JPH0334456A - pinダイオードとその製造方法及び密着型イメージセンサ - Google Patents
pinダイオードとその製造方法及び密着型イメージセンサInfo
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- JPH0334456A JPH0334456A JP1169049A JP16904989A JPH0334456A JP H0334456 A JPH0334456 A JP H0334456A JP 1169049 A JP1169049 A JP 1169049A JP 16904989 A JP16904989 A JP 16904989A JP H0334456 A JPH0334456 A JP H0334456A
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- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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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】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、入射光を電気信号に変換するpinダイオー
ド及び原稿を縮小せずに読み取る密着型イメージセンサ
に関するものである。
ド及び原稿を縮小せずに読み取る密着型イメージセンサ
に関するものである。
pinダイオードは、光の入射側層、たとえばn層の一
部を微結晶化すると、n層の光の吸収係数が小さくなり
光感度特性が向上すると共に、微結晶化シリコンは水素
化アモルファスシリコンよりも低抵抗であるので、導電
率が大きくなりダイオード特性が向上する。したがって
、かかるpinダイオード及びそのpinダイオードを
用いた密着型イメージセンサは、光電変換の際の変換効
率が向上する。
部を微結晶化すると、n層の光の吸収係数が小さくなり
光感度特性が向上すると共に、微結晶化シリコンは水素
化アモルファスシリコンよりも低抵抗であるので、導電
率が大きくなりダイオード特性が向上する。したがって
、かかるpinダイオード及びそのpinダイオードを
用いた密着型イメージセンサは、光電変換の際の変換効
率が向上する。
ところで、pinダイオードの入射光側である、たとえ
ばn層を微結晶化するには、各層の堆積時の堆積基板温
度Tsを5006C〜600″Cとする方法がある。こ
の方法によれば、n層は水素化アモルファスシリコンと
ならずに、微結晶化アモルファスシリコンとなる。しか
しながら、このように基板温度Tsを高くするとp層や
i層の水素化アモルファスシリコンの水素が抜けるので
、水素化アモルファスシリコンの欠陥が非常に多くなり
、pinダイオードのダイオード特性(たとえば、順方
向のON電流の立ち上がり特性や逆方向リーク電流値等
)が著しく劣化する。
ばn層を微結晶化するには、各層の堆積時の堆積基板温
度Tsを5006C〜600″Cとする方法がある。こ
の方法によれば、n層は水素化アモルファスシリコンと
ならずに、微結晶化アモルファスシリコンとなる。しか
しながら、このように基板温度Tsを高くするとp層や
i層の水素化アモルファスシリコンの水素が抜けるので
、水素化アモルファスシリコンの欠陥が非常に多くなり
、pinダイオードのダイオード特性(たとえば、順方
向のON電流の立ち上がり特性や逆方向リーク電流値等
)が著しく劣化する。
また、准4j1基板温度Tsが通常の水素化アモルファ
スシリコンの堆積時の温度である約250 ’C程度の
低温で、膜全体をほぼ微結晶化するには、反応容器内の
アノードとカソードとの間に高投入パワー(たとえば約
0. 2W/CI+”以上)を加え、原料ガスであるモ
ノシランを水素希釈(たとえば、水素:モノシラン=l
l)して堆積する方法がある。この方法によれば、膜の
堆積表面が水素で被われかつ高パワーが投入されるので
、微結晶化し易くなる。しかしながら、このような高パ
ワーを加えると、下地層であるi層にダメージを与える
ので、ダイオード特性が著しく劣化する。
スシリコンの堆積時の温度である約250 ’C程度の
低温で、膜全体をほぼ微結晶化するには、反応容器内の
アノードとカソードとの間に高投入パワー(たとえば約
0. 2W/CI+”以上)を加え、原料ガスであるモ
ノシランを水素希釈(たとえば、水素:モノシラン=l
l)して堆積する方法がある。この方法によれば、膜の
堆積表面が水素で被われかつ高パワーが投入されるので
、微結晶化し易くなる。しかしながら、このような高パ
ワーを加えると、下地層であるi層にダメージを与える
ので、ダイオード特性が著しく劣化する。
本発明は、上記事情に基づいてなされたものであり、ダ
イオード特性を劣化させることなく、光電変換効率(特
に青感度)の向上を図ることができるpinダイオード
及びそのpinダイオードを用いた密着型イメージセン
サを提供することを目的とするものである。
イオード特性を劣化させることなく、光電変換効率(特
に青感度)の向上を図ることができるpinダイオード
及びそのpinダイオードを用いた密着型イメージセン
サを提供することを目的とするものである。
上記目的を達成するための本発明に係るpinダイオー
ドは、基板から下部電極、アモルファスシリコンのp・
i・nF!i又はn・i−p層及び11゛0″rr、極
からなるpinダイオードにおいて、光入射側層の前記
p層又はn層が10%以下の微結晶シリコンを含むこと
を特徴とするものである。
ドは、基板から下部電極、アモルファスシリコンのp・
i・nF!i又はn・i−p層及び11゛0″rr、極
からなるpinダイオードにおいて、光入射側層の前記
p層又はn層が10%以下の微結晶シリコンを含むこと
を特徴とするものである。
上記「1的を達成するための本発明に係る密着型イメー
ジセンサは、上記の発明に係るpinダイオードをホト
ダイオードに用いたものである。
ジセンサは、上記の発明に係るpinダイオードをホト
ダイオードに用いたものである。
上記目的を遠戚する−ための本発明に係るpinダイオ
ードの製造方法はモノシラン(SiHa)ガスをグロー
放電によって分解して得られる水素化アモルファスシリ
コンを用いたpinダイオードにおいて、光が入射する
入射@層であるpH又はiQを、水素とモノシランとの
比が5 : 1〜100二1であり、且つ反応容器内の
アノードとカソードとの間に加える投入パワーが0.0
01〜0 、 05 W/as”である条件下で堆積し
てp層又はn層が1〜10%の微結晶シリコンを含むこ
とを特徴とするものである。
ードの製造方法はモノシラン(SiHa)ガスをグロー
放電によって分解して得られる水素化アモルファスシリ
コンを用いたpinダイオードにおいて、光が入射する
入射@層であるpH又はiQを、水素とモノシランとの
比が5 : 1〜100二1であり、且つ反応容器内の
アノードとカソードとの間に加える投入パワーが0.0
01〜0 、 05 W/as”である条件下で堆積し
てp層又はn層が1〜10%の微結晶シリコンを含むこ
とを特徴とするものである。
本発明に係るpinダイオードは前記の構成により、モ
ノシラン(Si84)ガスをグロー放電によって分解し
て得られる水素化アモルファスシリコンを用いてpin
ダイオードを形成する際に、光の入射側層であるp層又
はn層を、水素とモノシランとの比が5:1〜100:
1である条件下で堆積したものである。水素とモノシラ
ンとの割合は水素が多い程、アモルファス層に対して微
結晶層の割合が多くなるが、水素とモノシランとの割合
が100;1以上になると、堆積速度が著しく低下し、
実用的でない。逆に、水素とモノシランとの割合が5=
1以下になると、高投入パワーを入れないと微結晶化し
難くなる。また、光の入射側層であるp層又はn層を、
反応容認内のアノードとカソードとの間に加える投入パ
ワーが0゜001〜0. 05W/e1m”である条件
下で堆り’t したものである。投入パワーが0− 0
01 W/cm”以下であると、堆積速度が遅くなるの
で、実用的でなく、逆に投入パワーが0. 05W/c
+m”以上になると、微結晶層の割り合いが多くなるが
下池層にダメージを与える。
ノシラン(Si84)ガスをグロー放電によって分解し
て得られる水素化アモルファスシリコンを用いてpin
ダイオードを形成する際に、光の入射側層であるp層又
はn層を、水素とモノシランとの比が5:1〜100:
1である条件下で堆積したものである。水素とモノシラ
ンとの割合は水素が多い程、アモルファス層に対して微
結晶層の割合が多くなるが、水素とモノシランとの割合
が100;1以上になると、堆積速度が著しく低下し、
実用的でない。逆に、水素とモノシランとの割合が5=
1以下になると、高投入パワーを入れないと微結晶化し
難くなる。また、光の入射側層であるp層又はn層を、
反応容認内のアノードとカソードとの間に加える投入パ
ワーが0゜001〜0. 05W/e1m”である条件
下で堆り’t したものである。投入パワーが0− 0
01 W/cm”以下であると、堆積速度が遅くなるの
で、実用的でなく、逆に投入パワーが0. 05W/c
+m”以上になると、微結晶層の割り合いが多くなるが
下池層にダメージを与える。
このような条件下で、光の入射側層を堆積することによ
り、X線回折又は反射電子線回折より入射側層は微結晶
層がアモルファス層の1〜10%の割合になり、ダイオ
ード特性を劣化さ吐′ることなく、光電変換効率(特に
青感度)の向上を図ることができる。
り、X線回折又は反射電子線回折より入射側層は微結晶
層がアモルファス層の1〜10%の割合になり、ダイオ
ード特性を劣化さ吐′ることなく、光電変換効率(特に
青感度)の向上を図ることができる。
また、かかる微結晶化したpinダイオードをホトダイ
オードに用いた密着型イメージセンサはホトダイオード
のダイオード特性が向上すると共に、ホトダイオードの
光電変換の変換効率が向上する。
オードに用いた密着型イメージセンサはホトダイオード
のダイオード特性が向上すると共に、ホトダイオードの
光電変換の変換効率が向上する。
以下に本発明の1実施例を第1図乃至第3図を参照して
説明する。第1図は本発明の1実施例であるplnダイ
オードを作るアモルファスシリコン成長装置の概略図で
ある。第1図に示す成長装置はモノシラン(SiH4)
ガスをグロー放電によって分解してアモルファスシリコ
ンの薄膜を堆積するものである。第1図において、1は
反応容器である0反応容器1内にはアノード2とカソー
ド3とが設けられ、アノード2には加熱ヒータ4が設け
られている。5はアノード2とカソード3との間にパワ
ーを投入して高周波放電を起こすための高周波電源であ
る0反応容器l内にはmWコントローラ6を介してモノ
シラン(SiH4)ガスが供給される。尚、7はスロ7
)ル・パルプ、8は拡散ポンプ、9はロータリー・ポン
プであり、これらのロータリー・ポンプ9等により反応
容器1内を真空状態とする。
説明する。第1図は本発明の1実施例であるplnダイ
オードを作るアモルファスシリコン成長装置の概略図で
ある。第1図に示す成長装置はモノシラン(SiH4)
ガスをグロー放電によって分解してアモルファスシリコ
ンの薄膜を堆積するものである。第1図において、1は
反応容器である0反応容器1内にはアノード2とカソー
ド3とが設けられ、アノード2には加熱ヒータ4が設け
られている。5はアノード2とカソード3との間にパワ
ーを投入して高周波放電を起こすための高周波電源であ
る0反応容器l内にはmWコントローラ6を介してモノ
シラン(SiH4)ガスが供給される。尚、7はスロ7
)ル・パルプ、8は拡散ポンプ、9はロータリー・ポン
プであり、これらのロータリー・ポンプ9等により反応
容器1内を真空状態とする。
上記の成長装置を用いて、アノード2に基板Bを置き、
水素対モノシランの比が20:l、アノード2とカソー
ド3間への投入パワーが0.OIW/cm2、反応容器
1内の圧力がQ、3Torrの条件下で、pinlnダ
イオード成する。尚、基板温度は通常の水素下アモルフ
ァスシリコン堆積時の温度である約250’Cである。
水素対モノシランの比が20:l、アノード2とカソー
ド3間への投入パワーが0.OIW/cm2、反応容器
1内の圧力がQ、3Torrの条件下で、pinlnダ
イオード成する。尚、基板温度は通常の水素下アモルフ
ァスシリコン堆積時の温度である約250’Cである。
かかる条件下で形成した本実施例であるpinlnダイ
オード第2図に示すように光の入射側層はn層であり、
各層の#厚はpHが300人、層が6000人、n層が
300人、ITOが650人である。また、n層は微結
晶層がアモルファス層の約10%の割合となる。尚、第
2図においてITOは透明金属膜であり、Crは基板B
に形I戊されたクロム薄膜(2000人)である。
オード第2図に示すように光の入射側層はn層であり、
各層の#厚はpHが300人、層が6000人、n層が
300人、ITOが650人である。また、n層は微結
晶層がアモルファス層の約10%の割合となる。尚、第
2図においてITOは透明金属膜であり、Crは基板B
に形I戊されたクロム薄膜(2000人)である。
かかるpinlnダイオード光感度特性は第3図に示す
ようになった。第3図において、曲線XはnffJを形
成するときのガスが11□/5iH=0であるときの特
性を示し、曲線Yはn層を形成するときのガスがHz
/ S i H= 20であるときの特性を示す、第3
図から明らかなように、本実施例であるpinlnダイ
オードその青感度が上昇している。これはnJiの光の
吸収係数が減少したことを示している。
ようになった。第3図において、曲線XはnffJを形
成するときのガスが11□/5iH=0であるときの特
性を示し、曲線Yはn層を形成するときのガスがHz
/ S i H= 20であるときの特性を示す、第3
図から明らかなように、本実施例であるpinlnダイ
オードその青感度が上昇している。これはnJiの光の
吸収係数が減少したことを示している。
第4図は上記の特性を有するpinlnダイオードトダ
イオードとして用いた密着型イメージセンサの接続図で
ある。第4図において、PDはホトダイオード、BDは
ブロッキングダイオード、lOはホトダイオードPDに
M積された情報を読み出す読出時にブロッキングダイオ
ードBDに−5vのパルスを与え、蓄積時にはプロソキ
ングダイオードBDのカソード側をOvにする制御・駆
動部、20は増幅部、30は増幅部20を介して送られ
てくるホトダイオードPDがらの情報を読み取る読取部
である。第4図に示す密着型イメージセンサは、合計6
40個の画素をマトリックス結合して、制御・駆動部1
0内の40個の人力チャンネルと、読取部30内の16
個の出力ブロックとにより、順次駆動・読取を行う0発
明者等力気入力側に40個のシフトレジスタ、出力側に
16個のオブアンプを設け、80+u++長のセンサで
1ラインあたり1.Qmsecの高速駆動(人力パルス
の幅が約24μsec )により実験した結果、S/N
比が30dB以上となる良好なデータが得られた。
イオードとして用いた密着型イメージセンサの接続図で
ある。第4図において、PDはホトダイオード、BDは
ブロッキングダイオード、lOはホトダイオードPDに
M積された情報を読み出す読出時にブロッキングダイオ
ードBDに−5vのパルスを与え、蓄積時にはプロソキ
ングダイオードBDのカソード側をOvにする制御・駆
動部、20は増幅部、30は増幅部20を介して送られ
てくるホトダイオードPDがらの情報を読み取る読取部
である。第4図に示す密着型イメージセンサは、合計6
40個の画素をマトリックス結合して、制御・駆動部1
0内の40個の人力チャンネルと、読取部30内の16
個の出力ブロックとにより、順次駆動・読取を行う0発
明者等力気入力側に40個のシフトレジスタ、出力側に
16個のオブアンプを設け、80+u++長のセンサで
1ラインあたり1.Qmsecの高速駆動(人力パルス
の幅が約24μsec )により実験した結果、S/N
比が30dB以上となる良好なデータが得られた。
以上説明したように本発明によれば、モノシランガスを
グロー放電によって分解してpinlnダイオード成す
る際に、堆積速度を著しく低下させることなく、しかも
投入パワーによってi層にダメージを与えることがなく
光の入射側層を堆積することができるので、ダイオード
特性を劣化させることなく、光電変換効率の向上を図る
ことができるp五〇ダイオード及びそのpinlnダイ
オードいた密着型イメージセンサを提供することができ
る。
グロー放電によって分解してpinlnダイオード成す
る際に、堆積速度を著しく低下させることなく、しかも
投入パワーによってi層にダメージを与えることがなく
光の入射側層を堆積することができるので、ダイオード
特性を劣化させることなく、光電変換効率の向上を図る
ことができるp五〇ダイオード及びそのpinlnダイ
オードいた密着型イメージセンサを提供することができ
る。
第1図は本発明の1実施例であるpinlnダイオード
るアモルファスシリコン成長装置の概略図、第2図は本
発明の1実施例であるpinlnダイオード略構造断面
図、第3図は本発明のl実施例であるpinダイオード
の分光感度特性図、第4図は本発明の1実施例であるp
inダイオードをホトダイオードとして用いた密着型イ
メージセンサの接続図である。 1・・・反応容器、2・・・アノード、3・・・カソー
ド、4・・・加熱ヒータ、5・・・高周波電源、6・・
・波量コントローラ、7・・・スロットル・バルブ、8
・・・拡散ポンプ、9・・・ロータリ・ポンプ、B・・
・基板、PD・・・ホトダイオード、 BD・・・プロフキングダイオード。
るアモルファスシリコン成長装置の概略図、第2図は本
発明の1実施例であるpinlnダイオード略構造断面
図、第3図は本発明のl実施例であるpinダイオード
の分光感度特性図、第4図は本発明の1実施例であるp
inダイオードをホトダイオードとして用いた密着型イ
メージセンサの接続図である。 1・・・反応容器、2・・・アノード、3・・・カソー
ド、4・・・加熱ヒータ、5・・・高周波電源、6・・
・波量コントローラ、7・・・スロットル・バルブ、8
・・・拡散ポンプ、9・・・ロータリ・ポンプ、B・・
・基板、PD・・・ホトダイオード、 BD・・・プロフキングダイオード。
Claims (3)
- (1)基板から下部電極、アモルファスシリコンのp・
i・n層又はn・i・p層及びITO電極からなるpi
nダイオードにおいて、光入射側層の前記p層又はn層
が1〜10%の微結晶シリコンを含むことを特徴とする
pinダイオード。 - (2)請求項1記載のpinダイオードを用いた密着型
イメージセンサ。 - (3)モノシラン(SiH_4)ガスをグロー放電によ
って分解して得られる水素化アモルファスシリコンを用
いたpinダイオードにおいて、光が入射する入射側層
であるp層又はn層を、水素とモノシランとの比が5:
1〜100:1であり、且つ反応容器内のアノードとカ
ソードとの間に加える投入パワーが0.001〜0.0
5W/cm^2である条件下で堆積してp層又はn層が
1〜10%の微結晶シリコンを含むことを特徴とするp
inダイオードの製造方法。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1169049A JPH0334456A (ja) | 1989-06-30 | 1989-06-30 | pinダイオードとその製造方法及び密着型イメージセンサ |
US07/543,108 US5051803A (en) | 1989-06-30 | 1990-06-25 | Diode and producing method thereof and contact image sensor device comprising the same |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1169049A JPH0334456A (ja) | 1989-06-30 | 1989-06-30 | pinダイオードとその製造方法及び密着型イメージセンサ |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0334456A true JPH0334456A (ja) | 1991-02-14 |
Family
ID=15879380
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP1169049A Pending JPH0334456A (ja) | 1989-06-30 | 1989-06-30 | pinダイオードとその製造方法及び密着型イメージセンサ |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5051803A (ja) |
JP (1) | JPH0334456A (ja) |
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---|---|---|---|---|
US5157538A (en) * | 1990-06-29 | 1992-10-20 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force | Silicon spatial light modulator |
JP2838318B2 (ja) * | 1990-11-30 | 1998-12-16 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | 感光装置及びその作製方法 |
US5210766A (en) * | 1990-12-27 | 1993-05-11 | Xerox Corporation | Laser crystallized cladding layers for improved amorphous silicon light-emitting diodes and radiation sensors |
JPH06163958A (ja) * | 1992-02-21 | 1994-06-10 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 半導体装置およびその作製方法 |
US7952158B2 (en) | 2007-01-24 | 2011-05-31 | Micron Technology, Inc. | Elevated pocket pixels, imaging devices and systems including the same and method of forming the same |
CN101449388B (zh) * | 2006-03-02 | 2011-01-19 | 艾斯莫斯技术有限公司 | 光敏感面积与光不敏感面积的比例增加的光电二极管 |
US7777290B2 (en) * | 2006-06-13 | 2010-08-17 | Wisconsin Alumni Research Foundation | PIN diodes for photodetection and high-speed, high-resolution image sensing |
US7960218B2 (en) * | 2006-09-08 | 2011-06-14 | Wisconsin Alumni Research Foundation | Method for fabricating high-speed thin-film transistors |
Family Cites Families (6)
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---|---|---|---|---|
US4409605A (en) * | 1978-03-16 | 1983-10-11 | Energy Conversion Devices, Inc. | Amorphous semiconductors equivalent to crystalline semiconductors |
FR2575602B1 (fr) * | 1984-12-27 | 1987-01-30 | Thomson Csf | Dispositif photosensible de grand format, et procede d'utilisation |
US4713308A (en) * | 1985-06-25 | 1987-12-15 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Electrophotographic photosensitive member using microcrystalline silicon |
US4678731A (en) * | 1985-06-25 | 1987-07-07 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Electrophotographic photosensitive member having barrier layer comprising microcrystalline silicon containing hydrogen |
US4785186A (en) * | 1986-10-21 | 1988-11-15 | Xerox Corporation | Amorphous silicon ionizing particle detectors |
US4775425A (en) * | 1987-07-27 | 1988-10-04 | Energy Conversion Devices, Inc. | P and n-type microcrystalline semiconductor alloy material including band gap widening elements, devices utilizing same |
-
1989
- 1989-06-30 JP JP1169049A patent/JPH0334456A/ja active Pending
-
1990
- 1990-06-25 US US07/543,108 patent/US5051803A/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US5051803A (en) | 1991-09-24 |
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