JPS6331164A - 光電変換素子アレ− - Google Patents
光電変換素子アレ−Info
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- JPS6331164A JPS6331164A JP61175043A JP17504386A JPS6331164A JP S6331164 A JPS6331164 A JP S6331164A JP 61175043 A JP61175043 A JP 61175043A JP 17504386 A JP17504386 A JP 17504386A JP S6331164 A JPS6331164 A JP S6331164A
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components 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
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/146—Imager structures
- H01L27/14665—Imagers using a photoconductor layer
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- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
- Light Receiving Elements (AREA)
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、図形文字等を光学的に検知し電気信号に変換
するイメージセンサを構成する光電変換素子アレーに関
する。
するイメージセンサを構成する光電変換素子アレーに関
する。
従来画像1文字等を光学的に検知し電気信号に変換する
手段としてMOS型やCCDを用いたICセンサが知ら
れている。
手段としてMOS型やCCDを用いたICセンサが知ら
れている。
しかしながらICセンサを用いたイメージセンサは縮小
レンズ系とともに用いられるため、所要の光路長を確保
する必要があり装置の小型化が困難であった。一方原稿
と同じ幅の感光部を有する密着型イメージセンサは縮小
レンズ系を用いないため装置の大幅な小型化が達成され
る。
レンズ系とともに用いられるため、所要の光路長を確保
する必要があり装置の小型化が困難であった。一方原稿
と同じ幅の感光部を有する密着型イメージセンサは縮小
レンズ系を用いないため装置の大幅な小型化が達成され
る。
この密着型イメージセンサの感光部には可視光の光感度
が高く大面積にわたり均一に形成する事ができる非晶質
シリコンが用いられる。この非晶質シリコンをイメージ
センサの感光部へ応用する場合には、光応答性を良くす
るために電極からのキャリアの注入を阻止したブロッキ
ングダイオードが用いられている。この非晶質シリコン
を用いたイメージセンサの従来例を第5図(a>、(b
)に示す。(例えば、第15凹面体素子と材料コンファ
レンス、1983年、アブストラクト第36頁1画像電
子学会、昭和60年度全国大会No22)。この素子構
造において、光電変換素子は第1の電極2および透明電
極6と金属電極7を含む第2の電極にはさまれた非晶質
シリコン層3を含むホトダイオードである。このホトダ
イオードには、透明電極6を通して光が照射される。照
射光としては、緑色LED、黄緑色LED又は赤色LE
Dが用いられる。ところが特に赤色LEDを照射光とし
て用いた場合、非晶質Si層層中中発生する電子、正孔
のうち正孔の走行性が良くないために生ずる残像が5〜
10%生じ、画像の再生に問題があった。この残像を小
さくするためには非晶質シリコン中へホウ素をドーピン
グし、正孔の走行性を改善することが試みられている。
が高く大面積にわたり均一に形成する事ができる非晶質
シリコンが用いられる。この非晶質シリコンをイメージ
センサの感光部へ応用する場合には、光応答性を良くす
るために電極からのキャリアの注入を阻止したブロッキ
ングダイオードが用いられている。この非晶質シリコン
を用いたイメージセンサの従来例を第5図(a>、(b
)に示す。(例えば、第15凹面体素子と材料コンファ
レンス、1983年、アブストラクト第36頁1画像電
子学会、昭和60年度全国大会No22)。この素子構
造において、光電変換素子は第1の電極2および透明電
極6と金属電極7を含む第2の電極にはさまれた非晶質
シリコン層3を含むホトダイオードである。このホトダ
イオードには、透明電極6を通して光が照射される。照
射光としては、緑色LED、黄緑色LED又は赤色LE
Dが用いられる。ところが特に赤色LEDを照射光とし
て用いた場合、非晶質Si層層中中発生する電子、正孔
のうち正孔の走行性が良くないために生ずる残像が5〜
10%生じ、画像の再生に問題があった。この残像を小
さくするためには非晶質シリコン中へホウ素をドーピン
グし、正孔の走行性を改善することが試みられている。
(例えばブロシーデインダス・オブ・エスピーアイイー
(Proceedings of 5PJE)第6
17巻、第127頁、1986年)。しかしながらホウ
素をドーピングする事により発生する非晶質Si層内の
内部欠陥のために、電極と非晶質シリコンとのショット
キ接触の不良のための暗電流増加が起りやすくなる。
(Proceedings of 5PJE)第6
17巻、第127頁、1986年)。しかしながらホウ
素をドーピングする事により発生する非晶質Si層内の
内部欠陥のために、電極と非晶質シリコンとのショット
キ接触の不良のための暗電流増加が起りやすくなる。
上述した従来の光電変換素子アレーは、ホウ素をドーピ
ングした非晶質Siと電極とのショットキ接触が良くな
いため暗電流が大きくなるという欠点がある。
ングした非晶質Siと電極とのショットキ接触が良くな
いため暗電流が大きくなるという欠点がある。
本発明の目的は、残像及び暗電流の少ない光電変換素子
アレーを提供することにある。
アレーを提供することにある。
この出願の第1の発明の光電変換素子アレーは、絶縁性
基板上のビット毎に分割された複数の第1の金属電極、
非晶質Siを基体とする感光層及び該複数の分割された
第1の金属電極に対向して配置された透明導電層を含む
第2の電極から成る積層構造を有する光電変換素子アレ
ーにおいて、該感光層は第1の金属電極に接して設けら
れたアンドープの非晶質Si層と、0.5ppm以上、
10ppm以下のホウ素を含む非晶質St層の2層構造
から成るものである。
基板上のビット毎に分割された複数の第1の金属電極、
非晶質Siを基体とする感光層及び該複数の分割された
第1の金属電極に対向して配置された透明導電層を含む
第2の電極から成る積層構造を有する光電変換素子アレ
ーにおいて、該感光層は第1の金属電極に接して設けら
れたアンドープの非晶質Si層と、0.5ppm以上、
10ppm以下のホウ素を含む非晶質St層の2層構造
から成るものである。
この出願の第、2の発明の光電変換素子アレーは、絶縁
性基板上のビット毎に分割された複数の第1の金属電極
、非晶質Siを基体とする感光層及び該複数の分割され
た第1の金属電極に対向して配置された透明導電層を含
む第2の電極から成る積層構造を有する光電変換素子ア
レーにおいて、該感光層は第1の金属電極に接して設け
られたアンドープ非晶質Si層、0.5ppm以上、1
0ppm以下のホウ素を含む非晶質層Si及び50Pp
m以上、10’ppm未満のホウ素を含む非晶質Si又
は非晶質S i Cx (0<x< 1 )の3層構
造から成るものである。
性基板上のビット毎に分割された複数の第1の金属電極
、非晶質Siを基体とする感光層及び該複数の分割され
た第1の金属電極に対向して配置された透明導電層を含
む第2の電極から成る積層構造を有する光電変換素子ア
レーにおいて、該感光層は第1の金属電極に接して設け
られたアンドープ非晶質Si層、0.5ppm以上、1
0ppm以下のホウ素を含む非晶質層Si及び50Pp
m以上、10’ppm未満のホウ素を含む非晶質Si又
は非晶質S i Cx (0<x< 1 )の3層構
造から成るものである。
次に、本発明の実施例について図面を参照して説明する
。
。
第1図(a>はこの出願の第1の発明の一実施例の主要
部を示すセンサチップの平面図、第1図(b)は第1図
(a)のx−x’線断面図である。
部を示すセンサチップの平面図、第1図(b)は第1図
(a)のx−x’線断面図である。
1はガラス又はセラミック等の絶縁性基板であり、クロ
ミウムを厚さ1000人蒸着0、ホトリソグラフィー技
術により複数個の島状にエツチングし、第1の電極2を
形成する。この島のピッチは8素子/ m mの光電変
換素子アレーでは125μmである。また、この実施例
では電極が左右両側に引き出されているが、片側だけに
引き出されていてもよい、続いて厚さ2000人のアン
ド−プの非晶質Si層3、厚さ1μmで高抵抗の、ホウ
素を2ppmドープした非晶質Si層4を形成する。こ
の非晶質Si層の形成には、プラズマCVD装置内にS
i H4ガスおよびホウ素をドーピングする時にはB
2H6ガスとSiH4の混合ガスを導入し13.56M
Hzの高周波発振機を用いて基板温度200℃〜300
℃に設定しグロー放電分解させた。その後さらにITO
(酸化インジウム錫)透明導電層6をスパッタ法で島状
に形成し光電変換素子アレイの形成を完了する。なお、
ホウ素をドープした非晶質Si層のホウ素の濃度は1〜
5ppmの時にイメージセンサとしての残像の低減に効
果が最も良くあられれたが、0.5〜10ppmの濃度
においても効果がある事が確認できた。また、アンドー
プの非晶質Si層3の厚さは、100Å以上あれば暗電
流低減の効果がある事がわかったが、非常に厚くすると
、正孔の走行性の悪い層が増加し、残像低減の効果が小
さくなるので、層厚は100Å以上2000Å以下が好
ましい。
ミウムを厚さ1000人蒸着0、ホトリソグラフィー技
術により複数個の島状にエツチングし、第1の電極2を
形成する。この島のピッチは8素子/ m mの光電変
換素子アレーでは125μmである。また、この実施例
では電極が左右両側に引き出されているが、片側だけに
引き出されていてもよい、続いて厚さ2000人のアン
ド−プの非晶質Si層3、厚さ1μmで高抵抗の、ホウ
素を2ppmドープした非晶質Si層4を形成する。こ
の非晶質Si層の形成には、プラズマCVD装置内にS
i H4ガスおよびホウ素をドーピングする時にはB
2H6ガスとSiH4の混合ガスを導入し13.56M
Hzの高周波発振機を用いて基板温度200℃〜300
℃に設定しグロー放電分解させた。その後さらにITO
(酸化インジウム錫)透明導電層6をスパッタ法で島状
に形成し光電変換素子アレイの形成を完了する。なお、
ホウ素をドープした非晶質Si層のホウ素の濃度は1〜
5ppmの時にイメージセンサとしての残像の低減に効
果が最も良くあられれたが、0.5〜10ppmの濃度
においても効果がある事が確認できた。また、アンドー
プの非晶質Si層3の厚さは、100Å以上あれば暗電
流低減の効果がある事がわかったが、非常に厚くすると
、正孔の走行性の悪い層が増加し、残像低減の効果が小
さくなるので、層厚は100Å以上2000Å以下が好
ましい。
第2図はこの出願の第2の発明の一実施例の主要部を示
すセンサチップの断面図である。絶縁性基板1上に第1
の島状の電極2を形成する。その後厚さ500人のアン
ドープの非晶質Si層3、厚さ2μmで高抵抗の、ホウ
素をlppmドープした非晶質Si層4からなる第1の
ドーピング層、続いて厚さ300人の、ホウ素を500
ppmドープした非晶質Si又は非晶質5iCx層から
なる第2のドーピング層5を形成する。この非晶質5i
Cx層はSiH4、CH4、B2 H6混合ガスのグロ
ー放電分解により形成した。その後さらにITOによる
透明導電層6をスパッタ法により形成し、遮光膜を兼ね
た金属電極としてクロミウムを1000人蒸着0た後開
口部をエツチング除去して第2の電極7を形成し、光電
変換素子アレーを形成する。なお、ホウ素をドープした
P型非晶質5iCxの光学的バンドギャップは1.7e
V〜2.5eVが適当であるが、残像特性等を考慮する
と1.9〜2.1eVの非晶質S i Cxが好適であ
る。またP型非晶質Si層又は5iCx層のホウ素の濃
度は50ppm以上、10’ppm未満で有効であるが
、好ましくは500ppm以上5000ppm以下であ
る。また、ホウ素を高濃度にドーピングする場合には透
明電極6と第2の電極7下以外の露出しているP型非晶
質Si層又は5iCx層を除去する方が暗電流低減に効
果がある。この場合においても本発明は有効に適用しう
る。なお、ホウ素の濃度が10’ppm以上になるとp
i接合の逆バイアス特性が著しく劣化する。
すセンサチップの断面図である。絶縁性基板1上に第1
の島状の電極2を形成する。その後厚さ500人のアン
ドープの非晶質Si層3、厚さ2μmで高抵抗の、ホウ
素をlppmドープした非晶質Si層4からなる第1の
ドーピング層、続いて厚さ300人の、ホウ素を500
ppmドープした非晶質Si又は非晶質5iCx層から
なる第2のドーピング層5を形成する。この非晶質5i
Cx層はSiH4、CH4、B2 H6混合ガスのグロ
ー放電分解により形成した。その後さらにITOによる
透明導電層6をスパッタ法により形成し、遮光膜を兼ね
た金属電極としてクロミウムを1000人蒸着0た後開
口部をエツチング除去して第2の電極7を形成し、光電
変換素子アレーを形成する。なお、ホウ素をドープした
P型非晶質5iCxの光学的バンドギャップは1.7e
V〜2.5eVが適当であるが、残像特性等を考慮する
と1.9〜2.1eVの非晶質S i Cxが好適であ
る。またP型非晶質Si層又は5iCx層のホウ素の濃
度は50ppm以上、10’ppm未満で有効であるが
、好ましくは500ppm以上5000ppm以下であ
る。また、ホウ素を高濃度にドーピングする場合には透
明電極6と第2の電極7下以外の露出しているP型非晶
質Si層又は5iCx層を除去する方が暗電流低減に効
果がある。この場合においても本発明は有効に適用しう
る。なお、ホウ素の濃度が10’ppm以上になるとp
i接合の逆バイアス特性が著しく劣化する。
第3図に実施例の光電流および暗電流の電圧依存性を従
来例と比較して示す。第3図において(a)は本願第1
の発明の一実施例、(b)は本願第2の発明の一実施例
、(C)は従来例の暗電流および光電流の電圧依存性を
示す。従来例としては第5図で示される様に感光層とし
てアンドープの非晶質Si層3を用いた光電変換素子を
測定した。本願第1の発明の実施例においては、アンド
ープの非晶質Siを用いた従来例に比べて若干大きくな
ってはいるが、はぼ同程度の暗電流が得られ、光電流と
の比は4×102以上と実用上十分の値が得られており
、非晶質Siにホウ素をドーピングした時に起りがちな
暗電流の大幅な増加は起っておらず、本発明が有効であ
ることを示している。また、本願第2の発明の実施例に
おいてはさらに暗電流が低下しており、表面に接合を形
成した事が有効に作用している事を示している。また、
光電流をみると光電流が飽和する開始電圧が従来例1本
願第1の発明の実施例1本願第2の発明の実施例の順に
小さくなっており、これにより本発明は低電圧駆動の効
果もある事がわがっな。
来例と比較して示す。第3図において(a)は本願第1
の発明の一実施例、(b)は本願第2の発明の一実施例
、(C)は従来例の暗電流および光電流の電圧依存性を
示す。従来例としては第5図で示される様に感光層とし
てアンドープの非晶質Si層3を用いた光電変換素子を
測定した。本願第1の発明の実施例においては、アンド
ープの非晶質Siを用いた従来例に比べて若干大きくな
ってはいるが、はぼ同程度の暗電流が得られ、光電流と
の比は4×102以上と実用上十分の値が得られており
、非晶質Siにホウ素をドーピングした時に起りがちな
暗電流の大幅な増加は起っておらず、本発明が有効であ
ることを示している。また、本願第2の発明の実施例に
おいてはさらに暗電流が低下しており、表面に接合を形
成した事が有効に作用している事を示している。また、
光電流をみると光電流が飽和する開始電圧が従来例1本
願第1の発明の実施例1本願第2の発明の実施例の順に
小さくなっており、これにより本発明は低電圧駆動の効
果もある事がわがっな。
一方イメージセンサの残像量については、第4図に示さ
れる様に従来例(C)においては−4Vの印加電圧のも
とて6%の残像量であったものが、本願第1の発明の実
施例(a>においては4%。
れる様に従来例(C)においては−4Vの印加電圧のも
とて6%の残像量であったものが、本願第1の発明の実
施例(a>においては4%。
本願第2の発明の実施例(b)においては3.5%と大
幅に小さくなっており、本発明が有効に作用されている
事が確認できた。
幅に小さくなっており、本発明が有効に作用されている
事が確認できた。
以上説明したように本発明は、第1の金属電極2の」二
部にアンドープの非晶質Si層を設置しであるためホウ
素をドープした非晶質Si層と金属電極との接触におこ
りがちな正孔の注入はおさえられ低暗電流の光電変換素
子が得られる。また、発生した光電荷が電界によって走
行する非晶質Si層の大部分にはホウ素が軽くドーピン
グし、であるので高抵抗でかつ正孔の走行性が良くなり
低残像のイメージセンサである光電変換素子アレーが得
られる。また本願筒2の発明においては、上部電極であ
る透明導電層6からの電子の注入がおさえられるように
ホウ素を50ppm以上ドープしたP型アモルファスS
i層やP型非晶質5iCx層を設置し接合を形成しであ
るためさらに暗電流が小さくなる。
部にアンドープの非晶質Si層を設置しであるためホウ
素をドープした非晶質Si層と金属電極との接触におこ
りがちな正孔の注入はおさえられ低暗電流の光電変換素
子が得られる。また、発生した光電荷が電界によって走
行する非晶質Si層の大部分にはホウ素が軽くドーピン
グし、であるので高抵抗でかつ正孔の走行性が良くなり
低残像のイメージセンサである光電変換素子アレーが得
られる。また本願筒2の発明においては、上部電極であ
る透明導電層6からの電子の注入がおさえられるように
ホウ素を50ppm以上ドープしたP型アモルファスS
i層やP型非晶質5iCx層を設置し接合を形成しであ
るためさらに暗電流が小さくなる。
このように本発明は低残像で低暗電流の光電変換素子ア
レーが得られる効果がある。更に低電圧駆動が可能とな
る効果がもある。
レーが得られる効果がある。更に低電圧駆動が可能とな
る効果がもある。
第1図(a>は第1の発明の一実施例の主要部を示すセ
ンサチップの平面図、第1図(b>は第1図(a>のx
−x′線断面図、第2図は第2の発明の一実施例の主要
部を示すセンサチップの断面図、第3図は光電変換素子
アレーの電圧−電流特性図、第4図は光電変換素子アレ
ーの残像特性図、第5図(a)は従来例の主要部を示す
センサチップの平面図、第5図(b)は第5図(a)の
x−x′線断面図である。 1・・・絶縁性基板、2・・・第1の電極、3・・・ア
ンドープの非晶質Si層、4・・・ホウ素をドープした
非晶質Si層、5・・・、第2のドーピング層、6・・
・透明導電層・7゛°第2の電極・
、1・・3.4 第 l ン 第3 図 0 −7 −2 −j −4電/E
E(Vン 第4 v O−/ −2−J −ダ ミ圧 牛57
ンサチップの平面図、第1図(b>は第1図(a>のx
−x′線断面図、第2図は第2の発明の一実施例の主要
部を示すセンサチップの断面図、第3図は光電変換素子
アレーの電圧−電流特性図、第4図は光電変換素子アレ
ーの残像特性図、第5図(a)は従来例の主要部を示す
センサチップの平面図、第5図(b)は第5図(a)の
x−x′線断面図である。 1・・・絶縁性基板、2・・・第1の電極、3・・・ア
ンドープの非晶質Si層、4・・・ホウ素をドープした
非晶質Si層、5・・・、第2のドーピング層、6・・
・透明導電層・7゛°第2の電極・
、1・・3.4 第 l ン 第3 図 0 −7 −2 −j −4電/E
E(Vン 第4 v O−/ −2−J −ダ ミ圧 牛57
Claims (2)
- (1)絶縁性基板上のビット毎の分割された複数の第1
の金属電極、非晶質Siを基体とする感光層及び該複数
の分割された第1の金属電極に対向して配置された透明
導電層を含む第2の電極から成る積層構造を有する光電
変換素子アレーにおいて、該感光層は第1の金属電極に
接して設けられたアンドープの非晶質Si層と、0.5
ppm以上、10ppm以下のホウ素を含む非晶質Si
層の2層構造から成る事を特徴とする光電変換素子アレ
ー。 - (2)絶縁性基板上のビット毎に分割された複数の第1
の金属電極、非晶質Siを基体とする感光層及び該複数
の分割された第1の金属電極に対向して配置された透明
導電層を含む第2の電極から成る積層構造を有する光電
変換素子アレーにおいて、該感光層は第1の金属電極に
接して設けられたアンドープの非晶質Si層、0.5p
pm以上10ppm以下のホウ素を含む非晶質Siから
なる第1のドーピング層及び50ppm以上10^4p
pm未満のホウ素を含む非晶質Si又は非晶質SiC_
x(0<x<1)からなる第2のドーピング層の3層構
造から成る事を特徴とした光電変換素子アレー。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP61175043A JPH065726B2 (ja) | 1986-07-24 | 1986-07-24 | 光電変換素子アレ− |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP61175043A JPH065726B2 (ja) | 1986-07-24 | 1986-07-24 | 光電変換素子アレ− |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6331164A true JPS6331164A (ja) | 1988-02-09 |
JPH065726B2 JPH065726B2 (ja) | 1994-01-19 |
Family
ID=15989219
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP61175043A Expired - Lifetime JPH065726B2 (ja) | 1986-07-24 | 1986-07-24 | 光電変換素子アレ− |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH065726B2 (ja) |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5879756A (ja) * | 1981-11-06 | 1983-05-13 | Nec Corp | 非晶質シリコンイメ−ジセンサ− |
JPS59202663A (ja) * | 1983-05-04 | 1984-11-16 | Toshiba Corp | 光電変換部材 |
JPS6064465A (ja) * | 1983-09-19 | 1985-04-13 | Nec Corp | 非晶質シリコンイメ−ジセンサ |
-
1986
- 1986-07-24 JP JP61175043A patent/JPH065726B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5879756A (ja) * | 1981-11-06 | 1983-05-13 | Nec Corp | 非晶質シリコンイメ−ジセンサ− |
JPS59202663A (ja) * | 1983-05-04 | 1984-11-16 | Toshiba Corp | 光電変換部材 |
JPS6064465A (ja) * | 1983-09-19 | 1985-04-13 | Nec Corp | 非晶質シリコンイメ−ジセンサ |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH065726B2 (ja) | 1994-01-19 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
EXPY | Cancellation because of completion of term |