JPS6265483A - 光導電素子 - Google Patents

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】 く技術分野〉 本発明はＣｄを含むＩＩ−Ｖｌ族化合物半導体単体もし
くはこれらを含む化合物半導体から成る例えば長尺の光
導電膜の封止構造に関するもので、密着型−次元イメー
ジ素子の受光素子として利用できる光導電素子に関する
ものである。

〈従来の技術及びその問題点〉 長尺あるいは大面積な光導電膜の作製方法として、真空
蒸着法、スパッタ法あるいはグロー放電気相成長法等の
薄膜作製技術が用いられている。

これらの薄膜作製技術においては膜の特性の良否は製造
装置の製作技術に大きく依存し、歩留り。

信頼性の点で問題がある。たとえば反応性スパッタ法あ
るいはグロー放電気相成長法等により作製した非晶質シ
リコン薄膜を光導電膜の抵抗変化を利用した光導電素子
として用いるためには高精度なドーピング技術を必要と
し、再現性、膜特性の均一性が得難い。また、Ｃｄを含
むＩＩ−ＶＩ族化合物半導体薄膜をスパッタ法あるいは
真空蒸着法等によって作製する方法に於いても、化学量
論的組成からのずれが作製条件によって微妙に変化し、
かつ光導電膜両端のためのＣｄ、Ｃｕあるいはｈｇ等の
ハロゲン化物のドーピングによる活性化処理も作製条件
により再現性が得難いという欠点を有している。

一方、ｃｄを含む■−■族化合物半導体からなる光導電
素子の信頼性、耐環境特性を向上させるため、従来より
有機高分子膜が用いられているが、水分あるいは酸素ガ
スの透過を完全に遮断するのは困難であり、このような
素子封止法では素子特性の劣化を完全に防止することは
できなかった。

本発明は、このような点にかんがみて創案されたもので
、素子特性の劣化を効果的に防止し得る素子封止構造を
備えた光導電素子を提供することを目的としている。

〈問題点を解決するための手段及び作用〉上記の目的を
達成するため、本発明の光導電素子は、絶縁性基板上に
ストライブ状に設けられたＣｄを含む■−■族化合物半
導体単体もしくはこれらを含む化合物半導体から成る光
導電層と、この光導電層上の両端に設けられたピット毎
に分割された複数の対向した電極群と、上記の少なくと
も光導電層上に積層された金属、半導体の酸化物あるい
は窒化物からなる絶縁膜とを備えるように構成している
。

即ち本発明では、Ｃｄを含む■−■族化合物半導体の焼
結膜を光導電膜とする光導電素子の封止用材料として金
属、半導体の酸化物あるいは窒化物を用いることにより
素子特性の劣化防止をはかるようにしたものである。

特に、本発明の光導電素子の封止構造は、Ｃｄを含むｎ
−■族化合物半導体の焼結膜の膜厚及びその形状に制限
があり、膜厚は２〜６μｍ、膜面粗度が１μｍ以下、さ
らに光導電膜両端の段差部が６０°以下の順テーパを有
する場合に有効となる。

この様な条件を満す光導電膜に、金属あるいは半導体の
酸化物あるいは窒化物を電子ビーム蒸着法あるいは反応
性スパッタ法等により面粗度以上の膜厚を着膜すること
によりピンホール等の発生がない良好なパッシベーシヨ
ン膜を形成することができ、上記した本発明の目的が達
成される。

〈実施例〉 上記の如き所定の膜形状を有する光導電膜に対して本発
明に係る封止構造を用いた場合の実施例を図面を参照し
て説明する。

Ｃｄを含むＩＩ−Ｖｌ族化合物半導体単体、もしくはこ
れらのうち２種以上の化合物半導体材料は公知の化学的
析出法により得られる０、２μｍ程度の生粉に、ＣｕＣ
ｌ２および／あるいはＡｇｃｎ２を０．１〜１．０モル
％不純物として添加したものを不活性ガス中で５００〜
９００″Ｃで８０〜６０分間焼成し活性化処理を施した
後、これらの化合物半導体結晶の融剤となるＣｄのハロ
ゲン化物の一種以上、および／あるいは低融点ガラスフ
リットと共に有機結着剤に分散し、十分に混練すること
により均一な塗膜用ペーストを作成する。このペースト
をスクリーン印刷法等適当な塗布法で絶縁性基板に塗布
してストライプ状の光導電膜を形成する。

素子構成は第１図に示す様に、絶縁性基板ｌ上に上記膜
に所定の熱処理を施して形成された光導電膜２、この光
導電膜２の両端部を覆う様に形成されたビット毎に分割
された複数の対向した電極群３及びこの上に形成された
金属、半導体の酸化物あるいは窒化物から成る絶縁膜４
から構成されている。

絶縁性基板１としてはセラミック基板、アルミナ基板、
あるいはパイレックスガラス基板を用いる。熱処理工程
を経て形成される光導電膜２は膜厚１〜ｌＯμｍ程度、
好ましくは４〜６μｍ程度とし、光導電膜両端段差部は
６０’以下の順テーパ、好ましくは２Ｏ２程度の順テー
パ角を有し、膜面粗度は１μｍ以下、好ましくは０．４
μｍ程度以下の形状のものを用いる。この様な形状の光
導電膜２は微粉化された微結晶粉体を十分均一となる様
に慶所定時間混Ｊｌしたペーストをスクリーン印刷法あ
るいはブレード法等の塗膜法を用いて絶縁性基板１に塗
膜することにより達成される。ビット毎に分割された複
数の対向した電極群３はＴｉ、Ｔａ等の仕事関数が小さ
く、かつ高融点を有する金属をリフトオフ法により形成
する。これらの金属は、電子ビーム蒸着法あるいはＤＣ
スパッタ法等により着膜し、０．５μｍ以上好ましくは
０．６〜１．０μｍ程度の厚さとする。該金属は光導電
膜２とのオーミック接触が良好であり、かつ密着性に優
れるため、本発明の光導電素子作製用の電極材料として
最良のものである。最上層に設ける絶縁膜４は金属ある
いは半導体の酸化物あるいは窒化物であるＡｌ２Ｏ３゜
Ｔａ２０５．Ｃｒ２Ｏ３，５ｉ０２あるいはＳｉ３Ｎ４
から選択される絶縁物を電子ビーム蒸着法あるいは反応
性スパッタ法により、１μｍ以上、好ましくは１〜２μ
ｍ程度形成する。絶縁膜４は１μｍ以上とかなりの膜厚
を必要とするため、成膜速度が速い成膜法を用いるのが
よく、例えば電子ビーム蒸着法を用いれば２０〜ｌｏ　
ｏＡ／ｓｅｃの蒸着スピードは容易に得られるので、所
定の膜厚を有するピンホールのない絶縁膜４を比較的短
時間で作製することは可能である。

この様にして作製した光導電膜２は非常に高い光導電性
を有し、例えばＣｄＳｅ系光導電膜は、６９５ｎｍ、３
０１ｘ　　の光照射時の明暗比が１０以上、光電流とし
てｌＯμＡ以上の信号が得られ、実時間型の読み出し方
式を用いる密着型イメージ素子用の受光素子アレイ形成
に適している。また、光応答速度も２ｍ棋以下と速い応
答特性を示し、光導電膜の抵抗変化を利用する受光素子
として高速読み取り用素子に適合できる。さらに、光導
電膜は水分あるいは酸素ガス等の透過を完全に防止でき
る無機絶縁層４により封止されるので、耐環境特性の優
れた信頼性の高い光導電素子を得ることが可能となる。

以下、さらにＣｄＳｅ系光導電膜を用いた素子の作製工
程を詳細に示す。

コーニング社製＃７０５９ガラス基板を絶縁性基板１と
して用い、ＣｄＳｅ系光導電体ペーストをスクリーン印
刷法によりストライプ形状に塗布した０なおＣｄＳｅ系
光導電体ペーストは、公知の化学的析出法によりＣｕを
０．４モル％共存させた状態のＯ】〜０．３μｍの粒径
から成るＣｄＳｅ微粉末をＮ２雰囲気中で８００℃の活
性化熱処理を施し光導電性を附与した１μｍ以下の結晶
に、ＣｄＣＦ１２を３モル％。

低融点ガラスフリッ）（Ｔｇ：３８５℃）を全量に対し
２重量％添加し、適量のオイル（１，５重量％のエチル
セルロースを含有）と混練し作製した。ガラス基板ｌ上
に形成された塗布膜は１００℃／１時間の熱風乾燥後、
Ｎ２雰囲気中で３００℃７１５分。

さらに５００℃７３０分の熱処理を施し、膜厚約４μｍ
の光導電膜２を得た。この光導電膜２は表面粗度０．３
８ｍ１段差部は約２０°のゆるやかな類テーバを有する
良好なものが得られた。

この様にして作製された光導電膜２上に１２５μｍピッ
チからなるビット毎に分割された複数の対向した電極３
をり７トオフ法により作製した。本実施例では電極とし
てＴｉを約６０００Ａ被着し、電極間隔５０μｍ、電極
長７０μｍの形状から構成される１７２８画素から成る
受光素子アレイを作製した−０この様にして作製された
受光素子アレイの光導電膜２を覆う様に、電子ビーム蒸
着法を用いて約２μｍのＡｌ２Ｏ３を蒸着し、素子作製
工程を完了した。

該受光素子アレイの特性は、バイアス電圧１２Ｖ。

３０ｊ！ｘの入射光に対し、平均１５μＡ程度の信号電
流、各画素間の信号電流のバラツキ±１５％、光応答速
度２．Ｏｍｍ　（立ち上がり）及び０．８　ｍ５ｌｃ（
、立ち下がり）を示し、実時間型高速読み取り素子とし
て優れたものが得られた。

また受光素子の封止用材料としての性能を評価するため
、未封止状態の素子とともに６５℃、９５％ＲＨの高温
高湿中での信頼性試験を行ったところ、第２図に示すご
とく、未封止の素子ではこの様な環境下では、大きな特
性劣化が認められるのに対し、Ａｌ１２０３により封止
を行った素子では安定した光電流が常に得られ、十分な
封止効果が認められた。

なお、本実施例ではＡｘ２ｏ３を用いた例のみ示したが
、Ｔａ２０５．ＴｉＯ２、Ｃｒ２Ｏ３＋５ｉ０２　、Ｓ
ｉ　３Ｎ４を封止用材料として用いた場合にも同様な効
果が確認されたので、ＣｄＳｅ系光導電素子の封止膜と
して、これらの材料はすべて有効である。

〈発明の効果〉 以上のように所定の熱処理工程を経て作製されたＣｄを
含むＩＩ−Ｖｌ族系化合物半導体膜からなる光導電膜の
封止用絶縁膜として、金属、半導体の酸化物あるいは窒
化物から成る無機絶縁性材料を用いることにより、耐湿
特性を改善することが出来、信頼性のよい素子を低コス
トで得ることが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の素子構造を示す断ｌ・・・
絶縁性基板、　　２・・・光導電膜、３・・・電極群、
　　　　　４・・封止用絶縁膜。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、絶縁性基板上にストライプ状に設けられたＣｄを含
   むII−VI族化合物半導体単体もしくはこれらを含む化合
   物半導体から成る光導電層と、該光導電層上の両端に設
   けられたビット毎に分割された複数の対向した電極群と
   、上記少なくとも光導電層上に積層された金属、半導体
   の酸化物、あるいは窒化物からなる絶縁膜とを備えたこ
   とを特徴とする光導電素子。 ２、前記金属、半導体の酸化物あるいは窒化物からなる
   絶縁膜はＡｌ＿２Ｏ＿３、Ｔａ＿２Ｏ＿５、ＴｉＯ＿２
   、Ｃｒ＿２Ｏ＿３、ＳｉＯ２、Ｓｉ＿３Ｎ＿４から選択
   されたものであることを特徴とする特許請求の範囲第１
   項記載の光導電素子。 ３、前記Ｃｄを含むII−VI族化合物半導体単体もしくは
   これらを含む化合物半導体から成る光導電層は、化学的
   析出法により作製された化合物にＣｕ、ＡｇあるいはＡ
   ｌのハロゲン化物のうち１種以上を加え不活性ガス雰囲
   気中で５００℃〜９００℃にて焼結する活性化熱処理を
   施すことにより光導電性を附与した粉体を、これら化合
   物半導体の融剤であるＣｄのハロゲン化物の一種以上、
   あるいは／および低融点ガラスフリットと共に有機結着
   剤に分散しペースト化したものを塗膜し、不活性雰囲気
   中で４００〜６００℃の熱処理工程を経て作製されてな
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の光導電
   素子。