JPH0323680A - 光電変換素子 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は光電変換素子の改良に関する．（従来の技術及
びその問題点）） 従来、アモルファスシリコン層を用いた光電変換素子は
、第４図に示すように、ガラス等の透光部材から成る基
板１１上に金属酸化物等から成る透明導電膜１２を形成
し、この透明導電ｗＡ１２上に例えばプラズマＣＶＤ法
によって第１のｎ１型アモルファスシリコン層《又はｐ
＋型アモルファスシリコン層）１３、真性（ｉ型｝アモ
ルファスシリコン７１１１４、及び第２のｎ４″型アモ
ルファスシリコン層《又はｐ＋型アモルファスシリコン
層）１５から成る３層のアモルファスシリコン層を順次
形成して、第２のｎ＋型アモルファスシリコン層（又は
ｐ１型アモルファスシリコン層）１５上にニッケル等か
らなる電極ｌ６を真空蒸着法又はスパッタリング法によ
って形成した光電変換素子があった．上記第１及び第２
のｎ＋型アモルファスシリコン層（又はｐ＋型アモルー
ファスシリコン層》１３、１５は、オーミック層として
作用するものである．また、この光電変化素子は、透明
導，電１１１２と電極１６との間に例えばバイアス電圧
を印加して明電流又は暗電流を検出することにより例え
ばファクシミリ用のラインセンサ等として用いるもので
ある（例えば特開昭５６−１３５９８０号公報及び特開
昭５９−２２９８８２号公報参照）． ところが、この従来の光電変換素子では、第１のｎ＋型
アモルファスシリコン層１３上に、基板ｌ１を１５０〜
４００℃に加熱しながら真性アモルファスシリコン層ｌ
４をプラズマＣＶＤ法により堆積するため、真性アモル
ファスシリコン層ｌ４を堆積する際に第１のｎ＋型アモ
ルファスシリコン層１３内の不純物であるリン（Ｐ）が
プラズマダメージによって真性アモルファスシリコン層
１４中に混入（オートドープ〉してしまう．このオート
ドー１は、真性アモルファスシリコン層１４とｎ＋型ア
モルファスシリコン層１３との界面近傍から真性アモル
ファスシリコン層１４の中央部にかけて発生し、このオ
ートドープによって明電流と暗電流の差が著しく小さく
なり、また素子ごとの特性にバラツキを生じ、その結果
光センサ素子として使用する場合に明暗状態を正確に検
出すことができないという問題があった．特に、ファク
シミリ用のラインセンサ等に使用する場合、光源波長が
５５０ｎｍ近傍であり、アモルファスシリコン層の比較
的浅いところで吸収されるため、オートドープの影響は
一層顕著になる．このオートドープを防止するために、
第５図に示すように、透明導電ｌＩ１２上に真性アモル
ファスシリコン層１４′を直接形成して、この真性アモ
ルファスシリコン層１４′上にｎ＋型アモルファスシリ
コン層１５′とニッケル等から成る電極ｌ６を順次形成
した光電変換素子も提案されている．ところが、透明導
電膜１２上に真性アモルファスシリコン層１４゛を直接
形成すると透明導電膜１２と真性アモルファスシリコン
層１４′との間にショットキー障壁が形成され、整流性
を持つダイオードになってしまう．即ち、透明導電膜１
２を構成する酸化錫（ＳｎＯ２）が電子、ｎ◆型アモル
ファスシリコン層がホールに対してそれぞれブロッキン
グコンタクトになるため、電極からの２次キャリアの注
入がおこなわれなくなり、利得は１を超えることができ
ない．このため明／暗比は大きいものの、大きな光電流
が取れなくなるという問題を誘発する． 《発明の目的》 本発明は、上述のような真性アモルファスシリコン層へ
のオートドープ、及び透明導電膜と真性アモルファスシ
リコン層とのブロッキングコンタクトを解消し、明暗比
が大きく、しかも大きな光電流を得ることができる特性
の安定した光電変換素子を提供することを目的とするも
のである．（発明の構成） 本発明によれば、透光性基板上に、透明導電膜、マグネ
シウム若しくはマグネシウム化合物層、及び真性アモル
ファスシリコン層を順次積層し、該真性アモルファスシ
リコン層上に、この真性アモルファスシリコン層との接
合部がマグネシウム若しくはマグネシウム化合物から成
る電極を順次積層して成る光電変換素子が提供される．
《実施例） 以下、本発明を添付図面に基づき詳細に説明する． 第１図は、本発明に係る光電変換素子の一実施例を示す
断面図であり、１は透光性基板、２は透明導電膜、３は
マグネシウム若しくはマグネシウム化合物層、４は真性
アモルファスシリコン層、５は電極である． 首記透光性基板１は、ナトリウムイオンをほとんど含ま
ないガラス、石英、透光性セラミックス等から成る． 前記透明導電ＪＩＩ２は、酸化錫（ＳｎＯ２）、酸化イ
ンジュム錫（ＩＴＯ）等から成り、厚み３００〜１００
０λ程度に形成されている．前記透明導電ＩＩ２上には
、マグネシウム若しくはマグネシウム化合物層３が形成
されている．このマグネシウム若しくはマグネシウム化
合物層は、オーミック層として作用する．即ち、マグネ
シウムはシリコンとの仕事関数差が小さいことからオー
ミックコンタクトを形成することができる．マグネシウ
ム化合物には、マグネシウムシリサイド《Ｍｇ２Ｓｉ）
等がある．このマグネシウム若しくはマグネシウム化合
物層３は、基板１側から照射される光を透過できるよう
に厚みが１００人以下、好ましくは５０人以下に形成さ
れる． 前記真性アモルファスシリコン層４は、０．５〜２μｍ
程度の厚みに形成される． 前記電極５は、マグネシウム若しくはマグネシウム化合
物層５ａとニッケル若しくはアルミニウム層５ｂとで構
成される．このマグネシウム若しくはマグネシウム化合
物層５ａも、真性アモルファスシリコン層４とオーミッ
クコンタクトを形成する作用を為す．また、電極５のう
ちニッケル若しくはアルミニウム層５ｂは、マグネシウ
ム若しくはマグネシウム化合物層５ａの保護コート層と
して作用するものであり、マグネシウム若しくはマグネ
シウム化合物層５ａの腐食が問題にならなければ、ニッ
ケル若しくはアルミニウム層５ｂは必ずしも必要ではな
い．なお、マグネシウム若しくはマグネシウム化合物層
５ａの厚みはｉｏｏｏ人程度に、またニッケル若しくは
アルミニウム層５の厚みは３０００人程度に形成される
．上述のように構成した光電変化素子は、例えば透明導
電膜２と電極５との間にバイアス電圧を印加して明電流
又は暗電流を検出する光センサやファクシミリ等の画像
入力部に用いられる．明電流を検出する場合は、光は透
光性基板１ｆｌｌから真性アモルファスシリコン層４に
照射する． 次に、本発明に係る光電変換素子の製造方法を説明する
． まず、透光性基板１上に透明導電膜２を従来周知のスッ
パタリング法等で厚み３００〜ｉ　ｏｏｏλ程度に形成
する． 次に、透明導電膜２上にマグネシウム若しくはマグネシ
ウム化合物層３を真空蒸着法等により形成する．！ＩＩ
ち、マグネシウム層を形成する場合は真空蒸着法によっ
て形成し、マグネシウムシリサイド層を形成する場合は
プラズマＣＶＤ法等で予めシリコン層を形成して真空蒸
着法等でマグネシウムを蒸着して表面部分をエッチング
除去することにより形成する． 次に、マグネシウム若しくはマグネシウム化合物層３上
に真性アモルファスシリコン層４をシラン、ジシラン等
の半導体膜形成用ガスから従来周知のプラズマＣＶＤ法
、熱ＣＶＤ法等で厚み０．５〜２μｍ程度に形成する．
この場合、真性アモルファスシリコンＮ！Ｉ４の下地層
がマグネシウム若しくはマグネシウム化合物層であるこ
とから、真性アモルファスシリコン層４にｐ等の不純物
によるオートド−１が生じることはない． 最後に、真性アモルファスシリコン層３上にマグネシウ
ム若しくはマグネシウム化合物層４ａとニッケル若しく
はアルミニウム層４ｂとを従来周知の真空蒸着法、スパ
ッタリング法、或いはプラズマＣＶＤ法などにより形成
して完成する．（実験例） ガラスからなる透光性基板上に酸化錫から成る透明導ｔ
ｌＩをスッパタリング法で厚み５００人に形成した後に
透明導電股上に真空蒸着法でマグネシウムを厚み５０人
に形成してプラズマ反応炉に搬入し、マグネシウム層上
に真性アモルファスシリコン層をプラズマＣＶＤ法で厚
み３０００人に形成し、最後に真性アモルファスシリコ
ン層上に厚みが１０００人のマグネシウム層と厚みが３
０００人のニッケル層とをそれぞれ真空蒸着法により形
成して光電変換素子を作成し、基板１側から波長５４９
ｎｍ光度１０Ｌｘの光を照射した場合の電流一電圧特性
（第２図における１０Ｌｘ）と光を照射しない場合の電
流一電圧特性（第２図におけるｄａｒｋ）を調べた．そ
の結果を第２図に示す． なお、透光性基板上に、厚さ８００人の透明導電膜、不
純物濃度が１％で厚みが１００人のｎ＋型アモルファス
シリコン層、，厚みが３０００人の真性アモルファスシ
リコン層、不純物濃度が１％で厚みが５００人のｎ１型
アモルファスシリコン層、及び厚みが３０００人のニッ
ケル電極を順次形威した従来の光電変換素子の電流一電
圧特性を第３図に示す．照射した光の条件は本発明品と
同一である． 第２図及び第３図から明らかなように、本発明品では、
光照射時の電流一電圧特性と光を照射しないｄａｒｋ時
の電流一電圧特性とが、従来品に比較して差が大きく良
好な明暗比が得られている．また、第２図及び第３図か
ら明らかなように、ｄａｒｋ時の高電圧側で本発明品で
は従来品に比べて１以上電流が小さくなり、かつ従来品
とあまり遜色のない大きな光電流を得ることができ、良
好な明暗比が得られる． （発明の効果） 以上のように、本発明に係る光電変換素子によれば、透
光性基板上に、透明導＠膜，マグネシウム若しくはマグ
ネシウム化合物層、真性アモルファスシリコン層、及び
真性アモルファスシリコン層との接合部がマグネシウム
若しくはマグネシウム化合物から或る電極を順次積層し
たことから、明暗比と光電流の大きく、しかも特性の安
定した光電変換素子を得ることができ、ファクシミリ用
のラインセンサ等に好適な光電変換素子を得ることがで
きる．

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る光電変換素子の一実施例を示す断
面図、第２図は同じく電流一電圧特性を示す図、第３図
は従来の光電変換素子の電流一電圧特性を示す図、第４
図は従来の光電変換素子の構造を示す断面図、第５図は
従来の他の光電変換素子の構造を示す断面図である． １、透光性基板 ２、透明導電膜 ３、マグネシウム若しくはマグネシウム化合物層 ４、真性アモルファスシリコン層 ５、電極 ５ａ、マグネシウム若しくはマグネシウム化合物層

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 透光性基板上に、透明導電膜、マグネシウム若しくはマ
   グネシウム化合物層、及び真性アモルファスシリコン層
   を順次積層し、該真性アモルファスシリコン層上に、こ
   の真性アモルファスシリコン層との接合部がマグネシウ
   ム若しくはマグネシウム化合物から成る電極を順次積層
   して成る光電変換素子。