JPS60233853A

JPS60233853A - 受光素子アレイ

Info

Publication number: JPS60233853A
Application number: JP59089074A
Authority: JP
Inventors: Toshiyuki Iwabuchi; 岩渕　俊之; Yuichi Masaki; 裕一正木; Akira Uchiyama; 章内山
Original assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Current assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Priority date: 1984-05-02
Filing date: 1984-05-02
Publication date: 1985-11-20

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】（発明の技術分野）この発明はｐｉｎ構造を有する受光素子アレイに関する
。

（背景技術の説明）従来から種々の使用目的に適用される多くのタイプの受
光素子アレイが提案されている。

第２図はこのような受光素子アレイのうちｐｉｎ構造の
感光部を有する例を示す断面図である。

第２図に示す構造では、２０はガラス等から成る透明基
板、２１はこの基板２０上に被着した透明電極である。

２２はアモルファスシリコン（以下ａ　−８ｉという）
からなるｐｉｎ構造の感光部で、各受光素子毎に分離形
成されている。この感光部２２は透明電極２１側から、
ｐ型ａ−Ｓｉｌｊ２３、ｉ型ａ−９ｉ中間層２４及びｎ
型＆−Ｓｉ層２５で構成されている。さらに、２６はｎ
型ａ−３ｉ層２５上の一部分を除いて全てを被覆する表
面保護膜、２７はｎ型ａ　−９ｉ層２５の一部分を露出
させるために選択的に除去して形成された窓、２８はｎ
型ａ−９：層２５の露出面上に形成された金属電極であ
る。

この構造の受光素子アレイに光りを照射すると、これが
透明基板２０、透明電極２！を透過し、感光部２２に入
射する。感光部２２中で、こ、の入射した光の強度に比
例した量の電子・正孔対が創成されるので、透明電極２
１と、金属電極２Ｂとの間に逆バイアス電圧を印加する
と、光強度応じた電流を取り出すことが出来る。

（解決すべき問題点）しかしながら、この構造の受光素子アレイでは、表面保
護膜２Ｂをパターニングするに当り、下側の透明電極２
１に金属電極２８の材料が短絡を起さないようにするた
め、サイドエツチングとマスクのずれを考慮して、ｎｙ
！！１ａ−３ｉ層の領域よりも小さい窓２７を保護層２
６に開けているので、ｎ型ａ　−９ｉ層２５の表面のう
ち周縁側にある幅を持たせて金属電極２８と接触しない
非接触領域２５ａを設けている。

この非接触領域２５ａには、金属電極２Ｂとの接触領域
２５ｂに比べて、両電極２１及び２８間の逆バイアス電
圧が正確に印加されないので、この部分で発生した電子
・正孔が両電極２１及び２８に達するのに時間がかかり
、これがため、照射光りの強度変化に対する光電法変化
の応答速度（以下、光応答速度という）が遅いという欠
点があった。

さらに、この発光素子アレイの信頼性を向上させるため
、一般には、表面保護膜２６を被着するが、この場合、
感光部２２の、エツチングにより現われた端面２２ａに
おける表面保護膜２Ｂの段差被覆性に問題がある。

このような被覆性の悪い表面保護膜が生じないようにす
るためには、この保護膜を厚く被着することが必要とな
り、その結果、表面保護膜の被着に要する時間が長くな
るという欠点があった。

さらに、この表面保護膜２Ｂが厚いと、金属電極２８と
透明電極２１から接続用の端子を外部に取り出すための
保護膜の開孔作業に障害が生じ、作業が困難となるとい
う欠点もあった。

（発明の目的）この発明の目的は光応答速度が速く、しかも、段差被覆
性が良好で、作成の容易かつ簡単な受光素子アレイを提
供することにある。

（問題点を解決すべき手段）この目的の達成を図るため、この発明によれば、基板上
に第一電極と、この第−電極側から第一導電型層、中間
層及び第二導電型層で構成したｐｉｎ構造としてなる感
光部と、第二電極と、保護膜とを具える受光素子を配列
して成る受光素子アレイにおいて、これら基板、第一電
極、第−導電型層及び中間層をそれぞれ各受光素子に対
する共通層とし、この共通の中間層上に前述の保護膜を
具え、この保護膜に中間層の表面を部分的に露出させる
複数個の窓を設け、前述の第二導電型層は前述の窓を介
して前述の中間層の露出面上に個別的に形成し、前述の
第二電極は第二導電型層上に個別的に形成１て成ること
を特徴とする。

（作用）このように構成す２れば、第二導電型層が互いに分離し
ていると共に、第二導電型層が中間層と接触している範
囲でこの第二導電型層の全面が第二電極と接触している
ので、バイアス電圧が正確に印加され、光応答速度が速
くなる。

さらに、第−導電型層及び中間層は各受光素子に共通と
なっているので、これらの層の表面が平担となっており
、これがため、表面保護膜の被覆性が極めて良好となり
、従って１表面保護膜を薄く被着させれば良く、そのた
めの作業時間を短縮することが出来る。

さらに、第二導電型層が互いに分離されていることによ
り、隣接する受光素子のビット電流が回り込むことがな
く、各受光素子毎の正確な光電流を取出すことが出来る
。

（実施例の説明）以下、図面につき、この発明の詳細な説明する。

第１図波はこの発明の詳細な説明するための路線的断面
図である。尚、図示の簡略化のため、断面を表わすハツ
チング等を一部分を除き、省略しである。

１１ｉ１図は基板側から光りを照射して使用するタイプ
の受光素子アレイを示す、ｌはガラス、合成樹脂、或い
は、その他の任意好適な材料から成る透明基板である。

２はこの透明基板ｌ上に被着した第一電極を構成する透
明電極で、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）　、その他の
光透過性の導電材料であれば良い、インジウム錫酸化物
とする場合には、インジウム酸化物に対して約５％の錫
酸化物を混合し酸素雰囲気中で電子ビーム或いはスパッ
タ等で蒸着するのが良い。特に感光部がａ　−５ｉの場
合には、インジウム錫酸化物上へ錫酸化物を蒸着し、二
層膜とすることが多い。

３は感光部で、この透明電極２の被着形成後、ａ−５ｉ
を被着して形成する。このａ　−Ｓｉの層形成は、シラ
ン（ＳｉＨａ　）ガスを高周波グロー放電で分解するこ
とによって、２００〜３００℃という低温で行うことが
出来る。この形成工程において、例えば、シランガスに
対して５００〜１００００ｐｐ■のジポラン（Ｂ２　Ｈ
＆　）を混合して第一導電型層であるｐ型ａ−Ｓｉ層４
を５０〜１００ＯＡの厚さに積層し、次にシランガスに
対して少量（ｔｏｏ　ｐｐｍ以下）のジポラン（Ｂ２　
Ｈ６）を混合してｐ型層４上に中間層としてのｉ型ａ−
Ｓｉ層５を０．５〜１．５１Ｌｍの厚さに積層する。さ
らに、後述する保護膜の窓を介して中間層５上に第二導
電型層であるｎ型ａ　−Ｓｉ層６を形成するが、これは
シランガスに対して５００〜１１００００ｐｐのホスフ
ィン（ＰＨ３）を混合して中間層５上に１００〜２００
ＯＡの厚さで積層する。このようにして、第一導電型層
４、中間層５及び第二導電型層６から成るａ−Ｓｉの感
光部３を被着することが出来る。

次に、絶縁性を有する表面保護膜７を中間層５上に形成
する。この保護膜（絶縁膜）７として、スパッタ法によ
って、シリコン酸化膜、アルミナ等を形成しても良いが
、グロー放電法を用いると、同じ°装置で空気中に晒さ
れずに連続して保護膜７を被着出来るので、この発明に
おいては後者のグロー放電法を使用するのが好適である
。この場合、シリコン酸化膜（５ｉＯｘ）はＳｉＨ４と
亜酸化窒素（？ｈ、　０）とを用いれば良く、シリコン
窒化膜（ＳｉＮｘ）はＳ　ｉＨ４とアンモニア（ＮＨ３
）とを用いるか或いはＳｉＨ，と窒素（Ｎ２）とを用い
れば良い。

保護膜７の成膜が終了したならば、受光素子に対応する
、保護膜の部分に窓８を開ける。この窓開けは通常のホ
トリソグラフィ技術におけるエツチングで行う、その後
に、このようにして得られた部材の全面上に前述した方
法で第二導電型層６ヲ成膜し、続いてアルミニウム、ク
ロム、ニクロム、又はその他の電極材料を蒸着してこれ
をエツチングして第二電極（金属電極）９を形成する。

次に、例えば、このパターニングにより得られた金属電
極９をマスクにして下側の第二導電型層、すなわち、ｎ
型ａ−Ｓｉ層６をエツチングして金属電極９と同一の形
状にする。このエツチングは四塩化炭素（ＣＦａ　）に
酸素（０２）を数％添加したガスを用いたドライエツチ
ング法で行うのが一般的である。また、この方法である
と、ｎ型ａ−Ｓｉ層６のエツチング速度に比較して保護
膜７のエツチング速度は非常に遅いため、保護膜７は除
去虞れず、従って、第二電極９の下側部分以外のｎ型ａ
−Ｓｔ層６のみが除去され、基板面に対して垂直な方向
から見て、第二電極９と同一形状の第二導電型層６が残
存する。

このようにして、基板ｌ、第一電極２、感光部３及び第
二電極９から成る受光素子が共通基板上に多数配列して
得ら−れた受光素子アレイへ光りを透明基板ｌ側から照
射すると、この光が透明基板１及び透明電極２を透過し
て感光部３に入射する。この入射光の光強度に応じた電
子Φ正孔対等のキャリアが感光部３に発生する。この状
態で、透明電強２と金属電極８との間へ逆バイアス電圧
を印加すると、これらキャリアを光電流として取り出す
ことが出来る。

次に、この発明の受光素子アレイを構成する受光素子と
、第１図に示した従来構造の受光素子とにおいて、光応
答時間の比較実験した結果の一例を次表Ｉに示す。

表Ｉこの実験では、光の点灯時間を１０ミリ秒、消灯時間を
１０ミリ秒と変調し、波長８８０ｎ層の発光ダイオード
を用いた。受光部は直径３層履の円形であり、従来例に
おける金属電極と接しない感光部の領域（第２図に２５
ａで示す部分）の幅は０．２５ｍｍであった。

この実験結果から明らかなように、この発明の受光素子
の光応答時間は従来例の約１／２０と速くなっているこ
とが確認された。

この発明は上述した実施例にのみ限定されるものではな
い。

例えば、感光部３の第一導電型層をｎ型層とし、かつ、
第二導電型層をｐ型層としても良い。

さらに、感光部をａ−３ｉで形成したが、これに限定す
るものではなく、任意好適な材料でｐｉｎ型構造に形成
しても良い。

さらに、保護膜の窓を介して中間層上に形成する第二導
電型層の厚さを任意好適な厚さとすることが出来る。こ
の場合、この第二導電型層の下側の面が中間層と接触し
ている範囲と同一の範囲においてこの第二導電型層の上
側面が第二電極と接触するように構成する。

さらに、上述した実施例では、基板側から光を入射させ
るタイプの受光素子アレイにつき説明したが、第二電極
を透明電極として構成して基板とは反対側から光を入射
させるように構成しても良い。

（発明の効果）上述した説明から明らかなように、この発明の受光素子
アレイによれば、第二導電型層が互いに分離していると
共に、第二導電型層が中間層と接触している範囲でこの
第二導電型層の全面が第二電極と接触しているので、バ
イアス電圧が正確に印加され、光応答速度が速くなると
いう利点がある。

さらに、第−導電型層及び中間層は各受光素子に共通と
なっているので、これらの層の表面が平担となっており
、これがため、表面保護膜の被覆性が極めて良好となり
、従って、表面保護膜を薄く被着させれば良く、そのた
めの作業時間を短縮することが出来るという利点がある
。

このように、この発明の受光素子アレイは光応答性が速
く、表面保護膜の被覆性も良いので、高速高密度のライ
ンセンサや、面センサに利用して好適である。

この受光素子アレイは二次元或いは三次元配列として形
成することが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の受光素子アレイの実施例を示す路線
的断面図、第２図は従来の受光素子アレイを示す路線的断面図であ
る。１・・・基板、　２・・・第一電極３・・・感光部、　４・・・第一導電型層５・・・中間
層、　６・・・第二導電型層７・・・保護膜、　８・・
・（保護膜の）窓９・・・第二電極。特許出願人　沖電気工業株式会社第１図２２ａ　２’Ａ２５ｂ　Ｍ手続補正書昭和６０年１月２３日特許庁長官　本質　学　殿ｌ事件の表示　昭和５９年特許願８９０７４号？発明の
名称受光素子アレイ３補正をする者事件との関係　特許出願人住所（〒−１０５）東京都港区虎ノ門１丁目７番１２号名称（０２９）沖電気工業株式会社代表者　橋本　南海男４代理人　〒１７０−　廿（９８Ｂ）５５６３住所　東
京都豊島区東池袋１丁目２０番地５池袋ホワイトハウス
ビル８０５号氏名　（８５４１）弁理士　大垣　孝５補正命令の日付　自発６補正の対象明細書の発明の詳細な説明の欄７補正の内容別紙の通り（１）、明細書の第１Ｏ頁第８行の「透明電強」を「透
明電極」と訂正する。

Claims

【特許請求の範囲】

基板上に共通第一電極と、該第−電極側から第一導電型
層、中間層及び第二導電型層で構成したｐｉｎ構造とし
てなる感光部と、第二電極と、保護膜とを具える受光素
子を配列して成る受光素子アレイにおいて、前記基板、
第一電極、第−導電型層及び中間層をそれぞれ各受光素
子に対し共通層とし、この共通の中間層上に前記保護膜
を具え、該保護膜に該中間層の表面を部分的に露出させ
る複数個の窓を設け、前記第二導電型層は故意を介して
前記中間層の露出面上に個別的に形成し、前記第二電極
は該第二導電型層上に個別的に形成して成ることを特徴
とする受光素子アレイ。