JPS60167478A - フオトセンサの作製法 - Google Patents

フオトセンサの作製法

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JPS60167478A
JPS60167478A JP59021930A JP2193084A JPS60167478A JP S60167478 A JPS60167478 A JP S60167478A JP 59021930 A JP59021930 A JP 59021930A JP 2193084 A JP2193084 A JP 2193084A JP S60167478 A JPS60167478 A JP S60167478A
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古島 輝彦
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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】 〔技術分野〕 本発明は画像情報処理用光電変換装置において光信号の
取出しのために用いられるフォトセンサに関する。
〔従来技術〕
ファクシミリやデジタルコピー等の画像読取部を構成す
る光電変換手段としてフォトセンサが用いられることは
一般に良く知られている。このフォトセンサとしては、
カルコグナイド、Cd51CdS−8e 、非晶質シリ
コン(以下a−81と記す)等からなる光導電層上に受
光部となる間隙を形成する様に対向して一対の金緘電極
層を付与することによシ作製されるルナ−型の光導電型
7オトセンサが例示できる。光導電型フォトセンサは容
易に長尺ラインセンサアレイを形成し得るので、近年特
にその研究が行なわれている。なかでもa−8t光導電
層を用いたフォトセンサは特に光応答性に優れてお9、
高速読取が可能なフォトセンサとして期待されている。
第1図は従来のルナ−型フォトセンサの作製法の一例を
示す断面概略図である。ガラス基板たとえばコーニング
社i”7059ガラス基板11上にPCVD法を用いて
a−8tの光導電層(イントリンシック層)12を堆積
し、その上に全面一様にAt層13を形成し、次に不要
部のAt’i除去して光電変換部となるセンサギヤツノ
14を生ぜしめ、一対の電極15及び16を形成する。
センサギャップ幅が200μであるフォトセンサにおけ
る光照射時のv−1特性の一例を第2図に示す。これに
よれば、′醒界強度が約50 V/crnf越えると、
電極15及び16と光導電層12との界面に存在する逆
方向のダイオードが支配的となりオーミック特性を示さ
なくなる(非オーミツク領域)。同時に、この領域では
光点滅時のフォトセンサの応答が極めて遅くなるため高
い性能は得られない。そこでa−81光導電層12と電
極15及び16との界面にオーミックコンタクト層であ
るn”Nk介在させ、高電界下においてもオーミック特
性を示す様にすることが行なわれる。この様なn層層を
有するフォトセンサの光照射時のV−1特性の一例を第
3図に示す。
ところで、a−8iは結晶シリコンに比べて耐熱性が低
いため、n+層形成のだめのドーピングの手段としてイ
オンプランテーションや熱拡散を用いることはできない
。従って、PCVDの原料ガスにPH,、A s Hs
等のドーピングガスを混入してPCVD法によりオーミ
ックコンタクト層であるn層を形成するのが一般的であ
る。かくしてn層層は全面一様に堆積されるので、続い
てセンサギヤツノに相当する部分のn層層を除去する必
要があり、長尺ラインセンサアレイを作製する場合には
隣接ビット間のn+7m kも併せて除去する必要があ
る。n層I−の除去手段としてはフッ酸・硝酸・酢酸の
混合液でエツチングする方法(ウェットエツチング法)
及びハロダン化カーボンを主成分とするガスのプラズマ
放電でエツチングする方法(プラズマエツチング法)が
ある。しかしながら、従来知られているこれらエツチン
グ法には以下に示す欠点がある。
(A) ウェットエツチング法の欠点 (1) エツチングされた表面はダングリング?ンドが
増加し、ノイズ成分である暗電流が増大する〇 (2) エラチングレー) 100 i/ seeのエ
ツチング液を用いてさえ、表面にエッチピットが発生す
る。
(3)上記エツチング液ではn層層及び光導電層の選択
性が大き過ぎ、n層層と光導電層の界面に存在するn一
層が除去できず、暗電流の増加や特性のばらつきの増大
をまねく。
(4) エツチング液にフッ酸を含むため、ガラス基板
表面が荒ねる。従って、ガラス基板側から光を入射する
形態のフォトセンサでは光電変換部に到達する光量が減
少する。
0)プラズマエツチング法の欠点 (1) エツチングされた表面はダングリングがンドが
増加し、ノイズ成分である暗電流が増大する。
(2) カソード材料たとえばSUSのインプランテー
シ、ンが発生する。
従って、ウェットエツチング法及びプラズマエツチング
法のいづれ金剛いてもS/N比が悪く且つ性能のばらつ
きの大きなフォトセンサしか作製できなかった。
〔本発明の目的〕
本発明は、以上の如き従来技術に鑑み、S/′N比が高
く且つ均一性に優れたフォトセンサを提供することを目
的とする。
以上の如き目的は、フォトセンサ作製時にプラズマエツ
チング法で不要部分のオーミックコンタクト層を除去し
た後に熱処理を施すことにより達成される。
〔本発明の実施例〕
以下、実施例をあげて本発明を具体的に説明する。
第4図は本発明によるフォトセンサ作製法の好適な実施
例を説明するための断面概略図であり、第5図は本発明
作製法により得られた長尺ラインセンサアレイの部分平
面概略図である。
先ず、ガラス基板(コー二7f社JR”ro59)21
の上にグロー放電法によってa−81層からなる光導電
層(イントリンシック層)22を設けた。
即ち、H2で10容量係に稀釈された5IH4fガス圧
0.50 Torr 、RF (Radio Freq
uency ) ノ”ツー10W1基板温度250℃で
2時間堆積させることによって0.7μ厚の光導電層2
2を得た。同様にグロー放電法によりn+層23を設け
た。即ち、H2で10容量係に稀釈されfcSiH4と
H2でio。
ppmに稀釈されたPH3とを混合比1:10で混合し
たガスを原料として用い、その他は光導電層22の堆積
条件と同様にして光導電層22に連続して0.1μ厚の
n+層23を設けた。次に、電子ビーム蒸着法でAti
 O,3μ厚に堆積させて導電層24全形成した。続い
て、光電変換部となる部分の導電層24を除去した。即
ち、ポジ型のマイクロポジット1300−27(商品名
: 5hiplay社製)フォトレジストヲ用いて所望
の形状にフォトレジス) iJ?ターンを形成した後、
リン酸(85容量係水溶液)、硝酸(60容量係水溶液
)、氷酢酸及び水を16:1:2:1の容積比で混合し
たエツチング液を用いて露出部の導電層24を除去し、
共通電極25及び個別電極26全形成した。次に、光電
変換部となる部分のn+層23を除去した。即ち、上記
マイクロポゾッ) 1300−27フオトレノストを剥
離した後、平行平板型プラズマエツチング装置(日電ア
ネルパ社製DEM −451)を用いてグラズブエツチ
ング法(別名リアクティブイオンエツチング法)でRF
ノ9ワー120W、ガス圧0.1TorrでCF4ガス
によるドライエツチングを5分間行ない、露出部のn+
層23及び光導電層220表面層の一部を除去した。尚
、本実施例では、エツチング装置のカソード材料のイン
プランテーションを防止するために、カソード上にポリ
シリコンのス・母ツタ用ターダット(8インチφ、純度
99.9994)を置き、その上に試料をのせ、カソー
ド材料のSUSが露出する部分はドーナツ状に切抜いた
テフロンシートで力・々−シ、SUS面が殆どプラズマ
にさらされない状態でエツチングを行なった。その後、
窒素を37/min流したオーブン内で200℃、60
分の熱処理を行なった。
かくして作製された第5図に示される如き長尺フォトセ
ンサアレイの32個の各フォトセンサに均一照度となる
様に光を入射させた時の光電流の均一性のデータを第6
図に示す。このデータは第5図における共通電極25と
個別電極26との間のギャップ幅10μ、共通電極25
と個別電極26の間の印加電圧10v1光電変換部にお
ける照度1001x及び101xの場合の光電流を示す
ものである。また、上記フォトセンサアレイの光応答時
間(τ)のデータを第1表に示す。
第1表 尚、ここでτ。。及びτ。ffはそれぞれ照度が1゜l
xから1001xへ及び1001xから101xへと・
9ルス的に増加及び減少した際に光電流が1o。
IXの飽和値−10係及び−90優に達するまでの時間
を示す。一般に読取速度にかかわる光応答速度はτ。。
及びτ。、fのうちいづれか一方の遅い方が支配する。
比較のために、上記実施例の作製工程中の熱処理を行な
わないことを除いて全く同様にして作製されたフォトセ
ンサアレイについても同様にして光電流の均一性を測定
した。そのデータを第7図に示す。また、同様にして光
応答時間(τ)を測定した。そのデータを第2表に示す
第2表 以上から、プラズマエツチング後に熱処理を行なうこと
により次の利点が得られることが判る。
(1)均一性が著しく向上する。
(2)光量増加に伴なう光電流の増加率であるγ値(I
phot。−2photo−1) = (F2 /F1
 )γ が向上し/■ 1を越える値を示す。
(3)光応答時間τ 及びτ。ffのバランスがとれ、
n 特にτ。7.が著しく短縮される。
この結果、高SA比で且つ均一性に優れ高速読取が可能
なフォトセンサアレイを得ることができた。
次に、フォトセンサ性能の熱処理の温度、時間依存性を
調べた。その結果を第8図及び第9図に示す。第8図は
γ値のデータであり、第9図は照度100 lx下にお
ける光電流の値のデータである。
高温、長時間になる程γ値は増大するが同時に光電流が
減少する。特に、150〜200℃の雰囲気で30分以
上、200〜250℃で20分以上、250〜300℃
で10〜60分、300〜350℃で5〜30分行なう
のが好ましい。
本発明作製法におけるプラズマエツチング工程において
用いられるガスとしてはCF4に限らず、ハロゲン化炭
化水素を主成分とするガス、たとえばCHF 、、CC
l2F3、CF3BrXCF4+Ct2、CF4+H2
、CF4+H2を用いることができ、この場合にも同様
な結果が得られた。
また、本発明作製法における熱処理の雰囲気はN2に限
らずN2 、Ar−、乾燥空気及び真空でもよい。
本発明作製法における熱処理による7オトセンサの特性
向上の原因としては、膜の応力の緩和、及びプラズマエ
ツチング時にa−8l光導電層の表面に残留したF等の
ハロダン原子によるダングリン、グデンドのターミネー
ト等が考えられる。
尚、ウェットエツチング法でn+層を除去して作製され
たフォトセンサにおいても熱処理によって若干の特性向
上が認められるが、そもそも暗電流が著しく大きいため
に実用的なものは得られないことが判った。
〔本発明の効果〕
以上の如き本発明の7オトセンサアレイの作製法によれ
ば高S/N比で均一性に優れ高速読取の可能なフォトセ
ンサが提供される。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来のフォトセンサの作製法を示す断面図であ
り、第2図及び第3図はフォトセンサにおけるV−1特
性のグラフであり、第4図は本発明フォトセンサ作製法
を示す断面図であり、第5図は本発明作製法により得ら
れたフォトセンサアレイの部分平面図であり、第6図及
び第7図はフォトセンサの均一性を示すグラフであり、
第8図及び第9図は本発明作製法における熱処理の温度
、時間依存のフォトセンサ性能特性を示すグラフである
。 21・・・基板、22・・・光導電層、23・・・n+
層、24・・・導電層、25・・・共通電極、26・・
・個別電極。 @ 1 図 84 図

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)光導電層上にオーミックコンタクト層を介して電
    極が形成されているフォトセンサの作製法において、光
    導電層上にオーミックコンタクト層を形成し、その上に
    所望の形状の電極を形成し、次いでプラズマエツチング
    法によシ露出部分のオーミックコンタクト層を除去し、
    しかる後に熱処理を施すことを特徴とする、フォトセン
    サアレイの作製法。
  2. (2)光導電層及びオーミックコンタクト層が非晶質シ
    リコンを母体とするものである、第1項の作製法。
  3. (3) プラズマエツチングがハロゲン化カー?ンを主
    体としたガスを用いて行なわれる、第1項の作製法。
  4. (4)熱処理が350℃以下の温度で行なわれる、第1
    項の作製法。
  5. (5)熱処理が、150〜200℃の雰囲気で30分以
    上、200〜250℃で20分以上、250〜300℃
    で10〜60分、または300〜350℃で5〜30分
    行なわれる、第4項の作製法。
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