JPS60210884A - 受光面 - Google Patents

受光面

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JPS60210884A
JPS60210884A JP59133139A JP13313984A JPS60210884A JP S60210884 A JPS60210884 A JP S60210884A JP 59133139 A JP59133139 A JP 59133139A JP 13313984 A JP13313984 A JP 13313984A JP S60210884 A JPS60210884 A JP S60210884A
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amorphous silicon
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JP59133139A
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Yoshio Ishioka
石岡 祥男
Taiji Shimomoto
下元 泰治
Yoshinori Imamura
今村 慶憲
Saburo Adaka
阿高 三郎
Yasuo Tanaka
靖夫 田中
Hirokazu Matsubara
松原 宏和
Yukio Takasaki
高崎 幸男
Eiichi Maruyama
瑛一 丸山
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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】 〔発明の利用分野〕 本発明は、水素を含む非晶質シリコン薄膜を光電変換部
として使用する受光面、およびそのような受光面を有す
る撮像装置に関するものである。
〔発明の背景〕
水素を含む非晶質シリコンは、光導電性を有するうえに
、低温条件で均質な大面積薄膜が得られることから特開
昭54−150995号公報に示されるように、撮像デ
バイスなどに使用できる受光面として使用することが試
みられた。
その結果、可視光領域で高い感度を持つことがわかった
ものの、非晶質シリコンはそれを堆積する下地基板の影
響を受けて膜質、とくにその平担性が変化するために、
実際に撮像デバイスを作製する時の障害となっていた。
〔発明の目的〕
本発明は、この材料を撮像デバイスに応用するにあたっ
ての、このような膜質の平坦性が変化するという欠点を
解消するためのものである。
〔発明の概要〕
上記の目的を達成するために1本発明の撮像デバイス用
受光面では、以下に述べるような物理特性をもった非晶
質シリコンを光電変換部分に使用することを特徴とする
すなわち、詳しく特性検討を行なった結果、水素を少く
とも5原子%以上、25原子%を越えぬ景含む非晶質シ
リコンにおいて、光学的禁止帯幅が1.5ev以上、1
.9 eV以下の値をもつものについて、シリコンと水
素の結合の伸縮振動モードに起因する赤外吸収ピークで
波数2000cm−’の成分の強度が波数2100cm
−’成分と同等もしくはそれ以上の強度に観測される状
態の簿膜を使用すると、非晶質シリコンの膜質は下地基
板によらず平坦で均質なものになることが判明した。
第1図に水素を含む非晶質シリコンの赤外吸収スペクト
ル曲線を示す。観測されるピークとしては、水素とシリ
コンの結合の伸縮(streching )振動モード
a、変角(bending )振動モードb、ゆれ(w
agging、rocking )振動モードCに起因
するものがある。ところで図かられかるように、伸縮振
動モードは、波数2000cm−’付近と2100cm
−’付近にわかれたピークを持つ吸収スペクトル曲線と
なっている。これらの各ピークは水素とシリコンの異な
る結合状態に対応しており、この振動ピークの形として
は、波数2000cm−1,2100ca+−’の両方
が観測され、しかも波数2000 cm −’のピーク
が大きい場合と(便宜的に第1領域と呼称する)、波数
2000cm −1のピークが小さくなり波数2100
cm−’のピークが優勢になる場合(便宜的に第2領域
と呼称する)とがあることがわかった。そして、これら
双方の膜の面状態には歴然とした差があることがわかっ
た。すなわち、第2領域の膜では下地基板の材質によっ
て面状態が大きく影響を受け。
例えば二酸化ケイ素(SiOz )を基板とした場合、
膜の部分的剥離や欠陥の発生、面素地の荒れなどが観測
される。しかし、第1領域の膜では下地基板の材料によ
らず、鏡面状態となることがわかった。
非晶質シリコンの禁止帯幅は1.2eV付近から水素含
有量の増大とともに増加する。しかし、本特許の第1領
域の膜について光学的禁止帯幅を測定すると、1.5e
vから1.9 eVの範囲の値をとることがわかった。
上記の様な第1領域の非晶質シリコンは、例えば反応性
スパッタリング法を用いる場合1反応ガス中の濃度をあ
る程度以下に低くおさえることで実現できる。水素濃度
を分圧として20%以下、多くは10%以下となすのが
良い。
第1図に示したスペクトル曲線の1は、反応性スパッタ
リングガス中の水素濃度を10%とした場合、2は水素
濃度を30%とした場合の結果であり、■が第1領域に
、2が第2領域に対応する。
それぞれ領域が変化する時の水素濃度の値は、基板温度
や放電パワーなどスパッタリング条件により若干変化す
る。
とにかく、本発明の要点は前述の如き物理特性を有する
非晶質シリコンを光電変換膜として使用して、面状態の
よい受光面を作成することにありその効果は製法の如何
を問わない。すなわち、モノシランガスのグロー放電分
解法や、活性化された水素雰囲気中での蒸着などの方法
でも、作られた膜が上記の条件を満たせば、光導電膜と
して使用できる。
さらに各領域の非晶質シリコン膜について、その電気的
特性を調べたところ、第1領域の膜では電子の寿命がl
OμS程度と、第2領域の0.1μSにくらべ2桁も大
きく、電子を信号電流の主たるキャリアとして使用すれ
ば出力信号が大きく、画質の均一性も良い撮像特性を得
られることがわかった。
この効果をさらシこ高めるため、第2図に示すような素
子構造を選ぶとよい。第2図は素子のバンド構造を示し
ており1図中、3は下地電極、4は第1領域の性質を持
つ非晶質シリコン光導電膜、5は非晶質シリコンと接触
してショットキ接合を形成する金属、6は入射光、7,
8は入射光により発生した電子および正孔である。4の
光導電膜のバンドは5の金属により図のように曲がり、
このために発生した電子および正孔がスムーズに膜内を
走行する。キャリア発生は表面付近でおこるので、膜中
を主として走行するのは電子である。
第1領域の膜では低電界で電子を引き出すことができる
が、とくに図のような工夫を施すことにより、電界強度
は5X10’V/m以下、すなわち膜厚2μmの場合に
5v程度の低電圧で駆動させることができる。
〔発明の実施例〕
第3図を参照して説明する。
非晶質シリコン膜を堆積させる下地基板として光学研磨
されたガラス板りl上に約300nmの厚さの酸化スズ
膜などの透明1!t!i12を設けたものを使用する。
この基板を、スパッタ装置内に原料のシリコンターゲッ
トと向き合うようにセットする。
容器内を残留ガスの影響が無くなるまで真空排気した後
、水素とアルゴンの混合ガスを導入して容器内部をI 
0−2−10−” Torr程度の真空度とする。この
状態で約300Wの高周波電力をターゲットにかけると
、ターゲットと基板の間に放電が発生して、基板11上
に非晶質シリコン13が堆積する。この際、基板温度を
約200℃とし、混合ガス中の水素濃度を20%以下、
さらに好ましくは15%以下とすると、堆積する非晶質
シリコンは前述した第1領域の性質を持つ膜となる。
[発明の効果〕 このようにして約2μmの厚さの非晶質シリコン膜を堆
積し、その上にショットキ接合形成のため、半透明プラ
チナ薄膜14を真空蒸着法により形成する。この様にし
て作った受光面に10ルクスの白色光を照射したところ
120nA10.1dの信号電流を5vの印加電圧で得
ることができた。
第1領域の膜は、下地材料によらず鏡面状になるから、
下地基板としては、上述のガラス基板以外に、研磨した
金属板、さらには各種の材料が表面番;露出している集
積回路の上にも堆積が可能である。
【図面の簡単な説明】
第1図は、水素を含む非晶質シリコン膜における赤外吸
収スペクトル曲線を示す図、第2図は水素を含む非晶質
シリコンを光導電膜に使用した撮像装置におけるバンド
構造を説明する図、第3図は実施例を説明するための断
面図である。 1・・・第1領域の含水素非晶質シリコン膜の赤外吸収
スペクトル曲線、2・・・第2領域の含水素非晶質シリ
コン膜の赤外吸収スペクトル曲線、11・・・基板、1
2・・・透明電極、13・・・含水素非晶質シリコン、
14・・・ショットキ電極。 葛1図 シ友 軟(Cfi−9 第2図 第3図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. ■、 少なくとも透明導電膜と光導電体層とを具備した
    受光面において、前記光導電体層は内部に水素を5原子
    %から25原子%含む非晶質シリコンであって、その光
    学的帯゛正帯幅が1.5eVから1.9eVであり、シ
    リコンと水素の結合の伸縮振動モードに起因する赤外吸
    収ピークの波数約2000 cm −’の成分と波数約
    2100on−1の成分がほぼ同等の強度、もしくは波
    数2000cm−1のピークが大であるような物理特性
    をもつ非晶質材料であることを特徴とする受光面。
JP59133139A 1984-06-29 1984-06-29 受光面 Granted JPS60210884A (ja)

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