JP2653131B2 - 光電変換素子 - Google Patents

光電変換素子

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JP2653131B2 JP63258058A JP25805888A JP2653131B2 JP 2653131 B2 JP2653131 B2 JP 2653131B2 JP 63258058 A JP63258058 A JP 63258058A JP 25805888 A JP25805888 A JP 25805888A JP 2653131 B2 JP2653131 B2 JP 2653131B2
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • 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
    • H01L27/14643Photodiode arrays; MOS imagers

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ファクシミリ等の画像入力部に用いる光電
変換素子に関する。
〔従来の技術〕
最近、ファクシミリ等の画像入力部に用いられる光電
変換素子としては、縮小光学系を必要とせず、小型化が
可能であることから、原稿と同一幅の長尺読み取り素子
を用いた密着型イメージセンサーの開発が活発となって
いる。
この密着型イメージセンサーは、光電変換層として水
素化アモルファスシリコン(α−Si:H)半導体を用い、
金属電極と透明電極とで挟んだサンドイッチ構造の光電
変換素子を配列してなるものであるが、構造が簡単で優
れた光電変換特性を示すことから、実用的なデバイスと
して期待されている。
従来のセンサーの断面図を第4図に示す。図中1は絶
縁性基板、2は金属電極、3は半導体層、4は透明電
極、5は透明絶縁膜、5aは透明絶縁膜の開口部、6は配
線金属である。
従来の光電変換素子はガラス基板1上にクロム等の金
属電極膜2をスパッタリング法により約1000Åの膜厚に
形成し、これを帯状にパターニングし共通電極としての
金属電極2を形成する。
次いでプラズマCVD法により膜厚1μmの水素化アモ
ルファスシリコンからなる半導体層3を、シラン(Si
H4)ガスを使用して流量20〜50SCCM、圧力0.2〜0.5Tor
r、基板温度150〜250℃、R.Fパワー10〜50mw/cm2、30〜
60分の条件下で形成する。
続いてDCマグネトロンスパッタリング法により、膜厚
800Åの透明電極層4を酸化インジウム錫を使用して形
成し、更にレジストを塗布し、フォトリソエッチング法
によりパターニングして個別電極としての透明電極4を
形成する。
そしてこのレジストパターンをそのままマスクとして
テトラフルオロメタンと酸素の混合ガスにより半導体層
3をエッチングして個別に分割された半導体層を形成す
る。レジストを除去後、透明絶縁膜を塗布により形成
し、配線金属接続用開口部5aをバターニングにより開口
し、この開口部5aを介して配線金属6を透明電極4と接
続して作製されている(例えば特開昭63−67772号公
報)。
このようにして作製された光電変換素子においては、
金属電極2を介してバイアス電圧を印加しつつ半導体層
に光が照射されると、半導体層にキャリアーが発生し、
配線金属を介してフォト電流(Ip)が得られ、また光が
照射されない時にはバイアス電圧が印加されていても、
半導体層と電極間のショットキー障壁により暗電流は極
めて低い値となり、これにより光センサーとしての機能
を果たしうるものである。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかしながらこのセンサーを作製する工程の中に、ア
ルミニウム等の金属により配線金属を着膜する工程があ
る。この工程はアルミニウム金属をスバッタリングによ
り着膜させる工程であるが、透明電極層界面を衝撃する
ために、アルミニウムが酸化インジウム錫等からなる透
明電極層、更には水素化アモルファスシリコン等からな
る半導体層にまで浸透し、これによりショットキー障壁
が十分には形成されずオーミック接触に近い形となり、
開口部5a面積に比例して暗電流が高くなり、センサーと
しての充分な明暗比が得られないという問題が生じる。
そのため本発明は、上記従来のセンサーとその構造や
作製プロセスを変更することなく、暗電流を低く抑える
ことができ、かつ明暗比の高い光電変換素子の提供を課
題とする。
〔課題を解決するための手段〕
本発明の光電変換素子は、半導体層を金属電極と透明
電極で挟んだサンドイッチ型光電変換素子において、該
透明電極上に絶縁層を設け、該絶縁層上に設けた開口部
を介して配線金属を接続し、かつ該透明電極と配線金属
との接続部に前記半導体層を介して対向する金属電極部
を切り欠いたことを特徴とする。
また、本発明の光電変換素子は、上記の光電変換素子
における切り欠き部の面積が、透明電極と配線金属との
接続部面積の50%以上であることを特徴とする。
更に、本発明の光電変換素子は、上記の光電変換素子
における絶縁層がポリイミドにより形成されること特徴
とする また、本発明の光電変換素子は、半導体層を金属電極
と透明電極で挟んだサンドイッチ型光電変換素子におい
て、該透明電極上に絶縁層を設け、該絶縁層上に設けた
開口部を介して配線金属を接続し、かつ該透明電極と配
線金属との接続部に前記半導体層を介して対向する金属
電極の部分を、バイアス電圧が印加された金属電極の部
分から電気的に絶縁したことを特徴とするものである。
配線部はアルミニウム等の金属によりスパッタリング
により形成するとよい。
金属電極はクロム(Cr)、ニクロム(NiCr)、タング
ステン(W)タンタル(Ta)等を使用しスパッタリング
により形成するとよい。
半導体層は水素化アモルファスシリコンをプラズマCV
D法により形成するとよい。
透明電極は酸化インジウム錫、酸化錫等により形成す
るとよく、プラズマCVD法により形成するとよい。
絶縁層としてはポリイミドを使用するとよく、スパッ
タリング、塗膜等適宜の手段で形成するとよい。
〔作用〕
アルミニウム等の金属を透明電極層上にスバッタリン
グにより着膜させると、透明電極層表面を衝撃するため
に、アルミニウム原子が酸化インジウム錫からなる透明
電極層を損傷し、更には水素化アモルファスシリコン等
の半導体層に浸透し、透明電極層と半導体層間のショッ
トキー障壁が破壊され、オーミック接触に近い形とな
る。そのため配線金属とその透明電極との接続部におい
ては、その面積に比例して暗電流が多く流れ、センサー
としての充分な明暗比が得られなくなるものと考えられ
る。
そのために本発明は、透明電極とその配線金属の接続
部に対抗する金属電極部分を切り欠くことにより、暗電
流の電圧依存性を低く抑えることができ、また透明電極
とその配線金属との接続部を、金属電極におけるバイア
ス電圧印加部と絶縁層を介して絶縁することにより、透
明電極とその配線金属との接続部においてはバイアス電
圧が印加されていない状態とすることができ、垂直方向
に電界が存在しないので、暗電流を低く抑えることがで
きるものである。
以下、図面に従い実施例を説明する。
〔実施例〕
第1図は本発明の光電変換素子を示す図で、第1図
(a)はその平面図、第1図(b)はそのA−A線での
断面図、第2図は本発明の光電変換素子の作製過程を説
明するための図、第3図は本発明の光電変換素子の他の
実施例を示す図で、第3図(a)はその断面図、第3図
(b)はその平面図である。
なお、図中2aは金属電極の開口部を示し、上記第4図
における番号と同一のものは同一内容を示す。
まず本発明の光電素子の製造方法を第1図、及び第2
図により説明する。
まず第2図(a)に示すように絶縁性基板1としてガ
ラスを用い、その上にクロムを用いて金属電極2を約10
00Åの膜厚にスパッタリング法により着膜し、第1図
(a)に示すような帯状の形状にフォトリソエッチング
し、共通電極を形成する。その際後で形成する透明絶縁
膜の開口部5aに対向する切り欠き開口部2aを有するパタ
ーンとしておく。
次いで第2図(c)に示すように、半導体層3として
水素化アモルファスシリコンを約1.5μm、更にその上
に透明電極4を酸化インジウム錫を約700Åの膜厚にス
パッタリングにより形成し、まず透明電極層4をフォト
リソエッチングにより、次いで半導体層3をテトラフル
オロメタンと酸素により通常の条件でドライエッチング
により各々第1図(a)に示すような受光部形状にパタ
ーニングする。
更に第2図(d)に示すように、透明絶縁層5として
ポリイミドを約1.5μmの膜厚で塗膜形成し、次いで開
口部5aを、第1図(a)に示すような形状にパターニン
グする。この際開口部5aの大きさを金属電極に開口部2a
より小さくフォトリソエッチングする。
そして第2図(f)に示すようにその上に配線金属6
としてアルミニウム金属を約1.5μの膜厚にスパッタリ
ングにより着膜し、第2図(g)、第1図(a)に示す
ような形状に配線金属6をフォトリソエッチングし、本
発明の光電変換素子を作製する。
次に第3図に本発明の光電変換素子の他の実施例を示
す。
第3図(a)に示す本発明の光電変換素子は、配線金
属6と透明電極との接続部(ロ)と、光電変換素子にお
ける受光部(イ)とを分離した構造を有するものであ
る。
その作製方法としては、まず基板1上に金属電極2、
半導体層3を順次着膜し、同図(b)に示すように分離
した形状に金属電極2、半導体層3をパターニングす
る。次いでポリイミドからなる透明絶縁層5を着膜さ
せ、上記金属電極2、半導体層3のパターン上に開口部
をレジストを介してエッチングにより開口する。そして
透明電極4として上記第1図に示す実施例同様に水素化
アモルファスシリコンを着膜させ、第3図(b)に示す
ような形状にパターニングする。
次いで上記第1図に示す実施例同様に透明絶縁層5を
ポリイミドを使用して形成し、開口部5aをパターニング
により開口する。そしてその上に配線金属6をアルミニ
ウム金属を使用して約1.5μの膜厚にスパッタリングに
より形成し、第3図(b)に示すような形状に配線金属
6をパターニングする。
こうして第3図(a)に示すような受光部(イ)と配
線金属6と透明電極との接続部(ロ)とを絶縁層5によ
り電気的に絶縁した構造とすることができるが、受光部
(イ)におえる金属電極部2をバイアス電源VBに接続
し、一方配線金属6を駆動回路部(図示せず)に接続
し、フォト電流を取り出すようにする。
〔発明の効果〕
本発明の光電変換素子は、配線金属と透明電極との接
続部に対向する金属電極に、該接続部面積に対応する切
り欠きを設けるか、または透明電極とその配線金属との
接続部を金属電極におけるバイアス電圧印加部と絶縁層
を介して絶縁することにより、透明電極と金属電極間に
電圧が印加しても配線金属と透明電極との接続部に対応
する部分は電圧が印加されないので、従来のセンサーと
その構造、または作製プロセスを変更することなく、暗
電流を低下させることができ、センサーとしての明暗比
を高くすることができるものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の光電変換素子を示す図で、第1図
(a)はその平面図、第1図(b)はそのA−A線での
断面図、第2図は本発明の光電変換素子の作製過程を説
明するための図、第3図は本発明の光電変換素子の他の
実施例を示す図で、第3図(a)はその断面図、第3図
(b)はその平面図、第4図は従来の光電変換素子の断
面図である。 図中1は絶縁性基板、2は金属電極、2aは金属電極の開
口部、3は半導体層、4は透明電極、5は透明絶縁膜、
5aは透明絶縁膜の開口部、6は配線金属である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−172367(JP,A) 特開 昭61−50362(JP,A) 特開 昭63−3458(JP,A)

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】半導体層を金属電極と透明電極で挟んだサ
    ンドイッチ型光電変換素子において、該透明電極上に絶
    縁層を設け、該絶縁層上に設けた開口部を介して配線金
    属を接続し、かつ該透明電極と配線金属との接続部に前
    記半導体層を介して対向する金属電極部を切り欠いたこ
    とを特徴とする光電変換素子。
  2. 【請求項2】上記切り欠き部の面積が、透明電極と配線
    金属との接続部面積の50%以上であることを特徴とする
    請求項1記載の光電変換素子。
  3. 【請求項3】上記絶縁層がポリイミドにより形成される
    こと特徴とする請求項1記載の光電変換素子。
  4. 【請求項4】半導体層を金属電極と透明電極で挟んだサ
    ンドイッチ型光電変換素子において、該透明電極上に絶
    縁層を設け、該絶縁層上に設けた開口部を介して配線金
    属を接続し、かつ該透明電極と配線金属との接続部に前
    記半導体層を介して対向する金属電極の部分を、バイア
    ス電圧が印加された金属電極の部分から電気的に絶縁し
    たことを特徴とする光電変換素子。
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