JPS59143372A - 光電変換素子およびその製造方法 - Google Patents

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Ｘ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元１ｍ変換累子とし
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１の断面図である
。

第１図に示すように原稿読取素子１は絶縁性基板２上に
下部電極３を形成し、この′電極の一部分に皿ねて水素
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−極５を設けた構造となっている。

絶縁性基板２としては、七ラミック、ガラス、プラスチ
ック等が用いらｎているが、該基板２は機械的強度が強
く、当該原稿読取素子１の製造工程にどいＣ加わえられ
る温度に対して軟化せず、しかも絶縁性が昼いことが必
要である。次に下部電極３としては、クロム（Ｃｒ）、
ニッケル（Ｎｉ）、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ　
）、ヅタン（Ｔｉ）、モリブデン（Ｍｏ）、およびタン
タル（Ｔａ　）等の金属が用いられている。この下部′
Ｌｄ極３は、例えば上記金属を基板１に厚さ５００Ｘ乃
至５０００Ｘで層膜し、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７Ｍ４Ｃ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３置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ＣＶＤ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、ＩＴＯ膜（Ｉｎ！０
．　＋ａａＯ，）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
法などすこよって、厚さ５０００ｉ乃至２００　ｏ、ｌ
ｅ程度に形成する０上述した積層構造を有する原稿読取
素子１は、明電流と暗電流の比（以下、明／暗比という
）が１０　　以上という元ｔａ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・ン威
与上部透明電極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／暗此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１の性能は、該素子１を大気中
で１時間２５０υに加熱した場合、あるいは２気圧の大
気中で３０分間１２０ｔ：に加熱した場合であっても劣
化の生じ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の汚損あるいは該素子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
縁性を保持する九′ｔｌＬ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シリコンオキ
シナイトライド膜による保轄膜を、プラズマＣＶＤ法に
よりシランガスと構成元素として窒素を含むガスと構成
元素として酸素を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
製造した原稿読取素子の断面図である。

なお、第１図と同様の機能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１は、ガラス基板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２の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
シリコンオキシナイトライド膜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３
００　ｏｇで堆積し、フォトエツチングによって適宜の
形状、大きさの下部’ｇｌｆ極３を形成する。アモルフ
ァスシリコン膜４はシランガスをグロー放鉱によって解
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ＤＣスパッタリングｌこよりＩ’Ｉ’０膜を厚さ約ｔ
ｓｏｏ；；に堆積したものである。さらに、下部電極３
および上部透明電極５の外部接続端子（図示せず）の部
分をメタルマスクで後う。

このようにして形成した原稿読取素子１にシリコンオキ
シナイトライドＭＭ６を形成するが、その方法としては
、プラズマＣＶＤ法（化学蒸着）法、常圧ＣＶＤ法、あ
るいはスパッタリング法などがあるが、当該原稿読取素
子１などの元蹴変換素子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は、４００υ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、パシベーション膜着膜時に４００ｔ：以下の低温
プロセス処理が可能なプラズマＣＶＤ法が最も望ましい
。

このプラズマＣＶＤ法は、反応室内（こ薄膜を形成する
基板を置き、該反応室内に膜形成に必要な反応ガスおよ
び必要に応じて該反応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（こ
よってグロー放′螺を生じさせ、該反応ガスの解離およ
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
内の電極板１４の上に載置する。この電極板■４に対問
して配置された′―極板１３との距離は４０ｍｍであり
、両電極板間には′は源１５から周波数１３　ａ　６　
ＭＩ（ｚ　ｓ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１の温度は２
００乃至３００　′ｃ、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、シリコンオキシナイトライド膜６の形成に必要な
反応性ガスとしてシラン（Ｓｉ＆）ガスと皿酸化窒素（
Ｎｔｏ　）ガスとアンモニア（ＮＨｓ　）との混合ガス
が吸気口１１から矢印Ｇ１の（７） ように流入し、排気口１２から矢印Ｇ２のよう（こ流出
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一極板にあけられた多数の吸気
口から反応ガスが反応室１０内に流入する。

ところで、プラズマＣＶＤ法にどいＣは反応性ガスの多
くは解離エネルギーがイオンエネルギーよりも小さいの
で、反応を生じさせる活性種（ラジカル）のうちイオン
の生成速度は遅く、さらに、正イオンは電子と杓結合し
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。すなわち、イオンを除
く活性株は寿命が長く、プラズマＣＶＤ法による膜形成
時にはシランガスに含まれる水素ラジカルがシリコンオ
キシナイトライド膜成長の初期段階で上部透明電極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
暗電流の種別による明／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（８） ンガスとの流量比を２０対１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ＩＴＯ膜を変質させるのを防ぐようにした。

また、シランとアンモニアとの流量比は１対１乃至１対
１０とし、トータルガス流量は毎分２００乃至３００ｃ
ｃとする。

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（Ａｒ　）ガスあるいはヘリウム（Ｈｅ）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、３よび混合ガスの条件
の下にシリコンオキシナイトライド膜６を形成した。こ
のシリコンオキシナイトライド膜６で被覆した原稿読取
素子１（こ対し、１２０υ、２　ａ、ｔｎｌの条件によ
るプレッシャータンク試験を行なったが、本発明による
シリコンオキシナイトライドのバンシベーション膜で被
覆した原稿読取素子１は試験前後で暗電流はほとんど上
昇せず、明／暗比３０００とい・う高い値を維持するこ
とができた。

なお、原稿読取水子の作製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ＩＴＯ膜の透
明電極を用い１こ素子に１効である。

以上、説明したように不発明によれば、原稿読取素子あ
るいは太陽電池等のフｆｆｉ電変換素子をシリコンオキ
シナイトライド膜で被覆すること（こよって、該素子の
緒特性の劣化および耐熱性、耐圧性の低下を生ずること
なく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水子の断面図、第２図は本発明
に係る光電変換素子の製造方法普こ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ｊｌ変換累素
子製造方法の一工程であるパンシペーション膜形成の工
程を示す斜視図である。 １・・・原稿読取素子、２・・・絶縁性（ガラス）基板
、３・・・下部電極、４・・・アモルファスシリコン膜
、５・・・上部透明電極、６・・・シリコンオキシナイ
トライド膜、１０・・・反応室、１１・・・吸気口、１
２・・・排気口、１３．１４・・・電極板、１５・・・
畦源。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）基板上をこ下部成極を設け、この上に順次アモル
   ファスシリコン膜および上部透明峨極を設けて形成した
   光電変換素子において、前記光電変換素子をシリコンオ
   キシナイトライド膜でｉＪ［するよう（こしたことを％
   徴とする光ＩＥ変換累素子（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−極を設けることに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シ
   リコンオキシナイトライド膜をプラズマＣＶＤ法（こよ
   りシランガスと構成元素として窒素を含むガスと構成元
   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
   たことを特徴とする元＊Ｖ換素子の製造方法。 （３）前記構成元素として窒素を含むガスは、アンモニ
   ア（Ｎ）Ｉｍ　）ガスである特許請求の範囲第（２）項
   記載の″ｌｆＳ軍変換素子の製造方法。 （４）前記構成元素として窒素を含むガスは、窪累（Ｎ
   、）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、亜酸化窒
   素（Ｎｔｏ）　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。 （６）前記構成元素として酸素を含むガスは、二酸化炭
   素（ＣＯｘ）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。 （７）　　前記構成元素として酸素を含むガスは、酸素
   （０２）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。