JPH02143573A - 光電変換装置 - Google Patents
光電変換装置Info
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- JPH02143573A JPH02143573A JP63297445A JP29744588A JPH02143573A JP H02143573 A JPH02143573 A JP H02143573A JP 63297445 A JP63297445 A JP 63297445A JP 29744588 A JP29744588 A JP 29744588A JP H02143573 A JPH02143573 A JP H02143573A
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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。
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。
写機用の光電変換装置に関する。
従来の光電変換素子は、特開昭５７−９５６７７号公報
にみられ、第１図に示すようなＰ−ｉ−Ｎ型フォトダイ
オードで、基板に対して縦型（サンドイッチ型）に積層
したものであり、透明電極を通してＰ型側あるいはＮ型
側から光が入射し、１層で光電変換を行うものであった
。この構成は光電変換効率は高いもののピンホール等に
よる上、下、電極のショートがある為歩留りが低く、信
頼性に問題がある。
にみられ、第１図に示すようなＰ−ｉ−Ｎ型フォトダイ
オードで、基板に対して縦型（サンドイッチ型）に積層
したものであり、透明電極を通してＰ型側あるいはＮ型
側から光が入射し、１層で光電変換を行うものであった
。この構成は光電変換効率は高いもののピンホール等に
よる上、下、電極のショートがある為歩留りが低く、信
頼性に問題がある。
又、特開昭５８−２４２６６号公報に開示され、第２図
に示すように、基板上の同一平面内に光電導層をはさむ
ように電極を設けるタイプの光電変換素子も知られてい
る。しかしながら、この構成はＮ−１−Ｎ型の光電変換
層に限られ、Ｐ−ｉ−Ｎ型の光電変換層を構成すること
ができなかった。その理由は、光電変換層であるａ−Ｓ
ｉのｊ領域表面に良好なパッシベーション層が形成でき
なかったからである。
に示すように、基板上の同一平面内に光電導層をはさむ
ように電極を設けるタイプの光電変換素子も知られてい
る。しかしながら、この構成はＮ−１−Ｎ型の光電変換
層に限られ、Ｐ−ｉ−Ｎ型の光電変換層を構成すること
ができなかった。その理由は、光電変換層であるａ−Ｓ
ｉのｊ領域表面に良好なパッシベーション層が形成でき
なかったからである。
さらに従来、光電変換素子は、ａ−Ｓｉ又はａ−３ｉ：
Ｈを用いているためＩＣあるいは結晶性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ＴＰ
Ｔ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。
Ｈを用いているためＩＣあるいは結晶性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ＴＰ
Ｔ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。
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。
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。
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）ｉ領域はＮ領域とＰ領域の中間に位置し、Ｎ領域
とｉ領域の境界線とＰ領域とｉ領域の境界線との間の長
さＬ （ｃｍ）が Ｌ丘−了■ で示される関係式を満足する値であることを特徴とする
光変換装置に関する。
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）ｉ領域はＮ領域とＰ領域の中間に位置し、Ｎ領域
とｉ領域の境界線とＰ領域とｉ領域の境界線との間の長
さＬ （ｃｍ）が Ｌ丘−了■ で示される関係式を満足する値であることを特徴とする
光変換装置に関する。
式中、
μはｉ層中のホトキャリア移動度（ｃｍ”／Ｖ・５ｅｅ
）τはｉ層中のホトキャリアの寿命（ｓｅｅ、）ＶはＮ
領域とＰ領域の電位差（Ｖ） 本発明の光電変換装置の製法について説明すると、まず
、（ａ）石英基板のような透明絶縁基板上に、ＬＰＣＶ
Ｄ法などの周知方法により例えば厚さ１μのＰｏ１ｙ−
３ｉ層を形成する。あるいはＥ、Ｂ；蒸着あるいはＬＰ
ＣＶＤ法などの製膜法により５００℃以下でａ−３ｉ層
をつくり、これをレーザアニール又は例えば６００℃、
５０時間処理といったファーネスアニールを施すことに
より、結晶性のＰ ｏｌｙ−Ｓ ｉ層に変換する。（ｂ
）熱酸化等の公知方法によりＳｉＯ２層を形成する。こ
の層はＳｉＯ２のみに限るものではなく、絶縁層として
公知の各種酸化物や窒化物を使用できるが、とくにＳｉ
ＯｘＮｙが好ましい。Ｘ≦２、Ｙ≦２−Ｘである。（Ｃ
）フォトリソグラフィーにより所定形状に加工する。（
ｄ）Ｌが関係式を満足するよう少くともｉ領域相当領域
を完全に保護する。（ｅ）（ｉ）例えばＰＳＧ、ＢＳＧ
等の塗布、熱処理法、（ｉｉ）ＰＯＣＱ、やＢＢｒ、な
どによる気相拡散法、（ｉｎ）Ｐ”、８０ＢＦ２＋など
のイオン打込法等、任意の拡散方法により、Ｐ領域、Ｎ
領域を形成する。
）τはｉ層中のホトキャリアの寿命（ｓｅｅ、）ＶはＮ
領域とＰ領域の電位差（Ｖ） 本発明の光電変換装置の製法について説明すると、まず
、（ａ）石英基板のような透明絶縁基板上に、ＬＰＣＶ
Ｄ法などの周知方法により例えば厚さ１μのＰｏ１ｙ−
３ｉ層を形成する。あるいはＥ、Ｂ；蒸着あるいはＬＰ
ＣＶＤ法などの製膜法により５００℃以下でａ−３ｉ層
をつくり、これをレーザアニール又は例えば６００℃、
５０時間処理といったファーネスアニールを施すことに
より、結晶性のＰ ｏｌｙ−Ｓ ｉ層に変換する。（ｂ
）熱酸化等の公知方法によりＳｉＯ２層を形成する。こ
の層はＳｉＯ２のみに限るものではなく、絶縁層として
公知の各種酸化物や窒化物を使用できるが、とくにＳｉ
ＯｘＮｙが好ましい。Ｘ≦２、Ｙ≦２−Ｘである。（Ｃ
）フォトリソグラフィーにより所定形状に加工する。（
ｄ）Ｌが関係式を満足するよう少くともｉ領域相当領域
を完全に保護する。（ｅ）（ｉ）例えばＰＳＧ、ＢＳＧ
等の塗布、熱処理法、（ｉｉ）ＰＯＣＱ、やＢＢｒ、な
どによる気相拡散法、（ｉｎ）Ｐ”、８０ＢＦ２＋など
のイオン打込法等、任意の拡散方法により、Ｐ領域、Ｎ
領域を形成する。
なお、ｉ領域は必要に応じてごく少量のＰ型又Ｎ型のド
ーピングが行われていてもよい。
ーピングが行われていてもよい。
このようにして得られた本発明の光電変換素子は、Ｌの
長さが必要なだけ確保されており、かつｊ領域が絶縁層
で被覆されているので、光入射により生成したホトキャ
リアがＰ領域あるいはＮ領域に移動するさいのキャリア
ロスを最小限におさえることができる。又、受光量はｉ
領域の面積を調整して希望の数値とすることができる。
長さが必要なだけ確保されており、かつｊ領域が絶縁層
で被覆されているので、光入射により生成したホトキャ
リアがＰ領域あるいはＮ領域に移動するさいのキャリア
ロスを最小限におさえることができる。又、受光量はｉ
領域の面積を調整して希望の数値とすることができる。
実施例１
（ａ） ６００℃において、１００％ＳｉＨ４を使用
するＬＰＣＶＤ法により、透明石英基板上に厚さ約１μ
ｍのＰｏ１ｙ−３ｉを形成した。（第４図Ａ） （ｂ） ついで、Ｐｏｌｙ−ＳｉＭを熱酸化してＰ。
するＬＰＣＶＤ法により、透明石英基板上に厚さ約１μ
ｍのＰｏ１ｙ−３ｉを形成した。（第４図Ａ） （ｂ） ついで、Ｐｏｌｙ−ＳｉＭを熱酸化してＰ。
１ｙ−８ｉ層の表面に厚さ１０００人のＳｉＯ２Ｎ４を
形成する。（第４図Ｂ）熱酸化は乾燥した０２を用いて
１０００℃で行った。
形成する。（第４図Ｂ）熱酸化は乾燥した０２を用いて
１０００℃で行った。
（ｃ） フォトリソグラフィー手法により所定の形状
に加工する。（第４図Ｃ） （ｄ）レジスト等の手段により所定寸法のＬｄを有する
パターンを形成する。さらに、ウェットあるいはドライ
プロセスによりエッチング後先のパターンをとりのぞく
、（第４図Ｄ） （ｅ） Ｎ領域にはＰＳＧ、Ｐ領域にはＢＳＧをスピ
ンコード２０００ｒｐｍで塗布、パターニング後、同時
に９００℃で３０分Ｎ２中オーブンで拡散を行う。ここ
でのＬは１〜１００μｍ、好ましくは１０〜５０μｍ程
度にしている。（第４図Ｅ） （ｆ） 拡散後、ＰＳＧ、ＢＳＧをＨＦ：Ｈ，○＝１
：５で除去して、最終的な光電変換素子を完成する。
に加工する。（第４図Ｃ） （ｄ）レジスト等の手段により所定寸法のＬｄを有する
パターンを形成する。さらに、ウェットあるいはドライ
プロセスによりエッチング後先のパターンをとりのぞく
、（第４図Ｄ） （ｅ） Ｎ領域にはＰＳＧ、Ｐ領域にはＢＳＧをスピ
ンコード２０００ｒｐｍで塗布、パターニング後、同時
に９００℃で３０分Ｎ２中オーブンで拡散を行う。ここ
でのＬは１〜１００μｍ、好ましくは１０〜５０μｍ程
度にしている。（第４図Ｅ） （ｆ） 拡散後、ＰＳＧ、ＢＳＧをＨＦ：Ｈ，○＝１
：５で除去して、最終的な光電変換素子を完成する。
実施例２
実施例２の構成を第５図に示す。このようにＮ領域をｉ
領域、Ｐ領域で囲む構成をとることもできる。このとき
のＬはしく「で表わされる条件に設定する。ｐ ＝ Ｌ
ｏＣｎ２／％’ｓｅｃ。
領域、Ｐ領域で囲む構成をとることもできる。このとき
のＬはしく「で表わされる条件に設定する。ｐ ＝ Ｌ
ｏＣｎ２／％’ｓｅｃ。
τ＝１０−’ｓｅｅ、 Ｖ＝１０Ｖとして、Ｌ＜１０−
”ａｍ＝１００μｍになるようにする。
”ａｍ＝１００μｍになるようにする。
本発明は前記構造をとることにより光入射により生成し
たホトキャリアがＰ領域あるいはＮ領域へ移動する際の
キャリアロスを最小限におさえられる。
たホトキャリアがＰ領域あるいはＮ領域へ移動する際の
キャリアロスを最小限におさえられる。
一方印加電圧Ｖは任意にかえられるため材料などの変動
、バラツキに対して調整可能である。
、バラツキに対して調整可能である。
さらに、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。
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。
第１図、第２図は、従来型の光電変換装置を示す。第３
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４図は、本発明の実施例に従った製造工程図と製
品を示す。第５図は、本発明のもう１つの構成例を示す
ものであり、Ａはその上面図、ＢはＡ−Ａ’線の断面図
である。 １・・・絶縁基板 ２・・・Ｐ ｏｌ
ｙ−Ｓ ｉ層２−１・・・Ｎ領域 ２
−２・・・ｊ領域２−３・・・Ｐ領域 ４・・・Ｌｄの長さを有するマスク ６・・・ＰＳＧ層 １２・・・透明電極 ３・・・絶縁層 ５・・・ＢＳＧ層 １１・・下地電極 １３・・・電極
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４図は、本発明の実施例に従った製造工程図と製
品を示す。第５図は、本発明のもう１つの構成例を示す
ものであり、Ａはその上面図、ＢはＡ−Ａ’線の断面図
である。 １・・・絶縁基板 ２・・・Ｐ ｏｌ
ｙ−Ｓ ｉ層２−１・・・Ｎ領域 ２
−２・・・ｊ領域２−３・・・Ｐ領域 ４・・・Ｌｄの長さを有するマスク ６・・・ＰＳＧ層 １２・・・透明電極 ３・・・絶縁層 ５・・・ＢＳＧ層 １１・・下地電極 １３・・・電極
Claims (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
）ｉ領域はＮ領域とＰ領域の中間に位置し、Ｎ領域とｉ
領域の境界線とＰ領域とｉ領域の境界線との間の長さＬ
（ｃｍ）が Ｌ≒√（μτＶ） で示される関係式を満足する値であることを特徴とする
光電変換装置。 式中、 μはｉ層中のホトキャリア移動度（ｃｍ＾２／Ｖ・ｓｅ
ｃ．） τはｉ層中のホトキャリアの寿命（ｓｅｃ．） ＶはＮ領域とＰ領域の電位差（Ｖ） ２、ｉ領域の一部あるいは全部の領域上に絶縁層がある
請求項１記載の光電変換装置
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63297445A JPH02143573A (ja) | 1988-11-25 | 1988-11-25 | 光電変換装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63297445A JPH02143573A (ja) | 1988-11-25 | 1988-11-25 | 光電変換装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02143573A true JPH02143573A (ja) | 1990-06-01 |
Family
ID=17846607
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63297445A Pending JPH02143573A (ja) | 1988-11-25 | 1988-11-25 | 光電変換装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02143573A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06275808A (ja) * | 1993-03-22 | 1994-09-30 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 半導体回路およびその作製方法 |
| JP2007173832A (ja) * | 2005-12-21 | 2007-07-05 | Samsung Sdi Co Ltd | フォトダイオード、有機電界発光表示装置、及び電子機器装置 |
| JP2008226903A (ja) * | 2007-03-08 | 2008-09-25 | Toshiba Corp | 光センサ素子およびその駆動方法 |
| JP2015149497A (ja) * | 2010-01-15 | 2015-08-20 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | 半導体装置 |
| WO2015189732A1 (ja) * | 2014-06-09 | 2015-12-17 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | 撮像装置 |
| JP2016027632A (ja) * | 2014-06-27 | 2016-02-18 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | 撮像装置及び電子機器 |
-
1988
- 1988-11-25 JP JP63297445A patent/JPH02143573A/ja active Pending
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06275808A (ja) * | 1993-03-22 | 1994-09-30 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 半導体回路およびその作製方法 |
| JP2007173832A (ja) * | 2005-12-21 | 2007-07-05 | Samsung Sdi Co Ltd | フォトダイオード、有機電界発光表示装置、及び電子機器装置 |
| JP2008226903A (ja) * | 2007-03-08 | 2008-09-25 | Toshiba Corp | 光センサ素子およびその駆動方法 |
| JP2015149497A (ja) * | 2010-01-15 | 2015-08-20 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | 半導体装置 |
| US9871526B2 (en) | 2010-01-15 | 2018-01-16 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device and electronic device including analog/digital converter |
| WO2015189732A1 (ja) * | 2014-06-09 | 2015-12-17 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | 撮像装置 |
| JPWO2015189732A1 (ja) * | 2014-06-09 | 2017-04-20 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | 撮像装置 |
| JP2020021955A (ja) * | 2014-06-09 | 2020-02-06 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | 撮像装置 |
| US11205669B2 (en) | 2014-06-09 | 2021-12-21 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device including photoelectric conversion element |
| US11908876B2 (en) | 2014-06-09 | 2024-02-20 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device including photoelectric conversion element |
| JP2016027632A (ja) * | 2014-06-27 | 2016-02-18 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | 撮像装置及び電子機器 |
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