JPS6184859A - 光検出装置 - Google Patents
光検出装置Info
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- JPS6184859A JPS6184859A JP59207342A JP20734284A JPS6184859A JP S6184859 A JPS6184859 A JP S6184859A JP 59207342 A JP59207342 A JP 59207342A JP 20734284 A JP20734284 A JP 20734284A JP S6184859 A JPS6184859 A JP S6184859A
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor 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
- H01L31/08—Semiconductor 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
- H01L31/09—Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation
- H01L31/095—Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation comprising amorphous semiconductors
-
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- H01L31/02—Details
- H01L31/0216—Coatings
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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】
産業上の利用分野
本発明は、可視光または可視光近くの光信号を電気信号
に変換する光検出部が、光導電膜から成る光検出装置に
関する。
に変換する光検出部が、光導電膜から成る光検出装置に
関する。
従来例の構成とその問題点
従来、ファクシミ＋７送信機の光電変換部には、ＣＯＤ
デバイス、ＭＯＳデバイスなどの集積化されたセンサが
使用されている。しかしセンナが小型で高密度であるた
め、レンズ光学系により原稿を縮少させる必要があり装
置の小型化が困難でしかも高価格である欠点を有してい
る。
デバイス、ＭＯＳデバイスなどの集積化されたセンサが
使用されている。しかしセンナが小型で高密度であるた
め、レンズ光学系により原稿を縮少させる必要があり装
置の小型化が困難でしかも高価格である欠点を有してい
る。
そこで非晶質シリコンや化合物半導体の薄膜を用いた密
着型のイメージセンサの研究が進められている。非晶質
シリコンより形成されるイメージセンナは、光応答速度
も化合物半導体を用いたものよりも速く、光感度も視感
度とほぼ一致しており優れた特徴を有する。しかしなが
ら非晶質ンリコンを用いたイメージセンサは光電流が小
さく、読取の際の回路に工夫を用し、高価格な周辺回路
を必要とするため、結果的には他の方式と同程度の価格
となり、メリットが充分に発揮できないため実用化に至
っていないのが現状である。
着型のイメージセンサの研究が進められている。非晶質
シリコンより形成されるイメージセンナは、光応答速度
も化合物半導体を用いたものよりも速く、光感度も視感
度とほぼ一致しており優れた特徴を有する。しかしなが
ら非晶質ンリコンを用いたイメージセンサは光電流が小
さく、読取の際の回路に工夫を用し、高価格な周辺回路
を必要とするため、結果的には他の方式と同程度の価格
となり、メリットが充分に発揮できないため実用化に至
っていないのが現状である。
そこで非晶質シリコン光導電膜にリン等の置換型不純物
元素を添加して電気伝導度を増加し、大きな光電流を得
ようという試みがなされているが電流の明暗比が得にく
くなり、必要な階調や信号のＳ／Ｎ比が得られない事や
不純物が添加される事によって光応答速度が悪化し、同
時に劣化が大きくなるという問題をかかえており、実用
化に至っていない。
元素を添加して電気伝導度を増加し、大きな光電流を得
ようという試みがなされているが電流の明暗比が得にく
くなり、必要な階調や信号のＳ／Ｎ比が得られない事や
不純物が添加される事によって光応答速度が悪化し、同
時に劣化が大きくなるという問題をかかえており、実用
化に至っていない。
第１図は光検出装置の具体的な構造を示す図である。
同図において、１１はガラス等の絶縁基板、１２は非晶
質シリコン光電変換層、１３は共通電極、１４は個別電
極であり、共通電極１３と個別電極１４との間に電界を
加え、その時、非晶質シリコン層１２に光４が照射され
ている場合、共通電極１３と個別電朽１４の電極間の抵
抗値が暗時６゜Ｏから ／ 程度に低下するため、
流れる電流ｏ００ の変化として信号が取り出せる。
質シリコン光電変換層、１３は共通電極、１４は個別電
極であり、共通電極１３と個別電極１４との間に電界を
加え、その時、非晶質シリコン層１２に光４が照射され
ている場合、共通電極１３と個別電朽１４の電極間の抵
抗値が暗時６゜Ｏから ／ 程度に低下するため、
流れる電流ｏ００ の変化として信号が取り出せる。
第２図は光検出装置の受光部の断面図である。
従来の非晶質ンリコンを用いたイメージセンサでは単一
の膜の上に、直接電極が形成されている。
の膜の上に、直接電極が形成されている。
非晶質ンリコン層には不純物が微量添加されているかも
しくは全く添加されていない均質な膜である。
しくは全く添加されていない均質な膜である。
発明の目的
本発明の目的は光感度特性が優れ、応答速度の速い、安
定性、出力信号レベル共に実用的な光検出装置を安価に
提供するものである。
定性、出力信号レベル共に実用的な光検出装置を安価に
提供するものである。
発明の構成
上記目的を達成するため本発明は、絶縁性基板上に第Ｖ
族不純物元素としてリンまたはヒ素を含む非晶質シリコ
ン層を堆積し、その上に窒化・ンリコン層を形成し、さ
らにその上に信号取り出しのための対向する１対の金属
電極を形成した光導電素子構成を持つものであり、窒化
シリコン層を設けることによって少数キャリアである正
孔の注入を減少させ、光によって生成した電子の表面、
および内部における再結確率を小さくすることによって
不純物添加した非晶質ンリコン層のみからなる光導電素
子構成の場合の明暗比の悪さ、光応答速度の悪化等の欠
点を除去し、良好な明暗比と。
族不純物元素としてリンまたはヒ素を含む非晶質シリコ
ン層を堆積し、その上に窒化・ンリコン層を形成し、さ
らにその上に信号取り出しのための対向する１対の金属
電極を形成した光導電素子構成を持つものであり、窒化
シリコン層を設けることによって少数キャリアである正
孔の注入を減少させ、光によって生成した電子の表面、
および内部における再結確率を小さくすることによって
不純物添加した非晶質ンリコン層のみからなる光導電素
子構成の場合の明暗比の悪さ、光応答速度の悪化等の欠
点を除去し、良好な明暗比と。
不純物添加していない非晶質シリコンでは得られない光
電流の大きい光検出装置を提供するものである。
電流の大きい光検出装置を提供するものである。
一般に、光導電性を利用する素子の場合、少数キャリア
の注入を減少させることは行なわれている。本発明は、
とくｒグロー放電で得羞られた窒化シリコンが正孔の良
い障壁となることを発見したことに基づくものである。
の注入を減少させることは行なわれている。本発明は、
とくｒグロー放電で得羞られた窒化シリコンが正孔の良
い障壁となることを発見したことに基づくものである。
実施例の説明
第３図は本発明の一実施例の光検出装置の受光素子部の
断面構造を示す。２１はガラス等の絶縁性基板、２２が
リン元素をホスフィン（ＡｓＨ３）とモノシラン（Ｓｉ
Ｈ４）の混合モル比で５ｐｐｍ〜５０ｐｐｍ程度添加し
たｎ−型非晶質シリコン層で、ホスフィンガスとモノシ
ランガスを原料ガストシてプラズマＣｖＤ法にて例えば
０．２μｍ〜３μｍ堆積させる。２３は窒化シリコン層
であり例えばＳｉＪとＮＨ５もしくはざらにＮ２の混合
ガスを原料ガスとしてグロー放電の一種であるプラズマ
ＣｖＤ法にて５０〜５００人程度堆積させたものである
。２４は共通電極、２５は個別電極である。
断面構造を示す。２１はガラス等の絶縁性基板、２２が
リン元素をホスフィン（ＡｓＨ３）とモノシラン（Ｓｉ
Ｈ４）の混合モル比で５ｐｐｍ〜５０ｐｐｍ程度添加し
たｎ−型非晶質シリコン層で、ホスフィンガスとモノシ
ランガスを原料ガストシてプラズマＣｖＤ法にて例えば
０．２μｍ〜３μｍ堆積させる。２３は窒化シリコン層
であり例えばＳｉＪとＮＨ５もしくはざらにＮ２の混合
ガスを原料ガスとしてグロー放電の一種であるプラズマ
ＣｖＤ法にて５０〜５００人程度堆積させたものである
。２４は共通電極、２５は個別電極である。
こうして光導電素子を作成する。第４図は第２図ｆ丑１
介ｒへｉ？径本の伺１のを栓出往得μ笛３０で示した本
発明による光検出装置の光電流と暗電流を規格化して示
したものであり、横軸に印加電圧、縦軸に電流値を対数
で表わしである。同図（ａ）従来例のホスフィンを７ラ
ンに対して１０ ｐＩ）ｍ程度添加した非晶質シリコン
からなる光検出装置の光電流と暗電流、同図（ｂ）が本
発明を用い、ホスフィンをシランに対し２０ ｐｐｍ〜
５０ｐｐｍ添加した非晶質シリコン膜の上にアンモニア
とシランガスを原料ガスとし、窒化シリコンを３００１
堆積させ、その上に一対の対向電極を形成した光検出装
置の光電流と暗電流をそれぞれ示している。同図のとお
り、本発明を用いると明暗比を保ったまま、大きな光電
流が得られる。
介ｒへｉ？径本の伺１のを栓出往得μ笛３０で示した本
発明による光検出装置の光電流と暗電流を規格化して示
したものであり、横軸に印加電圧、縦軸に電流値を対数
で表わしである。同図（ａ）従来例のホスフィンを７ラ
ンに対して１０ ｐＩ）ｍ程度添加した非晶質シリコン
からなる光検出装置の光電流と暗電流、同図（ｂ）が本
発明を用い、ホスフィンをシランに対し２０ ｐｐｍ〜
５０ｐｐｍ添加した非晶質シリコン膜の上にアンモニア
とシランガスを原料ガスとし、窒化シリコンを３００１
堆積させ、その上に一対の対向電極を形成した光検出装
置の光電流と暗電流をそれぞれ示している。同図のとお
り、本発明を用いると明暗比を保ったまま、大きな光電
流が得られる。
第５図は、第４図で電流−電圧特性を示した従来例の光
検出装置の光電流の光応答波形と本発明の光検出装置の
光電流の光応答波形を示したものである。第Ｓ図（２Ｌ
）が入射光の波形、（ｂ） 、 （ｃ）がそれぞれ従来
例のものと本発明の光応答波形を示している。第５図か
られかるように本発明の光検出装置の応答速度は従来の
ものと比べ大きく改善されており、特に立ち上がり速度
が改善されていることがわかる。
検出装置の光電流の光応答波形と本発明の光検出装置の
光電流の光応答波形を示したものである。第Ｓ図（２Ｌ
）が入射光の波形、（ｂ） 、 （ｃ）がそれぞれ従来
例のものと本発明の光応答波形を示している。第５図か
られかるように本発明の光検出装置の応答速度は従来の
ものと比べ大きく改善されており、特に立ち上がり速度
が改善されていることがわかる。
なお木実流側ではガラス上に非晶質７９５７層、窒化シ
リコン層、対向電極の順に形成する方法を示したが、ガ
ラス上に対向電極、窒化ンリコン層。
リコン層、対向電極の順に形成する方法を示したが、ガ
ラス上に対向電極、窒化ンリコン層。
非晶質シリコン層の順に形成しても同様な効果が得られ
るのは言うまでもない。
るのは言うまでもない。
発明の効果
本発明によれば、リンを含む非晶質シリコン層を堆積し
、その上に窒化シリコン層をたとえば１００〜５ｏｏ入
形成し、さらにその上に対向する１対の金属電極を形成
した光検出装置の構成を取ることにより、少数キャリア
の注入を減少させ表面再結を防ぐことにより、光感度が
高く、明暗電流比の大きくしかも光応答速度がかなり速
い、高性能な光検出装置を実現することができる。
、その上に窒化シリコン層をたとえば１００〜５ｏｏ入
形成し、さらにその上に対向する１対の金属電極を形成
した光検出装置の構成を取ることにより、少数キャリア
の注入を減少させ表面再結を防ぐことにより、光感度が
高く、明暗電流比の大きくしかも光応答速度がかなり速
い、高性能な光検出装置を実現することができる。
第１図は光検出装置の模式斜視図、第２図は従来の光検
出装置の断面図、第３図は本発明の一実施例による光検
出装置の断面図、第４図（ａ） 、 （ｂ）はそれぞれ
従来の光検出装置と本発明による光検出装置の光電流と
暗電流を規格化して示した図、第５図（〜、 （ｂ）
、 （Ｃ）はそれぞれ入射光、従来の光検出装置の光電
流、本発明の光検出装置の光電流の波形を示した図であ
る。 ２１・・・・・・基板、２２・・・・・・非晶質シリコ
ン層、２３・・・・・窒化Ｐ ’Ｊコン層、２４．２５
・・・・・・電極。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名第１
図 第２図 第３図 Ｊ 区 Ｙ 多
出装置の断面図、第３図は本発明の一実施例による光検
出装置の断面図、第４図（ａ） 、 （ｂ）はそれぞれ
従来の光検出装置と本発明による光検出装置の光電流と
暗電流を規格化して示した図、第５図（〜、 （ｂ）
、 （Ｃ）はそれぞれ入射光、従来の光検出装置の光電
流、本発明の光検出装置の光電流の波形を示した図であ
る。 ２１・・・・・・基板、２２・・・・・・非晶質シリコ
ン層、２３・・・・・窒化Ｐ ’Ｊコン層、２４．２５
・・・・・・電極。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名第１
図 第２図 第３図 Ｊ 区 Ｙ 多
Claims (2)
- （１）絶縁基板上に光導電性を有する非晶質シリコン層
、上記非晶質シリコン層に入射される光強度に応じた導
電率変化を検出する為の２個の電極を備え、前記非晶質
シリコン層と前記２個の電極との間に窒化シリコン層を
設けたことを特徴とする光検出装置。 - （２）窒化シリコン層の厚さを５０Å〜５００Åとする
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の光検出装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59207342A JPS6184859A (ja) | 1984-10-02 | 1984-10-02 | 光検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59207342A JPS6184859A (ja) | 1984-10-02 | 1984-10-02 | 光検出装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6184859A true JPS6184859A (ja) | 1986-04-30 |
Family
ID=16538150
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59207342A Pending JPS6184859A (ja) | 1984-10-02 | 1984-10-02 | 光検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6184859A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6484672A (en) * | 1987-09-28 | 1989-03-29 | Toshiba Corp | Photoelectric conversion device |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6042877A (ja) * | 1983-08-17 | 1985-03-07 | Mitsubishi Electric Corp | 受光素子 |
-
1984
- 1984-10-02 JP JP59207342A patent/JPS6184859A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6042877A (ja) * | 1983-08-17 | 1985-03-07 | Mitsubishi Electric Corp | 受光素子 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6484672A (en) * | 1987-09-28 | 1989-03-29 | Toshiba Corp | Photoelectric conversion device |
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