JP2002057314A - 撮像デバイス及びその動作方法 - Google Patents
撮像デバイス及びその動作方法Info
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- JP2002057314A JP2002057314A JP2000242356A JP2000242356A JP2002057314A JP 2002057314 A JP2002057314 A JP 2002057314A JP 2000242356 A JP2000242356 A JP 2000242356A JP 2000242356 A JP2000242356 A JP 2000242356A JP 2002057314 A JP2002057314 A JP 2002057314A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 セレンを主体とする非晶質半導体層における
アバランシェ増倍現象を用いて感度を高める撮像デバイ
スにおいて、カラーカメラに好適な分光感度特性と更な
る高効率の光電変換特性とを実現する。 【解決手段】 撮像デバイスの光電変換部を、少なくと
も、導電性薄膜からなる透光性電極と、正孔注入阻止層
と、セレン系非晶質半導体からなる正孔注入阻止補助層
と、１３〜２０重量％のテルルを含有する膜厚０．０１
〜０．２μmのセレン系非晶質半導体からなる光キャリ
ア発生層と、光電変換された光キャリアを増倍するため
のセレン系非晶質半導体からなるキャリア増倍層とで構
成する。
アバランシェ増倍現象を用いて感度を高める撮像デバイ
スにおいて、カラーカメラに好適な分光感度特性と更な
る高効率の光電変換特性とを実現する。 【解決手段】 撮像デバイスの光電変換部を、少なくと
も、導電性薄膜からなる透光性電極と、正孔注入阻止層
と、セレン系非晶質半導体からなる正孔注入阻止補助層
と、１３〜２０重量％のテルルを含有する膜厚０．０１
〜０．２μmのセレン系非晶質半導体からなる光キャリ
ア発生層と、光電変換された光キャリアを増倍するため
のセレン系非晶質半導体からなるキャリア増倍層とで構
成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光導電型の撮像デ
バイス、特に暗電流の増加と残像の増加及び解像度の劣
化とを抑止した状態で、光電変換効率と分光感度特性と
を大幅に改善した高感度・高解像度で高Ｓ／Ｎの高品位
画像が得られる光導電型撮像デバイス及びその動作方法
に関するものである。
バイス、特に暗電流の増加と残像の増加及び解像度の劣
化とを抑止した状態で、光電変換効率と分光感度特性と
を大幅に改善した高感度・高解像度で高Ｓ／Ｎの高品位
画像が得られる光導電型撮像デバイス及びその動作方法
に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】非晶質セレンに高電界を印加すると、内
部で電荷のアバランシェ増倍現象が起こることが知られ
ており、この現象を利用したアバランシェ増倍方式の高
感度撮像管や非晶質セレン薄膜を２次元固体走査ＩＣ基
板上に積層した高感度固体撮像素子が開示されている
（特願平7-29507号公報、特開昭63-174480号公報、特開
平7-192663号公報）。
部で電荷のアバランシェ増倍現象が起こることが知られ
ており、この現象を利用したアバランシェ増倍方式の高
感度撮像管や非晶質セレン薄膜を２次元固体走査ＩＣ基
板上に積層した高感度固体撮像素子が開示されている
（特願平7-29507号公報、特開昭63-174480号公報、特開
平7-192663号公報）。
【０００３】非晶質セレンにおける上記アバランシェ増
倍現象は、５×１０７Ｖ／ｍ以上の高い電界を必要とす
るため、電極から非晶質セレンへの電荷（正孔）の注入
を阻止して暗電流を抑制する手段として、正極性電極と
非晶質セレンとの間に、例えば酸化セリウム薄膜を設け
る方法が知られている。
倍現象は、５×１０７Ｖ／ｍ以上の高い電界を必要とす
るため、電極から非晶質セレンへの電荷（正孔）の注入
を阻止して暗電流を抑制する手段として、正極性電極と
非晶質セレンとの間に、例えば酸化セリウム薄膜を設け
る方法が知られている。
【０００４】また、非晶質セレンのバンドギャップは約
２ｅＶであり、波長６２０ｎｍの光量子エネルギーに相
当するので、これ以上の長波長光は吸収されず、光電変
換は起こらない。一方、人の長波長光視感限界はほぼ７
５０ｎｍであるため、例えばカラーカメラに非晶質セレ
ンを用いた上記撮像デバイスを使用しても、赤色光に対
する感度が不足して色調を忠実に再現することができ
ず、良質の画像は得られない。この問題を解決するため
に、非晶質セレン膜の一部（光入射側）にTe、Sb、Cd、
Biのうち少なくとも１つを添加してバンドギャップを小
さくすることにより、光吸収端を長波長側にシフトさ
せ、分光感度特性を長波長側に拡張する方法が知られて
いる（特開昭62-004871号公報）。
２ｅＶであり、波長６２０ｎｍの光量子エネルギーに相
当するので、これ以上の長波長光は吸収されず、光電変
換は起こらない。一方、人の長波長光視感限界はほぼ７
５０ｎｍであるため、例えばカラーカメラに非晶質セレ
ンを用いた上記撮像デバイスを使用しても、赤色光に対
する感度が不足して色調を忠実に再現することができ
ず、良質の画像は得られない。この問題を解決するため
に、非晶質セレン膜の一部（光入射側）にTe、Sb、Cd、
Biのうち少なくとも１つを添加してバンドギャップを小
さくすることにより、光吸収端を長波長側にシフトさ
せ、分光感度特性を長波長側に拡張する方法が知られて
いる（特開昭62-004871号公報）。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、非晶質
セレンに添加する上記材料の量が多すぎたり、添加領域
が適切でなかったりすると、分光感度特性の不具合、暗
電流や残像の増加、解像度特性劣化といった問題が生じ
る。
セレンに添加する上記材料の量が多すぎたり、添加領域
が適切でなかったりすると、分光感度特性の不具合、暗
電流や残像の増加、解像度特性劣化といった問題が生じ
る。
【０００６】本発明の目的は、上記問題を抑止した状態
で、カラーカメラに好適な分光感度特性と更なる高効率
の光電変換特性を実現した撮像デバイスを提供すること
である。また本発明の他の目的は、上記問題を抑止した
状態で、前記導電性薄膜からなる透光性電極に、前記キ
ャリア増倍層内で電荷のアバランシェ増倍が生じるほど
の電圧を印加して使用し得るカラーカメラに好適な分光
感度特性と更なる高効率の光電変換特性を実現した撮像
デバイスの動作方法を提供することにある。
で、カラーカメラに好適な分光感度特性と更なる高効率
の光電変換特性を実現した撮像デバイスを提供すること
である。また本発明の他の目的は、上記問題を抑止した
状態で、前記導電性薄膜からなる透光性電極に、前記キ
ャリア増倍層内で電荷のアバランシェ増倍が生じるほど
の電圧を印加して使用し得るカラーカメラに好適な分光
感度特性と更なる高効率の光電変換特性を実現した撮像
デバイスの動作方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明では、上記目的を
達成するために、導電性薄膜からなる透光性電極と、こ
の透光性電極の表面上に形成された正孔注入阻止層と、
この正孔注入阻止層の表面上に形成されたセレン系非晶
質半導体からなる正孔注入阻止補助層と、この正孔注入
阻止補助層の表面上に形成された入射する可視光の大部
分を吸収して電荷に変換するためのセレン・テルル系非
晶質半導体からなる光キャリア発生層と、この光キャリ
ア発生層の表面上に形成され、発生した光キャリアをア
バランシェ増倍するためのセレン系非晶質半導体からな
るキャリア増倍層と、を含み、増倍されたキャリアを信
号電荷として蓄積する機能を有する電荷注入阻止型の光
電変換部と、蓄積された信号電荷を読み取るための手段
と、を具える撮像デバイスにおいて、前記光キャリア発
生層のテルル濃度を、１３重量％以上２０重量％以下と
し、膜厚を０．１μｍ以上０．２μｍ以下とする。濃度
や膜厚を上記範囲にすると、暗電流や残像の増大や解像
度の劣化を抑え、長波長光に対する感度を人の視感度限
界内に抑え、カラーカメラに使用する場合に長波長光カ
ットフィルタを不要とする。
達成するために、導電性薄膜からなる透光性電極と、こ
の透光性電極の表面上に形成された正孔注入阻止層と、
この正孔注入阻止層の表面上に形成されたセレン系非晶
質半導体からなる正孔注入阻止補助層と、この正孔注入
阻止補助層の表面上に形成された入射する可視光の大部
分を吸収して電荷に変換するためのセレン・テルル系非
晶質半導体からなる光キャリア発生層と、この光キャリ
ア発生層の表面上に形成され、発生した光キャリアをア
バランシェ増倍するためのセレン系非晶質半導体からな
るキャリア増倍層と、を含み、増倍されたキャリアを信
号電荷として蓄積する機能を有する電荷注入阻止型の光
電変換部と、蓄積された信号電荷を読み取るための手段
と、を具える撮像デバイスにおいて、前記光キャリア発
生層のテルル濃度を、１３重量％以上２０重量％以下と
し、膜厚を０．１μｍ以上０．２μｍ以下とする。濃度
や膜厚を上記範囲にすると、暗電流や残像の増大や解像
度の劣化を抑え、長波長光に対する感度を人の視感度限
界内に抑え、カラーカメラに使用する場合に長波長光カ
ットフィルタを不要とする。
【０００８】また本発明の他の目的を達成するために、
前記導電性薄膜からなる透光性電極に、前記キャリア増
倍層内で電荷のアバランシェ増倍が生じるほどの電圧を
印加して動作させる。
前記導電性薄膜からなる透光性電極に、前記キャリア増
倍層内で電荷のアバランシェ増倍が生じるほどの電圧を
印加して動作させる。
【０００９】
【発明の実施の形態】添付する図面を参照しながら、本
発明の具体的な実施の形態を説明する。図１は、本発明
の第１の実施態様の蓄積された信号電荷を読み取るため
の手段として、２次元固体走査IC基板を用いる平板型撮
像デバイスを示す概略断面図であり、図１（ａ）は撮像
デバイス全体の断面概略図、図１（ｂ）は１画素に対応
する部分を拡大して詳細に示す断面概略図である。図１
（ａ）に示すように、画素電極１２１が配列されてい
て、表面が平滑化されている、蓄積された信号電荷を読
み取るための２次元固体走査IC基板１２上に光電変換部
１１を設ける。図１（ｂ）に示すように、画素電極１２
１が配列された２次元固体走査IC基板１２上に設けられ
た光電変換部１１は、透光性電極１１１上に正孔注入阻
止層１１２を設け、更にその上に正孔注入阻止補助層１
１３、光キャリア発生層１１４、光キャリア増倍層１１
５を設けた構成になっている。
発明の具体的な実施の形態を説明する。図１は、本発明
の第１の実施態様の蓄積された信号電荷を読み取るため
の手段として、２次元固体走査IC基板を用いる平板型撮
像デバイスを示す概略断面図であり、図１（ａ）は撮像
デバイス全体の断面概略図、図１（ｂ）は１画素に対応
する部分を拡大して詳細に示す断面概略図である。図１
（ａ）に示すように、画素電極１２１が配列されてい
て、表面が平滑化されている、蓄積された信号電荷を読
み取るための２次元固体走査IC基板１２上に光電変換部
１１を設ける。図１（ｂ）に示すように、画素電極１２
１が配列された２次元固体走査IC基板１２上に設けられ
た光電変換部１１は、透光性電極１１１上に正孔注入阻
止層１１２を設け、更にその上に正孔注入阻止補助層１
１３、光キャリア発生層１１４、光キャリア増倍層１１
５を設けた構成になっている。
【００１０】即ち、本発明の第１の実施態様では、光電
変換部１１を、少なくとも、上記の透光性電極１１１、
正孔注入阻止層１１２、正孔注入阻止補助層１１３、光
キャリア発生層１１４、及びキャリア増倍層１１５で構
成し、セレン・テルル系非晶質半導体からなる光キャリ
ア発生層１１４のテルル濃度を平均で１３重量％以上２
０重量％以下、膜厚を０．１μｍ以上０．２μｍ以下と
する。キャリア発生層１１４のテルル濃度が１３重量％
未満、或いは膜厚が０．１μｍ未満の場合は、光電変換
効率及び分光感度特性の改善効果が不十分となる。逆
に、濃度や膜厚が上記範囲を越えた場合は、暗電流や残
像の増大、解像度の劣化が起こり易くなったり、更にま
た長波長光に対する感度が人の視感度限界を越えてしま
い、カラーカメラに使用する場合に長波長光カットフィ
ルタが必須となるなどの不具合が生じる。
変換部１１を、少なくとも、上記の透光性電極１１１、
正孔注入阻止層１１２、正孔注入阻止補助層１１３、光
キャリア発生層１１４、及びキャリア増倍層１１５で構
成し、セレン・テルル系非晶質半導体からなる光キャリ
ア発生層１１４のテルル濃度を平均で１３重量％以上２
０重量％以下、膜厚を０．１μｍ以上０．２μｍ以下と
する。キャリア発生層１１４のテルル濃度が１３重量％
未満、或いは膜厚が０．１μｍ未満の場合は、光電変換
効率及び分光感度特性の改善効果が不十分となる。逆
に、濃度や膜厚が上記範囲を越えた場合は、暗電流や残
像の増大、解像度の劣化が起こり易くなったり、更にま
た長波長光に対する感度が人の視感度限界を越えてしま
い、カラーカメラに使用する場合に長波長光カットフィ
ルタが必須となるなどの不具合が生じる。
【００１１】また、本発明の第１の実施態様による撮像
デバイスでは、導電性薄膜からなる透光性電極１１１
を、蓄積された信号電荷を読み取るための手段に対して
プラスにバイアスして使用する。従って、透光性電極１
１１側から入射した可視光は、その一部が正孔注入阻止
補助層１１３にも吸収されるが、大部分は光キャリア発
生層１１４に吸収されて電子・正孔対に変換され、この
正孔がキャリア増倍層１１５に移行してアバランシェ増
倍効果により次々と新たな電子・正孔対を生成する。増
倍された信号電荷（正孔）は、各画素毎に蓄積され、順
次読み取られることにより高感度動作が達成される。
デバイスでは、導電性薄膜からなる透光性電極１１１
を、蓄積された信号電荷を読み取るための手段に対して
プラスにバイアスして使用する。従って、透光性電極１
１１側から入射した可視光は、その一部が正孔注入阻止
補助層１１３にも吸収されるが、大部分は光キャリア発
生層１１４に吸収されて電子・正孔対に変換され、この
正孔がキャリア増倍層１１５に移行してアバランシェ増
倍効果により次々と新たな電子・正孔対を生成する。増
倍された信号電荷（正孔）は、各画素毎に蓄積され、順
次読み取られることにより高感度動作が達成される。
【００１２】また、本発明の第１の実施態様による撮像
デバイスは、正孔注入阻止補助層１１３を弗化物と砒素
とを含有するセレン系非晶質半導体で構成される。弗化
物は、弗化リチウム、弗化ナトリウム、弗化カリウム、
弗化マグネシウム、弗化カルシウムからなる群の中から
選ばれた少なくとも１つを用いる。これらの弗化物は、
非晶質セレン中で正孔に対する捕獲準位を形成し、正の
空間電荷として作用する性質を有している。正孔注入阻
止補助層１１３はこの性質を利用するもので、動作中
に、捕獲された正孔による空間電荷によって正孔注入阻
止層１１２の電界を緩和し、透光性電極１１１からの正
孔注入を阻止する機能を補助する働きをなす。従って、
弗化物の添加量が少なすぎたり、或いは添加領域の膜厚
が小さすぎると正孔注入阻止補助機能が不十分となり、
暗電流や残像の増大を来たす恐れがある。また、逆に添
加量が多すぎたり添加領域の膜厚が大きすぎると、動作
中に正孔注入阻止補助層１１３内に過大の正の空間電荷
が形成され、正孔注入阻止補助層１１３全体が無電界領
域と化すため、この領域に吸収される光が信号電荷に変
換されなくなって光の利用効率が低下することになる。
このようなことから、弗化物の含有量は平均で０．０５
重量％以上１重量％以下、膜厚は０．０１μｍ以上０．
０５μｍ以下とすることが好適である。
デバイスは、正孔注入阻止補助層１１３を弗化物と砒素
とを含有するセレン系非晶質半導体で構成される。弗化
物は、弗化リチウム、弗化ナトリウム、弗化カリウム、
弗化マグネシウム、弗化カルシウムからなる群の中から
選ばれた少なくとも１つを用いる。これらの弗化物は、
非晶質セレン中で正孔に対する捕獲準位を形成し、正の
空間電荷として作用する性質を有している。正孔注入阻
止補助層１１３はこの性質を利用するもので、動作中
に、捕獲された正孔による空間電荷によって正孔注入阻
止層１１２の電界を緩和し、透光性電極１１１からの正
孔注入を阻止する機能を補助する働きをなす。従って、
弗化物の添加量が少なすぎたり、或いは添加領域の膜厚
が小さすぎると正孔注入阻止補助機能が不十分となり、
暗電流や残像の増大を来たす恐れがある。また、逆に添
加量が多すぎたり添加領域の膜厚が大きすぎると、動作
中に正孔注入阻止補助層１１３内に過大の正の空間電荷
が形成され、正孔注入阻止補助層１１３全体が無電界領
域と化すため、この領域に吸収される光が信号電荷に変
換されなくなって光の利用効率が低下することになる。
このようなことから、弗化物の含有量は平均で０．０５
重量％以上１重量％以下、膜厚は０．０１μｍ以上０．
０５μｍ以下とすることが好適である。
【００１３】正孔注入阻止補助層１１３に添加する砒素
は、熱的特性を改善するためのものであり、少なすぎる
とその効果が得られない。一方、非晶質セレン中に添加
された砒素は電子に対する捕獲準位を形成するため、多
すぎると弗化物による正孔捕獲準位を相殺して、正孔注
入阻止補助機能を低下させる。このようなことから、正
孔注入阻止補助層１１３の砒素含有量は、平均で０．５
重量％以上５重量％以下とすることが好適である。
は、熱的特性を改善するためのものであり、少なすぎる
とその効果が得られない。一方、非晶質セレン中に添加
された砒素は電子に対する捕獲準位を形成するため、多
すぎると弗化物による正孔捕獲準位を相殺して、正孔注
入阻止補助機能を低下させる。このようなことから、正
孔注入阻止補助層１１３の砒素含有量は、平均で０．５
重量％以上５重量％以下とすることが好適である。
【００１４】図２は、本発明の第２の実施態様の蓄積さ
れた信号電荷を読み取るための手段として、走査電子ビ
ームを発射する電子銃を用いた撮像デバイスの概略図で
ある。図２（ａ）は撮像デバイス全体の断面概略図であ
る。図２（ａ）に示すように、走査電子ビームを発射す
る電子銃２２上に、光電変換部２１を設けた構成となっ
ている。図２（ｂ）は光電変換部を電子ビーム走査側
（電子銃２２側）から見た平面図である。図２（ｃ）は
光電変換部２１の概略断面図である。図２（ｃ）に示す
ように（図１とは上下逆に図示する）、透光性面板２１
０の上に導電性薄膜からなる透光性電極２１１を設け、
その上に正孔注入阻止層２１２、正孔注入阻止補助層２
１３、入射する可視光の大部分を吸収して光キャリアに
変換するための光キャリア発生層２１４、キャリア増倍
層２１５を積層させた構成となっている。図２（ｂ）に
示すように２００は電子ビーム走査領域の境界を示す線
であり、この線２００の内側が走査領域、外側が非走査
領域である。図２（ｃ）に示すように、キャリア増倍層
上の非走査領域に対応する部分に非走査領域の表面電位
を安定化するための増し付け層２１６を、さらに走査領
域並びに非走査領域の表面全域に走査電子ビームランデ
ィング層２１７を設ける。この走査電子ビームランディ
ング層２１７は、電子注入阻止層としての役割もなす。
れた信号電荷を読み取るための手段として、走査電子ビ
ームを発射する電子銃を用いた撮像デバイスの概略図で
ある。図２（ａ）は撮像デバイス全体の断面概略図であ
る。図２（ａ）に示すように、走査電子ビームを発射す
る電子銃２２上に、光電変換部２１を設けた構成となっ
ている。図２（ｂ）は光電変換部を電子ビーム走査側
（電子銃２２側）から見た平面図である。図２（ｃ）は
光電変換部２１の概略断面図である。図２（ｃ）に示す
ように（図１とは上下逆に図示する）、透光性面板２１
０の上に導電性薄膜からなる透光性電極２１１を設け、
その上に正孔注入阻止層２１２、正孔注入阻止補助層２
１３、入射する可視光の大部分を吸収して光キャリアに
変換するための光キャリア発生層２１４、キャリア増倍
層２１５を積層させた構成となっている。図２（ｂ）に
示すように２００は電子ビーム走査領域の境界を示す線
であり、この線２００の内側が走査領域、外側が非走査
領域である。図２（ｃ）に示すように、キャリア増倍層
上の非走査領域に対応する部分に非走査領域の表面電位
を安定化するための増し付け層２１６を、さらに走査領
域並びに非走査領域の表面全域に走査電子ビームランデ
ィング層２１７を設ける。この走査電子ビームランディ
ング層２１７は、電子注入阻止層としての役割もなす。
【００１５】この第２の実施態様では、増し付け層２１
６を設けることで非走査領域の全膜厚が厚くなり、キャ
リア増倍層で電荷のアバランシェ増倍現象が生じるほど
の高い電圧を印加して動作させた場合においても、非走
査領域ではアバランシェ増倍が生じるほどの電界には至
らず、過度の表面電位上昇が抑制されることになる。そ
の結果、さざ波状の画像欠陥、画像の極性反転現象、電
極反射像、画像歪みなどの発生が大幅に抑制される。図
２（ａ）に示すように、電子銃２２は、メッシュ電極２
２１、カソード２２２、電子ビームを偏向・収束するた
めの電極２２３、インジウムリング２２８、金属リング
２２９、筐体２２７で構成される。図面において、２２
４は動作時における走査電子ビーム、２０は入射光、２
０１はレンズ、２０２は電源、２０３は負荷抵抗、２０
４は信号出力端子、２１０は透光性面板、２１は光電変
換部、２１８は電極ピンである。
６を設けることで非走査領域の全膜厚が厚くなり、キャ
リア増倍層で電荷のアバランシェ増倍現象が生じるほど
の高い電圧を印加して動作させた場合においても、非走
査領域ではアバランシェ増倍が生じるほどの電界には至
らず、過度の表面電位上昇が抑制されることになる。そ
の結果、さざ波状の画像欠陥、画像の極性反転現象、電
極反射像、画像歪みなどの発生が大幅に抑制される。図
２（ａ）に示すように、電子銃２２は、メッシュ電極２
２１、カソード２２２、電子ビームを偏向・収束するた
めの電極２２３、インジウムリング２２８、金属リング
２２９、筐体２２７で構成される。図面において、２２
４は動作時における走査電子ビーム、２０は入射光、２
０１はレンズ、２０２は電源、２０３は負荷抵抗、２０
４は信号出力端子、２１０は透光性面板、２１は光電変
換部、２１８は電極ピンである。
【００１６】この第２の実施態様（図２）による光電変
換部２１が第１の実施態様（図１）と異なる主な点は、
透光性面板２１０、増し付け層２１６、及び走査電子ビ
ームランディング層２１７の３点であり、他は同様の構
成要素からなる。
換部２１が第１の実施態様（図１）と異なる主な点は、
透光性面板２１０、増し付け層２１６、及び走査電子ビ
ームランディング層２１７の３点であり、他は同様の構
成要素からなる。
【００１７】図１及び図２の光電変換部において、光キ
ャリア発生層とアバランシェ増倍層とが接する界面に、
熱或いは電界によるテルルの拡散を防止するために、非
晶質セレンを主体とし、平均で１重量％以上１０重量％
以下の砒素を含有する膜厚０．０１μｍ以上０．５μｍ
以下のテルル拡散防止層を設けることが好適である。こ
のテルル拡散防止層により、熱的安定性をさらに改善す
ることができる。但し、砒素の含有量、或いは膜厚が上
記の値より少ないと十分な拡散防止効果が得られず、ま
た多すぎると暗電流や残像が増加して良質の画像が得ら
れなくなる。
ャリア発生層とアバランシェ増倍層とが接する界面に、
熱或いは電界によるテルルの拡散を防止するために、非
晶質セレンを主体とし、平均で１重量％以上１０重量％
以下の砒素を含有する膜厚０．０１μｍ以上０．５μｍ
以下のテルル拡散防止層を設けることが好適である。こ
のテルル拡散防止層により、熱的安定性をさらに改善す
ることができる。但し、砒素の含有量、或いは膜厚が上
記の値より少ないと十分な拡散防止効果が得られず、ま
た多すぎると暗電流や残像が増加して良質の画像が得ら
れなくなる。
【００１８】以上述べたように、本発明の骨子は、セレ
ンを主体とする非晶質半導体層におけるアバランシェ増
倍現象を用いて感度を高める撮像デバイスにおいて、カ
ラーカメラ用として最も好適な分光感度特性と更なる高
効率の光電変換特性とを実現するために、上記非晶質半
導体層の構成、特に光キャリア発生層のテルル含有量と
膜厚を最適範囲に限定することである。
ンを主体とする非晶質半導体層におけるアバランシェ増
倍現象を用いて感度を高める撮像デバイスにおいて、カ
ラーカメラ用として最も好適な分光感度特性と更なる高
効率の光電変換特性とを実現するために、上記非晶質半
導体層の構成、特に光キャリア発生層のテルル含有量と
膜厚を最適範囲に限定することである。
【００１９】以下、本発明の実施態様について添付する
図面を用いてさらに詳細に説明する。図１に示した本発
明の第１の実施態様による信号電荷を読み取るための手
段として２次元固体走査IC基板を用いた撮像デバイスの
製法について説明する。
図面を用いてさらに詳細に説明する。図１に示した本発
明の第１の実施態様による信号電荷を読み取るための手
段として２次元固体走査IC基板を用いた撮像デバイスの
製法について説明する。
【００２０】まず初めに、単結晶シリコン基板上に、通
常のLSIプロセスを用いて、画素電極１２１及びMOS型ス
イッチング回路を形成させた２次元固体走査IC基板１２
を作成する。続いて、上記の画素電極をアレイ上に配列
させたMOS型２次元固体走査IC回路基板１２の上に、真
空蒸着法によって、三硫化アンチモンからなる膜厚０．
１μｍの電子注入阻止層（図１には示さず）を形成し、
その上に非晶質セレンからなる厚さ２μｍのキャリア増
倍層１１５を形成する。このキャリア増倍層１１５の上
に、真空蒸着法により、セレンと三セレン化砒素を各々
別々のボートから同時に蒸発させて、平均で１重量％以
上１０重量％以下の砒素を含む膜厚０．０１μｍ以上
０．１μm以下のセレン系非晶質半導体からなるテルル
拡散防止層（図１には示さず）を形成する。その上に、
真空蒸着法により、セレンとテルルとを各々別々のボー
トから同時に蒸発させて、平均で１３重量％以上２０重
量％以下のテルルを含有する膜厚０．１μｍ以上０．２
μｍ以下のセレン・テルル系非晶質半導体からなる光キ
ャリア発生層１１４を形成する。更にその上に、正孔注
入阻止補助層１１３として、真空蒸着法により、セレン
と三セレン化砒素と弗化リチウムとを各々別々のボート
から同時に蒸発させて、平均で０．５重量％以上５重量
％以下の砒素と平均で０．０５重量％以上１重量％以下
の弗化リチウムとを含む膜厚０．０１μｍ以上０．０４
μｍ以下のセレン系非晶質半導体層と平均で０．５重量
％以上５重量％以下の砒素を含む膜厚０．０１μｍ以下
のセレン系非晶質半導体層を形成する。次にその上に、
酸化セリウムからなる膜厚１５ｎｍの正孔注入阻止層１
１２を真空蒸着法により、更にその上に高周波スパッタ
リング蒸着法により酸化インジウムを主体とする膜厚２
０ｎｍの透光性電極１１１を形成し、平面型の撮像デバ
イスを得る。
常のLSIプロセスを用いて、画素電極１２１及びMOS型ス
イッチング回路を形成させた２次元固体走査IC基板１２
を作成する。続いて、上記の画素電極をアレイ上に配列
させたMOS型２次元固体走査IC回路基板１２の上に、真
空蒸着法によって、三硫化アンチモンからなる膜厚０．
１μｍの電子注入阻止層（図１には示さず）を形成し、
その上に非晶質セレンからなる厚さ２μｍのキャリア増
倍層１１５を形成する。このキャリア増倍層１１５の上
に、真空蒸着法により、セレンと三セレン化砒素を各々
別々のボートから同時に蒸発させて、平均で１重量％以
上１０重量％以下の砒素を含む膜厚０．０１μｍ以上
０．１μm以下のセレン系非晶質半導体からなるテルル
拡散防止層（図１には示さず）を形成する。その上に、
真空蒸着法により、セレンとテルルとを各々別々のボー
トから同時に蒸発させて、平均で１３重量％以上２０重
量％以下のテルルを含有する膜厚０．１μｍ以上０．２
μｍ以下のセレン・テルル系非晶質半導体からなる光キ
ャリア発生層１１４を形成する。更にその上に、正孔注
入阻止補助層１１３として、真空蒸着法により、セレン
と三セレン化砒素と弗化リチウムとを各々別々のボート
から同時に蒸発させて、平均で０．５重量％以上５重量
％以下の砒素と平均で０．０５重量％以上１重量％以下
の弗化リチウムとを含む膜厚０．０１μｍ以上０．０４
μｍ以下のセレン系非晶質半導体層と平均で０．５重量
％以上５重量％以下の砒素を含む膜厚０．０１μｍ以下
のセレン系非晶質半導体層を形成する。次にその上に、
酸化セリウムからなる膜厚１５ｎｍの正孔注入阻止層１
１２を真空蒸着法により、更にその上に高周波スパッタ
リング蒸着法により酸化インジウムを主体とする膜厚２
０ｎｍの透光性電極１１１を形成し、平面型の撮像デバ
イスを得る。
【００２１】図２に示すように、本発明の第２の実施態
様による撮像デバイスは、信号電荷を読み取るための手
段として走査電子ビームを発射する電子銃を用いて構成
させたものである。光電変換部２１が第１の実施態様
（図１）と異なる主な点は、透光性面板２１０、増し付
け層２１６、及び走査電子ビームランディング層２１７
の３点である。以下、本発明の第２の実施態様による電
子銃を用いて構成させた撮像デバイスの製法について詳
細に説明する。まず、３分の２インチサイズの透光性ガ
ラスからなる面板２１０の片面に高周波スパッタリング
蒸着法により、直径１４ｍｍ、膜厚３０ｎｍの酸化イン
ジウムを主体とする透光性電極２１１を形成する。次
に、その上に真空蒸着法によって、直径１４ｍｍ、膜厚
２０ｎｍの酸化セリウムからなる正孔注入阻止層２１２
を形成し、更にその上に正孔注入阻止補助層２１３とし
て、膜厚０．０１μｍ以下の非晶質セレン層と平均で
０．５重量％以上５重量％以下の砒素と平均で０．０５
重量％以上１重量％以下の弗化物とを含む膜厚０．０１
μｍ以上０．０４μｍ以下のセレン系非晶質半導体層か
らなる複合層を形成する。更にその上に平均で１３重量
％以上２０重量％のテルルを含有する膜厚０．１μｍ以
上０．２μｍ以下のセレン系非晶質半導体層からなる光
キャリア発生層２１４を形成し、その上に平均で１重量
％以上１０重量％以下の砒素を含む膜厚０．０１μｍ以
上０．５μｍ以下の砒素を含有するセレン系非晶質層か
らなるテルル拡散防止層（図２（ｃ）には示さず）を形
成し、その上にセレンを主体とする非晶質半導体からな
る厚さ２５μｍのキャリア増倍層２１５を形成する。
様による撮像デバイスは、信号電荷を読み取るための手
段として走査電子ビームを発射する電子銃を用いて構成
させたものである。光電変換部２１が第１の実施態様
（図１）と異なる主な点は、透光性面板２１０、増し付
け層２１６、及び走査電子ビームランディング層２１７
の３点である。以下、本発明の第２の実施態様による電
子銃を用いて構成させた撮像デバイスの製法について詳
細に説明する。まず、３分の２インチサイズの透光性ガ
ラスからなる面板２１０の片面に高周波スパッタリング
蒸着法により、直径１４ｍｍ、膜厚３０ｎｍの酸化イン
ジウムを主体とする透光性電極２１１を形成する。次
に、その上に真空蒸着法によって、直径１４ｍｍ、膜厚
２０ｎｍの酸化セリウムからなる正孔注入阻止層２１２
を形成し、更にその上に正孔注入阻止補助層２１３とし
て、膜厚０．０１μｍ以下の非晶質セレン層と平均で
０．５重量％以上５重量％以下の砒素と平均で０．０５
重量％以上１重量％以下の弗化物とを含む膜厚０．０１
μｍ以上０．０４μｍ以下のセレン系非晶質半導体層か
らなる複合層を形成する。更にその上に平均で１３重量
％以上２０重量％のテルルを含有する膜厚０．１μｍ以
上０．２μｍ以下のセレン系非晶質半導体層からなる光
キャリア発生層２１４を形成し、その上に平均で１重量
％以上１０重量％以下の砒素を含む膜厚０．０１μｍ以
上０．５μｍ以下の砒素を含有するセレン系非晶質層か
らなるテルル拡散防止層（図２（ｃ）には示さず）を形
成し、その上にセレンを主体とする非晶質半導体からな
る厚さ２５μｍのキャリア増倍層２１５を形成する。
【００２２】次に、図２（ｂ）の非走査領域の部分に、
真空蒸着法により、蒸着用マスクを用いて、増し付け層
２１６を形成する。増し付け層２１６は、平均で０．２
重量％の弗化リチウムを含有する膜厚０．０５〜０．５
μｍのセレン系非晶質半導体層と膜厚３０μｍのセレン
を主体とする非晶質半導体層で構成する。次に、蒸着用
マスクを取り外し、直径１４ｍｍの走査側表面全域に、
圧力０．３Ｔｏｒｒの不活性ガス雰囲気中で三硫化アン
チモンを蒸着し、厚さ０．２μｍの走査電子ビームラン
ディング層、兼電子注入阻止層２１７を形成し、本発明
の光電変換部２１を得る。上記により得られた光電変換
部２１をインジウムリング２２８及び金属リング２２９
を用いて、筐体２２７に装着し、内部を真空封止して撮
像管型の撮像デバイスを得る。
真空蒸着法により、蒸着用マスクを用いて、増し付け層
２１６を形成する。増し付け層２１６は、平均で０．２
重量％の弗化リチウムを含有する膜厚０．０５〜０．５
μｍのセレン系非晶質半導体層と膜厚３０μｍのセレン
を主体とする非晶質半導体層で構成する。次に、蒸着用
マスクを取り外し、直径１４ｍｍの走査側表面全域に、
圧力０．３Ｔｏｒｒの不活性ガス雰囲気中で三硫化アン
チモンを蒸着し、厚さ０．２μｍの走査電子ビームラン
ディング層、兼電子注入阻止層２１７を形成し、本発明
の光電変換部２１を得る。上記により得られた光電変換
部２１をインジウムリング２２８及び金属リング２２９
を用いて、筐体２２７に装着し、内部を真空封止して撮
像管型の撮像デバイスを得る。
【００２３】本発明の第３の実施態様による光電変換部
とMOS型の２次元固体走査IC基板とを各画素毎にインジ
ウムバンプ方式で接合した撮像デバイスについて説明す
る。図３は、本発明の第３の実施態様の光電変換部とMO
S型の２次元固体走査IC基板とを各画素毎にインジウム
バンプ方式で接合した撮像デバイスの概略図であり、図
３（ａ）は撮像デバイス全体の断面概略図、図３（ｂ）
は１画素に相当する部分を拡大して示した断面概略図で
ある。図３（ａ）に示すように、光電変換部３１と、蓄
積された信号電荷を読み取るための２次元固体走査IC基
板３２とをインジウムバンプ３２６で接合させた構成と
なっている。光電変換部３１の上には透光性面板３１０
が積層されており、この透光性面板３１０に電極ピン３
１８を溶着（貫通）させて光電変換部（即ち透光性電極
３１１）と電気的に接続させている。図３（ｂ）に示す
ように、透光性面板３１０に、導電性薄膜からなる透光
性電極３１１、正孔注入阻止層３１２、正孔注入阻止補
助層３１３、入射する可視光の大部分を吸収して光キャ
リアに変換するための光キャリア発生層３１４、キャリ
ア増倍層３１５、電子注入阻止層３１７、第２の画素電
極３１９を積層させた構成となっている。２次元固体走
査ＩＣ基板３２は、図に示すように、第１の画素電極３
２１、ソース電極３２２、ゲート電極３２３、ドレイン
電極３２４、絶縁層３２５、インジウムバンプ３２６か
ら構成される。本実施態様による撮像デバイスは、第１
の各画素電極３２１と第２の各画素電極３１９とをイン
ジウムバンプを介して接合した構成となっている。
とMOS型の２次元固体走査IC基板とを各画素毎にインジ
ウムバンプ方式で接合した撮像デバイスについて説明す
る。図３は、本発明の第３の実施態様の光電変換部とMO
S型の２次元固体走査IC基板とを各画素毎にインジウム
バンプ方式で接合した撮像デバイスの概略図であり、図
３（ａ）は撮像デバイス全体の断面概略図、図３（ｂ）
は１画素に相当する部分を拡大して示した断面概略図で
ある。図３（ａ）に示すように、光電変換部３１と、蓄
積された信号電荷を読み取るための２次元固体走査IC基
板３２とをインジウムバンプ３２６で接合させた構成と
なっている。光電変換部３１の上には透光性面板３１０
が積層されており、この透光性面板３１０に電極ピン３
１８を溶着（貫通）させて光電変換部（即ち透光性電極
３１１）と電気的に接続させている。図３（ｂ）に示す
ように、透光性面板３１０に、導電性薄膜からなる透光
性電極３１１、正孔注入阻止層３１２、正孔注入阻止補
助層３１３、入射する可視光の大部分を吸収して光キャ
リアに変換するための光キャリア発生層３１４、キャリ
ア増倍層３１５、電子注入阻止層３１７、第２の画素電
極３１９を積層させた構成となっている。２次元固体走
査ＩＣ基板３２は、図に示すように、第１の画素電極３
２１、ソース電極３２２、ゲート電極３２３、ドレイン
電極３２４、絶縁層３２５、インジウムバンプ３２６か
ら構成される。本実施態様による撮像デバイスは、第１
の各画素電極３２１と第２の各画素電極３１９とをイン
ジウムバンプを介して接合した構成となっている。
【００２４】次に、図３に示す本発明の第３の実施態様
によるインジウムバンプ方式で接合した撮像デバイスの
製法について詳細に説明する。まず初めに、光電変換部
３１を接合させた透光性面板３１０と、各画素毎にイン
ジウムバンプ３２６を有する２次元固体走査IC基板３２
とを別々に用意する。２次元固体走査IC基板は実施態様
１と同様にMOS型とし、第１の各画素電極３２１の各々
の上に、インジウムバンプをアレイ状に通常のホトレジ
スト加工法により形成する。他方の光電変換部３１につ
いては、予め電極ピン３１８が溶着された３分の２イン
チサイズのガラスからなる透光性面板３１０の片面に、
実施態様１と同様の材料及び方法で、それぞれ直径１４
ｍｍの酸化インジウムを主体とする透光性電極３１１、
正孔注入阻止層３１２、正孔注入阻止補助層３１３、光
キャリア発生層３１４、キャリア増倍層３１５、電子注
入阻止層３１７を形成する。この電子注入阻止層３１７
の上に、真空蒸着法により真空蒸着法により金薄膜を形
成し、通常のホトレジスト加工法により第２の画素電極
３１９を作成する。以上により得られた光電変換部（光
導電部）３１を有する透光性面板３１０と、第１の各画
素電極３２１上に形成されたインジウムバンプ３２６の
配列を有するＭＯＳ型の２次元固体走査ＩＣ基板３２と
を図３に示した構成になるように各画素毎にインジウム
バンプを介して圧着し、平面型のインジウムバンプ接合
型撮像デバイスを得る。
によるインジウムバンプ方式で接合した撮像デバイスの
製法について詳細に説明する。まず初めに、光電変換部
３１を接合させた透光性面板３１０と、各画素毎にイン
ジウムバンプ３２６を有する２次元固体走査IC基板３２
とを別々に用意する。２次元固体走査IC基板は実施態様
１と同様にMOS型とし、第１の各画素電極３２１の各々
の上に、インジウムバンプをアレイ状に通常のホトレジ
スト加工法により形成する。他方の光電変換部３１につ
いては、予め電極ピン３１８が溶着された３分の２イン
チサイズのガラスからなる透光性面板３１０の片面に、
実施態様１と同様の材料及び方法で、それぞれ直径１４
ｍｍの酸化インジウムを主体とする透光性電極３１１、
正孔注入阻止層３１２、正孔注入阻止補助層３１３、光
キャリア発生層３１４、キャリア増倍層３１５、電子注
入阻止層３１７を形成する。この電子注入阻止層３１７
の上に、真空蒸着法により真空蒸着法により金薄膜を形
成し、通常のホトレジスト加工法により第２の画素電極
３１９を作成する。以上により得られた光電変換部（光
導電部）３１を有する透光性面板３１０と、第１の各画
素電極３２１上に形成されたインジウムバンプ３２６の
配列を有するＭＯＳ型の２次元固体走査ＩＣ基板３２と
を図３に示した構成になるように各画素毎にインジウム
バンプを介して圧着し、平面型のインジウムバンプ接合
型撮像デバイスを得る。
【００２５】図４に示すように本発明の第４の実施態様
による撮像デバイスは、信号電荷を読み取るための手段
として、複数個の電界放出素子を２次元に配列整備した
平面電子源を用いて構成させたものである。図４は、本
発明の第４の実施態様の平面電子源を用いた撮像デバイ
スの概略図である。この撮像デバイスは、光電変換部４
１、平面電子源４２、透光性面板４１０、電極ピン４１
８、メッシュ電極４２１、電子放出板４２２、インジウ
ムリング４２８、金属リング４２９、筐体４２７、レン
ズ４０１、電源４０２、負荷抵抗４０３、信号出力端子
４０４、平面電子源用電源４０５から構成される。ま
た、図面において、４０は入射光を示すものである。図
４に示すように、透光性ガラス面板４１０の片面に光電
変換部４１を、第２の実施態様と同じ工程で形成し、イ
ンジウムリング４２８及び金属リング４２９を用いて平
面電子源筐体に圧着する。次に、内部を真空に排気封止
して偏平真空型の撮像デバイスを得る。
による撮像デバイスは、信号電荷を読み取るための手段
として、複数個の電界放出素子を２次元に配列整備した
平面電子源を用いて構成させたものである。図４は、本
発明の第４の実施態様の平面電子源を用いた撮像デバイ
スの概略図である。この撮像デバイスは、光電変換部４
１、平面電子源４２、透光性面板４１０、電極ピン４１
８、メッシュ電極４２１、電子放出板４２２、インジウ
ムリング４２８、金属リング４２９、筐体４２７、レン
ズ４０１、電源４０２、負荷抵抗４０３、信号出力端子
４０４、平面電子源用電源４０５から構成される。ま
た、図面において、４０は入射光を示すものである。図
４に示すように、透光性ガラス面板４１０の片面に光電
変換部４１を、第２の実施態様と同じ工程で形成し、イ
ンジウムリング４２８及び金属リング４２９を用いて平
面電子源筐体に圧着する。次に、内部を真空に排気封止
して偏平真空型の撮像デバイスを得る。
【００２６】上記実施態様１〜４で得られた本発明の撮
像デバイスを用いて、特性評価を行ったところ、解像度
の劣化と暗電流や残像の増加とを抑止した状態で、カラ
ーカメラに好適な分光感度特性が得られること、光電変
換特性が大幅に改善されることなどを確認することがで
きた。
像デバイスを用いて、特性評価を行ったところ、解像度
の劣化と暗電流や残像の増加とを抑止した状態で、カラ
ーカメラに好適な分光感度特性が得られること、光電変
換特性が大幅に改善されることなどを確認することがで
きた。
【００２７】本発明は、上記実施態様に限定されるもの
ではなく、幾多の変更及び変形が可能である。例えば、
蓄積された信号電荷を読み取るための手段としてMOS型
の２次元固体走査IC基板を用いる例を説明してきたがCC
D型の固体走査IC基板を用いることもが可能である。同
様に、電子ビーム発生部としては、必ずしも静電偏向・
静電収束方式に限られるものでなく、例えば電磁偏向・
静電収束方式、静電偏向・電磁収束方式、電磁偏向・電
磁収束方式を用いることもできる。
ではなく、幾多の変更及び変形が可能である。例えば、
蓄積された信号電荷を読み取るための手段としてMOS型
の２次元固体走査IC基板を用いる例を説明してきたがCC
D型の固体走査IC基板を用いることもが可能である。同
様に、電子ビーム発生部としては、必ずしも静電偏向・
静電収束方式に限られるものでなく、例えば電磁偏向・
静電収束方式、静電偏向・電磁収束方式、電磁偏向・電
磁収束方式を用いることもできる。
【００２８】
【発明の効果】上述したように、本発明によれば、暗電
流の増加、残像の増加、及び解像度の劣化を抑止した状
態で、カラーカメラに好適な分光感度特性及び更なる高
効率の光電変換特性をもつ高感度・高解像度で高Ｓ／Ｎ
の高品位画像が得られる光導電型の撮像デバイスを実現
することができる。
流の増加、残像の増加、及び解像度の劣化を抑止した状
態で、カラーカメラに好適な分光感度特性及び更なる高
効率の光電変換特性をもつ高感度・高解像度で高Ｓ／Ｎ
の高品位画像が得られる光導電型の撮像デバイスを実現
することができる。
【図１】 本発明の第１の実施態様の蓄積された信号電
荷を読み取るための手段として、２次元固体走査IC基板
を用いる平板型撮像デバイスを示す概略断面図であっ
て、（ａ）は撮像デバイス全体の断面概略図、（ｂ）は
１画素に対応する部分を拡大して詳細に示す断面概略図
である。
荷を読み取るための手段として、２次元固体走査IC基板
を用いる平板型撮像デバイスを示す概略断面図であっ
て、（ａ）は撮像デバイス全体の断面概略図、（ｂ）は
１画素に対応する部分を拡大して詳細に示す断面概略図
である。
【図２】 本発明の第２の実施態様の蓄積された信号電
荷を読み取るための手段として、走査電子ビームを発射
する電子銃を用いた撮像デバイスの概略図であって、
（ａ）は撮像デバイス全体の断面概略図で、（ｂ）は光
電変換部を電子ビーム走査側（電子銃２２側）から見た
平面図で、（ｃ）は光電変換部２１の概略断面図であ
る。
荷を読み取るための手段として、走査電子ビームを発射
する電子銃を用いた撮像デバイスの概略図であって、
（ａ）は撮像デバイス全体の断面概略図で、（ｂ）は光
電変換部を電子ビーム走査側（電子銃２２側）から見た
平面図で、（ｃ）は光電変換部２１の概略断面図であ
る。
【図３】 本発明の第３の実施態様の光電変換部とMOS
型の２次元固体走査IC基板とを各画素毎にインジウムバ
ンプ方式で接合した撮像デバイスの概略図であって、
（ａ）は撮像デバイス全体の断面概略図、（ｂ）は１画
素に相当する部分を拡大して示した断面概略図である。
型の２次元固体走査IC基板とを各画素毎にインジウムバ
ンプ方式で接合した撮像デバイスの概略図であって、
（ａ）は撮像デバイス全体の断面概略図、（ｂ）は１画
素に相当する部分を拡大して示した断面概略図である。
【図４】 本発明の第４の実施態様の平面電子源を用い
た撮像デバイスの概略図である。
た撮像デバイスの概略図である。
１１、２１、３１、４１ 光電変換部 １１１、２１１、３１１ 導電性薄膜からなる透光性電
極 １１２、２１２、３１２ 正孔注入阻止層 １１３、２１３、３１３ 正孔注入阻止補助層 １１４、２１４、３１４ 光キャリア発生層 １１５、２１５、３１５ キャリア増倍層 １２、３２ ２次元固体走査ＩＣ基板 １２１ 画素電極 ２００ 電子ビーム走査領域の境界を示す線 ２０、４０ 入射光 ２０１、４０１ レンズ ２０２、４０２ 電源 ２０３、４０３ 負荷抵抗 ２０４、４０４ 信号出力端子 ２１０、３１０、４１０ 透光性面板 ２１６ 増し付け層 ２１７ 走査電子ビームランディング層、兼電子注入阻
止層 ２２ 走査電子ビームを発射する電子銃 ２２１、４２１ メッシュ電極 ２２２ カソード ２２３ 電子ビームを偏向・収束するための電極 ２２４ 走査電子ビーム ２２７、４２７ 筐体 ２２８、４２８ インジウムリング ２２９、４２９ 金属リング ３１７ 電子注入阻止層 ３１９ 第２の画素電極 ２１８、３１８、４１８ 電極ピン ３２１ 第１の画素電極 ３２２ ソース電極 ３２３ ゲート電極 ３２４ ドレイン電極 ３２５ 絶縁層 ３２６ インジウムバンプ ４０５ 平面電子源用電源 ４２ 平面電子源 ４２２ 電子放出板 ４２３ 電子ビーム
極 １１２、２１２、３１２ 正孔注入阻止層 １１３、２１３、３１３ 正孔注入阻止補助層 １１４、２１４、３１４ 光キャリア発生層 １１５、２１５、３１５ キャリア増倍層 １２、３２ ２次元固体走査ＩＣ基板 １２１ 画素電極 ２００ 電子ビーム走査領域の境界を示す線 ２０、４０ 入射光 ２０１、４０１ レンズ ２０２、４０２ 電源 ２０３、４０３ 負荷抵抗 ２０４、４０４ 信号出力端子 ２１０、３１０、４１０ 透光性面板 ２１６ 増し付け層 ２１７ 走査電子ビームランディング層、兼電子注入阻
止層 ２２ 走査電子ビームを発射する電子銃 ２２１、４２１ メッシュ電極 ２２２ カソード ２２３ 電子ビームを偏向・収束するための電極 ２２４ 走査電子ビーム ２２７、４２７ 筐体 ２２８、４２８ インジウムリング ２２９、４２９ 金属リング ３１７ 電子注入阻止層 ３１９ 第２の画素電極 ２１８、３１８、４１８ 電極ピン ３２１ 第１の画素電極 ３２２ ソース電極 ３２３ ゲート電極 ３２４ ドレイン電極 ３２５ 絶縁層 ３２６ インジウムバンプ ４０５ 平面電子源用電源 ４２ 平面電子源 ４２２ 電子放出板 ４２３ 電子ビーム
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０４Ｎ 5/335 Ｈ０１Ｌ 31/10 Ｂ (72)発明者 宮川 和典 東京都世田谷区砧１丁目10番11号 日本放 送協会 放送技術研究所内 (72)発明者 鈴木 四郎 東京都世田谷区砧１丁目10番11号 日本放 送協会 放送技術研究所内 (72)発明者 高畠 保 東京都世田谷区砧１丁目10番11号 日本放 送協会 放送技術研究所内 (72)発明者 江上 典文 東京都世田谷区砧１丁目10番11号 日本放 送協会 放送技術研究所内 (72)発明者 谷岡 健吉 東京都世田谷区砧１丁目10番11号 日本放 送協会 放送技術研究所内 (72)発明者 平井 忠明 静岡県浜松市市野町1126番地の１ 浜松ホ トニクス株式会社内 (72)発明者 小林 昭 静岡県浜松市市野町1126番地の１ 浜松ホ トニクス株式会社内 (72)発明者 小楠 功一 静岡県浜松市市野町1126番地の１ 浜松ホ トニクス株式会社内 Ｆターム(参考） 4M118 AA01 AA05 AA10 AB01 BA10 BA14 BA19 CA15 CB05 DD01 HA25 HA31 5C024 CX17 CX41 DX01 JX01 5C037 AA01 AA04 CC01 CC08 CD01 CD05 5F049 MA07 MB01 MB11 NA01 NA04 NA05 NA10 NB05
Claims (8)
- 【請求項１】 導電性薄膜からなる透光性電極と、この
透光性電極の表面上に形成された正孔注入阻止層と、こ
の正孔注入阻止層の表面上に形成されたセレン系非晶質
半導体からなる正孔注入阻止補助層と、この正孔注入阻
止補助層の表面上に形成された入射する可視光の大部分
を吸収して電荷に変換するためのセレン・テルル系非晶
質半導体からなる光キャリア発生層と、この光キャリア
発生層の表面上に形成され、発生した光キャリアをアバ
ランシェ増倍するためのセレン系非晶質半導体からなる
キャリア増倍層と、を含み、増倍されたキャリアを信号
電荷として蓄積する機能を有する電荷注入阻止型の光電
変換部と、蓄積された信号電荷を読み取るための手段
と、を具える撮像デバイスにおいて、 前記光キャリア発生層のテルル濃度が１３重量％以上２
０重量％以下で膜厚が０．１μｍ以上０．２μｍ以下で
あることを特徴とする撮像デバイス。 - 【請求項２】 請求項１記載の撮像デバイスにおいて、 前記光電変換部の正孔注入阻止補助層が、０．５重量％
以上５重量％以下の砒素と、０．０５重量％以上１重量
％以下の弗化物とを含有し、膜厚０．０１μｍ以上０．
０５μｍ以下のセレン系非晶質半導体からなることを特
徴とする撮像デバイス。 - 【請求項３】 請求項２記載の撮像デバイスにおいて、 前記弗化物が弗化リチウム、弗化ナトリウム、弗化カリ
ウム、弗化マグネシウム、弗化カルシウムからなる群か
ら選ばれた少なくとも１つであることを特徴とする撮像
デバイス。 - 【請求項４】 請求項１から３のいずれかに記載の撮像
デバイスにおいて、 前記光キャリア発生層とキャリア増倍層との間に、非晶
質セレンを主体とし、１重量％以上１０重量％以下の砒
素を含有する膜厚０．０１μｍ以上０．５μｍ以下のテ
ルル拡散防止層を設けることを特徴とする撮像デバイ
ス。 - 【請求項５】 請求項１から４のいずれかに記載の撮像
デバイスにおいて、 前記蓄積された信号電荷を読み取るための手段が、２次
元固体走査ＩＣ基板からなり、かつ、この２次元固体走
査ＩＣ基板と前記光電変換部とを接合して設けたことを
特徴とする撮像デバイス。 - 【請求項６】 請求項１から４のいずれかに記載の撮像
デバイスにおいて、 前記蓄積された信号電荷を読み取るための手段が、走査
電子ビームを発射する電子銃からなり、かつ、この電子
銃と前記光電変換部とを真空容器内で対向して設けたこ
とを特徴とする撮像デバイス。 - 【請求項７】 請求項１から４のいずれかに記載の撮像
デバイスにおいて、 前記蓄積された信号電荷を読み取るための手段が、複数
個の電界放出素子を２次元に配列整備した平面電子源か
らなり、かつ、この平面電子源と前記光電変換部とを真
空容器内で対向して設けたことを特徴とする撮像デバイ
ス。 - 【請求項８】 請求項１から７のいずれかに記載の撮像
デバイスにおいて、 前記導電性薄膜からなる透光性電極に、前記キャリア増
倍層内で電荷のアバランシェ増倍が生じるほどの電圧を
印加して用いることを特徴とする撮像デバイスの動作方
法。
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