JPH0715982B2 - 非晶質半導体装置 - Google Patents

非晶質半導体装置

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JPH0715982B2
JPH0715982B2 JP61176396A JP17639686A JPH0715982B2 JP H0715982 B2 JPH0715982 B2 JP H0715982B2 JP 61176396 A JP61176396 A JP 61176396A JP 17639686 A JP17639686 A JP 17639686A JP H0715982 B2 JPH0715982 B2 JP H0715982B2
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誠志郎 水上
善久 太和田
美則 山口
英雄 山岸
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14Devices 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
    • H01L27/144Devices controlled by radiation
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は非晶質半導体装置に関する。さらに詳しくは廉
価にかつ簡易にアモルファス・ライン・センサーを製作
できる非晶質半導体装置に関する。
[従来の技術および発明が解決しようとする問題点] 従来、ファクシミリなどの読み取り用センサーとして
は、MOSキャパシタを多数直線的に配列して構成した構
造をもつCCDなどの単結晶センサーが用いられている。
しかし単結晶型では読み取り受光部が小さいものとなる
ため、読み取るべき原稿と前記センサーとのあいだに原
稿からの反射光を集光するためのレンズなどを含む光学
的装置が必要となり、そのために適当な光路長が必要と
なり、装置が大型になるという問題がある。そこで従
来、このような光学装置を用いることなく原稿に対して
1対1で読み取りが可能な長尺のアモルファス・ライン
・センサーが提案されている。
従来のアモルファス・ライン・センサーは、a−Si部分
を連続した一体型にすると隣接する受光部従ってそれに
対応する電極部間において相互干渉(本来の受光部にお
ける受光信号に加えて他の受光部の信号がいくらかの割
合で付加されること)が起こるために、用途に応じて4
本/mm、8本/mmまたは16本/mmなどのストライプ状に分
離して形成されている。ここで分離されたa−Si部分を
形成する方法としては、湿式エッチング法と乾式エッチ
ング法とがある。湿式エッチング法は酸またはアルカリ
のエッチング液によりa−Si部分をエッチングする方法
であり、エッチングのコストは乾式エッチングに比べて
安いが精度が悪いという欠点がある。乾式エッチング法
はCF4、NF3などのフロン系ガスによってa−Si部分をド
ライエッチングする方法であり、エッチングの精度は良
くなるがエッチングの装置またはエッチングガスが高価
であり、湿式エッチングに比べてエッチングのコストが
高くなるという欠点がある。
しかしながら、このような従来のアモルファス・ライン
・センサーにおいてはa−Si部分がストライプ状に分離
して形成されるために製作工程が複雑になりかつエッチ
ングのための高価な装置が必要になるという問題点があ
る。
本発明は以上のような問題点を解決するためになされた
もので、廉価にかつ簡易な製作工程により製作できると
ともに原稿に対し1対1で読み取り可能なアモルファス
・ライン・センサーとして使用できる非晶質半導体装置
を提供することを目的としている。
[問題点を解決するための手段] 本発明による非晶質半導体装置は、複数の受光面がある
p−i−n型の非晶質半導体層と、該非晶質半導体層に
相対向して設けられた第1の電極および第2の電極と、
前記非晶質半導体層、前記第1の電極および第2の電極
が設けられた透光性基板とからなる非晶質半導体装置で
あって、 (a)前記第1の電極および第2の電極のいずれか一方
の電極が、各電極の幅の値が、隣接する電極間のピッチ
の1/2以下となるようにストライプ状に分離されてお
り、 前記非晶質半導体層が連続的に一体に形成されており、
かつ (b)前記非晶質半導体層のp層およびn層の膜厚がそ
れぞれ30〜150Åであり、かつその暗伝導度(σd)が10
-9〜10-6Ω-1・cm-1である ことを特徴とするものである。
[実施例] 以下、本発明による非晶質半導体装置をその実施例を示
す図によって説明する。
第1図は本発明による非晶質半導体装置の一実施例を示
している。第1図において、(1)は透光性基板であ
り、その厚さは0.5mmであるが0.1〜2.0mmが好ましい。
また透光性基板(1)の材料はソーダガラスである。な
お透光性基板(1)はその厚さができる限り薄い方がよ
いが、強度が必要であり、長尺のものにする程透光性基
板(1)の厚さの値を大きくする必要がある。透光性基
板(1)上には ITOの透明導電膜からなる第一の電極(2)が真空蒸着
法により連続的に一体に形成されている。
第1の電極(2)の厚さは1000Åであり、200〜4000Å
が望ましい。そして第1の電極(2)上には第1の電極
(2)側から順にp層、i層およびn層と積層されたpi
n型のa−Si層からなる非晶質半導体層(3)がプラズ
マCVD法により積層されている。ここでp層の材料はa
−SiCであり、光学的禁止帯幅の大きい半導体(たとえ
ばa−SiC、a−SiN)が適当である。またn層の材料は
a−Siまたはa−SiCである。またp層、n層の厚さは
それぞれ100Åであり、30〜150Åであるのが望ましい。
センサー単体としてはドーピング膜の膜厚は整流特性を
維持できるとともに光学的ロスがなるべく小さい150〜3
00Åの範囲に適性値があり、通常、150Å以下では特性
低下を生じるのであるが、本発明ではノイズを減らすた
めに150Å以下に設定することでセンサー全体としての
特性が向上する。一方、膜厚が30Å未満であると接合が
形成しにくくなるという問題がある。またp層、n層の
暗伝導度(σd)はそれぞれ5×10-7Ω-1cm-1であり、1
0-9〜10-6Ω-1・cm-1であるのが望ましい。この暗伝導
度は、単センサーとしては高い方が好ましい。暗伝導度
が高いとは、p層のばあいはフェルミレベルがバレンス
バンドに、n層のばあいはコンダクションバンドに近い
ことを意味する。10-6Ω-1・cm-1より大きいのが好まし
いが、これだとノイズレベルが急速に高まってしまう。
一方、10-9Ω-1・cm-1未満であるとi層レベルと大差が
なく、接合にならない。
またi層の材料はa−Siであり、その厚さは2000Åであ
り、300〜3000Åが望ましい。またi層の易動度寿命積
(μτ)は2×10-8cm2/Vであり、好ましくは10-9〜10
-7cm2/vである。
さらに非晶質半導体層(3)上にはAlからなる第2の電
極(4)が真空蒸着法により形成されており、その厚さ
は3000Åである。そして、この第2の電極(4)はエッ
チング法により所定のパターンに形成されていて、複数
の小電極(4a)、(4a)……から構成されている。そし
てそのパターン形状は小電極(4a)間ピッチの値が125
μmであり、小電極(4a)の幅の値が50μmのものとな
っており、小電極(4a)の幅の値は小電極(4a)間ピッ
チの値の1/2以下となっている。単純に計算すると、ノ
イズ電流はセンサーの間隔(l2)に逆比例し、シグナル
電流はセンサーの幅(l1)に比例する。したがって、セ
ンサーのピッチをLとするとSN比はSN∝l1l2=(L−
l1)l1となり、l1=L/2のときに最大となるが、本発明
ではノイズ電流をさらに低減するため1/2以下としてい
る。
そして第2の電極(4)上にはエポキシ樹脂をコーティ
ングすることによって第2の電極(4)および非晶質半
導体層(3)の上面を覆って保護膜(5)が形成されて
おり、これによって本実施例の半導体装置が雰囲気から
保護されている。
つぎに本実施例の非晶質半導体装置の動作について説明
する。
第1図において矢符で示すA方向から半導体装置内に進
入した光が非晶質半導体層(3)に照射されると、その
中に照射された光の強さに応じた数のキャリアが発生
し、このキャリアは非晶質半導体(3)内をあらゆる方
向に走行する。そしてこのキャリアを受光部に対応する
小電極(4a)に集めることにより照射光の強さに応じた
電気信号をえることができる。ここで非晶質半導体の性
質および構造によってキャリアの走行距離、走行時間が
異なってくる。
ところで本実施例のように非晶質半導体層(3)が連続
的に一体に形成されているばあいには、本来の受光部に
対応する小電極(4a)には、本来の受光部で生じたキャ
リアに応じた受光信号に加えて他の受光部で生じたキャ
リアを捕獲することによって生じる受光信号がいくらか
の割合で付加されて相互干渉を起こす。
ここでこの相互干渉を防ぐ方法としては、(a)キャリ
アの走行距離を短かくする方法(ただしこのばあいに
は、得られる受光信号の感度が小さくなるという欠点が
ある)、(b)受光部を分離する方法、および(c)隣
接する電極(4a)、(4a)間の距離を長くする方法など
が考えられる。そして前記(a)の方法としては、p層
を高抵抗のものとすることによりp層内の横方向(第1
図における左右方向)の走行キャリアを少なくしたり、
またi層の厚さを薄くしたり、i層内に不純物を混入さ
せてi層内でのキャリアの易動度寿命積(μτ)を短く
する方法がある。また前記(b)の方法としては、非晶
質半導体層(3)の受光部間の部分をエッチングにより
除去する方法がある。これは単結晶の半導体においてエ
ッチング除去することはできないが、非晶質半導体層に
おいてはこれを保持する基板があること、また層の厚さ
が薄いことからエッチング除去が可能となるためであ
る。前記(c)の方法としては、小電極(4a)によって
受光部面積がほぼ決まることを考えると小電極(4a)間
のピッチを長くする方法と小電極(4a)自体の幅を狭く
して小電極(4a)、(4b)間の距離を長くする方法が考
えられるが、前記ピッチについてはたとえば8bits/mm、
16bits/mmなどのようにデバイスにより決まってしまう
ため、小電極(4a)自体の幅を狭くする方法に限定され
る。本実施例は前記(a)および(c)の方法によって
隣接する受光部間における前記相互干渉を防止せんとし
たものである。即ちp層としては高抵抗a−SiCを使用
し、i層の厚さは300〜3000Åのものとするとともに、
i層の材料として不純物N、O、C、Geなどを混入した
a−Siを使用し、i層の易動度寿命積が10-9〜10-7cm2/
vとなるようにしたのである。
なお前記実施例においては、透光性基板(1)の材料が
廉価なソーダガラスであるばあいについて示したが透光
性のものであればこれに限定されるものではなく、また
第1の電極(2)の材料としてITOを使用したがこれはS
nO2など他の透明導電材料であってもよく、さらに第2
の電極(4)の材料としてAlを使用したが他の金属又は
透明導電膜などの導電材料であってもよい。
また前記実施例では非晶質半導体層(3)としてpin型
のものを使用したが、これに限定されるものではなく、
pn型などの光の照射によってキャリアの発生するもので
あればよい。また前記pin型非晶質半導体層(3)に使
用される材料についてもpin型となるものであれば前記
実施例のものに限定されるものではない。さらに保護膜
(5)についても前記実施例で使用した材料に限定され
ないことはもちろんである。
また透光性基板(1)上に第1の電極(2)を形成する
方法、第1の電極(2)上に非晶質半導体層(3)を形
成する方法および非晶質半導体層(3)上に第2の電極
(4)を形成する方法についても前記実施例の方法に限
定されるものではなくスパッタ法など他の方法であって
もよい。
また第2の電極(4)のパターン形成方法については前
記実施例のエッチング法に限定されるものではなくマス
ク法など他の方法であってもよい。
さらに前記実施例においては第1の電極(2)を連続的
に一体に形成し、第2の電極(4)をストライプ状に形
成したばあいについて示したが、これは逆であってもよ
い。
次に第2図は本発明の非晶質半導体装置の他の実施例を
示している。第2図において第1図と同一符号は同一の
ものを示す。本実施例においてはデバイスの耐熱性につ
いての信頼性を保持するために非晶質半導体層(3)と
第2の電極(4)との間に金属シリサイドからなる拡散
ブロック層(3a)が真空蒸着法により形成されている。
拡散ブロック層(3a)の厚さは100Åであり、10Å〜10
μmであるのが望ましい。
[発明の効果] 以上のように本発明の非晶質半導体装置は非晶質半導体
層が連続した一体のものとして形成されているので、こ
の半導体層をストライプ状のものとするばあいに必要と
されるエッチングなどの工程が不要となり、またこの工
程に必要とされる高価な装置が不要となるので、非晶質
半導体装置の製造工程を簡単にできるとともに製造コス
トを低下でき、廉価で長尺のアモルファス・ライン・セ
ンサーを製造できる効果がある。また非晶質半導体層で
生じたキャリアの走行距離をみじかくし、電極間距離を
長くすることにより、非晶質半導体層を一体に形成して
も隣接する受光部間に生ずる受光信号の相互干渉を防止
できる効果がある。そしてさらに非晶質半導体層と第二
の電極との間に拡散ブロック層を設けることにより、非
晶質半導体装置の耐熱性を向上できる効果もある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明にかかわる非晶質半導体装置の一実施例
を示す断面図、第2図は本発明の非晶質半導体装置の他
の実施例を示す断面図である。 (図面の主要符号) (1):透光性基板 (2):第1の電極 (3):非晶質半導体層 (4):第2の電極
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭60−195966(JP,A) 特開 昭59−171160(JP,A)

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】複数の受光面があるp−i−n型の非晶質
    半導体層と、該非晶質半導体層に相対向して設けられた
    第1の電極および第2の電極と、前記非晶質半導体層、
    前記第1の電極および第2の電極が設けられた透光性基
    板とからなる非晶質半導体装置であって、 (a)前記第1の電極および第2の電極のいずれか一方
    の電極が、各電極の幅の値が、隣接する電極間のピッチ
    の1/2以下となるようにストライプ状に分離されてお
    り、 前記非晶質半導体層が連続的に一体に形成されており、
    かつ (b)前記非晶質半導体層のp層およびn層の膜厚がそ
    れぞれ30〜150Åであり、かつその暗伝導度(σd)が10
    -9〜10-6Ω-1・cm-1である ことを特徴とする非晶質半導体装置。
  2. 【請求項2】前記非晶質半導体層のi層の膜厚が300〜3
    000Åであり、かつその易動度寿命積(μτ)が10-7cm2
    /v以下であるように構成されてなる特許請求の範囲第1
    項記載の非晶質半導体装置。
  3. 【請求項3】前記非晶質半導体層のp層が、a−SiCか
    らなる特許請求の範囲第1項または第2項記載の非晶質
    半導体装置。
  4. 【請求項4】前記第1の電極が透明導電膜からなり、前
    記第2の電極が金属からなる特許請求の範囲第1項、第
    2項または第3項記載の非晶質半導体装置。
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JPS60195966A (ja) * 1984-03-16 1985-10-04 Fujitsu Ltd イメ−ジセンサの製造方法

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