JPS60210885A - 半導体素子 - Google Patents

半導体素子

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Publication number
JPS60210885A
JPS60210885A JP59065727A JP6572784A JPS60210885A JP S60210885 A JPS60210885 A JP S60210885A JP 59065727 A JP59065727 A JP 59065727A JP 6572784 A JP6572784 A JP 6572784A JP S60210885 A JPS60210885 A JP S60210885A
Authority
JP
Japan
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layer
amorphous
blocking layer
function
amorphous silicon
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP59065727A
Other languages
English (en)
Inventor
Hideaki Yamamoto
英明 山本
Toshihisa Tsukada
俊久 塚田
Yasuo Tanaka
靖夫 田中
Koichi Seki
浩一 関
Akira Sasano
笹野 晃
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP59065727A priority Critical patent/JPS60210885A/ja
Publication of JPS60210885A publication Critical patent/JPS60210885A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/08Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof in which radiation controls flow of current through the device, e.g. photoresistors
    • H01L31/10Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof in which radiation controls flow of current through the device, e.g. photoresistors characterised by at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. phototransistors
    • H01L31/101Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation
    • H01L31/102Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation characterised by only one potential barrier or surface barrier
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/02Details
    • H01L31/0224Electrodes
    • H01L31/022408Electrodes for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier

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〕 本発明は非晶質シリコンを用いた密着形センサに係わる
ものであり、とくに、その製造工程の簡略化あるいは特
性向上を寄与するものである。
従来、密着形センサの例として特開昭55−12925
8がある。この種のセンサは等価回路を第1図に示すよ
うに2つのダイオード(図中にDs。
D、と表示)が互いにその極性が逆になるよう直列に接
続されたものが複数個−次元に配列された構成になって
いる。なお、1は駆動回路、2は読取回路である。
このようなセンサの従来の断面図を第2図に示する。3
は絶縁性基板、4は(:、 1 、 T a 、 Ni
Cr。
Mo、W、AQ、Pt、Pd、Goの中から選ばれる金
属よりなる電極、5は非晶質シリコンを主体とする膜を
下側から、n型、i型、P型の順に堆積した多層膜、6
は絶縁膜(例えばSin、)、分離ダイオードCDB)
の上部電極7としてCr。
Cr A Q g M Oe T l y V g Z
 r g N b * T a eW、Hf、Ni、A
Ωなどを用いる。ホトダイオードには透明電極8が必要
であるが、従来はITO(Indium Tin 0x
ide)が用いられている。このように従来は非晶質シ
リコン膜にn、t、pの3つの型の膜が必要であり、非
晶質シリコン膜に接する上部電極として金属電極7と透
明電極8との2種類の電極が必要である等、構造が複雑
である。
さらに透明電極9にITOを用いているが、ITOは通
常スパッタ蒸着によって形成しているために形成時に非
晶質シリコンに損傷を与え、結果としてホトダイオード
の特性を劣化させるという問題も併わせ持つものであっ
た。また、ITO耐薬品性が弱くホトエツチングプロセ
スする加工にも問題があった。
〔発明の目的〕
従来のこのような111IW1を解決するために透明電
極としての機能と電子注入阻止機能とを有する新しい低
抵抗の非晶質シリコン層を導入することによって、製作
プロセスの簡略化とセンサの特性を改善するものである
〔発明の概要〕
本発明は透明電極としての機能と電子注入阻止機能とを
有する新しい非晶質シリコン材料として、Cr、Ni、
Mo、We Tie Vt Zrt NbtTa、Hf
、Pd、Ptの中から選ばれた金属の中から少なくとも
一者をO01〜20M子%含んだ非晶質シリコンを用い
ることによってなされたものである。この層のことを以
下透光性阻止層と呼ぶことにする。
この層は例えば次のように用いることができる。
第3図にダイオードに応用した場合の例を断面図で示す
、9は絶縁性基板、10は例えばCrのような金属電極
、11は例えばリンをドーピングしたn型の非晶質シリ
コン、12はドーピングしない真性型(i型)の非晶質
シリコン、13は前記透光性阻止層を示す、このダイオ
ードの整流特性は実施例で示すが極めて優れたものであ
る。また、この整流特性ま第4図のように透光性阻止層
13の上に他の金属(例えばAQ、Cr、Ni。
CrNi、 Cr −A Qなど)あるいは絶縁膜(S
 i、N4.S i02 、PIDなど)を形成しても
全く変わらない、このダイオードの極性は金属電極10
が負の時が順方向、正の時が逆方向になる。この場合、
透光性阻止層はショットキダイオードにおけるシットキ
金属と類似の効果を与えている。また、この透光性阻止
層は透過率を50%以上にできるものであり、第3図と
全く同じ構造でホトダイオードとして動作するものであ
る。
ホトダイオードとしての特性は引例(特願昭56−15
3724)で示したn、i、p型の順で形成した非晶質
シリコンの上にITO透明電極を形成したホトダイオー
ドの特性より優れたものが得られる。
透光性阻止層13は透光性を良くするためにすなわち透
過率を20%以上にするためには層の厚さが50nm以
下でなければならず、阻止機能を保つためには2nm以
上の膜厚が必要である。より好ましくは5nmから20
nmの範囲を多用する。
また、透過性阻止層内に含まれる金属の量としては、0
.1〜20原子%が好ましい。これ以下では、阻止機能
が損こなわれ、これ以上では、透光性がそこなわれる。
より好ましくは1−10原子%を多用する。
以上説明したように、透光性阻止層を用いれば第3図の
構造で分離ダイオードとホトダイオードを形成すること
ができ、従来のように、ITOを用いることも、またp
型の非晶質シリコンを用いる必要もなく、第1図の密着
形センサを製作することが可能となる。
この透光性阻止層の作り方であるが非晶質シリコンの層
を形成し、その上にCr、Niなどの金属を蒸着し熱処
理を行なうと、非晶質シリコン中にCrあるいはNiが
拡散あるいは反応によって入りこむ、その後余分なCr
、Niなとの金属を除去すると透光性阻止層が非晶質シ
リコン上に残ることになり形成される。透光性阻止層の
膜厚あるいは含まれる金属の量は熱処理温度と時間によ
って決定される0通常100〜200℃の温度で5分〜
60分の処理時間を多用する。ここでは金属形成後熱処
理を行なう例で説明したが金属蒸着時に熱処理を加えて
もさしつかえない。
また、上述のように熱拡散あるいは反応によらなくとも
アルゴンと水素との雰囲気中でSLと金属(例えばCr
 、 N iなと)とを同時にスパッタ蒸着する方法で
も透光性阻止層を形成することができる。この場合、ス
パッタ蒸着の手段を使用するため幾分特性は劣化するが
組成や膜厚を精密に制御できる利点を有する。
〔発明の実施例〕
以下、本発明を実施例にて説明する。
実施例1 密着形センサの等価回路を第1図に示したが。
本発明はこのようなダイオード構成の一次元センサを製
作するのに最も適している。以下第5図を用いてその製
作工程を説明する。3はガラス基板であり、この上に基
板温度200℃でCr膜を0.2μm厚に真空蒸着、ス
パッタあるいは電子ビーム蒸着により形成し、その後ホ
トエツチング加工によりCr電極4を形成する。この上
にプラズマCVD (Chemical Vapor 
Deposition)法で基板温度230℃でPI(
、ガスとSiH4ガスとを混合(混合比P Hs / 
S i H4≧0.5 V%)したガスを用いて、Pを
含んだ(水素化)非晶質シリコン(n型)を300人形
成し、つぎにSiH。
ガス(H,やAr、N、で希釈してあっても良い)のみ
で水素化非晶質シリコン(i型)を5000人形成する
。この非晶質シリコン膜のうちダイオードとする部分の
みを残してエツチングする。つぎに全面に絶縁膜6(例
えばSin、)を1μm以上形成し、ホトエツチング加
工によりコンタクト穴at be ct dを形成する
。この上に基板温度を100〜250℃として1例えば
Crを0.1μm蒸着する。この時、このCrと非晶質
シリコン膜5とが接する部分に透光性阻止層15が形成
される。この後Crをエツチングで除去する。最後に上
部電極7を形成するための金属たとえばAQを蒸着しホ
トエツチングプロセスにより加工し上部電極あるいは配
線7を形成する。これで密着形センサが完成する。ここ
では電極4にCrを用いたがその他にもTa、NiCr
、Mo、W、AfltPt、Pdも使用できる。電極7
にはAfiを用いたがCr、Cr−Afi、Mow T
ip V、Zr。
Nb、Ta、W、Hf、Ni、Pt、Pdなども同様に
使用できる。さらに、透光性阻止層15をCrを用いて
形成したが同様にN i、Mo、W。
Ti、V、Zrt Nb、Ta、Hfe Pd、Pt。
Goなどの金属も使用できる。また、非晶質StはH,
F、N、C,O,Geなどを含有しても差支えない。こ
こでは透光性阻止層15を形成するための金属(Cr)
と上部w1.極7とを別々に形成したが、こJLを共用
しても何ら差支えないことはもちろんである。
なお、こうして作られた分離ダイオードの整流特性の例
を第7図に示す。図中の曲線のa、a’はそれぞれNi
を用いた透光性阻止層を有するダイオードの順方向特性
逆方向特性を示す。曲線す。
b′はそれぞれCrを用いた透光性阻止層を有するダイ
オードの順方向特性、逆方向特性を示す。
このようにこのダイオードは9衝程度の整流性を示すも
ので優れたものである。
実施例2 本実施例の断面図を第6図に示す。製作プロセスは実施
例1とほとんで同じであるが、非晶質シリコン膜5を形
成した後、全面に例えばNiを0.1pm蒸着し、その
後200℃、20分の熱動止層9が形成されるs N 
iをエツチングで除去し、その後Sin、をスパッタで
2μm形成する。以下は実施例1と全く同様の方法で密
着形センサを完成する。実施例2と実施例1の差は非晶
質シリコン膜5の上全面に透光性阻止層15があるか一
部分にあるかという点にある。ダイオードの電界の印加
のされ方は実施例2の方が良く、センサの特性は実施例
2の方が良い。
実施例3 本実施例は構造的には実施例2と全く同様である0本実
施例では透光性阻止層15をStとM。
とをターゲットにしたスパッタ蒸着で形成するところが
異なる点である。スパッタ雰囲気はArとH2ガスの混
合ガス中で5 X 10−” Torrである。
SiとMoとのターゲットの面積比は10:1とした。
なお、実施例1,2.3の如く形成した本発明の半導体
素子のセンサ表面を特願昭58−190745号明細書
に示されるように、Si、N、、SiO2゜PTO笛め
鯨話慮で厚謹奮、で*1自いシシ18 k+論φある。
〔発明の効果〕
本発明によれば、透明電極ITOを使用する必要がなく
、Inの拡散による劣化もなく、金属の蒸着、熱処理と
いう簡単な工程で透明電極が形成でき、しかも、P型の
非晶質シリコン膜も不必要になる。すなわち、密着形セ
ンサの製作プロセスの簡略化と特性の向上が図れるもの
である。例えば製作プロセスは2割程度軽減でき、特性
はセンサの感度特性において倍程度にできた。これを第
8図に示す。図中Cは実施例1によるセンサの特性、d
は第2図に示した従来センサの特性である。
なお、本発明による透光性阻止層はAuあるいはPtな
どのショットキメタルの1g膜でも等価的に一利用でき
ると思われるが、このような金属の薄膜(約100人)
は再現性、安定性、加工性に問題があるため実用できな
いものである。
【図面の簡単な説明】 第1図は密着形センサの等価回路、第2図は従来の密着
形センサの断面図、第3図、第4図は本発明のダイオー
ドの基本的構成を示す断面図、第5図、第6図は本発明
の実施例になる密着形センサの断面構造図、第7図、第
8図は各々本発明によるダイオードの整流特性と実施例
1によるセンサの特性を示す図である。 1・・・駆動回路、2・・・出力回路、3・・・絶縁性
基板、4・・・金属電極、5・・・Stを主体とする非
晶質シリコン、6・・・絶縁性膜、7・・・金属膜、8
・・・ITO透明電極、9・・・ガラス板、10・・・
金属電極、11・・・n型の非晶質シリコン、12・・
・i型の非晶質シリコン、13・・・透光性阻止層、1
4・・・金属電極、15・・・透光性阻止層、Dll・
・・分離ダイオード、D、・・・ホトダイオード。 k761 口 第2 図 ′yfJ3 図 第4 図 第 5 口 15 ′5fJt 図 第7 図 久 a万(γ) yJ 3 図 老デー(44:tl単位) 第1頁の続き 0発 明 者 笹 野 晃 国分 央研=

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、Siを主体とする非晶質膜を用いる半導体素子であ
    って、前記非晶質膜に接して、低抵抗の電子注入阻止層
    すなわちCr、Ni、Mo、W。 Ti、V、Zr、Nb、Ta、Hf、Pd。 Pt、Goの少なくとも一考を0.1〜20原子%含有
    する層が有ることを特徴とする半導体素子。 2、前記注入阻止層の厚さが2〜50nmであって、そ
    の表面上に被着物がないかもしくは透明な膜でおおられ
    ていることを特徴とする第1項記載の半導体素子。
JP59065727A 1984-04-04 1984-04-04 半導体素子 Pending JPS60210885A (ja)

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JP59065727A JPS60210885A (ja) 1984-04-04 1984-04-04 半導体素子

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JP59065727A JPS60210885A (ja) 1984-04-04 1984-04-04 半導体素子

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0228372A (ja) * 1988-04-20 1990-01-30 Konica Corp イメージセンサ
US5060041A (en) * 1987-11-12 1991-10-22 Ricoh Research Institute Of General Electronics Amorphous silicon photosensor
JPH077174A (ja) * 1993-01-28 1995-01-10 Gold Star Electron Co Ltd フォトダイオードおよびその製造方法

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5060041A (en) * 1987-11-12 1991-10-22 Ricoh Research Institute Of General Electronics Amorphous silicon photosensor
JPH0228372A (ja) * 1988-04-20 1990-01-30 Konica Corp イメージセンサ
JPH077174A (ja) * 1993-01-28 1995-01-10 Gold Star Electron Co Ltd フォトダイオードおよびその製造方法

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