JPS6064465A - 非晶質シリコンイメ−ジセンサ - Google Patents
非晶質シリコンイメ−ジセンサInfo
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- JPS6064465A JPS6064465A JP58172554A JP17255483A JPS6064465A JP S6064465 A JPS6064465 A JP S6064465A JP 58172554 A JP58172554 A JP 58172554A JP 17255483 A JP17255483 A JP 17255483A JP S6064465 A JPS6064465 A JP S6064465A
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components 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
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/146—Imager structures
- H01L27/14665—Imagers using a photoconductor layer
Landscapes
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は非晶質シリコンを用いたイメージセンサに関す
るものである。
るものである。
ファクシミリを家庭内に普及するために装置の小型化が
望まれている。このような装置ｒＣの小型化にあたって
最も障害となっているのが光電変換系の大きさである。
望まれている。このような装置ｒＣの小型化にあたって
最も障害となっているのが光電変換系の大きさである。
従来のファクシミリの光電変換デバイス（以下イメージ
センサと略す）はＭＯＳ形あるいはＣＣＤ形等の半導体
ＩＣが用いられてきた。しかしこの学力８体イメージセ
ンサはチップの大きさが数ｍｍ角とｌトさく、例えば２
０ ａｍ幅のＡ４版原稿を電気信号に変換ｊるＫは原稿
像を数ｍｍ幅に縮少するための光学系が必要であり、そ
のための光路長（Ａ４版幅で５０〜６０ ａｍ ）の確
保が装置ｒＪ、小型化のネックになってきた。
センサと略す）はＭＯＳ形あるいはＣＣＤ形等の半導体
ＩＣが用いられてきた。しかしこの学力８体イメージセ
ンサはチップの大きさが数ｍｍ角とｌトさく、例えば２
０ ａｍ幅のＡ４版原稿を電気信号に変換ｊるＫは原稿
像を数ｍｍ幅に縮少するための光学系が必要であり、そ
のための光路長（Ａ４版幅で５０〜６０ ａｍ ）の確
保が装置ｒＪ、小型化のネックになってきた。
この問題解決法として密Ｎ型イメージセンサとよばれる
イメージセンサが注目されている。これは原稿幅と同じ
寸法の光電変換領域をもった大型のイメージセンサで、
原稿に密着させて用いるので、原稿像を縮少するための
レンズ光学系を使用しなくてもよいため装置り、の大幅
な小型化が達成される。
イメージセンサが注目されている。これは原稿幅と同じ
寸法の光電変換領域をもった大型のイメージセンサで、
原稿に密着させて用いるので、原稿像を縮少するための
レンズ光学系を使用しなくてもよいため装置り、の大幅
な小型化が達成される。
このような暫看型イメージセンサに使用される光電変換
材料としては、すぐれた光電変換特性を有し、かつ大面
積に一様に形成できることが必要である。このような材
料として、砒素−セレン−テルル系アモルファス半導体
や硫化カドミウム。
材料としては、すぐれた光電変換特性を有し、かつ大面
積に一様に形成できることが必要である。このような材
料として、砒素−セレン−テルル系アモルファス半導体
や硫化カドミウム。
セレン化カドミウム等を使用したものが現在研究開発中
であるが、これらの材料は砒素、カドミウムセレンのよ
うな公害物質が含まれていた９、熱的安定性が悪いなど
の問題点があった。
であるが、これらの材料は砒素、カドミウムセレンのよ
うな公害物質が含まれていた９、熱的安定性が悪いなど
の問題点があった。
一方、低価格太陽電池用材料として最近注目されている
非晶質シリコンはすぐれた光導電材料であり、すでに太
陽電池の他、電子写真や撮像用ビディコンへの応用研究
が開始されている。この非晶連シリコンは通常モノシラ
ンのグロー放電分解、または、シリコンの反応性スパッ
タで形成され。
非晶質シリコンはすぐれた光導電材料であり、すでに太
陽電池の他、電子写真や撮像用ビディコンへの応用研究
が開始されている。この非晶連シリコンは通常モノシラ
ンのグロー放電分解、または、シリコンの反応性スパッ
タで形成され。
大面積で均一な薄膜が容易に得られること、また構成物
質は無公害なシリコンと水素であることなどの特長を有
する。
質は無公害なシリコンと水素であることなどの特長を有
する。
非晶質シリコンｔ−密着型イメージセンサに応用する場
合には、非晶質シリコンの暗時の抵抗率が１０９〜１０
１２Ω−ｅｍと比較的大きいことを利用し。
合には、非晶質シリコンの暗時の抵抗率が１０９〜１０
１２Ω−ｅｍと比較的大きいことを利用し。
且つ光導電率が硫化カドミウム等に比べて小さいことか
ら蓄積型で動作させるようにする。この蓄積型の動作は
走査時間内に光により発生した電荷によってセンサ表面
に保持されていた電荷を消去する方法がとられている。
ら蓄積型で動作させるようにする。この蓄積型の動作は
走査時間内に光により発生した電荷によってセンサ表面
に保持されていた電荷を消去する方法がとられている。
このため暗時に轢走査時間中にセンサ表面に与えられた
電荷を保持する必要がある。従って１０９〜１０１２Ω
−ｃｍ の抵抗率をもつ非晶質シリコンをイメージセン
サとして使うには、更に見かけ上の抵抗率を大きくする
ために、電極からの電荷の注入全阻止するブロッキング
構造にすることが望ましい。
電荷を保持する必要がある。従って１０９〜１０１２Ω
−ｃｍ の抵抗率をもつ非晶質シリコンをイメージセン
サとして使うには、更に見かけ上の抵抗率を大きくする
ために、電極からの電荷の注入全阻止するブロッキング
構造にすることが望ましい。
この電極からの電荷の注入を阻止するために。
電子に対するブロッキング層として、Ｐ型非晶ａシリコ
ン、正孔に対するブロッキング層としてＳｉ３Ｎ４，５
ｉ０２等の透明誘電膜を用いる。この２つのブロッキン
グ層により、実用上十分な電荷保持能力が得られること
が知られている。
ン、正孔に対するブロッキング層としてＳｉ３Ｎ４，５
ｉ０２等の透明誘電膜を用いる。この２つのブロッキン
グ層により、実用上十分な電荷保持能力が得られること
が知られている。
ところが、この透明誘電膜の膜厚は光によって生成した
キャリアを電極に輸送する必要があることから約３００
Ａ以下と非常に薄くしなければならない。一方センサ基
板上には共通電極による段差（１００ＯＡ程度）がある
ために、この段差の部分で透明誘電膜が局所的に薄くな
る。その結果ブロッキング効果が不完全になり暗時の電
荷保持特性が悪くなることがあった。
キャリアを電極に輸送する必要があることから約３００
Ａ以下と非常に薄くしなければならない。一方センサ基
板上には共通電極による段差（１００ＯＡ程度）がある
ために、この段差の部分で透明誘電膜が局所的に薄くな
る。その結果ブロッキング効果が不完全になり暗時の電
荷保持特性が悪くなることがあった。
本発明は非晶質シリコン密着型イメージセンサの段差に
よるブロッキング効果の不完全性を軽減し、暗時の電荷
保持特性を改善するものである。
よるブロッキング効果の不完全性を軽減し、暗時の電荷
保持特性を改善するものである。
本発明によれば、直線状に窓が開けられた遮光膜と透明
導電膜からなる共通電極と複数個の分離された金属電極
群からなる個別電極との間に１０１０Ω・０ｍ以上の高
抵抗非晶質シリコンが形成されている非晶質シリコンイ
メージセンサにおいて、非晶質シリコンと透明導電膜の
間に光学的バンドギャップが２．４ｅＶ以上２．９ｅＶ
以下の非晶質シリコンカーバイト（以下ＳｉＣと略−ｊ
）を膜厚３００Ａ〜３０００Ａ挿入することを特徴とす
る非晶質シリコンイメージセンサが得られる。
導電膜からなる共通電極と複数個の分離された金属電極
群からなる個別電極との間に１０１０Ω・０ｍ以上の高
抵抗非晶質シリコンが形成されている非晶質シリコンイ
メージセンサにおいて、非晶質シリコンと透明導電膜の
間に光学的バンドギャップが２．４ｅＶ以上２．９ｅＶ
以下の非晶質シリコンカーバイト（以下ＳｉＣと略−ｊ
）を膜厚３００Ａ〜３０００Ａ挿入することを特徴とす
る非晶質シリコンイメージセンサが得られる。
従来から知られているように’ ”’３Ｎ４，５ｉ０２
等の透明誘電体膜は正孔のブロッキング層として働くが
、光によって発生したキャリアが電極に輸送されるには
膜厚を３００Ａ以下にする必要がある。一方、ＳｉＣ膜
はこれら透明誘電体膜と同じように電極からの正孔の注
入を阻ＩＩ−する効果があ以下の厚い膜でも光によって
発生したキャリアが電極に達し、センサとして動作する
ことが実験に、ｃｖ確かめられた。このようなＳｉＣ膜
をセンサの正孔のブロッキング層として用いることの利
点を次に述べる。
等の透明誘電体膜は正孔のブロッキング層として働くが
、光によって発生したキャリアが電極に輸送されるには
膜厚を３００Ａ以下にする必要がある。一方、ＳｉＣ膜
はこれら透明誘電体膜と同じように電極からの正孔の注
入を阻ＩＩ−する効果があ以下の厚い膜でも光によって
発生したキャリアが電極に達し、センサとして動作する
ことが実験に、ｃｖ確かめられた。このようなＳｉＣ膜
をセンサの正孔のブロッキング層として用いることの利
点を次に述べる。
密着型イメージセンサは遮光膜や共通電接が必要なので
、正孔のブロッキング層と非晶質シリコンを堆積させる
直前のセンサ基板の表面にＦｉｉｏｏ。
、正孔のブロッキング層と非晶質シリコンを堆積させる
直前のセンサ基板の表面にＦｉｉｏｏ。
λ前後の凹凸が存在する。３００ Ｘ以下のＳｉ３Ｎ４
や５ｉ０２ の薄膜を基板全面に均一に堆イ直させよう
としても段差部分が局所的に薄くなってしまい電荷保持
機能が低下する。ところがＳｉＣｋブロッキング層とし
て用いると、３００λ以上の膜厚でもセンサとして動作
するため、この段差切れによる特性の低下が起こり難く
なるという利点が生まれる。
や５ｉ０２ の薄膜を基板全面に均一に堆イ直させよう
としても段差部分が局所的に薄くなってしまい電荷保持
機能が低下する。ところがＳｉＣｋブロッキング層とし
て用いると、３００λ以上の膜厚でもセンサとして動作
するため、この段差切れによる特性の低下が起こり難く
なるという利点が生まれる。
ところでブロッキング層が厚くなると、この層での光の
吸収量が増え光電変換層として働く非晶質シリコンにま
で到達する光が減少してしまうおそれがある。しかし％
ＳｉＣの光学的バンドギャップは２．８ｅＶ程度のも
のが得られる。２．８ｅＶのエネルギーヲ特りフオトン
の波長は４４’３ｎｍなので、５００ｎｍ 以上の波長
の光に対するＳｉＣの吸収係数は小さく、透明であると
みなせる。このよりなＳｉＣ膜の透過特性を利用した例
として、太１ｆｔ、５ 電池の入射側ＶｃＳｉＣを用い
ることにより接合部分に効率よく光が達するために光電
変換効率が良くなることが知られている。イメージセン
サの原稿照明用光源は発光中心波長が５５０ ｎｍ の
ＬＥＤを使用している。従ってブロッキング層は５００
〜６００ ｎｍの光に対する吸収が少なければ良いので
、ＳｔＣのブロッキング層を厚くしても光の吸収が問題
になることはない。
吸収量が増え光電変換層として働く非晶質シリコンにま
で到達する光が減少してしまうおそれがある。しかし％
ＳｉＣの光学的バンドギャップは２．８ｅＶ程度のも
のが得られる。２．８ｅＶのエネルギーヲ特りフオトン
の波長は４４’３ｎｍなので、５００ｎｍ 以上の波長
の光に対するＳｉＣの吸収係数は小さく、透明であると
みなせる。このよりなＳｉＣ膜の透過特性を利用した例
として、太１ｆｔ、５ 電池の入射側ＶｃＳｉＣを用い
ることにより接合部分に効率よく光が達するために光電
変換効率が良くなることが知られている。イメージセン
サの原稿照明用光源は発光中心波長が５５０ ｎｍ の
ＬＥＤを使用している。従ってブロッキング層は５００
〜６００ ｎｍの光に対する吸収が少なければ良いので
、ＳｔＣのブロッキング層を厚くしても光の吸収が問題
になることはない。
このように、正孔のブロッキング層としてＳｉＣ膜を用
いるとブロッキング層の膜厚を厚くすることができ、そ
の結果段差の影響を軒減し暗時の電荷保持特性が良くな
る。
いるとブロッキング層の膜厚を厚くすることができ、そ
の結果段差の影響を軒減し暗時の電荷保持特性が良くな
る。
次に本発明の実施例を図面にｘｖｑ明する。第１図は本
発明の一実施例として非晶質シリコンを用いた密着型イ
メージセンサの概略斜視図である。
発明の一実施例として非晶質シリコンを用いた密着型イ
メージセンサの概略斜視図である。
透明ガラス基板１１上に幅１００μｍ の窓をあけた幅
３ｍｍ長さ２０ｃｍ厚さ１００ＯＡの クロムの遮光膜
１２と、該遮光膜１２による段差全軽減するためにスパ
ッタリング法を用いて堆積させた５ｏｏｏＸの５ｉ０２
膜１３と、幅２ ｍｍ−ｐｉｅさ２０ｃｍ厚さ５００
λの透明尋’ｔＪＬ膜（例えば酸化インジウムスズ）１
４を 順次積層してセンサ基板とする。
３ｍｍ長さ２０ｃｍ厚さ１００ＯＡの クロムの遮光膜
１２と、該遮光膜１２による段差全軽減するためにスパ
ッタリング法を用いて堆積させた５ｏｏｏＸの５ｉ０２
膜１３と、幅２ ｍｍ−ｐｉｅさ２０ｃｍ厚さ５００
λの透明尋’ｔＪＬ膜（例えば酸化インジウムスズ）１
４を 順次積層してセンサ基板とする。
このセンサ基板の表面には遮光膜１２及び透明導電膜１
４による１０００λ程度の段差が存在する。この基板上
に正孔のブロッキング層としてＳｉＣ膜１５葡１０００
λ、ボロンを５ＰＰＩＴｌドープした昼抵抗非晶質シリ
コン１６ｆ：２．５μｍ、ホロンを２５０ ＰＰｍドー
プしたＰ型非晶質シリコン１７を０．３μｍ形成する。
４による１０００λ程度の段差が存在する。この基板上
に正孔のブロッキング層としてＳｉＣ膜１５葡１０００
λ、ボロンを５ＰＰＩＴｌドープした昼抵抗非晶質シリ
コン１６ｆ：２．５μｍ、ホロンを２５０ ＰＰｍドー
プしたＰ型非晶質シリコン１７を０．３μｍ形成する。
この非晶質シリコンお工ひＳｉＣはシランあるいはシラ
ンとＣ２Ｈ４等の気体を０．０５〜５Ｔｏｒｒの真空度
に保った装置内でグロー放電分解法で形成するが、シリ
コンの反応性スパッタ法でも形成可能である。最後にり
幅１００μｍ、８素子／ｍｍの密度にエツチング加工し
て個別電極を形成する。
ンとＣ２Ｈ４等の気体を０．０５〜５Ｔｏｒｒの真空度
に保った装置内でグロー放電分解法で形成するが、シリ
コンの反応性スパッタ法でも形成可能である。最後にり
幅１００μｍ、８素子／ｍｍの密度にエツチング加工し
て個別電極を形成する。
第１図からもわかるようにセンサ基板表面には遮光膜１
２と透明導電１換１４による段差が１０００Ａ程度存在
する。正孔のブロッキング層として３００Ａ以下の５ｉ
ａＮ４やＳｉＯ２を用いると、この断差部分においてブ
ロッキング効果が不児全になり、電荷保持特性が悪くな
ることがあった。
２と透明導電１換１４による段差が１０００Ａ程度存在
する。正孔のブロッキング層として３００Ａ以下の５ｉ
ａＮ４やＳｉＯ２を用いると、この断差部分においてブ
ロッキング効果が不児全になり、電荷保持特性が悪くな
ることがあった。
一方１本発明のＳｉＣをブロッキング層として用も光に
工つて発生したキャリアは電極に到達することが実験に
より８かめられた。従って、厚いＳｉＣ膜を正孔のブロ
ッキング隅として用いることにより、断差によるブロッ
キング層の欠１（１が発生する伽率が少なくなり、ビッ
ト欠陥を防ぐことができた。
工つて発生したキャリアは電極に到達することが実験に
より８かめられた。従って、厚いＳｉＣ膜を正孔のブロ
ッキング隅として用いることにより、断差によるブロッ
キング層の欠１（１が発生する伽率が少なくなり、ビッ
ト欠陥を防ぐことができた。
以上のように本発明によると非晶質シリコン密着型イメ
ージセンサの段差によるブロッキング効只の不完全性を
軽減し、暗時の電荷保持ゲｒ性を改善できる効果がある
。
ージセンサの段差によるブロッキング効只の不完全性を
軽減し、暗時の電荷保持ゲｒ性を改善できる効果がある
。
第１図は本発明の一実施例の斜視１′２１である。図中
１１・・・・・・透明ガラス基板、１２・−・・・・ク
ロム遮光膜、１３・・・・−・Ｓ ｉｏｚ膜、１４・・
・・・・透明導電膜。 １５・・・・・・ＳｉＣブロッキン層、１６・・・・・
・ 高抵抗非晶質シリコン層、１７・・・・・・Ｐ型非
晶ＴＩシリコン層、１８・・・・・・クロム電極、１９
・・・・・・金電極、２０・・・・・・入射光音それぞ
れ示す。 ′−一、′
１１・・・・・・透明ガラス基板、１２・−・・・・ク
ロム遮光膜、１３・・・・−・Ｓ ｉｏｚ膜、１４・・
・・・・透明導電膜。 １５・・・・・・ＳｉＣブロッキン層、１６・・・・・
・ 高抵抗非晶質シリコン層、１７・・・・・・Ｐ型非
晶ＴＩシリコン層、１８・・・・・・クロム電極、１９
・・・・・・金電極、２０・・・・・・入射光音それぞ
れ示す。 ′−一、′
Claims (1)
- 直線状に窓が開けられた遮光膜と透明導電膜からなる共
通電極と複数個の分離された金属電極群からなる個別電
極との間に１０”ＯΩ・０ｍ以上の高抵抗非晶質シリコ
ンが形成されている非晶質シリコンイメージセンサにお
いて、非晶質シリコンと透明導電膜の間に光学的バンド
ギャップが２．４ｅＶ以上２．９ｅＶ以下の非晶質シリ
コンカーバイ）’（ｃ−膜厚３００〜３０００Ａ挿入す
ることを特徴とする非晶質シリコンイメージセンサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58172554A JPS6064465A (ja) | 1983-09-19 | 1983-09-19 | 非晶質シリコンイメ−ジセンサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58172554A JPS6064465A (ja) | 1983-09-19 | 1983-09-19 | 非晶質シリコンイメ−ジセンサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6064465A true JPS6064465A (ja) | 1985-04-13 |
| JPH0523072B2 JPH0523072B2 (ja) | 1993-03-31 |
Family
ID=15944007
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58172554A Granted JPS6064465A (ja) | 1983-09-19 | 1983-09-19 | 非晶質シリコンイメ−ジセンサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6064465A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6331164A (ja) * | 1986-07-24 | 1988-02-09 | Nec Corp | 光電変換素子アレ− |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59129462A (ja) * | 1983-01-14 | 1984-07-25 | Oki Electric Ind Co Ltd | 光ラインセンサ |
| JPS59202663A (ja) * | 1983-05-04 | 1984-11-16 | Toshiba Corp | 光電変換部材 |
-
1983
- 1983-09-19 JP JP58172554A patent/JPS6064465A/ja active Granted
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59129462A (ja) * | 1983-01-14 | 1984-07-25 | Oki Electric Ind Co Ltd | 光ラインセンサ |
| JPS59202663A (ja) * | 1983-05-04 | 1984-11-16 | Toshiba Corp | 光電変換部材 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6331164A (ja) * | 1986-07-24 | 1988-02-09 | Nec Corp | 光電変換素子アレ− |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0523072B2 (ja) | 1993-03-31 |
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