JPS63155A - 光検出装置およびその製造方法 - Google Patents
光検出装置およびその製造方法Info
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- JPS63155A JPS63155A JP61143251A JP14325186A JPS63155A JP S63155 A JPS63155 A JP S63155A JP 61143251 A JP61143251 A JP 61143251A JP 14325186 A JP14325186 A JP 14325186A JP S63155 A JPS63155 A JP S63155A
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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】
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の製
造方法に関する。
変換する光検出部が、光導電膜から成る光検出装置の製
造方法に関する。
従来の技術
従来ファクシミリ送信機の光電変換系にはＣＯＤ、ある
いはＭＯＳなどの集積化されたセンサが使用されている
。しかしセンサ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。
いはＭＯＳなどの集積化されたセンサが使用されている
。しかしセンサ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（光検出装置）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サ
は、光応答速度が化合物半導体を用いたものより速く、
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シリコンを用いたイメージセンサ
は光電流が小さく、読取り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のイ
メージセンサ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（光検出装置）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サ
は、光応答速度が化合物半導体を用いたものより速く、
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シリコンを用いたイメージセンサ
は光電流が小さく、読取り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のイ
メージセンサ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
。
第４図は光検出装置の受光部の断面図である。
従来の非晶質シリコンを用いたイメージセンサでは単一
の膜で構成されている。４１はガラス等の絶縁基板、４
２は非晶質シリコン層で、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。４
３は共通電極、４４は個別電極である。
の膜で構成されている。４１はガラス等の絶縁基板、４
２は非晶質シリコン層で、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。４
３は共通電極、４４は個別電極である。
発明が解決しようとする問題点
そこで７ト品質シリコン光導電膜に、リンやホウ素等の
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
暗比がとれにくくなり、必要な階調や信号のＳ／Ｎ比が
得られず、また適当な不純物濃度が例えばリン元素添加
の場合０．５ ｐｐｍ〜２０ ｐｐｍ 程度と非常に
制御が困難な量のため、再現性に問題があり、さらに不
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。
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
暗比がとれにくくなり、必要な階調や信号のＳ／Ｎ比が
得られず、また適当な不純物濃度が例えばリン元素添加
の場合０．５ ｐｐｍ〜２０ ｐｐｍ 程度と非常に
制御が困難な量のため、再現性に問題があり、さらに不
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。
本発明は光感度特性が優れ、応答速度の速く。
安定性、出力信号共に実用的な光検出装置を安価に提供
するものである。
するものである。
問題点を解決するための手段
上記問題点解決のため本発明の光検出装置は、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
非晶質シリコン層と、不純物元素を添加しない非晶質シ
リコン層を少なくとも１層以上交互に積層し、その上に
信号を取り出すため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、不純物を添加していない非晶質
シリコン層のみの場合の光電流の小さい事、不純物添加
した非晶質シリコン層単層のみの場合の明暗比の悪さ等
の欠点を除去し、良好な明暗比と大きな光電流を持ち、
従来から持つ速い光応答速度を得ることができる。
板上に、第Ｖ族不純物元素としてリンまたはヒ素を含む
非晶質シリコン層と、不純物元素を添加しない非晶質シ
リコン層を少なくとも１層以上交互に積層し、その上に
信号を取り出すため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、不純物を添加していない非晶質
シリコン層のみの場合の光電流の小さい事、不純物添加
した非晶質シリコン層単層のみの場合の明暗比の悪さ等
の欠点を除去し、良好な明暗比と大きな光電流を持ち、
従来から持つ速い光応答速度を得ることができる。
作 用
本発明の作用は、上記した構成により、非晶質半導体層
に入射した光によって発生したフォトキャリアである電
子および正孔のうち、正孔は不純物が添加されていない
非晶質シリコン層内にとどまり再結合に寄与しなくなり
、電子は不純物を添加した非晶質シリコン層を輸送され
るようになり電子の見かけの易動度が向上する。
に入射した光によって発生したフォトキャリアである電
子および正孔のうち、正孔は不純物が添加されていない
非晶質シリコン層内にとどまり再結合に寄与しなくなり
、電子は不純物を添加した非晶質シリコン層を輸送され
るようになり電子の見かけの易動度が向上する。
実施例
以下図面に基づき本発明の一実施例について具体的に説
明する。
明する。
第３図は光検出装置の具体的な構造を示す図で、１１は
ガラス等の絶縁基板、３ｏは非晶質シリコン層、１４は
共通電極、１５は個別電極であり、共通電極１４と個別
電極１５との間に電界を加え、その時、非晶質シリコン
層３ｏに光ｌが照射されている場合、抵抗が暗時の１０
０分の１から１００００分の１に低下するため電流が流
れるようになり信号として取９出せる。
ガラス等の絶縁基板、３ｏは非晶質シリコン層、１４は
共通電極、１５は個別電極であり、共通電極１４と個別
電極１５との間に電界を加え、その時、非晶質シリコン
層３ｏに光ｌが照射されている場合、抵抗が暗時の１０
０分の１から１００００分の１に低下するため電流が流
れるようになり信号として取９出せる。
第１図は本発明のイメージセンサ−の断面構造を示す。
１１はガラス等の絶縁性基板、１２がリン元素をホスフ
ィンとモノシ、ランの混合モル比で１〜１ｏｏ ｐｐｍ
程度添加したｎ−型非晶質シリコン層で、例えば１００
人、プラズマＣＶＤ法を用いて堆積させる。１３は不純
物元素を添加していない非晶質シリコン層であり、モノ
シランのみを原料ガスとして１２と同様な方法を用いて
、例えばＳＯＯ人の厚さ堆積させたものである。層１２
゜１３は交互に堆積させる。１４は共通電極、１５は個
別電極である。こうして光導電素子を作成する。すなわ
ち、第３図の非晶質シリコン層３ｏは層１２と１３で形
成されている。なお、層１２の厚さに対し層１３の厚さ
は１〜１０倍が望ましい。
ィンとモノシ、ランの混合モル比で１〜１ｏｏ ｐｐｍ
程度添加したｎ−型非晶質シリコン層で、例えば１００
人、プラズマＣＶＤ法を用いて堆積させる。１３は不純
物元素を添加していない非晶質シリコン層であり、モノ
シランのみを原料ガスとして１２と同様な方法を用いて
、例えばＳＯＯ人の厚さ堆積させたものである。層１２
゜１３は交互に堆積させる。１４は共通電極、１５は個
別電極である。こうして光導電素子を作成する。すなわ
ち、第３図の非晶質シリコン層３ｏは層１２と１３で形
成されている。なお、層１２の厚さに対し層１３の厚さ
は１〜１０倍が望ましい。
第２図は従来例と本発明による光電流と暗電流を規格化
して示したものである。横軸に印加電圧。
して示したものである。横軸に印加電圧。
縦軸に電流値を対数で表わしである。第２図の（−）が
従来例の全く不純物元素を添加していない非晶質シリコ
ンからなる光導電膜を用いた光検出装置の光電流と暗電
流、（ｂ）が従来例の内ＰＨ３をＳ ｔ Ｈ４に対しｉ
ｏ ｐｐｍ 程度添加した非晶質シリコンからなる
光導電膜の光電流と暗電流、（Ｃ）が本発明を用いた光
導電膜の光電流と暗電流をそれぞれ表わしている。第４
図のとおり、本発明を用いれば、明暗比を大きく保った
まま、大きな光電流が得る事が可能である。
従来例の全く不純物元素を添加していない非晶質シリコ
ンからなる光導電膜を用いた光検出装置の光電流と暗電
流、（ｂ）が従来例の内ＰＨ３をＳ ｔ Ｈ４に対しｉ
ｏ ｐｐｍ 程度添加した非晶質シリコンからなる
光導電膜の光電流と暗電流、（Ｃ）が本発明を用いた光
導電膜の光電流と暗電流をそれぞれ表わしている。第４
図のとおり、本発明を用いれば、明暗比を大きく保った
まま、大きな光電流が得る事が可能である。
なお、本実施例では不純物を添加しない層を５００人、
不純物を添加したｎ−層を１００人としたが、ｎ−層の
不純物の添加量によっては、それぞれの厚さ、およびそ
の比を変えると同時に積層する回数を増減させる事によ
り最適な光検出装置を得る事が可能となる。また不純物
を添加する層に対し不純物を添加しない層の厚さの比が
１以下の場合、素子中の電子の密度が高くなりすぎるた
め暗抵抗が低下し、応答速度も遅くなってしまう。
不純物を添加したｎ−層を１００人としたが、ｎ−層の
不純物の添加量によっては、それぞれの厚さ、およびそ
の比を変えると同時に積層する回数を増減させる事によ
り最適な光検出装置を得る事が可能となる。また不純物
を添加する層に対し不純物を添加しない層の厚さの比が
１以下の場合、素子中の電子の密度が高くなりすぎるた
め暗抵抗が低下し、応答速度も遅くなってしまう。
また比が１０以上の場合、光照射によって主に不純物添
加されていない層で発生したフォトキャリアのうち電子
が、輸送されるために不純物の添加された層へ到達する
事が難かしくなり同時に時間がかかるため光電流が低下
し、かつ応答速度も遅くなってしまうので適切でない。
加されていない層で発生したフォトキャリアのうち電子
が、輸送されるために不純物の添加された層へ到達する
事が難かしくなり同時に時間がかかるため光電流が低下
し、かつ応答速度も遅くなってしまうので適切でない。
そのため、その比は１〜１０が好ましく、また各層の厚
さもあまり厚すぎない方が良い。
さもあまり厚すぎない方が良い。
発明の効果
本発明によれば、前述のように不純物を添加した非晶質
シリコン層と不純物を添加していない非晶質シリコン層
を交互に積層する事により、光感度が高く明暗比の大き
な光導電膜を形成でき、高性能は光検出装置を実現する
ことが出来る。さらにフォトキャリア発生層として働く
不純物が添加されていない層とフォトキャリアである電
子が輸送される不純物添加層が交互に存在することから
電子と正孔の分離が短かい距離で行なわれるため、光応
答速度が速くなる。即ち光応答速度が速く、光感度の高
い光検出装置が実現可能となる。
シリコン層と不純物を添加していない非晶質シリコン層
を交互に積層する事により、光感度が高く明暗比の大き
な光導電膜を形成でき、高性能は光検出装置を実現する
ことが出来る。さらにフォトキャリア発生層として働く
不純物が添加されていない層とフォトキャリアである電
子が輸送される不純物添加層が交互に存在することから
電子と正孔の分離が短かい距離で行なわれるため、光応
答速度が速くなる。即ち光応答速度が速く、光感度の高
い光検出装置が実現可能となる。
第１図は本発明の一実施例における光検出装置の断面図
、第２図ａ−’−Ｃは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特性図
、第３図は光検出装置の一部斜視図、第４図は従来の光
検出装置の断面図である。 １１・・・・・・基板、１２・・・・・・不純物添加し
た非晶質シリコン層、１３・・・・・・不純物添加しな
い非晶質シリコン層、１４．’１５・・・・・・電極。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名／４
．／、５’−金髪ｔゑ ！ １ｆ丁２
、第２図ａ−’−Ｃは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特性図
、第３図は光検出装置の一部斜視図、第４図は従来の光
検出装置の断面図である。 １１・・・・・・基板、１２・・・・・・不純物添加し
た非晶質シリコン層、１３・・・・・・不純物添加しな
い非晶質シリコン層、１４．’１５・・・・・・電極。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名／４
．／、５’−金髪ｔゑ ！ １ｆ丁２
Claims (4)
- （１）第Ｖ族元素を添加した非晶質シリコン層と不純物
元素を添加しない非晶質シリコン層よりなる光導電層を
絶縁基板上に少なくとも２層以上形成した事を特徴とす
る光検出装置。 - （２）律第Ｖ族元素を添加した非晶質シリコン層の厚さ
に対し不純物添加しない非晶質シリコン層の厚さを１〜
１０倍とする事を特徴とする特許請求の範囲第１項記載
の光検出装置。 - （３）絶縁基板上に第Ｖ族元素を添加した非晶質シリコ
ン層と、不純物元素を添加しない非晶質シリコン層を交
互に積層することを特徴とする光検出装置の製造方法。 - （４）添加する第Ｖ族元素として、リン又はヒ素の水素
化物であるホスフィン（ＰＨ＿３）又はアルシン（Ａ＿
ＳＨ＿３）対モノシランの混合モル比で１ｐｐｍ〜１０
０ｐｐｍとする事を特徴とする特許請求の範囲第１項記
載の光検出装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61143251A JPS63155A (ja) | 1986-06-19 | 1986-06-19 | 光検出装置およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61143251A JPS63155A (ja) | 1986-06-19 | 1986-06-19 | 光検出装置およびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63155A true JPS63155A (ja) | 1988-01-05 |
Family
ID=15334400
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61143251A Pending JPS63155A (ja) | 1986-06-19 | 1986-06-19 | 光検出装置およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63155A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63265471A (ja) * | 1987-04-23 | 1988-11-01 | Toshiba Corp | 光電変換装置 |
| US5192695A (en) * | 1991-07-09 | 1993-03-09 | Fermionics Corporation | Method of making an infrared detector |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59139682A (ja) * | 1983-01-31 | 1984-08-10 | Ricoh Co Ltd | 光導電性薄膜 |
| JPS60239055A (ja) * | 1984-05-11 | 1985-11-27 | Sanyo Electric Co Ltd | アモルフアスシリコン光センサ |
| JPS6161460A (ja) * | 1984-09-03 | 1986-03-29 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 光検出装置の製造方法 |
-
1986
- 1986-06-19 JP JP61143251A patent/JPS63155A/ja active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59139682A (ja) * | 1983-01-31 | 1984-08-10 | Ricoh Co Ltd | 光導電性薄膜 |
| JPS60239055A (ja) * | 1984-05-11 | 1985-11-27 | Sanyo Electric Co Ltd | アモルフアスシリコン光センサ |
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| US5192695A (en) * | 1991-07-09 | 1993-03-09 | Fermionics Corporation | Method of making an infrared detector |
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