JPH04299579A - Photoelectric transducer - Google Patents

Photoelectric transducer

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JPH04299579A
JPH04299579A JP3085753A JP8575391A JPH04299579A JP H04299579 A JPH04299579 A JP H04299579A JP 3085753 A JP3085753 A JP 3085753A JP 8575391 A JP8575391 A JP 8575391A JP H04299579 A JPH04299579 A JP H04299579A
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JP
Japan
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photoelectric conversion
electrode
layer
conversion element
semiconductor layer
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Application number
JP3085753A
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Japanese (ja)
Inventor
Masato Yamanobe
山野辺 正人
Shinichi Takeda
慎市 竹田
Toshihiro Saiga
敏宏 雑賀
Isao Kobayashi
功 小林
Takayuki Ishii
隆之 石井
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Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To obtain a photoelectric transducer wherein photo current and optical response speed are large, and formation is easy. CONSTITUTION:The title element has the following; an insulating layer 16, a photoconductive semiconductor layer 12 in contact with the layer 16, a first electrode 14, a second electrode 14' which electrodes are in contact with the layer 12, and a third electrode 15 in contact with the layer 16. The forbidden bandwidth of the photoconductive layer 12 on the side of the insulating layer 16 is different from the bandwidth on the side of the first electrode 14 and the second electrode 14' side. Layers 13, 13' are ohmic contact layers.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

【0001】0001

【産業上の利用分野】本発明は、ファクシミリ、デジタ
ル複写機、イメージリーダー等の画像処理装置に用いら
れる光電変換素子に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a photoelectric conversion element used in image processing devices such as facsimile machines, digital copying machines, and image readers.

【0002】0002

【従来の技術】従来、光電変換素子には非単結晶シリコ
ン(ポリシリコン、微結晶シリコン及び非晶質シリコン
)からなる薄膜半導体が用いられており、該半導体は特
に大面積デバイス用として好適に用いられている。薄膜
半導体を用いた光電変換素子には、1次光電流型(フォ
トダイオード型)と2次光電流型との2種類がある。 1次光電流型は、入射光によって発生した電子と正孔と
を取り出して光電変換する光電変換素子であるが、光電
流が小さいという問題があった。一方、2次光電流型光
電変換素子は、前記1次光電流型光電変換素子と比べて
大きな光電流(2次光電流)が得られる。
[Prior Art] Conventionally, thin film semiconductors made of non-single crystal silicon (polysilicon, microcrystalline silicon, and amorphous silicon) have been used for photoelectric conversion elements, and these semiconductors are particularly suitable for large-area devices. It is used. There are two types of photoelectric conversion elements using thin film semiconductors: a primary photocurrent type (photodiode type) and a secondary photocurrent type. The primary photocurrent type is a photoelectric conversion element that extracts electrons and holes generated by incident light and performs photoelectric conversion, but has a problem in that the photocurrent is small. On the other hand, a secondary photocurrent type photoelectric conversion element can obtain a larger photocurrent (secondary photocurrent) than the primary photocurrent type photoelectric conversion element.

【0003】図10は、従来の2次光電流型光電変換素
子の概略構成図である。図10において、11はガラス
等の絶縁性基板、12はCdS・Seや水素化非晶質シ
リコン(以下「a−Si:H」と略す)等よりなる光導
電半導体層、13及び13’はオーミックコンタクト用
の不純物層、14及び14’は電極である。この様な構
成において、電極14,14’間に電圧を印加しておけ
ば、基板11側または電極14,14’側から光が入射
すると、大きな2次光電流が流れ光電変換される。
FIG. 10 is a schematic diagram of a conventional secondary photocurrent type photoelectric conversion element. In FIG. 10, 11 is an insulating substrate such as glass, 12 is a photoconductive semiconductor layer made of CdS/Se or hydrogenated amorphous silicon (hereinafter abbreviated as "a-Si:H"), etc., and 13 and 13' are Impurity layers 14 and 14' for ohmic contact are electrodes. In such a configuration, if a voltage is applied between the electrodes 14 and 14', when light is incident from the substrate 11 side or the electrodes 14 and 14' side, a large secondary photocurrent flows and photoelectric conversion is performed.

【0004】更に、特性(光電流・暗電流等)の安定化
と向上のために補助電極を設けた薄膜トランジスター型
光電変換素子が提案されている。図11は、補助電極を
設けた薄膜トランジスター型光電変換素子の概略構成図
である。図11において、図10と同じ符号を記したも
のはそれぞれ同じものを示し、15は透明または不透明
のゲート電極、16はSiNX 等より構成されたゲー
ト絶縁層である。尚、ここでは、14がドレイン電極で
あり、14’はソース電極であり、3つの電極14,1
4’、15にそれぞれ電圧が印加される。
Furthermore, a thin film transistor type photoelectric conversion element has been proposed in which an auxiliary electrode is provided in order to stabilize and improve characteristics (photocurrent, dark current, etc.). FIG. 11 is a schematic configuration diagram of a thin film transistor type photoelectric conversion element provided with an auxiliary electrode. In FIG. 11, the same reference numerals as in FIG. 10 indicate the same elements, 15 is a transparent or opaque gate electrode, and 16 is a gate insulating layer made of SiNX or the like. Note that here, 14 is a drain electrode, 14' is a source electrode, and the three electrodes 14, 1
A voltage is applied to each of 4' and 15.

【0005】図11に示される2次光電流型光電変換素
子の電極14と14’との間に照度Fの光を入射した時
の光電流IP 及び暗電流Id の光量依存の直線性r
(IP ∝Fr )のゲート電位VG 依存性の例を、
それぞれ図12及び図13に示す。更に、パルス光を入
射した時の光応答速度(TON:立ち上がり時間、TO
FF:立ち下がり時間)のゲート電位VG 依存性の例
を図14に示す。
The linearity r of the photocurrent IP and the dark current Id depending on the light amount when light with an illuminance F is incident between the electrodes 14 and 14' of the secondary photocurrent type photoelectric conversion element shown in FIG.
An example of the gate potential VG dependence of (IP ∝Fr) is
They are shown in FIGS. 12 and 13, respectively. Furthermore, the optical response speed (TON: rise time, TO
An example of the dependence of FF (fall time) on gate potential VG is shown in FIG.

【0006】この様な2次光電流型光電変換素子の特性
(光電流の大きさ及び光応答速度)の改善の目的で、光
導電半導体層12の禁制帯幅を絶縁層16側(電極15
側)からオーミックコンタクト層13,13’側(電極
14,14’側)に向かって小さくすることが考案され
ている。
For the purpose of improving the characteristics (the magnitude of photocurrent and the photoresponse speed) of such a secondary photocurrent type photoelectric conversion element, the forbidden band width of the photoconductive semiconductor layer 12 is set to the insulating layer 16 side (the electrode 15 side).
It has been devised to reduce the size from the side) toward the ohmic contact layer 13, 13' side (electrode 14, 14' side).

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】薄膜トランジスター型
光電変換素子において、光導電半導体層12の禁制帯幅
を電極15側からオーミックコンタクト層13,13’
側に向かって小さくすることは、従来、a−Si:Hの
組成を禁制帯幅の小さいGeなどにより組成変調し、a
−SiGeX :Hを形成し、例えば禁制帯幅1.7e
Vより1.5eVまで変化する様にしていたが、a−S
iGeX :H等の合金は、ダングリングボンド等の欠
陥を生じやすく、2次光電流型光電変換素子の特性(光
電流の大きさ及び光応答速度)の大幅な改善及び容易な
作成は困難であった。
[Problem to be Solved by the Invention] In a thin film transistor type photoelectric conversion element, the forbidden band width of the photoconductive semiconductor layer 12 is changed from the electrode 15 side to the ohmic contact layers 13, 13'.
Conventionally, the composition of a-Si:H is modulated by Ge, etc., which has a small forbidden band width, to decrease the size toward the side.
-SiGeX: forms H, for example, forbidden band width 1.7e
It was made to vary from V to 1.5eV, but a-S
Alloys such as iGeX:H tend to cause defects such as dangling bonds, making it difficult to significantly improve the characteristics (photocurrent magnitude and photoresponse speed) of secondary photocurrent type photoelectric conversion elements and to easily produce them. there were.

【0008】本発明は、この様な従来の薄膜トランジス
ター型光電変換素子の課題を解決するものであり、光電
流が大きく、光応答速度が早く、且つ容易に形成できる
光電変換素子を提供することを目的とするものである。
The present invention solves the problems of conventional thin film transistor type photoelectric conversion elements, and provides a photoelectric conversion element that has a large photocurrent, a fast photoresponse speed, and can be easily formed. The purpose is to

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明によれば、前記目
的を達成するものとして、絶縁層と該絶縁層に接して設
けられた光導電半導体層と該光導電半導体層に接して設
けられた第1の電極及び第2の電極と前記絶縁層に接し
て設けられた第3の電極とを少なくとも有する光電変換
部を具備する光電変換素子であって、前記光導電半導体
層の禁制帯幅が前記絶縁層側で狭く前記第1の電極及び
第2の電極側で広いことを特徴とする光電変換素子、が
提供される。
[Means for Solving the Problems] According to the present invention, the above object is achieved by providing an insulating layer, a photoconductive semiconductor layer provided in contact with the insulating layer, and a photoconductive semiconductor layer provided in contact with the photoconductive semiconductor layer. A photoelectric conversion element comprising a photoelectric conversion section having at least a first electrode, a second electrode, and a third electrode provided in contact with the insulating layer, wherein the forbidden band width of the photoconductive semiconductor layer is Provided is a photoelectric conversion element, characterized in that: is narrow on the insulating layer side and wide on the first electrode and second electrode sides.

【0010】本発明においては、前記光導電半導体層と
して少なくともシリコンと水素とからなる非単結晶を用
いることができる。そして、少なくとも前記光導電半導
体層を、非単結晶層を堆積する工程と堆積した非単結晶
層に水素プラズマを照射する工程とを交互に繰り返すこ
とにより形成することができる。
In the present invention, a non-single crystal consisting of at least silicon and hydrogen can be used as the photoconductive semiconductor layer. At least the photoconductive semiconductor layer can be formed by alternately repeating the step of depositing a non-single crystal layer and the step of irradiating the deposited non-single crystal layer with hydrogen plasma.

【0011】[0011]

【実施例】以下、図面を参照しながら本発明の実施例を
説明する。
Embodiments Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

【0012】(実施例1)図1は本発明の光電変換素子
の構成概略図である。同図において、11は基板であり
、16は絶縁層であり、15は第3の電極(ゲート電極
)であり、14は第1の電極(ドレイン電極)であり、
14’は第2の電極(ソース電極)であり、13,13
’はオーミックコンタクト層であり、12は光導電半導
体層である。
(Embodiment 1) FIG. 1 is a schematic diagram of the structure of a photoelectric conversion element of the present invention. In the figure, 11 is a substrate, 16 is an insulating layer, 15 is a third electrode (gate electrode), 14 is a first electrode (drain electrode),
14' is the second electrode (source electrode), 13, 13
' is an ohmic contact layer, and 12 is a photoconductive semiconductor layer.

【0013】図2は、本実施例の光電変換素子の光導電
半導体層のエネルギーバンド図である。光導電半導体層
12は、第3の電極(ゲート電極)15及びゲート絶縁
層16の側で禁制帯幅(光学的バンドギャップ)が小さ
く、第1の電極(ドレイン電極)14及び第2の電極(
ソース電極)14’の側で禁制帯幅が大きくなる様にし
ている。
FIG. 2 is an energy band diagram of the photoconductive semiconductor layer of the photoelectric conversion element of this example. The photoconductive semiconductor layer 12 has a small forbidden band width (optical bandgap) on the third electrode (gate electrode) 15 and gate insulating layer 16 side, and has a small forbidden band width (optical band gap) on the side of the first electrode (drain electrode) 14 and the second electrode. (
The forbidden band width is made larger on the side of the source electrode 14'.

【0014】図3は、本実施例の光電変換素子の製造に
用いた特殊なプラズマCVD装置の概念図である。図3
において、70は反応チャンバー、11は表面に光導電
半導体層等の各機能層が形成される基板、71は不図示
の加熱ヒーターをもつアノード電極、72はカソード電
極、73は13.56MHzの高周波電源、74は排気
ポンプ、75はSiH4 ガス導入管、76はH2ガス
(Arガスを含む)導入管、77は2.45GHzのマ
イクロ波源及びマイクロ波アプリケーター、V1,V2
 はそれぞれSiH4 ガス及びH2 ガスを制御する
バルブで、開閉時間を精密に制御するためのコンピュー
ターと接続されている。
FIG. 3 is a conceptual diagram of a special plasma CVD apparatus used for manufacturing the photoelectric conversion element of this example. Figure 3
, 70 is a reaction chamber, 11 is a substrate on the surface of which each functional layer such as a photoconductive semiconductor layer is formed, 71 is an anode electrode having a heating heater (not shown), 72 is a cathode electrode, and 73 is a high frequency of 13.56 MHz. Power supply, 74 is an exhaust pump, 75 is a SiH4 gas introduction pipe, 76 is an H2 gas (including Ar gas) introduction pipe, 77 is a 2.45 GHz microwave source and microwave applicator, V1, V2
are valves that control SiH4 gas and H2 gas, respectively, and are connected to a computer to precisely control opening and closing times.

【0015】本実施例の光電変換素子は以下の様にして
製造された: (1)ガラス基板11(コーニング社製#7059)上
に、スパッタ法で膜厚0.1μmのCr層を堆積させ、
所定のパターンにパターニングしてゲート電極15を形
成した; (2)この基板11を通常のプラズマCVD装置にセッ
トし、基板温度を350℃にした後、SiH4 ガス、
NH3 ガス、H2 ガスを所定の混合比で導入し、S
iNX :Hを堆積させ、膜厚3000Åの絶縁層16
を形成した; (3)次に、図3に示されている特殊なプラズマCVD
装置を用いて、以下の手順で光導電半導体層12を堆積
した; ■まず、基板11をセットし、チャンバー70内を所定
の圧力まで排気ポンプ74で排気し、同時に基板11を
不図示の加熱ヒーターで340℃まで昇温した;■次に
、SiH4 ガス及びH2 ガスの導入タイミングを、
図4に示す様に制御した。即ち、膜を堆積する時間t1
 とH2プラズマを照射する時間t2 とを有する1単
位(時間tA )が繰り返された。膜を堆積する時間t
1 において、バルブV1 とV2 とは共に開状態に
あり、SiH4 ガス、Arガス及びH2 ガスが反応
チャンバーに導入された。SiH4ガスは10SCCM
、H2 ガスは10SCCMとし、Arガスで反応チャ
ンバー内圧力を0.1Torrに調整した。この時、堆
積速度は約3Å/secであった。また時間t1 にお
いて堆積する膜厚は10〜50Åとした。H2 プラズ
マ照射時間t2 においては、バルブV1 を閉状態と
しバルブV2 を開状態としてH2 プラズマが照射さ
れた。H2 プラズマ照射時間t2 に依存して、時間
t1 で堆積した膜は膜質が変化し、特に含有するH量
が変化し、それとともに時間t2 を長くすると禁制帯
幅(光学的バンドギャップ)が1.7eVから1.58
eVまで変化した。図5に含有水素量及び禁制帯幅(光
学的バンドギャップ)の時間t2 依存性の例を示す。 以上より、時間t2 を制御して容易に光導電半導体層
12の禁制帯幅(光学的バンドギャップ)を制御し得る
ことがわかった。本実施例では、堆積の進行にともない
、絶縁層16側より第1電極14及び第2電極14’側
へ行くに従って、時間t2 を次第に大きくし、禁制帯
幅(光学的バンドギャップ)を1.7eVから1.58
eVまで変化させて、膜厚6000Åの光導電半導体層
12を形成した; (4)この基板を通常のプラズマCVD装置にセットし
、SiH4 ガス、PH3ガス及びH2 ガスを用いて
、膜厚1500Åのオーミックコンタクト層を形成した
;(5)最後に、スパッタ法により膜厚8000ÅのA
l層を形成し、上記オーミックコンタクト層とともにパ
ターニングして、オーミックコンタクト層13,13’
及びドレイン電極14及びソース電極14’を形成した
The photoelectric conversion element of this example was manufactured as follows: (1) A Cr layer with a thickness of 0.1 μm was deposited on a glass substrate 11 (#7059 manufactured by Corning Inc.) by sputtering. ,
The gate electrode 15 was formed by patterning into a predetermined pattern; (2) This substrate 11 was set in a normal plasma CVD apparatus, and after the substrate temperature was raised to 350°C, SiH4 gas,
Introducing NH3 gas and H2 gas at a predetermined mixing ratio,
iNX: H is deposited to form an insulating layer 16 with a thickness of 3000 Å.
(3) Next, the special plasma CVD shown in FIG.
Using the apparatus, the photoconductive semiconductor layer 12 was deposited according to the following procedure; ■ First, the substrate 11 was set, the inside of the chamber 70 was evacuated to a predetermined pressure with the exhaust pump 74, and at the same time the substrate 11 was heated (not shown). The temperature was raised to 340°C with a heater; Next, the timing of introducing SiH4 gas and H2 gas was adjusted to
Control was performed as shown in FIG. That is, the time t1 for depositing the film
and H2 plasma irradiation time t2 (time tA) was repeated. Time t for depositing the film
1, both valves V1 and V2 were in the open state, and SiH4 gas, Ar gas, and H2 gas were introduced into the reaction chamber. SiH4 gas is 10SCCM
, H2 gas was set at 10 SCCM, and the pressure inside the reaction chamber was adjusted to 0.1 Torr with Ar gas. At this time, the deposition rate was about 3 Å/sec. Further, the film thickness deposited at time t1 was set to 10 to 50 Å. During H2 plasma irradiation time t2, H2 plasma was irradiated with the valve V1 closed and the valve V2 opened. Depending on the H2 plasma irradiation time t2, the film quality of the film deposited at time t1 changes, especially the amount of H contained, and at the same time, as time t2 increases, the forbidden band width (optical band gap) changes to 1. 7eV to 1.58
It changed to eV. FIG. 5 shows an example of the dependence of the hydrogen content and the forbidden band width (optical band gap) on time t2. From the above, it has been found that the forbidden band width (optical band gap) of the photoconductive semiconductor layer 12 can be easily controlled by controlling the time t2. In this example, as the deposition progresses, the time t2 is gradually increased from the insulating layer 16 side to the first electrode 14 and second electrode 14' sides, and the forbidden band width (optical band gap) is set to 1. 7eV to 1.58
eV to form a photoconductive semiconductor layer 12 with a thickness of 6000 Å; (4) This substrate was set in a normal plasma CVD apparatus, and a photoconductive semiconductor layer 12 with a thickness of 1500 Å was formed using SiH4 gas, PH3 gas, and H2 gas. An ohmic contact layer was formed; (5) Finally, a film thickness of 8000 Å was formed by sputtering.
1 layer is formed and patterned together with the ohmic contact layer to form ohmic contact layers 13, 13'.
Then, a drain electrode 14 and a source electrode 14' were formed.

【0016】以上の様にして作成した薄膜トランジスタ
ー型光電変換素子について、光電流及び光応答速度の測
定を行った。その結果、ゲート電極15の電位VG を
約−5Vとすることで、光電流をa−Si:H単純層の
電位VG 0Vと同等にすることができ、且つ光応答速
度TON,TOFF とも、従来例に比べて、表1に示
す様に大幅に改善できた。尚、従来例としては、光導電
半導体層が単純層で禁制帯幅が1.7eVの薄膜トラン
ジスター型光電変換素子を用いた:
The photocurrent and photoresponse speed of the thin film transistor type photoelectric conversion device produced as described above were measured. As a result, by setting the potential VG of the gate electrode 15 to about -5V, the photocurrent can be made equal to the potential VG of the a-Si:H simple layer 0V, and both the photoresponse speeds TON and TOFF are lower than those of the conventional As shown in Table 1, it was significantly improved compared to the example. As a conventional example, a thin film transistor type photoelectric conversion element with a simple photoconductive semiconductor layer and a forbidden band width of 1.7 eV was used:

【0017】[0017]

【表1】 ここで、TONは光電流が飽和値の90%に達する時間
であり、TOFF は光電流が飽和値の10%に達する
時間である。
[Table 1] Here, TON is the time when the photocurrent reaches 90% of the saturation value, and TOFF is the time when the photocurrent reaches 10% of the saturation value.

【0018】(実施例2)実施例1で得られた薄膜トラ
ンジスター型光電変換素子及び薄膜トランジスター等を
用いて、1次元完全コンタクト型光センサー(光電変換
素子)を作成した。図6にその回路を示す。但し、ここ
では、9個の薄膜トランジスター型光電変換部をもつセ
ンサーアレーの場合をあげる。同図において、薄膜トラ
ンジスター型光電変換部E1〜E9は、3個で1ブロッ
クを構成した3ブロックでセンサーアレーを構成してい
る。薄膜トランジスター型光電変換部E1〜E9の各々
に対応してコンデンサーC1〜C9、スイッチングトラ
ンジスターT1〜T9が接続される。また、光電変換部
E1〜E9の個別電極は、各々スイッチングトランジス
ターT1〜T9を介して、共通線102〜104のひと
つに接続される。詳細にいえば、各ブロックの第1のス
イッチングトランジスターT1,T4,T7が共通線1
02に、各ブロックの第2のスイッチングトランジスタ
ーT2,T5,T8が共通線103に、各ブロックの第
3のスイッチングトランジスターT3,T6,T9が共
通線104に、それぞれ接続される。共通線102〜1
04は、各々スイッチングトランジスターT10〜T1
2を介して、アンプ105に接続されている。
(Example 2) Using the thin film transistor type photoelectric conversion element, thin film transistor, etc. obtained in Example 1, a one-dimensional complete contact type optical sensor (photoelectric conversion element) was fabricated. Figure 6 shows the circuit. However, here, we will discuss the case of a sensor array having nine thin film transistor type photoelectric conversion sections. In the figure, three thin film transistor type photoelectric conversion units E1 to E9 constitute a sensor array, each of which constitutes one block. Capacitors C1 to C9 and switching transistors T1 to T9 are connected to correspond to each of the thin film transistor type photoelectric conversion units E1 to E9. Further, the individual electrodes of the photoelectric conversion units E1 to E9 are connected to one of the common lines 102 to 104 via switching transistors T1 to T9, respectively. Specifically, the first switching transistors T1, T4, T7 of each block are connected to the common line 1
02, the second switching transistors T2, T5, T8 of each block are connected to the common line 103, and the third switching transistors T3, T6, T9 of each block are connected to the common line 104, respectively. Common line 102-1
04 are switching transistors T10 to T1, respectively.
2 to the amplifier 105.

【0019】スイッチングトランジスターST1〜ST
9のゲート電極は、スイッチングトランジスターT1〜
T9のゲート電極と同様に、ブロック毎に共通接続され
、ブロック毎にシフトレジスター109の並列出力端子
に接続されている。したがって、シフトレジスター10
9のシフトタイミングによってスイッチングトランジス
ターST1〜ST9は、ブロック毎に順次ON状態にな
る。
[0019] Switching transistors ST1 to ST
The gate electrode of 9 is the switching transistor T1~
Like the gate electrode of T9, it is commonly connected for each block, and connected to the parallel output terminal of the shift register 109 for each block. Therefore, shift register 10
According to the shift timing 9, the switching transistors ST1 to ST9 are sequentially turned on for each block.

【0020】また図6において、共通線102〜104
は、それぞれコンデンサーC10〜C12を介して接地
され且つスイッチングトランジスターCT1〜CT3を
介して接地されている。コンデンサーC10〜C12の
容量は、コンデンサーC1〜C9のそれよりも充分大き
くとっておく。スイッチングトランジスターCT1〜C
T3の各ゲート電極は共通に接続され、端子108に接
続されている。すなわち、端子108にハイレベルが印
加されることで、スイッチングトランジスターCT1〜
CT3は同時にオン状態となり共通線102〜104が
接地されることになる。更に、薄膜トランジスター型光
電変換部E1〜E9はゲート電極G1〜G9を有する。
Further, in FIG. 6, common lines 102 to 104
are grounded via capacitors C10 to C12 and grounded via switching transistors CT1 to CT3, respectively. The capacitance of the capacitors C10 to C12 is set to be sufficiently larger than that of the capacitors C1 to C9. Switching transistor CT1~C
Each gate electrode of T3 is connected in common and connected to terminal 108. That is, by applying a high level to the terminal 108, the switching transistors CT1 to
CT3 is simultaneously turned on and the common lines 102 to 104 are grounded. Further, the thin film transistor type photoelectric conversion sections E1 to E9 have gate electrodes G1 to G9.

【0021】図7は、図6に示した回路図に基づいて作
成された1次元完全コンタクトセンサーアレーの部分平
面図である。同図において、111は、共通線102〜
104等からなるマトリックス状の配線部、112は薄
膜トランジスター型光電変換部、113はコンデンサー
C1〜C9よりなる電荷蓄積部、114はスイッチング
トランジスターT1〜T9からなり光電変換部と同一構
造の薄膜トランジスターを用いた転送スイッチ、115
はスイッチングトランジスターST1〜ST9からなり
光電変換部と同一構造の薄膜トランジスターを用いた放
電スイッチ、116は転送スイッチ114の信号出力を
信号処理ICに接続する引き出し線、117はコンデン
サーCT1〜CT3からなり転送スイッチ114によっ
て転送された信号電荷を蓄積し読み出すための負荷コン
デンサーである。
FIG. 7 is a partial plan view of a one-dimensional complete contact sensor array created based on the circuit diagram shown in FIG. In the same figure, 111 is a common line 102~
104, etc., a matrix-like wiring section, 112, a thin film transistor type photoelectric conversion section, 113, a charge storage section consisting of capacitors C1 to C9, and 114, switching transistors T1 to T9, which are thin film transistors having the same structure as the photoelectric conversion section. Transfer switch used, 115
116 is a lead line that connects the signal output of the transfer switch 114 to the signal processing IC, and 117 is a transfer switch that is made up of switching transistors ST1 to ST9 and uses thin film transistors having the same structure as the photoelectric conversion section. This is a load capacitor for accumulating and reading signal charges transferred by the switch 114.

【0022】図8は、図7のA−A’断面図である。図
8で明らかな様に、薄膜トランジスター型光電変換部1
12、電荷蓄積部113、転送スイッチ114、放電ス
イッチ115、マトリックス状の配線部111、更には
負荷コンデンサー117等の全てが、基板11上にメタ
ル(光電変換部ではゲート電極15)、絶縁層(光電変
換部ではゲート絶縁層16)、光導電半導体層(光電変
換部では12)、オーミックコンタクト層(光電変換部
では13,13’)及びメタル(光電変換部では電極1
4,14’)をこの順に形成した共通の構成を有してい
る。
FIG. 8 is a sectional view taken along line AA' in FIG. As is clear from FIG. 8, the thin film transistor type photoelectric conversion section 1
12, the charge storage section 113, the transfer switch 114, the discharge switch 115, the matrix wiring section 111, the load capacitor 117, etc. are all formed on the substrate 11 with metal (gate electrode 15 in the photoelectric conversion section), insulating layer ( In the photoelectric conversion section, there is a gate insulating layer 16), a photoconductive semiconductor layer (12 in the photoelectric conversion section), an ohmic contact layer (13, 13' in the photoelectric conversion section), and a metal (electrode 1 in the photoelectric conversion section).
4, 14') are formed in this order.

【0023】実施例1と同様にして薄膜トランジスター
型光電変換部の諸特性を検討したところ、実施例1と同
様の特性を示した。また、駆動回路部の薄膜トランジス
ター等においては、充分な特性を示した。
When various characteristics of the thin film transistor type photoelectric conversion section were examined in the same manner as in Example 1, the characteristics were found to be similar to those in Example 1. Furthermore, the thin film transistors in the drive circuit section showed sufficient characteristics.

【0024】図9は本発明の光電変換素子を1次元完全
コンタクト光センサーアレーとして実装したものの断面
図である。図9において、光電変換部及び駆動回路部の
上に保護層120を介してガラス等からなる耐摩耗層1
21が形成されており、ガラス等の透光性基板11の裏
面から発光ダイオード等の光源122により照明し、原
稿123を読み取る構成で用いられる。尚、本発明の光
電変換素子を用いた光センサーアレーは、等倍結像レン
ズを用いた1次元コンタクト光センサーアレーとしても
用いられ得ることはいうまでもない。
FIG. 9 is a cross-sectional view of the photoelectric conversion element of the present invention mounted as a one-dimensional complete contact optical sensor array. In FIG. 9, a wear-resistant layer 1 made of glass or the like is provided on the photoelectric conversion section and the drive circuit section with a protective layer 120 interposed therebetween.
21 is formed, and is used in a configuration in which a light source 122 such as a light emitting diode illuminates the back surface of a transparent substrate 11 such as glass to read a document 123. It goes without saying that the optical sensor array using the photoelectric conversion element of the present invention can also be used as a one-dimensional contact optical sensor array using a 1-magnification imaging lens.

【0025】前記実施例においては薄膜形成材料として
、SiH4 、H2 等を用いたが、これに限るもので
なく、F等を含むものでもよく、またSiH2n+2(
nは2以上の整数)の化学式をもつものでもよい。また
、本発明でいうシリコンには、少なくともシリコン及び
水素からなる材料の他に、たとえばフッソ等を含むシリ
コンその他が含まれる。
In the above embodiments, SiH4, H2, etc. were used as the thin film forming material, but the material is not limited to these, and materials containing F etc. may also be used.
n is an integer of 2 or more). Further, silicon as used in the present invention includes silicon and other materials containing, for example, fluoride, in addition to materials consisting of at least silicon and hydrogen.

【0026】[0026]

【発明の効果】以上説明した様に、本発明によれば、光
導電半導体層の禁制帯幅を絶縁層側と第1の電極及び第
2の電極側とで異ならせているので、光電流が大きく、
光応答速度が早く、且つ容易に形成できる光電変換素子
が提供される。
As explained above, according to the present invention, since the forbidden band width of the photoconductive semiconductor layer is made different between the insulating layer side and the first electrode and second electrode sides, the photocurrent is large,
A photoelectric conversion element that has a fast photoresponse speed and can be easily formed is provided.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

【図1】本発明の光電変換素子の構成図。FIG. 1 is a configuration diagram of a photoelectric conversion element of the present invention.

【図2】本発明の光電変換素子の光導電半導体層のエネ
ルギーバンド図。
FIG. 2 is an energy band diagram of the photoconductive semiconductor layer of the photoelectric conversion element of the present invention.

【図3】本発明の光電変換素子の作成に用いたプラズマ
CVD装置の概念図。
FIG. 3 is a conceptual diagram of a plasma CVD apparatus used to create the photoelectric conversion element of the present invention.

【図4】本発明の光電変換素子の作成におけるプラズマ
CVD装置でのガス導入タイミング図。
FIG. 4 is a gas introduction timing diagram in a plasma CVD apparatus in producing the photoelectric conversion element of the present invention.

【図5】本発明の光電変換素子の光導電半導体層の含有
水素量及び禁制帯幅の、製造条件依存の図。
FIG. 5 is a diagram showing how the amount of hydrogen contained in the photoconductive semiconductor layer and the forbidden band width of the photoconductive semiconductor layer of the photoelectric conversion element of the present invention depend on manufacturing conditions.

【図6】本発明の光電変換素子の回路図。FIG. 6 is a circuit diagram of a photoelectric conversion element of the present invention.

【図7】図6の回路をもつコンタクトセンサーアレーの
部分平面図。
FIG. 7 is a partial plan view of a contact sensor array with the circuit of FIG. 6;

【図8】図7のコンタクトセンサーアレーのA−A’断
面図。
FIG. 8 is a sectional view taken along line AA' of the contact sensor array in FIG. 7;

【図9】本発明の光電変換素子を用いたコンタクト光セ
ンサーアレーの実装図。
FIG. 9 is an implementation diagram of a contact optical sensor array using the photoelectric conversion element of the present invention.

【図10】従来の光電変換素子の構成図。FIG. 10 is a configuration diagram of a conventional photoelectric conversion element.

【図11】従来の光電変換素子の構成図。FIG. 11 is a configuration diagram of a conventional photoelectric conversion element.

【図12】光電変換素子の特性を示す図。FIG. 12 is a diagram showing characteristics of a photoelectric conversion element.

【図13】光電変換素子の特性を示す図。FIG. 13 is a diagram showing characteristics of a photoelectric conversion element.

【図14】光電変換素子の特性を示す図。FIG. 14 is a diagram showing characteristics of a photoelectric conversion element.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11    基板 12    光導電半導体層 13,13’    オーミックコンタクト層14  
  ドレイン電極 14’  ソース電極 15    ゲート電極 16    ゲート絶縁層 70    反応チャンバー 71    アノード電極 72    カソード電極 73    高周波電源 74    排気ポンプ 75    SiH4 ガス導入管 76    H2 ガス導入管 77    マイクロ波発生源とマイクロ波アプリケー
ターE1〜E9    光電変換部 C1〜C9    コンデンサー T1〜T9    スイッチングトランジスター102
〜104    共通線 ST1〜ST9    スイッチングトランジスター1
06,107,109    シフトレジスターC10
〜C12    コンデンサー 108    端子 CT1〜CT3    スイッチングトランジスターT
10〜T12    スイッチングトランジスター11
1    マトリックス状の配線部112    光電
変換部 113    電荷蓄積部 114    転送スイッチ 115    放電スイッチ 116    引き出し線 117    負荷コンデンサー 120    保護層 121    耐摩耗層 122    光源 123    原稿
11 Substrate 12 Photoconductive semiconductor layer 13, 13' Ohmic contact layer 14
Drain electrode 14' Source electrode 15 Gate electrode 16 Gate insulating layer 70 Reaction chamber 71 Anode electrode 72 Cathode electrode 73 High frequency power source 74 Exhaust pump 75 SiH4 gas introduction tube 76 H2 gas introduction tube 77 Microwave source and microwave applicator E1 to E9 Photoelectric conversion section C1 to C9 Capacitor T1 to T9 Switching transistor 102
~104 Common line ST1~ST9 Switching transistor 1
06,107,109 Shift register C10
~C12 Capacitor 108 Terminal CT1~CT3 Switching transistor T
10~T12 Switching transistor 11
1 Matrix wiring section 112 Photoelectric conversion section 113 Charge storage section 114 Transfer switch 115 Discharge switch 116 Lead line 117 Load capacitor 120 Protective layer 121 Wear-resistant layer 122 Light source 123 Original

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】  絶縁層と該絶縁層に接して設けられた
光導電半導体層と該光導電半導体層に接して設けられた
第1の電極及び第2の電極と前記絶縁層に接して設けら
れた第3の電極とを少なくとも有する光電変換部を具備
する光電変換素子であって、前記光導電半導体層の禁制
帯幅が前記絶縁層側で狭く前記第1の電極及び第2の電
極側で広いことを特徴とする光電変換素子。
1. An insulating layer, a photoconductive semiconductor layer provided in contact with the insulating layer, a first electrode provided in contact with the photoconductive semiconductor layer, and a second electrode provided in contact with the insulating layer. A photoelectric conversion element comprising a photoelectric conversion section having at least a third electrode, wherein the forbidden band width of the photoconductive semiconductor layer is narrower on the insulating layer side and closer to the first electrode and the second electrode. A photoelectric conversion element characterized by a wide area.
【請求項2】  前記光導電半導体層が少なくともシリ
コンと水素とからなる非単結晶であることを特徴とする
、請求項1に記載の光電変換素子。
2. The photoelectric conversion element according to claim 1, wherein the photoconductive semiconductor layer is a non-single crystal consisting of at least silicon and hydrogen.
【請求項3】  少なくとも前記光導電半導体層が、非
単結晶層を堆積する工程と堆積した非単結晶層に水素プ
ラズマを照射する工程とを交互に繰り返すことにより形
成されたものであることを特徴とする、請求項1に記載
の光電変換素子。
3. At least the photoconductive semiconductor layer is formed by alternately repeating a step of depositing a non-single crystal layer and a step of irradiating the deposited non-single crystal layer with hydrogen plasma. The photoelectric conversion element according to claim 1, characterized in that:
JP3085753A 1991-03-27 1991-03-27 Photoelectric transducer Pending JPH04299579A (en)

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US08/157,442 US5680229A (en) 1991-03-27 1993-11-26 Photoelectric conversion apparatus with band gap variation in the thickness direction
US08/478,444 US5567956A (en) 1991-03-27 1995-06-07 Information processing apparatus including a photoelectric conversion element having a semiconductor layer with a varying energy band gap width

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