JPH02143572A - 光電変換装置 - Google Patents

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、光電変換装置とくにＦＡＸ用、ＯＣＲ用、複
写機用の光電変換装置に関する。

〔従来技術〕

従来、光電変換素子は、ＩＣあるいはＳｉを用いた高集
積薄膜駆動回路（ＴＰＴ）と同一のプロセスで製造する
ことは不可能であったため、ＩＣプロセスによるＴＰＴ
の製造後、新らたに光電変換用のフォトダイオードある
いはフォトトランジスターを形成する必要があった。こ
のことはコストアップの大きな原因の１つである。

又、従来より薄膜状フォトダイオードあるいはフォトト
ランジスターはａ−８ｉ：Ｈを用いたものが主流になっ
ているが、これはａ−３ｉ：Ｈは光に対する吸収係数が
、ＴＰＴの製造に適している結晶性Ｓｉと比較して大き
いので、比較的薄い膜でも光を効率的に吸収できるため
である。このａ−３ｉ：ＨのかわりにＴＰＴの製造に適
した薄膜を形成しうる結晶性５Ｌ（Ｐｏｌｙ−３ｉや単
結晶Ｓｉ）を使用しようとすると、Ｐｏｌｙ　Ｓｉや単
結晶Ｓｉは光吸収係数がａ−８ｉやａ−３ｉ：Ｈに較べ
て１〜２桁小さいため、ａ　−８ｉやａ−８ｉ：Ｈの場
合の膜厚より１〜２桁厚くする必要があり、薄膜を小さ
くする上での障害となっていた。

〔目　　的〕

本発明の目的は、ＩＣ製造プロセスと同一のプロセスで
ＴＦＴ付光電変換装置を製造し、かつ、得られた装置が
高信頼性のものである点にある。

〔構　　成〕

本発明は絶縁性基板あるいは絶縁性層を一部に有する基
板と、その上面に同一平面状にＮ領域、ｉ領域、Ｐ領域
をもつ半導体層とから構成された光電変換装置において
、（ａ）前記半導体層が結晶性Ｓ１で構成されており、
（ｂ）少くとも前記ｉ領域の半導体層に対応する前記基
板の表面が粗面であり、該表面粗さ（ｃ　ｍ）と該結晶
粒径（ｃｍ）との関係が （表面粗さ）×（結晶粒径）≦１０−”　（ｃｍ”　）
であることを特徴とする光電変換装置である。

なお、前記基板表面粗さとは、基板の山と谷との深さを
表わすものである。

このように、基板表面に粗面すなわち凹凸を形成するこ
とにより、半導体層として結晶性Ｓｊを使用してもａ−
３ｉ並みの光吸収が実現できた。

絶縁性基板としては、石英、ガラス、セラミックスなど
を挙げることができ、非絶縁性基板としては、Ｓｉウェ
ーハー、金属などを挙げることができ、この場合に使用
する絶縁用薄膜としては、熱酸化膜、窒化膜などがある
。

基板表面に凹凸を形成する方法に制限はないが、通常ド
ライエツチングにより行う。通常ｄは１０−’　〜１０
−’ａｍ好ましくは１０−５〜５　Ｘ　１０−’ｃｍで
ある。ドライエツチングの場合は、エツチグガスの圧力
をかえることによりｄを任意に調整することができる。

たとえば、エツチングガスとしてＣＦ４を使用すると、
その使用圧力と表面粗れの関係は第１図のようになる。

Ｒは通常１０−”１０−’ａｍ好ましくは５　Ｘ　１０
−”　〜３　Ｘ　１．０−’ｃｍである。

このように基板表面を粗面化した上に結晶性Ｓｉ層を形
成した本発明の光電変換装置の代表的モデルを第２図に
示す。

第２図において、１は絶縁性基板、２はその上に形成さ
れている結晶性Ｓｉ層、３は絶縁性基板の一部に形成さ
れた凹凸部分である。結晶性Ｓｉ層２はすべて同一平面
を形成しており、その厚みは通常１０００人〜５μｍで
あり、とくに２０００〜５０００人が好ましい。２−１
はそのうちのＰ領域を、２−２はｉ領域を、２−３はｎ
領域を表わしている。この構成のものはフォトダイオー
ドとして有用である。

本発明は、前記結晶性ＳＬの各領域構成をＮ−１−Ｎ、
Ｎ−Ｐ−Ｎ、　Ｐ−ｉ−Ｐ、　Ｐ−Ｎ　−Ｐ等のように
することによりフォトトランジスターとして使用するこ
ともできる。

第３図Ｇは、本発明の技術を用いて、光電変換素子とそ
の駆動回路であるＰｏ１ｙ−８ｉのＴＦＴとを一体に集
積化したデバイスの１例を示す。

１は絶縁性基板、２−１はＰｏ１ｙ−３ｉ層中に設けら
れたＮ領域、２−２はＰｏ１ｙ−Ｓｉ層中に設けられた
ｊ領域、２−３はＰｏ１ｙ−３ｉＪｌ中に設けられたＰ
領域、であり、３は絶縁基板上に形成された粗面、４と
５はＳｉＯ２層、６は金属等の導体であり、右側は光電
変換素子として機能し、左側はその駆動回路としてのＴ
ＰＴとして機能する。

〔実施例〕

（ａ）　　石英製絶縁基板１をＣＦ４４プラズマｔｏｒ
ｒの雰囲気下に１０分間露出することにより、前記基板
表面の粗面化を行った。このときのｄは１０００人であ
った。（第３図Ａ）（ｂ）　　６００℃において、１０
０％ＳｉＨ４を使用するＬＰＣＶＤ法により、（ａ）工
程で処理した基板上の必要個所に厚さ約３０００人のＰ
ｏ１ｙ−Ｓｉを形成した。このときの結晶粒径は約５０
０人であった。（第３図Ｂ） （Ｃ）　　ついで、Ｐｏ１ｙ−８ｉ層を熱酸化してＰｏ
１ｙ−３ｉ層の表面に厚さ約１０００人のＳｉ０２層４
を形成する。（第３図Ｃ）熱酸化は乾燥した０２を用い
て１０００℃で行った。

（ｄ）　−Ｎ領域を形成するため、Ｎ領域化したい部分
を除く他の部分を任意の方法でマスクし、ＢＢｒ、によ
る気相拡散を行う。これにより２−１で示す部分がＮ領
域化された第３図りのものを得る。

（ｅ）　　前記マスクをとりのぞき、Ｐ領域化したい部
分を除いて他の部分をマスクしてからＰＯＣＱ、による
気相拡散を行う。これにより２−３で示す部分がＰ領域
化した第３図りのものを得た。

（ｆ）　　通常の方法によりＳｉｏ２よりなる絶縁層５
を形成する。（第３図Ｆ） （ｇ）　　最終にＳ　ｉ０２層５の必要個所に孔をあけ
金属による配線６を行う。

不純物の拡散に関しては、上記方法以外にイオン注入等
の方法でも充分可能であることは勿論である。

〔効　　果〕

本発明は、光電変換装置として前述の構成をとることに
より、同一プロセスで光電変換素子とＴＰＴを同時に製
造することが可能になった。

そのため低コスト、高歩溜、高信頼性、高集積化と効果
を挙げることができた。

【図面の簡単な説明】

第１図は、石英基板の表面粗さとＣＦ４のガス圧との関
係を示し、第２図は本発明の光電変換装置の構成をモデ
ル的に示す断面図、第３図は、本発明の実施例に従った
製造工程図と製品を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、絶縁性基板あるいは絶縁性層を一部に有する基板と
   、その上面に同一平面状にＮ領域、ｉ領域、Ｐ領域をも
   つ半導体層とから構成された光電変換装置において、（
   ａ）前記半導体層が結晶性Ｓｉで構成されており、（ｂ
   ）少くとも前記ｉ領域の半導体層に対応する前記基板の
   表面が粗面であり、該表面粗さ（ｃｍ）と該結晶粒径（
   ｃｍ）との関係が （表面粗さ）×（結晶粒径）≦１０＾−＾８（ｃｍ＾２
   ）であることを特徴とする光電変換装置。