JPH0548136A - フオトトランジスタ - Google Patents
フオトトランジスタInfo
- Publication number
- JPH0548136A JPH0548136A JP3229677A JP22967791A JPH0548136A JP H0548136 A JPH0548136 A JP H0548136A JP 3229677 A JP3229677 A JP 3229677A JP 22967791 A JP22967791 A JP 22967791A JP H0548136 A JPH0548136 A JP H0548136A
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- layer
- silicon layer
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【目的】 可視光短波長領域すなわち青色入射光におけ
ても感度の良好なフォトトランジスタを提供する。 【構成】 透明導電膜２上に形成される光吸収のための
ｉ型非晶質シリコン層３ｂを、プラズマＣＶＤ法による
放電電圧や着膜温度を制御することにより界面にオーミ
ック性をもたせることにより、両者の間に介在させる必
要であったｎ型非晶質シリコン層を削除し、短波長光の
入射に際しても分光感度の劣化を防止する。
ても感度の良好なフォトトランジスタを提供する。 【構成】 透明導電膜２上に形成される光吸収のための
ｉ型非晶質シリコン層３ｂを、プラズマＣＶＤ法による
放電電圧や着膜温度を制御することにより界面にオーミ
ック性をもたせることにより、両者の間に介在させる必
要であったｎ型非晶質シリコン層を削除し、短波長光の
入射に際しても分光感度の劣化を防止する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はファクシミリやイメージ
スキャナ等の光センサとして用いられる非晶質シリコン
フォトトランジスタに係り、特に可視光短波長領域すな
わち青色光における感度の良好なフォトトランジスタの
構造に関する。
スキャナ等の光センサとして用いられる非晶質シリコン
フォトトランジスタに係り、特に可視光短波長領域すな
わち青色光における感度の良好なフォトトランジスタの
構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、非晶質半導体材料を用いたフォト
トランジスタとしては、ｐ型層をベース部として、ｎ型
の非晶質シリコン層（ｎ層）、ノンドープの非晶質シリ
コン層（ｉ層）、ｐ型の非晶質シリコン層（ｐ層）を積
層したｎ−ｉ−ｐ−ｉ−ｎ型のものが提案されている。
トランジスタとしては、ｐ型層をベース部として、ｎ型
の非晶質シリコン層（ｎ層）、ノンドープの非晶質シリ
コン層（ｉ層）、ｐ型の非晶質シリコン層（ｐ層）を積
層したｎ−ｉ−ｐ−ｉ−ｎ型のものが提案されている。
【０００３】従来のフォトトランジスタは、例えば図２
に示すように、ガラス等から成る透光性の絶縁基板１上
に、透明導電膜から成るコレクタ電極２、ｎ層３ａ，ｉ
層３ｂ，ｐ層３ｃ，ｉ層３ｄ，ｎ層３ｅを順次積層して
成る非晶質半導体層３、金属膜から成るエミッタ電極４
を順次積層して構成されている。ｎ層３ａ及びｎ層３ｅ
は、それぞれコレクタ電極２又はエミッタ電極４との界
面でオーミック接続を図るために介在させたものであ
る。また、非晶質半導体層３のｐ層３ｃがベース部とし
て作用する。
に示すように、ガラス等から成る透光性の絶縁基板１上
に、透明導電膜から成るコレクタ電極２、ｎ層３ａ，ｉ
層３ｂ，ｐ層３ｃ，ｉ層３ｄ，ｎ層３ｅを順次積層して
成る非晶質半導体層３、金属膜から成るエミッタ電極４
を順次積層して構成されている。ｎ層３ａ及びｎ層３ｅ
は、それぞれコレクタ電極２又はエミッタ電極４との界
面でオーミック接続を図るために介在させたものであ
る。また、非晶質半導体層３のｐ層３ｃがベース部とし
て作用する。
【０００４】透光性の絶縁基板１側から入射した光はコ
レクタ電極２を透過し、コレクタ電極２とベース部とな
るｐ層３ｃとの間に存在する光吸収層としてのｉ層３ｂ
で吸収され、電子及び正孔のペアを発生する。光吸収層
としてのｉ層３ｂは、コレクタ電極２及びエミッタ電極
４間に印加されるバイアス電圧により空乏化しているの
で、発生した前記電子はコレクタ電極２に流れ込み、正
孔はベース部としてのｐ層３ｃに移動し蓄積される。蓄
積された正孔によりｐ層３ｃのエネルギー準位のポテン
シャルは押し下げられ、コレクタ電極２とエミッタ電極
４間に電流が流れる。この結果、フォトダイオードに比
較して、入射光量に対して大きなゲインの光電流を得る
ことができる。
レクタ電極２を透過し、コレクタ電極２とベース部とな
るｐ層３ｃとの間に存在する光吸収層としてのｉ層３ｂ
で吸収され、電子及び正孔のペアを発生する。光吸収層
としてのｉ層３ｂは、コレクタ電極２及びエミッタ電極
４間に印加されるバイアス電圧により空乏化しているの
で、発生した前記電子はコレクタ電極２に流れ込み、正
孔はベース部としてのｐ層３ｃに移動し蓄積される。蓄
積された正孔によりｐ層３ｃのエネルギー準位のポテン
シャルは押し下げられ、コレクタ電極２とエミッタ電極
４間に電流が流れる。この結果、フォトダイオードに比
較して、入射光量に対して大きなゲインの光電流を得る
ことができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記構
造のフォトトランジスタをカラー画像読み取りのイメー
ジセンサに使用した場合、可視光短波長領域すなわち青
色光に対する分光感度が劣化するという問題点があっ
た。この原因としては、フォトトランジスタに入射する
各色光の波長による吸収係数の相違から、エネルギーの
高い短波長の光は半導体層の表面のみで吸収される性質
があるためと考えられる。すなわち、一般に青色光を示
す波長４５０ｎｍ付近の吸収係数は約５×１０5cm -1で
あることから、入射光の９０％以上は半導体層の表面か
ら約５００オングストロームまでの間で吸収される。従
って、ほとんどの電子及び正孔のペアは非晶質半導体層
３のコレクタ電極２側表面から５００オングストローム
の領域で発生する。
造のフォトトランジスタをカラー画像読み取りのイメー
ジセンサに使用した場合、可視光短波長領域すなわち青
色光に対する分光感度が劣化するという問題点があっ
た。この原因としては、フォトトランジスタに入射する
各色光の波長による吸収係数の相違から、エネルギーの
高い短波長の光は半導体層の表面のみで吸収される性質
があるためと考えられる。すなわち、一般に青色光を示
す波長４５０ｎｍ付近の吸収係数は約５×１０5cm -1で
あることから、入射光の９０％以上は半導体層の表面か
ら約５００オングストロームまでの間で吸収される。従
って、ほとんどの電子及び正孔のペアは非晶質半導体層
３のコレクタ電極２側表面から５００オングストローム
の領域で発生する。
【０００６】従来のフォトトランジスタの場合、コレク
タ電極２側には、オーミック接続するためのｎ層３ａが
１００〜１０００オングストロームの膜厚で形成されて
いる。ｎ層３ａにおいてはキャリア密度が高いので、こ
の部分で発生した電子及び正孔のペアは再結合等により
消滅し、信号電流として取り出すことができず感度の上
昇に寄与しない。従って、エネルギーの高い短波長の青
色光に対する分光感度が低下することとなる。
タ電極２側には、オーミック接続するためのｎ層３ａが
１００〜１０００オングストロームの膜厚で形成されて
いる。ｎ層３ａにおいてはキャリア密度が高いので、こ
の部分で発生した電子及び正孔のペアは再結合等により
消滅し、信号電流として取り出すことができず感度の上
昇に寄与しない。従って、エネルギーの高い短波長の青
色光に対する分光感度が低下することとなる。
【０００７】本発明は上記実情に鑑みてなされたもの
で、青色光に対する分光感度の低下を防ぎ、全可視光領
域にわたって分光感度の良好なカラーイメージセンサ用
フォトトランジスタを提供することを目的としている。
で、青色光に対する分光感度の低下を防ぎ、全可視光領
域にわたって分光感度の良好なカラーイメージセンサ用
フォトトランジスタを提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記従来例の問題点を解
消するため本発明にかかるフォトトランジスタは、透光
性を有する絶縁基板上に形成した透明導電膜と、界面が
オーミック接続となるようプラズマＣＶＤ法により前記
透明導電膜上に形成したノンドープの第１の非晶質シリ
コン層と、該第１の非晶質シリコン層上に形成したｐ型
の第１の半導体層と、該第１の半導体層上に形成したノ
ンドープの第２の非晶質シリコン層と、該第２の非晶質
シリコン上層に形成したｎ型の第２の半導体層と、該第
２の半導体層上に形成した電極と、を具備することを特
徴としている。
消するため本発明にかかるフォトトランジスタは、透光
性を有する絶縁基板上に形成した透明導電膜と、界面が
オーミック接続となるようプラズマＣＶＤ法により前記
透明導電膜上に形成したノンドープの第１の非晶質シリ
コン層と、該第１の非晶質シリコン層上に形成したｐ型
の第１の半導体層と、該第１の半導体層上に形成したノ
ンドープの第２の非晶質シリコン層と、該第２の非晶質
シリコン上層に形成したｎ型の第２の半導体層と、該第
２の半導体層上に形成した電極と、を具備することを特
徴としている。
【０００９】
【作用】請求項１記載の発明によれば、透明導電膜上に
ｉ型非晶質シリコン膜をプラズマＣＶＤ法により着膜す
る際の拡散現象により、光吸収のためのｉ型非晶質シリ
コン層と透明導電膜で形成される電極とのオーミック接
続を図ることにより、両者の間に介在させる必要があっ
たｎ型非晶質シリコン層を削除したので、エネルギーの
高い短波長の光（青色光）が入射しても、ｉ型非晶質シ
リコン層内で吸収させることができ、分光感度の増加に
有効に寄与する電子及び正孔のペアを発生させることが
できる。
ｉ型非晶質シリコン膜をプラズマＣＶＤ法により着膜す
る際の拡散現象により、光吸収のためのｉ型非晶質シリ
コン層と透明導電膜で形成される電極とのオーミック接
続を図ることにより、両者の間に介在させる必要があっ
たｎ型非晶質シリコン層を削除したので、エネルギーの
高い短波長の光（青色光）が入射しても、ｉ型非晶質シ
リコン層内で吸収させることができ、分光感度の増加に
有効に寄与する電子及び正孔のペアを発生させることが
できる。
【００１０】
【実施例】本発明に係るフォトトランジスタの一実施例
について図１を参照しながら説明する。透光性を有する
絶縁基板１上に酸化インジウム・スズ（ＩＴＯ）等の透
明導電膜から成るコレクタ電極２が形成されている。コ
レクタ電極２上には、光吸収層となるノンドープのｉ型
非晶質シリコン層３ｂ、ベース部となるｐ型非晶質シリ
コン層３ｃ、ノンドープのｉ型非晶質シリコン層３ｄ，
オーミック接続用のｎ型非晶質シリコン層３ｅを順次積
層して成る非晶質半導体層３が形成されている。非晶質
半導体層３上には、クロム（Ｃｒ），アルミニウム（Ａ
ｌ），モリブデン（Ｍｏ）等の金属膜から成るエミッタ
電極４が形成されている。
について図１を参照しながら説明する。透光性を有する
絶縁基板１上に酸化インジウム・スズ（ＩＴＯ）等の透
明導電膜から成るコレクタ電極２が形成されている。コ
レクタ電極２上には、光吸収層となるノンドープのｉ型
非晶質シリコン層３ｂ、ベース部となるｐ型非晶質シリ
コン層３ｃ、ノンドープのｉ型非晶質シリコン層３ｄ，
オーミック接続用のｎ型非晶質シリコン層３ｅを順次積
層して成る非晶質半導体層３が形成されている。非晶質
半導体層３上には、クロム（Ｃｒ），アルミニウム（Ａ
ｌ），モリブデン（Ｍｏ）等の金属膜から成るエミッタ
電極４が形成されている。
【００１１】コレクタ電極２上に形成された前記ｉ型非
晶質シリコン層３ｂは、プラズマＣＶＤ法により着膜さ
れる。酸化インジウム・スズ（ＩＴＯ）上にｉ型非晶質
シリコン膜を着膜する際、着膜初期のＩＴＯ表面へのプ
ラズマの影響や２００〜３００℃の絶縁基板１の加熱に
よりＩＴＯ中のインジウムとシリコンとが僅かに拡散す
る。この現象を利用し、プラズマＣＶＤ法の放電電圧や
着膜温度を制御することにより、透明導電膜（ＩＴＯ）
上にｉ型非晶質シリコン膜を着膜する際に、コレクタ電
極（ＩＴＯ）２とｉ型非晶質シリコン層３ｂとの界面が
ショットキー接合によるバリヤとならずオーミック性を
もたせることができる。
晶質シリコン層３ｂは、プラズマＣＶＤ法により着膜さ
れる。酸化インジウム・スズ（ＩＴＯ）上にｉ型非晶質
シリコン膜を着膜する際、着膜初期のＩＴＯ表面へのプ
ラズマの影響や２００〜３００℃の絶縁基板１の加熱に
よりＩＴＯ中のインジウムとシリコンとが僅かに拡散す
る。この現象を利用し、プラズマＣＶＤ法の放電電圧や
着膜温度を制御することにより、透明導電膜（ＩＴＯ）
上にｉ型非晶質シリコン膜を着膜する際に、コレクタ電
極（ＩＴＯ）２とｉ型非晶質シリコン層３ｂとの界面が
ショットキー接合によるバリヤとならずオーミック性を
もたせることができる。
【００１２】次に、上記構造のフォトトランジスタの製
造プロセスについて説明する。絶縁基板１上に、ＤＣマ
グネトロンスパッタリング法により酸化インジウム・ス
ズ（ＩＴＯ）を、基板温度 ＲＴ〜３００℃，Ａｒ／Ｏ
2ガス圧力 ２〜１０×１０ー3Ｔorr，Ａｒガス流量 １
００〜２００ｓｃｃｍ，Ｏ2 ガス流量 １．０〜２．０
ｓｃｃｍ，ＤＣパワー １００〜５００Ｗの条件下で５
００〜１０００オングストロームの膜厚に着膜し、フォ
トリソ及びエッチング工程によりパターニングしてコレ
クタ電極２を形成する。プラズマＣＶＤ法により、光吸
収層となるノンドープのｉ型非晶質シリコン膜を、基板
温度 １５０〜２５０℃，ＳｉＨ4 ガス圧力 ０．３〜
１．０Ｔorr，ＳｉＨ4 ガス流量 １００〜４００ｓｃ
ｃｍ，ＲＣパワー ０．１〜０．３Ｗ／ｃｍ2 の条件下
で１０００〜５０００オングストロームの膜厚に、続い
てベース部となるボロン（Ｂ）ドープのｐ型非晶質シリ
コン膜を１００〜５００オングストロームの膜厚に、ノ
ンドープのｉ型非晶質シリコン膜を１００〜１０００オ
ングストロームの膜厚に、エミッタ電極４とのオーミッ
ク接続用のリン（Ｐ）ドープのｎ型非晶質シリコン膜を
１００〜２０００オングストロームの膜厚にそれぞれ着
膜する。フォトリソ法により前記オーミック接続用のｎ
型非晶質シリコン膜上に形成したレジストパターンによ
り前記非晶質シリコン膜をそれぞれパターニングして、
ｎ型非晶質シリコン層３ｅ，ｉ型非晶質シリコン層３
ｄ，ｐ型非晶質シリコン層３ｃ，ｉ型非晶質シリコン層
３ｂを形成する。続いて、スパッタリング法等によりク
ロム（Ｃｒ），アルミニウム（Ａｌ），モリブデン（Ｍ
ｏ）等の金属を着膜し、フォトリソ及びエッチング法に
よりパターニングしてエミッタ電極４を形成する。
造プロセスについて説明する。絶縁基板１上に、ＤＣマ
グネトロンスパッタリング法により酸化インジウム・ス
ズ（ＩＴＯ）を、基板温度 ＲＴ〜３００℃，Ａｒ／Ｏ
2ガス圧力 ２〜１０×１０ー3Ｔorr，Ａｒガス流量 １
００〜２００ｓｃｃｍ，Ｏ2 ガス流量 １．０〜２．０
ｓｃｃｍ，ＤＣパワー １００〜５００Ｗの条件下で５
００〜１０００オングストロームの膜厚に着膜し、フォ
トリソ及びエッチング工程によりパターニングしてコレ
クタ電極２を形成する。プラズマＣＶＤ法により、光吸
収層となるノンドープのｉ型非晶質シリコン膜を、基板
温度 １５０〜２５０℃，ＳｉＨ4 ガス圧力 ０．３〜
１．０Ｔorr，ＳｉＨ4 ガス流量 １００〜４００ｓｃ
ｃｍ，ＲＣパワー ０．１〜０．３Ｗ／ｃｍ2 の条件下
で１０００〜５０００オングストロームの膜厚に、続い
てベース部となるボロン（Ｂ）ドープのｐ型非晶質シリ
コン膜を１００〜５００オングストロームの膜厚に、ノ
ンドープのｉ型非晶質シリコン膜を１００〜１０００オ
ングストロームの膜厚に、エミッタ電極４とのオーミッ
ク接続用のリン（Ｐ）ドープのｎ型非晶質シリコン膜を
１００〜２０００オングストロームの膜厚にそれぞれ着
膜する。フォトリソ法により前記オーミック接続用のｎ
型非晶質シリコン膜上に形成したレジストパターンによ
り前記非晶質シリコン膜をそれぞれパターニングして、
ｎ型非晶質シリコン層３ｅ，ｉ型非晶質シリコン層３
ｄ，ｐ型非晶質シリコン層３ｃ，ｉ型非晶質シリコン層
３ｂを形成する。続いて、スパッタリング法等によりク
ロム（Ｃｒ），アルミニウム（Ａｌ），モリブデン（Ｍ
ｏ）等の金属を着膜し、フォトリソ及びエッチング法に
よりパターニングしてエミッタ電極４を形成する。
【００１３】本実施例によれば、半導体層の表面近くで
吸収される青色光が入射しても、ｉ型非晶質シリコン層
３ｂ内で電子及び正孔のペアを発生させることができ
る。これらの電子及び正孔は、分光感度の増加に有効に
寄与するので青色光についても分光感度の良好なフォト
トランジスタを得ることができる。そして、このフォト
トランジスタをカラーイメージセンサに用いれば、全可
視光領域にわたって分光感度が良好となるため、特に短
波長光に対しての感度補正用回路等を必要とせず、低価
格で特性の良好なカラー画像読取装置を得ることができ
る。
吸収される青色光が入射しても、ｉ型非晶質シリコン層
３ｂ内で電子及び正孔のペアを発生させることができ
る。これらの電子及び正孔は、分光感度の増加に有効に
寄与するので青色光についても分光感度の良好なフォト
トランジスタを得ることができる。そして、このフォト
トランジスタをカラーイメージセンサに用いれば、全可
視光領域にわたって分光感度が良好となるため、特に短
波長光に対しての感度補正用回路等を必要とせず、低価
格で特性の良好なカラー画像読取装置を得ることができ
る。
【００１４】
【発明の効果】本発明によれば、光吸収のためのｉ型非
晶質シリコン層と電極とのオーミック接続を図るため
に、従来、両者の間に介在させるｎ型非晶質シリコン層
を削除したので、エネルギーの高い短波長の光（青色
光）が入射しても、ｉ型非晶質シリコン層内で吸収させ
て分光感度の増加に有効に寄与する電子及び正孔のペア
を発生させることができるので、全可視光領域にわたっ
て分光感度が良好となるフォトトランジスタを得ること
ができる。
晶質シリコン層と電極とのオーミック接続を図るため
に、従来、両者の間に介在させるｎ型非晶質シリコン層
を削除したので、エネルギーの高い短波長の光（青色
光）が入射しても、ｉ型非晶質シリコン層内で吸収させ
て分光感度の増加に有効に寄与する電子及び正孔のペア
を発生させることができるので、全可視光領域にわたっ
て分光感度が良好となるフォトトランジスタを得ること
ができる。
【図１】 本発明の一実施例に係るフォトトランジスタ
の断面説明図である。
の断面説明図である。
【図２】 従来のフォトトランジスタの断面説明図であ
る。
る。
１…絶縁基板、 ２…コレクタ電極、 ３…非晶質シリ
コン層、 ３ｂ…ｉ型非晶質シリコン層、 ３ｃ…ｐ型
非晶質シリコン層、 ３ｄ…ｉ型非晶質シリコン層、
３ｅ…ｎ型非晶質シリコン層、 ４…エミッタ電極
コン層、 ３ｂ…ｉ型非晶質シリコン層、 ３ｃ…ｐ型
非晶質シリコン層、 ３ｄ…ｉ型非晶質シリコン層、
３ｅ…ｎ型非晶質シリコン層、 ４…エミッタ電極
Claims (1)
- 【請求項１】 透光性を有する絶縁基板上に形成した透
明導電膜と、界面がオーミック接続となるようプラズマ
ＣＶＤ法により前記透明導電膜上に形成したノンドープ
の第１の非晶質シリコン層と、該第１の非晶質シリコン
層上に形成したｐ型の第１の半導体層と、該第１の半導
体層上に形成したノンドープの第２の非晶質シリコン層
と、該第２の非晶質シリコン層上に形成したｎ型の第２
の半導体層と、該第２の半導体層上に形成した電極と、
を具備することを特徴としたフォトトランジスタ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3229677A JPH0548136A (ja) | 1991-08-16 | 1991-08-16 | フオトトランジスタ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3229677A JPH0548136A (ja) | 1991-08-16 | 1991-08-16 | フオトトランジスタ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0548136A true JPH0548136A (ja) | 1993-02-26 |
Family
ID=16895960
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3229677A Pending JPH0548136A (ja) | 1991-08-16 | 1991-08-16 | フオトトランジスタ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0548136A (ja) |
-
1991
- 1991-08-16 JP JP3229677A patent/JPH0548136A/ja active Pending
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