JPS63301571A - アモルファスシリコン光センサー - 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】 〔技術分野〕 本発明は第１の電極と第２の電極との間に多層構造のア
モルファスシリコン層を備えたアモルファスシリコン光
センサーに関する。

〔従来技術〕

現在、アモルファス光センサーとしてはＣｄ５−ＣｄＳ
ｅ系、５ｅ−Ｔｅ−Ａｓ系が開発されているが、Ｃｄ５
−ＣｄＳｅ系では光応答速度が遅く、また５ｅ−Ｔｃ−
Ａｓ系では低い温度で結晶化する等の問題が多く高密度
、高速動作の良好な素子を得ることは鑑しいものである
。また公害等の問題も多く残されている。そのため無公
害の新しい材料として大面積化が容易でかつ光吸収係数
が大きく、薄膜化が容易でしかも暗抵抗率が高く、光導
電性が良い等の利点を利用したアモルファスシリコンを
用いたアモルファスシリコン光センサーが開発されてき
た。

従来のアモルファスシリコン光センサーとしては同一基
板上に１組の電極を平面的に形成し、その電極にまたが
ってアモルファスシリコンを形成する所謂コプレナー型
アモルファスシリコン光センサーは製造方法が簡単であ
るため、比較的多数試作されているが、その構造上光応
答速度が遅く、高速のファクシミリへの応用が困難であ
る。これはコプレナー型では１組の電極間隔が１０μｍ
程度と広くとる必要があるために電子等のキャリアが電
極まで移動するのに時間がかかるためである。また平面
的に１組の電極を形成するために高密度化も限界があり
問題が多いものである。

これらの欠点を取り除いたアモルファスシリコンを透明
な電極と他の電極とではさんだ所謂サンドインチ型アモ
ルファスシリコン光センサーがあり、高密度、高速化が
可能な光センサーとして開発されているが、このサンド
イッチ型ではバイアス電圧印加時に電極からの電荷の注
入があって、暗時の電流が多くなるため、光照射時の電
流との比、所謂明暗比（Ｓハ比）が大きくとれない欠点
を有している。またアモルファスシリコンの光吸収係数
が大きいことで薄膜（通常５０００人〜１μ程度）で良
いため、高速動作が可能な反面ピンホール等の発生によ
る電極間の短絡等素子特性の均一化が困難である等問題
が多い。

サンドイッチ型光センサーの暗時の電流を減少させるた
めにアモルファスシリコンと電極の間に新たな薄い絶縁
膜を設けて、電極からの電荷の注入を阻止したブロッキ
ング構造を有する、所ｍ　Ｍ　Ｉ　Ｓ型アモルファスシ
リコン光センサーが開発されており、絶縁膜としてはシ
リコン酸化膜、シリコン窒化膜、金属窒化膜等がある。

例えば、特開昭５７−１０６１７９には薄い絶縁膜とし
てアモルファスシリコンの表面をｌＳ極プラズマ酸化す
る、あるいは酸素を含むシランガスにグロー放電を行わ
しめアモルファスシリコン上にシリコン酸化膜を形成す
る記載があるが、この方法によれば絶縁膜の厚さは好適
なものとして２０〜４０人程度であって高密度な素子全
面に均質でかつ均一な膜厚で形成することが困難である
。通常、簿膜の形成においては１００Å以下の厚みでは
薄膜が島状に形成されていくためであり、素子の特性の
均一化が困難である欠点を有している。

また特開昭５６−２６４７８には薄い絶縁膜としてシリ
コン酸化物より抵抗の低いシリコン窒化物（透光性、通
電性、絶縁または半絶縁性）を用いる記載があるが、こ
の方法によればシリコン酸化物を用いた場合高いエネル
ギーバンドギャップを有しているために薄膜であっても
それ自体電流を通し難く光照射時のキャリアの通電が困
難となって明暗比（Ｓ／Ｎ比）を大きく得ることができ
ない欠点を除去するためにシリコン酸化物より小さなエ
ネルギーバンドを有する抵抗の低いシリコン窒化物を用
いる方法であるが、この方法においても窒化物の膜厚が
好適なのは５０〜１００人と薄く形成する必要があり、
前記と同様に素子特性の均一化が困難である欠点を有し
ている。

高密度のセンサーを製作する場合、一般に個別電極を形
成後に絶縁膜を形成する時には個別電極をホトリソ技術
でエツチング形成した後絶縁膵を形成するため、エツチ
ングされたサイド部分の肩の部分にはさらに均一な薄い
絶縁膜を形成することが困難であり、素子の特性の均一
化がますます困難となる大きな欠点を有している。

さらに特開昭５６−１４２６８にはアモルファスシリコ
ンの多層構造を有し少なくとも１層のアモルファスシリ
コン層が酸素を有しかつ荷電子濃度制御用の不純物を含
有することを特徴とする光導電半導体装置が記載されて
いるが酸素を含有させ光学的バンドギャップ（Ｅｇ−ｏ
ｐｔ）を広げると１　、９ｅＶまでは光導電性を示すが
それ以上広くするとほとんど光導電性を示さなくなり、
電荷の注入阻止のために高い抵抗の薄膜を用いるには光
学バンドギャップ２　、　ＯｅＶ以上を有するアモルフ
ァスシリコンを用いる必要があり、光照射時に発生した
キャリアの通過が困難となって明暗比（Ｓ／Ｎ比）の大
きな素子が得られない欠点を有している。すなわち高抵
抗（光学的バンドギャップが広い）でかつ光導電性を有
するアモルファスシリコンが得られていないのが現状で
ある。

〔目　　的〕

本発明は上記した如き従来の欠点ないし問題点を改善し
、サンドインチ型でアモルファスシリコンからなる光電
変換層を有し明暗比（Ｓ／Ｎ比）が大きく、かつ素子の
特性が均一化された光電変換素子を提供することを目的
とするものである。

〔構　　成〕

本発明は第１の電極と第２の電極との間に多層構造のア
モルファスシリコン層を備えた層構成よりなるアモルフ
ァスシリコン光センサーにおいて、前記第１の電極が酸
化物でかつ可視領域において８０％以上の遮光性を有し
、この電極と接する第１のアモルファスシリコン層が酸
化物の電極材料の構成原子と酸素原子の少なくとも１種
を含み、かつ光学的バンドギャップが２　、　ＯｅＶ以
上の領域で１０１２〜１０１４Ωｃｍの抵抗率と光導電
性を有し、かつ屈折率が１．８〜３．４の領域にあるこ
とを特徴とするものである。

第１図は本発明によるアモルファスシリコン光センサー
の断面図を、第２図はその平面図を示すもので、アモル
ファスシリコン光センサーをイメージセンサ−として応
用した例か示すものである。これら第１図および第２図
において、透明ガラス基板１に透明導電性電極２として
工ＴＯまたはＳｎＯ２を８００人形成してホトリソ技術
により個別電極にエツチング分離しセンサー基板構造に
する。この個別電極はその応用により異なるが１例えば
ファクシミリに用いるのであれば８本１０ｙｎ又は１６
本／ｎ１１程度である。このセンサー基板上に少なくと
も酸素原子を含み、光学的バンドギャップが２．ＯｅＶ
以上の領域でかつＩｏ１２〜１０１４Ωｃｍの範囲の抵
抗率と光導電性を有するアモルファスシリコン層３を形
成する。

ここで本発明において、少なくとも酸素原子を含むとは
、酸素原子単独、あるいは酸素原子と炭素原子あるいは
窒素原子もしくはこれら３種原子とを含むことを意味す
る。このアモルファスシリコン層３は水素希釈のＳｉＨ
４にＣＯ２もしくはＣＯ２とＮ２を混合したガスを用い
てグロー放電分解によって４００人程変形成する。この
形成の際に適度に制御されたグロー放電及び基板加熱の
エネルギーにより透明導電性電極の構成原子がアモルフ
ァスシリコン層３に拡散によりドーピングされる。透明
導電性電極がＩＴＯの場合Ｉｎ、　Ｓｎ、○などがドー
ピングされる。アモルファスシリコン層３は本来は酸素
が含まれているわけだが、このドーピングにより層界面
に酸素の濃度勾配が生じ、良好な電子あるいは正孔の注
入阻止の障壁が得られ、またＩｎ等は■広原子としてア
モルファスシリコン層３に作用する。またＳｎＯ，の場
合、Ｓｎ等はＳｉの格子結合を強化するのに役立つ。続
いて、ＳｉＨ４ガスを用いてグロー放電分解によってノ
ンドープのアモルファスシリコン層４を１．５ｕｍ形成
する。アモルファスシリコン層３．４はグロー放電分解
堆積時にマスクを用いて形成してもよいし、あるいは堆
積後にホトエツチング技術によって形成してもよい。そ
の後、第２電極の金属電極５としてＡＱまたはＣｒを１
μｍ形成する。この金属電極５もアモルファスシリコン
層３．４と同様にマスクを用いて、あるいはホトエツチ
ング技術によって形成するようにする。

第３図は本発明に従って水素希釈のＳ　ｉ　Ｈ４にＣＯ
２を混合したガスにより、アモルファスシリコン中に酸
素原子、もしくは酸素原子および炭素原子を含有し、光
学的バンドギャップが２．ＯｅＶ以上でかつ１０１２〜
１０１４Ωｃｍの抵抗率と光導電性を有するアモルファ
スシリコンの特性を示すものであり、グロー放電時のＣ
Ｏ□／５ｉｌｌ、の比と光学的バンドギャップおよびＡ
Ｍｌ　　１００ｍＷ／ａ（の疑似太陽光照射時の光導電
性の関係を示す。

また第４図はグロー放電分解時に水素希釈の５ｉ１１４
にＣＯ２およびＮ２を混合したガスを用いる場合におけ
る第３図と同様の関係図を示すものである。これら第３
図および第４図より、ＣＯ□／ＳｉＨ４もしくはＣＯ２
＋Ｎ　２／　ＳｉＨ４の比が大きくなるに従って光学的
バンドギャップが直線的に広がる。また光導電性はＣＯ
□／　Ｓ　ｘ　Ｈ４またはＣＯ２＋Ｎ２／５ｉｎ４の比
が５までは減少するが、それ以上では減少が緩慢になっ
て１０−（Ωｃｍ）−１程度となり、暗導電率（図示せ
ず）はこれらの比が２．５程度まで急激に減少し、それ
以上では減少が緩慢になって１０−１３〜１Ｏ−１４（
９国）−１のほぼ一定の値を示す。従って、本発明に用
いる少なくとも酸素原子を含み、光学的バンドギャップ
が２．ＯｅＶ以上を有するアモルファスシリコンは光導
電性を示すことがわかる。

このようなアモルファスシリコンを第１電極と接するア
モルファスシリコン層３に用いることによって暗時の第
１電極からの電荷の注入を１０１〜１０１４Ω国の非常
に高い抵抗率と２．Ｏｅ　Ｖ以上の広い光学的バンドギ
ャップによる障壁によって阻止するに充分な高い機能を
有している。

また、ＡＭ１１００＋ｎν／ｄ照射時の抵抗率は１０１
〜１０″Ｑ■と低い値を示し、光照射時によって発生し
たキャリアの通過が容易となる機能を有しているため、
非常に高いＳ／Ｎ比を得ることが容易となる。また、高
い光導電性を有しているために従来の酸化膜、窒化膜に
おいては２０〜１００人の層を用いる必要があり素子の
均一化が困難であったが、本発明においては２００〜２
０００人の範囲と厚く形成することができ、好ましくは
３００〜７００人最適には３００〜５００人とするのが
望ましく、素子特性の均一化が容易となる利点を有して
いる。

本発明において、出発ガスとしてＳ　ｉ　Ｈ、にＣＯ□
ガスを混合して用いた場合にＣＯ□ガスの分解によって
発生した炭素原子は微量しか含有されず。

光学的バンドギャップが２．ＯｅＶ以上でかつ光導電性
を有するアモルファスシリコンの特性を決定しているの
は含有された酸素原子が主要因である。また、出発ガス
として５ｉ）Ｉ４にＣＯ２とＮ２ガスを混合して用いる
ことも可能で、その場合にはＣＯ２は膜中の酸素の原材
料であり、Ｎ２は膜中の窒素の原材料となるが、ＣＯ２
とＮ２を用いることによって膜中に含まれる酸素がＣＯ
２単独の場合よりも効率よく含有されやすく、その結果
、光学的バンドギャップが広がりかつ窒素を含むことに
よって膜のち密性が高まり、電荷の注入阻止効果が改善
されるようになる。

第５図は本発明に用いた少なくとも酸素原子を含有し光
学的バンドギャップが２．ＯｅＶ以上でかつ屈折率が１
．８以上３．４以下の領域にあり、光導電性を有するア
モルファスシリコン膜の特性を示すものである。アモル
ファスシリコン層を形成する際のＣｏ、／ＳｉＨ＊の比
と屈折率の関係を示すもので、（’０２　／　５ｉｆｔ
、比が大きくなるに従い屈折率は減少してくるのがわか
る。このようにＣｏ２／　ＳｉＨ４比を調整し、屈折率
を基板材や他の層とマツチングを計ることにより光の入
射効率を向上させ、光センサの光電変換効率を上げるこ
とができる。

第６図は本発明のアモルファスシリコン光センサーの分
光感度特性の一例を示したものであり、構造は第１図と
同様であるが透明ガラス基板１に第１の電極として透明
電極２のＩＴＯを８００人形成してホトリソ技術により
個別電極にエツチング分離しセンサー基板構造にする、
この個別電極は１００μｍＸ１００μｍ′″ｒ−電極間
距離は２５μ諺とした。このセンサー基板上に酸素原子
を含み光学的バンドギャップ２．１５　ｅ　Ｖでかつ光
導電性を有する第１のアモルファスシリコン層３を水素
希釈のＳｉＨ４にＣＯｌを混入したガスを用いてグロー
放電分解によって３５０人形成した。続いて水素希釈の
ＳＬ！（４のガスを用いて、ノンドープのアモルファス
シリコンＭ４を１．２５μｍ形成した。第１のアモルフ
ァスシリコン層３、アモルファスシリコン層４はマスク
堆積で形成した。

その後ＡＩ２電極５をマスク蒸着によって形成しアモル
ファスイメージセンサ−を形成したものであるが、横軸
は光波長を示し、縦軸は光電流密環（Ａ／ｎｕ”）を示
している。第１のアモルファスシリコン層３の広い光学
的バンドギャップにより短波長が増感され、光波長４０
０ｎｍ〜６３０ｎｍにわたって非常に均一な光電流密環
が得られた。

第７図は、基板と反対側から光を入射する型の応用例の
断面図を示すものである。絶縁性基Ｆｉ７．例えばセラ
ミック、ガラスまたは金属表面に５ｉｎ２、ＡＱ２０３
等の絶縁物を形成したものの上に第２電極６の個別金属
電極としてＣｒあるいはＮｉＣｒを蒸着あるいはスパッ
タリング法で堆積し、ホトエツチング技術で分離形成す
る。この個別電極の形状は例えばイメージセンサ−とし
てファクシミリ等に用いるのであれば８本／ｍｍまたは
１６本／ｍｍ程度にすればよい。

この様にして形成したセンサー基板上にＳｉＨ４ガスを
用いてグロー放電分解によってノンドープのアモルファ
スシリコン層４を１．５μｍ形成する。続いて５ｉｎ４
にＣＯ２およびＮ２を混合したガスを用いてグロー放電
分解によって酸素および窒素を含み光学的バンドギャッ
プが２．ＯｅＶ以上でかつ１０１２〜１０１４Ω印の範
囲の抵抗率と光導電性を有するアモルファスシリコン層
３を４００人形成する。アモルファスシリコン層３．４
はグロー放電分解堆積時にマスクを用いて形成しても良
いし又、堆積後、ホトエツチング技術により形成しても
良い、その後筒１の電極の透明導電膜３としてＩＴＯ又
は５００２を８００人形成する０次に感光マスクとして
金属薄膜８をＣｒ等により形成しセンサー構造とする。

遮光マスクの開口部は例えば８本／ａｍの時は１００μ
ｍ幅にすれば良い。

この様にして形成されたアモルファスシリコンは非常に
高い明暗比（Ｓ／Ｎ比）が得られ第１図の応用例とほぼ
同一の値が得られた。

本発明において、少なくともＭ素原子を含有し、光学的
バンドギャップが２．ＯｃＶ以上の領域でかつ屈折率が
１．８以上３．４以下の領域にありかつ光導電性を有す
る第１のアモルファスシリコン層３の形成方法としては
、グロー放電法、スパッタリング法が有利である。また
アモルファスシリコン層を形成するためのガス原料とし
ては例えば水素、ヘリウムあるいはアルゴンで希釈した
Ｓｉｎ、、　Ｓｉ、Ｈ，、５ｉＤ４．ＳＬ、ＤいＳｉＦ
いＳｉＣＱ　４等のガスを用いることができるし、また
、希釈せずに用いる事も可能である。アモルファスシリ
コン層３のアモルファスシリコンを含有せしめるための
ガス原料としては酸素を含んでグロー放電によって分解
し酸素を発生するガス例えばＣ０１ＣＯ，、Ｎ０１Ｎ２
０．　Ｎｏ、等が好適なものとして挙げることができ膜
中に酸素の含有量としては２〜３０（ａｔ、％）が好ま
しい。また、窒素についてはＮ、、　Ｎ）Ｉ３等が挙げ
られ膜中の窒素の含有量としては０．５〜１０（ａｔ、
％）が好ましい、また酸素および窒素を含んでいるガス
としてＮ０１Ｎ２０等が使用できる。またＩＴＯ等の透
明導電膜とアモルファスシリコン層３の接合部は異種材
料のためトラップ準位が発生しやすい。この準位を低減
させ、かつ電極よりの暗時のキャリア注入を防止するた
めに微量の■族、■族元素をアモルファスシリコン層３
に導入する場合もある。■族、■族元素の選択は電極に
加わる電位により決定される。光入射側の透明導電膜に
負電位、対向電極に正電位を印加した場合はアモルファ
スシリコン層には■族元素を使用する事が望ましい。こ
れは負電位に対しては障壁となりアモルファスシリコン
層３あるいはドーピングしないアモルファスシリコン層
４において発生した光キャリアの正孔を効率良く透明厚
電膜側に移動させる事が行なわれるためである。

同様に透明導電膜に正電位を印加した場合は■族元素を
使用する事が望ましい。また、この場合はアモルファス
シリコン層４には微量の■族元素を添加し光キャリアの
走行を促進させてもよい、■族元素としてはＢ、Ｉｎ等
が適している。透明導電膜としてＩＴＯ等を用いた場合
は。

膜作製条件をコントロールしてＩＴＯの構成元素のＩｎ
を導入するためアモルファスシリコン層３に■族元素を
別述ドーピングしなくてもよい。■族元素としてはＰ、
Ａｓ等が適している。

この■族、■族素のドーピング層の濃度分布は、ＩＴＯ
、アモルファスシリコン層３の界面より連続あるいは不
連続に減少させるほうが良く、アモルファスシリコン層
３の一部あるいは全域に分布していてもよい。■族元素
の′ａ度は最大の部分で５ＸＩＯ−’〜５ａｔ、％が好
ましい。同様に■族元素の場合はｌＸｌ０−’〜３ａｔ
、％が良い。

■族元素の出発ガスとしては８２ＨいＢＣＱ。

等が用いられ■族元素のものとしてはＰＨ，。

ＰＯＣ０３等が用いられる。

第１の電極としては光を透過する電極として。

透明導電膜のＩ　Ｔ　Ｏ、Ｓ　ｎ　Ｏｔなどを用いるこ
とが好ましい。また非常に薄いＰｔ、Ａｕ等の金属また
はＰｔＳｉなどのシリサイドを用いることも可能である
。これらのＦＭ％は本発明のアモルファスシリコン層と
へテロ接合あるいは、ショットキー接合を形成し、高い
電子あるいは正孔の注入阻止の障壁が形成されるため、
暗時の電極からの電荷の注入を少なくでき、非常に少な
い暗電流を得ることができる。これらの材料は通常の真
空蒸着、スパッタリングなどの薄膜形成法により形成さ
れる。

第２の電極としてはＡ　Ｑ　、　ＮｉＣｒ、　Ｃｒ、　
Ｍｏ、Ｗ、Ａｇ、Ｔｉ等の金属を用いることができるし
、また多結晶シリコン、微結晶シリコン２層構成であっ
てもよい、第１の電極とアモルファスシリコン層３と同
様の理由で第２の電極とアモルファスシリコン層４との
間にもトラップ準位等が発生するため、■族、■族元素
を第２の電極とアモルファスシリコン層４の界面のアモ
ルファスシリコン層４側に連続あるいは不連続にドーピ
ングしてもよい。また第２の電極は金＠電極であるため
膜作製条件によりショットキー障壁が低かったりあるい
は不安定であったりした場合は障壁高さを上げる目的で
酸素を添加した２〜３ｅＶ程度の光学的バンドギャップ
を有するアモルファスシリコン層を１００〜５００人程
度第２の変形とアモルファスシリコン層４の間に導入し
てもよい。

本発明においては第７図に示すようにアモルファスシリ
コン層で吸収しきれない光を再反射させ光電変換効率を
向上させる目的で基板として反射率の高い金属を蒸着し
、第２電極としアモルファスシリコン層４および第１図
のアモルファスシリコン層３を順次形成した後、第１の
電極を形成してもよい。

次に実施例を示す。

実施例１ パイレックスガラス基板上に以下に示す順序と条件で各
層を形成した。

（１）第１の電極；蒸着ＩＴＯ（真空蒸着法）８００人
ホトリソ）ｌ（１２により１００μｍの個別電極を形成
。

（２）第１のアモルファスシリコン層 ガス比　Ｃｏ２／５ｉ）Ｉ４−５ ＳｉＨ４７Ｎ、＝　Ｉ　Ｘ　１０−１ 全ガス流量；　１７５　ｓｅｃｍ ＲＦ主電力８Ｗ 圧　　　力；　１．ＯＴｏｒｒ 膜　　厚；３５０人 （３）アモルファスシリコン層 ガス比　ＳｉＨ，／Ｈ２＝　Ｉ　Ｘ　ＩＰ’全ガス流量
；　１００　ｓｅｃｍ ＲＦ主電力８Ｗ 圧　　　力；　１．ＯＴｏｒｒ 膜　　　厚；１．２５　　μｍ （４）第２の電極；蒸着Ａ１１ｌ（真空蒸着法）ｓｏｏ
ｏ人ＡＱ電極をアースとしＩＴＯ電極に一５ｖ印加して
暗電流を測定したところ、Ｉｄ＝１．ｌＸ１０−’　”
　（Ａ　７ｍｍ”　）が得られ、５５０ｎ　ｍの光１０
０　Ｑ　ｕｘ照射時の光電流はＩｐ＝１．６Ｘ１０−’
（Ａ／ｍｍ”）であり、その（Ｉｐ／工ｄ）は１．４５
　Ｘ　１０’と非常に高い値であった。

実施例２ 実施例１と全く同様であるが、（２）の第１のアモルフ
ァスシリコン層を形成する場合のガストシテ、Ｃｏ、、
Ｎ、、ＳｉＨ，を用いた。

ガス比　Ｃｏ２／５ｉ）Ｉ４＝　５ Ｎ２／Ｃｏ２＝１ ＳｉＨ４／Ｈ，＝　Ｉ　Ｘ　ＩＰｌ とした。

この結果、実施例１と全く同様の良好な結果が得られた
。

実施例２ パイレックスガラス基板上に以下に示す順序と条件で各
層を形成した。

（１）第１の電極；スパッタ５ｎ０２３０００人ホトリ
ソＨＣｌ２により１００μｍの個別電極を形成。

（２）第１のアモルファスシリコン層 膜４５００人を５分で堆積する間、最初の１分間以下の
条件に加え、Ｂ　ｚ　Ｈｓ　（５０００ＰＰ”／Ｈ２）
／５ｉＨ４＝０．１を加え、それ以外２分間以下の条件
で堆積した。

ガス比　ＣＯ□／５ｉＨ４＝５ ＳｉＨ，／Ｈ２＝　Ｉ　Ｘ　１０−１ 全ガス流量；　１７５　ｓｅｃｍ ＲＦ主電力１０Ｗ 圧　　　力；　１．ＯＴｏｒｒ 膜　　厚；ａ−５ｘ：０：）Ｉ（Ｂドープ）１００人　
連続ａ−５ｉ：Ｏ：旧ノンドープ）４００人成膜（３）
アモルファスシリコン層 ガス比　ＳｉＨ，／Ｈ，＝　Ｉ　Ｘ　１０−１全ガス流
量；　１００　ｓｅｃｍ ＲＦ主電力８Ｗ 圧　　　力；　１．ＯＴｏｒｒ 膜　　　厚；１．５　μｍ （４）第２の電極；ＣＱ（スパッタ法）５０００人Ｃｒ
電極をアースとし、ＩＴＯ電極に一５■印加して暗電流
を測定したところ、Ｉｄ＝５Ｘ１０−１２（Ａ　／　ｍ
ｎ＋”　）が得られ、５５０ｎｍの光１００　ｎ　ｕｘ
照射時の光電流Ｉｐ＝２Ｘ１０−″”　（Ａ　／　ｍｍ
”　）が得られ、Ｉｐ／Ｉｄ比は４ＸＩＯ’と非常に高
い値が得られた。

実施例４ パイレックスガラス基板上に以下に示す順序と条件で各
層を形成した。

（１）第２の電極；　Ｃｒ（スパッタ法）５０００人（
２）アモルファスシリコン層 ガス比　ＳｉＨ４／Ｈ２＝　Ｉ　Ｘ　１ｍ１全ガス流量
；　１００　ｓｅｃｍ ＲＦ主電力８Ｗ 圧　　　力；　　Ｉ　　Ｔｏｒｒ 膜　　　厚；　１．２５μｍ （３）第１のアモルファスシリコン層 ガス比　ＣＯ□／５ｊＨ４＝５ ＳｉＨ，／Ｈ，＝　ｌ　Ｘ　１０−１ 全ガス流量；　１７５　ｓｅｃｍ ＲＦ主電力８Ｗ 圧　　　力；　１．ＯＴｏｒｒ 膜　　厚；２５０人 （４）第１の電極；　ＳｎＯ，（スパッタ法）７５０人
ホトリソＩＩｃ　Ｑにより１００μｍの個別電極を形成
。

Ａｆｌ電極をアースとじＩＴＯ電極に一５ｖ印加して暗
電流を測定したところＩｄ＝　５　Ｘｌ０−”（Ａ／ｍ
ｍ２）が得られ、５５０ｎ＋１の光１００　Ｑ　ｕｘ照
射時の光電流Ｉ　ｐ＝　２　Ｘ　１０−’　（Ａ　／ｍ
ｍ”）であり、そのＩｐ／Ｉｄ＝４ＸＩＯ’と高い値が
得られた。

〔効　　果〕

以上のように本発明は、アモルファスシリコンのサンド
インチ型センサーで、第１電極と第２電極を有し、前記
電極間に多層構造のアモルファスシリコンを具備する層
構成よりなるアモルファスシリコン光センサーにおいて
、第１電極が酸化物で、かつ可視領域において８０％以
上の透光性を有し、この？ｆＥｔｌと接するアモルファ
スシリコン層が酸化物の電極材料の構成原子と酸素原子
の少なくとも１種を含有し、光学的バンドギャップが２
．ＯｅＶ以上でかつ１０１２〜１０１４Ωωの抵抗率と
光導電性を有することを特徴としたものであって、バイ
アス電圧印加時に暗時の電極からの電荷の注入を第１電
極と接するアモルファスシリコン層の１０１２〜１Ｏ１
４Ωｃｍと非常に高い抵抗率によって阻止することで非
常に少ない暗電流を得て、かつ光照射時において発生し
たキャリアを充分に通過させるための光導電性を有して
いることで大きな光電流を取り出すことができるために
、非常に大きなＩｐ／Ｉｄ比を得ることができる。

また、第１電極と接するアモルファスシリコン層が光導
電性を有しているために従来の酸化物、窒化物より５〜
１０倍程度厚く形成することが可能であり、素子の特性
の均一化がより一層できる利点を有している。

さらに１本発明のアモルファスシリコン層は２、Ｏｅν
以上で自由に光導電性を有したまま光学的バンドギャッ
プを変えることができるために、その光学的バンドギャ
ップで吸収される短波長の光を有効に利用することでア
モルファスシリコン光センサーの分光感度をフラン１へ
にすることが可能となってカラーセンサーにも利用でき
る利点を有している。

なお、本発明の少なくとも酸素原子を含有するアモルフ
ァスシリコン層を形成する際に第１電極としてＩＴＯを
用いた場合にアモルファスシリコン層形成のためＳｉＨ
４をグロー放電分解法を用いた時、ＩＴＯが還元されて
、ＩＴＯの特性が劣化することがあるが、本発明ではグ
ロー放電時に分解して酸素原子が発生する化合物、例え
ばＣＯ２を混入することによってグロー放電分解時に酸
素が発生するためにＩＴＯの還元が抑制されＩＴＯの特
性の劣化を防止することができる利点も有している。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るアモルファスシリコン光センサー
の断面説明図である。 第２図は第１図の平面説明図である。 第３図および第４図は本発明に用いたアモルファスシリ
コンの電気的、光学的特性図である６第５図は本発明に
用いたアモルファスシリコンの導入ガス比と屈折率との
関係図である。 第６図は本発明に用いたアモルファスシリコン光センサ
ーの分光感度特性図である。 第７図は本発明に係るアモルファスシリコン光センサー
の他の実施例を示す断面説明図である。 １．７・・・基板　　　２・・・個別導電性電極３・・
・第１のアモルファスシリコン層４・・・アモルファス
シリコン層 ５．６・・・金属電極 ８・・・遮光マスク 特許出願人　株式会社リコー外１名 代理人　弁理士　佐　１）　守　雄性１名ＣＯ２／Ｓｉ
Ｈ４ 第２図 第４図 ＣＯ２÷Ｎ２／ＳｉＨ４

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、第１の電極と第２の電極との間に多層構造のアモル
   ファスシリコン層を備えた層構成よりなるアモルファス
   シリコン光センサーにおいて、前記第１の電極が酸化物
   でかつ可視領域において８０％以上の遮光性を有し、こ
   の電極と接する第１のアモルファスシリコン層が酸化物
   の電極材料の構成原子と酸素原子の少なくとも１種を含
   み、かつ光学的バンドギャップが２．０ｅＶ以上の領域
   で１０＾１＾２〜１０＾１＾４Ωｃｍの抵抗率と光導電
   性を有し、かつ屈折率が１．８〜３．４の領域にあるこ
   とを特徴とするアモルファスシリコン光センサー。