JPS60143627A - 光電変換膜の製造方法 - Google Patents

光電変換膜の製造方法

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JPS60143627A
JPS60143627A JP58251300A JP25130083A JPS60143627A JP S60143627 A JPS60143627 A JP S60143627A JP 58251300 A JP58251300 A JP 58251300A JP 25130083 A JP25130083 A JP 25130083A JP S60143627 A JPS60143627 A JP S60143627A
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JP
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film
photoelectric conversion
amorphous semiconductor
substrate
conversion film
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JP58251300A
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Kosaku Yano
矢野 航作
Takao Chikamura
隆夫 近村
Etsuya Takeda
悦矢 武田
Yoshio Oota
太田 善夫
Yoshitaka Aoki
青木 芳孝
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Panasonic Holdings Corp
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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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】 27.ッ 産業上の利用分野 本発明は、受光素子・固体撮像装置・感光体等に用いら
れる光電変換膜の製造方法に関するものである。
従来例の構成とその問題点 非晶質半導体薄膜としての水素化アモルファスシリコン
は低温で形成でき、大面積化が容易・付着強度が強い等
の特長を有し、太陽電池・撮像装置・感光体・薄膜トラ
ンジスタ等への応用に対する研究開発が盛んに行なわれ
ている。水素化アモルファスシリコンの製造方法として
はSiH4ガス等をグロー放電により分解して得る方法
と単結晶または多結晶シリコンターゲットをArとH2
の混合気体のプラズマでたたき、堆積する反応性ヌパッ
タリングによる方法とがよく知られている。
前者のグロー放電法による水素化アモルファスシリコン
は欠陥準位も少なく移動度も高いため。
主に太陽電池や薄膜トランジスタ等に用いられている。
しかし、水素化アモルファスシリコンの平面的な絵素分
離が必要な受光素子や撮像装置・感31,2・ 光体等に用いるには解像度の低下という問題がある。そ
の意味から反応性ヌパソタリングによる水素化アモルフ
ァスシリコンはグロー放電によるものより高抵抗であり
、十分な解像度の得られるものである。しかし、反応性
ヌパソタリングによるzLt化アモルファスシリコンに
5n02や工n2−エSn工03(0≦x〈2)などの
透明電極を形成したす、コロナ帯電等で水素化アモルフ
ァスシリコン表面を帯電させると透明電極または帯電側
からの電荷の注入が発生し、暗電流の増加や帯電電位の
減衰が早いという問題があった。上記問題は特願昭57
−128121号に示されるように、PlαS質^C。
?hemxca7 Vapor Deposition
 (以下でプラズマ堆積法と呼ぶ)で形成した非晶質半
導体薄膜をブロッキング層として複合することで解決し
得ることを示した。しかし、上記ブロッキング層と透明
電極を形成しだ光電変換膜では分光感度特性において青
色光の感度が低く、光電流の飽和状態を得るだめの印加
電圧が高く、暗電流の再現性における制御性が悪いとい
った問題があった。また、光電変換膜にコロナ帯電を行
なう感光体特性では帯電保持時間が短く、青色光感度が
低いといった問題があった。
本発明者らは、上記問題が主に反応性スパッタによる非
晶質半導体薄膜とプラズマ堆積法による非晶質半導体薄
膜との界面の不安定性が原因で発生しており、この界面
に薄い酸化膜層を形成し易いこと、プラズマ堆積法で非
晶質半導体薄膜の形成時に界面に多数の準位を作ること
を見い出した。
発明の目的 本発明は上記問題を解決すべく考え出された水素化非晶
質シリコンを用いた光電変換膜の製造方法で、受光素子
・固体撮像装置・感光体に応用され、特に光電変換膜が
低電圧で駆動し、帯電電位の保持時間が長く、青色光感
度の向上を目的とするものである。
発明の構成 本発明は1反応性ヌパノタ法での非晶質半導体薄膜とプ
ラズマ堆積法での非晶質半導体薄膜の界面の安定化を計
り、」二記2つの膜を大気にさらす56 、。
ことなく連続に形成して酸化層を除き、基体温度の制御
で熱的ストレヌによる界面での準位を低くすることを特
徴とする。
実施例の説明 以下、実施例を用いて本発明の詳細な説明するが、丑ず
、本発明での光電変換膜の形成について装置例を上げて
説明する。
第1図に本発明で使用された装置構成の一例を示す。反
応室′T!たけ真空室1a・1b・1cは高真空排気装
置2a・2b・2Cで各々に高真空に排気でき、また各
室には加熱装置3a・3b・3Cが装備されている。各
室は4aと4bで仕切られており、各室独立に排気する
ことができ、また、仕切り4aと4bを開くことで基体
が取り付けられた保持台6を各室に搬送することができ
る。
真空室1bは戸6を開くことで保持台5をセットし、ま
た取り出しができる。反応室1aはガス導入ロア&より
ガスを導入し、多結晶シリコンターゲットされた電極8
1Lと基体がセットされた保持台5との間に高周波が印
加され、反応性スパッタ6、 1、 が行なわれる。
次に、1a・1b・1Cの各室を高真空にし。
仕切り4a・4bを開き、保持台5をプラズマ反応室1
Cに搬送する。仕切り4bを閉じ、ガス導入ロアbより
ガスを導入し、排気を低真空排気装置9である真空度に
保持し、保持台5と対向する電極8bとの間でプラズマ
を発生させ、プラズマ堆積を行なう。その後、各室を高
真空に排気し、4bを開き保持台5を真空室1bに移し
、仕切シ4a・4b及び高真空排気装置を閉じた状態で
真空室1bi大気圧にもどし、戸6を開いて基体と保持
台5を取りだす。このような装置を用いて形成する光電
変換膜の応用の具体例を次に述べる。
〔実施例1〕 本実施例は本発明による光電変換膜を固体撮像装置に適
用した例である。
第2図(a)・申)は光電変換膜特性測定構造と光電変
換膜を積層した固体撮像装置の1絵素分の概略断 面図
である。
第2図(a)の特性測定の構成は基板11に絶縁層7ベ
ージ 12をはさんで電極13を形成し、本発明にょる光電変
換膜14a・14bを形成し、透明電極15と電極13
との間に電源16で電圧を印加し電流計17で入射光1
8の変化や印加電圧変化での電流を読みとる。
実際の固体撮像装置は第2図(b)の構成であるが固体
撮像装置に必要な測定は上記方法で行なえる。
固体撮像装置の構成は走査デバイスとしてはMOSある
いはCOD等があるが、いずれも本発明の趣旨を損なう
ものでなく、本実施例ではCODを用いて説明する。2
1はP型Si基板、22はn+型のダイオード、23は
電荷転送のためのn−型のチャンネルである。24はゲ
ート電極で信号の読み出しおよび電荷転送を兼ねた機能
を有する。
25は絶縁体で、26は絵素電極である。21〜26に
より走査デバイスが形成される。信号読み込み動作はゲ
ート電極24に1/3o秒毎にクロックパルスV を印
加して行ない、垂直転送は2相H あるいは4相駆動で、15.75 KHz毎にクロック
パルスVφをゲート電極24に印加することで転送する
ことができる。2T&・27bは本発明による光電変換
膜であり第1図の14a・14bに相当し、透明電極2
8を形成して固体撮像装置とする。29は入射光を示す
次に本発明の特徴である光電変換膜について述べるが、
第2図(a)及び(b)で示す光電変換膜は何らの差異
がないので第2図(&)で説明していく。
まず電極として、Mo 、 Ta等が正孔に対して阻止
になり有用である。次に基板温度を260′Cに保ち、
H2/Ar−o、1〜0.4+高周波ハワー1.5W/
dで81多結晶基板をターゲットとして反応性スハッタ
法ニヨリ水素化アモルファスシリコンを主体とした非晶
質半導体膜より々る光導電膜14aを形成する。この膜
厚としては耐圧及び動作上から0.5〜5μmが適して
おり、本実施例では1μm形成した。
次に第1図の装置例で示したように真空内を通してプラ
ズマ反応室に搬送し、同じように基板温度を250℃に
保ち、透明電極15からの電子の注入を阻止するために
プラズマ堆積法で光導電膜9ベージ 14bとして、非晶質5i1−x−yc、2:Hy 。
Si1.y H2Hy等の禁止帯幅の大きい材料にP型
不純物B2H6等をドープした膜を形成する。この膜は
耐圧・暗電流の点で望ましい。ただし、炭素・窒素等を
含む膜は局在準位を作り易く、特に放電の高周波パワー
は0.01〜0.6’h’/citが望ましい。この膜
厚は20〜3o○〇八が適しており本実施例では300
人形成した。
このように形成された光電変換膜にDCヌパソタによっ
てIn2−、、?:Sn、03 (x = o、os程
度)の透明電極を形成して固体撮像素子に応用する。
上記のように構成した光電変換膜特性を第3図(+L)
・(b)に従来例と比較して示す。このように固体撮像
装置の光電変換膜の駆動電圧に相当する印加電圧におい
て、飴和光電流を低い電圧で得ることができ、寸た暗電
流の増加を高い印加電圧まで抑えることができる。これ
は固体撮像装置を駆動する」−で大きな効果をもたらす
。同様に可視光の利用が必要な撮像装置において青色光
感度の向上はカラー撮像に必要な特性である。
101.ニー2゜ また本実施例と同様に反応性スパッタとプラズマ堆積を
大気にさらさず連続に形成するときの基板温度の違いに
よる影響を第4図に示す。反応性スパッタでの非晶質半
導体膜の形成基板温度は250’Cと300’Cで行な
った。そして暗電流が10’A/ffl になるときの
印加電圧を耐圧として、プラズマ堆積での形成基板温度
の関係を示す。
いずれの場合もプラズマ堆積の形成温度が反応性スパッ
タの形成温度より30℃を起えると光電変換膜としての
耐圧で使用でき々くなる。まだ5゜’Ck起えるといず
れの場合もプラズマ堆積の非晶質半導体膜にピンホール
が発生した。もちろん、温度と対応して青色感度の低下
も発生する。このように(プラズマ堆積温度)≦(反応
性スパッタ温度) 」−30℃が光電変換膜の最適条件
である。
〔実施例2〕 第6図は本発明を使用した他の例としての感光体とコロ
ナ帯電の概略断面図である。電極の役目を果す基体31
にAr/H2=0.1で高周波パワー3W/ffl・基
体31の温度250’Cf Si多結晶11ページ 基板をターゲットとして反応性スパッタにより水素化非
晶質シリコンを主体とした非晶質半導体膜32’(51
0μmの膜厚で形成する。膜厚は10μm以上であれば
感光体に必要な帯電電位を得ることができる。
次に本発明による方法で連続して基体31の温度を25
0℃にて水素化非晶質SiCにボロンをドープした非晶
質半導体膜33を1000八に形成する。このように構
成された感光体としての光電変換膜にコロナ・チャージ
ャー34で帯電する。
本実施例では負帯電として電子36の帯電を示す。
第6図に上記帯電後、暗状態での保持時間による暗減衰
と時刻tで光照射したときの光減衰の様子を示す。この
ように帯電電位の暗状態の保持が良く、光減衰も良好な
特性を示し、感光体として良好々光電変換膜である。
発明の詳細 な説明したごとく、本発明によれば第7図(a)のバン
ドモデル図に示すように反応性スパッタによシ形成した
非晶質半導体膜41とプラズマ堆積による非晶質半導体
膜42との間に従来例のΦ)に示すようなノツチ部分4
3の形成がなく、その影響での界面準位43を除去でき
る。また本発明と同じ方法での光電変換膜においてもプ
ラズマ堆積温度が反応性スパッタでの温度より30℃を
起えると(0)に示すように界面準位44が発生する。
このように本発明によって、光電変換膜の暗電流を低く
抑えることができ、低電圧で駆動ができ、青色感度の向
上と帯電保持の長時間化ができ、受光素子・固体撮像装
置・感光体への実用に多大な効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明で使用される蒸着装置の概略図、第2図
(&)・伽)は特性測定と固体撮像装置の概略断面図、
第3図(z) zΦ)は光電変換膜の概略特性図と分光
感度特性図、第4図はプラズマ堆積温度の特性影智図、
第5図は感光体の概略断面図、第6図は帯電の概略特性
図、第7図(a)〜(9)はバンドモデル図である。 26・・・・・・電極、14L−14b127&、27
b13213ページ ・・・・・・非晶質Si膜、28・・・・・・透明電極
、29・・・・・・入射光。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか1名第°
図 3α。 Cレノ j皮表(az) 図 第 6 図 保吋時聞(seζ)

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)所定の温度にて基板上に反応性スパッタ法で第1
    の非晶質半導体薄膜を形成し、次いで所定の温度にてプ
    ラズマ堆積法で第2の非晶質半導体薄膜を形成するに際
    し、上記反応性スパッタ法での第1の非晶質半導体薄膜
    の形成後大気にさらすことなく、上記プラズマ堆積法で
    第2の非晶質半導体薄膜を形成することを特徴とする光
    電変換膜の製造方法。
  2. (2)所定の温度にて基板上に反応性スパッタ法で第1
    の非晶質半導体薄膜を形成し、上記反応性スパッタ法で
    の基板温度より高くとも30℃以内かまたは上記基板温
    度以下に上記基板を保ち、プラズマ堆積法にて第2の非
    晶質半導体薄膜を形成することを特徴とする特許請求の
    範囲第1項に記載の光電変換膜の製造方法。
JP58251300A 1983-12-29 1983-12-29 光電変換膜の製造方法 Pending JPS60143627A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62173130A (ja) * 1986-01-23 1987-07-30 Yamazaki Mazak Corp 工作機械における工具保持構造
WO2006114535A1 (fr) * 2005-04-28 2006-11-02 Universite De Rennes 1 Procédé de fabrication d'un dispositif électronique multicouches dépourvu de résistances d'interface parasites

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