JP2880188B2 - 受光デバイス - Google Patents

受光デバイス

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JP2880188B2
JP2880188B2 JP1218522A JP21852289A JP2880188B2 JP 2880188 B2 JP2880188 B2 JP 2880188B2 JP 1218522 A JP1218522 A JP 1218522A JP 21852289 A JP21852289 A JP 21852289A JP 2880188 B2 JP2880188 B2 JP 2880188B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は抵抗加熱蒸着用ボートを用いて形成した導電
性薄膜を電極に用いる受光デバイスに関する。
〔従来の技術〕
従来、光センサ,一次元ラインセンサ,撮像デバイス
等の受光デバイス用透明電極として、酸化インジウムを
主体とする透光性密電膜が広く用いられている。上記酸
化インジウムを主体とする透光性導電膜を形成する手段
の一つとして、Inを主体とする合金を酸素雰囲気中で加
熱蒸発せしめ、加熱基板上に酸化インジウムを主体とす
る透光性導電膜を得る方法が知られている。(例えば、
応用物理,第49巻,第1号,2〜10頁、1980年)。
これらの従来例では、一般に酸素雰囲気中でInを主体
とする合金を蒸発させるためにMo又はTa製舟形ボート
や、多孔質性アルミナをコーティングしたW製バスケッ
ト形ボート等が蒸着用ボートとして用いられてきた。
〔発明が解決しようとする課題〕
上記従来技術は蒸着用ボートが雰囲気ガスないしは蒸
発源材料と反応して次のような障害を発生する点につい
ての配慮がなされていなかった。
(1)Mo,Ta,Wが雰囲気ガスの酸素と反応して蒸発し、
基板に不純物となって混合する。
(2)Mo,Ta,Wが蒸発源材料と反応して劣化し、蒸発が
不安定になる。
(3)Wボートにコーティングした多孔質アルミナに亀
裂が入り、微小破片が基板に付着したり、亀裂部に溶融
した蒸発源材料が侵透してWと反応し、ボートが劣化す
る。
本発明の目的は、上記問題を解決し得る蒸着用ボート
を用いて形成した、不純物や微粒子状付着物のない良好
な特性を有する透明導電性蒸着薄膜を電極に用いること
により、受光デバイスの性能を大幅に改善することにあ
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、蒸着用ボートを、側面に
1個以上の円形状又はスリット状の貫通した穴を有する
絶縁性硬質セラミック部材と、該穴に貫通せしめた金属
線または金属薄板とから構成し、Pt、Ir又はRhの少なく
とも一者からなる金属縁又は金属薄板に通電して、該セ
ラミック部材上部に配置した蒸発源材料を酸素系雰囲気
中で蒸発せしめ、酸化インジウム系薄膜からなる透明電
極を形成する。
〔作用〕
第1図は本発明一実施例の蒸着用ボートの外観図を示
す。図中の1は絶縁性硬質セラミック、2は金属線,3は
金属薄板,4は蒸発源材料を充填するための窪みである。
窪み4は側面から貫通した穴に達しない様に形成する。
絶縁性硬質セラミック1の材料としてはAl2O3が好適
であるが、Al2O3,SiO2,BeO,ZrO2,Y2O3,TiO2,MgO,Nb2
O5,CaO,Na2O,Si3N4,SiCないしThO3の少くとも一者から
なってもさしつかえない。絶縁性硬質セラミック1の側
面の形状は必ずしも円形又は長方形である必要はなく、
楕円形、正方形又は三角形等であっても良い。また、側
面から貫通している円形状ないしはスリット状の穴は複
数個であっても良い。さらにまた、窪み4は絶縁性硬質
セラミック上面の中央部近傍に複数個もうけることもで
きる。
第2図は本発明の蒸着用ボートを用いた真空蒸着装置
の概略図を示す一例である。図中の5は蒸着用ボート、
6は蒸発源材料、7は電流端子、8はシャッター、9は
基板ホルダー、10は基板、11はヒータ,12はベルジャ
ー、13は排気バルブ、14は酸素導入バルブである。
第1図(b)の本発明による蒸着用ボートを電流端子
7に取り付ける。金属薄板にはPt薄板を使用する。該蒸
着用ボートの窪みにIn金属を充填する。
次に基板ホルダー9に基板10を配置し、ベルジャー12
内を高真空に排気したのち、基板10をヒータ11により所
定の温度に加熱保持する。次に酸素ガスを導入してベル
ジャー12内を所定の圧力に保持し、蒸着用ボート5に通
電し、絶縁性硬質セラミックを介してIn金属を加熱溶解
蒸発せしめ、酸化反応により基板10上に酸化イソジウム
からなる透明導電膜を得る。
上記金属薄板は必ずしもPtである必要はなく、Ir,Rh
でも良い。又上記では、蒸発源材料としてIn金属を用い
た場合について述べたが、金属InがSb,Cd,Zn,Ti等を微
量含有しても差しつかえない。又蒸着時の雰囲気ガスと
しては酸素のみでなく、例えば、水蒸気,炭酸ガス等を
含んでもよく、窒素,アルゴン等で希釈して用いてもよ
い。
第3図は、第2図の真空蒸着装置を用いて、酸素ガス
5×10-3Torr中でSnを5重量%含有するIn-Sn系合金を
蒸発させることにより作成した酸化インジウム系薄膜の
比抵抗および透過率と蒸着時の基板温度の関係を示す図
である。基板温度100℃以上で形成した酸化インジウム
膜は比抵抗1.5×10-3Ω・cm以下、可視光透過率85%以
上の良好な透明導電性を示す。また、基板温度80〜300
℃の領域では膜表面の平滑性が極めて良好で、微粒子状
の面欠陥もほとんどない。
以上述べた様に、本発明の蒸着用ボートを使用すれ
ば、平滑性にすぐれた良好な特性を有する良質な透光性
導電膜が、安定かつ再現性良く得られる。
本発明の蒸着用ボートは、発熱体である金属線又は金
属薄板を絶縁性硬質セラミックでおおいつつむ様に構成
されるため、熱の利用効率が高いだけでなく構造が単純
で、セラミックから金属線又は金属薄板が容易に脱着で
きるために、それぞれ個別の撰別で浄化できるなどの利
点がある。
第8図は本発明の一実施例の光導電型撮像管の断面図
を示す。
23は透光性ガラス基板、24は透明導電膜、25は正孔注
入阻止層、26は光導電層,27は電子注入阻止層、28はメ
ッシュ、29は走査電子ビーム、30は電子銃、31は外囲器
である。
第8図において、透明導電膜24には前述のボートを用
いて形成した酸化インジウム系透明導電膜を用い、正孔
注入阻止層25にCeO2薄膜、光導電膜26にSe系非晶質半導
体、電子注入阻止層27に多孔質Sb2S3薄膜を用いた。本
実施例の撮像管は従来法、例えばスパッタリング法によ
る酸化インジウム系透明電極を用いた撮像管に比べて、
暗電流、白点状の画面欠陥が少く、より高い電圧を印加
して動作させることが可能となるために、より高感度の
撮像が実現できた。
本発明による上記透明導電膜は上述の如き撮像管だけ
でなく、透光性基板と透明電極と光導電膜とを少くとも
具備してなる受光デバイス、例えば、光センサー、一次
元ラインセンサ等の透明電極に使用しても撮像管の場合
と同様に暗電流ないしは局所的画像欠陥の少い良好な受
光デバイスが実現できることは勿論である。
〔実施例〕
以下、本発明の具体的実施例について説明する。
実施例1. 第4図はAl2O3成形体からなる絶縁性硬質セラミック
部材1と2本のPt線2からなる蒸着用ボート5を示す。
このボート5を第2図の真空蒸着装置に設置し、Pt線を
電流端子7に接続した。次にSnを5重量%含有せしめた
In-Sn合金からなる蒸発源材料6を上記ボートの中央部
窪みに充填し、基板を基板ホルダー9に配置し、ベルジ
ャー12内を真空度5×10-6Torr以下に排気した。上記基
板を150℃に加熱保持し、排気バルブ13と酸素導入バル
ブ14の開口率を調節してベルジャー内の圧力を5×10-3
Torrに保持し、基板温度ならびにベルジャー内の圧力を
定常状態に保ち、次いで上記蒸着用ボート5のPt線2に
通電してIn-Sn合金を加熱蒸発させ、基板表面に酸化反
応により膜厚30nmの酸化インジウムを主体とする透明導
電膜を形成した。得られた酸化インジウム系薄膜の比抵
抗は1.0×10-3Ω・cmで、可視光の透過率は85%以上で
あった。
なお、蒸着用ボート5に、第4図、第5図および第6
図に示す構造のものを用いてもよい。
参考例1 本参考例で用いる蒸着用ボートの概略図を第6図に示
す。図の(a)はボートの平面図、(b)は線XX′の切
断面、(c)線YY′の切断面を示す図である。本蒸着用
ボートはAl2O3を主体とする上部絶縁性硬質セラミック
1,下部絶縁性硬質セラミック1′,2本の金属線2および
金属薄板3とからなる。
第7図に本参考例で用いた真空蒸着装置の概略図を示
す。(a)は真空蒸着装置の断面図、(b)はターンテ
ーブルの上面図である。図中の15は蒸着用ボート、16は
電流端子、17はシャッタ、18はターンテーブル、19は基
板、20はベルジャー、21は排気バルブ、22は回転モータ
である。
本真空蒸着装置では第6図の蒸着用ボートを2個使用
する。一方の蒸着用ボートの下部セラミックの半球状窪
みには、蒸発源材料としてSeを充填し、他方のボートに
はTeを充填し、それぞれ第7図の電流端子16に取り付
け、蒸着用基板19をターンテーブル18に配置する。ベル
ジャー内20を真空に排気したのち、ターンテーブル18を
回転させながら、それぞれのボートに通電し、それぞれ
のボートからの蒸発量を制御しつつ基板にSeとTeを循環
的に蒸着せしめてSeとTeからなる非晶質半導体膜を形成
した。
実施例2. 撮像管用の透光性ガラス基板上に実施例1と同じ方法
で酸化インジウムを主体とする透光性導電膜を形成し
た。その上に別の真空蒸着装置で正孔注入阻止層として
膜厚20nmの酸化セリウム薄層を形成した。次に参考例1
と同じ方法で膜厚2μmのSe-Teからなる非晶質半導体
膜を形成し、その上に、不活性ガス雰囲気中でSb2S3
蒸着せしめ、膜厚100nmの電子ビームランディング層を
形成して撮像管ターゲットを得た。上記撮像管ターゲッ
トを電子銃を内蔵した撮像管匡体に組み込み、内部を真
空封止して光導電形撮像管を得た。
第9図ならびに第10図は、それぞれ実施例2により作
成した光導電形撮像管における電流とターゲット印加電
圧の関係ならびに白点状画面欠陥数とターゲット印加電
圧の関係を示す図である。光導電膜はTeを1重量%含有
するSe系非晶質半導体からなる。第9図および第10図の
実線が本実施例によるものの特性であり、破線は透明電
極にスパッタリング法で作成した酸化インジウム系透明
導電膜を使用した場合の特性である。
第9図に於いて、信号電流はターゲット電圧の増加と
ともに増大し、のち一旦飽和傾向を示すが更にターゲッ
ト電圧を高めると、Se系非晶質層内で電荷の増倍を生じ
て信号電流が急激に増加し、利得が1より大になる。図
中の領域Aがアバランシェ増倍領域である。
透明導電膜をスパッタリング法で作成した撮像管では
領域Aまで電圧を高めると第9図および第10図からわか
るように、暗電流が増加したりモニタ上に白点状画面欠
陥が発生しやすい欠点があったが、本発明と実施した撮
像管では、上記欠点が大幅に改善され、より高い電圧で
の動作が可能となり、十分な増倍効果が得られた。
〔発明の効果〕
本発明によれば、不純物ならびに微粒状欠陥の少い良
好な特性を有する蒸着膜が形成できる。さらに、上記蒸
着膜を撮像管等の受光デバイスに使用すれば、従来にな
い高性能のデバイス特性が実現でき、工業的効果が極め
て大きい。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の蒸着用ボートの外観図、第2図は本発
明の実施例に用いた真空蒸着装置の概略図、第3図は本
発明で得られた酸化インジウム系薄膜の比抵抗および透
過率と蒸着時の基板温度の関係を示す図、第4図,第5
図は本発明の蒸着用ボート外観図、第6図は本発明の他
の蒸着用ボートの上面図、側断面図および縦断面図、第
7図は本発明の参考例1に用いた真空蒸着装置の概略
図、第8図は半導電形撮像管の断面を示す図、第9図は
本発明により作成した光導電形撮像管における電流とタ
ーゲット印加電圧の関係を示す図、第10図は本発明によ
り作成した光導電形撮像管における白点状画面欠陥数と
ターゲット印加電圧の関係を示す図である。 1,1′……絶縁性硬質セラミック、2……金属線、3…
…金属薄板、4……窪み、5,15……蒸着用ボート、6…
…蒸発源材料、7,16……電流端子、8,17……シャッタ、
9……基板ホルダー、10,19……基板、11……ヒータ、1
2,20……ベルジャー、13,21……排気バルブ、14……酸
素ガス導入バルブ、18……ターンテーブル、22……回転
モータ、23……透光性ガラス基板、24……透明導電膜、
25……正孔注入阻止層、26……光導電膜、27……電子注
入阻止層、28……メッシュ、29……走査電子ビーム、30
……電子銃、31……外囲器である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 平井 忠明 東京都国分寺市東恋ケ窪1丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (56)参考文献 特開 昭63−304551(JP,A) 特開 昭48−74432(JP,A) 特開 昭63−21732(JP,A) 実公 昭44−31219(JP,Y1) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) C23C 14/00 - 14/58 H01L 31/00 - 31/18 H01J 29/00 - 29/45

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】透光性基板、透明電極および光導電膜を具
    備した受光デバイスにおいて、上記透明電極は、側面に
    1個以上の貫通した円形状又はスリット状の穴を設け且
    つ上面中央部近傍に蒸発源材料を充填するための窪みを
    設けた絶縁性硬質セラミック部材と、該穴に貫通せしめ
    たPt、Ir又はRhの少なくとも一者からなる金属線又は金
    属薄板と、からなる蒸着用ボートを用いた酸素系雰囲気
    中での抵抗加熱により、上記透光性基板上に形成された
    酸化インジウム系薄膜からなることを特徴とする受光デ
    バイス。
  2. 【請求項2】上記受光デバイスは上記光導電膜と上記透
    明電極とが整流性接触をなす撮像管であり、上記光導電
    膜はSeを主体とする非晶質半導体からなることを特徴と
    する請求項1記載の受光デバイス。
  3. 【請求項3】上記絶縁性硬質セラミック部材はAl2O3,Si
    O2,BeO,ZrO2,Y2O3,TiO2,MgO,Nb2O5,CaO,Na2O,Si3N4,SiC
    又はThO3の少なくとも一者からなることを特徴とする請
    求項1又は2に記載の受光デバイス。
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