JP2006344706A - フォトセンサ - Google Patents

Abstract

【課題】 アモルファスシリコンからなる半導体薄膜を備えた光電変換薄膜トランジスタにおいて、半導体薄膜が劣化の原因となる紫外線を吸収しにくいようにする。
【解決手段】 光電変換薄膜トランジスタ１２上にはオーバーコート膜１３を介してｎ型酸化亜鉛からなる透明導電層１４が設けられている。透明導電層１４は、例えば、このフォトセンサが指紋読取装置である場合には、その上に指紋読み取りのために接触された指が静電気を帯びているとき、その静電気を逃がすためのものである。そして、透明導電層１４をｎ型酸化亜鉛によって形成した場合には、ＩＴＯによって形成した場合と比較して、紫外線を透過させにくく、ひいては半導体薄膜５が劣化の原因となる紫外線を吸収しにくいようにすることができる。
【選択図】 図１

Description

この発明はフォトセンサに関する。

従来のフォトセンサには、アモルファスシリコンからなる半導体薄膜下にボトムゲート絶縁膜を介して遮光性導電材料からなるボトムゲート電極が設けられ、半導体薄膜上にトップゲート絶縁膜を介して透光性導電材料からなるトップゲート電極が設けられた光電変換薄膜トランジスタを備えたものがある（例えば、特許文献１参照）。この場合、光電変換薄膜トランジスタ上には、オーバーコート膜を介して、静電気を逃がすためのＩＴＯからなる透明導電層が設けられている。

特開平１１−２５９６３８号公報

しかしながら、上記従来のフォトセンサでは、紫外線照射雰囲気で使用する場合には、紫外線がＩＴＯからなる透明導電層を比較的透過しやすく、アモルファスシリコンからなる半導体薄膜が紫外線を吸収して劣化しやすいという問題があった。

そこで、この発明は、アモルファスシリコンからなる半導体薄膜が劣化の原因となる紫外線を吸収しにくいようにすることができるフォトセンサを提供することを目的とする。

この発明は、上記目的を達成するため、アモルファスシリコンからなる半導体薄膜を有する光電変換薄膜トランジスタ上にオーバーコート膜を介して酸化亜鉛からなる透明導電層が設けられていることを特徴とするものである。

この発明によれば、透明導電層を不純物を含む酸化亜鉛によって形成すると、不純物を含む酸化亜鉛がＩＴＯと比較して紫外線を透過させにくいので、透明導電層をＩＴＯによって形成する場合と比較して、アモルファスシリコンからなる半導体薄膜が劣化の原因となる紫外線を吸収しにくいようにすることができる。

図１はこの発明の一実施形態としてのフォトセンサの要部の断面図を示す。このフォトセンサはガラス基板１を備えている。ガラス基板１の上面の所定の箇所にはクロム、モリブデンなどの遮光性導電材料からなるボトムゲート電極２が設けられている。ボトムゲート電極２を含むガラス基板１の上面には窒化シリコンからなるボトムゲート絶縁膜３が設けられている。

ボトムゲート電極２上におけるボトムゲート絶縁膜３の上面の所定の箇所には真性アモルファスシリコンからなる半導体薄膜４が設けられている。半導体薄膜４の上面の所定の箇所には窒化シリコンからなるチャネル保護膜５が設けられている。チャネル保護膜５の上面両側およびその両側における半導体薄膜４の上面にはｎ型アモルファスシリコンからなるオーミックコンタクト層６、７が設けられている。

オーミックコンタクト層６、７の上面にはクロム、モリブデンなどからなるソース電極８およびドレイン電極９が設けられている。ソース電極８およびドレイン電極９を含むボトムゲート絶縁膜３の上面には窒化シリコンからなるトップゲート絶縁膜１０が設けられている。半導体薄膜４上におけるトップゲート絶縁膜１０の上面の所定の箇所にはＩＴＯなどの透光性導電材料からなるトップゲート電極１１が設けられている。

ここで、ボトムゲート電極２、ボトムゲート絶縁膜３、半導体薄膜４、チャネル保護膜５、オーミックコンタクト層６、７、ソース電極８、ドレイン電極９、トップゲート絶縁膜１０およびトップゲート電極１１により、光電変換薄膜トランジスタ１２が構成されている。

トップゲート電極１１を含むトップゲート絶縁膜１０の上面には窒化シリコンからなるオーバーコート膜１３が設けられている。オーバーコート膜１３の上面の所定の箇所にはｎ型不純物を含む酸化亜鉛（以下、ｎ型酸化亜鉛という）からなる透明導電層１４が設けられている。なお、ここで、酸化亜鉛とは、ＺｎＯのみならず、ＺｎＯの他、Ｍｇ、Ｃｄ等を含むＺｎＯ系全体を意味するものである。透明導電層１４は、例えば、このフォトセンサが指紋読取装置である場合には、その上に指紋読み取りのために接触された指が静電気を帯びているとき、その静電気を逃がすためのものである。

ところで、透明導電層１４をｎ型酸化亜鉛によって形成した場合と、ＩＴＯによって形成した場合とにおいて、透明導電層１４の相対的な透過率について調べたところ、図２に示す結果が得られた。図２において、実線は透明導電層１４をｎ型酸化亜鉛によって形成した場合であり、点線は透明導電層１４をＩＴＯによって形成した場合である。ここで、紫外線の波長の上限および可視光線の波長の下限は、一般的に、３６０〜４００ｎｍである。

図２から明らかなように、点線で示すＩＴＯの場合には、波長３００ｎｍ程度から波長４００ｎｍ程度において、透過率が１０％程度から４０％程度に比較的緩やかに増加している。これに対し、実線で示すｎ型酸化亜鉛の場合には、波長４００ｎｍ弱から波長４００ｎｍ程度において、透過率が１０％程度から４０％程度に比較的急激に増加している。

すなわち、紫外線の波長の最大上限値４００ｎｍから短波長側においては、点線で示すＩＴＯの場合には、透過率が４０％程度から比較的緩やかに減少しているのに対し、実線で示すｎ型酸化亜鉛の場合には、透過率が４０％程度から比較的急激に減少している。したがって、ＩＴＯの場合には、紫外線を透過させやすく、ｎ型酸化亜鉛の場合には、ＩＴＯと比較して、紫外線を透過させにくいと言える。

この結果、透明導電層１４をｎ型酸化亜鉛によって形成した場合には、ＩＴＯによって形成した場合と比較して、真性アモルファスシリコンからなる半導体薄膜５が紫外線を吸収しにくいようにすることができ、ひいては紫外線の照射に起因する半導体薄膜５の劣化を極力抑制することができる。

なお、可視光線の波長の上限は一般的に７６０〜８３０ｎｍであるので、図２から明らかなように、波長４００程度〜８３０ｎｍの範囲内においては、透過率は実線で示すｎ型酸化亜鉛の方が点線で示すＩＴＯよりも高い。したがって、透明導電層１４をｎ型酸化亜鉛によって形成した場合には、ＩＴＯによって形成した場合と比較して、可視光線を透過させやすくすることができる。
また、上記実施形態において、トップゲート電極１１を酸化亜鉛とすることもできる。

この発明の一実施形態としてのフォトセンサの要部の断面図。 透明導電層の相対的な透過率を説明するために示す図。

符号の説明

１ ガラス基板
２ ボトムゲート電極
３ ボトムゲート絶縁膜
４ 半導体薄膜
５ チャネル保護膜
６、７ オーミックコンタクト層
８ ソース電極
９ ドレイン電極
１０ トップゲート絶縁膜
１１ トップゲート電極
１２ 光電変換薄膜トランジスタ
１３ オーバーコート膜
１４ 透明導電層

Claims (4)

1. アモルファスシリコンからなる半導体薄膜を有する光電変換薄膜トランジスタ上にオーバーコート膜を介して酸化亜鉛からなる透明導電層が設けられていることを特徴とするフォトセンサ。
2. 請求項１に記載の発明において、前記透明導電層は静電気を逃がすためのものであることを特徴とするフォトセンサ。
3. 請求項１に記載の発明において、前記光電変換薄膜トランジスタは、前記半導体薄膜下にボトムゲート絶縁膜を介して設けられた遮光性導電材料からなるボトムゲート電極、および前記半導体薄膜上にトップゲート絶縁膜を介して設けられた透光性導電材料からなるトップゲート電極を有することを特徴とするフォトセンサ。
4. 請求項３に記載の発明において、前記トップゲート電極は酸化亜鉛からなることを特徴とするフォトセンサ。

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