JPH0433144B2 - - Google Patents
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- JPH0433144B2 JPH0433144B2 JP58231507A JP23150783A JPH0433144B2 JP H0433144 B2 JPH0433144 B2 JP H0433144B2 JP 58231507 A JP58231507 A JP 58231507A JP 23150783 A JP23150783 A JP 23150783A JP H0433144 B2 JPH0433144 B2 JP H0433144B2
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/08—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof in which radiation controls flow of current through the device, e.g. photoresistors
- H01L31/09—Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation
- H01L31/095—Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation comprising amorphous semiconductors
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
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- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/02—Details
- H01L31/0224—Electrodes
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Description
【発明の詳細な説明】
〔技術分野〕
本発明は画像情報処理用光電変換装置に用いら
れるフオトセンサーに関する。
れるフオトセンサーに関する。
従来、フアクシミリや文字読取装置等の画像信
号処理用光電変換装置において結晶シリコンから
なる１次元のフオトダイオード型長尺フオトセン
サーアレーが用いられていた。このフオトセンサ
ーアレーは作製できるシリコン単結晶の大きさ及
び加工精度の点から、その長さに限度があり且つ
製品の歩留りも低い欠点があつた。従つて、読取
原稿の幅が大きい場合（たとえば210mm）にはレ
ンズ系を用いて原画をフオトセンサー上に縮小結
像して読取りが行われていた。この様な縮小光学
系を用いると受光部の小型化が困難になり、また
解像力を維持するためにはフオトセンサーの個々
の画素面積を小さくせざるを得ず従つて十分な信
号電流を得るためには大きな光量を必要とし、こ
のため上記の如きフオトセンサーアレーは読取時
間を長くした低スピードタイプの装置又は高解像
力を要求されない読取装置に使用されているのが
現状である。
号処理用光電変換装置において結晶シリコンから
なる１次元のフオトダイオード型長尺フオトセン
サーアレーが用いられていた。このフオトセンサ
ーアレーは作製できるシリコン単結晶の大きさ及
び加工精度の点から、その長さに限度があり且つ
製品の歩留りも低い欠点があつた。従つて、読取
原稿の幅が大きい場合（たとえば210mm）にはレ
ンズ系を用いて原画をフオトセンサー上に縮小結
像して読取りが行われていた。この様な縮小光学
系を用いると受光部の小型化が困難になり、また
解像力を維持するためにはフオトセンサーの個々
の画素面積を小さくせざるを得ず従つて十分な信
号電流を得るためには大きな光量を必要とし、こ
のため上記の如きフオトセンサーアレーは読取時
間を長くした低スピードタイプの装置又は高解像
力を要求されない読取装置に使用されているのが
現状である。
これに対し、最近ではアモルフアスシリコン
（ａ−Si）を用いた光導電型フオトセンサーが提
案されている。このフオトセンサーは基板表面上
に真空堆積法でａ−Si薄層を形成することにより
作製されるので、大面積や長尺のフオトセンサー
アレーが容易に得られる。かくして、ａ−Siを用
いたフオトセンサーによれば原稿の幅が大きい場
合にも等倍にて読取ることができるので、装置の
小型化が容易になる。光導電型のフオトセンサー
においては、光導電層上に電極層を形成するに際
しこれら両層の間にオーミツクコンタクト層が介
在せしめられる。また、１対の電極層はその間に
間隔Ｌをもつて対向して配置せしめられる。この
場合、光照射によつて光導電層中に発生したキヤ
リアの移動距離ｌは、 ｌ＝μτE ここで、μ：キヤリアのドリフト移動度 τ：キヤリア寿命 Ｅ：電界強度 であるため、Ｅをある値以上にすると利得Ｇ（＝
ｌ／Ｌ）が１以上となり、従つて一般に採用され
ている光ダイオード型フオトセンサーに比較して
大きな光電流が容易に得られる。
（ａ−Si）を用いた光導電型フオトセンサーが提
案されている。このフオトセンサーは基板表面上
に真空堆積法でａ−Si薄層を形成することにより
作製されるので、大面積や長尺のフオトセンサー
アレーが容易に得られる。かくして、ａ−Siを用
いたフオトセンサーによれば原稿の幅が大きい場
合にも等倍にて読取ることができるので、装置の
小型化が容易になる。光導電型のフオトセンサー
においては、光導電層上に電極層を形成するに際
しこれら両層の間にオーミツクコンタクト層が介
在せしめられる。また、１対の電極層はその間に
間隔Ｌをもつて対向して配置せしめられる。この
場合、光照射によつて光導電層中に発生したキヤ
リアの移動距離ｌは、 ｌ＝μτE ここで、μ：キヤリアのドリフト移動度 τ：キヤリア寿命 Ｅ：電界強度 であるため、Ｅをある値以上にすると利得Ｇ（＝
ｌ／Ｌ）が１以上となり、従つて一般に採用され
ている光ダイオード型フオトセンサーに比較して
大きな光電流が容易に得られる。
上記の如き光導電型のフオトセンサーの特性に
つき以下説明する。
つき以下説明する。
第１図はａ−Siを用いた光導電型フオトセンサ
ーの一例を示す平面図であり、第２図はその−
断面図である。このフオトセンサーは次の様に
して作製された。先ず、平面性が良く且つ電気絶
縁性が良好なガラス基板１（厚さ１mm）を200℃
に加熱しておき、SiH4100％、20SCCM、内圧
0.1TorrのRFグロー放電分解法によつてガラス基
板１の表面上に一様に1μ厚のａ−Si光導電層２を
形成する。次に、上記グロー放電分解における
SiH4に対し１％のPH3を添加して同様にグロー
放電分解法によりａ−Si光導電層２上に一様に
0.3μ厚のａ−Si：n+層３を形成する。次に、真空
蒸着法によりａ−Si：n+層上に一様に0.2μ厚のAl
電極層４を形成する。尚、以上の工程は所望の大
きさのフオトセンサーアレーを得るべき適宜の大
きさの基板１を用いて行われる。次に、フオトリ
ソパターニングにより第１図に示される様な各フ
オトセンサーのAl電極配線（即ち、電極層４の
形状）を、リン酸16／硝酸１／酢酸２／水１の組
成比を有するエツチング液を用いて形成する。こ
こで、１対の電極４の形状は、第１図に示される
如く、幅100μであり、それらの間に幅4μで折返
し長さ75μで且つ折返しピツチが12μの蛇行状間
隔が形成される如くである。次に、平行平板型プ
ラズマエツチング装置によりCF4でn+層３の露出
部分（即ち電極層４で覆われていない部分）をエ
ツチング除去する。かくして作製されたフオトセ
ンサーにおいてn+層はオーミツクコンタクト層
である。
ーの一例を示す平面図であり、第２図はその−
断面図である。このフオトセンサーは次の様に
して作製された。先ず、平面性が良く且つ電気絶
縁性が良好なガラス基板１（厚さ１mm）を200℃
に加熱しておき、SiH4100％、20SCCM、内圧
0.1TorrのRFグロー放電分解法によつてガラス基
板１の表面上に一様に1μ厚のａ−Si光導電層２を
形成する。次に、上記グロー放電分解における
SiH4に対し１％のPH3を添加して同様にグロー
放電分解法によりａ−Si光導電層２上に一様に
0.3μ厚のａ−Si：n+層３を形成する。次に、真空
蒸着法によりａ−Si：n+層上に一様に0.2μ厚のAl
電極層４を形成する。尚、以上の工程は所望の大
きさのフオトセンサーアレーを得るべき適宜の大
きさの基板１を用いて行われる。次に、フオトリ
ソパターニングにより第１図に示される様な各フ
オトセンサーのAl電極配線（即ち、電極層４の
形状）を、リン酸16／硝酸１／酢酸２／水１の組
成比を有するエツチング液を用いて形成する。こ
こで、１対の電極４の形状は、第１図に示される
如く、幅100μであり、それらの間に幅4μで折返
し長さ75μで且つ折返しピツチが12μの蛇行状間
隔が形成される如くである。次に、平行平板型プ
ラズマエツチング装置によりCF4でn+層３の露出
部分（即ち電極層４で覆われていない部分）をエ
ツチング除去する。かくして作製されたフオトセ
ンサーにおいてn+層はオーミツクコンタクト層
である。
このフオトセンサーにおいて、１対の電極４の
間に4Vの電圧を印加した状態で、光源GaP−
LED（波長555nｍ）を100Hz周期でON−OFFして
基板１側（Ａ方向）又は電極層４側（Ｂ方向）か
らそれぞれ素子面上で10μW／cm2となる様に光照
射する。第３図はこの様な光照射での１周期分に
おける電極４間に流れる光電流の応答波形を示す
グラフである。第３図から分る様に、Ａ方向から
の光入射に比べ、Ｂ方向からの光入射では初期の
立上り時（光ON応答時）にコブが観察され且つ
得られる電流値も小さく更に立下り時（光OFF
応答時）の応答も極めて遅い。第４図は上記の如
き光照射において光源の光強度を種々変化させた
時における定常光電流の光強度依存特性を示すグ
ラフである。光電流Ipの光強度Ｆに対する依存特
性は一般にIp＝Fγで表わされ、第４図において、
Ａ方向からの光入射の場合にはγ値が1.0であり
良好なのに比べ、Ｂ方向からの光入射の場合には
γ値が0.65でありかなり低い。
間に4Vの電圧を印加した状態で、光源GaP−
LED（波長555nｍ）を100Hz周期でON−OFFして
基板１側（Ａ方向）又は電極層４側（Ｂ方向）か
らそれぞれ素子面上で10μW／cm2となる様に光照
射する。第３図はこの様な光照射での１周期分に
おける電極４間に流れる光電流の応答波形を示す
グラフである。第３図から分る様に、Ａ方向から
の光入射に比べ、Ｂ方向からの光入射では初期の
立上り時（光ON応答時）にコブが観察され且つ
得られる電流値も小さく更に立下り時（光OFF
応答時）の応答も極めて遅い。第４図は上記の如
き光照射において光源の光強度を種々変化させた
時における定常光電流の光強度依存特性を示すグ
ラフである。光電流Ipの光強度Ｆに対する依存特
性は一般にIp＝Fγで表わされ、第４図において、
Ａ方向からの光入射の場合にはγ値が1.0であり
良好なのに比べ、Ｂ方向からの光入射の場合には
γ値が0.65でありかなり低い。
以上の如く、従来の光導電型フオトセンサーに
おいては、Ａ方向からの光入射に比べＢ方向から
の光入射の場合は特性がかなり低下する。
おいては、Ａ方向からの光入射に比べＢ方向から
の光入射の場合は特性がかなり低下する。
ところで、最近ではフオトセンサーの基板とし
てセラミツク等の不透明基板を用いることが要求
される場合があり、更にカラー読取のためカラー
フイルターを電極層４側に付することが要求され
る場合がある。この様な場合にはＢ方向からの光
入射を行うことが必要となるが、上記の如くＢ方
向からの光入射時には動作速度が十分でなく且つ
得られる光電流も十分でない。
てセラミツク等の不透明基板を用いることが要求
される場合があり、更にカラー読取のためカラー
フイルターを電極層４側に付することが要求され
る場合がある。この様な場合にはＢ方向からの光
入射を行うことが必要となるが、上記の如くＢ方
向からの光入射時には動作速度が十分でなく且つ
得られる光電流も十分でない。
本発明は、以上の如き従来技術に鑑み、光導電
型のフオトセンサーにおいて、電極層側からの光
入射においても基板側からの光入射と同様に十分
に速い応答速度と大きな光電流とを得ることを目
的とする。
型のフオトセンサーにおいて、電極層側からの光
入射においても基板側からの光入射と同様に十分
に速い応答速度と大きな光電流とを得ることを目
的とする。
この様な目的は、基板と、前記基板上に設けら
れた光導電層と、前記光導電層の一方の面側にそ
れぞれオーミツクコンタクト層を介して形成され
且つ対向して配置されている１対の電極層とを具
備する光導電型フオトセンサーにおいて、前記電
極層側からの入射光が前記オーミツクコンタクト
層を介して該オーミツクコンタクト層に接する前
記光導電層の少なくとも一部に到達せしめられる
構造の受光部を有することにより達成される。
れた光導電層と、前記光導電層の一方の面側にそ
れぞれオーミツクコンタクト層を介して形成され
且つ対向して配置されている１対の電極層とを具
備する光導電型フオトセンサーにおいて、前記電
極層側からの入射光が前記オーミツクコンタクト
層を介して該オーミツクコンタクト層に接する前
記光導電層の少なくとも一部に到達せしめられる
構造の受光部を有することにより達成される。
本発明によれば、エネルギーバンドにおいて光
導電層とオーミツクコンタクト層との界面に生ず
るポテンシヤルバリアを多数キヤリアである電子
が乗り越えてソースたる電極層から光導電層に注
入され易くなる。即ち、光導電層とオーミツクコ
ンタクト層との界面付近において、入射光により
光キヤリアが発生するので、そのうちの少数キヤ
リアである正孔が該界面に速やかにトラツプされ
てポテンシヤルバリアを引き下げる。この様にし
て、２次光電流が優れた応答性のもとに発生し、
且つ大きな光電流を得ることができる。
導電層とオーミツクコンタクト層との界面に生ず
るポテンシヤルバリアを多数キヤリアである電子
が乗り越えてソースたる電極層から光導電層に注
入され易くなる。即ち、光導電層とオーミツクコ
ンタクト層との界面付近において、入射光により
光キヤリアが発生するので、そのうちの少数キヤ
リアである正孔が該界面に速やかにトラツプされ
てポテンシヤルバリアを引き下げる。この様にし
て、２次光電流が優れた応答性のもとに発生し、
且つ大きな光電流を得ることができる。
第５図は本発明フオトセンサーの一実施例を示
す平面図であり、第６図はその−断面図であ
る。このフオトセンサーは上記第１図及び第２図
に示されるフオトセンサー（以下、「従来例」と
いう）と類似の方法で作製された。即ち、１mm厚
のガラス基板１１の表面上にａ−Si光導電層１
２、ａ−Si：n+層１３及びAl電極層１４を全面
一様に形成し、同様にフオトリソパターニング及
びドライエツチングにより従来例と同様な各フオ
トセンサー（第１図及び第２図参照）を形成す
る。蛇行部上のAl電極のみを除去（第５図参照）
した２つの電極層１４を形成するために、、蛇行
部上に100μ中でAl電極をフオトリソエツチング
して第５図の形状とした。
す平面図であり、第６図はその−断面図であ
る。このフオトセンサーは上記第１図及び第２図
に示されるフオトセンサー（以下、「従来例」と
いう）と類似の方法で作製された。即ち、１mm厚
のガラス基板１１の表面上にａ−Si光導電層１
２、ａ−Si：n+層１３及びAl電極層１４を全面
一様に形成し、同様にフオトリソパターニング及
びドライエツチングにより従来例と同様な各フオ
トセンサー（第１図及び第２図参照）を形成す
る。蛇行部上のAl電極のみを除去（第５図参照）
した２つの電極層１４を形成するために、、蛇行
部上に100μ中でAl電極をフオトリソエツチング
して第５図の形状とした。
このフオトセンサーにおいて、従来例と同様に
してＡ方向及びＢ方向から光照射を行つた場合の
光電流の応答波形のグラフ（従来例の第３図に対
応）を第７図に示し、定常光電流の光強度依存特
性のグラフ（従来例の第４図に対応）を第８図に
示す。尚、これらのグラフにおいては従来例が点
線で表わされている。
してＡ方向及びＢ方向から光照射を行つた場合の
光電流の応答波形のグラフ（従来例の第３図に対
応）を第７図に示し、定常光電流の光強度依存特
性のグラフ（従来例の第４図に対応）を第８図に
示す。尚、これらのグラフにおいては従来例が点
線で表わされている。
第９図は本発明フオトセンサーの他の一実施例
を示す平面図であり、第１０図はその−断面
図である。このフオトセンサーは上記従来例と類
似の方法で作製された。即ち、１mm厚のガラス基
板２１の表面上にａ−Si光導電光２２、及びａ−
Si：n+層２３を全面一様に形成する迄は従来例と
同様である。次に、n+層２３上にスパツタリン
グ法によりインジウム・スズ・オキサイド
（ITO）を一様に0.2μ厚に積層せしめITO透明電
極層２４を形成する。塩化第２鉄6.5ｇ／塩酸40
c.c.／水40c.c.の組成比を有するエツチング液を用い
ることを除いて従来例と同様にして不要部分の
ITOをエツチング除去する。次に、従来例と同様
にして不要部分のn+層をエツチング除去する。
を示す平面図であり、第１０図はその−断面
図である。このフオトセンサーは上記従来例と類
似の方法で作製された。即ち、１mm厚のガラス基
板２１の表面上にａ−Si光導電光２２、及びａ−
Si：n+層２３を全面一様に形成する迄は従来例と
同様である。次に、n+層２３上にスパツタリン
グ法によりインジウム・スズ・オキサイド
（ITO）を一様に0.2μ厚に積層せしめITO透明電
極層２４を形成する。塩化第２鉄6.5ｇ／塩酸40
c.c.／水40c.c.の組成比を有するエツチング液を用い
ることを除いて従来例と同様にして不要部分の
ITOをエツチング除去する。次に、従来例と同様
にして不要部分のn+層をエツチング除去する。
このフオトセンサーにおいて、従来例と同様に
してＡ方向及びＢ方向から光照射を行つた場合の
光電流の応答波形のグラフ（従来例の第３図に対
応）を第１１図に示し、定常光電流の光強度依存
特性のグラフ（従来例の第４図に対応）を第１２
図に示す。尚、これらのグラフにおいては従来例
が点線で示されている。
してＡ方向及びＢ方向から光照射を行つた場合の
光電流の応答波形のグラフ（従来例の第３図に対
応）を第１１図に示し、定常光電流の光強度依存
特性のグラフ（従来例の第４図に対応）を第１２
図に示す。尚、これらのグラフにおいては従来例
が点線で示されている。
本発明フオトセンサーにおいては基板として上
記実施例に示されたガラスの外にセラミツクその
他の適宜の材質を使用することができる。また、
本発明フオトセンサーにおいては、光導電層、オ
ーミツクコンタクト層、透明又は不透明電極層と
して、上記実施例に例示されたもの以外にも、そ
の目的を達成し得る限りにおいて適宜の材質を用
いることができる。
記実施例に示されたガラスの外にセラミツクその
他の適宜の材質を使用することができる。また、
本発明フオトセンサーにおいては、光導電層、オ
ーミツクコンタクト層、透明又は不透明電極層と
して、上記実施例に例示されたもの以外にも、そ
の目的を達成し得る限りにおいて適宜の材質を用
いることができる。
以上の如き本発明のフオトセンサーによれば、
電極層側からの光入射の場合にも十分な光電流が
得られ且つ十分速い速度にて応答することができ
るので、電極層側から光入射を行う用途において
も十分に満足すべき装置を構成することができ
る。
電極層側からの光入射の場合にも十分な光電流が
得られ且つ十分速い速度にて応答することができ
るので、電極層側から光入射を行う用途において
も十分に満足すべき装置を構成することができ
る。
第１図は従来のフオトセンサーの平面図であ
り、第２図はその−断面図であり、第３図及
び第４図はそれぞれ従来のフオトセンサーの光電
流応答波形及び定常光電流の光強度依存特性のグ
ラフである。第５図及び第９図はそれぞれ本発明
のフオトセンサーの一実施例の平面図であり、第
６図及び第１０図はそれぞれの−断面図及び
−断面図であり、第７図と第１１図、及び第
８図と第１２図はそれぞれ本発明のフオトセンサ
ーの光電流応答波形及び定常光電流の光強度依存
特性のグラフである。 １，１１，２１……ガラス基板、２，１２，２
２……ａ−Si光導電層、３，１３，２３……ａ−
Si：n+層、４，１４……Al電極層、２４……
ITO透明電極層。
り、第２図はその−断面図であり、第３図及
び第４図はそれぞれ従来のフオトセンサーの光電
流応答波形及び定常光電流の光強度依存特性のグ
ラフである。第５図及び第９図はそれぞれ本発明
のフオトセンサーの一実施例の平面図であり、第
６図及び第１０図はそれぞれの−断面図及び
−断面図であり、第７図と第１１図、及び第
８図と第１２図はそれぞれ本発明のフオトセンサ
ーの光電流応答波形及び定常光電流の光強度依存
特性のグラフである。 １，１１，２１……ガラス基板、２，１２，２
２……ａ−Si光導電層、３，１３，２３……ａ−
Si：n+層、４，１４……Al電極層、２４……
ITO透明電極層。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 基板と、前記基板上に設けられた光導電層
と、前記光導電層の一方の面側にそれぞれオーミ
ツクコンタクト層を介して形成され且つ対向して
配置されている１対の電極層とを具備する光導電
型フオトセンサーにおいて、前記電極層側からの
入射光が前記オーミツクコンタクト層を介して該
オーミツクコンタクト層に接する前記光導電層の
少なくとも一部に到達せしめられる構造の受光部
を有することを特徴とするフオトセンサー。 ２ 前記光導電層が、アモルフアスシリコンによ
り構成されていることを特徴とする、特許請求の
範囲第１項に記載のフオトセンサー。 ３ 前記オーミツクコンタクト層が、n+型層よ
り構成されていることを特徴とする、特許請求の
範囲第１項または第２項に記載のフオトセンサ
ー。 ４ 前記１対の電極層の間において前記オーミツ
クコンタクト層が露出して構成されていることを
特徴とする、特許請求の範囲第１項〜第３項に記
載のフオトセンサー。 ５ 前記電極層が透明または半透明であることを
特徴とする、特許請求の範囲第１項〜第３項のい
ずれかに記載のフオトセンサー。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58231507A JPS60124884A (ja) | 1983-12-09 | 1983-12-09 | フォトセンサ− |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58231507A JPS60124884A (ja) | 1983-12-09 | 1983-12-09 | フォトセンサ− |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60124884A JPS60124884A (ja) | 1985-07-03 |
| JPH0433144B2 true JPH0433144B2 (ja) | 1992-06-02 |
Family
ID=16924573
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58231507A Granted JPS60124884A (ja) | 1983-12-09 | 1983-12-09 | フォトセンサ− |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60124884A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4794878B2 (ja) * | 2004-03-26 | 2011-10-19 | キヤノン株式会社 | 光伝導素子 |
-
1983
- 1983-12-09 JP JP58231507A patent/JPS60124884A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60124884A (ja) | 1985-07-03 |
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