JPS59141278A - 光電変換素子およびその製造方法 - Google Patents

光電変換素子およびその製造方法

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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、光電変換素子、特に長尺薄膜原稿読取素子の
製造方法に関する。
一般に光信号を電気信号に変換する光電変換素子として
用いられている素子の一つに長尺薄膜原稿読取素子があ
る。
第１図は、従来の長尺薄膜原稿読取素子の断面図である
。第１図に示すように原稿読取素子ｌは、絶縁性基板２
上に下部電極３を形成し、この電極の一部に重ね【水素
化したアモルファスシリコン膜４を形成し、さらにこの
上に上部透明電極５ｔｌ−設けた構造となっている。
絶縁性基板２としては、セラミック、ガラス、プラスチ
ック等が用いられるが、該基板２は機械的強度が強く、
当該原稿読取素子１の製造工程において加わえられる温
度に対して軟化せず、しかも絶縁性が高いことが必要で
ある。次に、下部電極３としては、クロム（Ｏｒ）、ニ
ッケル（Ｎ１）、白金（ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、
チタン（Ｔ１）、モリブデン（Ｍｏ）およびタンタル（
Ｔａ　　）等の金属が用いられる。この下部電極３は、
例えば上記金Ｎ’＆基板１に厚さ５００　Ｘ乃至５００
０Ｘで着膜し、フォトリソグラフィとエツチングによっ
て適宜の大きさ、形状となるように形成する。また、水
素化したアモルファスシリコンＭ４（水素を含まないノ
ンドープを含む）はホウ素（Ｂ）など周期律表第■族に
属する元素をドープしたＰ型のシリコン膜などが用いら
れる。
このアモルファスシリコン膜４の形成方法としては、例
えばプラズマＯＶＤ法によって厚さ１μｍ程度に堆積す
る。さらに、上部透明電極５としては、■ＴＯ膜（１ｎ
２ｏｎ　＋　５ｎＯｔ　）などが用いられ、この上部透
明電極５は、例えば反応性蒸着法あるいは反応性スパッ
タリング法などによって、厚さ５００Ａ乃至２ｏｏｏＸ
＠度に形成する。
上述した積層構造を有する原稿読取素子ｌは、８１４電
流と暗電流との比Ｃ以下、明／暗比という）が１０３以
上という光電変換特性および光応答速度が１ｍｓ以下と
いう光応答性など優れた素子特性を有している。
なお、前記暗電流は水素化したアモルファスシリコン膜
４と上部透明電極５との界面に形成されたエレクトロン
バリア層（図示せず）によって抑制されており、該エレ
クトロンバリア層は明／暗比の優劣の決定要因の一つと
なっている。
このような原稿読取素子ｌの性能は、該素子１を大気中
で１時間２５０Ｃに加熱した場合、あるいは２気圧の大
気中で３０分間１２０Ｃに加熱した場合であっても劣化
することのない耐熱性および耐圧性を有している。
しかし、当該原稿読取素子１がファクシミリ等の画像情
報処理装置に実際に組み込まれた場合、光を受光する上
部透明電極５の汚損あるい（３） は＃素子１に対する機械的接触および摩耗によって上記
性能が劣化するという問題があった。
また、該素子１に水分が付着することによって絶縁性が
低下するという問題があった。
本発明は上記実情に鑑みてなされたもので、原稿読取素
子などの光電変換素子の性能の劣化を防ぐとともに、絶
縁性を保持する光電変換素子およびその製造方法を提供
することを目的とする。
そこで、本発明では光電変換素子に対して酸化シリコン
膜による保機膜をプラズマＯｖＤ法によりシランガスと
構成元系としての酸素ヲ含むガスの混合ガス雰囲気中で
形成する。
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図は本発明に係る光電変換素子の製造方法によって
ｉ造した原稿読取素子の断面図である。なお、第１図と
同ｉ゛の機ｉ目を果たす部分については同一の符号が用
いられている。
第２図に示すように原稿読取素子ｌは、ガラ（４） ス基板２上に下部電極３を形成し、この電極の一部に重
ねて水素化したアモルファスシリコン膜４および上部透
明電極５を積層し、さらに基板２０図示しない下部電極
３および上部透明電極５の接続端子（引出線）の部分を
除く全体を酸化シリコン膜６で覆った構造となっている
。
次に当該原稿読取素子１の製造方法を詳細に説明する。
まず、ガラス基板２の上全面にわたってクロムを厚さａ
ｏｏｏＸで堆積し、フォトエツチングによらて適宜の形
状、大きさの下部電極３を形成スル。アモルファスシリ
コン膜４はシランカスをグロー放電によりて解離し、水
素化したアモルファスシリコンを厚さ約１μｍで堆積し
て形成する。また、上部透明電極５はアルゴンおよび酸
素の雰囲気中でＤＯスパッタリングにより工ＴＯ膜を厚
さ約１５００Ｋに層積したものである。
さらに、下部電極３Ｗよび上部透明電極５の外部接続端
子（図示せず）の部分をメタルマスクで覆う。
このようにして形成した原稿読取素子１に酸化シリコン
膜６を形成するが、その方法としては、プラズマ０ＶＤ
（化学蒸着）法、常圧０’ＶＤ法、スパッタリング法、
あ′るいは回転塗布法などがあるｂｔ、当該原稿読取素
子１に用いられている水素化されたアモルファスシリコ
ン膜ハ、４００Ｃ以上に加熱されるとシリコン原子と結
合していた水素の脱離反応を生じるため、パシベーシ璽
ン膜着膜時に４００Ｃ以下の低温プロセス処理が可能な
プラズマＯＶＤ法が最も望ましい。
このプラズマＯＶＤ法は、反応室内に薄膜を形成する基
板を置き、該反応室内に膜形成に必要な反応性ガスおよ
び必要に応じて該反応性ガスを適宜に循環させるキャリ
アガスを導入し、さらに適宜の直流あるいは交流電圧に
よってグロー放電を生じさせ、該反応ガス？解離および
イオン化を引き起こすことによって該解離あるいはイオ
ン化した反応性ガスを基板に着膜させるものである。
そこで、上記原稿読取素子１を第３図に示す反応室１０
内の１４Ｌ極板１４の上に載置する。この電極板１４に
対向して配置された電極板１３との距離は４０ｍであり
、両電極板間には電源１５から周波数１３．６　ＭＨ２
％出力１００乃至２００Ｗの高周波電圧が印加されるよ
うになっている。
また、基板ｌの温度は２００乃至３００Ｃ，反応室１０
内の圧力は０．５乃至１．５　Ｔｏｒｒとする。さらに
、この反応室１０内には、酸化シリコン膜６の形成に必
要な反応性ガスとしてシラン（ＳｉＨ，）ガスと亜酸化
窒素（Ｎ、Ｏ）ガスとの混合ガスが吸気口１１から矢印
Ｇｌのように流入し、排気口１２から矢印Ｇ２のように
流出するようになっている。なお、通常吸気口１１は電
極板１３と共通になっていて該電極板１３にあけられた
多数の吸気穴から反応ガスが反応室１０に流入する。
ところで、プラズマＯＶＤ法においては反応性ガスの多
くは、解離エネルギーがイオン化エネルギーよりも小さ
いので、反応を生じさせる活性ｍｃラジカル）のうちイ
オンの生成速度は遅（７） く、さらに、正イオンは電子と再結合してしまうのでプ
ラズマ中には中性ラジカル（水素ラジカル）が多く存在
することになる。ｆなわち、イオンを除く活性種は寿命
が長く、プラズマＯＶＤ法による膜形成には、シランガ
スに含まれる水素ラジカルが酸化シリコン膜成長の初期
段階で工ＴＯと反応し、上部透明電極５　（ＩＴＯ膜）
に変質を生じさせ、該透明電極５とアモルファスシリコ
ン膜４との接合性が劣化し、その結果として暗電流の増
加による明／暗此の大幅な低下の原因となる。このため
、本実施例では亜酸化窒素ガスとシランガスとの流量比
を２０対ｌ乃至８０対゛１として亜酸化窒素ガスはシラ
ンガスに比べて過剰に使用した。これは、シランガスに
含まれる水素と亜酸化窒素ガスに含まれる酸素とを化合
して水にすることによって、余分な水素ラジカルがＩＴ
Ｏ膜χ膜質変質るのを防ぐようにした。また、亜酸化窒
素ガスに含まれる窒素ハ、該パッジベージ目ン膜６にＯ
乃至ＩＯ原子パーセントの割合で混入するが、これはパ
ッジ（８） ベージ貰ン膜６の耐熱性の向上に寄与するので問題とは
ならない。
なお、本実施例で使用したシランガスと亜酸化窒素ガス
とアンモニアとの混合ガスに、さらにキャリアガスとし
てアルゴン（ムｒ）ガスあるいはヘリウム（Ｈθ）等の
不活性気体を加え　　。
てもよい。
以上のような温度、圧力、電圧および混合ガスの条件の
もとに酸化シリコン膜６を形成した。
この酸化シリコン膜６で被覆した原稿読取素子ｌに対し
、１２０Ｃ１２ａｔｍの条件によるプレッシャークック
試験を３０分間行なったが、下記第１表に酸化シリコン
膜６の着膜前、着膜後および前記プレッシャークック試
験後の該素子１の明／暗比な示す。
第１表において、光電流は原稿読取素子１の上部透明電
極５に一５ｖのバイアス電圧を印加し、１００Ｉ！χの
緑色螢光灯の光を照射した時に、該素子ｌに流れた電流
値から暗電流値を慮じた値であり、また明／暗比は該光
電流値を暗電流値で除した値である。第１表から明らか
なように、酸化シリコン膜６の着脱後は光電流が６％程
度減少し、暗電流が増加して明／暗比が低下した。
該光電流の減少は酸化シリコン膜６の表面および酸化シ
リコン膜６と上部透明電極５の境界面での光の反射等が
影響しているものと考えられるが、酸化シリコン膜６の
膜厚の最適化によって改善される。また、明／暗比３０
００は使用上特に問題となる大きさではない。さらに、
プレッシャークック試験後は明／暗此の低下はない。
なお、原稿読取素子の製造に限らず太陽電池等の光電変
換素子の製造も可能であり、特に受光面に工ＴＯ膜の透
明電極を用いた素子に有効である。
以上、説明したように本発明によれば、原稿１虻氷子あ
るいは太陽電池等の光電変換素子を酸化シリコン膜で被
覆することによって、該素子の諸物件の劣化および耐熱
性、耐圧性の低下を生ずることのない光電変換素子を製
造できる。
【図面の簡単な説明】
第１図は従来の原稿読取素子の断面図、第２図は本発明
に係る光電変換素子の製造方法によって製造した原稿読
取素子の断面図、第３図は本発明に係る光電変換素子の
製造方法の一工程であるパシベーシ胃ン膜形成を示す斜
視図である。 ｌ・・・原稿読取素子、２・・・絶縁性（ガラス）基板
、３・・・下ｍｖＬＶｉ、４・・・アモルファスシリコ
ン膜、５・・・上部透明電極、６・・・酸化シリコン膜
、１０・・・反応室、１１・・・吸気口、１２・・・排
気口、１３．１４・・・電極板、１５・・・電源。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 （υ　基板上に下部電極を設け、この上に順次アモルフ
    ァスシリコン膜および上部透明電極を設けて形成した光
    電変換素子におい、前記光電変換素子を酸化シリコン膜
    で被覆するようにしたこと全特徴とする光電変換素子。 （２）基板上に下部電極を設け、この上に順次アモルフ
    ァスシリコン膜および上部透明電極を設けることＫよっ
    て製造される光電変換素子の製造方法において、前記光
    電変換素子に対して酸化シリコン膜をプラズマＯＶＤ法
    によりシランガスと構成元素として酸素を含むガスの雰
    囲気中で形成するようにしたことを％徴とする光電変換
    素子の製造方法。 （３）前記構成元素として酸素を含むガスは、亜酸化窒
    素ガスである特許請求の範囲第（２）項記載の光電変換
    素子の製造方法。 （４）　　前記構成元素として酸素を含むガスは、二酸
    化炭素ガスである特許請求の範囲第（２）項記載の光電
    変換素子の製造方法。 （５）　　前記構成元素として酸素を含むガスは、酸素
    である特許請求の範囲第（２）項記載の光電変換素子の
    製造方法。
JP58015832A 1983-02-02 1983-02-02 光電変換素子の製造方法 Expired - Lifetime JPH0614552B2 (ja)

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