JPS6322074B2 - - Google Patents

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JPS6322074B2
JPS6322074B2 JP55095952A JP9595280A JPS6322074B2 JP S6322074 B2 JPS6322074 B2 JP S6322074B2 JP 55095952 A JP55095952 A JP 55095952A JP 9595280 A JP9595280 A JP 9595280A JP S6322074 B2 JPS6322074 B2 JP S6322074B2
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JP
Japan
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layer
photo sensor
photoconductive
electrode
group
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Expired
Application number
JP55095952A
Other languages
English (en)
Other versions
JPS5721875A (en
Inventor
Toshuki Komatsu
Masaki Fukaya
Yoshiaki Shirato
Seishiro Yoshioka
Shunichi Uzawa
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.)
Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
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Publication date
Application filed by Canon Inc filed Critical Canon Inc
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Publication of JPS5721875A publication Critical patent/JPS5721875A/ja
Publication of JPS6322074B2 publication Critical patent/JPS6322074B2/ja
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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

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Light Receiving Elements (AREA)
  • Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
  • Facsimile Heads (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
本発明は、フアクシミリ送受信機や文字読み取
り装置等の広汎な画像情報処理用光電変換装置に
用いられるフオトセンサに関する。 従来一般に用いられてきた結晶シリコンを用い
た1次元のホトダイオード型長尺アレーフオトセ
ンサは、作製できる単結晶の大きさ及び加工技術
の制限からそのアレーの長さに限度があり、且つ
歩留りが低い欠点があつた。従つて読み取り原稿
がA4版の210mmの幅を有している場合には、レン
ズ系を用いて原画をフオトセンサ上に縮小結像し
て、読み取ることが一般に行われてきた。こうし
た、レンズ光学系を用いる方法は、受光装置の小
型化を困難にするだけでなく、個々の受光面積
(画素面積)が大きくとれないため、充分な光信
号電流を得るために大きな光量を必要とし、読み
取り時間を長くした低スピードの用途や高い解像
力を要求されない用途に使用されているのが現状
である。 これに対して、最初は、シリコンを母体とする
非晶質材料(A−Siと以後記す)で構成するフオ
トセンサが提案されている。 この非晶質材料を使用するフオトセンサの場合
には、先の結晶シリコンを使用する場合と異なり
光導電層を真空堆積法によつて前記の非晶質材料
を堆積させることで形成することが出来るので、
受光面積の制約を受けず大面積化された長尺フオ
トセンサの作成が可能である。 而乍ら、この様な非晶質材料から成るフオトセ
ンサの場合、その機能を充分に引出す為には、光
導電層に設けられる電極層を構成する電極材料に
よる素子特性への影響を充分考慮する必要があ
る。 本発明者等は斯かる点からA−Siから構成され
る光導電層(A−Si層と略記する)に設けられる
電極層の構成及びその電極材料としての適格性に
就て種々の実験と検討を行つた結果、A−Si層に
種々の電極材料を適用すると、特に族−aアル
ミニウム族元素(Al、Tl、Ga、In等)が極めて
迅速にA−Si層に拡散し、かつA−Si母体構造に
置換型で入り組むことが判明した。具体的に述べ
れば、その拡散速度は、通常の結晶半導体等で知
られる値を大幅に上廻り、例えば200〜300℃の加
熱加速実験で、1000ÅのAl層は約10分でほとん
どA−Si層に拡散される。この理由は、非晶質構
造が、結晶構造に較べ、構造自由度大、密度小、
反応性が大きいことに起因するものと考えられ
る。しかも、族−aアルミニウム族元素は、A
−Si母体に混入させたとき、アクセプターとして
置換型に入り、電気的特性をP型大幅に変化させ
る。 従つて例えば、オーミツク光導電型素子、p−
n接合型素子、ホトトランジスタ型素子等のよう
に電極層とオーミツクコンタクトを取る必要のあ
る素子において例えば、n+にドーピングされた
オーミツク層上にA−Si構造に対して拡散定数が
大きくまた反応性の高いAlを電極として用いた
場合、Al電極が拡散により消失したり、或いは
完全に消失しなくても十分なオーミツク性を得る
ことが出来ず素子性能を著しく劣化させ、又、
Alの拡散が不均一に起るため素子のバラツキや
経時劣化が大きくなる。 本発明のフオトセンサは、これ等の欠点を解決
したものであつて、水素及びハロゲン元素の少な
くとも一方を含有し、シリコンを母体とする非晶
質材料から成る光導電層と、該光導電層に接して
設けられた複数の層で形成された電極層とを有
し、該電極層は少なくとも前記光導電層と接する
側より、族−aアルミニウム族に属する元素の
前記光導電層中への拡散を防止するための層領域
と、族−aアルミニウム族に属する元素を含有
する表面層領域とをこの順に有する事を特徴とす
るものである。 本発明に於いて、光導電層を形成するA−Si
は、グロー放電エネルギーを利用して所定の支持
体上に堆積させられ、堆積層中には水素及びハロ
ゲン元素の少なくとも一方を1〜30atomic%含
有させられているのが殊に望ましいものである。
又ハロゲン元素としてはF、Cl、Brが挙げられ
殊にFが好ましいものである。 この様なA−Siから成る光導電層は次の様な方
法によつて例えば作成される。SiH4、SiF4
SiCl4を主成分とするガスにRF又はDCグロー放
電エネルギーを与え、上記ガスを分解して基板上
に析出させる従来まで知られているプラズマ
CVD(Chemical Vapor Deposition)法が一般的
に用いられる。この他に、同等の特性を有するA
−Si層を形成する方法としてH2及びハロゲン元
素を含むガス雰囲気中でのスパツタリング法やイ
オンプランテーシヨン法も用いることができる。
このような方法で作製されたA−Si層は、禁制帯
中に準位の少ない(〜1016cm-1)光半導体特性を
与え、不純物ドーピングによる伝導型の制御性導
電率の制御が容易に行える。又、光導電性におい
ても優れ、分光感度においても比視感度に近似で
きる特性を有する原稿読み取りフオトセンサ素材
として適切な特性をそなえている。 形成されるA−Si層の特性は、グロー放電エネ
ルギーを与える放電パワー密度、基板温度、ガス
圧力等に敏感であり、これ等は注意深く制御され
る。RFグロー放電法においては、放電パワー密
度は、1W/cm2以下、好ましくは0.1W/cm2とされ
る。基板温度は100〜350℃、ガス圧力は0.01〜
1Torr内で一定に制御される。伝導型の制御は、
最も容易にはSiH4、SiF4、SiCl等のケイ素化合
物のガス及びガス化されたものに、n型制御には
PH3又はAsH3ガスを、p型制御にはB2H6ガスを
所定量混合して用いることで再現性よく達成させ
る。又、PやAsのドーパントのイオンインプラ
ンテーシヨン等も良好に実施されうる。 本発明に於いてA−Si層に接触して設けられる
電極層領域はA−Si層中へ拡散することがほとん
どなく、又電気特性上ほとんど影響のないAu、
Pt、Cr、Ti、Ni等の金属、SnO2、高くドーピン
グされたポリクリスタルシリコン等々の電極材料
で構成され、蒸着や塗布法によつて形成される。 これらの電極材料は、A−Si層に対して熱、
光、電気エネルギーによつてもA−Si層に何らの
影響を与えず安定である。この事は、これらの材
料とA−Si層界面に何らかの元素拡散に対する障
壁層となる合金層が形成されると考えられる。 本発明に於いて電極の表面に設けられる表面層
領域は、SiやSiO2への付着性、薄膜化ならびに
微細加工性、リード細線の圧着性、電導性にすぐ
れ量産性に富むAl等の族−aアルミニウム族
に属する元素によつて構成され、蒸着法等によつ
て形成される。 次に本発明の実施例をオーミツク光導電型フオ
トセンサの場合を例にとつて以下に示す。第1図
に示すように基板2上にSnO2蒸着膜を素子電極
状にエツチングした透明パターン電極3を設け、
キヤパシテイブRFグロー放電分解(C−GD)装
置に入れSiH4ガス(又はSiF4ガス、SiCl4ガス)
を一定量(〜20c.c./min)流入させ、ガス圧〜
0.2TorrFで基板2の温度を250℃に保つた表面上
にA−Si層5を作製させるが、まずPH3ガス(又
はAsH3ガス)をSiH4ガスに対して5000ppm濃度
混入させて500Åのn+層4を形成した後、C−
GD装置から一旦基板を取り出し、パターン電極
3の形状にn+層4をエッチングし、再びC−GD
装置に基板を戻して、SiH4ガスだけを流して、
他は同一の条件で再びグロー放電を行い光導電層
5を2μ厚に形成し、再びPH3ガスを5000ppm濃度
ドーピングしたn+層6を500Å層厚で積層させ
た。A−Si層が形成された基板をC−GD装置か
ら取り出し、金属に蒸着装置によつて1500Å厚の
Al層7を加熱蒸着によつて形成した。この様に
してオーミツク光導電型フオトセンサ1−を作
製した。 次に前記と同様に形成されたA−Si層上にTi
層7を1500Å形成したオーミツク光導電型フオト
センサ1−、Au層7を1500Å形成したオーミ
ツク光導電型フオトセンサ1−をそれぞれ作製
した。 第2図は、前記オーミツク光導電型フオトセン
サ1−及び1−にそれぞれAl層9を更に積
層して作成したオーミツク光導電型フオトセンサ
2−、2−の構成を模式的に示したものであ
る。 作製された、5種類のオーミツク光導電型フオ
トセンサは、印加電圧3V、照射光量120lux下の
光電流値はip及び暗電流値id、ip/id値によつて
評価し、素子作製直後の値と200℃1時間加熱処
理後の値を表に示した。
【表】 A−Si層にAl電極を形成した1−を除いて、
いづれも良好な特性を示しており、加熱加速実験
においても特性の劣化はほとんど認められなかつ
た。 尚、第1図及び第2図で同一の番号のものは同
じものを示すものである。 この様な構成とすることにより、原画と等倍の
長尺化されたフオトセンサを製造上容易かつ歩留
りよく提供でき、原画の光像を投影する手段とし
て光フアイバーやレンズアレーの如き当業者に広
く知られる方式との結合によつて小型の光電変換
装置が容易に提供できる。 更には、光導電層を構成する材料として光導電
性に優れた、水素及びハロゲン元素の少なくとも
一方を含有するA−Si材料を用い光信号電流をロ
スなく取り出す素子構造にすることで、充分に高
い解像力を与える微小面積の受光画素が高密度で
多数規則的に配列された長尺化フオトセンサを提
供することが出来且つ高速度の読み取り可能な光
電変換装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の一実施態様例としての透光
性電極パターン上に形成されたオーミツク光導電
型フオトセンサの構造を示す模式的断面図であ
る。第2図は、上部電極が多層構造からなる本発
明の別の実施態様例の構造を示す模式的断面図で
ある。 1……フオトセンサ、2……基板、3……パタ
ーン電極、4……n+層、5……光導電層、6…
…n+層、7……電極層、8……フオトセンサ、
9……電極層。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 水素及びハロゲン元素の少なくとも一方を含
    有し、シリコンを母体とする非晶質材料から成る
    光導電層と、該光導電層に接して設けられた複数
    の層で形成された電極層とを有し、該電極層は少
    なくとも前記光導電層と接する側より、族−a
    アルミニウム族に属する元素の前記光導電層中へ
    の拡散を防止するための層領域と、族−aアル
    ミニウム族に属する元素を含有する表面層領域と
    をこの順に有する事を特徴とするフオトセンサ。 2 水素又はハロゲン元素或いは両方での含有量
    が1〜30atomic%である特許請求の範囲第1項
    のフオトセンサ。 3 拡散を防止するための層領域が、Au、Pt、
    Cr、Ti、Niの中から選ばれた金属より成る特許
    請求の範囲第1項のフオトセンサ。 4 拡散を防止する層領域がSnO2より成る特許
    請求の範囲第1項のフオトセンサ。 5 拡散を防止する層領域が、高くドーピングさ
    れたポリクリスタルシリコンより成る特許請求の
    範囲第1項のフオトセンサ。
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