JPH07118525B2 - 光電変換素子アレイ - Google Patents
光電変換素子アレイInfo
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- JPH07118525B2 JPH07118525B2 JP59152274A JP15227484A JPH07118525B2 JP H07118525 B2 JPH07118525 B2 JP H07118525B2 JP 59152274 A JP59152274 A JP 59152274A JP 15227484 A JP15227484 A JP 15227484A JP H07118525 B2 JPH07118525 B2 JP H07118525B2
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- 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
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- H01L27/14643—Photodiode arrays; MOS imagers
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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イに関
する。
するイメージセンサを構成する光電変換素子アレイに関
する。
〔発明の技術的背景とその問題点〕 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。
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。
しかしながら、ICセンサを用いたイメージセンサは縮少
レンズ系と共に用いられるため、所要の光路長を確保す
る必要があり、装置の小型化が難かしかった。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
少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。
レンズ系と共に用いられるため、所要の光路長を確保す
る必要があり、装置の小型化が難かしかった。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
少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ことができる非晶
質シリコンが用いられる。この非晶質シリコンを用いた
長尺のイメージセンサの光電変換素子構造の従来例を第
４図にまたその平面図を第５図に示す。（第15回固体素
子と材料コンフアレンスサプリメント トウ ザ イク
ステンデット アブトスラクト 1983 p36）この素子構
造において光電変換素子は第１の電極１と透明電極５と
金属電極６を含む第２の電極にはさまれた非晶質シリコ
ン層３を含むシヨットキダイオードである。この非晶質
シリコンシヨットキダイオードの特性は非晶質シリコン
３と透明導電層５との間に形成されるシヨットキ接触の
特性によって大きく影響を受ける。例えば、透明導電層
はスパッタ法で形成されるため透明導電層形成時にうけ
るプラズマダメージによってシヨットキ接触の特性が劣
化し、暗電流が増加する。その結果S/Nの低下や、信頼
性の低下の原因となっていた。
が高く大面積にわたり均一に形成することができる非晶
質シリコンが用いられる。この非晶質シリコンを用いた
長尺のイメージセンサの光電変換素子構造の従来例を第
４図にまたその平面図を第５図に示す。（第15回固体素
子と材料コンフアレンスサプリメント トウ ザ イク
ステンデット アブトスラクト 1983 p36）この素子構
造において光電変換素子は第１の電極１と透明電極５と
金属電極６を含む第２の電極にはさまれた非晶質シリコ
ン層３を含むシヨットキダイオードである。この非晶質
シリコンシヨットキダイオードの特性は非晶質シリコン
３と透明導電層５との間に形成されるシヨットキ接触の
特性によって大きく影響を受ける。例えば、透明導電層
はスパッタ法で形成されるため透明導電層形成時にうけ
るプラズマダメージによってシヨットキ接触の特性が劣
化し、暗電流が増加する。その結果S/Nの低下や、信頼
性の低下の原因となっていた。
本発明はこのようなプラズマダメージによる光電変換素
子アレイの暗電流の増加をおさえ低コストな光電変換素
子構造を提供する。
子アレイの暗電流の増加をおさえ低コストな光電変換素
子構造を提供する。
本発明によれば絶縁性基板上に分割された複数の第１の
電極と少なくとも前記第１の電極上部に整流接触させる
ように形成した非晶質シリコンを基体とする感光層と前
記非晶質シリコンを基体とする感光層上部に形成したＰ
型非晶質半導体層と前記Ｐ型非晶質半導体層上部に形成
した透明導電層と前記透明導電層上部に形成した金属電
極とから構成された光電変換素子アレイが得られる。
電極と少なくとも前記第１の電極上部に整流接触させる
ように形成した非晶質シリコンを基体とする感光層と前
記非晶質シリコンを基体とする感光層上部に形成したＰ
型非晶質半導体層と前記Ｐ型非晶質半導体層上部に形成
した透明導電層と前記透明導電層上部に形成した金属電
極とから構成された光電変換素子アレイが得られる。
本発明によれば第１図に示される様に、透明導電層５と
感光層である非晶質シリコン３との間にはＰ型非晶質半
導体層として例えばＰ型非晶質シリコンまたはＰ型非晶
質シリコン炭素４が設置してあり、光は透明導電層５を
通して入射する。この部分にはＰ型非晶質シリコンの場
合にはＰ−ｉ接合がＰ型非晶質シリコン炭素を用いた場
合にはヘテロ接合が形成されている。したがって、従来
のように非晶質シリコンと透明導電層との界面で形成さ
れたシヨットキ接触を用いていないため、透明導電層形
成時のプラズマダメージによる悪影響をほとんど受けず
に接合の形成ができる。しかも感光層である非晶質シリ
コンは通常プラズマCVD法または反応性スパッタ法で形
成するが、Ｐ型非晶質シリコンまたはＰ型非晶質シリコ
ン炭素は反応室に導入するガス種を考えるだけで同一形
成法により形成することができる。このとき第１の電極
と感光層である非晶質シリコンは直接整流接触されてい
るため、暗電流が小さく均一になる。したがって安定に
Ｐ−ｉ接合やヘテロ接合を簡単に得ることができる。
感光層である非晶質シリコン３との間にはＰ型非晶質半
導体層として例えばＰ型非晶質シリコンまたはＰ型非晶
質シリコン炭素４が設置してあり、光は透明導電層５を
通して入射する。この部分にはＰ型非晶質シリコンの場
合にはＰ−ｉ接合がＰ型非晶質シリコン炭素を用いた場
合にはヘテロ接合が形成されている。したがって、従来
のように非晶質シリコンと透明導電層との界面で形成さ
れたシヨットキ接触を用いていないため、透明導電層形
成時のプラズマダメージによる悪影響をほとんど受けず
に接合の形成ができる。しかも感光層である非晶質シリ
コンは通常プラズマCVD法または反応性スパッタ法で形
成するが、Ｐ型非晶質シリコンまたはＰ型非晶質シリコ
ン炭素は反応室に導入するガス種を考えるだけで同一形
成法により形成することができる。このとき第１の電極
と感光層である非晶質シリコンは直接整流接触されてい
るため、暗電流が小さく均一になる。したがって安定に
Ｐ−ｉ接合やヘテロ接合を簡単に得ることができる。
以下に本発明の実施例を第１図（断面図）、第２図（平
面図）を用いて説明する。
面図）を用いて説明する。
第１図および第２図において１はガラスまたはセラミッ
ク基板であり、この上に第１の電極であるクロミウム２
を1000Å蒸着しフオトリソ技術により複数個の島状にエ
ッチングし個別電極とする。この島のピッチは８素子/m
mの光電変換素子アレイでは125μｍである。またこの実
施例では個別電極は交互に左右両側にひきだされている
が片側だけにひきだされることもある。続いて感光層で
ある非晶質シリコン３を１μｍの厚さに形成しさらにＰ
型非晶質半導体層としてＰ型非晶質シリコンもしくはＰ
型非晶質シリコン炭素４を300Å形成する。この非晶質
シリコン感光層には、プラズマCVD装置内にSiH4を200cc
導入し、これを13.56MHzの高周波発振器を用いてグロー
放電分解させた。また、Ｐ型非晶質シリコンは同じ装置
を用いSiH4に2000ppmのB2H6を混合したガスをグロー放
電分解させて形成した。この時のB2H6濃度は200ppm以上
10000ppm以下が暗電流低減のために効果的であった。ま
た、Ｐ型非晶質シリコン炭素の場合にはSiH4とCH4ガス
の混合ガス（CH4／SiH4＝0.6）にB2H6を2000ppm混合し
たガスをプラズマCVD装置内に導入して形成した。この
時のCH4濃度はCH4／SiH4が１以下で、暗電流低減に効果
が著じるしい。また、CH4以外でもC2H6，C3H8等のガス
でも同様な効果があることが確かめられた。また、Ｐ型
非晶質シリコンやＰ型非晶質シリコン炭素は50Å以上の
厚さで20cmの長さにわたって暗電流の低減に効果がある
ことが確かめられたが過度に厚くすると光電流が低下す
るため1000Å以下が望ましい。その後さらにITO（アイ
・テイ・オウ）による透明導電層５をスパッタ法で形成
し遮光層を兼ねた金属電極６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の電極と
して、光電変換素子アレイの形成を完了する。
ク基板であり、この上に第１の電極であるクロミウム２
を1000Å蒸着しフオトリソ技術により複数個の島状にエ
ッチングし個別電極とする。この島のピッチは８素子/m
mの光電変換素子アレイでは125μｍである。またこの実
施例では個別電極は交互に左右両側にひきだされている
が片側だけにひきだされることもある。続いて感光層で
ある非晶質シリコン３を１μｍの厚さに形成しさらにＰ
型非晶質半導体層としてＰ型非晶質シリコンもしくはＰ
型非晶質シリコン炭素４を300Å形成する。この非晶質
シリコン感光層には、プラズマCVD装置内にSiH4を200cc
導入し、これを13.56MHzの高周波発振器を用いてグロー
放電分解させた。また、Ｐ型非晶質シリコンは同じ装置
を用いSiH4に2000ppmのB2H6を混合したガスをグロー放
電分解させて形成した。この時のB2H6濃度は200ppm以上
10000ppm以下が暗電流低減のために効果的であった。ま
た、Ｐ型非晶質シリコン炭素の場合にはSiH4とCH4ガス
の混合ガス（CH4／SiH4＝0.6）にB2H6を2000ppm混合し
たガスをプラズマCVD装置内に導入して形成した。この
時のCH4濃度はCH4／SiH4が１以下で、暗電流低減に効果
が著じるしい。また、CH4以外でもC2H6，C3H8等のガス
でも同様な効果があることが確かめられた。また、Ｐ型
非晶質シリコンやＰ型非晶質シリコン炭素は50Å以上の
厚さで20cmの長さにわたって暗電流の低減に効果がある
ことが確かめられたが過度に厚くすると光電流が低下す
るため1000Å以下が望ましい。その後さらにITO（アイ
・テイ・オウ）による透明導電層５をスパッタ法で形成
し遮光層を兼ねた金属電極６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の電極と
して、光電変換素子アレイの形成を完了する。
この場合、第１の電極を片側だけにひきだした場合に
は、遮光層を兼ねた金属電極を用いなくても光電変換素
子アレイの形成は可能であるが、このような場合におい
ても本発明は有効に作用する。
は、遮光層を兼ねた金属電極を用いなくても光電変換素
子アレイの形成は可能であるが、このような場合におい
ても本発明は有効に作用する。
第３図に、本発明による実施例の効果を示す。第３図
は、このような長尺のイメージセンサが使用される上限
の温度である60℃における光電流と暗電流の分布を1780
素子について示したものである。このうち第３図（ａ）
は本発明による実施例の光電流と暗電流分布を示し、第
３図（ｂ）は従来例の構成で測定した光電流と暗電流の
分布を示す。この時のITO（アイ・テイ・オウ）による
透明導電層を形成するときのスパッタ電力は200Wと一定
にした。第３図（ａ）と第３図（ｂ）を比較するとわか
るように、本発明による実施例の光電変換素子アレイで
は、暗電流の分布はほとんどなく、60℃でも暗電流は２
〜３×10-10A/mmであり、300〜500の高い明暗電流比が
得られている。一方、ITO（アイ・テイ・オウ）による
透明導電層をシヨットキ電極として使用した従来型の光
電変換素子アレイでは中心部においては、明暗電流比20
0を得ているが、周辺部においては、それが10〜100に悪
化し、イメージセンサとしての信号対雑音比の低下の原
因となる。これはITO（アイ・テイ・オウ）の形成時の
プラズマダメージが中心部と周辺部によって異なる結
果、暗電流がばらついたためである。これにより本発明
の効果が実証された。
は、このような長尺のイメージセンサが使用される上限
の温度である60℃における光電流と暗電流の分布を1780
素子について示したものである。このうち第３図（ａ）
は本発明による実施例の光電流と暗電流分布を示し、第
３図（ｂ）は従来例の構成で測定した光電流と暗電流の
分布を示す。この時のITO（アイ・テイ・オウ）による
透明導電層を形成するときのスパッタ電力は200Wと一定
にした。第３図（ａ）と第３図（ｂ）を比較するとわか
るように、本発明による実施例の光電変換素子アレイで
は、暗電流の分布はほとんどなく、60℃でも暗電流は２
〜３×10-10A/mmであり、300〜500の高い明暗電流比が
得られている。一方、ITO（アイ・テイ・オウ）による
透明導電層をシヨットキ電極として使用した従来型の光
電変換素子アレイでは中心部においては、明暗電流比20
0を得ているが、周辺部においては、それが10〜100に悪
化し、イメージセンサとしての信号対雑音比の低下の原
因となる。これはITO（アイ・テイ・オウ）の形成時の
プラズマダメージが中心部と周辺部によって異なる結
果、暗電流がばらついたためである。これにより本発明
の効果が実証された。
また、本発明の構成においてはITO（アイ・テイ・オ
ウ）による透明導電層形成時のプラズマダメージをほと
んど考えなくても良いことから、形成時の投入スパッタ
電力を増加することができ高速にITO（アイ・テイ・オ
ウ）が形成できる利点も有している。
ウ）による透明導電層形成時のプラズマダメージをほと
んど考えなくても良いことから、形成時の投入スパッタ
電力を増加することができ高速にITO（アイ・テイ・オ
ウ）が形成できる利点も有している。
第１図、第２図は本発明の実施例の断面図と平面図をそ
れぞれ示す。第３図は本発明の効果として光電変換素子
アレイの光電流、暗電流分布について本発明による実施
例（ａ）と従来例による実施例（ｂ）を、それぞれ示
す。第４図、第５図は各々従来例の光電変換素子アレイ
の断面図、平面図をそれぞれ示す。 １…絶縁性基板、２…第１の電極、３…非晶質シリコ
ン、４…Ｐ型非晶質半導体層、５…透明導電層、６…金
属電極
れぞれ示す。第３図は本発明の効果として光電変換素子
アレイの光電流、暗電流分布について本発明による実施
例（ａ）と従来例による実施例（ｂ）を、それぞれ示
す。第４図、第５図は各々従来例の光電変換素子アレイ
の断面図、平面図をそれぞれ示す。 １…絶縁性基板、２…第１の電極、３…非晶質シリコ
ン、４…Ｐ型非晶質半導体層、５…透明導電層、６…金
属電極
Claims (1)
- 【請求項１】絶縁性基板上に分割された複数の第１の電
極と少なくとも前記第１の電極上部に整流接触させるよ
うに形成した非晶質シリコンを基体とする感光層と前記
非晶質シリコンを基体とする感光層上部に形成したＰ型
非晶質半導体層と前記Ｐ型非晶質半導体層上部に形成し
た透明導電層と前記透明導電層上部に形成した金属電極
とから構成されたことを特徴とする光電変換素子アレ
イ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59152274A JPH07118525B2 (ja) | 1984-07-23 | 1984-07-23 | 光電変換素子アレイ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59152274A JPH07118525B2 (ja) | 1984-07-23 | 1984-07-23 | 光電変換素子アレイ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6130071A JPS6130071A (ja) | 1986-02-12 |
| JPH07118525B2 true JPH07118525B2 (ja) | 1995-12-18 |
Family
ID=15536920
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59152274A Expired - Fee Related JPH07118525B2 (ja) | 1984-07-23 | 1984-07-23 | 光電変換素子アレイ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07118525B2 (ja) |
Family Cites Families (1)
| 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− |
-
1984
- 1984-07-23 JP JP59152274A patent/JPH07118525B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6130071A (ja) | 1986-02-12 |
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