JPH0523072B2 - - Google Patents
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- JPH0523072B2 JPH0523072B2 JP58172554A JP17255483A JPH0523072B2 JP H0523072 B2 JPH0523072 B2 JP H0523072B2 JP 58172554 A JP58172554 A JP 58172554A JP 17255483 A JP17255483 A JP 17255483A JP H0523072 B2 JPH0523072 B2 JP H0523072B2
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components 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
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/146—Imager structures
- H01L27/14665—Imagers using a photoconductor layer
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は非晶質シリコンを用いたイメージセン
サに関するものである。
サに関するものである。
フアクシミリを家庭内に普及するために装置の
小型化が望まれている。このような装置の小型化
にあたつて最も障害となつているのが光電変換系
の大きさである。
小型化が望まれている。このような装置の小型化
にあたつて最も障害となつているのが光電変換系
の大きさである。
従来のフアクシミリの光電変換デバイス（以下
イメージセンサと略す）はMOS形あるいはCCD
形等の半導体ICが用いられてきた。しかしこの
半導体イメージセンサはチツプの大きさが数mm角
と小さく、例えば20cm幅のA4版原稿を電気信号
に変換するには原稿像を数mm幅に縮少するための
光学系が必要であり、そのための光路長さ（A4
版幅で50〜60cm）の確保が装置小型化のネツクに
なつてきた。
イメージセンサと略す）はMOS形あるいはCCD
形等の半導体ICが用いられてきた。しかしこの
半導体イメージセンサはチツプの大きさが数mm角
と小さく、例えば20cm幅のA4版原稿を電気信号
に変換するには原稿像を数mm幅に縮少するための
光学系が必要であり、そのための光路長さ（A4
版幅で50〜60cm）の確保が装置小型化のネツクに
なつてきた。
この問題解決法として密着型イメージセンサと
よばれるイメージセンサが注目されている。これ
は原稿幅と同じ寸法の光電変換領域をもつた大型
のイメージセンサで、原稿に密着させて用いるの
で、原稿像を縮少するためのレンズ光学系を使用
しなくてもよいため装置の大幅な小型化が達成さ
れる。
よばれるイメージセンサが注目されている。これ
は原稿幅と同じ寸法の光電変換領域をもつた大型
のイメージセンサで、原稿に密着させて用いるの
で、原稿像を縮少するためのレンズ光学系を使用
しなくてもよいため装置の大幅な小型化が達成さ
れる。
このような密着型イメージセンサに使用される
光電変換材料としては、すぐれた光電変換特性を
有し、かつ大面積に一様に形成できることが必要
である。このような材料として、砒素−セレン−
テルル系アモルフアス半導体や硫化カドミウム、
セレン化カドミウム等を使用したものが現在研究
開発中であるが、これらの材料は砒素、カドミウ
ムセレンのような公害物質が含まれていたり、熱
的安定性が悪いなどの問題点があつた。
光電変換材料としては、すぐれた光電変換特性を
有し、かつ大面積に一様に形成できることが必要
である。このような材料として、砒素−セレン−
テルル系アモルフアス半導体や硫化カドミウム、
セレン化カドミウム等を使用したものが現在研究
開発中であるが、これらの材料は砒素、カドミウ
ムセレンのような公害物質が含まれていたり、熱
的安定性が悪いなどの問題点があつた。
一方、低価格太陽電池用材料として最近注目さ
れている非晶質シリコンはすぐれた光導電材料で
あり、すでに太陽電池の他、電子写真や撮像用ビ
デイコンへの応用研究が開始されている。この非
晶質シリコンは通常モノシランのグロー放電分
解、または、シリコンの反応性スパツタで形成さ
れ、大面積で均一な薄膜が容易に得られること、
また構成物質は無公害なシリコンと水素であるこ
となどの特長を有する。
れている非晶質シリコンはすぐれた光導電材料で
あり、すでに太陽電池の他、電子写真や撮像用ビ
デイコンへの応用研究が開始されている。この非
晶質シリコンは通常モノシランのグロー放電分
解、または、シリコンの反応性スパツタで形成さ
れ、大面積で均一な薄膜が容易に得られること、
また構成物質は無公害なシリコンと水素であるこ
となどの特長を有する。
非晶質シリコンを密着型イメージセンサに応用
する場合には、非晶質シリコンの暗時の抵抗率が
109〜1012Ω−cmと比較的大きいことを利用し、
且つ光導電率が硫化カドミウム等に比べて小さい
ことから蓄積型で動作させるようにする。この蓄
積型の動作は走査時間内に光により発生した電荷
によつてセンサ表面に保持されていた電荷を消去
する方法がとられている。このため暗時には走査
時間中にセンサ表面に与えられた電荷を保持する
必要がある。従つて109〜1012Ω−cmの抵抗率を
もつ非晶質シリコンをイメージセンサとして使う
には、更に見かえ上の抵抗率を大きくするため
に、電極からの電荷の注入を阻止するブロツキン
グ構造にすることが望ましい。
する場合には、非晶質シリコンの暗時の抵抗率が
109〜1012Ω−cmと比較的大きいことを利用し、
且つ光導電率が硫化カドミウム等に比べて小さい
ことから蓄積型で動作させるようにする。この蓄
積型の動作は走査時間内に光により発生した電荷
によつてセンサ表面に保持されていた電荷を消去
する方法がとられている。このため暗時には走査
時間中にセンサ表面に与えられた電荷を保持する
必要がある。従つて109〜1012Ω−cmの抵抗率を
もつ非晶質シリコンをイメージセンサとして使う
には、更に見かえ上の抵抗率を大きくするため
に、電極からの電荷の注入を阻止するブロツキン
グ構造にすることが望ましい。
この電極からの電荷の注入を阻止するために、
電子に対するブロツキング層として、Ｐ型非晶質
シリコン、正孔に対するブロツキング層として
Si3N4，SiO2等の透明誘電膜を用いる。この２つ
のブロツキング層により、実用上十分な電荷保持
能力が得られることが知られている。
電子に対するブロツキング層として、Ｐ型非晶質
シリコン、正孔に対するブロツキング層として
Si3N4，SiO2等の透明誘電膜を用いる。この２つ
のブロツキング層により、実用上十分な電荷保持
能力が得られることが知られている。
ところが、この透明誘電膜の膜厚は光によつて
生成したキヤリアを電極に輸送する必要があるこ
とから約300Å以下と非常に薄くしなければなら
ない。一方センサ基板上には共通電極による段差
（1000Å程度）があるために、この段差の部分で
透明誘電膜が局所的に薄くなる。その結果ブロツ
キング結果が不完全になり暗時の電荷保持特性が
悪くなることがあつた。
生成したキヤリアを電極に輸送する必要があるこ
とから約300Å以下と非常に薄くしなければなら
ない。一方センサ基板上には共通電極による段差
（1000Å程度）があるために、この段差の部分で
透明誘電膜が局所的に薄くなる。その結果ブロツ
キング結果が不完全になり暗時の電荷保持特性が
悪くなることがあつた。
本発明は非晶質シリコン密着型イメージセンサ
の段差によるブロツキング効果の不完全正を軽減
し、暗時の電荷保持特性を改善するものである。
の段差によるブロツキング効果の不完全正を軽減
し、暗時の電荷保持特性を改善するものである。
本発明によれば、直線状に窓が開けられた遮光
膜と透明導電膜からなる共通電極と複数個の分離
された金属電極群からなる個別電極との間に1010
Ω・cm以上の高抵抗非晶質シリコンが形成されち
る非晶質シリコンイメージセンサにおいて、非晶
質シリコンと透明導電膜の間に光学的バンドギヤ
ツプが2.4eV以上2.9eV以下の非晶質シリコンカ
ーバイト（以下SiCと略す）を膜厚300Å〜3000
Å挿入することを特徴とする非晶質シリコンイメ
ージセンサが得られる。
膜と透明導電膜からなる共通電極と複数個の分離
された金属電極群からなる個別電極との間に1010
Ω・cm以上の高抵抗非晶質シリコンが形成されち
る非晶質シリコンイメージセンサにおいて、非晶
質シリコンと透明導電膜の間に光学的バンドギヤ
ツプが2.4eV以上2.9eV以下の非晶質シリコンカ
ーバイト（以下SiCと略す）を膜厚300Å〜3000
Å挿入することを特徴とする非晶質シリコンイメ
ージセンサが得られる。
従来から知られているように、Si3N4，SiO2等
の透明誘電体膜は正孔のブロツキング層として働
くが、光によつて発生したキヤリアが電極に輸送
されるには膜厚を300Å以下にする必要がある。
一方、SiC膜はこれら透明誘電体膜と同じように
電極からの正孔の注入を阻止する効果があり、し
かもSiCの膜厚が300Å以上3000Å以下の厚い膜
でも光によつて発生したキヤリアが電極に達し、
センサとして動作することが実験により確かめら
れた。このようなSiC膜をセンサの正孔のブロツ
キング層として用いることの利点を次に述べる。
の透明誘電体膜は正孔のブロツキング層として働
くが、光によつて発生したキヤリアが電極に輸送
されるには膜厚を300Å以下にする必要がある。
一方、SiC膜はこれら透明誘電体膜と同じように
電極からの正孔の注入を阻止する効果があり、し
かもSiCの膜厚が300Å以上3000Å以下の厚い膜
でも光によつて発生したキヤリアが電極に達し、
センサとして動作することが実験により確かめら
れた。このようなSiC膜をセンサの正孔のブロツ
キング層として用いることの利点を次に述べる。
密着型イメージセンサは遮光膜や共通電極が必
要なので、正孔のブロツキング層と非晶質シリコ
ンを堆積させる直前のセンサ基板の表面には1000
Å前後の凹凸が存在する。300Å以下のSi3N4や
SiO2の薄膜を基板全面に均一に堆積させようと
しても段差部分が局所的に薄くなつてしまい電荷
保持機能が低下する。ところがSiCをブロツキン
グ層として用いると、300Å以上の膜厚でもセン
サとして動作するため、この段差切れによる特性
の低下が起こり難くなるという利点が生まれる。
要なので、正孔のブロツキング層と非晶質シリコ
ンを堆積させる直前のセンサ基板の表面には1000
Å前後の凹凸が存在する。300Å以下のSi3N4や
SiO2の薄膜を基板全面に均一に堆積させようと
しても段差部分が局所的に薄くなつてしまい電荷
保持機能が低下する。ところがSiCをブロツキン
グ層として用いると、300Å以上の膜厚でもセン
サとして動作するため、この段差切れによる特性
の低下が起こり難くなるという利点が生まれる。
ところでブロツキング層が厚くなると、この層
での光の吸収量が増え光電変換層として働く非晶
質シリコンにまで到達する光が減少してしまうお
それがある。しかし、SiCの光学的バンドギヤツ
プは2.8eV程度のものが得られる。2.8eVのエネ
ルギーを持つフオトンの波長は443nmなので、
500nm以上の波長の光に対するSiCの吸収係数は
小さく、透明であるとみなせる。このようなSiC
膜の透過特性を利用した例として、太陽電池の入
射側にSiCを用いることにより接合部分に効率よ
く光が達するために光電変換効率が良くなること
が知られている。イメージセンサの原稿照明用光
源は発光中心波長が550nmのLEDを使用してい
る。従つてブロツキング層は500〜600nmの光に
対する吸収が少なければ良いので、SiCのブロツ
キング層を厚くしても光の吸収が問題になること
はない。
での光の吸収量が増え光電変換層として働く非晶
質シリコンにまで到達する光が減少してしまうお
それがある。しかし、SiCの光学的バンドギヤツ
プは2.8eV程度のものが得られる。2.8eVのエネ
ルギーを持つフオトンの波長は443nmなので、
500nm以上の波長の光に対するSiCの吸収係数は
小さく、透明であるとみなせる。このようなSiC
膜の透過特性を利用した例として、太陽電池の入
射側にSiCを用いることにより接合部分に効率よ
く光が達するために光電変換効率が良くなること
が知られている。イメージセンサの原稿照明用光
源は発光中心波長が550nmのLEDを使用してい
る。従つてブロツキング層は500〜600nmの光に
対する吸収が少なければ良いので、SiCのブロツ
キング層を厚くしても光の吸収が問題になること
はない。
このように、正孔のブロツキング層としてSiC
膜を用いるとブロツキング層の膜厚を厚くするこ
とができ、その結果段差の影響を軽減し暗時の電
荷保持特性が良くなる。
膜を用いるとブロツキング層の膜厚を厚くするこ
とができ、その結果段差の影響を軽減し暗時の電
荷保持特性が良くなる。
次に本発明の実施例を図面により説明する。第
１図は本発明の一実施例として非晶質シリコンを
用いた密着型イメージセンサの概略斜視図であ
る。透明ガラス基板１１上に幅100μｍの窓をあ
けた幅３mm長さ20cm厚さ1000Åのクロムの遮光膜
１２と、該遮光膜１２による段差を軽減するため
にスパツタリング法を用いて堆積させた5000Åの
SiO2膜１３と、幅２mm長さ20cm厚さ500Åの透明
導電膜（例えば酸化インジウムスズ）１４を、順
次積層してセンサ基板とする。
１図は本発明の一実施例として非晶質シリコンを
用いた密着型イメージセンサの概略斜視図であ
る。透明ガラス基板１１上に幅100μｍの窓をあ
けた幅３mm長さ20cm厚さ1000Åのクロムの遮光膜
１２と、該遮光膜１２による段差を軽減するため
にスパツタリング法を用いて堆積させた5000Åの
SiO2膜１３と、幅２mm長さ20cm厚さ500Åの透明
導電膜（例えば酸化インジウムスズ）１４を、順
次積層してセンサ基板とする。
このセンサ基板の表面には遮光膜１２及び透明
導電膜１４による1000Å程度の段差が存在する。
この基板上に正孔のブロツキング層としてSiC膜
１５を1000Å、ボロンを5PPmドープした高抵抗
非晶質シリコン１６を2.5μｍ、ボロンを250PPm
ドープしたＰ型非晶質シリコン１７を0.3μｍ形成
する。この非晶質シリコンおよびSiCはシランあ
るいはシランとC2H4等の気体を0.05〜5Torrの真
空度に保つた装置内でグロー放電分解法で形成す
るが、シリコンの反応性スパツタ法でも形成可能
である。最後にクロム１８を500Å、金１９を
1000Å、蒸着し、幅100μｍ、８素子／mmの密度
にエツチング加工して個別電極を形成する。
導電膜１４による1000Å程度の段差が存在する。
この基板上に正孔のブロツキング層としてSiC膜
１５を1000Å、ボロンを5PPmドープした高抵抗
非晶質シリコン１６を2.5μｍ、ボロンを250PPm
ドープしたＰ型非晶質シリコン１７を0.3μｍ形成
する。この非晶質シリコンおよびSiCはシランあ
るいはシランとC2H4等の気体を0.05〜5Torrの真
空度に保つた装置内でグロー放電分解法で形成す
るが、シリコンの反応性スパツタ法でも形成可能
である。最後にクロム１８を500Å、金１９を
1000Å、蒸着し、幅100μｍ、８素子／mmの密度
にエツチング加工して個別電極を形成する。
第１図からもわかるようにセンサ基板表面には
遮光膜１２と透明導電膜１４による段差が1000Å
程度存在する。正孔のブロツキング層として300
Å以下のSi3N4やSiO2を用いると、この断差部分
においてブロツキング効果が不完全になり、電荷
保持特性が悪くなることがあつた。一方、本発明
のSiCをブロツキング層として用いると膜厚を
300Å以上3000Å以下にしても光によつて発生し
たキヤリアは電極に到達することが実験により確
かめられた。従つて、厚いSiC膜を正孔のブロツ
キング層として用いることにより、断差によるブ
ロツキング層の欠陥が発生する確率が少なくな
り、ビツト欠陥を防ぐことができた。
遮光膜１２と透明導電膜１４による段差が1000Å
程度存在する。正孔のブロツキング層として300
Å以下のSi3N4やSiO2を用いると、この断差部分
においてブロツキング効果が不完全になり、電荷
保持特性が悪くなることがあつた。一方、本発明
のSiCをブロツキング層として用いると膜厚を
300Å以上3000Å以下にしても光によつて発生し
たキヤリアは電極に到達することが実験により確
かめられた。従つて、厚いSiC膜を正孔のブロツ
キング層として用いることにより、断差によるブ
ロツキング層の欠陥が発生する確率が少なくな
り、ビツト欠陥を防ぐことができた。
以上のように本発明によると非晶質シリコン密
着型イメージセンサの段差によるブロツキング効
果の不完全性を軽減し、暗時の電荷保持特性を改
善できる効果がある。
着型イメージセンサの段差によるブロツキング効
果の不完全性を軽減し、暗時の電荷保持特性を改
善できる効果がある。
第１図は本発明の一実施例の斜視図である。図
中１１……透明ガラス基板、１２……クロム遮光
膜、１３……SiO2膜、１４……透明導電膜、１
５……SiCブロツキン層、１６……高抵抗非晶質
シリコン層、１７……Ｐ型非晶質シリコン層、１
８……クロム電極、１９……金電極、２０……入
射光をそれぞれ示す。
中１１……透明ガラス基板、１２……クロム遮光
膜、１３……SiO2膜、１４……透明導電膜、１
５……SiCブロツキン層、１６……高抵抗非晶質
シリコン層、１７……Ｐ型非晶質シリコン層、１
８……クロム電極、１９……金電極、２０……入
射光をそれぞれ示す。
Claims (1)
- １ 直線状に窓が開けられた遮光膜と透明導電膜
からなる共通電極と複数個の分離された金属電極
群からなる個別電極との間に1010Ω・cm以上の高
抵抗非晶質シリコンが形成されている非晶質シリ
コンイメージセンサにおいて、非晶質シリコンと
透明導電膜の間に光学的バンドギヤツプが2.4eV
以上2.9eV以下の非晶質シリコンカーバイトを膜
厚300〜3000Å挿入することを特徴とする非晶質
シリコンイメージセンサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58172554A JPS6064465A (ja) | 1983-09-19 | 1983-09-19 | 非晶質シリコンイメ−ジセンサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58172554A JPS6064465A (ja) | 1983-09-19 | 1983-09-19 | 非晶質シリコンイメ−ジセンサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6064465A JPS6064465A (ja) | 1985-04-13 |
| JPH0523072B2 true JPH0523072B2 (ja) | 1993-03-31 |
Family
ID=15944007
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58172554A Granted JPS6064465A (ja) | 1983-09-19 | 1983-09-19 | 非晶質シリコンイメ−ジセンサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6064465A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH065726B2 (ja) * | 1986-07-24 | 1994-01-19 | 日本電気株式会社 | 光電変換素子アレ− |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59129462A (ja) * | 1983-01-14 | 1984-07-25 | Oki Electric Ind Co Ltd | 光ラインセンサ |
| JPS59202663A (ja) * | 1983-05-04 | 1984-11-16 | Toshiba Corp | 光電変換部材 |
-
1983
- 1983-09-19 JP JP58172554A patent/JPS6064465A/ja active Granted
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59129462A (ja) * | 1983-01-14 | 1984-07-25 | Oki Electric Ind Co Ltd | 光ラインセンサ |
| JPS59202663A (ja) * | 1983-05-04 | 1984-11-16 | Toshiba Corp | 光電変換部材 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6064465A (ja) | 1985-04-13 |
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