JPH0878719A - 光電変換素子 - Google Patents
光電変換素子Info
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-
- 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
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- H01L31/00—Semiconductor devices 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; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/08—Semiconductor devices 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; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof in which radiation controls flow of current through the device, e.g. photoresistors
- H01L31/10—Semiconductor devices 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; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof in which radiation controls flow of current through the device, e.g. photoresistors characterised by potential barriers, e.g. phototransistors
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- H01L31/1136—Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation characterised by field-effect operation, e.g. junction field-effect phototransistor being of the conductor-insulator-semiconductor type, e.g. metal-insulator-semiconductor field-effect transistor the device being a metal-insulator-semiconductor field-effect transistor
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 明暗比、γ特性および応答時間が改善された
光電変換素子を実現すること。 【構成】 透明絶縁性基板上に形成された遮光膜上に、
絶縁膜と、アイランド化された光電変換膜が順次積層さ
れ、前記アイランド化された光電変換膜同士を接続する
電極が、光電変換膜の上面の端部を覆うように所定の間
隔と幅にて形成され、前記光電変換膜と前記電極との間
には低抵抗膜が設けられる。
光電変換素子を実現すること。 【構成】 透明絶縁性基板上に形成された遮光膜上に、
絶縁膜と、アイランド化された光電変換膜が順次積層さ
れ、前記アイランド化された光電変換膜同士を接続する
電極が、光電変換膜の上面の端部を覆うように所定の間
隔と幅にて形成され、前記光電変換膜と前記電極との間
には低抵抗膜が設けられる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ファクシミリ、イメー
ジスキャナ等に用いられる光電変換素子に関する。
ジスキャナ等に用いられる光電変換素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】ファクシミリ、イメージスキャナ等の画
像読み取り装置に用いられる光電変換装置には薄型に適
するものとして非晶質物質が多く用いられる。このよう
な非晶質物質による光電変換素子は、ダイオードタイプ
とＴＦＴタイプとの２種類に大別される。ダイオードタ
イプの光電変換素子としては、一次光電流を用いる、シ
ョットキィ型、ｐｉ型、ｐｉｎ型の素子が知られ、ＴＦ
Ｔタイプの光電変換素子としては、二次光電流を用いる
ことからｎｉｎ型、ｐｉｐ型の素子が知られている。
像読み取り装置に用いられる光電変換装置には薄型に適
するものとして非晶質物質が多く用いられる。このよう
な非晶質物質による光電変換素子は、ダイオードタイプ
とＴＦＴタイプとの２種類に大別される。ダイオードタ
イプの光電変換素子としては、一次光電流を用いる、シ
ョットキィ型、ｐｉ型、ｐｉｎ型の素子が知られ、ＴＦ
Ｔタイプの光電変換素子としては、二次光電流を用いる
ことからｎｉｎ型、ｐｉｐ型の素子が知られている。
【０００３】一次光電流を用いるタイプにおいては、出
力のリニアリティを示すγ特性がほぼ１であり、応答時
間は約１０マイクロ秒（〜１０μｓｅｃ）の応答時間を
もつものの、得られる光電流が小さいことから充分にＳ
／Ｎ比を得るためには、信号処理回路に負担が掛かって
いた。一方、二次光電流を用いるタイプでは、明電流が
大きくとれることからＳ／Ｎ比は大きくとれるものの、
γ特性が、０．８程度であり、応答時間も１０ミリ秒程
度であった。
力のリニアリティを示すγ特性がほぼ１であり、応答時
間は約１０マイクロ秒（〜１０μｓｅｃ）の応答時間を
もつものの、得られる光電流が小さいことから充分にＳ
／Ｎ比を得るためには、信号処理回路に負担が掛かって
いた。一方、二次光電流を用いるタイプでは、明電流が
大きくとれることからＳ／Ｎ比は大きくとれるものの、
γ特性が、０．８程度であり、応答時間も１０ミリ秒程
度であった。
【０００４】二次光電流を用いるＴＦＴ型光電変換装置
において、高速、高階調読み取りを可能にするには、過
渡キャリアの短寿命化、および寄生容量を低下すること
が挙げられる。これらを解決するためには、光電変換素
子の形状、光電変換膜の材料、ＭＩＳ界面およびバック
チャネル界面の制御が重要となる。
において、高速、高階調読み取りを可能にするには、過
渡キャリアの短寿命化、および寄生容量を低下すること
が挙げられる。これらを解決するためには、光電変換素
子の形状、光電変換膜の材料、ＭＩＳ界面およびバック
チャネル界面の制御が重要となる。
【０００５】特開昭６３−２３２３６６号公報には、遮
光膜を受光領域と等しいか、或いは若干幅広の寸法とす
ることが開示され、このような構成とすることによって
応答時間に影響を及ぼすと考えられる上部電極とのオー
バーラップ容量を著しく減少し、さらに電界の集中を抑
制することができることから、ピンホール欠陥を抑制す
ることが可能となる旨が記載されている。
光膜を受光領域と等しいか、或いは若干幅広の寸法とす
ることが開示され、このような構成とすることによって
応答時間に影響を及ぼすと考えられる上部電極とのオー
バーラップ容量を著しく減少し、さらに電界の集中を抑
制することができることから、ピンホール欠陥を抑制す
ることが可能となる旨が記載されている。
【０００６】しかしながら、透明絶縁膜の裏面から光を
導入する密着型光電変換素子においては、遮光膜が小さ
くなることにより、光電変換部に直接入射する光が極端
に増加してしまい、漏れ光による信号出力が大きなもの
となって見かけ上の暗電流が増加することから明暗比が
低下するという問題があった。
導入する密着型光電変換素子においては、遮光膜が小さ
くなることにより、光電変換部に直接入射する光が極端
に増加してしまい、漏れ光による信号出力が大きなもの
となって見かけ上の暗電流が増加することから明暗比が
低下するという問題があった。
【０００７】また、従来ａ−ＳｉＴＦＴに用いる非晶質
シリコン層は、欠陥密度の極めて小さな膜を形成してい
た。これは、ＴＦＴを同時に形成することから、良好な
スイッチ素子とするためには必須のものであった。しか
しながら、前記非晶質シリコン膜は光電変換素子として
用いる場合、特開昭６３−１６１６８３号公報等に記載
されているように、ゲート電極となる遮光膜は、電位が
過渡的に浮動するという現象が発生するために光信号を
不安定なものとするという問題があった。この現象は、
主としてＭＩＳ界面にチャネルが形成されることが原因
であった。
シリコン層は、欠陥密度の極めて小さな膜を形成してい
た。これは、ＴＦＴを同時に形成することから、良好な
スイッチ素子とするためには必須のものであった。しか
しながら、前記非晶質シリコン膜は光電変換素子として
用いる場合、特開昭６３−１６１６８３号公報等に記載
されているように、ゲート電極となる遮光膜は、電位が
過渡的に浮動するという現象が発生するために光信号を
不安定なものとするという問題があった。この現象は、
主としてＭＩＳ界面にチャネルが形成されることが原因
であった。
【０００８】さらに、応答時間を長くする原因として、
受光面であるバックチャネル部の非晶質シリコン膜の欠
陥準位および、保護層となる絶縁膜と該非品質シリコン
膜との接合界面におけるバンドの歪みがある。特開平３
−２７８４６８号公報、特開平３−２７８４７８号公報
および特開平０３−２７８４７９号公報では、保護層と
してシリコン−窒素の比［Ｎ／Ｓｉ］が、０．５〜０．
９である窒化シリコン膜とすることで、従来の絶縁性窒
化シリコン膜（組成比［Ｎ／Ｓｉ］＝１．３）に比較し
てバンドの歪みが小さくなるため、バックチャネル部に
形成される蓄積層の形成を抑制することができると記載
されている。これは、絶縁性窒化シリコン膜では、光学
ギャップはほぼ５．３（ｅＶ）であり、シリコンリッチ
シリコン膜では約２．０（ｅＶ）であり、非晶質シリコ
ン膜の約１．７３（ｅＶ）に対してエネルギ差が非常に
小さくなったことによる。
受光面であるバックチャネル部の非晶質シリコン膜の欠
陥準位および、保護層となる絶縁膜と該非品質シリコン
膜との接合界面におけるバンドの歪みがある。特開平３
−２７８４６８号公報、特開平３−２７８４７８号公報
および特開平０３−２７８４７９号公報では、保護層と
してシリコン−窒素の比［Ｎ／Ｓｉ］が、０．５〜０．
９である窒化シリコン膜とすることで、従来の絶縁性窒
化シリコン膜（組成比［Ｎ／Ｓｉ］＝１．３）に比較し
てバンドの歪みが小さくなるため、バックチャネル部に
形成される蓄積層の形成を抑制することができると記載
されている。これは、絶縁性窒化シリコン膜では、光学
ギャップはほぼ５．３（ｅＶ）であり、シリコンリッチ
シリコン膜では約２．０（ｅＶ）であり、非晶質シリコ
ン膜の約１．７３（ｅＶ）に対してエネルギ差が非常に
小さくなったことによる。
【０００９】しかしながら、保護層としてシリコンリッ
チ窒化シリコン膜を光電変換素子上に形成した場合に
は、前記シリコンリッチ窒化シリコン膜は、５７０ｎｍ
の波長を有する光に対しては光電変換能を持つことか
ら、実際上受光部が広がったことを意味し、原理上、光
電流は増加するものの、素子周囲の光電荷を引き込むこ
とから応答時間は逆に長くなることを意味している。我
々の実験においても上記の現象が確認されている。
チ窒化シリコン膜を光電変換素子上に形成した場合に
は、前記シリコンリッチ窒化シリコン膜は、５７０ｎｍ
の波長を有する光に対しては光電変換能を持つことか
ら、実際上受光部が広がったことを意味し、原理上、光
電流は増加するものの、素子周囲の光電荷を引き込むこ
とから応答時間は逆に長くなることを意味している。我
々の実験においても上記の現象が確認されている。
【００１０】また光電変換素子の製造工程上、光電変換
層と上部金属霞極を接続するために形成する低抵抗膜
は、バックチャネル部（受光面）上に形成される場合に
は、ドライエッチング法を用いて除去する必要がある。
このときのエッチングによって低抵抗膜直下の光電変換
層には、プラズマダメージによる格子欠陥が発生する。
この格子欠陥は、製造工程中の不純物と結合し易く、不
純物が荷電体である場合には、光キャリアとの相互作用
および、電極間の電位勾配による浮動が原因となり、光
電変換素子の特性が左右されてしまうという問題があっ
た。
層と上部金属霞極を接続するために形成する低抵抗膜
は、バックチャネル部（受光面）上に形成される場合に
は、ドライエッチング法を用いて除去する必要がある。
このときのエッチングによって低抵抗膜直下の光電変換
層には、プラズマダメージによる格子欠陥が発生する。
この格子欠陥は、製造工程中の不純物と結合し易く、不
純物が荷電体である場合には、光キャリアとの相互作用
および、電極間の電位勾配による浮動が原因となり、光
電変換素子の特性が左右されてしまうという問題があっ
た。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来の光電変
換素子のうち、特開昭６３−２３２３６６号公報に記載
されたものでは、遮光膜が小さくなることにより、光電
変換部に直接入射する光が極端に増加してしまい、漏れ
光による信号出力が大きなものとなって見かけ上の暗電
流が増加することから明暗比が低下するという問題点が
ある。
換素子のうち、特開昭６３−２３２３６６号公報に記載
されたものでは、遮光膜が小さくなることにより、光電
変換部に直接入射する光が極端に増加してしまい、漏れ
光による信号出力が大きなものとなって見かけ上の暗電
流が増加することから明暗比が低下するという問題点が
ある。
【００１２】また、ａ−ＳｉＴＦＴに用いる非晶質シリ
コン層は、ゲート電極となる遮光膜は、電位が過渡的に
浮動するという現象が発生するために光信号が不安定な
ものとなるという問題点がある。
コン層は、ゲート電極となる遮光膜は、電位が過渡的に
浮動するという現象が発生するために光信号が不安定な
ものとなるという問題点がある。
【００１３】また、特開平３−２７８４６８号公報、特
開平３−２７８４７８号公報および特開平０３−２７８
４７９号公報に記載される、保護層としてシリコン−窒
素の比［Ｎ／Ｓｉ］が、０．５〜０．９である窒化シリ
コン膜とするものにおいては、光電変換素子上保護層と
して５７０ｎｍの波長を有する光に対しては光電変換能
を持つシリコンリッチ窒化シリコン膜を形成するために
実際上受光部が広がってしまい、原理上、光電流は増加
するものの、素子周囲の光電荷を引き込むことから応答
時間は逆に長くなるという問題点がある。
開平３−２７８４７８号公報および特開平０３−２７８
４７９号公報に記載される、保護層としてシリコン−窒
素の比［Ｎ／Ｓｉ］が、０．５〜０．９である窒化シリ
コン膜とするものにおいては、光電変換素子上保護層と
して５７０ｎｍの波長を有する光に対しては光電変換能
を持つシリコンリッチ窒化シリコン膜を形成するために
実際上受光部が広がってしまい、原理上、光電流は増加
するものの、素子周囲の光電荷を引き込むことから応答
時間は逆に長くなるという問題点がある。
【００１４】さらに、製造工程上、光電変換素子の特性
にばらつきが生じやすく、不安定であるという問題点が
ある。
にばらつきが生じやすく、不安定であるという問題点が
ある。
【００１５】本発明は上述したような従来の技術が有す
る様々な問題点に鑑みてなされたものであって、明暗
比、γ特性および応答時間が改善された光電変換素子を
実現することを目的とする。
る様々な問題点に鑑みてなされたものであって、明暗
比、γ特性および応答時間が改善された光電変換素子を
実現することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】本発明の光電変換素子
は、透明絶縁性基板上に形成された遮光膜上に、絶縁膜
と、アイランド化された光電変換膜が順次積層され、前
記アイランド化された光電変換膜同士を接続する電極
が、光電変換膜の上面の端部を覆うように所定の間隔と
幅にて形成され、前記光電変換膜と前記電極との間には
低抵抗膜が設けられることを特徴とする。
は、透明絶縁性基板上に形成された遮光膜上に、絶縁膜
と、アイランド化された光電変換膜が順次積層され、前
記アイランド化された光電変換膜同士を接続する電極
が、光電変換膜の上面の端部を覆うように所定の間隔と
幅にて形成され、前記光電変換膜と前記電極との間には
低抵抗膜が設けられることを特徴とする。
【００１７】本発明の他の形態による光電変換素子は、
透明絶縁性基板上に形成された遮光膜上に、絶縁膜およ
び光電変換膜が順次積層され、該光電変換膜の上面の端
部を覆うように所定の間隔と幅にて形成された２個の電
極と、各電極と光電変換膜との間に形成された低抵抗膜
とを有する光電変換素子において、前記光電変換膜が、
シリコン・窒素組成比［Ｎ／Ｓｉ］が、０．３〜１．０
であるシリコンリッチ窒化シリコン膜であることを特徴
とする光電変換素子。
透明絶縁性基板上に形成された遮光膜上に、絶縁膜およ
び光電変換膜が順次積層され、該光電変換膜の上面の端
部を覆うように所定の間隔と幅にて形成された２個の電
極と、各電極と光電変換膜との間に形成された低抵抗膜
とを有する光電変換素子において、前記光電変換膜が、
シリコン・窒素組成比［Ｎ／Ｓｉ］が、０．３〜１．０
であるシリコンリッチ窒化シリコン膜であることを特徴
とする光電変換素子。
【００１８】本発明のさらに他の形態による光電変換素
子は、透明絶縁性基板上に形成された遮光膜上に、絶縁
膜および光電変換膜が順次積層され、該光電変換膜の上
面の端部を覆うように所定の間隔と幅にて形成された２
個の電極と、各電極と光電変換膜との間に形成された低
抵抗膜とを有する光電変換素子において、前記光電変換
膜が、非晶質シリコン膜とシリコン−窒素組成比［Ｎ／
Ｓｉ］が、０．３〜１．０であるシリコンリッチ窒化シ
リコン膜を少なくともそれぞれ一層以上含有した積層構
造の光電変換膜であることを特徴とする。
子は、透明絶縁性基板上に形成された遮光膜上に、絶縁
膜および光電変換膜が順次積層され、該光電変換膜の上
面の端部を覆うように所定の間隔と幅にて形成された２
個の電極と、各電極と光電変換膜との間に形成された低
抵抗膜とを有する光電変換素子において、前記光電変換
膜が、非晶質シリコン膜とシリコン−窒素組成比［Ｎ／
Ｓｉ］が、０．３〜１．０であるシリコンリッチ窒化シ
リコン膜を少なくともそれぞれ一層以上含有した積層構
造の光電変換膜であることを特徴とする。
【００１９】この場合、光電変換膜が、絶縁膜上にシリ
コン−窒素組成比［Ｎ／Ｓｉ］が０．３〜１．０である
シリコンリッチ窒化シリコン膜と非晶質シリコン膜とが
順に積層されており、該窒化シリコン膜の膜厚を、１．
０ｎｍ以下としてもよい。
コン−窒素組成比［Ｎ／Ｓｉ］が０．３〜１．０である
シリコンリッチ窒化シリコン膜と非晶質シリコン膜とが
順に積層されており、該窒化シリコン膜の膜厚を、１．
０ｎｍ以下としてもよい。
【００２０】また、光電変換膜が、絶縁膜上に非品質シ
リコン膜とシリコン−窒素組成比［Ｎ／Ｓｉ］が０．３
〜１．０であるシリコンリッチ窒化シリコン膜と非晶質
シリコン膜とが順に積層されており、該窒化シリコン膜
の膜厚を、１００ｎｍ以上としてもよい。
リコン膜とシリコン−窒素組成比［Ｎ／Ｓｉ］が０．３
〜１．０であるシリコンリッチ窒化シリコン膜と非晶質
シリコン膜とが順に積層されており、該窒化シリコン膜
の膜厚を、１００ｎｍ以上としてもよい。
【００２１】さらに、光電変化膜が、絶縁膜上にシリコ
ン−窒素組成比［Ｎ／Ｓｉ］が０．３〜１．０であるシ
リコンリッチ窒化シリコン膜と非晶質シリコン膜とシリ
コン−窒素組成比［Ｎ／Ｓｉ］が０．３〜１．０である
シリコンリッチ窒化シリコン膜とが順に積層されてお
り、該窒化シリコン膜の膜厚が、下層の該シリコン窒化
膜を１００ｎｍ以下とし、上部のシリコンリッチ窒化シ
リコン膜を１００ｎｍ以上としてもよい。
ン−窒素組成比［Ｎ／Ｓｉ］が０．３〜１．０であるシ
リコンリッチ窒化シリコン膜と非晶質シリコン膜とシリ
コン−窒素組成比［Ｎ／Ｓｉ］が０．３〜１．０である
シリコンリッチ窒化シリコン膜とが順に積層されてお
り、該窒化シリコン膜の膜厚が、下層の該シリコン窒化
膜を１００ｎｍ以下とし、上部のシリコンリッチ窒化シ
リコン膜を１００ｎｍ以上としてもよい。
【００２２】本発明のさらに他の形態による光電変換素
子は、透明絶縁性基板上に形成された遮光膜上に、第１
の絶縁膜と、光電変換膜と、アイランド化された第２の
絶縁膜が順に積層され、前記アイランド化された第２の
絶縁膜同士を接続する電極が、第２の絶縁膜の上面の端
部を覆うように所定の間隔と幅にて形成され、前記第２
の絶縁膜と前記電極との間には仮抵抗膜が設けられるこ
とを特徴とする。
子は、透明絶縁性基板上に形成された遮光膜上に、第１
の絶縁膜と、光電変換膜と、アイランド化された第２の
絶縁膜が順に積層され、前記アイランド化された第２の
絶縁膜同士を接続する電極が、第２の絶縁膜の上面の端
部を覆うように所定の間隔と幅にて形成され、前記第２
の絶縁膜と前記電極との間には仮抵抗膜が設けられるこ
とを特徴とする。
【００２３】本発明のさらに他の形態による光電変換素
子は、透明絶縁性基板上に形成された遮光膜上に、絶縁
膜と、第１の光電変換膜と、シリコンリッチ窒化シリコ
ン膜がアイランド化された第２の光電変換膜が順に積層
され、前記アイランド化された第２の光電変換膜膜同士
を接続する電極が、第２の光電変換膜の上面の端部を覆
うように所定の間隔と幅にて形成され、前記第２の絶縁
膜と前記電極との間には仮抵抗膜が設けられることを特
徴とする。
子は、透明絶縁性基板上に形成された遮光膜上に、絶縁
膜と、第１の光電変換膜と、シリコンリッチ窒化シリコ
ン膜がアイランド化された第２の光電変換膜が順に積層
され、前記アイランド化された第２の光電変換膜膜同士
を接続する電極が、第２の光電変換膜の上面の端部を覆
うように所定の間隔と幅にて形成され、前記第２の絶縁
膜と前記電極との間には仮抵抗膜が設けられることを特
徴とする。
【００２４】
【作用】上記のように構成される本発明の光電変換素子
においては、光電変換膜をアイランド化するとともに電
極を該光電変換膜の上面の端部を覆う構成とすることに
よって、光電変換膜への裏面からの直接入射光が遮蔽さ
れるので、応答時間が短くなり、明暗比およびγ特性が
向上する。
においては、光電変換膜をアイランド化するとともに電
極を該光電変換膜の上面の端部を覆う構成とすることに
よって、光電変換膜への裏面からの直接入射光が遮蔽さ
れるので、応答時間が短くなり、明暗比およびγ特性が
向上する。
【００２５】
【実施例】次に、本発明の実施例について、図面を参照
して説明する。
して説明する。
【００２６】実施例１ 図１は、本発明による光電変換素子の第１の実施例の構
成を示す概略断面図、図２は図１の部分拡大図である。
成を示す概略断面図、図２は図１の部分拡大図である。
【００２７】本実施例の製造工程について図１を参照し
て説明する。
て説明する。
【００２８】本実施例の光電変換素子は、透明絶縁性基
板であるガラス基板１１上に形成された遮光膜１２上
に、絶縁膜１３と、アイランド化された光電変換膜１４
が順次積層され、前記アイランド化された光電変換膜１
４同士を接続する第１電極１６および第２電極１７が、
光電変換膜１４の上面の端部を覆うように所定の間隔と
幅にて形成され、前記光電変換膜１４と前記電極１６，
１７との間には低抵抗膜１５が設けられている。
板であるガラス基板１１上に形成された遮光膜１２上
に、絶縁膜１３と、アイランド化された光電変換膜１４
が順次積層され、前記アイランド化された光電変換膜１
４同士を接続する第１電極１６および第２電極１７が、
光電変換膜１４の上面の端部を覆うように所定の間隔と
幅にて形成され、前記光電変換膜１４と前記電極１６，
１７との間には低抵抗膜１５が設けられている。
【００２９】透明なガラス基板１１上に遮光膜１２とし
てクロムをスパッタ法に１００ｎｍ形成し、フォトレジ
スト工程によりパターニングを行う。その後、プラズマ
ＣＶＤ法により絶縁性窒化シリコン膜（絶縁膜１３）と
非品質シリコン膜を運続形成する。絶縁性窒化シリコン
膜の形成は、シラン、アンモニアおよび窒素ガスを用い
て流量をそれぞれ１００、２００、２０００ＳＣＣＭと
し、パワー密度を、０．０８Ｗ／ｃｍ2、ガス圧を１２
０Ｐａおよび基板温度を３００℃の条件で２００ｎｍ形
成した。このときの堆積速度は３１．６ｎｍ／ｍｉｎで
あった。非晶質シリコン膜は、シランガス（ＳｉＨ4）
および水素ガスを用いて流量をそれぞれ９０、２７０Ｓ
ＣＣＭの流量とし、パワー密度を０．０４Ｗ／ｃｍ2、
ガス圧を１２０Ｐａ、基板温度２５０℃で３５０ｎｍ形
成した。因にこのときの堆積速度は、２．５ｎｍ／ｍｉ
ｎであった。
てクロムをスパッタ法に１００ｎｍ形成し、フォトレジ
スト工程によりパターニングを行う。その後、プラズマ
ＣＶＤ法により絶縁性窒化シリコン膜（絶縁膜１３）と
非品質シリコン膜を運続形成する。絶縁性窒化シリコン
膜の形成は、シラン、アンモニアおよび窒素ガスを用い
て流量をそれぞれ１００、２００、２０００ＳＣＣＭと
し、パワー密度を、０．０８Ｗ／ｃｍ2、ガス圧を１２
０Ｐａおよび基板温度を３００℃の条件で２００ｎｍ形
成した。このときの堆積速度は３１．６ｎｍ／ｍｉｎで
あった。非晶質シリコン膜は、シランガス（ＳｉＨ4）
および水素ガスを用いて流量をそれぞれ９０、２７０Ｓ
ＣＣＭの流量とし、パワー密度を０．０４Ｗ／ｃｍ2、
ガス圧を１２０Ｐａ、基板温度２５０℃で３５０ｎｍ形
成した。因にこのときの堆積速度は、２．５ｎｍ／ｍｉ
ｎであった。
【００３０】この後、非晶質シリコン膜のみをアイラン
ド化することにより光電変換膜１４を形成した。アイラ
ンド化する際のエッチング条件は、ＳＦ6、水素ガスお
よび塩素ガスを用いて流量をそれぞれ３０、３０、１２
０ＳＣＣＭの流量とし、また、パワー密度０．４８Ｗ／
ｃｍ2、ガス圧は３０Ｐａ、基板温度３００℃で行っ
た。このときのエッチングレートは２ｎｍ／ｓｅｃであ
り、絶縁性シリコン窒化膜と非晶質シリコン膜の選択比
は、約１：１０である。
ド化することにより光電変換膜１４を形成した。アイラ
ンド化する際のエッチング条件は、ＳＦ6、水素ガスお
よび塩素ガスを用いて流量をそれぞれ３０、３０、１２
０ＳＣＣＭの流量とし、また、パワー密度０．４８Ｗ／
ｃｍ2、ガス圧は３０Ｐａ、基板温度３００℃で行っ
た。このときのエッチングレートは２ｎｍ／ｓｅｃであ
り、絶縁性シリコン窒化膜と非晶質シリコン膜の選択比
は、約１：１０である。
【００３１】次に、再度プラズマＣＶＤ法にてフォスフ
ィンをドープ材としてｎ+層（仮抵抗膜１５）を形成し
た。形成条件は、シラン、水素希釈０．１％フォスフィ
ン、水素ガスを流量をそれぞれ３００、４５０、１５０
ＳＣＣＭの流量とし、パワー密度０．０１５Ｗ／ｃ
ｍ2、ガス圧１００Ｐａ、基板温度２５０℃にて膜厚７
０ｎｍまで形成した。堆積速度は、２５ｎｍ／ｍｉｎで
ある。さらに、クロムを再度２００ｎｍ形成した後に、
電極をパターニングして図示するような第１電極１６お
よび第２電極１７を形成し、チャネル部に残った低抵抗
膜１３を前記と同じドライエッチング法および条件にて
エッチングした。最後に、ＣＶＤ法を用いて、絶縁性窒
化シリコン膜を保護膜１８として前記と同じ成膜条件で
４００ｎｍ形成した。
ィンをドープ材としてｎ+層（仮抵抗膜１５）を形成し
た。形成条件は、シラン、水素希釈０．１％フォスフィ
ン、水素ガスを流量をそれぞれ３００、４５０、１５０
ＳＣＣＭの流量とし、パワー密度０．０１５Ｗ／ｃ
ｍ2、ガス圧１００Ｐａ、基板温度２５０℃にて膜厚７
０ｎｍまで形成した。堆積速度は、２５ｎｍ／ｍｉｎで
ある。さらに、クロムを再度２００ｎｍ形成した後に、
電極をパターニングして図示するような第１電極１６お
よび第２電極１７を形成し、チャネル部に残った低抵抗
膜１３を前記と同じドライエッチング法および条件にて
エッチングした。最後に、ＣＶＤ法を用いて、絶縁性窒
化シリコン膜を保護膜１８として前記と同じ成膜条件で
４００ｎｍ形成した。
【００３２】図３は、遮光膜１２と光電変換膜１４の大
きさの比率を示すものであり、τｒ、τｆのそれぞれ
は、立ち上がり、立ち下がりの応答時間を示し、また、
Ｗ１、Ｗ２は、図２に部分拡大図に示した遮光膜１２と
光電変換膜１４の幅をそれぞれ示している。図３より、
Ｗ２／Ｗ１が１よりも大きな場合には、明暗比およびγ
特性は減少し、応答時間はそれぞれ大きくなる。これ
は、裏面光源からの直接入射光の影響で見かけ上の暗電
流が上昇したためである。ここで応答時間は、１秒周
期、１／２ｄｕｔｙで、それぞれ１０％、９０％の立ち
上がり、立ち下がり時間を応答時間と定義した値であ
る。
きさの比率を示すものであり、τｒ、τｆのそれぞれ
は、立ち上がり、立ち下がりの応答時間を示し、また、
Ｗ１、Ｗ２は、図２に部分拡大図に示した遮光膜１２と
光電変換膜１４の幅をそれぞれ示している。図３より、
Ｗ２／Ｗ１が１よりも大きな場合には、明暗比およびγ
特性は減少し、応答時間はそれぞれ大きくなる。これ
は、裏面光源からの直接入射光の影響で見かけ上の暗電
流が上昇したためである。ここで応答時間は、１秒周
期、１／２ｄｕｔｙで、それぞれ１０％、９０％の立ち
上がり、立ち下がり時間を応答時間と定義した値であ
る。
【００３３】したがって、光電変換膜１４の大きさは、
遮光膜１２の幅の０．８倍以下とすることが望ましいこ
とがわかる。しかも、光電変換膜１４の端部から光電荷
を取り出す構造とすることが裏面からの直接入射光を遮
蔽することから、応答時間を短くし、明晴比およびγ特
性を向上できることが分かる。
遮光膜１２の幅の０．８倍以下とすることが望ましいこ
とがわかる。しかも、光電変換膜１４の端部から光電荷
を取り出す構造とすることが裏面からの直接入射光を遮
蔽することから、応答時間を短くし、明晴比およびγ特
性を向上できることが分かる。
【００３４】実施例２ 図４は、本発明の第２の実施例の構成を示す概略断面図
である。本実施例は、透明絶縁性基板であるガラス基板
３１上に形成された遮光膜３２上に、絶縁膜３３および
光電変換膜３４を順次積層し、該光電変換膜３４の上面
の端部を覆うように所定の間隔と幅にて第１電極３６と
第２電極３７とを形成し、各電極３６，３７と光電変換
膜３４との間に低抵抗膜３５を形成するとともに、前記
光電変換膜３４を、シリコン・窒素組成比［Ｎ／Ｓｉ］
が、０．３〜１．０であるシリコンリッチ窒化シリコン
膜としたものである。因に、図４中の光電変換膜３４と
して非晶質シリコン膜を用いたものが従来の光電変換素
子となる。
である。本実施例は、透明絶縁性基板であるガラス基板
３１上に形成された遮光膜３２上に、絶縁膜３３および
光電変換膜３４を順次積層し、該光電変換膜３４の上面
の端部を覆うように所定の間隔と幅にて第１電極３６と
第２電極３７とを形成し、各電極３６，３７と光電変換
膜３４との間に低抵抗膜３５を形成するとともに、前記
光電変換膜３４を、シリコン・窒素組成比［Ｎ／Ｓｉ］
が、０．３〜１．０であるシリコンリッチ窒化シリコン
膜としたものである。因に、図４中の光電変換膜３４と
して非晶質シリコン膜を用いたものが従来の光電変換素
子となる。
【００３５】図５は、シリコン窒化膜光学ギャップのシ
リコン−窒素組成比［Ｎ／Ｓｉ］依存性を示す図であ
る。同図から、組成比が、０．３〜１．０の領域が光学
ギャップが１．９〜２．１（ｅＶ）に安定し、プロセス
マージンとしても広くとれることから、シリコンリッチ
窒化シリコン膜には適した範囲であることがわかり、図
４に示した光電変換膜３４としてもこの領域を用いるこ
とが好ましい事が分かる。この領域は、特に、５７０ｎ
ｍ（２．１８ｅＶ）の波長をもった光に対しては吸収係
数も高く、しかも絶縁性窒化シリコン膜との界面にチャ
ネル部を形成することを抑制することができる。
リコン−窒素組成比［Ｎ／Ｓｉ］依存性を示す図であ
る。同図から、組成比が、０．３〜１．０の領域が光学
ギャップが１．９〜２．１（ｅＶ）に安定し、プロセス
マージンとしても広くとれることから、シリコンリッチ
窒化シリコン膜には適した範囲であることがわかり、図
４に示した光電変換膜３４としてもこの領域を用いるこ
とが好ましい事が分かる。この領域は、特に、５７０ｎ
ｍ（２．１８ｅＶ）の波長をもった光に対しては吸収係
数も高く、しかも絶縁性窒化シリコン膜との界面にチャ
ネル部を形成することを抑制することができる。
【００３６】本実施例における光電変換膜３４であるシ
リコンリッチ窒化シリコン膜の作製条件について記す
と、シラン、窒素、水素ガスをそれぞれ１５、１５０、
７００ＳＣＣＭのガス流量条件で、パワー密度０．０２
５Ｗ／ｃｍ2、ガス圧１００Ｐａ、基板温度３２０℃で
３３０ｎｍ形成した。堆積速度は、５．３ｎｍ／ｓｅｃ
であった。
リコンリッチ窒化シリコン膜の作製条件について記す
と、シラン、窒素、水素ガスをそれぞれ１５、１５０、
７００ＳＣＣＭのガス流量条件で、パワー密度０．０２
５Ｗ／ｃｍ2、ガス圧１００Ｐａ、基板温度３２０℃で
３３０ｎｍ形成した。堆積速度は、５．３ｎｍ／ｓｅｃ
であった。
【００３７】光電変換素子３４の形成エ程は、透明ガラ
ス基板３１上に遮光膜３２としてクロム膜を形成、パタ
ーニングを行い、その後、絶縁膜３３としての絶縁性窒
化シリコン膜、光電変換膜３４としてのシリコンリッチ
窒化シリコン膜および低抵抗膜３５としてのｎ+非晶質
シリコン膜を連続して形成し、低抵抗膜３５および光電
変換膜３４をアイランド化のためにドライエッチングす
る。次に、上部電極となる第１電極３６、第２電極３７
を形成するためにクロム膜を形成し、パターニングを行
う。さらにバックチャネル部の低抵抗膜３５をドライエ
ッチングし、最後にパッシベーション用に光電変換膜３
４を形成し、光電変換素子は完成する。絶縁膜３３、低
抵抗膜３５の形成条件は実施例１と同様であり、また、
光電変換膜３４であるシリコンリッチ窒化シリコン膜の
成膜条件は先に述べた条件と同じである。
ス基板３１上に遮光膜３２としてクロム膜を形成、パタ
ーニングを行い、その後、絶縁膜３３としての絶縁性窒
化シリコン膜、光電変換膜３４としてのシリコンリッチ
窒化シリコン膜および低抵抗膜３５としてのｎ+非晶質
シリコン膜を連続して形成し、低抵抗膜３５および光電
変換膜３４をアイランド化のためにドライエッチングす
る。次に、上部電極となる第１電極３６、第２電極３７
を形成するためにクロム膜を形成し、パターニングを行
う。さらにバックチャネル部の低抵抗膜３５をドライエ
ッチングし、最後にパッシベーション用に光電変換膜３
４を形成し、光電変換素子は完成する。絶縁膜３３、低
抵抗膜３５の形成条件は実施例１と同様であり、また、
光電変換膜３４であるシリコンリッチ窒化シリコン膜の
成膜条件は先に述べた条件と同じである。
【００３８】図６は、明暗比、γ特性および応答時間の
シリコンリッチ窒化シリコン膜膜厚依存性を示す図であ
る。同図からシリコンリッチ窒化シリコン膜の膜厚は、
３００ｎｍ以上であることが望ましく、また、応答時間
を考慮に入れると４００ｎｍ以下であることが望ましい
事が分かる。シリコンリッチ窒化シリコン膜膜厚が小さ
なときに応答時間が短いのは、明暗比が大きくとれない
ことからである。
シリコンリッチ窒化シリコン膜膜厚依存性を示す図であ
る。同図からシリコンリッチ窒化シリコン膜の膜厚は、
３００ｎｍ以上であることが望ましく、また、応答時間
を考慮に入れると４００ｎｍ以下であることが望ましい
事が分かる。シリコンリッチ窒化シリコン膜膜厚が小さ
なときに応答時間が短いのは、明暗比が大きくとれない
ことからである。
【００３９】本構造の光電変換素子において、非晶質シ
リコン膜に代わってシリコンリッチ窒化シリコン膜を用
いる理由は、シリコンリッチ窒化シリコン膜が非晶質シ
リコン膜よりも欠陥密度が大きなためにチャネルの形成
が抑制されること、および、光キャリアの寿命が短いた
めに過渡電流が抑制されることによる。
リコン膜に代わってシリコンリッチ窒化シリコン膜を用
いる理由は、シリコンリッチ窒化シリコン膜が非晶質シ
リコン膜よりも欠陥密度が大きなためにチャネルの形成
が抑制されること、および、光キャリアの寿命が短いた
めに過渡電流が抑制されることによる。
【００４０】実施例３ 図７は、本発明の第３の実施例の構成を示す概略断面図
である。本実施例は、、絶縁膜と光電変換膜との界面に
おいてチャネルの形成を阻止または抑制したものであ
り、絶縁性基板である透明ガラス基板７１上に形成され
た遮光膜７２上に、絶縁膜７３、第１光電変換膜７８お
よび第２光電変換膜７９を順次積層し、光電変換膜７９
の上面の端部を覆うように所定の間隔と幅にて第１電極
７６および第２電極７７を形成し、各電極と第２光電変
換膜との間に低抵抗膜７５を形成したものである。各光
電変換膜については、いずれかを非晶質シリコン膜とシ
リコン−窒素組成比［Ｎ／Ｓｉ］が、膜厚１．０ｎｍ以
下の０．３〜１．０であるシリコンリッチ窒化シリコン
膜と、非晶質シリコン膜としている。
である。本実施例は、、絶縁膜と光電変換膜との界面に
おいてチャネルの形成を阻止または抑制したものであ
り、絶縁性基板である透明ガラス基板７１上に形成され
た遮光膜７２上に、絶縁膜７３、第１光電変換膜７８お
よび第２光電変換膜７９を順次積層し、光電変換膜７９
の上面の端部を覆うように所定の間隔と幅にて第１電極
７６および第２電極７７を形成し、各電極と第２光電変
換膜との間に低抵抗膜７５を形成したものである。各光
電変換膜については、いずれかを非晶質シリコン膜とシ
リコン−窒素組成比［Ｎ／Ｓｉ］が、膜厚１．０ｎｍ以
下の０．３〜１．０であるシリコンリッチ窒化シリコン
膜と、非晶質シリコン膜としている。
【００４１】本実施例の作成工程について述べると、第
１の実施例と同じエ程にて遮光膜７２を形成し、その
後、絶縁膜７３、実施例２に記載のものと同様のシリコ
ンリッチ窒化シリコン膜を第２光電変換膜７４として３
０ｎｍ、さらに実施例１に記載のものと同様の非晶質シ
リコン膜を第１光電変換膜７５として３００ｎｍ、それ
ぞれ順次積層する。積層以降のエ程は、実施例１と同じ
である。
１の実施例と同じエ程にて遮光膜７２を形成し、その
後、絶縁膜７３、実施例２に記載のものと同様のシリコ
ンリッチ窒化シリコン膜を第２光電変換膜７４として３
０ｎｍ、さらに実施例１に記載のものと同様の非晶質シ
リコン膜を第１光電変換膜７５として３００ｎｍ、それ
ぞれ順次積層する。積層以降のエ程は、実施例１と同じ
である。
【００４２】図８は、本実施例の光電変換素子の明暗
比、γ特性および応答時間の光電変換膜の膜厚に対する
シリコンリッチ窒化シリコン膜の比率依存性を示したも
のである。このとき光電変換膜７２は、非晶質シリコン
膜膜厚とシリコンリッチ窒化シリコン膜の膜厚の和であ
り、図８は、光電変換膜厚を４００ｎｍに固定したとき
のものである。
比、γ特性および応答時間の光電変換膜の膜厚に対する
シリコンリッチ窒化シリコン膜の比率依存性を示したも
のである。このとき光電変換膜７２は、非晶質シリコン
膜膜厚とシリコンリッチ窒化シリコン膜の膜厚の和であ
り、図８は、光電変換膜厚を４００ｎｍに固定したとき
のものである。
【００４３】シリコンリッチ窒化シリコン膜は、膜厚が
上昇した場合には、非品質シリコン膜よりも光感度が低
いことから、シリコンリッチ窒化膜比率が上昇した場合
には、明暗比が低下する。また応答時間は、シリコンリ
ッチ膜厚の比率に対して立ち下がり時が敏感であり、応
答時間を１ｍｓｅｃ以下にする場合には、膜厚比率は
０．１０±０．０１以内に設定する必要がある。
上昇した場合には、非品質シリコン膜よりも光感度が低
いことから、シリコンリッチ窒化膜比率が上昇した場合
には、明暗比が低下する。また応答時間は、シリコンリ
ッチ膜厚の比率に対して立ち下がり時が敏感であり、応
答時間を１ｍｓｅｃ以下にする場合には、膜厚比率は
０．１０±０．０１以内に設定する必要がある。
【００４４】実施例４ 図９は、本発明の第４の実施例の構成を示す概略断面図
である。本実施例における光電変換素子は、第３の実施
例における製造工程の非晶質シリコン膜とシリコンリッ
チ窒化シリコン膜の成膜順序を入れ換えたものである。
図９中のガラス基板９１、遮光膜９２、絶縁膜９３、第
２光電変換膜９４、第１光電変換膜９５、低抵抗膜９
６、第１電極９７および第２電極９８の積層構造は、図
７に示したガラス基板７１、遮光膜７２、絶縁膜７３、
第２光電変換膜７４、第１光電変換膜７５、低抵抗膜７
６、第１電極７７および第２電極７８と同様であり、第
１光電変換膜９５としてシリコンリッチ窒化シリコン膜
を用い、第２光電変換膜９４として非晶質シリコン膜を
用いた点だけが異なっている。
である。本実施例における光電変換素子は、第３の実施
例における製造工程の非晶質シリコン膜とシリコンリッ
チ窒化シリコン膜の成膜順序を入れ換えたものである。
図９中のガラス基板９１、遮光膜９２、絶縁膜９３、第
２光電変換膜９４、第１光電変換膜９５、低抵抗膜９
６、第１電極９７および第２電極９８の積層構造は、図
７に示したガラス基板７１、遮光膜７２、絶縁膜７３、
第２光電変換膜７４、第１光電変換膜７５、低抵抗膜７
６、第１電極７７および第２電極７８と同様であり、第
１光電変換膜９５としてシリコンリッチ窒化シリコン膜
を用い、第２光電変換膜９４として非晶質シリコン膜を
用いた点だけが異なっている。
【００４５】図１０は、本実施例における明暗比、γ特
性および応答時間のシリコンリッチ窒化シリコン膜の膜
厚依存性を示したものである。シリコンリッチ窒化シリ
コン膜の膜厚が大きくなるにつれて明暗比は大きくな
り、また、応答時間も減少する傾向となることが分か
る。
性および応答時間のシリコンリッチ窒化シリコン膜の膜
厚依存性を示したものである。シリコンリッチ窒化シリ
コン膜の膜厚が大きくなるにつれて明暗比は大きくな
り、また、応答時間も減少する傾向となることが分か
る。
【００４６】したがって、シリコンリッチ窒化シリコン
膜は、１５０ｎｍ以上形成するのが望ましい。
膜は、１５０ｎｍ以上形成するのが望ましい。
【００４７】実施例５ 図１１は、本発明の第５の実施例の構成を示す概略断面
図である。
図である。
【００４８】本実施例における光電変換素子は、光電変
換層として、シリコンリッチ窒化シリコン膜である第１
光電変換膜１１５の間に非晶質シリコンである第２光電
変換膜１１４を形成したものである。この他のガラス基
板１１１、遮光膜１１２、絶縁膜１１３、低抵抗膜１１
６、第１電極１１７および第２電極１１８の積層構造
は、図７に示したガラス基板７１、遮光膜７２、絶縁膜
７３、低抵抗膜７６、第１電極７７および第２電極７８
と同様である。
換層として、シリコンリッチ窒化シリコン膜である第１
光電変換膜１１５の間に非晶質シリコンである第２光電
変換膜１１４を形成したものである。この他のガラス基
板１１１、遮光膜１１２、絶縁膜１１３、低抵抗膜１１
６、第１電極１１７および第２電極１１８の積層構造
は、図７に示したガラス基板７１、遮光膜７２、絶縁膜
７３、低抵抗膜７６、第１電極７７および第２電極７８
と同様である。
【００４９】図１２は、絶縁膜に接したシリコンリッチ
窒化シリコン膜を５０ｎｍ、非晶質シリコン膜上のシリ
コンリッチ窒化シリコン膜を２００ｎｍ形成したとき、
非晶質シリコン膜の膜厚に対する明暗比、γ特性および
応答時間を示したものである。同図より、非晶質シリコ
ン膜は、１５０ｎｍ以上形成することが望ましいことが
わかる。
窒化シリコン膜を５０ｎｍ、非晶質シリコン膜上のシリ
コンリッチ窒化シリコン膜を２００ｎｍ形成したとき、
非晶質シリコン膜の膜厚に対する明暗比、γ特性および
応答時間を示したものである。同図より、非晶質シリコ
ン膜は、１５０ｎｍ以上形成することが望ましいことが
わかる。
【００５０】実施例６ 図１３は、本発明の第６の実施例の構成を示す概略断面
図である。
図である。
【００５１】本実施例の光電変換素子は、透明絶縁性基
板であるガラス基板１３１上の遮光膜１３２上に、第１
の絶縁膜である第１絶縁膜１３３と、光電変換膜１３４
と、アイランド化された第２の絶縁膜である第２絶縁膜
１３８が順に積層され、前記アイランド化された絶縁膜
１３８同士を接続する第１電極１３６および第２電極１
３７を絶縁膜１３８の上面の端部を覆うように所定の間
隔と幅にて形成するとともに、絶縁膜１３８と各電極１
３６，１３７との間には低抵抗膜１３５を設けたもので
ある。
板であるガラス基板１３１上の遮光膜１３２上に、第１
の絶縁膜である第１絶縁膜１３３と、光電変換膜１３４
と、アイランド化された第２の絶縁膜である第２絶縁膜
１３８が順に積層され、前記アイランド化された絶縁膜
１３８同士を接続する第１電極１３６および第２電極１
３７を絶縁膜１３８の上面の端部を覆うように所定の間
隔と幅にて形成するとともに、絶縁膜１３８と各電極１
３６，１３７との間には低抵抗膜１３５を設けたもので
ある。
【００５２】上記のように構成される本実施例の光電変
換素子は、光電変換層として非晶質シリコン膜である光
電変換膜１３４を形成するまでは図１および図２に示し
た第１の実施例と同一工程である。光電変換膜１３４形
成後、連続して絶縁性窒化シリコン膜である第２絶縁膜
１３８を積層し、該第２絶縁膜１３８をアイランド化
し、さらに非晶質シリコン膜である光電変換膜１３４を
アイランド化する。
換素子は、光電変換層として非晶質シリコン膜である光
電変換膜１３４を形成するまでは図１および図２に示し
た第１の実施例と同一工程である。光電変換膜１３４形
成後、連続して絶縁性窒化シリコン膜である第２絶縁膜
１３８を積層し、該第２絶縁膜１３８をアイランド化
し、さらに非晶質シリコン膜である光電変換膜１３４を
アイランド化する。
【００５３】次に、バファードフッ酸０．５％にて表面
を洗浄し、低抵抗膜１３５としてｎ +層を形成した後
に、クロム電極である第１電極１３６および第２電極１
３７を形成する。さらに、チャネル部上となる第２絶縁
膜１３８上の低抵抗膜１３５をドライエッチング法にて
除去し、最後に絶縁性窒化シリコン膜を保護膜（不図
示）として形成する。このときの光電変換膜１３４の膜
厚は第１の実施例の成膜条件と同じとし、膜厚は４００
０Åとした。また、チャネル上部の第２絶縁膜１３８
は、第１の実施例における絶縁性窒化シリコン膜の成膜
条件で１０００Å形成した。
を洗浄し、低抵抗膜１３５としてｎ +層を形成した後
に、クロム電極である第１電極１３６および第２電極１
３７を形成する。さらに、チャネル部上となる第２絶縁
膜１３８上の低抵抗膜１３５をドライエッチング法にて
除去し、最後に絶縁性窒化シリコン膜を保護膜（不図
示）として形成する。このときの光電変換膜１３４の膜
厚は第１の実施例の成膜条件と同じとし、膜厚は４００
０Åとした。また、チャネル上部の第２絶縁膜１３８
は、第１の実施例における絶縁性窒化シリコン膜の成膜
条件で１０００Å形成した。
【００５４】図１４は、バックチャネル上の絶縁膜１３
８の堀込み量に関して、明暗比、γ特性および応答時間
を示したものである。これは、チャネル堀込み量のバッ
クチャネルに対する影響を示したものであり、膜厚１０
０ｎｍに対して、５０ｎｍ以下の堀込み量とすることが
望ましいことが分かる。
８の堀込み量に関して、明暗比、γ特性および応答時間
を示したものである。これは、チャネル堀込み量のバッ
クチャネルに対する影響を示したものであり、膜厚１０
０ｎｍに対して、５０ｎｍ以下の堀込み量とすることが
望ましいことが分かる。
【００５５】即ち、バックチャネル上の第２絶縁膜１３
８は、バックチャネルを保護するためのものであり、低
抵抗層１３５のエッチングを行う際には、ドライエッチ
ングによるプラズマダメージの影響を含めて５０ｎｍ以
上残すことが必要となる。
８は、バックチャネルを保護するためのものであり、低
抵抗層１３５のエッチングを行う際には、ドライエッチ
ングによるプラズマダメージの影響を含めて５０ｎｍ以
上残すことが必要となる。
【００５６】実施例７ 図１５は、本発明の第７の実施例の構成を示す概略断面
図である。本実施例の光電変換素子は、第７の実施例に
示した光電変換素子とほぼ同様の構成のものであり、図
１３に示したバックチャネル上の絶縁性窒化シリコン膜
からなる第２絶縁膜１３８を図４に示した第２の実施例
と同じ条件で作製したシリコンリッチ窒化シリコン膜か
らなる第２光電変換膜１５８としたものである。この他
のガラス基板１５１、遮光膜１５２、絶縁膜１５３、第
１光電変換膜１５４、低抵抗膜１５５第１電極１５６お
よび第２電極１５７の構成は、図１３に示したガラス基
板１３１、遮光膜１３２、第１絶縁膜１３３、光電変換
膜１３４、低抵抗膜１３５第１電極１３６および第２電
極１３７と同様である。
図である。本実施例の光電変換素子は、第７の実施例に
示した光電変換素子とほぼ同様の構成のものであり、図
１３に示したバックチャネル上の絶縁性窒化シリコン膜
からなる第２絶縁膜１３８を図４に示した第２の実施例
と同じ条件で作製したシリコンリッチ窒化シリコン膜か
らなる第２光電変換膜１５８としたものである。この他
のガラス基板１５１、遮光膜１５２、絶縁膜１５３、第
１光電変換膜１５４、低抵抗膜１５５第１電極１５６お
よび第２電極１５７の構成は、図１３に示したガラス基
板１３１、遮光膜１３２、第１絶縁膜１３３、光電変換
膜１３４、低抵抗膜１３５第１電極１３６および第２電
極１３７と同様である。
【００５７】図１６は、シリコンリッチ窒化シリコン膜
の膜厚に関する明暗比、γ特性および応答時間を示す図
である。同図から分かるようにシリコンリッチ窒化シリ
コン膜の膜厚は、２００ｎｍ以上が応答性がよく、この
ように構成することが好ましい。
の膜厚に関する明暗比、γ特性および応答時間を示す図
である。同図から分かるようにシリコンリッチ窒化シリ
コン膜の膜厚は、２００ｎｍ以上が応答性がよく、この
ように構成することが好ましい。
【００５８】
【発明の効果】本発明は以上説明したように構成されて
いるので、以下に記載するような効果を奏する。
いるので、以下に記載するような効果を奏する。
【００５９】請求項１に記載のものにおいては、応答時
間を短くすることができ、明暗比およびγ特性を向上す
ることができる効果がある。
間を短くすることができ、明暗比およびγ特性を向上す
ることができる効果がある。
【００６０】請求項２に記載のものにおいては、シリコ
ンリッチ窒化シリコン膜を用いることによりチャネルの
形成が抑制され、過度電流が抑制された光電変換素子と
することができる効果がある。
ンリッチ窒化シリコン膜を用いることによりチャネルの
形成が抑制され、過度電流が抑制された光電変換素子と
することができる効果がある。
【００６１】請求項３乃至請求項６に記載のものにおい
ては、ＭＩＳ界面のチャネル形成を阻止すること、バッ
クチャネル部の格子欠陥を小さくすることおよびバック
チャネル部の接合界面のバンド歪みを小さくすることに
より、明暗比、γ特性および応答時間を大きく改善する
ことができる効果がある。
ては、ＭＩＳ界面のチャネル形成を阻止すること、バッ
クチャネル部の格子欠陥を小さくすることおよびバック
チャネル部の接合界面のバンド歪みを小さくすることに
より、明暗比、γ特性および応答時間を大きく改善する
ことができる効果がある。
【００６２】請求項７および請求項８に記載のものにお
いては、請求項１に記載のものの効果に加えて、バック
チャネルの保護を容易とすることができる効果がある。
いては、請求項１に記載のものの効果に加えて、バック
チャネルの保護を容易とすることができる効果がある。
【図１】本発明の第１の実施例の構成を示す概略断面図
である。
である。
【図２】図１の部分拡大図である。
【図３】第１の実施例に関する光電変換膜幅に対する遮
光膜の幅の明暗比、γ特性および応答時間依存性を示す
図である。
光膜の幅の明暗比、γ特性および応答時間依存性を示す
図である。
【図４】本発明の第２の実施例の構成を示す概略断面図
である。
である。
【図５】第２の実施例の、光学ギャップのシリコン−空
素組成比［Ｎ／Ｓｉ〕依存性を示す図である。
素組成比［Ｎ／Ｓｉ〕依存性を示す図である。
【図６】第２の実施例に関する明暗比、γ特性および応
答時間のシリコンリッチ窒化シリコン膜膜厚の依存性を
示す図である。
答時間のシリコンリッチ窒化シリコン膜膜厚の依存性を
示す図である。
【図７】本発明の第３の実施例の構成を示す概略断面図
である。
である。
【図８】第３の実施例に関する明暗比、γ特性および応
答時間の光電変換層膜厚に対するシリコンリッチ窒化シ
リコン膜膜厚比の依存性を示す図である。
答時間の光電変換層膜厚に対するシリコンリッチ窒化シ
リコン膜膜厚比の依存性を示す図である。
【図９】本発明の第４の実施例の構成を示す概略断面図
である。
である。
【図１０】第４の実施例に関する明暗比、γ特性および
応答時間のシリコンリッチ窒化シリコン膜膜厚依存性を
示す図である。
応答時間のシリコンリッチ窒化シリコン膜膜厚依存性を
示す図である。
【図１１】本発明の第５の実施例の構成を示す概略断面
図である。
図である。
【図１２】第５の実施例に関する明暗比、γ特性および
応答時間の非晶質シリコン膜膜厚依存性を示す図であ
る。
応答時間の非晶質シリコン膜膜厚依存性を示す図であ
る。
【図１３】本発明の第６の実施例の構成を示す概略断面
図である。
図である。
【図１４】第６の実施例に関する明晴比、γ特性および
応答時間のバックチャネル上部絶縁膜の堀込み量依存性
を示す図である。
応答時間のバックチャネル上部絶縁膜の堀込み量依存性
を示す図である。
【図１５】本発明の第７の実施例の構成を示す概略断面
図である。
図である。
【図１６】第７の実施例に関する明暗比、γ特性および
応答時間のシリコンリッチ窒化シリコン膜膜厚依存性を
示す図である。
応答時間のシリコンリッチ窒化シリコン膜膜厚依存性を
示す図である。
１１，２１，３１，７１，９１，１１１，１３１，１５
１ ガラス基板 １２，２２，３２，７２，９２，１１２，１３２，１５
２ 遮光膜（クロム） １３，２３，３３，７３，９３，１１３，１５３ 絶
縁膜（窒化シリコン膜） １４，２４，１３４ 光電変換膜（非晶質シリコン
膜） １５，２５，３５，７５，９６，１１６，１３５，１５
５ 低抵抗膜（ｎ+非晶質シリコン膜） １６，２６，３６，７６，９７，１１７，１３６，１５
６ 第１電極（クロム） １７，２７，３７，７７，９８，１１８，１３７，１５
７ 第２電極（クロム） １８ 保護膜（絶縁性窒化シリコン膜） ３４ 光電変換膜（シリコンリッチ窒化シリコン膜） ７８，９５，１１５，１５８ 第１光電変換膜（シリ
コンリッチ窒化シリコン膜） ７９，９４，１１４ 第２光電変換膜（非晶質シリコ
ン膜） １３３ 第１絶縁膜（窒化シリコン膜） １３８ 第２絶縁膜（絶縁性窒化シリコン膜） １５４ 第１光電変換膜（非晶質シリコン膜） １５８ 第２光電変換膜（シリコンリッチ窒化シリコ
ン膜）
１ ガラス基板 １２，２２，３２，７２，９２，１１２，１３２，１５
２ 遮光膜（クロム） １３，２３，３３，７３，９３，１１３，１５３ 絶
縁膜（窒化シリコン膜） １４，２４，１３４ 光電変換膜（非晶質シリコン
膜） １５，２５，３５，７５，９６，１１６，１３５，１５
５ 低抵抗膜（ｎ+非晶質シリコン膜） １６，２６，３６，７６，９７，１１７，１３６，１５
６ 第１電極（クロム） １７，２７，３７，７７，９８，１１８，１３７，１５
７ 第２電極（クロム） １８ 保護膜（絶縁性窒化シリコン膜） ３４ 光電変換膜（シリコンリッチ窒化シリコン膜） ７８，９５，１１５，１５８ 第１光電変換膜（シリ
コンリッチ窒化シリコン膜） ７９，９４，１１４ 第２光電変換膜（非晶質シリコ
ン膜） １３３ 第１絶縁膜（窒化シリコン膜） １３８ 第２絶縁膜（絶縁性窒化シリコン膜） １５４ 第１光電変換膜（非晶質シリコン膜） １５８ 第２光電変換膜（シリコンリッチ窒化シリコ
ン膜）
Claims (8)
- 【請求項１】 透明絶縁性基板上に形成された遮光膜上
に、絶縁膜と、アイランド化された光電変換膜が順次積
層され、前記アイランド化された光電変換膜同士を接続
する電極が、光電変換膜の上面の端部を覆うように所定
の間隔と幅にて形成され、前記光電変換膜と前記電極と
の間には低抵抗膜が設けられることを特徴とする光電変
換素子。 - 【請求項２】 透明絶縁性基板上に形成された遮光膜上
に、絶縁膜および光電変換膜が順次積層され、該光電変
換膜の上面の端部を覆うように所定の間隔と幅にて形成
された２個の電極と、各電極と光電変換膜との間に形成
された低抵抗膜とを有する光電変換素子において、 前記光電変換膜が、シリコン−窒素組成比［Ｎ／Ｓｉ］
が、０．３〜１．０であるシリコンリッチ窒化シリコン
膜であることを特徴とする光電変換素子。 - 【請求項３】 透明絶縁性基板上に形成された遮光膜上
に、絶縁膜および光電変換膜が順次積層され、該光電変
換膜の上面の端部を覆うように所定の間隔と幅にて形成
された２個の電極と、各電極と光電変換膜との間に形成
された低抵抗膜とを有する光電変換素子において、 前記光電変換膜が、非晶質シリコン膜とシリコン−窒素
組成比［Ｎ／Ｓｉ］が、０．３〜１．０であるシリコン
リッチ窒化シリコン膜を少なくともそれぞれ一層以上含
有した積層構造の光電変換膜であることを特徴とする光
電変換素子。 - 【請求項４】 請求項３記載の光電変換素子において、 光電変換膜が、絶縁膜上にシリコン−窒素組成比［Ｎ／
Ｓｉ］が０．３〜１．０であるシリコンリッチ窒化シリ
コン膜と非晶質シリコン膜とが順に積層されており、該
窒化シリコン膜の膜厚が、１．０ｎｍ以下であることを
特徴とする光電変換素子。 - 【請求項５】 請求項３記載の光電変換素子において、 光電変換膜が、絶縁膜上に非品質シリコン膜とシリコン
−窒素組成比［Ｎ／Ｓｉ］が０．３〜１．０であるシリ
コンリッチ窒化シリコン膜と非晶質シリコン膜とが順に
積層されており、該窒化シリコン膜の膜厚が、１００ｎ
ｍ以上であることを特徴とする光電変換素子。 - 【請求項６】 請求項３記載の光電変換素子において、 光電変化膜が、絶縁膜上にシリコン−窒素組成比［Ｎ／
Ｓｉ］が０．３〜１．０であるシリコンリッチ窒化シリ
コン膜と非晶質シリコン膜とシリコン−窒素組成比［Ｎ
／Ｓｉ］が０．３〜１．０であるシリコンリッチ窒化シ
リコン膜とが順に積層されており、該窒化シリコン膜の
膜厚が、下層の該シリコン窒化膜が１００ｎｍ以下であ
り、上部のシリコンリッチ窒化シリコン膜が１００ｎｍ
以上であることを特徴とする光電変換素子。 - 【請求項７】 透明絶縁性基板上に形成された遮光膜上
に、第１の絶縁膜と、光電変換膜と、アイランド化され
た第２の絶縁膜が順に積層され、前記アイランド化され
た第２の絶縁膜同士を接続する電極が、第２の絶縁膜の
上面の端部を覆うように所定の間隔と幅にて形成され、
前記第２の絶縁膜と前記電極との間には低抵抗膜が設け
られることを特徴とする光電変換素子。 - 【請求項８】 透明絶縁性基板上に形成された遮光膜上
に、絶縁膜と、第１の光電変換膜と、シリコンリッチ窒
化シリコン膜がアイランド化された第２の光電変換膜が
順に積層され、前記アイランド化された第２の光電変換
膜膜同士を接続する電極が、第２の光電変換膜の上面の
端部を覆うように所定の間隔と幅にて形成され、前記第
２の絶縁膜と前記電極との間には低抵抗膜が設けられる
ことを特徴とする光電変換素子。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6208581A JPH0878719A (ja) | 1994-09-01 | 1994-09-01 | 光電変換素子 |
| KR1019950028571A KR960012581A (ko) | 1994-09-01 | 1995-09-01 | 광전 변환 소자 |
| US08/523,008 US5663576A (en) | 1994-09-01 | 1995-09-01 | Photoelectic conversion element with islands |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6208581A JPH0878719A (ja) | 1994-09-01 | 1994-09-01 | 光電変換素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0878719A true JPH0878719A (ja) | 1996-03-22 |
Family
ID=16558560
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6208581A Pending JPH0878719A (ja) | 1994-09-01 | 1994-09-01 | 光電変換素子 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5663576A (ja) |
| JP (1) | JPH0878719A (ja) |
| KR (1) | KR960012581A (ja) |
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| WO2018070349A1 (ja) * | 2016-10-11 | 2018-04-19 | シャープ株式会社 | 撮像パネル及びその製造方法 |
| JP2019067826A (ja) * | 2017-09-28 | 2019-04-25 | キヤノン株式会社 | 撮像装置およびその製造方法ならびに機器 |
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| TWI382554B (zh) | 2008-10-30 | 2013-01-11 | Au Optronics Corp | 光感測元件及其製作方法 |
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