JPH01128477A - アモルファスシリコン光センサー - Google Patents

アモルファスシリコン光センサー

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JPH01128477A
JPH01128477A JP62286656A JP28665687A JPH01128477A JP H01128477 A JPH01128477 A JP H01128477A JP 62286656 A JP62286656 A JP 62286656A JP 28665687 A JP28665687 A JP 28665687A JP H01128477 A JPH01128477 A JP H01128477A
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amorphous silicon
light
people
electrode
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JP62286656A
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Koichi Haga
浩一 羽賀
Akishige Murakami
明繁 村上
Hiroshi Miura
博 三浦
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Ricoh Research Institute of General Electronics Co Ltd
Ricoh Co Ltd
Original Assignee
Ricoh Research Institute of General Electronics Co Ltd
Ricoh Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 本発明はアモルファスシリコン光センサーに関するもの
である。
〔従来技術〕
アモルアアスシリコンを用いたイメージセンサ−等にお
いて高解像度で、かつ低価格化を実現するためには、素
子を薄膜化し、かつ非分離化することで可能な限り簡単
な構造で高いＳ／Ｎ比が得られることが要求されている
。
従来、アモルファスシリコン光センサーに応用されてい
る一般的な素子構造として、第１図に示す三種類のもの
があげられる。
特開昭５６−２６４７８号公報には窒化物等をブロック
層に用いたｌ’ｌＩｓ型光電変換素子が開発されている
。
第１図（ａ）はＮＩＳ型アモルファスシリコン光センサ
ーの断面図であり、基板（１０１）上に、下部電極（１
０２）、ｉ層（１０３）、絶縁物層（１０４）及び上部
透明電極（１０５）が順次積層されている。ＭＩＳ型の
場合は透明電極とアモルファスシリコン層との間に薄い
絶縁物（Ｓｕｎ、、窒化物等）を設けて素子に整流性を
持たせているが、この絶縁物層は１００Å以下と非常に
薄くなければならないので膜としての均一性に不安があ
る。またＭＩＳ型の場合はアモルファスシリコン層にフ
ラットバンド層が確保されなければならず、素子の膜厚
が１μｍ以上と厚くなってしまう欠点を有している。
特開昭５７−１０６１７９号公報には金属−半導体層の
ショットキー障壁接触を有する光電変換素子が開発され
ている。
第１図（ｂ）は、ショットキー障壁型アモルファスシリ
コン光センサーの素子断面図であり、基板（ｔｘｔ）上
に、下部電極（１１２）、ｉ層（１１３）及びショット
キー障壁用金属層（１１４）が順次積層されている。こ
のショットキー障壁型では、金属とアモルファスシリコ
ン層の接触により生じるショットキー障壁の高さがバイ
アスの印加により変化することを利用して素子に整流性
を持たせている。金属とアモルファスシリコン層との接
触面には５通常薄い酸化膜が介在していることが多く、
またアモルファスシリコン層の未結合手が界面に存在し
ていることなどが考えられることから接触面の制御が困
難であるといえる。
特開昭５６−１４２６８０号にはｐｉｎ型構造の光電変
換素子が開示されている。
第１図（Ｃ）はｐｉｎ型アモルファスシリコン光センサ
ーの素子断面図であり、基板（１２１）上に、下部７ｔ
！極（１２２）、ｎ層（１２３）、　ｉ層（１２４）、
　Ｉ）層（１２５）及び上部透明電極（１２６）が順次
積層されている。
ｐｉｎ型の場合は、素子の厚さを薄くすることが可能で
ある。しかしアモルファスシリコンのｐ型、ｎ型の導電
率は１Ｏ−３（Ｓ−ｃ＋ｍ−１）以上と大きいためにｐ
ｉｎ構造とした場合に２層、ｎ層の直列抵抗が無視でき
なくなる。このために素子間を分離する必要があり、加
工プロセスが複雑となってくる。また不純物をドーピン
グしてｐ。
ｎ制御を行なうために素子の熱安定性に不安が生じると
いう欠点もある。
〔目　　的〕
本発明は従来の欠点を克服した、素子の膜厚が薄く、高
いＳ／Ｎ比が確保でき、かつ光を多方向から導入できる
アモルファスシリコン光センサーを提供することを目的
とする。
〔構　　成〕
本発明者等は前記目的を達成するために鋭意研究した結
果、支持体上に順次、下部電極、アモルファスシリコン
光電変換層及び上部電極を有するアモルファスシリコン
光センサーにおいて、前記下部及び上部電極に導電性酸
化物あるいは導電性窒化物の少なくとも一方を用い、光
入射方向における電極が使用する光の波長において高い
透光性を有する材料により構成されることを特徴とする
アモルファスシリコン光センサーを提供することによっ
て前記目的が達成できることを見出した。
本発明のアモルファスシリコン光センサーの好ましい実
施態様としては、光電変換層が多層構造で構成され、少
なくともその中の一層が酸素原子あるいは窒素原子の少
なくとも一方を含有する水素化アモルファスシリコン層
で構成されていることを特徴としている。
本発明のアモルファスシリコン光センサーの別の好まし
い実施態様としては、光電変換層の導電性酸化物あるい
は導電性窒化物に接する層の少なくとも一方が、これら
導電性酸化物あるいは導電性窒化物の構成原子の少なく
とも一種が含まれていることを特徴としている。
本発明のアモルファスシリコン光センサーのさらに別の
好ましい実施態様としては、光電変換層゛の導電性酸化
物あるいは導電性窒化物に接する層が周期律表の第■族
あるいは第■族の添加物を含むことを特徴としている。
第２図は本発明におけるアモルファスシリコン光センサ
ーの素子断面図である。支持体（２０１）は、透明基板
もしくは使用する光の波長に対して高い透光性を示す゛
基板を用いる。支持体（２０１）上に、順次積層された
下部電極（２０２）　、光電変換層（２０３）、及び上
部電極（２０４）により本発明による光センサーは構成
される。
上部電極及び下部電極材料としては、導電性酸化物もし
くは導電性窒化物を使用し、光の入射側は使用する光の
波長に対して高い透光性を示すもので構成される。電極
を上記材料で構成することにより、光電変換層への光の
入射方向は、上部電極側光入射方向（２０６）と、支持
体を通る下部電極側光入射方向（２０５）の二つの方向
が可能となる。もしくは両方向からの光の入射が可能と
なる。上記の様に本発明における光センサーは光の入射
方向が二通りあり、幅広い応用が可能である。
光電変換層２０３は、水素、ハロゲン、重水素のうち少
なくとも１つを含むアモルファスシリコン層を主構成要
素とする。添加物がない場合のアモルファスシリコン膜
はｎ−型であり、微量の■族原子を添加することでｉ型
もしくはＰ″″型となる。上記アモルファスシリコン層
はｎ−型、あるいはｉ型、あるいはｐ−型であってもよ
いものとする。
本発明は、光電変換層２０３において水素を含むアモル
ファスシリコン（ａ−Ｓｉ：Ｈ）を主構成要素として考
えた場合、酸素原子を含有する水素化アモルファスシリ
コン層（ａ−５Ｌ：Ｏ：Ｈ層）との二層構造であること
、もしくは、ａ−５ｉ：Ｏ：Ｈ層でａ−５ｉ：Ｈ層をは
さむ三層構造であること、もしくはそれ以上の多層構造
であることを特徴としている。
上記多層構造の光電変換層において、電極材料である導
電性酸化物もしくは導電性窒化物と接する層には導電性
酸化物もしくは導電性窒化物を構成する原子が含有され
てもよいものとする。例えばＩＴＯとａ−５ｉ：Ｏ：Ｈ
もしくはａ−５Ｌ：Ｎ：Ｈが接す場合、ＩＴＯ中のＩｎ
、Ｓｎ、Ｏ等がａ−３ｉ：０：ｔ１層もしくはａ−５Ｌ
：Ｎ：）１層中に含まれてもよい。
さらに、本発明における光電変換層は、ａ−３ｉ：０：
ＨＪｆｆが■族もしくは■族の原子を含有し、Ｐ型もし
くはｎ型であることを特徴とする。したがって、光電変
換層は、Ｐ”ａ−３ｉ：Ｏ：Ｉ（層とａ−３ｉＳＨ層と
ａ−５ｉ：Ｏ：Ｈ層からなる三層構造、もしくはａ−５
ｉ：０：Ｈ層とａ−５ｉ：１１層とｎ”ａ−３ｉ：Ｏ：
）１層からなる三層構造であってもよい、また、　Ｐ”
ａ−Ｓｉ：Ｏ：Ｈ層とａ−５Ｌ：）１層とｎ”ａ−３ｉ
：Ｏ：Ｈ層とからなる三層構造であってもよいものとす
る。
以上の様に、光電変換層としては、ａ−５ｉＳＨ層をａ
−５Ｌ：Ｏ：Ｈ層ではさむ三層構造とした場合には、ａ
−５Ｌ：Ｈ層にかかる電界が小さくなるために素子の膜
厚を薄くすることが可能である。また、ａ−５ｉ：Ｏ：
Ｈ層が電子及びホールに対する障壁として働くために、
キャリアの注入が阻止できる。したがって、素子の膜厚
が薄く、かつ十分な感度（ＩＰｈ／Ｉｄ比）を得ること
が可能である。
また、上記構造とした場合には、電極材料である導電性
酸化物とそれに接するａ−Ｓｉ：Ｏ：ｆ（層は酸素など
の同一元素を含有することとなる。このため、電極と光
電変換層との反応が小さく。
熱的安定性のある素子であるという利点がある。
また、上記光電変換層のａ−９ｔ：Ｏ：Ｈ層に■族もし
くはＶ族の原子を添加し、Ｐ型もしくはｎ型とした場合
に、ａ−５ｉ：Ｏ：Ｈ層の酸素含有量を変化させて、ｐ
層もしくはｎ層の比抵抗を変えることができる。よって
、ρ”ａ−５ｉ：Ｏ：Ｈ層もしくはｎ＋ａ−５ｔ：ＯＳ
Ｈ層の比抵抗をａ−３ｉ：Ｆ１層程度〔Ｐ＝１０ｓ〜１
０′（Ω・ｃｍ）　）とすることができる。したがって
、素子の直列抵抗が無視でき、通常のｐ−１−ｎ構造に
おいて必要とされている素子間分離が不要となり、加工
プロセスの簡易化につながるという利点や、ピンホール
等に強いという利点もある。
本発明を添付図面に従ってさらに具体的に説明する。
第３図は、本発明の一例である光センサーの素子断面図
である。
支持体（３０１）上に導電性酸化物または導電性窒化物
からなる下部電極（３０２）を積層する０次に第１のア
モルファスシリコン層（３０３）であるａ−５ｉ：Ｏ：
Ｈ層もしくは■族または■族原子を含有するａ−５ｉ：
Ｏ：Ｈ層、第２のアモルファスシリコン層であるａ−５
ｉ：）１層（３０４）　、第３のアモルファスシリコン
層であるａ−５ｉ：Ｏ：ＨＭもしくは■族または■族原
子を含有するａ−５ｉ：０：Ｈ層（３０５）を順次積層
し、光電変換層を構成する。最後に導電性酸化物もしく
、は導電性窒化物からなる上部電極（３０６）を積層す
る構造により本発明による光センサーは成る。
ここで、下部電極（３０２）及び上部電極（３０６）を
構成する導電性酸化物もしくは導電性窒化物は使用する
光の波長に対して高い透光性を示すものである。
また、上記導電性酸化物もしくは導電性窒化物に接する
アモルファスシリコン層には導電性酸化物もしくは導電
性窒化物を構成する原子が含まれている０例えば、導電
性酸化物であるＩＴＯ上にａ−３ｉ：Ｏ：Ｈ層を積層し
た場合には、堆積条件をコントロールすることによりＩ
ＴＯの構成原子の一つであるＩｎがａ−５ｉ：Ｑ：Ｈ層
中に約１００〜５００人の深さで拡散させる事ができ、
この結果、浅いｐ型の表面層を作ることができる。各層
について以下に説明する。
支持体（３０１）として１キ、透明基板あるいは使用す
る光の波長に対して高い透光性を示す様な選択性フィル
ムを被覆した透明基板などを用いる。透明基板としては
、ガラスなどの無機透明材料や、ポリエチレン、ポリプ
ロピレンなどの有機透明材料がある。
下部電極（３０２）、上部電極（３０６）には、導電性
酸化物であるＩＴＯ，Ｔｉｅ、　、　Ｉｎ、０３　、　
ＳｎＯ，、Ｃｒｙ、や、導電性窒化物であるＩｎＮ、　
ＳｎＮ、　ＴｉＮ、　ＢＮを用いる。これら導電性酸化
物もしくは導電性窒化物を、スパッタ法、真空蒸着法、
Ｐ−ＣＶＤ法、熱ＣＶＤ法、　ＭＯＣＶＤ法などにより
支持体（３０１）上に積層する。光電変換層の第２のア
モルファスシリコン層（３０４）は、水素化物である場
合には反応ガスとしてＳｉ）＋４．５Ｌ２Ｈｓなどが用
いられ、ハロゲン化物としてはＳｉＦ４．　ＳＬ、Ｆい
５ｉＣ１１４などが用いられ１重水素化物としては５ｉ
０４などを用いＰ−ＣＶＤ法により作成する。この場合
希釈ガスとしてＨ２ガス等を用いてもよい。
また添加物がない場合Ｐ−ＣＶＤ法によるアモルファス
シリコン膜はｎ−型である。このため■広原子を導電性
酸化物あるいは導電性窒化物より導入する拡散添加、も
しくは原料ガスと添加ガスによる気相添加の少なくとも
一方により添加し、ｉ型もしくはｐ−型としてもよい。
気相添加の場合の気相添加物の■広原子としてはＢなど
があり、この場合の添加ガスはＢ、Ｉ（、ガスなどを用
いる。
第１及び第３のアモルファスシリコン層（３０３゜３０
５）としては、ａ−３ｉ：Ｏ：）１層やａ−３ｉ：Ｎ：
ｌ（層などがある。ａ−３ｉ：０：Ｈ層の場合は、Ｓｉ
Ｈ４やＳｉ、　Ｈ，ガスに０□、　ｃｏ、　ｃｏ、、Ｎ
２θなどのガスを添加し、Ｐ−ＣＶＤ法によって作成す
るａ　ａ−３ｉ：Ｎ：Ｈ層の場合は、５ｉｔ（、やＳｉ
、　Ｈ，ガスにＮＨ！、　Ｎ、Ｈ，、Ｎ、Ｏなどのガス
を添加し、　ｐ−ｃｖＤ法により作成する。　ａ−５ｉ
：ＯＨ。
ａ−５ｉ　：　Ｎ　：　Ｈいずれの・場合にも作成時に
希釈ガスとしてＨ２ガス等を用いてもよい。
ａ−５ｉ：ｏ：１層への酸素原子の添加量としては０．
５〜６０原子％、ａ−３ｉ：Ｎ：）１層への窒素原子の
添加量としては０．１〜４０原子％が望ましい。
上記各層へ■広原子及び■広原子を添加する場合には、
添加ガスによる気相添加あるいは導電性酸化物もしくは
導電性窒化物により導入する拡散添加の少なくとも一方
により行なう。
気相添加の場合、■広原子を添加し、ｐ０型とするには
添加ガスとしてＢ２Ｈ，ガス等を用いる。
また■広原子を添加し、ｎ０型とするには添加ガスとし
てＰＨ，ガス等を用いる。気相添加における添加方法と
しては第４図に示すように（ａ）〜（ｆ）の添加パター
ンがあり、膜中添加量（Ｍ子％）は膜の深さ方向に対し
て一定量添加、減少添加、及び段階的添加に大別される
。第４図は、アモルファスシリコン層の膜厚がｔ　、　
ｏｏｏ人の場合を示しており、縦軸は膜中添加量（原子
％）を示し、横軸は膜の深さを示す。
添加量としては１０−４〜５原子％まで変化させること
が可能である。
拡散添加の場合は、導電性酸化物もしくは導電性窒化物
の表面層より膜内方向にむかって分布し、表面層では０
．００１〜５ＪＭ子％の添加量であり膜内方向に深さ５
００〜２５００人の領域まで堆積条件によって拡散させ
ることが可能である。
各層の膜厚としては、下部電極（３０２）が５００〜２
０００人、第１のアモルファスシリコン層（３０３）が
１００〜１０００人、第２のアモルファスシリコン層（
３０４）が０．５〜２．５μｍ、第３のアモルファスシ
’Ｊ　：ｌ　ンＭ’Ｊ　（３ｏ５）が１００−１０００
人、上部型ｔ！　（３０６）が５００〜２０００人程度
とする。
以下、本発明を下記の実施例によって具体的に説明する
。
実施例１ 第５図に実施例１を示す、パイレックスガラス（５０１
）上にＲＦスパッタ法によってＩＴＯ（５０２）を７５
０人積層重る０次にｐ−ｃｖｏ法により第１のアモルフ
ァスシリコン層であるａ−Ｓｉ：Ｏ：Ｈ層（５０３）と
第２のアモルファスシリコン層であるａ−５ｉ：Ｆ１層
（５０４）を積層する。
アモルファスシリコン層の成膜条件を以下に示す。
・ａ−５ｉ：Ｏ：Ｈ層（５０３） ガス流量比　　５ｉＨＪＨ，＝０．２ Ｃｏ、／ＳｉＨ，＝４ 基板温度　　　２５０℃ 真空度　　　　１．ＯＴｏｒｒ ＲＦパワー　　　８Ｗ 膜厚　　５００人 ・ａ−３ｉ：Ｈ層（５０４） ガス流量比　　５ｉＨＪＨ２＝０．２ 基板温度　　　２５０℃ 真空度　　　　１．ＯＴｏｒｒ ＲＦパワー　　　２０Ｗ 膜厚　　８０００人 上記成膜条件によりアモルファスシリコン層を積層し、
最後にＲＦスパッタ法によりＩＴＯ（５０５）を７５０
人積層重る。
実施例２ 第６図に実施例２の素子断面を示す、並板ガラス（６０
１）上にＲＦスパッタ法によってＩＴＯ（５０２）を１
０００人積層層重。次に以下に示す成膜条件でにＰ−Ｃ
ＶＤ法によりｐ”ａ−５ｉ：０：Ｆ：Ｈ層（６０３）、
　ａ−３ｉ：Ｆ：Ｈ層（６０４）を順次積層する。
アモルファスシリコン層の成膜条件は以下のとおりであ
る。
ガス流量比　　ＳｉＦ、／Ｈ，＝０．２Ｃｏ、／ＳｉＦ
、＝　８ Ｂ２Ｈ，／ＳｉＦ、＝　Ｉ　Ｘ　１０−３基板温度　　
　２５０℃ 真空度　　　　１．ＯＴｏｒｒ ＲＦパワー　　　８Ｗ 膜厚　　８００人 ・ａ−３ｉ：）１層（６０４） ガス流量比　　ＳｉＦ４／Ｈ，＝０．１基板温度　　　
２５０℃ 真空度　　　　１．ＯＴｏｒｒ ＲＦパワー　　　２０Ｗ 膜厚　　７０００人 上記成膜条件によりアモルファスシリコン層を積層し、
最後に酸素を導入した真空蒸着法によってＳｎＯ，（６
０５）を７５０人積層重る。
実施例３ 第７図に実施例３の素子断面を示す。パイレックスガラ
ス（７０１）上にＲＦスパッタ法によりＩＴＯ（７０２
）を７５０人積層重る。次に以下に示す成膜条件により
ｐ−ｃｖｏ法によりａ−５ｉ：Ｏ：Ｈ層（７０３）、ｐ
−ａ−５ｉ：Ｈ層（７０４）、ａ−Ｓｉ：Ｏ：Ｈ層（７
０５）を順次に積層する。
アモルファスシリコン層の成膜条件は以下のとおりであ
る。
・ａ−５Ｌ：Ｏ：Ｈ層（７０３） ガス流量比　　５ｉＨＪＨ，＝０．２ Ｃｏ、／５ｉＨ４＝４ 基板温度　　　２５０℃ 真空度　　　　１．０　Ｔｏｒｒ ＲＦパワー　　　８Ｗ 膜厚　　５００人 ガス流量比　　ＳｉＨ，／Ｈ，＝０．２Ｂ、）ｌＪＳｉ
Ｈ４＝ｌ　Ｘ　１０−’基板温度　　　２５０℃ 真空度　　　　１．ＯＴｏｒｒ ＲＦパワー　　　２０Ｗ 膜厚　　８０００人 ・ａ−３ｉ：Ｏ：Ｈ層（７０５） ガス流量比　　ＳｉＨ，／Ｈ２＝０．２Ｃｏ、／５ｉＨ
４＝２５ 基板温度　　　２５０℃ 真空度　　　　１．ＯＴｏｒｒ ＲＦパワー　　　８Ｗ 膜厚　　２００人 上記成膜条件によりアモルファスシリコン層を積層し、
最後にＲＦスパッタ法によりＩＴＯ（７０６）を７５０
人積層重る。
実施例４ 第８図に実施例４の素子断面を示す１石英基板（８０１
）上にＲＦスパッタ法によりＩｎ２Ｑ、　（８０２）を
７５０人で積層する０次に以下に示す成膜条件によりＰ
−ＣＶＤ法によりＰ”ａ−５ｉ：Ｏ：ＨＭ（８０３）、
ａ−３ｉ：Ｈ（８０４）層、ａ−５ｉ：Ｏ：Ｈ層（８０
５）を順次に積層する。
以下にアモルファスシリコン層の成膜条件を示す・ ガス流量比　　ＳｉＨ４／Ｈ，＝０．１ＣＯ２／５ｉＨ
４＝８ Ｂ、ＨＪＳｉＨ４＝２Ｘ　１０−’ 基板温度　　　２５０℃ 真空度　　　　１．０　Ｔｏｒｒ ＲＦパワー　　　８Ｗ 膜厚　　ｓｏｏ人 ・ａ−５ｉＳＨ層（８０４） ガス流量比　　ＳｉＨ４″／Ｈ，＝０．２基板温度　　
　２５０℃ 真空度　　　　１．０　Ｔｏｒｒ ＲＦパワー　　　２０Ｗ 膜厚　　５ｏｏｏ人 ・ａ−５ｔ：Ｏ：Ｈ層（８０５） ガス流量比　　５ＩＲ４／Ｈ２＝０．２ＣＯ□／Ｓｉ）
＋４＝２５ 基板温度　　　２５０℃ 真空度　　　　１．ＯＴｏｒｒ ＲＦパワー　　　８Ｗ 膜厚　　２００人 上記成膜条件によりアモルファスシリコン層を積層し、
最後にＲＦスパッタ法によりＩＴＯ（８０６）を７５０
人積層重る。
実施例５ 第９図に実施例５の素子断面を示す。パイレックスガラ
ス（９０１）上にＲＦスパッタ法によりＩｎ２Ｏ、（９
０２）を１０００人積層層重。次に以下に示す成膜条件
によりＰ−ＣＶＤ法によりａ−３ｉ：Ｏ：）１層（９０
３）、ａ−５ｉ：Ｈ（９０４）、ｎ”ａ−３ｉ：０：Ｈ
層（９０５）を順次積層する。
アモルファスシリコン層の成膜条件は以下のとおりであ
る。
・ａ−５ｉ：Ｏ：Ｈ層（９０３） ガス流量比　　ＳｉＨ４／）＋２＝０．２ＣＯ３／５ｉ
Ｈ４＝１０ 基板温度　　　２５０℃ 真空度　　　　１．ＯＴｏｒｒ ＲＦパワー　　　８Ｗ 膜厚　　７００人 ・ａ−５ｉ：Ｈ層（９０４） ガス流量比　　ＳｉＨ４／Ｈ２＝０．２基板温度　　　
２５０℃ 真空度　　　　１．ＯＴｏｒｒ ＲＦパワー　　　２０Ｗ 膜厚　　６５００人 ガス流量比　　５ｉＨＪ）Ｉ、＝０．１ＣＯ２／５ｉＨ
４＝８ ＰＨｚ１５１８４＝８　Ｘ　１０３ 基板温度　　　２５０℃ 真空度　　　　１．ＯＴｏｒｒ ＲＦパワー　　　８Ｗ 膜厚　　２００人 上記成膜条件によりアモルファスシリコン層を積層し、
最後に酸素を導入した真空蒸着法によりＴｉｅ、　（９
０６）を５００人積層重る。
実施例６ 第１０図に実施例６の素子断面を示す。並板ガラス（１
００１）上にＡＲＥ法によりＴｉＮ（１００２）を７５
０人蒸着する。次に以下に示す成膜条件によりｐ−ｃｖ
Ｄ法によりｐ”ａ−３ｉ：Ｏ：Ｈ層（１００３）、ａ−
３ｉ：Ｈ（１００４）、ｎ″″ａ−５ｉ：０：Ｆ：Ｈ層
（１００５）を順次積層する。
以下にアモルファスシリコン層の成膜条件を示す。
ガス流量比　　５ＩＦ４／Ｈ−＝０．２ＣＯ□／５ｉＦ
４＝　６ ＢＪｓ／５ｉＦ４＝１　ｘ　１０−” 基板温度　　　２５０℃ 真空度　　　　１．ＯＴｏｒｒ ＲＦパワー　　　８Ｗ 暎　厚　　　　　５００人 ・ａ−５ｉ：Ｈ層（１００４） ガス流量比　　５ｉ）１４／Ｈ，＝０．２基板温度　　
　２５０℃ 真空度　　　　１．ＯＴｏｒｒ ＲＦパワー　　　２０Ｗ 膜厚　　５０００人 ガス流量比　　５ｉＦＪＨ，＝０．２ ＣＯ□１ＳｉＦ４＝８ ＰＨ，／ＳｉＦ、＝１．５　Ｘ　１０−”基板温度　　
　２５０℃ 真空度　　　　１．ＯＴｏｒｒ ＲＦパワー　　　８Ｗ 膜厚　　２００人 上記成膜条件によりアモルファスシリコン層を積層し、
最後にＲＦスパッタ法によりＩＴＯ（１００６）を７５
０人積層重る。
（以下余白） 実施例７ 第１１図に実施例７の素子断面を示す、ポリイミドフィ
ルム（１１０１）上にＲＦスパッタ法によりＳｎ％　（
Ｓｂ）　（１１０２）を７５０人積層重る。次に以下に
示す成膜条件によりｐ−ｃｖｏ法でｎ”ａ−５ｉ：Ｏ：
Ｈ層（１１０３）、　ａ−３ｉ：Ｈ（１１０４）層、ｐ
”ａ−５ｉ：０：Ｈ層（１１０５）を順次積層する。
アモルファスシリコン層の成膜条件を以下に示す。
ガス流量比　　　５ｉＦＪＨ，＝０．２Ｃｏ２／５Ｊ４
＝４ ＰＨ３／５ｉＨ４＝１．５　Ｘ　１０−”基板温度　　
　　２５０℃ 真空度　　　　　１．ＯＴｏｒｒ ＲＦパワー　　　　４Ｗ 膜厚　　２００人 ・ａ−５ｉ：ｔ（層（１１０４） ガス流量比　　　５ｉｎＪＨ，＝０．２基板温度　　　
　２５０℃ 真空度　　　　　１．ＯＴｏｒｒ ＲＦパワー　　　　２０Ｗ 膜　厚　　　　　　５０００人 ガス流量比　　　５ｉＨＪＨ，＝０．２ＣＯ□／５ｉＨ
４＝４ Ｂ、Ｈ，／５ｉＨ４＝１．ＯＸ　１０−”基板温度　　
　　２５０℃ 真空度　　　　　１．０　Ｔｏｒｒ ＲＦパワー　　　　８Ｗ 膜厚　　５００人 上記成膜条件によりアモルファスシリコン層を積層し、
最後にＲＦスパッタ法によりＩＴＯ（１１０６）を７５
０人積層重る。
実施例８ 第１２図に実施例８の素子断面を示す、パイレックスガ
ラス（１２０１）上にＤＣマグネトロンスパッタ法によ
りＩＴＯ（１２０２）を１０００人積層層重６次に以下
に示す成膜条件にてｐ−ｃｖｏ法によりｐ−ａ−３Ｌ：
Ｈ（１２０３）、　ａ−３ｉ：Ｏ：Ｈ（１２０４）を順
次積層する。
ガス流量比　　　Ｓｉ）＋４／Ｈ，＝０．１Ｂ、Ｈ，／
ＳｉＨ，＝３　Ｘ　１０−７基板温度　　　　２５０℃ 真空度　　　　　１．ＯＴｏｒｒ ＲＦパワー　　　　２０Ｗ 膜厚　　６０００人 ・ａ−３ｉ：Ｏ：Ｉ（層（１２０４） ガス流量比　　　５ｉＨＪＨ，＝０．１ＣＯ２／５ｉＨ
４＝８ 基板温度　　　　２５０℃ 真空度　　　　　１．０　Ｔｏｒｒ ＲＦパワー　　　　８Ｗ 膜厚　　２５０人 上記成膜条件によりアモルファスシリコン層を積層し、
最後にＤＣマグネトロンスパッタ法によりＳｎＯ，（Ｓ
ｂ）を５００人積層重る。
実施例９ 第１３図に実施例９の素子断面を示す、並板ガラス（１
３０１）上にＲＦスパッタ法によりＩＴＯ（１３０２）
を７５０人積層重、次に以下の条件によりａ−５Ｌ：Ｈ
層（１３０３）　、　ａ−５ｉ：Ｎ：＋１層（１３０４
）を順次積層する。
・ａ−３Ｌ：Ｈ層（１３０３） ガス流量比　　　ＳｉＨ４／ｌ（、＝０．２基板温度　
　　　２５０℃ 真空度　　　　　１．ＯＴｏｒｒ ＲＦパワー　　　　２０Ｗ 膜厚　　６０００人 ・ａ−３ｉ：Ｎ：ｔ（層（１３０４） ガス流量比　　　５ｉ）ＩＪＨ，＝０．２ＮＨｚ／５ｘ
Ｈ−＝１０ 基板温度　　　　２５０℃ 真空度　　　　　１．ＯＴｏｒｒ ＲＦパワー　　　　１０Ｗ 臓　厚　　　　　　２００人 上記成膜条件によりアモルファスシリコン層を積層し、
最後にＴｉｅ、をｐ−ｃｖｏ法によって５００人積層重
る。
実施例１０ 第１４図に実施例ＩＯの素子断面を示す。石英基板（１
４０１）上に熱ＣＶＤ法により５ｎＮ（，１４０２）を
１０００人積層層重次ニＰ−ＣＶＤ法によりａ−３ｉ：
Ｎ：Ｈ層（１４０３）、ｐ−ａ−５ｉ：Ｈ層（１４０４
）、ａ−５ｉ：Ｎ：Ｈ層（１４０５）を順次積層する。
・ａ−５ｉ：Ｎ：７１層（１４０３） ガス流量比　　　５ｉＨＪＨｚ＝０．２ＮＨ，／５ｉｎ
４＝４ 基板温度　　　　２５０℃ 真空度　　　　　１．ＯＴｏｒｒ ＲＦパワー　　　　１０Ｗ 膜　厚　　　　　　２５０人 ガス流量比　　　Ｓｉｌ４／Ｈｚ”０．２Ｂ、Ｈ，／５
ｉｔ（、＝５　Ｘ　１０−’基板温度　　　　２５０℃ 真空度　　　　　１．ＯＴｏｒｒ ＲＦパワー　　　　２０Ｗ 膜厚　　８０００人 ・ａ−Ｓｉ：Ｎ：）１層（１４０５） ガス流量比　　　Ｓｉｌ＋４／Ｈ，２０，２ＮＨ３／Ｓ
ｉＨ４”ＩＯ 基板温度　　　　２５０℃ 真空度　　　　　１．０　Ｔｏｒｒ ＲＦパワー　　　　８Ｗ 膜厚　　１５０人 上記条件によりアモルファスシリコン層を積層後、最後
にＲＦスパッタ法によりＩＴＯを５００人積層重る。
実施例１１ 第１５図に実施例１１の素子断面を示す、パイレックス
基板（１５０１）上ｔ、：ｐ−ｃｖｏ法によりＢＮ（１
５０２）を膜厚７５０人蒸層重る１次にＰ−ＣＶＤ法に
よりｐ＊ａ−５ｉ：Ｎ：Ｈ（１５０３）層、ａ−３ｉ：
Ｈ（１５０４）層、ａ−ＳＬ：Ｎ：Ｈ層（１５０５）を
順次積層する。
ガス流量比　　　５ｉ）１．／）ｌ、＝０．２Ｎ）！３
／５Ｌ）Ｉ、＝６ Ｂ、Ｈ，／５ｉＨ４＝１．Ｏｘ　１０””基板温度　　
　　２５０℃ 真空度　　　　　１．ＯＴｏｒｒ ＲＦパワー　　　　８Ｗ 腹　厚　　　　　　５００人 ・ａ−５ｉ：Ｈ層（１５０４） ガス流量比　　　５ＩＨ４／Ｈ２”０．２基板温度　　
　　２５０℃ 真空度　　　　　１．０　Ｔｏｒｒ ＲＦパワー　　　　２０Ｗ 膜厚　　５０００人 ・ａ−５ｉ：Ｎ：Ｈ層（１５０５） ガス流量比　　　ＳｉＨ４／Ｈ２＝０．２ＮＨ，／Ｓｉ
Ｈ，＝１０ 基板温度　　　　２５０℃ 真空度　　　　　１．ＯＴｏｒｒ ＲＦパワー　　　　８Ｗ 膜厚　　２００人 上記条件によりアモルファスシリコン層を積層後、　Ｒ
Ｆスパッタ法によりＩＴＯ（１５０６）を膜厚７５０人
積層重る。
実施例１２ 第１６図に実施例１２の素子断面を示す、パイレックス
ガラス（１６０１）上に真空蒸着法により５ｎ０２（１
６０２）を１０００人積層層重。次ニＰ−ＣＶＤ法によ
りｐ”ａ−３ｉ：Ｎ：）１層（１６０３）、ａ−５ｉ：
Ｈ層（１６０４）、ｎ”ａ−５ｉ：Ｎ：Ｈ層（１６０５
）を順次積層する。
・ｐ”ａ−３ｉ：Ｎ：Ｈ（１６０３） ■族ドーパント：Ｂ、ｌ（、／Ｈ，２０００ｐｐｍガス
ガス流量比　　　５ｉ１１．／Ｈ２＝０．２ＮＨ，／５
ｉＨ４＝６ Ｂ２Ｈ，／５ｉ）１．＝　Ｉ　Ｘ　１０−”基板温度　
　　　２５０℃ 真空度　　　　　１．０　Ｔｏｒｒ ＲＦパワー　　　　８Ｗ 膜厚　　５００人 ・ａ−５ｉ：Ｈ（１６０４） ガス流量比　　　ＳｉＨ，／Ｈ，＝０．２基板温度　　
　　２５０℃ 真空度　　　　　１．ＯＴｏｒｒ ＲＦパワー　　　　２０Ｗ 膜厚　　７０００人 ガス流量比　　　５ｉＨＪＨ＊”０−２Ｎｌ（、／５ｉ
ｔ（４＝１０ Ｐ）Ｉｎ／５ｉＨ４＝３　Ｘ　１０−’基板温度　　　
　２５０℃ 真空度　　　　　１．ＯＴｏｒｒ ＲＦパワー　　　　８Ｗ 膜厚　　２００人 上記成膜条件によりアモルファスシリコン層を積層後、
ＲＦスパッタ法にてＩＴＯ（１６０６）を５００人積層
重る。
実施例１〜１２（第５図〜第１６図）の評価結果を表１
に示す。
表１　実施例光センサー評価結果 評価の項目としては、感度と光応答性について行なった
。感度は、前記作成条件による光センサーに逆バイアス
で５ｖを印加した状態で。
光源として５６７ｎｍの光波長ピークを持つＬＥＤを用
い、１６μＶ／ａｍ”の光を照射した場合の光電流Ｉｐ
ｈと暗時における暗電流Ｉｄの比Ｉｐｈ／Ｉｄ比で評価
を行なった。
また、光応答性は、逆バイアスで５■を印加した状態で
、上記ＬＥＤを光源としパルス光を照射した場合の光応
答速度で評価を行なった。光応答速度は、立ち上り時間
τＲで表わした。τＲの定義としては、第１７図に示す
様に、光パルスを印加してから光電流が飽和値の９０％
に到達するまでに要する時間である。
第１９図は、前記実施例の中で良好な特性が得られた例
として、実施例３における光電流・暗電流−電圧特性で
ある。
上記特性の計測方法は、実施例３に示す成膜方法により
光センサーを作成し、上部電極であるＩＴＯを直径１．
６ｆｆｉ厘のＩＴＯドツトとし、第１８図に示す様な逆
バイアス状態で印加電圧を１〜９ｖまで変化させ、光電
流・暗電流を測定した。ここで、１８０１は支持体、１
８０２は下部電極、１８０３は第１アモルファスシリコ
ン層、１８０４は第２アモルファスシリコン層、１８０
５は第３アモルファスシリコン層、１８０６は上部電極
である。この場合の光源としては、　５６７ｎ■に光波
長のピークを持つＬＥＤを用い、１６μｖ／ｃｍ”の光
を照射した。また光の入射方向は、上部電極側（１８０
８）と下部電極側（１８０７）に二方向について測定し
た。
第１９図に示す様に本発明における光センサーにおいて
は、光の入射方向によらず同様の光電流・暗電流−電圧
特性が得られた。この点から本発明における光センサー
は光の双方向利用に適しているということができ、片面
に反射率が高い金属、誘導体を堆積し、反射光を利用す
るような手段を用い、光電流を増加させる事も可能であ
る。
最後に、上記実施例３における光センサーを用いてライ
ンセンサーの作成を行なった。
結果として、８　ｂｉｔ／ａｍ、１７２８素子（Ａ４サ
イズ）において静特性は逆バイアス５ｖ印加でＩｐｈ＝
８．ＯＸ　１Ｏ−１０（Ａ）　（５６７ｎｍにピークを
有するＬＥＤ、１６　ｐ　Ｖ／ａｍ”　）、Ｉｄ＝６．
ＯＸ　１０−”　（Ａ）でＩｐｈ／Ｉｄ比１．３×１０
３が得られた。
また、駆動回路を用いた動特性としては、５ｍ５ｅｃ／
ＱｉｎｅにおいてＳ／Ｎ比４０ｄＢが得られ、１ｍ５ｅ
ｃ／ＱｉｎｅにおいてＳ／Ｎ比２５ｄＢが得られた。
上記の様に本発明における光センサーをラインセンサー
に応用することで良好な特性が得ら゛れるラインセンサ
ーを作成することができた。
〔効　　果〕
以上述べたように本発明によれば、素子の膜厚が薄く、
感度が高く、かつ光を多方向から導入できるアモルファ
スシリコン光センサーを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は従来の一般的素子構造の説明図である。 第２図及び第３図は本発明の一般的素子構造の説明図で
ある。 第４図は気相添加法で第■族または第■族の原子をアモ
ルファスシリコン層に添加する添加方法のパターンを示
す説明図である。 第５図〜第１６図は実施例１〜１２のそれぞれの素子構
造の説明図である。 第１７図は光応答立上がり時間τＲの定義の説、四回で
ある。 第１８図は実施例３の素子について光電流、・暗電流−
電圧特性を測定した際に用いた装置の説明図である。 第１９図は実施例３の素子についての（ａ）上部電極側
光入射の場合と（ｂ）下部電極側光入射の場合との光電
流・暗電流−電圧特性を示すグラフである。 ２０１．３０１・・・支持体　　２０２，３０２・・・
下部電極２０３・・・アモルファスシリコン光電変換層
２０４．３０６・・・上部電極 ３０３・・・第１アモルファスシリコン層３０４・・・
第２アモルファスシリコン層３０５・・・第３アモルフ
ァスシリコン層箱４閏 ａ）一定量添加　　　　　　　　　ｂ）減少添加Ｃ）減
少添加　　　　　　　　　　ｄ）減少添加ｅ）二段階添
加　　　　　　　　　ｆ）三段＋Ｗ添加第５図　　　　
　　　　第８図 昂６閃　　　　　　　児９１！１ 第７閏　　　　　　　消１０閉 鴨ＩＩ図　　　　　　　　％１４関 荒１２霞　　　　　　　昂１５図 消１３開　　　　　　　剤１６ｙ 殆１７１Ｙ 先出力 Ｔ、Ｒ 兜旧図 ｈν一一一−〜旧Ｏ８ ち （、）上部電極側光入射 Ｍ １９　図 （ｂ）下部電極側光入射 Ｖ　（Ｖｌ

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. １、支持体上に順次、下部電極、アモルファスシリコン
    光電変換層及び上部電極を有するアモルファスシリコン
    光センサーにおいて、前記下部及び上部電極に導電性酸
    化物あるいは導電性窒化物の少なくとも一方を用い、光
    入射方向における電極が使用する光の波長において高い
    透光性を有する材料により構成されることを特徴とする
    アモルファスシリコン光センサー。
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