JP2001515275A - マルチカラーセンサー - Google Patents
マルチカラーセンサーInfo
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Abstract
(57)【要約】
【解決手段】 本発明はｐ−およびｎ−型ドープド層を持ち、複数のダイオード機能を含む一連の層で構成されるマルチカラーセンサーに関する。この場合、導電性の透明なコンタクト層が適している。本発明によれば、ｐｉｎ，ｎｉｐ，ｎｐｉｎおよび／またはｐｎｉｐ−構造を提供できる。
Description
【０００１】
本発明は請求項１の上位概念に従うマルチカラーセンサーに関する。更に本発
明は請求項６の上位概念に従う光電子式構成要素にも関する。
明は請求項６の上位概念に従う光電子式構成要素にも関する。
【０００２】
従来技術として２ターミナル構造素子(Zwei-Terminalbauelemente)は公知であ
る。これらの構造素子は更に、光が入射した際に光電流を生じさせる中間にある
ｐ−ｎ型−半導体構造を持つ２つのコンタクト（ターミナル）を有している。電
圧は切り換えなければならずそしてその結果、赤−緑−青（ＲＧＢ）信号を時間
的に順にしか検知することができないという欠点がある。
る。これらの構造素子は更に、光が入射した際に光電流を生じさせる中間にある
ｐ−ｎ型−半導体構造を持つ２つのコンタクト（ターミナル）を有している。電
圧は切り換えなければならずそしてその結果、赤−緑−青（ＲＧＢ）信号を時間
的に順にしか検知することができないという欠点がある。
【０００３】 この関係で一方ではｎｉｐｉｎ−層構造は、米国特許第５，３１１，０４７号
明細書から非晶質珪素をベースとする二つの外部コンタクトを持つ光感性電気構
造素子として既に公知である。他方、ドイツ特許出願第１９, ６１３, ８２０．
５−３３号明細書からはｐｉｉｉｎ−構造が非晶質珪素をベースとする２つの外
部コンタクトを持つ光感性電気構造素子として提案さている。
明細書から非晶質珪素をベースとする二つの外部コンタクトを持つ光感性電気構
造素子として既に公知である。他方、ドイツ特許出願第１９, ６１３, ８２０．
５−３３号明細書からはｐｉｉｉｎ−構造が非晶質珪素をベースとする２つの外
部コンタクトを持つ光感性電気構造素子として提案さている。
【０００４】 更に従来技術として３ターミナル構造素子が公知である。ｐｉｎ／ＴＣＯ／ｎ
ｉｐｉｎ−構造を形成するための最初の提案は、Ｍ．Ｔｏｐｉｃ，Ｆ．Ｓｍｏｌ
ｅ，Ｊ．Ｆｕｒｌａｎ，Ｗ．Ｋｕｓｉａｎの“Ｊ．ｏｆ Ｎｏｎ−Ｃｒｙｓｔ．
Ｓｏｌｉｄｓ １９８−２９９（１９９６）１１８０−１１８４で既に公表され
ている。しかしながらこの場合にも電圧を順次に切り換えなければならない。
ｉｐｉｎ−構造を形成するための最初の提案は、Ｍ．Ｔｏｐｉｃ，Ｆ．Ｓｍｏｌ
ｅ，Ｊ．Ｆｕｒｌａｎ，Ｗ．Ｋｕｓｉａｎの“Ｊ．ｏｆ Ｎｏｎ−Ｃｒｙｓｔ．
Ｓｏｌｉｄｓ １９８−２９９（１９９６）１１８０−１１８４で既に公表され
ている。しかしながらこの場合にも電圧を順次に切り換えなければならない。
【０００５】 最後にいわゆる電荷結合素子（ＣＣＤ）（Charge Coupled Devices) は公知で
あるが、この素子の場合にはカラーモアレ(Farb-Moiree) 効果がデジタル信号録 画 を困難にするという欠点がある。
あるが、この素子の場合にはカラーモアレ(Farb-Moiree) 効果がデジタル信号録 画 を困難にするという欠点がある。
【０００６】 ２−または３ターミナル構造素子を形成するためのいわゆる構造体の場合には
個々のダイオードの吸収層が意図するカラー分離に依存して相応して調整するこ
とができる。
個々のダイオードの吸収層が意図するカラー分離に依存して相応して調整するこ
とができる。
【０００７】 従来公知の垂直に集積されたカラー検知器の場合には、該検知器に適合する電
圧を、複雑なカラー情報を得るために逐次切り換えなければならない。この目的
のためには少なくとも３つまたはそれどころかそれ以上の切り換え電圧が必要に
なる。
圧を、複雑なカラー情報を得るために逐次切り換えなければならない。この目的
のためには少なくとも３つまたはそれどころかそれ以上の切り換え電圧が必要に
なる。
【０００８】
それ故に本発明の課題は、完全なカラー情報を得るために検知器に適合する電
圧の逐次切換を必要としないマルチカラーセンサーを薄層技術(Duennschichttec
hnologie) において提供することである。
圧の逐次切換を必要としないマルチカラーセンサーを薄層技術(Duennschichttec
hnologie) において提供することである。
【０００９】
この課題は請求項１の特徴部分の全てに従うマルチカラーセンサーによって解
決される。他の合目的的なまたは有利な実施態様は請求項１に従属する従属形式
請求項に示す。
決される。他の合目的的なまたは有利な実施態様は請求項１に従属する従属形式
請求項に示す。
【００１０】 この課題は本発明に従って、構造素子が層状に形成された複数の、好ましくは
３つのダイオード機能部材、例えばｐｉｎ−、ｎｉｐ−、ｎｐｉｎ−および／ま
たはｐｎｉｐ−ダイオード機能部材で形成されており、該部材が光の入射する方
向に垂直に配置され、かつ互いに結合されていることによって解決される。
３つのダイオード機能部材、例えばｐｉｎ−、ｎｉｐ−、ｎｐｉｎ−および／ま
たはｐｎｉｐ−ダイオード機能部材で形成されており、該部材が光の入射する方
向に垂直に配置され、かつ互いに結合されていることによって解決される。
【００１１】 詳細には、本発明の構造素子は中でも非晶質の珪素およびそれの合金、微小結
晶質の珪素およびそれの合金並びに場合によっては、透明な導電性コンタクト層
をベースとするものである。本発明に従う一連の層並びに本発明の構造素子は、
垂直に集積されたダイオードの光電流の同時的な（平行しての）読み取りを可能
とし、結果として一つの同一の（アレイ配列においてピクセルと称される）場所
で複数のカラー信号を同時に例えば完全に赤−青−緑（ＲＧＢ）信号として検知
することができる。この構造素子のスペクトル感度は、調整する特定なパラメー
タ、例えばそれぞれの層厚によって個々のダイオード機能体の適切な設計によっ
て近紫外線から近赤外線領域まで調整することができる。
晶質の珪素およびそれの合金並びに場合によっては、透明な導電性コンタクト層
をベースとするものである。本発明に従う一連の層並びに本発明の構造素子は、
垂直に集積されたダイオードの光電流の同時的な（平行しての）読み取りを可能
とし、結果として一つの同一の（アレイ配列においてピクセルと称される）場所
で複数のカラー信号を同時に例えば完全に赤−青−緑（ＲＧＢ）信号として検知
することができる。この構造素子のスペクトル感度は、調整する特定なパラメー
タ、例えばそれぞれの層厚によって個々のダイオード機能体の適切な設計によっ
て近紫外線から近赤外線領域まで調整することができる。
【００１２】 本発明は、三次元的集積によって垂直カラー検知を可能とし、その際に各ピク
セル毎に完全なカラー情報を平行して読み取ることができる構造素子を開発する
ことを基本としている。光の入射方向に予めに接続されたダイオード機能体がそ
の下に在るダイオード機能体を吸収体として用いられるので、有利にも別の光学
フィルターを使用する必要がない。
セル毎に完全なカラー情報を平行して読み取ることができる構造素子を開発する
ことを基本としている。光の入射方向に予めに接続されたダイオード機能体がそ
の下に在るダイオード機能体を吸収体として用いられるので、有利にも別の光学
フィルターを使用する必要がない。
【００１３】 本発明の例えば４ターミナル構造素子を現実化するためには、個々のダイオー
ドの光吸収を入射光の光子の侵入深さおよび波長の増加に比例して増加させなけ
ればならない。検知コンセプトは、第一のダイオードにおいて短い波長の光（例
えば青色光）をそして背後のダイオードでは長い波長の光を吸収することを基本
としており、これは個々のダイオードの選択された層構造（例えばｎｉｐ、ｎｉ
ｐｉｎ、ｎｐｉｎ、ｐｉｎｉｐ、ｐｎｉｐまたはｐｉｎ）に無関係に当てはまる
ことである。
ドの光吸収を入射光の光子の侵入深さおよび波長の増加に比例して増加させなけ
ればならない。検知コンセプトは、第一のダイオードにおいて短い波長の光（例
えば青色光）をそして背後のダイオードでは長い波長の光を吸収することを基本
としており、これは個々のダイオードの選択された層構造（例えばｎｉｐ、ｎｉ
ｐｉｎ、ｎｐｉｎ、ｐｉｎｉｐ、ｐｎｉｐまたはｐｉｎ）に無関係に当てはまる
ことである。
【００１４】 ｎｉｐｎ−またはｐｎｉｐ−ダイオード構造を考慮することによって、それぞ
れのドープド半導体層は、特にｐ−ドープド層またはｎ−ドープド層として配列
されていてもよい。従って好ましくはＴＣＯ−層として形成されているかまたは
微小結晶質ｐ−またはｎ−導電性材料より成る導電性コンタクト層を介して、１
種類の電荷担体だけが注入されるかまたは集められる。何故ならば後続のｐ／ｎ
−またはｎ／ｐ−ヘテロ接合部で電荷担体交換が生じるからである。
れのドープド半導体層は、特にｐ−ドープド層またはｎ−ドープド層として配列
されていてもよい。従って好ましくはＴＣＯ−層として形成されているかまたは
微小結晶質ｐ−またはｎ−導電性材料より成る導電性コンタクト層を介して、１
種類の電荷担体だけが注入されるかまたは集められる。何故ならば後続のｐ／ｎ
−またはｎ／ｐ−ヘテロ接合部で電荷担体交換が生じるからである。
【００１５】 ２ターミナル構造素子から４ターミナル構造素子に変換すことによって３つの
ＲＧＢ−信号の全てを同時に───それ故に逐次でなく───読み取ることがで
きる。
ＲＧＢ−信号の全てを同時に───それ故に逐次でなく───読み取ることがで
きる。
【００１６】 本発明のマルチカラーセンサーおよび本発明の構造素子は、構造素子を垂直に
集積することによって（例えば青、緑および赤色を検知するために）受信する信
号を同時に検知しながら（空間的に配列されたカラーフィルターの使用によって
ＣＣＤ−カメラを使用する場合に通例である様に）カラーモイラ効果を低減させ
るという長所を有している。更にこの場合に、いわゆる一駒取り（one-shot-Auf
nahme ）によって色作成に関して完全な信号をデジタル像に加工するために有利
に使用することが可能である。
集積することによって（例えば青、緑および赤色を検知するために）受信する信
号を同時に検知しながら（空間的に配列されたカラーフィルターの使用によって
ＣＣＤ−カメラを使用する場合に通例である様に）カラーモイラ効果を低減させ
るという長所を有している。更にこの場合に、いわゆる一駒取り（one-shot-Auf
nahme ）によって色作成に関して完全な信号をデジタル像に加工するために有利
に使用することが可能である。
【００１７】 本発明を図面および実施例によって更に詳細に説明する。図面中、 図１は３つのダイオード機能体を有する非晶質または微小結晶質の珪素より成る 垂直に集積された本発明のカラー検知器を概略的に図示している。この検知 器ではベースカラーの青、緑および赤色を平行して読み取ることができる； 図２は本発明の４ターミナル構造素子の相対分スペクトル感度を図示しており； 図３は微小結晶質コンタクト層を有するｐｉｎｉｐｉｎ−構造をベースとする本 発明の４ターミナル構造素子の概略図であり； 図４はａ−Ｓｉ1-x Ｇｅx ：Ｈのための最適なバンドギャップの関数としての光 伝導電率（ＡＭ１．５）およびダーク伝導率性； 図５はａ−Ｓｉ1-x Ｇｅx ：Ｈのため光学的バンドギャップの関数としてのアン ビポーラ拡散長さＬambi（文献３、４、５からの値との比較）； 図６はシラン／メタン−混合物から製造された、水素希釈したまたは水素希釈し てない光学的バンドギャップの関数としての光伝導率（文献（６）からのは ○および文献（２）からのは□）； 図７は微結晶コンタクト層を持つｐｉｎｉｐｉｎ−構造をベースとする本発明の ４ターミナル構造素子の概略的構造を図示している； 図８ａは４ターミナル構造素子の逆に形成された本発明の検出器構造の概略的構 造の平面図であり； 図８ｂは４ターミナル構造素子の逆に形成された本発明の検出器構造の概略的構 造の断面図であり； 図９は図８ａ、８ｂから読みとることができる、ＲＧＢ−信号を同時に発生する ためのそれぞれの４ターミナル構造素子によって本発明の２Ｄ−アレイの概 略図を図示している。
【００１８】 実施例： 図１には３つのダイオードを有する非晶質−または微小結晶質珪素より成る垂
直に集積したカラー検知器の概略図が示されている。この検知器ではベースカラ
ーの青、緑および赤色を平行して読み取ることができる。
直に集積したカラー検知器の概略図が示されている。この検知器ではベースカラ
ーの青、緑および赤色を平行して読み取ることができる。
【００１９】 図１に示した本発明の検知構造の概略図はこの場合にはＲＧＢ−信号を生ずる
ために３つのダイオードで構成されている。これらのダイオードはガラス基板の
上で造られている。例えばＺｎＯ−、ＳｎＯ2 −またはＩＴＯ−層によって形成
することができる透明なフロント−コンタクトの上に、青色光を吸収する第一の
検知構造（トップダイオード）が析出されている。次いで別の透明なコンタクト
（例えばＺｎＯ−、ＳｎＯ2 −またはＩＴＯ−層）が載せられており、その上に
同様に色選択性ダイオード（ミドルダイオード）が析出されている。このダイオ
ードは緑色光を検知する。この配列を、長い波長の光スペクトル（赤色）を吸収
する第三のダイオード（ボトムダイオード）のために繰り返す。
ために３つのダイオードで構成されている。これらのダイオードはガラス基板の
上で造られている。例えばＺｎＯ−、ＳｎＯ2 −またはＩＴＯ−層によって形成
することができる透明なフロント−コンタクトの上に、青色光を吸収する第一の
検知構造（トップダイオード）が析出されている。次いで別の透明なコンタクト
（例えばＺｎＯ−、ＳｎＯ2 −またはＩＴＯ−層）が載せられており、その上に
同様に色選択性ダイオード（ミドルダイオード）が析出されている。このダイオ
ードは緑色光を検知する。この配列を、長い波長の光スペクトル（赤色）を吸収
する第三のダイオード（ボトムダイオード）のために繰り返す。
【００２０】 図２には極大スペクトル感度を４５０ｎｍの所でトップダイオードが、５６５
ｎｍの所でミドルダイオードがそして６４０ｎｍの所でボトムダイオードが示す
ｐｉｎ／ｐｉｎ／ｐｉｎ−配置の４ターミナル構造素子のスペクトル感度をグラ
フで示している。
ｎｍの所でミドルダイオードがそして６４０ｎｍの所でボトムダイオードが示す
ｐｉｎ／ｐｉｎ／ｐｉｎ−配置の４ターミナル構造素子のスペクトル感度をグラ
フで示している。
【００２１】 ３つより多いダイオードを現実化する場合には、この工程を相応して繰り返す
。この検知器システムは裏側端子によって完成される。多層構造物の構造化は例
えば標準フォトリソグラフィーおよび反応性イオンエッチングによって行なうこ
とができる。
。この検知器システムは裏側端子によって完成される。多層構造物の構造化は例
えば標準フォトリソグラフィーおよび反応性イオンエッチングによって行なうこ
とができる。
【００２２】 この場合には光入射方向から裏側端子への個々のダイオードは、個々のダイオ
ードの任意の組合せで配列さていてもよい。例えば４ターミナル構造素子につい
ては例えばｎｉｐ／ｎｉｐ／ｎｉｐ、ｐｉｎ／ｐｉｎ／ｐｉｎ、ｐｉｎ／ｎｉｐ
／ｐｉｎ、ｎｉｐ／ｐｉｎ／ｎｉｐ、またはｐｉｎ／ｎｐｉｎ／ｎｐｉｎまたは
ｐｉｎ／ｎｐｉｎ／ｎｉｐ等の他の組合せが実現される。
ードの任意の組合せで配列さていてもよい。例えば４ターミナル構造素子につい
ては例えばｎｉｐ／ｎｉｐ／ｎｉｐ、ｐｉｎ／ｐｉｎ／ｐｉｎ、ｐｉｎ／ｎｉｐ
／ｐｉｎ、ｎｉｐ／ｐｉｎ／ｎｉｐ、またはｐｉｎ／ｎｐｉｎ／ｎｐｉｎまたは
ｐｉｎ／ｎｐｉｎ／ｎｉｐ等の他の組合せが実現される。
【００２３】 個々のダイオードのスペクトル感度はいろいろなバンドギャップを有する材料
の使用、吸収層のバンドギャップの適当なデザイン（例えばａ−Ｓｉx Ｇｅx ：
Ｈの様な吸収層の内部のバンドギャップのｕ−型−、ｖ−型傾斜）の使用、水素
濃度、または緩衝液の使用、活性でないコンタクト層（ｎ−およびｐ−層）とし
ての活性吸収層の個々の層長さの変更によって要求に適当に適合させることがで
きる。
の使用、吸収層のバンドギャップの適当なデザイン（例えばａ−Ｓｉx Ｇｅx ：
Ｈの様な吸収層の内部のバンドギャップのｕ−型−、ｖ−型傾斜）の使用、水素
濃度、または緩衝液の使用、活性でないコンタクト層（ｎ−およびｐ−層）とし
ての活性吸収層の個々の層長さの変更によって要求に適当に適合させることがで
きる。
【００２４】 上述の最適な判断基準をベースとして個々のダイオードの吸収層は、層厚さと
波長が光の入射方向から裏側端子に向かって増加する波長との積が相前後するそ
れぞれの層において増加する様に選択する。
波長が光の入射方向から裏側端子に向かって増加する波長との積が相前後するそ
れぞれの層において増加する様に選択する。
【００２５】 本発明の一連層、センサーあるいは構造素子の光電子的性質は次の手段によっ
て変更される： ａ） 非晶質珪素ネットワーク中にゲルマニウムまたは炭素を組み入れる（ａ− ＳｉＧｅ：Ｈ、ａ−Ｓｉ（Ｃ）：Ｈ）； ｂ） 水素を添加するかあるいはａ−Ｓｉ：Ｈならびにその合金のためにプロセ スガス水素濃度を変更する（ａ点）； ｃ） 珪素およびゲルマニウムをベースとする微小結晶層の組み入れ； ｄ） 比較的に高い水素希釈度および比較的に低い析出温度（Ｔｓ＝１２０〜１ ６０℃）を有する層を組み入れる。
て変更される： ａ） 非晶質珪素ネットワーク中にゲルマニウムまたは炭素を組み入れる（ａ− ＳｉＧｅ：Ｈ、ａ−Ｓｉ（Ｃ）：Ｈ）； ｂ） 水素を添加するかあるいはａ−Ｓｉ：Ｈならびにその合金のためにプロセ スガス水素濃度を変更する（ａ点）； ｃ） 珪素およびゲルマニウムをベースとする微小結晶層の組み入れ； ｄ） 比較的に高い水素希釈度および比較的に低い析出温度（Ｔｓ＝１２０〜１ ６０℃）を有する層を組み入れる。
【００２６】 本発明において、製造条件がａ−Ｓｉ：Ｈを基礎とする合金の輸送特性に影響
を及ぼすためには次の様に実施する： 非晶質珪素（ａ−Ｓｉ：Ｈ）の場合には光電特性が製造条件の変更によって影
響される。例えば材料品質は層析出の際の析出圧、温度、供給される電力の変更
によってまたは追加的なプロセスガス（例えば水素、ヘリウム、アルゴンまたは
フッ素）を適当に添加することによって変えることができる。このことは、電荷
輸送性（即ち電荷担体の寿命および電荷担体の移動度並びにアンピポーラ拡散距
離の積）は僅かな範囲で意図的に調整できることを意味している。
を及ぼすためには次の様に実施する： 非晶質珪素（ａ−Ｓｉ：Ｈ）の場合には光電特性が製造条件の変更によって影
響される。例えば材料品質は層析出の際の析出圧、温度、供給される電力の変更
によってまたは追加的なプロセスガス（例えば水素、ヘリウム、アルゴンまたは
フッ素）を適当に添加することによって変えることができる。このことは、電荷
輸送性（即ち電荷担体の寿命および電荷担体の移動度並びにアンピポーラ拡散距
離の積）は僅かな範囲で意図的に調整できることを意味している。
【００２７】 非晶質珪素の合金、例えば珪素−ゲルマニウム−合金（ａ−Ｓｉ1-x Ｇｅx ：
Ｈ）および珪素−炭素合金（ａ−Ｓｉ1-x Ｃx ：Ｈ）の場合には、輸送性は確か
にそれぞれの合金の組成によって部分的に著しく変化する。この変化を図３〜５
に珪素−ゲルマニウム合金の例について図示する。ゲルマニウム含有量の増加に
比例して光学的バンドギャップがＥG ≒１．８ｅＶ（ａ−Ｓｉ：Ｈ）とＥG ≒１
．０ｅＶ（ａ−Ｇｅ：Ｈ）との間で調整できる（図３参照）。Ｇｅ濃度の増加に
ついれて、測定方法“定光電流法(Constant Photocurrent Methode)"で測定され
る正孔密度(Defekt dichte) が２倍までのオーダーで増加する。光伝導率及びダ
ーク伝導率（図４参照）並びにアンビポーラ拡散距離（図５参照）は合金組成に
依存して同時に変化する。
Ｈ）および珪素−炭素合金（ａ−Ｓｉ1-x Ｃx ：Ｈ）の場合には、輸送性は確か
にそれぞれの合金の組成によって部分的に著しく変化する。この変化を図３〜５
に珪素−ゲルマニウム合金の例について図示する。ゲルマニウム含有量の増加に
比例して光学的バンドギャップがＥG ≒１．８ｅＶ（ａ−Ｓｉ：Ｈ）とＥG ≒１
．０ｅＶ（ａ−Ｇｅ：Ｈ）との間で調整できる（図３参照）。Ｇｅ濃度の増加に
ついれて、測定方法“定光電流法(Constant Photocurrent Methode)"で測定され
る正孔密度(Defekt dichte) が２倍までのオーダーで増加する。光伝導率及びダ
ーク伝導率（図４参照）並びにアンビポーラ拡散距離（図５参照）は合金組成に
依存して同時に変化する。
【００２８】 光伝導率は電荷担体寿命（τ）と移動度（μ）との積に比例し、大部分の電荷
担体（ここでは：電子）の輸送性に反映される。アンビポール拡散距離はここに
存在する材料について少数電荷担体（ここでは正孔）の輸送性を本質的に説明し
ている。
担体（ここでは：電子）の輸送性に反映される。アンビポール拡散距離はここに
存在する材料について少数電荷担体（ここでは正孔）の輸送性を本質的に説明し
ている。
【００２９】 更に（ａ−Ｓｉ：Ｈの場合の様に）珪素合金の場合には製造手段によって、特
に析出の間の追加的プロセスガスの添加によって輸送性に影響を及ぼすことがで
きる。例としてプロセスガスのシラン（ＳｉＨ4 ）およびメタン（ＣＨ4 ）に水
素を添加することの影響を合金系ａ−Ｓｉ1-x Ｇｅx ：Ｈについて図６に図示し
ている。水で著しく希釈することで製造される材料はＨ2 無添加で貯蔵された材
料よりも非常に大きな光電導性およびこれに伴いより高いμτ−積値を示す。こ
の効果は材料中の炭素含有量の増加に比例して増加する。この場合、［Ｈ2 ］／
（［ＳｉＨ4 ］＋［ＣＨ4 ］）比は１０〜５０の値を取る。
に析出の間の追加的プロセスガスの添加によって輸送性に影響を及ぼすことがで
きる。例としてプロセスガスのシラン（ＳｉＨ4 ）およびメタン（ＣＨ4 ）に水
素を添加することの影響を合金系ａ−Ｓｉ1-x Ｇｅx ：Ｈについて図６に図示し
ている。水で著しく希釈することで製造される材料はＨ2 無添加で貯蔵された材
料よりも非常に大きな光電導性およびこれに伴いより高いμτ−積値を示す。こ
の効果は材料中の炭素含有量の増加に比例して増加する。この場合、［Ｈ2 ］／
（［ＳｉＨ4 ］＋［ＣＨ4 ］）比は１０〜５０の値を取る。
【００３０】 大きなバンドギャップおよび良好な光電子的性質を有する材料を製造する本発
明の範囲の別の実施態様は、高い水素希釈度（好ましくは４〜３０倍）および低
い析出温度（好ましくは１２０℃〜１６０℃の範囲の温度）を使用することを本
質としている。これらの析出条件のもとで本発明においては１．８ｅＶ〜１．９
５ｅＶの範囲内のバンドギャップに調整される。
明の範囲の別の実施態様は、高い水素希釈度（好ましくは４〜３０倍）および低
い析出温度（好ましくは１２０℃〜１６０℃の範囲の温度）を使用することを本
質としている。これらの析出条件のもとで本発明においては１．８ｅＶ〜１．９
５ｅＶの範囲内のバンドギャップに調整される。
【００３１】 微小結晶質コンクト層（ｎ−およびｐ−層）の使用によって場合によっては個
々のダイオード間のＴＣＯ層（例えばｐｉｎ／ＴＣＯ／ｐｉｎ／ＴＣＯ／ｐｉｎ
）を部分的にまたは完全に省くことができる。何故ならばこの層はａ−Ｓｉ：Ｈ
−層よりも明らかに高い導電性およびもう一方では明らかに長いエッチング率（
例えば反応性イオン−エッチングに関して）を有しているからである。
々のダイオード間のＴＣＯ層（例えばｐｉｎ／ＴＣＯ／ｐｉｎ／ＴＣＯ／ｐｉｎ
）を部分的にまたは完全に省くことができる。何故ならばこの層はａ−Ｓｉ：Ｈ
−層よりも明らかに高い導電性およびもう一方では明らかに長いエッチング率（
例えば反応性イオン−エッチングに関して）を有しているからである。
【００３２】 図７に微小結晶コンタクト層を有するｐｉｎｐｉｎ−構造として図示してある
様な本発明の配列も同様に個々のダイオードの可能な接触をもたらす。図７から
判る通り、内在端子（ターミナル）として形成するための内在ｐ−層は、接触を
可能とするために、適当に構造化することによって部分的に露出して形成されて
いる。エッチング過程の間の微小結晶質−および非晶質珪素を異なる選択性のた
めに、薄膜構造素子が構造化されそしてそれ故に該素子が得られる。この構造は
図１で提案した配列の他に、ＴＣＯ−層を省きそしてそれ故にドープド層の数を
減らすことができるという長所を提供する。これによって構造の簡素化が達成さ
れる。
様な本発明の配列も同様に個々のダイオードの可能な接触をもたらす。図７から
判る通り、内在端子（ターミナル）として形成するための内在ｐ−層は、接触を
可能とするために、適当に構造化することによって部分的に露出して形成されて
いる。エッチング過程の間の微小結晶質−および非晶質珪素を異なる選択性のた
めに、薄膜構造素子が構造化されそしてそれ故に該素子が得られる。この構造は
図１で提案した配列の他に、ＴＣＯ−層を省きそしてそれ故にドープド層の数を
減らすことができるという長所を提供する。これによって構造の簡素化が達成さ
れる。
【００３３】 透明コンタクトの間にｎｉｐｉｎ−またはｐｉｎｉｐ−ダイオードの様な複雑
な一連の層が埋め込まれた高価なマルチターミナル構造は、更に加工するのに必
要とされる無関係な線状のスペクトル挙動を確かに検知できるが、ｎ≧３個のダ
イオードが実現されそしてダイオードの調整可能なスペクトル感度を用途に合わ
せて利用する場合を除いて、この構造素子は平行して読み取ることができない。
用途次第でスペクトル感度は適当に調整される。しかしながら読み取りサイクル
の間、ＲＧＢ−信号を検知器に印加される電圧を変更することなく読み取ること
ができることを保証しなければならない。
な一連の層が埋め込まれた高価なマルチターミナル構造は、更に加工するのに必
要とされる無関係な線状のスペクトル挙動を確かに検知できるが、ｎ≧３個のダ
イオードが実現されそしてダイオードの調整可能なスペクトル感度を用途に合わ
せて利用する場合を除いて、この構造素子は平行して読み取ることができない。
用途次第でスペクトル感度は適当に調整される。しかしながら読み取りサイクル
の間、ＲＧＢ−信号を検知器に印加される電圧を変更することなく読み取ること
ができることを保証しなければならない。
【００３４】 例としては、４ターミナル構造素子のミドルダイオードをｐｉｎｉｐ−構造と
して現実化することは考えられることである。その時にこの構造はそれぞれ用途
の関連でプラスまたはマイナスの電圧を印加して読み取ることができる。平行読
み取りの経過はこれによって影響を受けない。かゝる構造は調整可能な緑色感度
の他に別の最適化の可能性をもたらす。追加的に挟み込まれる層によってこの構
造のデザイン上の自由度が結果として生じ、その結果スペクトル感度を標準ＲＧ
Ｂ−信号により良好に適合させることができる。この可能性は光学的に適合する
範囲および入射光の特定のスペクトル領域のキャッチャア（Auskopplung)の範囲
にある。
して現実化することは考えられることである。その時にこの構造はそれぞれ用途
の関連でプラスまたはマイナスの電圧を印加して読み取ることができる。平行読
み取りの経過はこれによって影響を受けない。かゝる構造は調整可能な緑色感度
の他に別の最適化の可能性をもたらす。追加的に挟み込まれる層によってこの構
造のデザイン上の自由度が結果として生じ、その結果スペクトル感度を標準ＲＧ
Ｂ−信号により良好に適合させることができる。この可能性は光学的に適合する
範囲および入射光の特定のスペクトル領域のキャッチャア（Auskopplung)の範囲
にある。
【００３５】 ガラス製基体の上に導電性の透明なフロント−コネクタを析出させることがで
きる本発明の感知器構造物に換えて、多層系を色々な基体（例えばＡｇ、Ａｌま
たはシリコンウエハー、例えば読み出し電子技術を含んでいても良いそれら）の
上に逆に析出させることもできる。
きる本発明の感知器構造物に換えて、多層系を色々な基体（例えばＡｇ、Ａｌま
たはシリコンウエハー、例えば読み出し電子技術を含んでいても良いそれら）の
上に逆に析出させることもできる。
【００３６】 図８は逆に製造された検知器構造物の可能な概略図を平面図（図８ａ）および
断面図（図８ｂ）で示している。例えば、構造化絶縁体によって薄膜検知システ
ムから分離される、結晶質珪素をベースとする電子スイッチング回路の上に感知
器システムを析出させることができる。非晶質−または微小結晶質珪素系を構造
化した後に別の絶縁層（ＳｉＯ2 、ＳｉＮx またはポリイミド）をＰＥＣＶＤ−
法で適用しそして場合によっては構造化する。個々の検知器と読み取り電気機器
との間の接触は( 例えばAgでの) 金属化を行い、これをリフトオフ（Lift-off)
法で構造化することで実現される。個々の検知器の実現の他にこれらの構造素子
を持つ一列センサーまたは二次元アレイも実現できる。可能な２Ｄアレイを図９
に略的に示す。
断面図（図８ｂ）で示している。例えば、構造化絶縁体によって薄膜検知システ
ムから分離される、結晶質珪素をベースとする電子スイッチング回路の上に感知
器システムを析出させることができる。非晶質−または微小結晶質珪素系を構造
化した後に別の絶縁層（ＳｉＯ2 、ＳｉＮx またはポリイミド）をＰＥＣＶＤ−
法で適用しそして場合によっては構造化する。個々の検知器と読み取り電気機器
との間の接触は( 例えばAgでの) 金属化を行い、これをリフトオフ（Lift-off)
法で構造化することで実現される。個々の検知器の実現の他にこれらの構造素子
を持つ一列センサーまたは二次元アレイも実現できる。可能な２Ｄアレイを図９
に略的に示す。
【００３７】 文献名： （３） W. Luft, Y.S. Tsuo: Hydrogenated Amorphous Silicon Alloy deposi
tion processes, Marcel Dekker Inc., New York, Basel, Hong Kong, (1993)。 (4) G.H.Bauer, C.E.Nebel and H.-D. Mohring, Mat. Res. Soc. Symp. Proc. 1
18, 679(1988) 。 (5) L.Yang, L.Chen, A.Catalano, Mat Res. Soc. Symp. Proc. 219, 259(1991) (6) J.Foelsch, Dissertation, Universitaet Stuttgart 1995, : Berichte des Forschungszentrums Juelich, Juel-3147(1995)。
tion processes, Marcel Dekker Inc., New York, Basel, Hong Kong, (1993)。 (4) G.H.Bauer, C.E.Nebel and H.-D. Mohring, Mat. Res. Soc. Symp. Proc. 1
18, 679(1988) 。 (5) L.Yang, L.Chen, A.Catalano, Mat Res. Soc. Symp. Proc. 219, 259(1991) (6) J.Foelsch, Dissertation, Universitaet Stuttgart 1995, : Berichte des Forschungszentrums Juelich, Juel-3147(1995)。
【図１】 図１は３つのダイオード機能体を有する非晶質または微小結晶質の珪素より成
る垂直に集積された本発明のカラー検知器を概略的に図示している。
る垂直に集積された本発明のカラー検知器を概略的に図示している。
【図２】 図２は本発明の４ターミナル構造素子の相対スペクトル感度を図示している。
【図３】 図３は微小結晶質コンタクト層を有するｐｉｎｉｐｉｎ−構造をベースとする
本発明の４ターミナル構造素子の概略図である。
本発明の４ターミナル構造素子の概略図である。
【図４】 図４はａ−Ｓｉ1-x Ｇｅx ：Ｈのための最適なバンドギャップの関数としての
光伝導電率（ＡＭ１．５）およびダーク伝導率性のグラフである。
光伝導電率（ＡＭ１．５）およびダーク伝導率性のグラフである。
【図５】 図５はａ−Ｓｉ1-x Ｇｅx ：Ｈのため光学的バンドギャップの関数としてのア
ンビポーラ拡散長さＬambiのグラフである。
ンビポーラ拡散長さＬambiのグラフである。
【図６】 図６はシラン／メタン−混合物から製造された、水素希釈したまたは水素希釈
してない光学的バンドギャップの関数としての光伝導率のグラフである。
してない光学的バンドギャップの関数としての光伝導率のグラフである。
【図７】 図７は微結晶コンタクト層を持つｐｉｎｉｐｉｎ−構造をベースとする本発明
の４ターミナル構造素子の概略的構造を図示している。
の４ターミナル構造素子の概略的構造を図示している。
【図８】 図８のａは４ターミナル構造素子の逆に形成された本発明の検出器構造の概略
的構造の平面図であり；ｂはその断面図である。
的構造の平面図であり；ｂはその断面図である。
【図９】 図９は図８のａおよびｂから読みとることができる、ＲＧＢ−信号を同時に発
生するためのそれぞれの４ターミナル構造素子による本発明の２Ｄ−アレイの概
略図を図示している。
生するためのそれぞれの４ターミナル構造素子による本発明の２Ｄ−アレイの概
略図を図示している。
【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書
【提出日】平成１２年２月２５日（２０００．２．２５）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 フェルシュ・ヨーアヒム ドイツ連邦共和国、Ｄ−63755 アルツェ ナウ、フリートベルガー・ゲスヒェン、２ (72)発明者 ヴァーグナー・ヘーリベルト ドイツ連邦共和国、Ｄ−52428 ユーリッ ヒ、タールストラーセ、１ Ｆターム(参考） 4M118 AA05 AB10 BA05 BA10 CA05 CA15 CB05 CB06 CB14 GC08 5F049 MA03 MA04 MB04 MB05 NB05 QA07 RA02 SE02 SE05 WA03
Claims (8)
- 【請求項１】 複数のダイオード機能体を有する一連の層を持つマルチカラ
ーセンサーであって、これらのダイオード機能がそれぞれに導電性コンタクト層
によって分離されており、その際に追加的なｎ／ｐ−またはｐ／ｎ−ヘテロ接合
部(Heterouebergang) を考慮に入れることによって１種類だけの荷電担体が内在
コンタクトを介して集められるかまたは注入されることを特徴とするマルチカラ
ーセンサー。 - 【請求項２】 複数のダイオード機能体を有する一連の層を持つマルチカラ
ーセンサーであって、これらのダイオード機能がそれぞれに導電性コンタクト層
によって分離されており、このコンタクト層とその隣の、追加的なｎ／ｐ−また
はｐ／ｎ−ヘテロ接合部を形成するためのダイオード機能体との間に、１種類だ
けの荷電担体が内在コンタクトを介して集められるかまたは注入されることを実
現する別の層を設けることを特徴とするマルチカラーセンサー。 - 【請求項３】 ダイオード機能体を形成するためのｐｉｎ−、ｎｉｐ−、ｎ
ｐｉｎ−および／またはｐｎｉｐ−構造を有する請求項１または２に記載のマル
チカラーセンサー。 - 【請求項４】 ＲＧＢ−感度を生ずるための４つのコンタクト層を持つ請求
項１〜３のいずれか一つに記載のマルチカラーセンサー。 - 【請求項５】 ｐ−およびｎ−型ドープド層を持つ、複数のダイオード機能
体を有する一連の層を持つマルチカラーセンサーにおいて、コンタクト層を形成
するための内在のｐ−およびｎ−型ドープド半導体層が微小結晶質で形成されて
いることを特徴とする、上記マルチラーセンサー。 - 【請求項６】 内在のｐ−およびｎ−型層が、これら両者の間にｉ−層また
は複数のｉ−層を存在させずに、隣接して形成されており、ｐ−およびｎ−型層
の一方だけが微小結晶質で形成されている請求項１〜５のいずれか一つに記載の
マルチカラーセンサー。 - 【請求項７】 請求項１〜６のいずれか一つに記載の複数のマルチカラーセ
ンサーを含有する２Ｄ−アレイを持つ構造素子。 - 【請求項８】 請求項１〜７のいずれか一つに記載の構造素子を持つＣＣＤ
含有ビデオカメラ。
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|---|---|---|---|
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|---|---|---|---|
| JP2000509116A Pending JP2001515275A (ja) | 1997-08-28 | 1998-08-28 | マルチカラーセンサー |
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