JPS6136966A - Device for photoelectric conversion and manufacture thereof - Google Patents
Device for photoelectric conversion and manufacture thereofInfo
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
鼓景公亙
本発明は、光信号を電気信号へ変換させる光電変換装置
及びその製造方法に関するものであって、更に詳細には
、ファクシミリやＯＣＲ等の光学的原稿読み取り部の等
倍光センサとして使用するのに好適な光電変換装置とそ
の製造方法に関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a photoelectric conversion device that converts an optical signal into an electrical signal and a method for manufacturing the same, and more particularly relates to an optical document reading device such as a facsimile or OCR. The present invention relates to a photoelectric conversion device suitable for use as a same-magnification photosensor in the United States, and a method for manufacturing the same.
従】Ｕ１権
第１図に示した如く、透明絶縁性基板１上に非晶質シリ
コンからなる光電変換部２を形成し、光電変換部２上に
端部を互いに離隔して対抗させた少なくとも一対の金属
電極３ａ、３ｂを形成した等倍光センサが提案されてい
る。この様な光センサにおいては、基板１側から光情報
を照射し、光が光電変換部２に照射されるか否かに応じ
て一対の対抗電極３ａ、３ｂ間における電流の流れを制
御して光信号を電気信号へ変換させる。即ち、光が照射
されない場合に光電変換部を介して電極間に流れる所謂
暗電流のレベルと比べ、光が照射された場合に電極間に
流れる光電流のレベルが大きいことを検知して光情報の
読み取りを行なう。As shown in FIG. 1, a photoelectric conversion section 2 made of amorphous silicon is formed on a transparent insulating substrate 1, and on the photoelectric conversion section 2, at least A life-sized optical sensor has been proposed in which a pair of metal electrodes 3a and 3b are formed. In such an optical sensor, optical information is irradiated from the substrate 1 side, and the flow of current between the pair of opposing electrodes 3a and 3b is controlled depending on whether or not the light is irradiated to the photoelectric conversion section 2. Converts optical signals to electrical signals. That is, optical information is generated by detecting that the level of photocurrent flowing between the electrodes when light is irradiated is higher than the level of so-called dark current flowing between the electrodes via the photoelectric conversion unit when no light is irradiated. Perform the reading.
然し乍ら、第１図に示した如き構造を有する従来の等倍
光センサにおいては、電極３ａ、３ｂ間の電流制御は光
電変換部２を構成する非晶質シリコンの導電性の変化の
みに依存するものであるから、非晶質シリコンの特性自
体に依存する。従って、非晶質シリコン自体の電流レベ
ルが低いとオペアンプを設けることが必要となるとかノ
イズの影響を受は易くなるという問題がある。特に、対
抗電極を多数直線アレイ状に配設し高密度光センサとす
る場合に、各光電変換素子の電流担持レベルが低下する
とＳ／Ｎが増加するという問題がある。However, in the conventional same-magnification optical sensor having the structure shown in FIG. Therefore, it depends on the characteristics of amorphous silicon itself. Therefore, if the current level of the amorphous silicon itself is low, there is a problem that it becomes necessary to provide an operational amplifier or that it is easily influenced by noise. In particular, when a high-density optical sensor is constructed by arranging a large number of opposing electrodes in a linear array, there is a problem that the S/N ratio increases as the current carrying level of each photoelectric conversion element decreases.
目 的
本発明は以上の点に鑑みなされたものであって、上述し
た如き従来技術の欠点を解消し、電流レベルを向上させ
た光電変換装置及びその製造方法を提供することを目的
とする。Purpose The present invention has been made in view of the above points, and it is an object of the present invention to provide a photoelectric conversion device and a method for manufacturing the same, which eliminate the drawbacks of the prior art as described above and improve the current level.
構成
本発明においては、非晶質シリコンからなる光電変換部
の上に互いに離隔して一対の金属電極を形成し、これら
電極間の光電変換部を介しての電流路内に非晶質シリコ
ンを部分的にシリサイド化させた部分的シリサイド領域
を設けたことを特徴とする。この様に、部分的シリサイ
ド領域を設けることによって、電極間に流れる電流レベ
ルを向上させている。Structure In the present invention, a pair of metal electrodes are formed spaced apart from each other on a photoelectric conversion section made of amorphous silicon, and the amorphous silicon is placed in a current path between these electrodes via the photoelectric conversion section. It is characterized by providing a partial silicide region that is partially silicided. In this way, by providing the partial silicide region, the level of current flowing between the electrodes is improved.
以下、添付の図面を参考に本発明の具体的実施の態様に
付いて詳細に説明する。Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
第２図は、本発明光電変換装置の１実施例を示した概略
断面図であって、第１図における要素と同一の要素には
同一の参照番号を付しである。即ち、ガラス等の透明絶
縁性基板１上に非晶質シリコンからなる光電変換部２が
形成されており、基板１及び光電変換部２上に延在させ
て一対の金属電極３ａ、３ｂが形成されている。これら
の電極３ａ、３ｂの端部は互いに所定距離離隔し対抗さ
せて光電変換部２上に設けられている。第２図に示した
本光電変換装置においては、光電変換部２は大略２層に
分割されており、その上部層２ｂは非晶質シリコンと電
極３の金属とのシリサイドが部分的に形成されたシリサ
イド領域であり、その下部層２ａは非晶質シリコン領域
である。第２図中、シリサイド領域２ｂにおけるシリサ
イド化されたシリサイド部分を４で示しである。FIG. 2 is a schematic sectional view showing one embodiment of the photoelectric conversion device of the present invention, and the same elements as those in FIG. 1 are given the same reference numerals. That is, a photoelectric conversion section 2 made of amorphous silicon is formed on a transparent insulating substrate 1 made of glass or the like, and a pair of metal electrodes 3a and 3b are formed extending over the substrate 1 and the photoelectric conversion section 2. has been done. The ends of these electrodes 3a and 3b are provided on the photoelectric conversion unit 2 so as to be opposed to each other and separated from each other by a predetermined distance. In the present photoelectric conversion device shown in FIG. 2, the photoelectric conversion section 2 is roughly divided into two layers, the upper layer 2b of which is partially formed with silicide of amorphous silicon and the metal of the electrode 3. The lower layer 2a is an amorphous silicon region. In FIG. 2, 4 indicates a silicided portion in the silicide region 2b.
この様に、本発明においては、光電変換部２を２層構成
とさせ、部分的にシリサイド化させたシリサイド領域２
ｂの導電度を実質的に非晶質シリコンから形成される下
部層２ａの導電度より向上させているので、電極３ａ、
３ｂ間における光電変換部２を介しての電流レベルが増
加される。尚、シリサイド領域２ｂは部分的にシリサイ
ド化されているに過ぎないので、電極３ａ、３ｂは短絡
されることはなく、領域２ｂを介しての電流担持レベル
を増加させているに過ぎない。従って、シリサイド領域
２ｂは電流レベルをシフトさせるレベルシフト的機能を
有している。As described above, in the present invention, the photoelectric conversion section 2 has a two-layer structure, and the silicide region 2 is partially silicided.
Since the conductivity of the electrodes 3a and 3b is higher than that of the lower layer 2a made of substantially amorphous silicon, the conductivity of the electrodes 3a,
The current level flowing through the photoelectric conversion unit 2 between the photoelectric converters 3b and 3b is increased. Note that since the silicide region 2b is only partially silicided, the electrodes 3a, 3b are not short-circuited, which only increases the level of current carrying through the region 2b. Therefore, silicide region 2b has a level shifting function of shifting the current level.
即ち、光情報りが照射されない場合には、電極３ａ、３
ｂ間には暗電流が流れるが、本発明の構造しこおいては
、この暗電流は、点線Ａで示した如く、実効的導電度が
高いシリサイド領域２ｂを介して主に流れる。一方、光
情報りを基板１側から照射した場合の光電流は、下部層
２ａの導電度が増大されるので、上部層２ｂのみならず
、１点鎖線で示した電流路Ｂに沿って、下部層２ａを介
して流れる。この場合に、下部層２ａにおける導電度が
大きく変化するので、この変化分が主に電流レベル変化
として取り出され、光情報の読み取りが行なわれる。That is, when the optical information is not irradiated, the electrodes 3a, 3
A dark current flows between the regions 2b and 2b, but in the structure of the present invention, this dark current mainly flows through the silicide region 2b, which has a high effective conductivity, as shown by the dotted line A. On the other hand, when optical information is irradiated from the substrate 1 side, since the conductivity of the lower layer 2a is increased, the photocurrent is generated not only in the upper layer 2b but also along the current path B shown by the dashed-dotted line. It flows through the lower layer 2a. In this case, since the conductivity in the lower layer 2a changes greatly, this change is mainly taken out as a change in current level, and optical information is read.
第３図は、本発明の光電変換装置の１実施例を示した斜
視図であり、光電変換部２は第２図に示した構成を有し
ている。第３図においては、対抗電極３ａ、３ｂの対抗
端部を互いに凹凸形状にかみ合せて構成してあり、電極
３ａ、３ｂ間に流れる電流レベルを向上させている。本
実施例においては、電極３ａは可変電圧を印加可能な電
圧源５に接続されており、更に、検流計６を介して接地
接続されている。一方、電極３ｂはそのまま接地接続さ
れている。従って、光電変換部２に照射される光情報り
の内容に応じて、光電変換部２を介して流れる電流レベ
ルが検流計６によって検知される。FIG. 3 is a perspective view showing one embodiment of the photoelectric conversion device of the present invention, and the photoelectric conversion section 2 has the configuration shown in FIG. 2. In FIG. 3, opposing ends of opposing electrodes 3a and 3b are configured to engage with each other in a concave and convex shape to improve the level of current flowing between electrodes 3a and 3b. In this embodiment, the electrode 3a is connected to a voltage source 5 capable of applying a variable voltage, and is further connected to ground via a galvanometer 6. On the other hand, the electrode 3b is directly connected to ground. Therefore, the level of current flowing through the photoelectric conversion section 2 is detected by the galvanometer 6 depending on the content of the optical information irradiated onto the photoelectric conversion section 2.
尚、本発明は上記した特定の実施例に限定されるべきも
のではなく、たとえば、検流計６に代えてその他の検知
手段を設けることが可能であり、又、基板１は光透過性
であっても不透過性であっても良いが、不透過性の場合
には、上側から光情報を照射させるので電極３ａ、３ｂ
を光透過性物質で形成することが望ましい。更に、基板
１はその全体が必ずしも絶縁性である必要は無く、導電
性である場合には、その上表面を少なくとも部分＝７−
的に絶縁性としたものを使用することも可能である。Note that the present invention is not limited to the specific embodiments described above, and for example, it is possible to provide other detection means in place of the galvanometer 6, and the substrate 1 may be light-transmissive. However, if the electrodes 3a and 3b are opaque, the optical information is irradiated from above.
It is desirable to form the light-transmitting material from a light-transmitting material. Further, the entire substrate 1 does not necessarily have to be insulating; if it is conductive, it is also possible to use one whose upper surface is at least partially insulating.
次に、本発明光電変換装置の製造方法の具体例に付いて
第２図を参考に詳細に説明する。Next, a specific example of the method for manufacturing the photoelectric conversion device of the present invention will be described in detail with reference to FIG.
例えばガラス等の透明絶縁性基板１上に、非晶質シリコ
ン層２を例えばグロー放電法等により０゜１〜５ミクロ
ンの厚さに一様に膜形成させる。この場合の膜形成条件
としては、例えば、ＳｉＨ４／Ｎ２＝０゜１〜１０で、
全ガス流量を１０〜３００３ＣＣＭで、グロー放電用の
高周波パワーを１〜１００Ｗとし、基板温度を２００−
３５０℃で、真空度を０．０１−］ 、０Ｔｏｒｒに設
定する。この非晶質シリコン層２の上に、金属層を抵抗
加熱法による真空蒸着又はスパッタ蒸着法等により形成
する。この場合の金属としては、本実施例においては、
アルミニウムを使用する。抵抗加熱法を使用する場合に
は、真空度０．６ Ｘ １０−’ Ｔｏｒｒ以下で蒸着
を行なう。一方、スパッタ法の場合には、到達真空度０
．６Ｘ１０−’ Ｔｏｒｒ以下で、スパッタ真空度０、
Ｏ１〜１．ＯＴｏｒｒのＡｒ雰囲気中でスパッタ蒸着を
行なう。For example, an amorphous silicon layer 2 is uniformly formed on a transparent insulating substrate 1 made of glass or the like to a thickness of 0.1 to 5 microns by, for example, a glow discharge method. In this case, the film forming conditions are, for example, SiH4/N2=0°1 to 10;
The total gas flow rate was 10-3003 CCM, the high frequency power for glow discharge was 1-100 W, and the substrate temperature was 200-300 CCM.
At 350°C, the degree of vacuum is set to 0.01-] and 0 Torr. A metal layer is formed on this amorphous silicon layer 2 by vacuum deposition using resistance heating, sputter deposition, or the like. In this example, the metal in this case is:
Use aluminum. When using a resistance heating method, vapor deposition is performed at a vacuum degree of 0.6 x 10-' Torr or less. On the other hand, in the case of sputtering, the ultimate vacuum degree is 0.
．． 6X10-' Torr or less, sputtering vacuum degree 0,
O1~1. Sputter deposition is performed in an OTorr Ar atmosphere.
次いで、構成体全体をアニールして非晶質シリコン層と
金属層との間の界面を部分的にシリサイド化させる。こ
の場合に、界面全体がシリサイド化されると、短絡経路
が形成されるので、部分的にシリサイド化させることが
重要である。即ち、この場合の部分的なシリサイド化と
は、界面にシリサイド部分が点在して形成されることを
意味しており、このような点在するシリサイド部分が形
成されることにより界面近傍における実効的導電度が向
上されることを意味している。この様なアニール工程を
、本発明においては、２００〜１ 、０００℃の温度で
０．１ミリ秒乃至２０秒の時間に渡って行なう。特に、
この場合に、所謂フラッシュランプアニール技術を使用
してアニールを行なうことが望ましい。The entire structure is then annealed to partially silicide the interface between the amorphous silicon layer and the metal layer. In this case, if the entire interface is silicided, a short circuit path will be formed, so it is important to partially silicide the interface. In other words, partial silicide in this case means that silicide parts are formed scattered at the interface, and the formation of such scattered silicide parts reduces the effective effect near the interface. This means that the electrical conductivity is improved. In the present invention, such an annealing step is performed at a temperature of 200 to 1,000°C for a time of 0.1 millisecond to 20 seconds. especially,
In this case, it is desirable to perform the annealing using a so-called flash lamp annealing technique.
次いで、公知のフォトリソグラフィー技術を使用して、
アルミニウム層３を選択的にエツチングして所望の電極
配線をパターン形成し、例えば、電極３ａ、３ｂを形成
する。この場合のアルミニウムのエツチングには、例え
ば、Ｈ３Ｐ０． ： ＨＮＯ，： Ｃ）Ｉ。Then, using known photolithography techniques,
Aluminum layer 3 is selectively etched to pattern desired electrode wiring, for example, to form electrodes 3a and 3b. In this case, for example, H3P0. : HNO, : C) I.
＝９−
Ｃ００Ｈ：）１，０＝１６：１：２：１のエツチング液
を使用する。=9-C00H:)1,0=16:1:2:1 etching solution is used.
以上の工程を実施することにより、第２図に示した構造
を有する光電変換装置が構成される。通常、アルミシリ
サイドの導電率は３ Ｘ １０’ （１１０ｈｍ・Ｃｌ
１１）（アルミの共晶反応物質）となり、非晶質シリコ
ンの光導電率１０” １１０ｈｍ−ｃｍを抹消してしま
う。By carrying out the above steps, a photoelectric conversion device having the structure shown in FIG. 2 is constructed. Normally, the conductivity of aluminum silicide is 3 x 10' (110hm・Cl
11) (eutectic reactant of aluminum), which erases the photoconductivity of amorphous silicon, 10" 110 hm-cm.
この為に、界面全体がシリサイド化した場合には、光電
変換素子として機能せず、電極間に短絡路が形成される
。そこで、上述した本発明においては、アルミニウムと
シリコンの共晶温度より低い温度、即ち５００℃以下の
温度でアニールを行なうか、又はそれより高い温度でア
ニールを行なう場合、例えば５５０℃でアニールを行な
う場合には、短時間で行ない、シリサイド化を界面全体
に渡って起させずに、部分的に界面に分布させてシリサ
イド化を起させる。この様に、非晶質シリコン層の金属
層との界面に沿っての導電率の制御を行ない、光電変換
素子としての必要な光導電流を増加させている。Therefore, if the entire interface is silicided, it will not function as a photoelectric conversion element and a short circuit will be formed between the electrodes. Therefore, in the present invention described above, annealing is performed at a temperature lower than the eutectic temperature of aluminum and silicon, that is, at a temperature of 500° C. or less, or when annealing is performed at a higher temperature, for example, at 550° C. In some cases, the silicidation is carried out in a short period of time, and the silicidation is not caused to occur over the entire interface, but is caused to be partially distributed over the interface. In this way, the electrical conductivity of the amorphous silicon layer along the interface with the metal layer is controlled, thereby increasing the photoconductive current necessary for the photoelectric conversion element.
第４図は、上述した如き本発明方法によって製＝１０−
造した光電変換装置の特性が改善されることを示したグ
ラフである。この場合は、タングステンハロゲンランプ
を使用してアニールを行なったもので、アニールを増加
するに従い電流値が増加している傾向が示されている。FIG. 4 is a graph showing that the characteristics of the photoelectric conversion device manufactured by the method of the present invention as described above are improved. In this case, the annealing was performed using a tungsten halogen lamp, and the current value tends to increase as the annealing increases.
特に、８００℃のアニールにおいて電流の極大値が得ら
れている。更に、光電流と比べ、アニールを増加すると
、暗電流の電流値の方が一層大きく増加しており、界面
におけるシリサイド化により実効的導電率が増加し電流
が流れ易くなっていることを示している。更に、第５図
は、この様にして製造した光電変換素子の電流−電圧特
性を示しており、これから理解される如く、アルミニウ
ム電極とシリコン光電変換層とは良好なオーミック特性
を有している。In particular, the maximum value of the current was obtained during annealing at 800°C. Furthermore, compared to the photocurrent, the dark current value increases even more with increasing annealing, indicating that silicidation at the interface increases the effective conductivity and makes it easier for current to flow. There is. Furthermore, FIG. 5 shows the current-voltage characteristics of the photoelectric conversion element manufactured in this way, and as can be understood from this, the aluminum electrode and the silicon photoelectric conversion layer have good ohmic characteristics. .
効果
以上、詳説した如く、本発明によれば、光電変換を行な
う非晶質シリコンを部分的にシリサイド化させて実効的
導電度を改善させることにより、電流レベルを上昇させ
ており、読み取り動作の高速、化が可能であると共に、
Ｓ／Ｎが向上するのでノイズの影響を受けにくくなる。Effects As explained in detail above, according to the present invention, the amorphous silicon that performs photoelectric conversion is partially silicided to improve the effective conductivity, thereby increasing the current level and improving the read operation. It is possible to achieve high speed and
Since the S/N ratio is improved, it becomes less susceptible to noise.
又、電極と光電変換部との間のオーミック特性が改善さ
れ光電変換特性が安定化される。Furthermore, the ohmic characteristics between the electrode and the photoelectric conversion section are improved, and the photoelectric conversion characteristics are stabilized.
以上、本発明の具体的実施の態様に付いて詳細に説明し
たが、本発明はこれら具体例にのみ限定されるべきもの
では無く、本発明の技術的範囲を逸脱すること無しに種
々の変形が可能であることは勿論である。Although specific embodiments of the present invention have been described in detail above, the present invention should not be limited only to these specific examples, and various modifications may be made without departing from the technical scope of the present invention. Of course, it is possible.
第１図は従来の典型的な光電変換装置の構成を示した断
面図、第２図は本発明の光電変換装置の１実施例を示し
た断面図、第３図はその斜視図、第４図は本発明方法に
おけるアニール温度を電流値との関係を示したグラフ図
、第５図は本光電変換素子の電流−電圧特性を示したグ
ラフ図、である。
（符号の説明）
】：基板
２：光電変換部
３：電極
４：シリサイド部
特許出願人 株式会社 リ コ −＝１３＝FIG. 1 is a cross-sectional view showing the configuration of a typical conventional photoelectric conversion device, FIG. 2 is a cross-sectional view showing one embodiment of the photoelectric conversion device of the present invention, FIG. 3 is a perspective view thereof, and FIG. The figure is a graph showing the relationship between the annealing temperature and the current value in the method of the present invention, and FIG. 5 is a graph showing the current-voltage characteristics of the present photoelectric conversion element. (Explanation of symbols) ]: Substrate 2: Photoelectric conversion section 3: Electrode 4: Silicide section Patent applicant Rico Co., Ltd. -=13=
Claims (1)
を形成すると共に、前記光電変換部上に所定距離互いに
離隔させて少なくとも一対の金属電極を形成し、前記電
極間の前記光電変換部内に部分的にシリサイド化された
部分的シリサイド領域を設けたことを特徴とする光電変
換装置。 ２、特許請求の範囲第１項において、前記基板が光透過
性であることを特徴とする装置。 ３、特許請求の範囲第１項において、前記金属電極はア
ルミニウムであることを特徴とする装置。 ４、絶縁性基板上に非晶質シリコン層を形成し、前記非
晶質シリコン層上に金属層を形成し、アニールを行なっ
て前記非晶質シリコン層と金属層との間に前記非晶質シ
リコンを部分的にシリサイド化させた部分的シリサイド
領域を形成させ、前記金属層をエッチングして所定の電
極パターンを形成することを特徴とする光電変換装置の
製造方法。 ５、特許請求の範囲第４項において、前記金属がアルミ
ニウムであることを特徴とする方法。 ６、特許請求の範囲第５項において、前記アニールを２
００乃至１，０００℃の温度で０．１ミリ秒乃至２０秒
の時間行なうことを特徴とする方法。[Claims] 1. A photoelectric conversion section made of amorphous silicon is formed on an insulating substrate, and at least a pair of metal electrodes are formed on the photoelectric conversion section at a predetermined distance from each other, and the electrode A photoelectric conversion device characterized in that a partially silicided region is provided in the photoelectric conversion section between the regions. 2. The device according to claim 1, wherein the substrate is optically transparent. 3. The device according to claim 1, wherein the metal electrode is aluminum. 4. Form an amorphous silicon layer on an insulating substrate, form a metal layer on the amorphous silicon layer, and perform annealing to form the amorphous silicon layer between the amorphous silicon layer and the metal layer. 1. A method for manufacturing a photoelectric conversion device, comprising: forming a partial silicide region by partially siliciding silicon, and etching the metal layer to form a predetermined electrode pattern. 5. The method according to claim 4, wherein the metal is aluminum. 6. In claim 5, the annealing is performed by 2
A method characterized in that the process is carried out at a temperature of 00 to 1,000°C for a time of 0.1 millisecond to 20 seconds.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15718384A JPS6136966A (en) | 1984-07-30 | 1984-07-30 | Device for photoelectric conversion and manufacture thereof |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15718384A JPS6136966A (en) | 1984-07-30 | 1984-07-30 | Device for photoelectric conversion and manufacture thereof |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6136966A true JPS6136966A (en) | 1986-02-21 |
Family
ID=15644003
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15718384A Pending JPS6136966A (en) | 1984-07-30 | 1984-07-30 | Device for photoelectric conversion and manufacture thereof |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6136966A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6069734A (en) * | 1997-11-19 | 2000-05-30 | Olympus America, Inc. | High resolution macroscope |
-
1984
- 1984-07-30 JP JP15718384A patent/JPS6136966A/en active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6069734A (en) * | 1997-11-19 | 2000-05-30 | Olympus America, Inc. | High resolution macroscope |
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