JP2501107B2 - 光電変換装置 - Google Patents

光電変換装置

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JP2501107B2 JP62135419A JP13541987A JP2501107B2 JP 2501107 B2 JP2501107 B2 JP 2501107B2 JP 62135419 A JP62135419 A JP 62135419A JP 13541987 A JP13541987 A JP 13541987A JP 2501107 B2 JP2501107 B2 JP 2501107B2
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
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    • H01L27/00Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144Devices controlled by radiation
    • H01L27/146Imager structures
    • H01L27/14665Imagers using a photoconductor layer

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、光電変換装置に関し、特に、例えば、一次
元ラインセンサを有し、その一次元ラインセンサに対し
密着させた状態で原稿を相対的に移動させながら画像情
報を読み取るファクシミリ装置、イメージリーダ装置に
適用する好適な光電変換装置に係る。
[従来技術] 従来、ファクシミリやデジタル複写機やイメージリー
ダ等の画像情報処理装置において、光電変換装置として
フォトセンサが利用される。
特に、近年においてはフォトセンサを一次元に配列し
て長尺ラインセンサを形成し、これを用いて高感度な画
像読み取りを行なっている。かかる読み取りにおいて用
いられるフォトセンサにおいてはアモルファスシリコン
(以下a−Si:Hと記す)薄膜半導体が用いられる。この
薄膜半導体を用いたフォトセンサには、大きく分けてフ
ォトダイオード型及び光導電型の2種類がある。
フォトダイオード型では、電極間の接合に逆バイアス
電圧が印加されているために、光によって発生した電子
・正孔対が各々の両電極に到達して一次光電流が流れる
のみであり、それ以上電極からキャリアは注入されな
い。
それに対して、光導電型では、電子又は正孔が電極か
ら注入可能であるために、半導体内の電子又は正孔の密
度が十分に高くなり、電極間に電圧を印加することによ
ってフォトダイオード型に比べてはるかに大きな出力電
流(2次光電流)を得ることができる。
ところで、従来、光導電型のセンサを有する光電変換
装置の先行技術としては次の技術が知られ、あるいは提
案されている。
第5図に示す光導電型の光センサの技術(画像電子学
会誌1986年第15巻第1号、以下この技術を従来例とい
う。)。
第5図において、ガラス又はセラミクス等の絶縁基板
1上には、光導電層としてのCdS・Seやa−si:H等の半
導体層2が形成され、さらにオーミックコンタクト用の
ドーピング半導体層3及び3′を介して一対の主電極4
及び主電極4′が形成されている。ただし、電極から半
導体層2へ注入されるキャリアが電子であれば、ドーピ
ング半導体層3及び3′はn型、正孔であればn型であ
る。
このような構成において、絶縁基板1側(絶縁基板1
が透明な場合)又は主電極4及び主電極4′側から光が
入射すると、主電極4及び主電極4′との間の半導体層
2内には光励起によって伝導に寄与する電子又は正孔の
密度が高くなる。
従って、図示されるように、主電極4及び主電極4′
間に電圧を印加しておけば、光入射によって大きな2次
電流が信号電流として流れ、図示されていない負荷抵抗
の両端から大きな出力を得ることができる。
第6図に示すFETを光センサとして用いた技術(特許
願昭和61年第142986号。以下この技術を先行例1とい
う。なお、この技術は公知ではない)。
この技術は、光電流を安定させ、光電流の光照度依存
の直線性向上のために、センサ部に補助電極を設ける構
成として本出願人によって提案されたものである。
第6図の本出願人によって既に提案されている改良型
の光電変換装置における光導電型センサ及びその駆動素
子についての概略を説明するための基本構成図である。
第6図において、透明又は不透明の絶縁基板1上に
は、透明又は不透明の導電層がパターニングされてゲー
ト電極5が形成され、さらに、SiOX(例えばSiO2)やSi
NX(例えばSi3N4)等の絶縁膜6がスパッタリング法や
グロー放電法等によって形成されている。絶縁膜6上に
は、上述したように、光導電層としてのa−Si:Hの半導
体層2、ドーピング半導体層3及び半導体層3′、主電
極4及び主電極4′(ここではドレイン電極4及びソー
ス電極4′とする。)が各々形成されている。
ただし、ここではドーピング半導体層3及び3′をn
型で形成し、電子を注入キャリアとする場合を示す。
このような構成の光導電型センサにおいて、図示され
ているように、ドレイ電極4及びンソース電極4′との
間に直流電源7を、ソース電極4′及びゲート電極5間
に可変直流電源8を各々接続する。ただし、可変直流電
源8は極性も転換できるものとする。
この例では、センサ部はゲート電位(VG)が負の状態
で動作させられる。
[発明が解決しようとする問題点] しかし、上記先行技術には次に述べるような問題点が
生ずる場合があった。
従来例においては、 第5図に示すセンサに、主電極4,4′側から主電極4
と主電極4′との間に照度Fの光を入射されたときの光
量とセンサの光電流(IP:4,4′間に流れる電流)との関
係において、光電流に対する光量依存の直線性(γ:IP
∝F)が必ずしも良好であったとはいえなかった(すな
わち、γは1より小さくなる)。
先行例1 第6図に示すセンサに、主電極4,4′側から主電極4
と主電極4′との間に照度Fの光を入射したときの光量
とセンサの光電流(IP:4,4′間に流れる電流)との関係
において、光電流に対する光量依存の直線性(γ:IP
F)を第3図に示す。
第3図において(a)で示す曲線が第5図に示す光セ
ンサにおける光電流IPを示し、(b)で示す曲線がγを
示す。
第3図に示すように、光センサのゲート電極5を負に
すると、光電流に対する光量依存の直線性は改良される
が、光電流は減るという場合もある。
ラインセンサとして構成するために必要な光電流を得
るためには、半導体層の膜厚をふやさなければならな
い。通常では0.5μm以上とされ、1〜2μmにもする
必要がある。その結果、成膜時間が長くなるだけでな
く、ゲート電極を取り出すためのコンタクトホールが深
くなり、コンタクト不良が発生する確立が増し、生産上
都合が良いとはいえない。
本発明は、2次光電流を信号として取り出す光導電型
光電変換装置で、補助電極として、ゲート電極を設けた
TFT(薄膜トランジスタ)型センサの光電流を増加さ
せ、安定で大きな光電流が得られる光電変換装置を提供
することを目的とする。
[問題点を解決するための手段] 本発明は、基板と、該基板上に形成された半導体層
と、該半導体層上に形成された一対の主電極と、該半導
体層に絶縁膜を介して設けられた透明導電膜で形成され
且つ前記一対の主電極が設けられている半導体層の幅に
わたって配され、負電位を印加することにより該主電極
と該絶縁膜との間の該半導体層全体を空乏化するゲート
電極とを有し、外部から光を該半導体層にゲート電極を
通して入射させるように構成したトランジスタ構造を有
する光電変換装置である。
本発明では、ゲート電極を、透明導電膜により形成す
る。
透明導電膜の材質としては、例えば、いわゆる透明電
極として知られているITO,SnO2等を用いればよい。
絶縁基板としては、例えばガラス、セラミクス等を使
用すればよい。また、透明な絶縁基板を使用しても不透
明な絶縁基板を使用してもよい。透明な絶縁基板を使用
した場合にはこの絶縁基板を通して光を半導体層に入射
せしめることができる。
半導体層の材料としては、a−Si:Hが良好に実施され
る。また、CdS・Seや通常知られる半導体材料によって
も同等の効果を発揮しうることは明白である。
該半導体層上に対向して形成された一対の主電極と、
該半導体層と絶縁膜を介して形成されるゲート電極の位
置関係としては、第1図(b)に示す型(下ゲートスタ
ガー型)の他に、いわゆる上ゲートスタガー型(第1図
(c))とすることができる。さらに、いわゆる下ゲー
トコプレナー型、上ゲートコプレナー型とすることもで
きる。なお、ゲートスタガー型の場合においてゲート電
極側から光を入射する場合は、本発明の効果は特に著し
い。
なお、主電極にはAl、Cr等の導電性の金属を用いれば
よい。その形成手段は、例えばスパッタ法等の常用手段
を用いればよい。
[実施例] (第1実施例) 第1図は本発明の実施例で、光電変換装置の基本構成
の模式的説明図である。第1図(a)は光電変換装置の
断面図、第1図(b)は光電変換装置の平面図である。
なお、第1図(b)において半導体層は簡単化のため省
略した。
第1図において、11は、ガラス、石英等で構成される
基板、12は透明導電膜(ITO,SnO2等)でされるゲート電
極、13はゲート電極12と半導体14の間を絶縁する透明絶
縁層、14は光の入射によって導電率を変化させる半導体
層、15はオーミック接触層、16,17は1対の主電極、18
は入射光を示す。
第1図をもとに実施例を説明する。
ガラス基板11(コーニング#7059)上に、スパッタ法
により透明導電膜に(ITO,SnO2等)を1000Å堆積させ、
所望の形状12にパターニングする。
その後、プラズマCVD装置によってSiNX絶縁膜(B)
を3000Å形成し、さらに半導体層としてアモルファスシ
リコン(以下a−Siを略す)による半導体層14を4000Å
堆積し、さらにオーミック接触を得るために不純物をド
ープしてn+にしたa−Siオーミック接触層15を堆積し
た。その後スパッタ法によってAlを5000Å堆積し、所望
のパターニングをし、主電極16,17とした。
その後主電極16,17の形状に合せ、主電極16と17の間
のn+層をエッチングによって除去して光電変換装置とし
た。
本発明の作用を第3図をもとに説明する。なお、第3
図は測定光量を100Luxとした場合である。
実施例の構成で、ゲート電極12側から光を入射した時
の光電流に対するゲート電極の電位(ゲート電圧)依存
性を測定したのが第3図(c)である。主電極側から入
射した時の光電流(a)に比べ、ゲート電極12側から光
を入射した時の場合の法が光電流は増加していることが
わかる。光量依存の直線性には主電極側入射の場合
(b)と、有意差はなかった。
さらにこの時、暗電流はゲート電極材には依存せず一
定であった。従って結果的にS/N比も向上していた。
第4図に光電変換装置の分光感度特性を示す。31は本
発明の構成によって可能になったゲート電極側から光が
入射した場合、32は先行例の構成による、主電極側から
光を入射した場合である。光電流が特に短波長側で増加
していることがわかる。
ゲート電極を有するセンサでは、ゲート電極のバイア
スを主電極に比べて、負の電位にして動作させて、光量
依存の直線性等の出力の安定性を計っている。a−Si:H
等のアモルファス半導体は、イントリンジックなノンド
ープの膜でも、若干n−の状態になっている。従ってゲ
ート電極に負のバイアスを印加した時は、半導体層は、
空乏層化していて、非常に抵抗値の高い状態になってい
る。通常のノンドープの膜では、空乏層は普通1μm程
度の厚さに及ぶ。従ってa−Si等の半導体層が1μm程
度もしくはこれ以下のセンサでは、電極の下まで空乏層
が広がっている。
ゲート電極と反対側、つまり主電極側から光が入射し
た場合、金属によって形成された主電極の直下部分の半
導体層は、陰になり、空乏化による抵抗値が高い領域と
なったままである。
従って、高い抵抗が直列につながっている状態とな
り、全体の抵抗値は、光が入射した部分が光導電性によ
って抵抗が下る割合程度まで下がることはない。従って
光電流も抑えられてしまう。
ゲート電極を透明にし、ゲート電極側から光を入射す
ることにより、主電極直下の半導体層にも光によるキヤ
リアを発生させ、主電極下の導電率を上げてやることに
より、光電流を有効に信号として取り出すことができ
る。
(参考例) 第2図は参考例で、光電変換装置の基本構成の模式的
説明図である。
第2図(a),(c),(e)は光電変換装置の平面
図であり、第2図(b),(d)はそれぞれ第2図
(a)におけるA−A′断面図と第2図(c)における
B−B′断面図である。
第2図(a),(e)においてゲート金属がスリット
状になっている。特に第2図(e)においてはゲート電
極はセンサの受光部に沿った形状をとり、スリットも同
様である。なお、第2図(d)においてはゲート電極が
格子状になっている。
第2図において、11はガラス、石英等で構成される基
板、12は金属で形成されるゲート電極、13はゲート電極
12と半導体14の間を絶縁する透明絶縁層、14は光の入射
によって導電率を変化させる半導体層、15はオーミック
接触層、16,17は一対の主電極、18は入射光を示す。
ガラス基板11(コーニング#70059)上に真空蒸着、
スパッタ法等によりAl,Cr等の金属を1000Å堆積させ、
所望の形状((a),(b)ではスリット状、(c)で
は格子状)にパターニングする。その後の工程は第1の
実施例と同様である。本参考例における作用は、第1の
実施例と同様良好なものであり、ゲート材料は金属を用
いることから加工上の容易性、再現性等より良好であ
り、より好適なものである。
[発明の効果] 以上説明したように、ゲート電極を透明導電膜で形成
することにより、 光入射がゲート電極側から行なうことができ光電流が
増加した。
暗電流は、ゲート電極材に関係なく一定なのでS/N比
が向上する。
という効果があった。
さらに光電変換装置の分光感度特性で短波長側の感度
(青感度)が改良されるという効果も見い出すことがで
きた。
【図面の簡単な説明】
第1図(a),(b)は本発明の実施例を示す模式図で
あり、(a)は断面図、(b)は平面概略図である。第
1図(c)は変形例を示す断面図である。第2図は参考
例を示し(a),(c),(e)は平面図、(c),
(d)はA−A′,B−B′での断面図である。第3図は
光電変換装置の光電流のゲート電極依存特性を示すグラ
フである。第4図は光電変換装置の分光感度特性を示す
グラフである。第5図及び第6図は従来例の光電変換装
置の模式図である。 1,11,71……絶縁基板、2,14,74……半導体層、3,3′,1
5,75……オーミック接触層、4,4′,16,17,76,77……主
電極、5,12,72……ゲート電極、6,13,73……絶縁層。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】基板と、該基板上に形成された半導体層
    と、該半導体層上に形成された一対の主電極と、該半導
    体層に絶縁膜を介して設けられた透明導電膜で形成され
    且つ前記一対の主電極が設けられている半導体層の幅に
    わたって配され、負電位を印加することにより該主電極
    と該絶縁膜との間の該半導体層全体を空乏化するゲート
    電極とを有し、外部から光を該半導体層にゲート電極を
    通して入射させるように構成したトランジスタ構造を有
    する光電変換装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61241970A (ja) * 1985-04-18 1986-10-28 Matsushita Electric Ind Co Ltd 薄膜イメ−ジセンサ−
JPH0673380B2 (ja) * 1985-08-20 1994-09-14 松下電器産業株式会社 薄膜トランジスタ

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7501234B2 (en) 1989-06-15 2009-03-10 Whitehead Institute For Biomedical Research Stress proteins and uses therefor

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