JPH065726B2 - 光電変換素子アレ− - Google Patents
光電変換素子アレ−Info
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- JPH065726B2 JPH065726B2 JP61175043A JP17504386A JPH065726B2 JP H065726 B2 JPH065726 B2 JP H065726B2 JP 61175043 A JP61175043 A JP 61175043A JP 17504386 A JP17504386 A JP 17504386A JP H065726 B2 JPH065726 B2 JP H065726B2
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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
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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、図形文字等を光学的に検知し電気信号に変換
するイメージセンサを構成する光電変換素子アレーに関
する。
するイメージセンサを構成する光電変換素子アレーに関
する。
従来画像,文字等を光学的に検知し電気信号に変換する
手段としてMOS型やCCDを用いたICセンサが知ら
れている。
手段としてMOS型やCCDを用いたICセンサが知ら
れている。
しかしながらICセンサを用いたイメージセンサは縮小
レンズ系とともに用いられるため、所要の光路長を確保
する必要があり装置の小型化が困難であった。一方原稿
と同じ幅の感光部を有する密着型イメージセンサは縮小
レンズ系を用いないため装置の大幅な小型化が達成され
る。
レンズ系とともに用いられるため、所要の光路長を確保
する必要があり装置の小型化が困難であった。一方原稿
と同じ幅の感光部を有する密着型イメージセンサは縮小
レンズ系を用いないため装置の大幅な小型化が達成され
る。
この密着型イメージセンサの感光部には可視光の光感度
が高く大面積にわたり均一に形成する事ができる非晶質
シリコンが用いられる。この非晶質シリコンをイメージ
センサの感光部へ応用する場合には、光応答性を良くす
るために電極からのキャリアの注入を阻止したブロッキ
ングダイオードが用いられている。この非晶質シリコン
を用いたイメージセンサの従来例を第5図(a),
(b)に示す。(例えば、第15回固体素子と材料コン
ファレンス,1983年,アブストラクト第36頁,画
像電子学会,昭和60年度全国大会No22)。この素
子構造において、光電変換素子は第1の電極2および透
明電極6と金属電極7を含む第2の電極にはさまれた非
晶質シリコン層3を含むホトダイオードである。このホ
トダイオードには、透明電極6を通して光が照射され
る。照射光としては、緑色LED,黄緑色LED又は赤
色LEDが用いられる。ところが特に赤色LEDを照射
光として用いた場合、非晶質Si層3中に発生する電
子,正孔のうち正孔の走行性が良くないために生ずる残
像が5〜10%生じ、画像の再生に問題があった。この
残像を小さくするためには非晶質シリコン中へホウ素を
ドーピングし、正孔の走行性を改善することが試みられ
ている。(例えばプロシーディングス・オブ・エスピー
アイイー(Proceedings of SPIE)
第617巻、第127頁、1986年)。しかしながら
ホウ素をドーピングする事により発生する非晶質Si層
内の内部欠陥のために、電極と非晶質シリコンとのショ
ットキ接触の不良のための暗電流増加が起りやすくな
る。
が高く大面積にわたり均一に形成する事ができる非晶質
シリコンが用いられる。この非晶質シリコンをイメージ
センサの感光部へ応用する場合には、光応答性を良くす
るために電極からのキャリアの注入を阻止したブロッキ
ングダイオードが用いられている。この非晶質シリコン
を用いたイメージセンサの従来例を第5図(a),
(b)に示す。(例えば、第15回固体素子と材料コン
ファレンス,1983年,アブストラクト第36頁,画
像電子学会,昭和60年度全国大会No22)。この素
子構造において、光電変換素子は第1の電極2および透
明電極6と金属電極7を含む第2の電極にはさまれた非
晶質シリコン層3を含むホトダイオードである。このホ
トダイオードには、透明電極6を通して光が照射され
る。照射光としては、緑色LED,黄緑色LED又は赤
色LEDが用いられる。ところが特に赤色LEDを照射
光として用いた場合、非晶質Si層3中に発生する電
子,正孔のうち正孔の走行性が良くないために生ずる残
像が5〜10%生じ、画像の再生に問題があった。この
残像を小さくするためには非晶質シリコン中へホウ素を
ドーピングし、正孔の走行性を改善することが試みられ
ている。(例えばプロシーディングス・オブ・エスピー
アイイー(Proceedings of SPIE)
第617巻、第127頁、1986年)。しかしながら
ホウ素をドーピングする事により発生する非晶質Si層
内の内部欠陥のために、電極と非晶質シリコンとのショ
ットキ接触の不良のための暗電流増加が起りやすくな
る。
上述した従来の光電変換素子アレーは、ホウ素をドーピ
ングした非晶質Siと電極とのショットキ接触が良くな
いため暗電流が大きくなるという欠点がある。
ングした非晶質Siと電極とのショットキ接触が良くな
いため暗電流が大きくなるという欠点がある。
本発明の目的は、残像及び暗電流の少ない光電変換素子
アレーを提供することにある。
アレーを提供することにある。
この出願の第1の発明の光電変換素子アレーは、絶縁性
基板上のビット毎に分割された複数の第1の金属電極、
非晶質Siを基体とする感光層及び該複数の分割された
第1の金属電極に対向して配置された透明導電層を含む
第2の電極から成る積層構造を有する光電変換素子アレ
ーにおいて、該感光層は第1の金属電極に接して設けら
れたアンドープの非晶質Si層と、0.5ppm以上,
10ppm以下のホウ素を含む非晶質Si層の2層構造
から成るものである。
基板上のビット毎に分割された複数の第1の金属電極、
非晶質Siを基体とする感光層及び該複数の分割された
第1の金属電極に対向して配置された透明導電層を含む
第2の電極から成る積層構造を有する光電変換素子アレ
ーにおいて、該感光層は第1の金属電極に接して設けら
れたアンドープの非晶質Si層と、0.5ppm以上,
10ppm以下のホウ素を含む非晶質Si層の2層構造
から成るものである。
この出願の第2の発明の光電変換素子アレーは、絶縁性
基板上のビット毎に分割された複数の第1の金属電極、
非晶質Siを基体とする感光層及び該複数の分割された
第1の金属電極に対向して配置された透明導電層を含む
第2の電極から成る積層構造を有する光電変換素子アレ
ーにおいて、該感光層は第1の金属電極に接して設けら
れたアンドープ非晶質Si層、0.5ppm以上,10
ppm以下のホウ素を含む非晶質Siからなる第1のド
ーピング層及び50ppm以上,104ppm未満のホ
ウ素を含む非晶質Si又は非晶質SiCx(0<x<
1)からなる第2のドーピング層の3層構造から成るも
のである。
基板上のビット毎に分割された複数の第1の金属電極、
非晶質Siを基体とする感光層及び該複数の分割された
第1の金属電極に対向して配置された透明導電層を含む
第2の電極から成る積層構造を有する光電変換素子アレ
ーにおいて、該感光層は第1の金属電極に接して設けら
れたアンドープ非晶質Si層、0.5ppm以上,10
ppm以下のホウ素を含む非晶質Siからなる第1のド
ーピング層及び50ppm以上,104ppm未満のホ
ウ素を含む非晶質Si又は非晶質SiCx(0<x<
1)からなる第2のドーピング層の3層構造から成るも
のである。
次に、本発明の実施例について図面を参照して説明す
る。
る。
第1図(a)はこの出願の第1の発明の一実施例の主要
部を示すセンサチップの平面図、第1図(b)は第1図
(a)のX−X′線断面図である。
部を示すセンサチップの平面図、第1図(b)は第1図
(a)のX−X′線断面図である。
1はガラス又はセラミック等の絶縁性基板であり、クロ
ミウムを厚さ1000Å蒸着し、ホトリソグラフィー技
術により複数個の島状にエッチングし、第1の電極2を
形成する。この島のピッチは8素子/mmの光電変換素
子アレーでは125μmである。また、この実施例では
電極が左右両側に引き出されているが、片側だけに引き
出されていてもよい。続いて厚さ2000Åのアンドー
プの非晶質Si層3、厚さ1μmで高抵抗の、ホウ素を
2ppmドープした非晶質Si層4を形成する。この非
晶質Si層の形成には、プラズマCVD装置内にSiH
4ガスおよびホウ素をドーピングする時にはB2H6ガ
スとSiH4の混合ガスを導入し13.56MHzの高
周波発振機を用いて基板温度200℃〜300℃に設定
しグロー放電分解させた。その後さらにITO(酸化イ
ンジウム錫)透明導電層6をスパッタ法で島状に形成し
光電変換素子アレイの形成を完了する。なお、ホウ素を
ドープした非晶質Si層のホウ素の濃度は1〜5ppm
の時にイメージセンサとしての残像の低減に効果が最も
良くあらわれたが、0.5〜10ppmの濃度において
も効果がある事が確認できた。また、アンドープの非晶
質Si層3の厚さは、100Å以上あれば暗電流低減の
効果がある事がわかったが、非常に厚くすると、正孔の
走行性の悪い層が増加し、残像低減の効果が小さくなる
ので、層厚は100Å以上2000Å以下が好ましい。
ミウムを厚さ1000Å蒸着し、ホトリソグラフィー技
術により複数個の島状にエッチングし、第1の電極2を
形成する。この島のピッチは8素子/mmの光電変換素
子アレーでは125μmである。また、この実施例では
電極が左右両側に引き出されているが、片側だけに引き
出されていてもよい。続いて厚さ2000Åのアンドー
プの非晶質Si層3、厚さ1μmで高抵抗の、ホウ素を
2ppmドープした非晶質Si層4を形成する。この非
晶質Si層の形成には、プラズマCVD装置内にSiH
4ガスおよびホウ素をドーピングする時にはB2H6ガ
スとSiH4の混合ガスを導入し13.56MHzの高
周波発振機を用いて基板温度200℃〜300℃に設定
しグロー放電分解させた。その後さらにITO(酸化イ
ンジウム錫)透明導電層6をスパッタ法で島状に形成し
光電変換素子アレイの形成を完了する。なお、ホウ素を
ドープした非晶質Si層のホウ素の濃度は1〜5ppm
の時にイメージセンサとしての残像の低減に効果が最も
良くあらわれたが、0.5〜10ppmの濃度において
も効果がある事が確認できた。また、アンドープの非晶
質Si層3の厚さは、100Å以上あれば暗電流低減の
効果がある事がわかったが、非常に厚くすると、正孔の
走行性の悪い層が増加し、残像低減の効果が小さくなる
ので、層厚は100Å以上2000Å以下が好ましい。
第2図はこの出願の第2の発明の一実施例の主要部を示
すセンサチップの断面図である。絶縁性基板1上に第1
の島状の電極2を形成する。その後厚さ500Åのアン
ドープの非晶質Si層3、厚さ2μmで高抵抗の、ホウ
素を1ppmドープした非晶質Si層4からなる第1の
ドーピング層、続いて厚さ300Åの、ホウ素を500
ppmドープした非晶質Si又は非晶質SiCx層から
なる第2のドーピング層5を形成する。この非晶質Si
Cx層はSiH4,CH4,B2H6混合ガスのグロー
放電分解により形成した。その後さらにITOによる透
明導電層6をスパッタ法により形成し、遮光膜を兼ねた
金属電極としてクロミウムを1000Å蒸着した後開口
部をエッチング除去して第2の電極7を形成し、光電変
換素子アレーを形成する。なお、ホウ素をドープしたP
型非晶質SiCxの光学的バンドギャップは1.7eV
〜2.5eVが適当であるが、残像特性等を考慮すると
1.9〜2.1eVの非晶質SiCxが好適である。ま
たP型非晶質Si層又はSiCx層のホウ素の濃度は5
0ppm以上,104ppm未満で有効であるが、好ま
しくは500ppm以上5000ppm以下である。ま
た、ホウ素を高濃度にドーピングする場合には透明電極
6と第2の電極7下以外の露出しているP型非晶質Si
層又はSiCx層を除去する方が暗電流低減に効果があ
る。この場合においても本発明は有効に適用しうる。な
お、ホウ素の濃度が104ppm以上になるとpi接合
の逆バイアス特性が著しく劣化する。
すセンサチップの断面図である。絶縁性基板1上に第1
の島状の電極2を形成する。その後厚さ500Åのアン
ドープの非晶質Si層3、厚さ2μmで高抵抗の、ホウ
素を1ppmドープした非晶質Si層4からなる第1の
ドーピング層、続いて厚さ300Åの、ホウ素を500
ppmドープした非晶質Si又は非晶質SiCx層から
なる第2のドーピング層5を形成する。この非晶質Si
Cx層はSiH4,CH4,B2H6混合ガスのグロー
放電分解により形成した。その後さらにITOによる透
明導電層6をスパッタ法により形成し、遮光膜を兼ねた
金属電極としてクロミウムを1000Å蒸着した後開口
部をエッチング除去して第2の電極7を形成し、光電変
換素子アレーを形成する。なお、ホウ素をドープしたP
型非晶質SiCxの光学的バンドギャップは1.7eV
〜2.5eVが適当であるが、残像特性等を考慮すると
1.9〜2.1eVの非晶質SiCxが好適である。ま
たP型非晶質Si層又はSiCx層のホウ素の濃度は5
0ppm以上,104ppm未満で有効であるが、好ま
しくは500ppm以上5000ppm以下である。ま
た、ホウ素を高濃度にドーピングする場合には透明電極
6と第2の電極7下以外の露出しているP型非晶質Si
層又はSiCx層を除去する方が暗電流低減に効果があ
る。この場合においても本発明は有効に適用しうる。な
お、ホウ素の濃度が104ppm以上になるとpi接合
の逆バイアス特性が著しく劣化する。
第3図に実施例の光電流および暗電流の電圧依存性を従
来例と比較して示す。第3図において(a)は本願第1
の発明の一実施例、(b)は本願第2の発明の一実施
例、(c)は従来例の暗電流および光電流の電圧依存性
を示す。従来例としては第5図で示される様に感光層と
してアンドープの非晶質Si層3を用いた光電変換素子
を測定した。本願第1の発明の実施例においては、アン
ドープの非晶質Siを用いた従来例に比べて若干大きく
なってはいるが、ほぼ同程度の暗電流が得られ、光電流
との比は4×102以上と実用上十分の値が得られてお
り、非晶質Siにホウ素をドーピングした時に起りがち
な暗電流の大幅な増加は起っておらず、本発明が有効で
あることを示している。また、本願第2の発明の実施例
においてはさらに暗電流が低下しており、表面に接合を
形成した事が有効に作用している事を示している。ま
た、光電流をみると光電流が飽和する開始電圧が従来
例,本願第1の発明の実施例,本願第2の発明の実施例
の順に小さくなっており、これにより本発明は低電圧駆
動の効果もある事がわかった。
来例と比較して示す。第3図において(a)は本願第1
の発明の一実施例、(b)は本願第2の発明の一実施
例、(c)は従来例の暗電流および光電流の電圧依存性
を示す。従来例としては第5図で示される様に感光層と
してアンドープの非晶質Si層3を用いた光電変換素子
を測定した。本願第1の発明の実施例においては、アン
ドープの非晶質Siを用いた従来例に比べて若干大きく
なってはいるが、ほぼ同程度の暗電流が得られ、光電流
との比は4×102以上と実用上十分の値が得られてお
り、非晶質Siにホウ素をドーピングした時に起りがち
な暗電流の大幅な増加は起っておらず、本発明が有効で
あることを示している。また、本願第2の発明の実施例
においてはさらに暗電流が低下しており、表面に接合を
形成した事が有効に作用している事を示している。ま
た、光電流をみると光電流が飽和する開始電圧が従来
例,本願第1の発明の実施例,本願第2の発明の実施例
の順に小さくなっており、これにより本発明は低電圧駆
動の効果もある事がわかった。
一方イメージセンサの残像量については、第4図に示さ
れる様に従来例(c)においては−4Vの印加電圧のも
とで6%の残像量であったものが、本願第1の発明の実
施例(a)においては4%,本願第2の発明の実施例
(b)においては3.5%と大幅に小さくなっており、
本発明が有効に作用されている事が確認できた。
れる様に従来例(c)においては−4Vの印加電圧のも
とで6%の残像量であったものが、本願第1の発明の実
施例(a)においては4%,本願第2の発明の実施例
(b)においては3.5%と大幅に小さくなっており、
本発明が有効に作用されている事が確認できた。
以上説明したように本発明は、第1の金属電極2の上部
にアンドープの非晶質Si層を設置してあるためホウ素
をドープした非晶質Si層と金属電極との接触におこり
がちな正孔の注入はおさえられ低暗電流の光電変換素子
が得られる。また、発生した光電荷が電界によって走行
する非晶質Si層の大部分にはホウ素が軽くドーピング
してあるので高抵抗でかつ正孔の走行性が良くなり低残
像のイメージセンサである光電変換素子アレーが得られ
る。また本願第2の発明においては、上部電極である透
明導電層6からの電子の注入がおさえられるようにホウ
素を50ppm以上ドープしたP型非晶質Si層やP型
非晶質SiCx層を設置し接合を形成してあるためさら
に暗電流が小さくなる。
にアンドープの非晶質Si層を設置してあるためホウ素
をドープした非晶質Si層と金属電極との接触におこり
がちな正孔の注入はおさえられ低暗電流の光電変換素子
が得られる。また、発生した光電荷が電界によって走行
する非晶質Si層の大部分にはホウ素が軽くドーピング
してあるので高抵抗でかつ正孔の走行性が良くなり低残
像のイメージセンサである光電変換素子アレーが得られ
る。また本願第2の発明においては、上部電極である透
明導電層6からの電子の注入がおさえられるようにホウ
素を50ppm以上ドープしたP型非晶質Si層やP型
非晶質SiCx層を設置し接合を形成してあるためさら
に暗電流が小さくなる。
このように本発明は低残像で低暗電流の光電変換素子ア
レーが得られる効果がある。更に低電圧駆動が可能とな
る効果がもある。
レーが得られる効果がある。更に低電圧駆動が可能とな
る効果がもある。
第1図(a)は第1の発明の一実施例の主要部を示すセ
ンサチップの平面図、第1図(b)は第1図(a)のX
−X′線断面図、第2図は第2の発明の一実施例の主要
部を示すセンサチップの断面図、第3図は光電変換素子
アレーの電圧−電流特性図、第4図は光電変換素子アレ
ーの残像特性図、第5図(a)は従来例の主要部を示す
センサチップの平面図、第5図(b)は第5図(a)の
X−X′線断面図である。 1…絶縁性基板、2…第1の電極、3…アンドープの非
晶質Si層、4…ホウ素をドープした非晶質Si層、5
…第2のドーピング層、6…透明導電層、7…第2の電
極。
ンサチップの平面図、第1図(b)は第1図(a)のX
−X′線断面図、第2図は第2の発明の一実施例の主要
部を示すセンサチップの断面図、第3図は光電変換素子
アレーの電圧−電流特性図、第4図は光電変換素子アレ
ーの残像特性図、第5図(a)は従来例の主要部を示す
センサチップの平面図、第5図(b)は第5図(a)の
X−X′線断面図である。 1…絶縁性基板、2…第1の電極、3…アンドープの非
晶質Si層、4…ホウ素をドープした非晶質Si層、5
…第2のドーピング層、6…透明導電層、7…第2の電
極。
Claims (2)
- 【請求項1】絶縁性基板上のビット毎の分割された複数
の第1の金属電極、非晶質Siを基体とする感光層及び
該複数の分割された第1の金属電極に対向して配置され
た透明導電層を含む第2の電極から成る積層構造を有す
る光電変換素子アレーにおいて、該感光層は第1の金属
電極に接して設けられたアンドープの非晶質Si層と、
0.5ppm以上,10ppm以下のホウ素を含む非晶
質Si層の2層構造から成る事を特徴とする光電変換素
子アレー。 - 【請求項2】絶縁性基板上のビット毎に分割された複数
の第1の金属電極、非晶質Siを基体とする感光層及び
該複数の分割された第1の金属電極に対向して配置され
た透明導電層を含む第2の電極から成る積層構造を有す
る光電変換素子アレーにおいて、該感光層は第1の金属
電極に接して設けられたアンドープの非晶質Si層、
0.5ppm以上10ppm以下のホウ素を含む非晶質
Siからなる第1のドーピング層及び50ppm以上1
04ppm未満のホウ素を含む非晶質Si又は非晶質S
iCx(0<x<1)からなる第2のドーピング層の3
層構造から成る事を特徴とした光電変換素子アレー。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP61175043A JPH065726B2 (ja) | 1986-07-24 | 1986-07-24 | 光電変換素子アレ− |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP61175043A JPH065726B2 (ja) | 1986-07-24 | 1986-07-24 | 光電変換素子アレ− |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6331164A JPS6331164A (ja) | 1988-02-09 |
JPH065726B2 true JPH065726B2 (ja) | 1994-01-19 |
Family
ID=15989219
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP61175043A Expired - Lifetime JPH065726B2 (ja) | 1986-07-24 | 1986-07-24 | 光電変換素子アレ− |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH065726B2 (ja) |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5879756A (ja) * | 1981-11-06 | 1983-05-13 | Nec Corp | 非晶質シリコンイメ−ジセンサ− |
JPS59202663A (ja) * | 1983-05-04 | 1984-11-16 | Toshiba Corp | 光電変換部材 |
JPS6064465A (ja) * | 1983-09-19 | 1985-04-13 | Nec Corp | 非晶質シリコンイメ−ジセンサ |
-
1986
- 1986-07-24 JP JP61175043A patent/JPH065726B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS6331164A (ja) | 1988-02-09 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
EXPY | Cancellation because of completion of term |