JPH051634B2 - - Google Patents
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- JPH051634B2 JPH051634B2 JP59133139A JP13313984A JPH051634B2 JP H051634 B2 JPH051634 B2 JP H051634B2 JP 59133139 A JP59133139 A JP 59133139A JP 13313984 A JP13313984 A JP 13313984A JP H051634 B2 JPH051634 B2 JP H051634B2
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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
- H01L31/18—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof
- H01L31/20—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof such devices or parts thereof comprising amorphous semiconductor materials
- H01L31/202—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof such devices or parts thereof comprising amorphous semiconductor materials including only elements of Group IV of the Periodic Table
-
- 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
- H01L31/10—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 characterised by potential barriers, e.g. phototransistors
- H01L31/101—Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation
- H01L31/102—Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation characterised by only one potential barrier
- H01L31/108—Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation characterised by only one potential barrier the potential barrier being of the Schottky type
-
- 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
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- Engineering & Computer Science (AREA)
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- Power Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Light Receiving Elements (AREA)
- Image-Pickup Tubes, Image-Amplification Tubes, And Storage Tubes (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕
本発明は、水素を含む非晶質シリコン薄膜を光
電変換部として使用する受光面、およびそのよう
な受光面を有する撮像装置に関するものである。
電変換部として使用する受光面、およびそのよう
な受光面を有する撮像装置に関するものである。
水素を含む非晶質シリコンは、光導電性を有す
るうえに、低温条件で均質な大面積薄膜が得られ
ることから特開昭54−150995号公報に示されるよ
うに、撮像デバイスなどに使用できる受光面とし
て使用することが試みられた。
るうえに、低温条件で均質な大面積薄膜が得られ
ることから特開昭54−150995号公報に示されるよ
うに、撮像デバイスなどに使用できる受光面とし
て使用することが試みられた。
その結果、可視光領域で高い感度を持つことが
わかつたものの、非晶質シリコンはそれを堆積す
る下地基板の影響を受けて膜質、とくにその平担
性が変化するために、実際に撮像デバイスを作製
する時の障害となつていた。
わかつたものの、非晶質シリコンはそれを堆積す
る下地基板の影響を受けて膜質、とくにその平担
性が変化するために、実際に撮像デバイスを作製
する時の障害となつていた。
本発明は、この材料を撮像デバイスに応用する
にあたつての、このような膜質の平担性が変化す
るという欠点を解消するためのものである。
にあたつての、このような膜質の平担性が変化す
るという欠点を解消するためのものである。
上記の目的を達成するために、本発明の撮像デ
バイス用受光面では、以下に述べるような物理特
性をもつた非晶質シリコンを光電変換部分に使用
することを特徴とする。
バイス用受光面では、以下に述べるような物理特
性をもつた非晶質シリコンを光電変換部分に使用
することを特徴とする。
すなわち、詳しく特性検討を行なつた結果、水
素を少くとも５原子％以上、25原子％を越えぬ量
含む非晶質シリコンにおいて、光学的禁止帯幅が
1.5eV以上、1.9eV以下の値をもつものについて、
シリコンと水素の結合の伸縮振動モードに起因す
る赤外吸収ピークで波数2000cm-1の成分の強度が
波数2100cm-1成分と同等もしくはそれ以上の強度
に観測される状態の薄膜を使用すると、非晶質シ
リコンの膜質は下地基板によらず平担で均質なも
のになることが判明した。
素を少くとも５原子％以上、25原子％を越えぬ量
含む非晶質シリコンにおいて、光学的禁止帯幅が
1.5eV以上、1.9eV以下の値をもつものについて、
シリコンと水素の結合の伸縮振動モードに起因す
る赤外吸収ピークで波数2000cm-1の成分の強度が
波数2100cm-1成分と同等もしくはそれ以上の強度
に観測される状態の薄膜を使用すると、非晶質シ
リコンの膜質は下地基板によらず平担で均質なも
のになることが判明した。
第１図に水素を含む非晶質シリコンの赤外吸収
スペクトル曲線を示す。観測されるピークとして
は、水素とシリコンの結合の伸縮（streching）
振動モードａ、変角（bending）振動モードｂ、
ゆれ（wagging，rocking）振動モードｃに起因
するものがある。ところで図からわかるように、
伸縮振動モードは、波数2000cm-1付近と2100cm-1
付近にわかれたピークを持つ吸収スペクトル曲線
となつている。これらの各ピークは水素とシリコ
ンの異なる結合状態に対応しており、この振動ピ
ークの形としては、波数2000cm-1，2100cm-1の両
方が観測され、しかも波数2000cm-1のピークが大
きい場合と（便宜的に第１領域と呼称する）、波
数2000cm-1のピークが小さくなり波数2100cm-1の
ピークが優勢になる場合（便宜的に第２領域と呼
称する）とがあることがわかつた。そして、これ
ら双方の膜の面状態には歴然とした差があること
がわかつた。すなわち、第２領域の膜では下地基
板の材質によつて面状態が大きく影響を受け、例
えば二酸化ケイ素（SiO2）を基板とした場合、
膜の部分的剥離や欠陥の発生、面素地の荒れなど
が観測される。しかし、第１領域の膜では下地基
板の材料によらず、鏡面状態となることがわかつ
た。
スペクトル曲線を示す。観測されるピークとして
は、水素とシリコンの結合の伸縮（streching）
振動モードａ、変角（bending）振動モードｂ、
ゆれ（wagging，rocking）振動モードｃに起因
するものがある。ところで図からわかるように、
伸縮振動モードは、波数2000cm-1付近と2100cm-1
付近にわかれたピークを持つ吸収スペクトル曲線
となつている。これらの各ピークは水素とシリコ
ンの異なる結合状態に対応しており、この振動ピ
ークの形としては、波数2000cm-1，2100cm-1の両
方が観測され、しかも波数2000cm-1のピークが大
きい場合と（便宜的に第１領域と呼称する）、波
数2000cm-1のピークが小さくなり波数2100cm-1の
ピークが優勢になる場合（便宜的に第２領域と呼
称する）とがあることがわかつた。そして、これ
ら双方の膜の面状態には歴然とした差があること
がわかつた。すなわち、第２領域の膜では下地基
板の材質によつて面状態が大きく影響を受け、例
えば二酸化ケイ素（SiO2）を基板とした場合、
膜の部分的剥離や欠陥の発生、面素地の荒れなど
が観測される。しかし、第１領域の膜では下地基
板の材料によらず、鏡面状態となることがわかつ
た。
非晶質シリコンの禁止帯幅は1.2eV付近から水
素含有量の増大とともに増加する。しかし、本特
許の第１領域の膜について光学的禁止帯幅を測定
すると、1.5eVから1.9eVの範囲の値をとること
がわかつた。
素含有量の増大とともに増加する。しかし、本特
許の第１領域の膜について光学的禁止帯幅を測定
すると、1.5eVから1.9eVの範囲の値をとること
がわかつた。
上記の様な第１領域の非晶質シリコンは、例え
ば反応性スパツタリング法を用いる場合、反応ガ
ス中の濃度をある程度以下に低くおさえることで
実現できる。水素濃度を分圧として20％以下、多
くは10％以下となすのが良い。
ば反応性スパツタリング法を用いる場合、反応ガ
ス中の濃度をある程度以下に低くおさえることで
実現できる。水素濃度を分圧として20％以下、多
くは10％以下となすのが良い。
第１図に示したスペクトル曲線の１は、反応性
スパツタリングガス中の水素濃度を10％とした場
合、２は水素濃度を30％とした場合の結果であ
り、１が第１領域に、２が第２領域に対応する。
それぞれ領域が変化する時の水素濃度の値は、基
板温度や放電パワーなどスパツタリング条件によ
り若干変化する。
スパツタリングガス中の水素濃度を10％とした場
合、２は水素濃度を30％とした場合の結果であ
り、１が第１領域に、２が第２領域に対応する。
それぞれ領域が変化する時の水素濃度の値は、基
板温度や放電パワーなどスパツタリング条件によ
り若干変化する。
とにかく、本発明の要点は前述の如き物理特性
を有する非晶質シリコンを光電変換膜として使用
して、面状態のよい受光面を作成することにあり
その効果は製法の如何を問わない。すなわち、モ
ノシランガスのグロー放電分解法や、活性化され
た水素雰囲気中での蒸着などの方法でも、作られ
た膜が上記の条件を満たせば、光導電膜として使
用できる。
を有する非晶質シリコンを光電変換膜として使用
して、面状態のよい受光面を作成することにあり
その効果は製法の如何を問わない。すなわち、モ
ノシランガスのグロー放電分解法や、活性化され
た水素雰囲気中での蒸着などの方法でも、作られ
た膜が上記の条件を満たせば、光導電膜として使
用できる。
さらに各領域の非晶質シリコン膜について、そ
の電気的特性を調べたところ、第１領域の膜では
電子の寿命が10μs程度と、第２領域の0.1μsにく
らべ２桁も大きく、電子を信号電流の主たるキヤ
リアとして使用すれば出力信号が大きく、画質の
均一性も良い撮像特性を得られることがわかつ
た。
の電気的特性を調べたところ、第１領域の膜では
電子の寿命が10μs程度と、第２領域の0.1μsにく
らべ２桁も大きく、電子を信号電流の主たるキヤ
リアとして使用すれば出力信号が大きく、画質の
均一性も良い撮像特性を得られることがわかつ
た。
この効果をさらに高めるため、第２図に示すよ
うな素子構造を選ぶとよい。第２図は素子のバン
ド構造を示しており、図中、３は下地電極、４は
第１領域の性質を持つ非晶質シリコン光導電膜、
５は非晶質シリコンと接触してシヨツトキ接合を
形成する金属、６は入射光、７，８は入射光によ
り発生した電子および正孔である。４は光導電膜
のバンドは５の金属により図のように曲がり、こ
のために発生した電子および正孔がスムーズに膜
内を走行する。キヤリア発生は表面付近でおこる
ので、膜中を主として走行するのは電子である。
第１領域の膜では低電界で電子を引き出すことが
できるが、とくに図のような工夫を施すことによ
り、電界強度は５×106V／ｍ以下、すなわち膜
厚2μmの場合に5V程度の低電圧で駆動させるこ
とができる。
うな素子構造を選ぶとよい。第２図は素子のバン
ド構造を示しており、図中、３は下地電極、４は
第１領域の性質を持つ非晶質シリコン光導電膜、
５は非晶質シリコンと接触してシヨツトキ接合を
形成する金属、６は入射光、７，８は入射光によ
り発生した電子および正孔である。４は光導電膜
のバンドは５の金属により図のように曲がり、こ
のために発生した電子および正孔がスムーズに膜
内を走行する。キヤリア発生は表面付近でおこる
ので、膜中を主として走行するのは電子である。
第１領域の膜では低電界で電子を引き出すことが
できるが、とくに図のような工夫を施すことによ
り、電界強度は５×106V／ｍ以下、すなわち膜
厚2μmの場合に5V程度の低電圧で駆動させるこ
とができる。
第３図を参照して説明する。
非晶質シリコン膜を堆積させる下地基板として
光学研磨されたガラス板１１上に約300nmの厚さ
の酸化スズ膜などの透明電極１２を設けたものを
使用する。この基板を、スパツタ装置内に原料の
シリコンターゲツトと向き合うようにセツトす
る。
光学研磨されたガラス板１１上に約300nmの厚さ
の酸化スズ膜などの透明電極１２を設けたものを
使用する。この基板を、スパツタ装置内に原料の
シリコンターゲツトと向き合うようにセツトす
る。
容器内を残留ガスの影響が無くなるまで真空排
気した後、水素とアルゴンの混合ガスを導入して
容器内部を10-2〜10-3Torr程度の真空度とする。
この状態で約300Wの高周波電力をターゲツトに
かけると、ターゲツトと基板の間に放電が発生し
て、基板１１上に非晶質シリコン１３が堆積す
る。この際、基板温度を約200℃とし、混合ガス
中の水素濃度を20％以下、さらに好ましくは15％
以下とすると、堆積する非晶質シリコンは前述し
た第１領域の性質を持つ膜となる。
気した後、水素とアルゴンの混合ガスを導入して
容器内部を10-2〜10-3Torr程度の真空度とする。
この状態で約300Wの高周波電力をターゲツトに
かけると、ターゲツトと基板の間に放電が発生し
て、基板１１上に非晶質シリコン１３が堆積す
る。この際、基板温度を約200℃とし、混合ガス
中の水素濃度を20％以下、さらに好ましくは15％
以下とすると、堆積する非晶質シリコンは前述し
た第１領域の性質を持つ膜となる。
このようにして約2μmの厚さの非晶質シリコン
膜を堆積し、その上にシヨツトキ接合形成のた
め、半透明プラチナ薄膜１４を真空蒸着法により
形成する。この様にして作つた受光面に10ルクス
の白色光を照射したところ120nA／0.1cm2の信号
電流を5Vの印加電圧で得ることができた。
膜を堆積し、その上にシヨツトキ接合形成のた
め、半透明プラチナ薄膜１４を真空蒸着法により
形成する。この様にして作つた受光面に10ルクス
の白色光を照射したところ120nA／0.1cm2の信号
電流を5Vの印加電圧で得ることができた。
第１領域の膜は、下地材料によらず鏡面状にな
るから、下地基板としては、上述のガラス基板以
外に、研磨した金属板、さらには各種の材料が表
面に露出している集積回路の上にも堆積が可能で
ある。
るから、下地基板としては、上述のガラス基板以
外に、研磨した金属板、さらには各種の材料が表
面に露出している集積回路の上にも堆積が可能で
ある。
第１図は、水素を含む非晶質シリコン膜におけ
る赤外吸収スペクトル曲線を示す図、第２図は水
素を含む非晶質シリコンを光導電膜に使用した撮
像装置におけるバンド構造を説明する図、第３図
は実施例を説明するための断面図である。 １…第１領域の含水素非晶質シリコン膜の赤外
吸収スペクトル曲線、２…第２領域の含水素非晶
質シリコン膜の赤外吸収スペクトル曲線、１１…
基板、１２…透明電極、１３…含水素非晶質シリ
コン、１４…シヨツトキ電極。
る赤外吸収スペクトル曲線を示す図、第２図は水
素を含む非晶質シリコンを光導電膜に使用した撮
像装置におけるバンド構造を説明する図、第３図
は実施例を説明するための断面図である。 １…第１領域の含水素非晶質シリコン膜の赤外
吸収スペクトル曲線、２…第２領域の含水素非晶
質シリコン膜の赤外吸収スペクトル曲線、１１…
基板、１２…透明電極、１３…含水素非晶質シリ
コン、１４…シヨツトキ電極。
Claims (1)
- １ 少なくとも透明導電膜と光導電体層とを具備
した受光面において、前記光導電体層は内部に水
素を５原子％から25原子％含む非晶質シリコンで
あつて、その光学的禁止帯幅が1.5eVから1.9eV
であり、シリコンと水素の結合の伸縮振動モード
に起因する赤外吸収ピークの波数約2000cm-1の成
分と波数約2100cm-1の成分がほぼ同等の強度、も
しくは波数2000cm-1のピークが大であるような物
理特性をもつ非晶質材料であることを特徴とする
受光面。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59133139A JPS60210884A (ja) | 1984-06-29 | 1984-06-29 | 受光面 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59133139A JPS60210884A (ja) | 1984-06-29 | 1984-06-29 | 受光面 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60210884A JPS60210884A (ja) | 1985-10-23 |
| JPH051634B2 true JPH051634B2 (ja) | 1993-01-08 |
Family
ID=15097664
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59133139A Granted JPS60210884A (ja) | 1984-06-29 | 1984-06-29 | 受光面 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60210884A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4857973A (en) * | 1987-05-14 | 1989-08-15 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force | Silicon waveguide with monolithically integrated Schottky barrier photodetector |
| US5449923A (en) * | 1992-03-31 | 1995-09-12 | Industrial Technology Research Institute | Amorphous silicon color detector |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5120156A (ja) * | 1974-08-09 | 1976-02-18 | Seiichi Akashi | |
| US4064521A (en) * | 1975-07-28 | 1977-12-20 | Rca Corporation | Semiconductor device having a body of amorphous silicon |
| JPS558092A (en) * | 1978-07-04 | 1980-01-21 | Nec Corp | Fine film solar cell and its production method |
| JPS55151329A (en) * | 1979-05-14 | 1980-11-25 | Shunpei Yamazaki | Fabricating method of semiconductor device |
-
1984
- 1984-06-29 JP JP59133139A patent/JPS60210884A/ja active Granted
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5120156A (ja) * | 1974-08-09 | 1976-02-18 | Seiichi Akashi | |
| US4064521A (en) * | 1975-07-28 | 1977-12-20 | Rca Corporation | Semiconductor device having a body of amorphous silicon |
| JPS558092A (en) * | 1978-07-04 | 1980-01-21 | Nec Corp | Fine film solar cell and its production method |
| JPS55151329A (en) * | 1979-05-14 | 1980-11-25 | Shunpei Yamazaki | Fabricating method of semiconductor device |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60210884A (ja) | 1985-10-23 |
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