JPH0582065B2 - - Google Patents

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JPH0582065B2
JPH0582065B2 JP1674083A JP1674083A JPH0582065B2 JP H0582065 B2 JPH0582065 B2 JP H0582065B2 JP 1674083 A JP1674083 A JP 1674083A JP 1674083 A JP1674083 A JP 1674083A JP H0582065 B2 JPH0582065 B2 JP H0582065B2
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、光電変換素子に係り、特に光導電膜
としてアモルフアスシリコン膜を用いた光電変換
素子のパツシベーシヨン膜に関する。
(従来の技術) 光導電体として、アモルフアスシリンコンを使
用した光電変換素子は大面積化が可能である上、
優れた光電変換特性を示し、密着型イメージセン
サとして、フアクシミリなどにおける画像読取装
置の原稿読取素子に広く用いられるようになつて
いる。
この密着型イメージセンサには様々な構造を有
するものがあるが、プレーナ型のイレージセンサ
は、第1図aまたは第1図bに断面図を示すよう
に、電極が光導電体層に対して同一方向に形成さ
れた構造をなすものである。
第1図aに示したイメージセンサ10は、基板
11上に適宜の間隔をもつて非透光性の対向電極
12,13を配置し、この対向電極の上に光導電
体14およびパツシベーヨン膜15を積層した構
造となつており、矢印Laに示すように基板11
の側から光を照射するものである。また、第1図
bに示したイメージセンサ20は基板21の上に
光導電体22を形成し、該光導電体22上に適宜
の間隔をもつて非透光性の対向電極23,24を
配置し、さらにこの対向電極23,24をパツシ
ベーシヨン膜25で被覆した構造となつており、
前記密着型イメージセンサ10とは逆にパツシベ
ーシヨン膜25の側(矢印Lb)から光を照射す
るものである。
また、光導電体層としてのアモルフアスシリコ
ンを、透光性電極と金属電極とで挟んだサンドイ
ツチ構造の光電変換素子を、優れた光電変換特性
を有し、かつ構造が簡単であることから、幅広い
用途が期待されている。第1図c乃至dは、この
サンドイツチ型のイメージセンサの断面図であ
る。第1図cに示したイメージセンサ30は、基
板31上に透光性の下部電極32を形成し、この
電極に光導電体33および非透光性の上部電極3
4を形成し、さらにこの上をパツシベーシヨン膜
35で覆つた構造となつており、矢印Lcに示す
ように基板31の側から光を照射するようになつ
ている。また、第1図dに示したイメージセンサ
40は、基板41の上に非透光性の下部電極42
を形成し、基板41および下部電極42の上に光
導電体43および透光性の上部電極44を形成
し、さらにこの上をパツシベーシヨン膜45で覆
つた構造となつており、矢印Ldに示すようにパ
ツシベーシヨン膜45の側から光を照射するよう
になつている。
ところで、上述した密着型イメージセンサ1
0,20,30,40のうち基板の側から光を照
射するイメージセンサ10の基板11はガラスの
ように透明であることを必要とし、この基板11
はパツシベーシヨン膜としての機能をも果たすこ
とになる。また、裏側のパツシベーシヨン膜15
は不透明なものでもよいので、該パツシベーシヨ
ン膜15の材料および膜厚の選択条件は比較的ゆ
るやかである。
なお、サンドイツチ構造の密着型センサ30も
上記センサ10と同様である。
しかし、前記密着型イメージセンサ20および
40はパツシベーシヨン膜25および45の側か
ら光を照射するため、該パツシベーシヨン膜は透
明であるという選択条件がある。
このパツシベーシヨン膜としては、CVD法
(化学的気相成長法)によつて形成されるリンガ
ラス(PSG)、あるいはプラズマCVD法によつて
形成される窒化シリコンまたは酸化シリコン、さ
らにポリイミド有機膜などがあるが、水分あるい
はNa−などのアルカリイオンを通しにくいとい
う点および耐熱性の点で、特に窒化シリコンはパ
ツシベーシヨン膜の材料として最適であると考え
られる。
(発明が解決しようとする課題) しかし、パツシベーシヨン膜として用いられる
窒化シリコンおよび光導電体として用いられるア
モルフアスシリコンは、ともに残留応力が大きい
ため、窒化シリコン膜とアモルフアスシリコン膜
との界面から剥離を生じ易いという問題があつ
た。
また、光導電体層としての水素化アモルフアス
シリコンを透光性の上部電極と下部電極で挟み、
表面を窒化シリコンからなるパツシベーシヨン膜
で被覆してなるサンドイツチ型の光電変換素子に
おいては、特に、プラズマCVD法によつて窒化
シリコン膜を形成する際、反応の初期における上
部電極表面の劣化により、電流−電圧特性が低下
するという問題があつた。すなわち、プラズマ
CVD法によつて窒化シリコン膜を形成する際、
上部電極表面が水素ラジカルによつて損傷を受
け、水素化アモルフアスシリコンと上部電極との
間の接合特性が劣化し、暗電流の上昇を招くとい
うセンサとして極めて重要な問題を生じる原因と
なつていた。
本発明は上記実情に鑑みてなされたもので、光
導電体層としての水素化アモルフアスシリコンを
透光性の上部電極と下部電極で挟んだ光電変換部
の表面を窒化シリコンからなるパツシベーシヨン
膜で被覆してなるサンドイツチ型の光電変換素子
において、光電変換部の性能を劣化させることな
く良好に維持することのできる光電変換素子を提
供することを目的とする。
(課題を解決するための手段) そこで、本発明では窒化シリコン膜からなるパ
ツシベーシヨン膜と光電変換部との間に酸化シリ
コン膜からなる緩衝膜を介在させるようにしてい
る。
(作用) 上述したように、窒化シリコン膜と水素化アモ
ルフアスシリコン膜は残留応力が大きいため、互
いに剥離しやすいが、本発明では、窒化シリコン
膜と水素化アモルフアスシリコン膜との間に、酸
化シリコンからなる緩衝膜を介在させているた
め、これらの界面での残留応力による剥離を防止
することができる。
また、窒化シリコン膜の形成に先立ち、酸化シ
リコン薄膜を形成し、上部電極表面を被覆保護し
ておくことにより、窒化シリコンの成膜初期にお
いても上部電極表面が損傷を受けることなく良好
な状態に維持される。従つて、光導電体層と上部
電極との接合特性が良好に維持されるため、暗電
流の増大が防止され十分な明暗比を得ることがで
きる。
(実施例) 以下、本発明の一実施例を添付図面を参照して
詳細に説明する。
第2図は本発明に係るパツシベーシヨン膜で被
覆された密着型イメージセンサ60の断面図を示
す。
第2図に示すように密着型イメージセンサ60
は、ガラスあるいはセラミツクの基板61の上に
下部電極62を形成すると共に、この電極に光導
電体63としての水素化アモルフアスシリコンお
よび透光性の上部電極64としての酸化インジウ
ム錫(ITO)を積層して光電変換部を形成し、さ
らに、下部電極62および透光性の上部電極64
の図示しない接続端子の部分以外の光電変換部が
緩衝膜として酸化シリコン膜51を介して窒化シ
リコン膜50で被覆されている。
次に、本発明によるパツシベーシヨン膜で被覆
した密着型イメージセンサの製造方法について説
明する。
まず、ガラスあるいはグレーズしたセラミツク
の基板61の上全面にわたつて電子ビーム蒸着法
によつてクロム(Cr)を厚さ約3000Åで着膜し、
さらにフオトエツチングを施すことによつて適宜
の形状、大きさの下部電極62を形成する。
次に、シランガス(SiH4)をグロー放電によ
つて分解し、基板61上に水素化アンモルフアス
シリコンを厚さ約1μmとなるように堆積して光
導電体63を形成する。
次に、スパツタリング法によつてITO(酸化イ
ンジウム錫)を厚さ約1500Åで着膜して透光性の
上部電極64を形成する。
上述した方法によつて作製した密着型イメージ
センサ上にパツシベーシヨン膜を形成するがこれ
は以下に示す条件に従つてプラズマCVD法によ
つて、酸化シリンコ膜51および窒化シリコン膜
50を通して生成する。
酸化シリコン膜51は基板60の温度250℃、
真空度0.1乃至1.5Torr、放電出力50乃至250W、
シランガス流量を3乃至20SCCM(標準CC分)、
一酸化二窒素を流量100乃至500SCCOMの条件の
下に約1時間で膜厚3000Å乃至2.5μmとなるよう
に形成した。
続いて、窒化シリコン膜50は基板温度250℃、
真空度0.5乃至1.5Torr、放電出力100乃至200W、
シランガス流量20SCCM、アンモニア流量
60SCCM、窒素流量200SCCMの条件の下に約20
分間で膜厚7000乃至9000Åに形成した。
このようにして製造したセンサは光電流10A/
cm2・lux、明/暗比約7000であり極めて良好なも
のであつた。また、当該センサを120℃2気圧の
条件でプレツシヤクツク試験を1時間行なつた
が、その諸特性はほとんど変化がたかつた。これ
は、窒化シリコンからなるパツシベーシヨン膜と
光電変換素部との間に、緩衝膜として酸化シリコ
ン膜を介在させたことにより、窒化シリコン、水
素化アルモフアスシリコンの残留応力によるこれ
らの界面での剥離を防止することできるためと考
えられる。
次に、上述したように酸化シリコン膜51を介
在させた窒化シリコン膜50で被覆した密着型イ
メージセンサ60の電流電圧特性について説明す
る。第3図において、(I)曲線aおよびa′は何
らパツシベーシヨン膜で被覆しなかつた場合の光
電流および暗電流を、()曲線bおよびb′は本
発明によるパツシベーシヨン膜で被覆した場合の
光電流および暗電流を、()曲線cおよびc′は
緩衝膜である酸化シリコン膜51のみで被覆した
場合の光電流および暗電流を、()曲線dおよ
びd′は窒化シリコン膜50のみで被覆した場合の
光電流をそれぞれ示す。図から明らかなように、
光電流は(I)乃至()の場合でほとんど同じ
値10A/cm2である。また、暗電流は(I)の場合
に比べ()あるいは()の場合は増加し、特
に()の場合は2桁近く増加してしまう。しか
し、本発明によるパツシベーシヨン膜で被覆した
場合()は、パツシベーシヨン膜で被覆しない
場合()とほとんど変わらないことがわかる。
これは、窒化シリンコ膜の形成に先立ち、酸化
シリコン薄膜を形成し、上部電極表面を被覆保護
しておくことにより、窒化シリコンの成膜初期に
おいても上部電極表面が損傷を受けることなく良
好な状態に維持され、光導電体層と上部電極との
接合特性が良好に維持され、暗電流の増大が防止
され十分な明暗比を得ることができるためと考え
られる。
なお、本実施例では緩衝膜として酸化シリコン
膜を用いたが、これに限らず緩衝膜形成時に光導
電体および透光性と上部電極界面の諸特性を劣化
させず、さらに窒化シリンコン膜形成時において
その特性を劣化させない材料であれば、緩衝膜と
して用いることができる。
また、本発明は太陽電池等の他の光電変換素子
にも適用可能であることはいうまでもない。
(発明の効果) 以上説明したように本発明によれば、光導電体
層としての水素化アモルフアスシリコンを透光性
の上部電極と下部電極で挟み、表面を窒化シリコ
ンからなるパツシベーシヨン膜で被覆してなるサ
ンドイツチ型の光電変換素子において、パツシベ
ーシヨン膜と光電変換素子との間に、緩衝膜とし
て酸化シリコン膜を介在させるようにしているた
め、窒化シリコンと水素化アモルフアスシリコン
の残留応力による界面での剥離を防止することか
できる。
また、窒化シリコ膜の形成に先立ち、酸化シリ
コン薄膜を形成し、上部電極表面を被覆保護して
おくことにより、窒化シリコンの成膜初期におい
ても上部電極表面が損傷を受けることなく良好な
状態を維持することができ、従つて、光導電体層
と上部電極との接合特性が良好に維持されるた
め、暗電流の増大が防止され十分な明暗比を得る
ことができる。
また、緩衝膜および窒化シリコン膜の屈折率が
適宜の値となるように膜厚を最適化することによ
り反射防止膜としての機能をも十分に果たすこと
が可能である。
【図面の簡単な説明】
第1図は密着型イメージセンサの様々な構造を
示す部分断面図、第2図は本発明に係るパツシベ
ーシヨン膜で被覆した密着型イメージセンサの部
分断面図、第3図は第2図に示した密着型イメー
ジセンサの電流電圧特性曲線を示す。 10,20,30,40,60……イメージセ
ンサ、11,21,31,41,61……基板、
12,13,23,24……対向電極、14,2
2,33,43,63……光導電体、15,2
5,35,45……パツシベーシヨン膜、32…
…透光性の下部電極、34……非透光性の上部電
極、42……非透光性の下部電極、44,64…
…透光性の上部電極、50……窒化シリコン膜、
51……酸化シリコン膜、62……下部電極。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 光導電体層としての水素化アモルフアスシリ
    コンを透光性の上部電極と下部電極とで挟んだ光
    電変換部を窒化シリコンからなるパツシベーシヨ
    ン膜で被覆してなるサンドイツチ型の光電変換素
    子において、 前記パツシベーシヨン膜と光電変換部との間
    に、緩衝膜としての酸化シリコン膜を介在せしめ
    たことを特徴とする光電変換素子。
JP58016740A 1983-02-03 1983-02-03 パツシベ−シヨン膜 Granted JPS59143362A (ja)

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EP19830113268 EP0115645B1 (en) 1983-02-03 1983-12-31 Process for forming passivation film on photoelectric conversion device and the device produced thereby
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