus den Sensorelementen 2, 3, 4 in bekannter Weise mit folgendem Schichtaufbau erzeugt: 20

5 = metallische Grundelektrode, zum Beispiel aus Titan,

300 nm,

6 = Fotoleiterschicht aus a-Si:H, ca. 1000 nm,

7 = transparente Deckelektrode, zum Beispiel aus Indium-Zinnoxid (ITO), 100 nm,

8 = optische Abschirmmaske, zum Beispiel aus Gold,

300 nm.

Die geraden Pfeile 9 zeigen das zwisrchen der Grundelektrode 5 und der Deckelektrode 7 in der Fotoleiterschicht 6 vorhandene elektrische Feld des Sensorelements 3 an, die gewellten Pfeile 10 das auf die Sensorzeile 3 einfallende Licht

Wie aus der Figur 2 ersichtlich ist, bedeckt die optische Abschirmmaske 8 die ganze Struktur mit Ausnahme der mit einer Schraffur versehenen Sandwichflächen (5, 6, 7) der

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- 4 - vpft asp 8 0 &Iacgr; 5 DE

einzelnen Sensorelemente (2, 3, 4).

Alis Figur 3 ist das Abklingen des Fotostroms an einem Dünnschichtsensor abhängig von der angelegten Spannung ersichtlich. Dabei ist im logarithmischen Maßstab als Ordinate das Fotostromsignal I und als Abszisse die Zeit nach Abklingen der Beleuchtung in Sekunden aufgetragen. Die durchgezogenen Kurven ergeben sich aus den Messungen bei gänzfiächigef Beleuchtung des Sensors; die gestrichei te Kurve wurde mit der erfindungsgemäßen Sensoranordnung gemessen.

4 ansprüche 3 Figuren

Claims (4)

■ ft· · &diams; · I · - 5 - VPA 85 P 8 O J» 5 QE Ünsprüche

1. Fotoempfindliche Anordnung auf der Basis von a-Si:h (= wasserstoffhaltiges, amorphes Silizium) für zeilen- und flächenförmige Bildsensoren, bei der der Fotoleiter aus a-Si:H als Dünnschicht in Sandwichstruktur zwischen zwei metallisch leitenden Elektroden, von denen mindestens eine transparent ausgebildet ist, auf einem, vorzugsweise aus Glas bestehenden Substrat angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß eine lichtundurchlässige Maske (8) auf der Lichteinfallseite (,A.V) der transparenten Elektrode (7) vorgesehen ist, die so strukturiert ist, daß die Randbereiche der einzelnen Sensorelemente (2, 3, 4) abgedeckt und nur die eigentlichen Sensorflächen (5, 6, 7) beleuchtet werden.

2. Sensoranoidnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die lichtundurchlässige Maske (8) aus einem strukturierten Metallfilm besteht.

3. Sensoranordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß der Metallfilm (8) auf einer leicht strukturierbaren, isolierenden Zwischenschicht aus SiO₂ oder Siliziumnitrid erzeugt ist.

4. Sensoranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die lichtundurchlässige Maske (8) aus einer strukturierten Lackschicht besteht.