JP2717015B2 - カラーセンサ - Google Patents
カラーセンサInfo
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- JP2717015B2 JP2717015B2 JP2067648A JP6764890A JP2717015B2 JP 2717015 B2 JP2717015 B2 JP 2717015B2 JP 2067648 A JP2067648 A JP 2067648A JP 6764890 A JP6764890 A JP 6764890A JP 2717015 B2 JP2717015 B2 JP 2717015B2
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Description
【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ 本発明は非晶質シリコン層を光電変換層としたカラー
センサに関するものである。
センサに関するものである。
＜従来の技術＞ 従来のカラーセンサは第４図の断面模式図に示すよう
な構造をしていた。これは、光の入射する透明基板２、
紫外光カットフィルタ３、赤外光カットフィルタ８、R.
G及びＢのカラーフィルタ4c.4b及び4a、透明電極からな
る第１の電極５、光電変換層６、第２の電極７がこの順
に積層されて形成されたものである。
な構造をしていた。これは、光の入射する透明基板２、
紫外光カットフィルタ３、赤外光カットフィルタ８、R.
G及びＢのカラーフィルタ4c.4b及び4a、透明電極からな
る第１の電極５、光電変換層６、第２の電極７がこの順
に積層されて形成されたものである。
＜発明が解決しようとする課題＞ 光電変換層６が結晶シリコンの場合には、長波長感度
が大きいために、赤外光カットフィルタ８は不可欠であ
る。
が大きいために、赤外光カットフィルタ８は不可欠であ
る。
これに対して、非晶質シリコンを光電変換層６に用い
た場合には、長波長光に対する感度が小さいので赤外光
カットフィルタ８を省くことが可能である。第５図に非
晶質シリコンを光電変換層６に用いて赤外カットフィル
タ８を除いたカラーセンサの分光感度特性を示す。同図
中21はフィルタ4a.4b.4cを除いた場合の光電変換層６の
分光感度特性、同図中22.23及び24はそれぞれＢ（ブル
ー）のフィルタ4a、Ｇ（グリーン）のフィルタ4b及びＲ
（レッド）のフィルタ4cの下での光電変換層６の分光感
度特性である。
た場合には、長波長光に対する感度が小さいので赤外光
カットフィルタ８を省くことが可能である。第５図に非
晶質シリコンを光電変換層６に用いて赤外カットフィル
タ８を除いたカラーセンサの分光感度特性を示す。同図
中21はフィルタ4a.4b.4cを除いた場合の光電変換層６の
分光感度特性、同図中22.23及び24はそれぞれＢ（ブル
ー）のフィルタ4a、Ｇ（グリーン）のフィルタ4b及びＲ
（レッド）のフィルタ4cの下での光電変換層６の分光感
度特性である。
しかしながら、同図からもわかるように、このカラー
センサでは赤から赤外にかけての波長領域において、分
光感度特性に異常が生じる。このために、従来は非晶質
シリコンを光電変換層６に用いた場合も、赤外光カット
フィルタ８を設けて上記異常の発生を防いでいる。
センサでは赤から赤外にかけての波長領域において、分
光感度特性に異常が生じる。このために、従来は非晶質
シリコンを光電変換層６に用いた場合も、赤外光カット
フィルタ８を設けて上記異常の発生を防いでいる。
以上に鑑み、本発明は非晶質シリコンを光電変換層に
用いて赤外カットフィルタを用いないカラーセンサを提
供することを目的とする。
用いて赤外カットフィルタを用いないカラーセンサを提
供することを目的とする。
＜課題を解決するための手段＞ 上記目的を達成するために、本発明では、光電変換層
が第１の電極と第２の電極に挾まれ、上記第１の電極側
を入射側として該入射側にカラーフィルタを有するカラ
ーセンサにおいて、上記光電変換層を非晶質シリコン層
とし、該非晶質シリコン層と上記第２の電極の間に光吸
収層を設ける。
が第１の電極と第２の電極に挾まれ、上記第１の電極側
を入射側として該入射側にカラーフィルタを有するカラ
ーセンサにおいて、上記光電変換層を非晶質シリコン層
とし、該非晶質シリコン層と上記第２の電極の間に光吸
収層を設ける。
上記光吸収層としては、吸収係数の大きいものが良
く、また屈折率がその界面の非晶質シリコン層の屈折率
に等しいものが良い。さらに、上記光吸収層は非晶質シ
リコン層及び第２の電極とオーミック接触がとれるもの
が良く、導電率が大きいものが良い。該誘電率は１×10
-6（Ω・cm）-1以上であるのが良い。以上の条件を満た
す材料としては、例えばａ−Si、ａ−SiGeがある。
く、また屈折率がその界面の非晶質シリコン層の屈折率
に等しいものが良い。さらに、上記光吸収層は非晶質シ
リコン層及び第２の電極とオーミック接触がとれるもの
が良く、導電率が大きいものが良い。該誘電率は１×10
-6（Ω・cm）-1以上であるのが良い。以上の条件を満た
す材料としては、例えばａ−Si、ａ−SiGeがある。
＜作 用＞ 上記第５図に示した赤外カットフィルタを除いた場合
に生じる分光感度特性の異常は、光電変換層である非晶
質シリコン層が薄膜であるために生じる光の干渉効果が
原因となっている。すなわち光電変換層として用いる非
晶質シリコン層は劣化による感度低下を防ぐために薄く
形成する。この非晶質シリコン層は長波長の光に対する
吸収係数が小さいために、B.Gのフィルタを通過してく
る入射光をほぼ全部吸収するが、Ｒのフィルターを通過
してくる入射光は十分に吸収せず、特に赤外光はほとん
ど吸収しない。ところが、非晶質シリコン層で吸収され
なかった上記の入射光は、第２の電極と非晶質シリコン
層界面で反射され、さらに該反射された光が非晶質シリ
コン層と第１の電極の界面で反射されて、多重反射をす
ることになる。そしてこれらの光が互いに干渉して、上
記第５図に示したような分光感度特性の異常が生じる。
に生じる分光感度特性の異常は、光電変換層である非晶
質シリコン層が薄膜であるために生じる光の干渉効果が
原因となっている。すなわち光電変換層として用いる非
晶質シリコン層は劣化による感度低下を防ぐために薄く
形成する。この非晶質シリコン層は長波長の光に対する
吸収係数が小さいために、B.Gのフィルタを通過してく
る入射光をほぼ全部吸収するが、Ｒのフィルターを通過
してくる入射光は十分に吸収せず、特に赤外光はほとん
ど吸収しない。ところが、非晶質シリコン層で吸収され
なかった上記の入射光は、第２の電極と非晶質シリコン
層界面で反射され、さらに該反射された光が非晶質シリ
コン層と第１の電極の界面で反射されて、多重反射をす
ることになる。そしてこれらの光が互いに干渉して、上
記第５図に示したような分光感度特性の異常が生じる。
分光感度特性の異常の生じる原因が上記のようなもの
であるので、本発明によって光吸収層を設ければ、該光
吸収層により上記入射光の第２の電極での反射光の発生
を防止して、光の干渉をなくし、分光感度特性の異常が
生じるのを防ぐ。
であるので、本発明によって光吸収層を設ければ、該光
吸収層により上記入射光の第２の電極での反射光の発生
を防止して、光の干渉をなくし、分光感度特性の異常が
生じるのを防ぐ。
したがって、上記光吸収層は、第２の電極の形成され
る、反射を防止したい場所にのみ形成すれば足りる。
る、反射を防止したい場所にのみ形成すれば足りる。
また、一般に吸収される光の量Ｉは Ｉ＝I0（１−ｅ−αｄ）.I0:入射光量 で与えられるために、吸収係数αが大きいと、膜厚ｄを
うすくすることができる。尚、膜厚をうすくすることで
形成時間の短縮化がはかれて有利となる。
うすくすることができる。尚、膜厚をうすくすることで
形成時間の短縮化がはかれて有利となる。
また、上記光吸収層の屈折率がその界面の非晶質シリ
コン層の屈折率に等しいと、その界面での反射が防止さ
れる。
コン層の屈折率に等しいと、その界面での反射が防止さ
れる。
さらに、導電率が大きいとジュール熱による信号損失
が小さくなり、オーミック接触がとれていることと共に
集電効率を良くする。
が小さくなり、オーミック接触がとれていることと共に
集電効率を良くする。
＜実施例＞ 第１図は本発明の一実施例を示すカラーセンサの断面
模式図である。
模式図である。
本カラーセンサは以下のようにして作製する。
まず、ガラスの透明基板２上にTiO2.SiO2.Al2O3等を
電子ビーム蒸着により膜として形成して紫外光カットフ
ィルタ３を形成する。次に該カットフィルタ３上にR.G
及びＢのカラーフィルタ4c.4b及び4aを印刷により形成
し、続いてITOを電子ビーム蒸着して透明電極からなる
第１の電極５を形成する。次に、第１の電極５上にｐ
型.i型及びｎ型の非晶質シリコン層6a.6b及び6cをこの
順に下記表１に示す条件でグロー放電分解法により形成
する。そして、上記ｎ型の非晶質シリコン層6cの上に光
吸収層１を非晶質ゲルマアロイ（ａ−SiGe）膜で形成す
る。該ａ−SiGe膜は上記非晶質シリコン層と同じ装置を
用いて下記表１に示す条件でグロー放電分解法により連
続して形成した。最後に第２の電極７を電子ビーム蒸着
によりニッケルで形成する。
電子ビーム蒸着により膜として形成して紫外光カットフ
ィルタ３を形成する。次に該カットフィルタ３上にR.G
及びＢのカラーフィルタ4c.4b及び4aを印刷により形成
し、続いてITOを電子ビーム蒸着して透明電極からなる
第１の電極５を形成する。次に、第１の電極５上にｐ
型.i型及びｎ型の非晶質シリコン層6a.6b及び6cをこの
順に下記表１に示す条件でグロー放電分解法により形成
する。そして、上記ｎ型の非晶質シリコン層6cの上に光
吸収層１を非晶質ゲルマアロイ（ａ−SiGe）膜で形成す
る。該ａ−SiGe膜は上記非晶質シリコン層と同じ装置を
用いて下記表１に示す条件でグロー放電分解法により連
続して形成した。最後に第２の電極７を電子ビーム蒸着
によりニッケルで形成する。
本実施例のａ−SiGe膜はPH3ガスを導入することによ
りｎ型の半導体となっている。これはａ−SiGe膜からな
る光吸収層１とこれと接するｎ型の非晶質シリコン層6c
との間にバリアーが形成されるのを防ぎ、オーミック接
触がとれるようにして、非晶質シリコン層に光が入射し
て発生する電流の第２の電極７への流入効果を良くする
ためである。したがって、光電変換層が本実施例のｐ−
ｉ−ｎ構造からｎ−ｉ−ｐ構造となり、光吸収層１がｐ
型の非晶質シリコン層と接する場合には、ａ−SiGe膜は
ｐ型とする。しかしながら、光電変換層は本実施例のよ
うにｐ−ｉ−ｎ構造としてｐ型の非晶質シリコン層側か
ら光を入射した方が光電変換層の劣化が少なく好まし
い。
りｎ型の半導体となっている。これはａ−SiGe膜からな
る光吸収層１とこれと接するｎ型の非晶質シリコン層6c
との間にバリアーが形成されるのを防ぎ、オーミック接
触がとれるようにして、非晶質シリコン層に光が入射し
て発生する電流の第２の電極７への流入効果を良くする
ためである。したがって、光電変換層が本実施例のｐ−
ｉ−ｎ構造からｎ−ｉ−ｐ構造となり、光吸収層１がｐ
型の非晶質シリコン層と接する場合には、ａ−SiGe膜は
ｐ型とする。しかしながら、光電変換層は本実施例のよ
うにｐ−ｉ−ｎ構造としてｐ型の非晶質シリコン層側か
ら光を入射した方が光電変換層の劣化が少なく好まし
い。
また、PH3ガスの導入によりａ−SiGe膜中にｐがドー
ピングされてイントリンシックな膜に比べてａ−SiGe膜
の導電率が上げられており上記の接触する非晶質シリコ
ン層の導電型とａ−SiGe膜の導電型とを同じにする事と
あいまって、光発生電流の第２の電極７への流入効率を
上げている。この導電率はPH3ガスの導入量を増加して
ｐのドーピング量を増やすことでさらに上げることがで
きる。
ピングされてイントリンシックな膜に比べてａ−SiGe膜
の導電率が上げられており上記の接触する非晶質シリコ
ン層の導電型とａ−SiGe膜の導電型とを同じにする事と
あいまって、光発生電流の第２の電極７への流入効率を
上げている。この導電率はPH3ガスの導入量を増加して
ｐのドーピング量を増やすことでさらに上げることがで
きる。
本実施例のａ−SiGe膜厚は1000Åに設定されており、
これは入射光の80％以上を吸収するという条件を満たす
ように決められたものである。第３図に本実施例の条件
で作製されたａ−SiGe膜の光エネルギーによる吸収係数
を示す。該吸収係数は、SiH4ガスとGeH4ガスの流量比を
調節してａ−SiGe膜中のGeの組成比を変えることで変化
し、GeH4ガスの流量比が小さくなるにつれて小さくな
る。したがって、所定の光吸収量を得るのに必要となる
ａ−SiGe膜厚もこれによって変わる。例えば、上記80％
の吸収条件を満たすように、SiH4ガスを８〜10SCCM.GeH
4ガスを２〜0SCCMの範囲でトータルの流量が10SCCMとな
るようにして上記と同様にａ−SiGe膜を形成するとその
膜厚は1000Å〜5000Åとなる。尚、この時同時に屈折率
も変化する。
これは入射光の80％以上を吸収するという条件を満たす
ように決められたものである。第３図に本実施例の条件
で作製されたａ−SiGe膜の光エネルギーによる吸収係数
を示す。該吸収係数は、SiH4ガスとGeH4ガスの流量比を
調節してａ−SiGe膜中のGeの組成比を変えることで変化
し、GeH4ガスの流量比が小さくなるにつれて小さくな
る。したがって、所定の光吸収量を得るのに必要となる
ａ−SiGe膜厚もこれによって変わる。例えば、上記80％
の吸収条件を満たすように、SiH4ガスを８〜10SCCM.GeH
4ガスを２〜0SCCMの範囲でトータルの流量が10SCCMとな
るようにして上記と同様にａ−SiGe膜を形成するとその
膜厚は1000Å〜5000Åとなる。尚、この時同時に屈折率
も変化する。
GeH4ガスが0SCCMの場合は、すなわちａ−Si膜を形成
することになっており、この時に最も厚い5000Åが必要
となる。この場合には膜厚が厚いために、膜に要求され
る導電率はより大きく、少なくとも１×10-6（Ω・cm）
-1ははなければ、センサとしての実用に耐えなくなる。
導電率を大きくするには、例えばPH3ガスの導入量を増
やし、ドーパンの量を多くすれば良い。
することになっており、この時に最も厚い5000Åが必要
となる。この場合には膜厚が厚いために、膜に要求され
る導電率はより大きく、少なくとも１×10-6（Ω・cm）
-1ははなければ、センサとしての実用に耐えなくなる。
導電率を大きくするには、例えばPH3ガスの導入量を増
やし、ドーパンの量を多くすれば良い。
第２図に本カラーセンサの分光感度特性を示す。前記
第５図に示した従来の赤外カットフィルターを用いない
カラーセンサの分光感度特性と比べると、分光感度特性
の異常がなくなり、Ｒ感度特性が著しく改善されている
のがわかる。
第５図に示した従来の赤外カットフィルターを用いない
カラーセンサの分光感度特性と比べると、分光感度特性
の異常がなくなり、Ｒ感度特性が著しく改善されている
のがわかる。
本実施例では、光吸収層にａ−SiGe膜を用いたので、
光電変換層である非晶質シリコン層と共に連続形成する
ことが可能であり、また光吸収層の厚さも薄くでき、赤
外カットフィルタを用いる場合に比べてプロセスが簡単
となり、コスト面でも有利となる。
光電変換層である非晶質シリコン層と共に連続形成する
ことが可能であり、また光吸収層の厚さも薄くでき、赤
外カットフィルタを用いる場合に比べてプロセスが簡単
となり、コスト面でも有利となる。
さらに、ドーピング量を調節して導電率を容易に変え
ることができ、ゲルマンガス流量を調節して吸収係数さ
らに屈折率を変えることが可能であり、適宜必要な特性
の光吸収層を形成することができる。また、膜厚方向に
膜特性を変化させることも容易である。
ることができ、ゲルマンガス流量を調節して吸収係数さ
らに屈折率を変えることが可能であり、適宜必要な特性
の光吸収層を形成することができる。また、膜厚方向に
膜特性を変化させることも容易である。
尚、光吸収層にａ−Siを用いることも可能であり、こ
の場合には光吸収層の膜厚は厚くなるものの、ゲルマン
ガスを用いる必要がないという利点がある。
の場合には光吸収層の膜厚は厚くなるものの、ゲルマン
ガスを用いる必要がないという利点がある。
＜発明の効果＞ 本発明によれば、非晶質シリコンを光電変換層に用い
て赤外カットフィルタを必要としないカラーセンサを作
成することができ、しかも、光吸収層は光電変換層であ
る非晶質シリコンと共に連続形成が可能であり、赤外カ
ットフィルタを用いる場合に比べてプロセスが簡単にな
り、コスト面でも有利となるという効果を奏する。
て赤外カットフィルタを必要としないカラーセンサを作
成することができ、しかも、光吸収層は光電変換層であ
る非晶質シリコンと共に連続形成が可能であり、赤外カ
ットフィルタを用いる場合に比べてプロセスが簡単にな
り、コスト面でも有利となるという効果を奏する。
第１図は本発明の実施例であるカラーセンサの断面模式
図、第２図は上記実施例のカラーセンサの分光感度特性
図、第３図は本実施例に用いたａ−SiGe膜の吸収係数を
示す図、第４図は従来のカラーセンサの断面模式図、第
５図は従来の赤外カットフィルタを用いないカラーセン
サの分光感度特性図である。 １……光吸収層、4a……Ｂのカラーフィルタ、4b……Ｇ
のカラーフィルタ、4c……Ｒのカラーフィルタ、５……
第１の電極、６……光電変換層、6a……ｐ型の非晶質シ
リコン層、6b……ｉ型の非晶質シリコン層、6c……ｎ型
の非晶質シリコン層、７……第２の電極。
図、第２図は上記実施例のカラーセンサの分光感度特性
図、第３図は本実施例に用いたａ−SiGe膜の吸収係数を
示す図、第４図は従来のカラーセンサの断面模式図、第
５図は従来の赤外カットフィルタを用いないカラーセン
サの分光感度特性図である。 １……光吸収層、4a……Ｂのカラーフィルタ、4b……Ｇ
のカラーフィルタ、4c……Ｒのカラーフィルタ、５……
第１の電極、６……光電変換層、6a……ｐ型の非晶質シ
リコン層、6b……ｉ型の非晶質シリコン層、6c……ｎ型
の非晶質シリコン層、７……第２の電極。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 兼岩 実 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シャープ株式会社内 (56)参考文献 特開 昭58−125865（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−73369（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−182581（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- 【請求項１】光電変換層が第１の電極と第２の電極に挟
まれ、上記第１の電極側を入射側として該入射側にカラ
ーフィルタを有するカラーセンサにおいて、上記光電変
換層が非晶質シリコン層からなり上記光電変換層と上記
第２の電極の間に反射を防止するための光吸収層を有し
ていることを特徴とするカラーセンサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2067648A JP2717015B2 (ja) | 1990-03-16 | 1990-03-16 | カラーセンサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2067648A JP2717015B2 (ja) | 1990-03-16 | 1990-03-16 | カラーセンサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03268369A JPH03268369A (ja) | 1991-11-29 |
| JP2717015B2 true JP2717015B2 (ja) | 1998-02-18 |
Family
ID=13351054
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2067648A Expired - Lifetime JP2717015B2 (ja) | 1990-03-16 | 1990-03-16 | カラーセンサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2717015B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101313413B (zh) * | 2005-11-18 | 2011-08-31 | 株式会社半导体能源研究所 | 光电转换装置 |
| US8053816B2 (en) * | 2006-03-10 | 2011-11-08 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device |
| JP5137418B2 (ja) * | 2006-03-10 | 2013-02-06 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | 半導体装置 |
| KR101384248B1 (ko) | 2006-04-28 | 2014-04-11 | 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 | 광전변환소자 및 광전변환소자의 제작 방법 |
| US7791012B2 (en) | 2006-09-29 | 2010-09-07 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device comprising photoelectric conversion element and high-potential and low-potential electrodes |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58125865A (ja) * | 1982-01-22 | 1983-07-27 | Sanyo Electric Co Ltd | 感光装置 |
| JPS59182581A (ja) * | 1983-03-31 | 1984-10-17 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 光検出半導体素子 |
| JPS6173369A (ja) * | 1984-09-17 | 1986-04-15 | Mitsubishi Electric Corp | 赤外線検出素子 |
-
1990
- 1990-03-16 JP JP2067648A patent/JP2717015B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03268369A (ja) | 1991-11-29 |
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