JPS61236173A - Amorphous silicon optical sensor - Google Patents

Amorphous silicon optical sensor

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Publication number
JPS61236173A
JPS61236173A JP60076527A JP7652785A JPS61236173A JP S61236173 A JPS61236173 A JP S61236173A JP 60076527 A JP60076527 A JP 60076527A JP 7652785 A JP7652785 A JP 7652785A JP S61236173 A JPS61236173 A JP S61236173A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
amorphous silicon
electrode
silicon layer
optical sensor
carbon atoms
Prior art date
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Pending
Application number
JP60076527A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Katsufumi Kumano
勝文 熊野
Koichi Haga
浩一 羽賀
Kenji Yamamoto
健司 山本
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.)
RICHO OYO DENSHI KENKYUSHO KK
Ricoh Co Ltd
Original Assignee
RICHO OYO DENSHI KENKYUSHO KK
Ricoh Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by RICHO OYO DENSHI KENKYUSHO KK, Ricoh Co Ltd filed Critical RICHO OYO DENSHI KENKYUSHO KK
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Publication of JPS61236173A publication Critical patent/JPS61236173A/en
Priority to US07/309,688 priority patent/US5140397A/en
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    • 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
    • H01L31/09Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation
    • H01L31/095Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation comprising amorphous semiconductors

Abstract

PURPOSE:To improve the S/N ratio and to uniformalize the characteristics of elements, by providing a first amorphous silicon layer containing oxygen and carbon atoms to be contacted with a first electrode and adapted to have photoconductivity and a specific resistivity in a specific optical band gap region. CONSTITUTION:An ITO film is formed on a transparent 1 by the vacuum vapor deposition and, successively, a first electrode (discrete electrode) is formed thereon. The structure is then set in a CVD apparatus. A gas mixture of CO2 and SiH4 is introduced in the apparatus so that a first amorphous silicon layer 3 added with oxygen and carbon atoms is formed by the glow discharge decomposition. Subsequently, SiH4 is introduced so that a second amorphous silicon layer 4 is formed by the glow discharge decomposition. Finally, a second electrode (common electrode) 5 is provided. The amorphous silicon layer 3 thus produced has photoconductivity in the optical band gap region of 2.0eV or more and has a resistivity of 10<12>-10<15>OMEGAcm in the dark state. Accordingly, a high S/N ratio can be obtained and each element corresponding to each discrete electrode is allowed to have uniform characteristics.

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、非晶質シリコン膜を用いた光センサに関する
ものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Field of Industrial Application) The present invention relates to an optical sensor using an amorphous silicon film.

(従来の技術) 従来の非晶質光センサとしては、Cd5−CdSe系、
S e−T e−A s系、非晶質シリコン系のものが
知られているが、このうちCd5−CdSe系のものは
光応答速度が遅く、またS e−T e−A s系のも
のは低い温度で結晶化する等の問題が多く、高密度、高
速動作の、良好な素子を得ることは難しい。そこで、新
しい材料として非晶質シリコンが開発され、薄膜で大面
積素子の作製が可能、光吸収係数が大きく、光導電特性
が優れている等の利点を有する非晶質シリコン光センサ
が注目されている。
(Prior art) Conventional amorphous optical sensors include Cd5-CdSe type,
S e-T e-As s-based and amorphous silicon-based ones are known, but among these, Cd5-CdSe-based ones have a slow photoresponse speed, and There are many problems such as crystallization at low temperatures, making it difficult to obtain high-density, high-speed operation, and good elements. Therefore, amorphous silicon was developed as a new material, and amorphous silicon optical sensors have attracted attention because they have advantages such as being able to fabricate large-area devices with thin films, having a large light absorption coefficient, and having excellent photoconductive properties. ing.

非晶質シリコンを用いた光センサとしては、同一基板上
に一組の電極を平面的に形成し、その電極にまたがって
非晶質シリコン膜を形成する。いわゆるプレーナ型非晶
質シリコン光センサがある。
In an optical sensor using amorphous silicon, a set of electrodes is formed in a plane on the same substrate, and an amorphous silicon film is formed across the electrodes. There is a so-called planar type amorphous silicon optical sensor.

この構成の光センサは、製造方法が簡単であるため比較
的多数試作されているが、その構造上光応答速度が遅く
、高速ファクシミリでの使用は困難である。これは、プ
レーナ型では一組の電極間隔が10μm程度と広くとる
必要があるため、電子等のキャリアが移動するのに時間
がかかるためである。また、平面的に電極を形成する構
成であるから高密度化も困難である等の欠点を有してい
る。
A relatively large number of optical sensors with this configuration have been manufactured as a result of the simple manufacturing method, but due to their structure, the optical response speed is slow and it is difficult to use them in high-speed facsimiles. This is because in the planar type, it is necessary to have a wide interval between electrodes of about 10 μm, so it takes time for carriers such as electrons to move. Furthermore, since the electrodes are formed in a plane, it is difficult to increase the density.

これらの欠点を取り除くために、非晶質シリコンを透明
電極と他の電極とで挟むようにした。いわゆるサンドイ
ッチ型構造の非晶質シリコン光センサがあり、高密度、
高速化が可能な素子として開発されているが、このサン
ドインチ型構成ではバイアス電圧印加時にベース電極か
らの電荷の注入があって暗時の電流が多くなるため、光
照射時の電流との比(S/N比)が大きくとれない欠点
を有している。又、非晶質シリコンは光吸収係数が大き
いため膜厚が薄く(通常5000人〜1μm程度)形成
されるので、ピンホールの発生による電極のショートな
どの問題が多い。
In order to eliminate these drawbacks, amorphous silicon was sandwiched between a transparent electrode and another electrode. There is an amorphous silicon optical sensor with a so-called sandwich structure, which has a high density and
Although it has been developed as a device capable of increasing speed, in this sandwich-type configuration, charge is injected from the base electrode when bias voltage is applied, resulting in a large current in the dark, so the current in the dark is low compared to the current in the light irradiation. It has the disadvantage that the (S/N ratio) cannot be made large. Further, since amorphous silicon has a large light absorption coefficient, it is formed with a thin film thickness (usually about 5,000 to 1 μm), which causes many problems such as short circuits in electrodes due to the formation of pinholes.

暗時の電流を減少させるために、非晶質シリコンと電極
の間に別の薄い絶縁膜を設けて、電極からの電荷の注入
を阻止するようにしたブロッキング構造、いわゆるMI
S型光センサが提案されており、絶縁膜として例えばシ
リコン酸化膜、シリコン窒化膜、金属窒化膜等がある6
例えば、特開昭57−106179号公報には、薄い絶
縁膜を形成するために非晶質シリコンの表面を陽極プラ
ズマ酸化したり、あるいは酸素を含むシランガスをグロ
ー放電し、非晶質シリコン上に酸化膜を形成する方法が
記載されているが、この方法によれば、絶縁膜の厚さが
20〜40人程度でシフため、高密度の素子全面に均質
かつ均一な膜厚の絶縁膜を形成することは困難である。
In order to reduce current in the dark, another thin insulating film is provided between the amorphous silicon and the electrode to prevent charge injection from the electrode, a blocking structure known as MI.
An S-type optical sensor has been proposed, and the insulating film includes, for example, a silicon oxide film, a silicon nitride film, a metal nitride film, etc. 6
For example, Japanese Patent Laid-Open No. 57-106179 discloses that in order to form a thin insulating film, the surface of amorphous silicon is subjected to anodic plasma oxidation, or silane gas containing oxygen is glow discharged to form a thin insulating film on amorphous silicon. A method for forming an oxide film is described, but according to this method, the thickness of the insulating film shifts after about 20 to 40 layers, so it is difficult to form an insulating film with a homogeneous and uniform thickness over the entire surface of a high-density element. It is difficult to form.

また1通常薄膜を形成した場合には100Å以下の厚み
では薄膜が島状に形成されるため、素子の特性の均一化
が困難である。素子の特性を均一にするために絶縁膜を
厚くすると。
Further, when a thin film is normally formed, if the thickness is less than 100 Å, the thin film is formed in an island shape, making it difficult to make the characteristics of the device uniform. When the insulating film is made thicker to make the characteristics of the element uniform.

暗時の電荷の注入は十分に阻止できるが、光入射時に発
生したキャリアも阻止され、S/N比が低下する。
Although charge injection during dark times can be sufficiently prevented, carriers generated upon light incidence are also blocked, resulting in a decrease in the S/N ratio.

特開昭56−26418号公報には、薄い絶縁膜として
窒化物(透光性、通電性、絶縁性又は半絶縁性)を用い
る方法が記載されている。これによれば、酸化物を用い
た場合は高いエネルギーバンドギャップを持つので、薄
い膜であってもそれ自身電流を通しにくく、光照射時の
キャリアの通過が困難となってS/N比が低下するとい
う問題があるため、酸化物より小さいエネルギーバンド
ギャップを有する窒化物を用いるものである。しかしこ
の構成においても窒化物は50〜100人と薄く形成す
る必要があり、併せて個別電極を形成した後に絶縁膜を
形成する時は1通常個別電極をエツチングで形成した後
絶縁膜を形成するので、電極側面やエツジの部分に均一
な膜を形成することが難しく、酸化物の場合と同様に素
子特性の均一化が非常に困難である。
Japanese Unexamined Patent Publication No. 56-26418 describes a method using nitride (transparent, electrically conductive, insulating or semi-insulating) as a thin insulating film. According to this, when an oxide is used, it has a high energy bandgap, so even if it is a thin film, it is difficult for current to pass through itself, making it difficult for carriers to pass through when irradiated with light, and reducing the S/N ratio. Because of this problem, nitrides, which have a smaller energy bandgap than oxides, are used. However, even in this configuration, it is necessary to form the nitride thinly by 50 to 100 layers, and when forming the insulating film after forming the individual electrodes, 1. Usually, the insulating film is formed after forming the individual electrodes by etching. Therefore, it is difficult to form a uniform film on the side surfaces and edges of the electrode, and as in the case of oxides, it is very difficult to make the device characteristics uniform.

また、特開昭56−14268号公報には、非晶質シリ
コンの多層構造を有し、少なくともその非晶質シリコン
層の1層が酸素原子を含み、かつ荷電子濃度制御用の不
純物を含有する光導電半導体装置が開示されている。し
かし酸素原子を添加して光学的バンドギャップを広げる
と、1.85〜1.92 eVの間においては光導電性
を示すが、それ以上広くすると、はとんど光導電性を示
さなくなり、2.0eV以上の光学的バンドギャップの
薄膜を暗時の電荷の注入阻止のために用いると、光照射
時に発生したキャリアが阻止され、S/N比の大きな素
子を得ることが困難であった。
Furthermore, JP-A-56-14268 discloses a multilayer structure of amorphous silicon, in which at least one of the amorphous silicon layers contains oxygen atoms and impurities for controlling the valence electron concentration. A photoconductive semiconductor device is disclosed. However, when the optical bandgap is widened by adding oxygen atoms, it exhibits photoconductivity between 1.85 and 1.92 eV, but if it is widened beyond that, it hardly exhibits photoconductivity. When a thin film with an optical band gap of 2.0 eV or more is used to block charge injection in the dark, carriers generated during light irradiation are blocked, making it difficult to obtain a device with a high S/N ratio. .

(発明が解決しようとする問題点) 以上のように、従来例においては、それぞれ応答速度が
遅い、S/N比が低い、素子特性の均一化が困難等の問
題点があった。
(Problems to be Solved by the Invention) As described above, the conventional examples each have problems such as slow response speed, low S/N ratio, and difficulty in making device characteristics uniform.

本発明は、高速、高密度化に適し、S/N比の大きいか
つ素子の特性が均一化されたサンドインチ型非晶質シリ
コン光センサを提供するものである。
The present invention provides a sandwich-type amorphous silicon photosensor that is suitable for high speed and high density, has a large S/N ratio, and has uniform device characteristics.

(問題点を解決するための手段) 第1の電極と第2の電極との間に多層構造の非晶質シリ
コン層を備えた構造を有し、第1の電極と接する第1の
非晶質シリコン層が酸素原子及び炭素原子を含み、かつ
光学的バンドギャップが2、0eV以上の領域で、10
” 〜10” Q tx (7)抵抗率と光導電性を有
する構成とする。
(Means for solving the problem) The first amorphous silicon layer has a structure including a multilayer amorphous silicon layer between a first electrode and a second electrode, and the first amorphous silicon layer is in contact with the first electrode. In a region where the silicon layer contains oxygen atoms and carbon atoms and has an optical band gap of 2.0 eV or more,
"~10" Q tx (7) The structure has resistivity and photoconductivity.

(作 用) 第1の非晶質シリコン層が10″2〜io”Ωlという
高い抵抗率を持っているので暗時に電極からの電荷の注
入を阻止し、かつ光導電性を有するために光照射時にお
いては発生したキャリアを十分通過させる。これにより
非常に高いS/N比を得ることができる。また、酸素原
子のみを含む非晶質シリコン層に比べて酸素原子及び炭
素原子を含む非晶質シリコン層は耐熱性が向上し、耐久
性の高い非晶質シリコン光センサを得ることができる。
(Function) The first amorphous silicon layer has a high resistivity of 10"2 to io" Ωl, so it prevents charge injection from the electrode in the dark, and has photoconductivity, so it During irradiation, the generated carriers are sufficiently passed through. This makes it possible to obtain a very high S/N ratio. Further, compared to an amorphous silicon layer containing only oxygen atoms, an amorphous silicon layer containing oxygen atoms and carbon atoms has improved heat resistance, and a highly durable amorphous silicon photosensor can be obtained.

(実施例) 以下図面に基づいて実施例を詳細に説明する。(Example) Embodiments will be described in detail below based on the drawings.

第1図及び第2図は、本発明の一実施例を示したもので
、非晶質シリコン光センサをイメージセンサとして応用
した例である。第1図、第2図において、1は透明ガラ
ス基板、2は第1の電極で、ITOまたはSno、等の
透明導電膜からなっている。3は第1の非晶質シリコン
層、4は第2の非晶質シリコン層、5は第2の電極であ
り、At又はCr等の金属膜からなっている。
FIGS. 1 and 2 show an embodiment of the present invention, in which an amorphous silicon photosensor is applied as an image sensor. In FIGS. 1 and 2, 1 is a transparent glass substrate, and 2 is a first electrode, which is made of a transparent conductive film such as ITO or Sno. 3 is a first amorphous silicon layer, 4 is a second amorphous silicon layer, and 5 is a second electrode, which is made of a metal film such as At or Cr.

次に具体的な製造方法を説明する。まず透明なガラス基
板1に真空蒸着法によりITO膜を800人形成し、ホ
トリソ技術により第1の電極(個別電極)2を形成した
。この個別電極は100μ■×100μ墓で、電極間距
離は25μ■とじた。この基板をCVD装置にセットし
、Co3とSiH,の混合ガスを導入してグロー放電分
解によって第1の非晶質シリコン層3を350人形成し
た。このときの圧力は1.0Torr、基板温度250
℃、SUSマスク使用。
Next, a specific manufacturing method will be explained. First, 800 ITO films were formed on a transparent glass substrate 1 by vacuum evaporation, and first electrodes (individual electrodes) 2 were formed by photolithography. The individual electrodes had a size of 100μ×100μ, and the distance between the electrodes was 25μ. This substrate was set in a CVD apparatus, a mixed gas of Co3 and SiH was introduced, and 350 first amorphous silicon layers 3 were formed by glow discharge decomposition. At this time, the pressure was 1.0 Torr, and the substrate temperature was 250
℃, SUS mask used.

次いで、SiH,を導入し、グロー放電分解により第2
の非晶質シリコン層4を1.25μm形成した。
Next, SiH, is introduced, and a second
An amorphous silicon layer 4 with a thickness of 1.25 μm was formed.

圧力等の条件は第1非晶質シリコン層3の場合と同一で
ある。最後に第2の電極(共通電極)5として真空蒸着
によりSUSマスクを使用して幅100μ麿、厚さ50
00人のAM膜を形成した。なお、パターンの形成は、
マスクを使用しても、また全面に膜を形成してホトリソ
技術を使用してもよい。
Conditions such as pressure are the same as for the first amorphous silicon layer 3. Finally, as the second electrode (common electrode) 5, a SUS mask is made by vacuum evaporation to a width of 100 μm and a thickness of 50 μm.
00 AM membranes were formed. In addition, the formation of the pattern is
A mask may be used, or a film may be formed on the entire surface and photolithography may be used.

このようにして形成された非晶質シリコン光センサは、
非常に高いS/N比(100n xの照明における明時
の電流と暗時の電流の比が5X103)が得られ1個別
電極毎の各素子が均一な特性を有していた。
The amorphous silicon optical sensor formed in this way is
A very high S/N ratio (ratio of bright current to dark current at 100 n x illumination was 5×103) was obtained, and each element per individual electrode had uniform characteristics.

第3図は、酸素原子及び炭素原子を添加するためにCo
2とSiH4の混合ガスを用いた場合の第1の非晶質シ
リコン層3の光学的バンドギャップ及びAMI(擬似太
陽光)100■W/a#を照射したときの光導電率σ、
b、暗導電率σ1をCO2/ S x H4のガス流量
比に対して示したものである。ここで横軸はCOx/S
iH4の流量比を、また縦軸は導電率と光学的バンドギ
ャプをそれぞれ示している。
FIG. 3 shows Co to add oxygen atoms and carbon atoms.
The optical band gap of the first amorphous silicon layer 3 when using a mixed gas of 2 and SiH4 and the photoconductivity σ when irradiated with AMI (simulated sunlight) 100 W/a#,
b, Dark conductivity σ1 is plotted against the gas flow rate ratio of CO2/S x H4. Here, the horizontal axis is COx/S
The iH4 flow rate ratio is shown, and the vertical axis shows the conductivity and optical bandgap, respectively.

Co、/SiH4のガス流量比が大きくなるに従い光学
的バンドギャップが直線的に広がる。また光導電率σ2
.はCOz / S i H4のガス流量比が5までは
減少し、それ以上では減少が緩慢になって10−@(Ω
Ca1)−1程度になるが、一方暗導電率σ1はCo、
/SiH4のガス流量比が2.5程度までは急激に減少
し、それ以上でも1o−12〜1O−15(Ω3)−1
の範囲の値を示すので、酸素原子及び炭素原子を含みか
つ光学的バンドギャップが2.0eV以上の領域で光導
電性を有する第1の非晶質シリコン層3は、暗時の抵抗
率が1012〜10LsΩcmと非常に高い値を示し、
非晶質シリコン光センサにおいて暗時の電極からの電荷
の注入を阻止する十分に高い機能を有していることがわ
かる。また、AMI(擬似太陽光)100mW、/aJ
照射時の抵抗率は101〜101Ω国と低い値を示し、
光照射によって発生したキャリアの通過が容易となる機
能を有しているため、非晶質シリコン光センサとして非
常に高いS/N比を得ることができる。
As the Co,/SiH4 gas flow rate ratio increases, the optical bandgap linearly widens. Also, the photoconductivity σ2
.. decreases until the gas flow rate ratio of COz/S i H4 reaches 5, and beyond that the decrease becomes slow and becomes 10-@(Ω
Ca1)-1, but the dark conductivity σ1 is Co,
/SiH4 gas flow rate ratio decreases rapidly up to about 2.5, and even above that the ratio is 1o-12 to 1O-15 (Ω3)-1
Therefore, the first amorphous silicon layer 3 containing oxygen atoms and carbon atoms and having photoconductivity in a region where the optical band gap is 2.0 eV or more has a resistivity in the dark. It shows a very high value of 1012~10LsΩcm,
It can be seen that the amorphous silicon photosensor has a sufficiently high ability to prevent charge injection from the electrode during dark times. In addition, AMI (simulated sunlight) 100mW, /aJ
The resistivity during irradiation showed a low value of 101-101Ω,
Since it has the function of facilitating the passage of carriers generated by light irradiation, it is possible to obtain a very high S/N ratio as an amorphous silicon photosensor.

第4図は、酸素原子及び炭素原子を添加した非晶質シリ
コン膜の赤外吸収特性を示したもので、1050及び8
60a++−’に5i−0−5iの吸収が認められ、酸
素原子が含有されていることを示している。炭素原子に
ついては、この赤外吸収特性では認められないが、他の
分析によって含有が認められる。
Figure 4 shows the infrared absorption characteristics of amorphous silicon films doped with oxygen atoms and carbon atoms.
Absorption of 5i-0-5i was observed at 60a++-', indicating that oxygen atoms were contained. Although carbon atoms are not detected by this infrared absorption characteristic, their presence is confirmed by other analyses.

第5図は、非晶質シリコン層を熱処理したときの放出水
素量を示したものであり、横軸は加熱温度、縦軸は水素
放出量をそれぞれ示す、実線は酸素原子のみを含む場合
、破線は酸素原子及び炭素原子を含む場合である。酸素
原子及び炭素原子を含む非晶質シリコン層の水素放出ピ
ークが高温側にシフトしており、耐熱性が向上している
ことが認められる。
FIG. 5 shows the amount of hydrogen released when an amorphous silicon layer is heat-treated. The horizontal axis shows the heating temperature, and the vertical axis shows the amount of hydrogen released. The solid line indicates when only oxygen atoms are included; The broken line is the case where oxygen atoms and carbon atoms are included. It is recognized that the hydrogen release peak of the amorphous silicon layer containing oxygen atoms and carbon atoms has shifted to the high temperature side, and the heat resistance has improved.

第6図は、非晶質シリコン光センサの分光感度特性の一
例を示したもので、横軸は光波長を、また縦軸は充電流
密度(A/mu”)をそれぞれ示している。光波長45
0〜620nmにわたって非常に均一な充電流密度が得
られた。
Figure 6 shows an example of the spectral sensitivity characteristics of an amorphous silicon photosensor, where the horizontal axis shows the light wavelength and the vertical axis shows the charging current density (A/mu''). wavelength 45
A very uniform charge current density was obtained over 0-620 nm.

また、従来の酸化膜、窒化膜を用いるものでは、20〜
100人という非常に薄い膜を用いる必要があり、従っ
て素子の特性の均一化が困難であったが。
In addition, in those using conventional oxide films and nitride films,
However, it was necessary to use a very thin film of 100 layers, which made it difficult to make the characteristics of the device uniform.

本発明においては高い光導電性を有しているため、第1
の非晶質シリコン層3の膜厚を200〜2000人。
In the present invention, since it has high photoconductivity, the first
The film thickness of the amorphous silicon layer 3 is 200 to 2000.

好ましくは300〜700人と厚く形成することができ
るので、素子特性が均一化される利点がある。
Since it can be formed thick, preferably from 300 to 700, there is an advantage that the device characteristics can be made uniform.

なお、非晶質シリコン層の形成には、グロー放電法の外
にスパッタリング法も適用できる。例えばグロー放電法
を用いて非晶質シリコン膜を形成するにはシリコンの原
材料としてガス状の物質、例えばSiH,、、Si、H
II、SiF、、5iC1,等のガスを用いることが好
適なものとしてあげられる。
Note that, in addition to the glow discharge method, a sputtering method can also be applied to form the amorphous silicon layer. For example, to form an amorphous silicon film using the glow discharge method, gaseous substances such as SiH, Si, H, etc. are used as raw materials for silicon.
Preferably, gases such as II, SiF, 5iC1, etc. are used.

また水素、ヘリウムあるいはアルゴン等で希釈して用い
ることもできる。またスパッタリング法で形成するには
、シリコンのウェハーをターゲットとしてこれを種々の
ガス雰囲気中でスパッタリングする。
It can also be used diluted with hydrogen, helium, argon, or the like. In addition, when forming by sputtering, a silicon wafer is used as a target and sputtered in various gas atmospheres.

非晶質シリコン層に酸素原子及び炭素原子を含ませるた
めの添加ガスとしては、SiH4等のシリコン原材料と
直接反応するものでなく、グロー放電等のエネルギーに
よって分解し酸素原子、炭素原子を発生するものであれ
ばよく、酸素・炭素の化合物1例えばco、co、や、
酸素・炭素・水素の化合物等が好適なものとしてあげら
れる。酸素原子及び炭素原子を含ませるには、グロー放
電等の分解エネルギーを非晶質シリコン層の膜質が低下
しない範囲で増加する等で容易に行なうことができる。
The additive gas for including oxygen atoms and carbon atoms in the amorphous silicon layer does not directly react with silicon raw materials such as SiH4, but is decomposed by energy such as glow discharge to generate oxygen atoms and carbon atoms. Oxygen-carbon compounds 1 such as co, co, etc.
Preferred examples include compounds of oxygen, carbon, and hydrogen. Incorporation of oxygen atoms and carbon atoms can be easily carried out by increasing decomposition energy such as glow discharge within a range that does not deteriorate the film quality of the amorphous silicon layer.

また、非晶質シリコン膜は通常n−型の性質を有してい
るが、真性若しくは真性に近いものを得るには、微量の
■族原子をB、H,のようなガスを用いて混入すればよ
い。
In addition, amorphous silicon films usually have n-type properties, but in order to obtain intrinsic or near-intrinsic properties, a trace amount of group III atoms must be mixed in using a gas such as B or H. do it.

第1の電極として、ショットキー接合でかつ光の透過を
得るには、例えば非常に薄いPt、Au等の金属薄膜あ
るいはPtSi等のシリサイドを用いることができ、ま
たへテロ接合の材料としては、例えばITO,SnO□
等を用いることができる。
As the first electrode, in order to obtain a Schottky junction and to obtain light transmission, for example, a very thin metal thin film such as Pt or Au or a silicide such as PtSi can be used, and as a material for the heterojunction, For example, ITO, SnO□
etc. can be used.

第1の電極としてITOやSnO,等の透明導電膜を用
いた場合、SiH4のグロー放電分解中にITO等が還
元されその特性が悪化することがあるが、SiH4にc
o2等を混合したガスではグロー放電中に酸素ガスが存
在することにより、ITO等の還元が抑制され、特性の
悪化を防止することができる。
When a transparent conductive film such as ITO or SnO is used as the first electrode, the ITO etc. may be reduced during glow discharge decomposition of SiH4 and its properties may deteriorate;
In the case of a gas mixed with O2 or the like, the presence of oxygen gas during glow discharge suppresses the reduction of ITO and the like and prevents deterioration of characteristics.

第2の電極としてはAll、 NiCr、 Cr、 M
opW、Ag、’ri等の金属を用いることができるし
As the second electrode, All, NiCr, Cr, M
Metals such as opW, Ag, and 'ri can be used.

また多結晶シリコン、微結晶シリコンと2層構成であっ
てもよい。
Alternatively, it may have a two-layer structure of polycrystalline silicon and microcrystalline silicon.

第1図の構成の光センサにおいて、光入射側にCr等の
遮光マスクを設けることにより、さらに高解像度のセン
サにすることができる。
In the optical sensor having the configuration shown in FIG. 1, by providing a light shielding mask made of Cr or the like on the light incident side, it is possible to obtain a sensor with even higher resolution.

実施例では、第1の電極と接する非晶質シリコン層のみ
に酸素原子及び炭素原子を含有せしめたが、電子とホー
ルの両キャリアの注入阻止のために第2の電極と接する
非晶質シリコン層に、酸素原子及び炭素原子を添加する
ようにしてもよい。
In the example, only the amorphous silicon layer in contact with the first electrode contains oxygen atoms and carbon atoms, but in order to prevent injection of both electron and hole carriers, the amorphous silicon layer in contact with the second electrode contains oxygen atoms and carbon atoms. Oxygen atoms and carbon atoms may also be added to the layer.

さらに実施例では、基板として透明基板を用いた場合に
ついて説明したが、AJ、SUS、Ni等の金属板、あ
るいは絶縁基板上にAI、 Cr、 Ni等で電極を形
成してこれらを第2電極とし、その上に第2の非晶質シ
リコン層、第1の非晶質シリコン層、さらに第1の電極
としてITO等の透明電極を順次形成して非晶質シリコ
ン光センサを作製することができる。
Furthermore, in the embodiment, the case where a transparent substrate was used as the substrate was explained, but electrodes are formed with AI, Cr, Ni, etc. on a metal plate such as AJ, SUS, Ni, etc. or an insulating substrate, and these are used as the second electrode. Then, a second amorphous silicon layer, a first amorphous silicon layer, and a transparent electrode such as ITO are formed as a first electrode in order to fabricate an amorphous silicon photosensor. can.

(発明の効果) 以上説明したように、本発明によれば、高速、高密度化
に適し、S/N比が非常に大きく、かつ素子の特性が均
一化された非晶質シリコン光センサを提供することがで
きる。
(Effects of the Invention) As explained above, the present invention provides an amorphous silicon photosensor that is suitable for high speed and high density, has a very large S/N ratio, and has uniform element characteristics. can be provided.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は、本発明の一実施例の断面図、第2図は、同平
面図、第3図は、酸素原子及び炭素原子添加の非晶質シ
リコン膜のCO□/SiH,のガス流量比と光学的バン
ドギャップ及び光導電率σ26、暗導電率σ4の関係を
示す図、第4図は、赤外吸収特性図、第5図は、熱処理
時の水素放出量を示す図、第6図は、分光感度特性を示
す図である。 1・・・ガラス基板、 2・・・第1の電極、3 ・・
・第1の非晶質シリコン層、 4・・・第2の非晶質シ
リコン層、 5・・・第2の電極。 特許出願人 株式会社  リ  コ −第1図   第
2図 第3図 Q)2/sL+< +A#Pj 第4図 第5図 熱かにL友(’C) λ(nm)
FIG. 1 is a cross-sectional view of one embodiment of the present invention, FIG. 2 is a plan view of the same, and FIG. 3 is a gas flow rate of CO□/SiH of an amorphous silicon film added with oxygen atoms and carbon atoms. Figure 4 is an infrared absorption characteristic diagram. Figure 5 is a diagram showing the amount of hydrogen released during heat treatment. The figure is a diagram showing spectral sensitivity characteristics. 1... Glass substrate, 2... First electrode, 3...
- First amorphous silicon layer, 4... Second amorphous silicon layer, 5... Second electrode. Patent applicant Rico Co., Ltd. -Figure 1 Figure 2 Figure 3 Q) 2/sL+<+A#Pj Figure 4 Figure 5 Hot crab L friend ('C) λ (nm)

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)第1の電極と第2の電極との間に多層構造の非晶
質シリコン層を備え、前記第1の電極と接する第1の非
晶質シリコン層が酸素原子及び炭素原子を含み、かつ光
学的バンドギャップが2.0eV以上の領域で、10^
1^2〜10^1^5Ωcmの抵抗率と光導電性を有す
ることを特徴とする非晶質シリコン光センサ。
(1) A multilayered amorphous silicon layer is provided between a first electrode and a second electrode, and the first amorphous silicon layer in contact with the first electrode contains oxygen atoms and carbon atoms. , and in the region where the optical band gap is 2.0 eV or more, 10^
An amorphous silicon optical sensor characterized by having a resistivity and photoconductivity of 1^2 to 10^1^5 Ωcm.
(2)前記非晶質シリコン層が水素原子、ハロゲン原子
、重水素原子の少なくとも1種を含むことを特徴とする
特許請求の範囲第(1)項記載の非晶質シリコン光セン
サ。
(2) The amorphous silicon optical sensor according to claim (1), wherein the amorphous silicon layer contains at least one of hydrogen atoms, halogen atoms, and deuterium atoms.
(3)前記第1の非晶質シリコン層の層厚が200〜2
000Åであることを特徴とする特許請求の範囲第(1
)項記載の非晶質シリコン光センサ。
(3) The layer thickness of the first amorphous silicon layer is 200 to 2
000 Å
) Amorphous silicon optical sensor described in section 2.
(4)前記第1の電極と第1の非晶質シリコン層がショ
ットキー接合であることを特徴とする特許請求の範囲第
(1)項記載の非晶質シリコン光センサ。
(4) The amorphous silicon optical sensor according to claim (1), wherein the first electrode and the first amorphous silicon layer are a Schottky junction.
(5)前記第1の電極と第1の非晶質シリコン層がヘテ
ロ接合であることを特徴とする特許請求の範囲第(1)
項記載の非晶質シリコン光センサ。
(5) Claim (1) characterized in that the first electrode and the first amorphous silicon layer are a heterojunction.
Amorphous silicon optical sensor described in Section 1.
JP60076527A 1985-03-14 1985-04-12 Amorphous silicon optical sensor Pending JPS61236173A (en)

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JP60076527A JPS61236173A (en) 1985-04-12 1985-04-12 Amorphous silicon optical sensor
US07/309,688 US5140397A (en) 1985-03-14 1989-02-10 Amorphous silicon photoelectric device

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01128477A (en) * 1987-11-12 1989-05-22 Ricoh Co Ltd Amorphous silicon photosensor
JPH01168075A (en) * 1987-12-23 1989-07-03 Ricoh Co Ltd Optical sensor comprising amorphous silicon
JP2010016322A (en) * 2008-06-30 2010-01-21 Himax Optelectronics Corp Semiconductor structure having photodiode layer

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