JPS6340348B2

JPS6340348B2 -

Info

Publication number: JPS6340348B2
Application number: JP54125901A
Authority: JP
Inventors: Setsuo Usui; Akashi Sawada
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1979-09-28
Filing date: 1979-09-28
Publication date: 1988-08-10
Also published as: JPS5650035A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は撮像管ターゲツトに係わる。

第１図は撮像管の一例を示すもので、１はその
管体、２はこの管体１内に配置された電子銃であ
る。管体１のフエースプレート３の内面には、電
子銃２より発射される電子ビームの走査によつ
て、フエースプレート３の前方より与えられる光
学像に応じた電気信号を得るターゲツト４が配置
される。５は偏向コイル、６は集束コイル、７は
整列コイルである。

撮像管ターゲツトの基本的構成は、光透過性導
電層より成り、撮像光学像に応じた光伝導電流を
とり出すための光透過性電極（以下透明電極とい
う）と、これの上に形成される光導電膜とを有し
て成る。

このような撮像管に用いられるターゲツトとし
ては、従来、種々のものが提案され、且つ実用化
されるに至つている。しかしながら従来のこの種
の撮像管ターゲツトの光導電膜の主流は、３硫化
アンチモンSb₂S₃であつた。このSb₂S₃膜は、比
較的低温で蒸着によつて作ることができるという
利点を有するものの、このようにして得た蒸着膜
は、強度が弱く、撮像管の組立製造時等におい
て、細心の注意を払つて取扱う必要があつて、作
業性が低く、また、完成された撮像管においても
機械的振動に注意を払う必要があるなどの欠点が
ある。加えてこのSb₂S₃膜の最大の欠点は、残
像、焼きつきが大きいということである。

このような、残像、焼きつきの原因は、Sb₂S₃
膜にトラツプが多く存在し、これがために、光励
起された電子または正孔がこのトラツプに捕獲さ
れ、Sb₂S₃膜の電位分布を変化させてしまつて、
これによつて光学像による光励起された電子以外
の電子がターゲツト電極側から流入してしまうこ
とによるものと考えられる。すなわち、Sb₂S₃膜
のターゲツト電極との界面におけるブロツキング
に破壊が生じるためと考えられる。そして、特に
深いトラツプ準位に電子、または正孔が捕獲され
た場合には、その回復に時間が掛り、これが焼き
つきとなると思われる。

また、従来の他のターゲツトとしてPbO膜を用
いたターゲツトがある。このターゲツトはPbO中
の酸素が膜内のトラツプを減らすのに役立ち、前
述のSb₂S₃膜によるターゲツトに比し、格段的に
優れた残像特性を示し、また焼きつきの改善もは
かられる。しかしながら、このPbO膜は、空気中
（特に水分）にさらした時、著しく劣化するので、
撮像管の組立製造の作業を、不活性ガス中、ある
いは、真空中で行わなければならずその作業性
は、著しく低い。

更に、最近開発されたSe：Te：As膜は、
Sb₂S₃膜に比しては、残像、焼きつけが少く、ま
たPbO膜に比し、外気に対し安定で取り扱いが簡
便であるという利点を有するが、反面、ターゲツ
ト電極（透明電極）との界面の問題や、Se中で
のTe、またはAsの微妙な分布を作り上げる点で
可成り高度な技術を必要とするという欠点があ
る。その上、Seの本質的な性質である結晶化温
度が低いという点に注意しての使用が要求され、
50℃以上の温度に長時間保持されるだけで膜の性
質が変化するという欠点がある。

本発明は、上述した諸欠点が改善され、製造が
容易でコストの低廉化をはかることができ、使用
温度範囲が広く、また短波長の光（青色光）にも
高感度を示し、低残像で、更にブルーミングや焼
きつけのない撮像管ターゲツトを提供するもので
ある。

すなわち、本発明においては、特に光導電膜を
アクセプタ不純物がドープされた高抵抗の非晶質
シリコンによつて構成する。

第２図を参照して本発明による撮像管ターゲツ
トの一例を説明するに、図示の例では、光透過性
基板、例えばガラスフエースプレート３の内面に
シリコン層の光透過性導電層より成る透明電極８
を被着し、これの上に光導電膜９としての高比抵
抗の非晶質シリコン層をデポジツトする。また、
この光導電膜９上には、電子ビームランデイング
層１０としての例えば同様に非晶質シリコン層を
デポジツトする。

透明電極８を低比抵抗シリコン層によつて構成
する場合には、例えば高濃度をもつて燐がドープ
されたＮ型の非晶質シリコン層によつて構成し得
る。このシリコン層の厚さは、撮像管として要求
される分光感度に応じて選ばれるものであり、例
えば青から赤の光波長（400μｍ〜700μｍ）の可
視域に対して感度を示すようにするにはＮ型シリ
コン層のバンドキヤツプに応じて100〜1000Å程
度の厚さに選ばれることが望まれる。

光導電膜９としての非晶質シリコン層は、フエ
ルミレベルがバンドキヤツプのほぼ中央にある高
比抵抗シリコン層によつて構成するも、特に本発
明においては、本来わずかにｎ型であるこのシリ
コン層中にアクセプタ不純物例えばボロンＢ、ア
ルミニウムAlを透明電極と非晶質シリコンとの
界面でのブロツキングを破壊しない程度の低い濃
度、例えば10¹⁵〜10¹⁹cm^-3程度にドープしこの濃
度にするときは欠陥密度を小さくできる。このア
クセプタ不純物は、シリコン層９の全厚みに亘つ
て均一の濃度をもつてドープすることもできる
が、電極８側に向つて漸次その濃度を高めること
もできる。

またこのシリコン層９は解像度の上からその暗
抵抗が10⁹Ω・cm以上、望ましくは、10¹⁰Ω・cm
以上に選び、AMI照射光（100ｍＷ／cm²）の下で
は10³Ω・cm程度に減少する。このように、高抵
抗で高光導電性を示す層としては、禁止帯の状態
密度（gapstates）を少くする必要があり、これ
がため、この光導電膜９としての非晶質シリコン
層中には、水素Ｈ原子を導入して、−Si−Ｈボン
ドを形成するか、更にこれと共にハロゲン原子例
えば弗素Ｆ原子を導入して−Si−Ｆボンドを形成
することが望ましい。このように、−Si−Ｈを形
成するときは、ダイグリングボンド（dangling
bond）を減らし、禁止帯の状態密度を減少させ
ることができ、−Si−Ｆを形成するときは、同様
にダングリングボンドを減少させることができる
と共にＦイオンとSi原子の間の結合エネルギーが
大きくかつSi−Ｆの結合長がSi−Ｈのそれに近い
故に、より安定したSi層を形成できる。

また、この光導電膜９としての非晶質層中に
Ｎ、Ｏ、Ｃ、Ｈ等のこのシリコンのバンドキヤツ
プ幅を大にすることのできる不純物を膜９の厚さ
ｄより小なる深さｘにおいてドープすることがで
きる。この不純物のドープは、膜９中の透明電極
８側に向つて漸次その濃度を大としてバンドキヤ
ツプ幅を電極８側に向つて漸次大とすることがで
きる。

また電子ビームライデイング層１０は、これに
電子銃２よりの電子ビームがランデイングしたと
き、これがこの層１０内に捕えられるようにし
て、この電子が光導電膜９中に通過することがな
いようにビームブロツキング効果を保持させるも
のであり、このランデイング層１０を構成する非
晶質シリコン層としては、禁止帯中の状態密度が
多い高抵抗層とする。

そして、夫々非晶質層から成る３つの層８，９
及び１０は、全体として２〜10μｍに選ばれる。

上述した各層８，９及び１０を構成する非晶質
シリコン層は、シリコンの供給源として例えば、
モノシランSiH₄ガスを用い、これをグロー放電
によつてSi⁺、Si^*とH⁺、H^*とに分解したプラズ
マを得、これによつて、非晶質Siの析出層を得る
ことによつて形成し得る。第３図は非晶質Si層の
デポジシヨン装置の一例を示すものであり、この
例では、２つの反応容器１１及び１２が用意され
ている。両反応容器には、夫々真空ポンプが連結
され矢印ａで示す排気がなされる。一方の反応容
器１１内には、一対の放電電極１３ａ及び１３ｂ
が対向して配置され、一方の電極１３ａ側には非
晶質シリコン層をデポジツトすべき基体（すなわ
ち、例えばフエースプレート）３が配置される。
また、この電極１３ａには、例えば13.56MHzの
高周波発振器１４が接続されて対向電極１３ａ及
び１３ｂ間に前述のグロー放電が生ずるようにな
される。また、他方の反応容器１２は、例えばそ
の外周に高周波コイル１５が配され、これに高周
波発振器１６よりの高周波電流が供給されるよう
になされる。

透明電極８としての低比抵抗シリコン層の生成
は、上述のインダクテイブ型の反応容器１２によ
つて行うことが低比抵抗層を得る上で望ましく、
この場合反応容器１２内に、SiH₄の供給源１７
からSiH₄ガスを送り込むと共に、不純物供給源、
例えばPH₃の供給源１８から不純物としての燐Ｐ
を含むガスPH₃ガスを送り込む。尚、これら
SiH₄ガスやPH₃ガスは夫々H₂、Ar、He等のキ
ヤリアガスと共に送り込むようになすこともでき
る。１９は、このキヤリアガスの供給源を示す。
この場合、容器１２内は0.01〜0.5トールに保持
し、高周波励起によつてSi⁺、Si^*、H⁺H^*のプラ
ズマを生成させる。この場合、基体３の温度は
300〜500℃程度に加熱される。このようにすれば
基体３上に不純物の燐Ｐがドープされた透明電極
８としての低比抵抗の非晶質シリコン層が生成す
なわちデポジツトされる。第４図は、このように
して得た非晶質シリコン層の比抵抗と燐濃度との
関係の測定結果を示す曲線図である。

光導電膜９としての非晶質シリコン層の生成、
すなわちデポジツトは、反応容器１１内で行う。
この場合においても、容器１１内に例えばSiH₄
（100％）又はキヤリアガスとの混合ガスを送り込
んで両電極１３ａ及び１３ｂ間のグロー放電によ
つてプラズマを発生させて高比抵抗の非晶質シリ
コンのデポジツトを行うが、この場合、SiH₄ガ
スと共に、シリコン層９にアクセプターをドープ
させる不純物ガス、例えばB₂H₆、更にエネルギ
ギヤツプ幅を広げる不純物ガスN₂、O₂、禁止帯
の状態密度を減ずるための不純物を含むガス、例
えばSiF₄等の各ガスを流量を制御して送り込む。
２０はこれら不純物源として化合物ガス源を示
す。このようにすれば、所要の不純物がドープさ
れた非晶質シリコン層９が生成される。尚、この
場合、このデポジツトは150℃以上の温度で行う。
この温度を150℃未満とするときはデポジツト層
中に−（SiH₂）_oや−（SiF₂）_oが生じ、かえつて禁止
帯の状態密度を増加させることになる。

また、電子ビームのランデイング層１０として
の非晶質Si層は、反応容器１１中にSiH₄ガスを
必要に応じてキヤリアガスと共に送り込んで行う
ものであるが、この場合、前述したように禁止帯
における状態密度ができるだけ多く形成されるよ
うにするもので、これがため、基体温度は150℃
以下でガス圧を１トール以上としてデポジツト
し、そのデポジツト層の厚さは200Å前後とする。

第３図において、２１，２２は開閉弁、２３は
流量制御部である。

上述したように本発明構成によれば、光透過性
電極８と光導電膜９とを非晶質シリコンによつて
構成したので両者の密着性が良く安定した特性を
示し、またその製造は同一反応容器１１中で、こ
れに対する供給ガスの変更によつて一連の作業で
製造できるので非晶質シリコン自体の製造の容易
性と相俟つて製造が簡易となりコストの低廉化を
はかることができる。また機械的強度にもすぐ
れ、外気との接触によつても変質などが生じにく
く安定であり、傷の発生が少く安定した画像が得
られる。また、その使用可能の温度範囲も−50℃
〜150℃という広範囲とすることができる。また
光導電膜の暗抵抗も高くできるので解像度を高め
ることができる。またこの光導電膜の非晶質シリ
コン層９として前述したように禁止帯の状態密度
を小さくできるので低残像で、ブルーミング、焼
きつきのないターゲツトを得ることができる。そ
して特に本発明においては、光導電膜としての非
晶質シリコン層にアクセプタ不純物をわずかにド
ープしたことに特徴を有し、このようにすること
によつて第５図にそのバンドモデル図を示すよう
に光導電膜（非晶質シリコン層）９の電極側の電
位分布が急峻になるので光導電膜９に、光の励起
によつて生じた電子−正孔対（黒丸印、白丸印で
示す）を矢印で示す方向にドリフトさせることが
できる。すなわち電子は電極８側にドリフトされ
るので、信号電流として効率よく取り出すことが
でき、ひいては短波長の光による感度を高めるこ
とができる。

また上述したように光導電膜９としての非晶質
シリコン層のバンドキヤツプ幅を大とするとき
は、短波長側の感度を向上させることができ暗電
流を減らし、正孔に対するブロツキングを、より
確実にする効果を有する。因みに、前述した非晶
質シリコンのデポジツトに際してSiH₄ガスと共
にN₂を送り込んで生成シリコン層中Ｈと共にＮ
をドープするとき、Ｈのみの場合は1.70eVであ
つたバンドギヤツプ幅を、2.00eVに向上させる
ことができた。そしてＣをドープさせれば、更に
バンドギヤツプの向上をはかることができる。尚
これらの不純物添加によつて3eV程度にも向上す
ることができる。尚この不純物のドープを、膜９
中の透明電極８側において漸次その濃度を大にし
て第６図にそのバンドモデル図を示すように、電
極８側に向つてそのバンドギヤツプ幅を大とする
ときは、短波長の青色光をも膜９の奥に入り込ま
せることができるので透明電極８近傍の欠陥の多
い部分以外の部分での電子−正孔対を作ることが
でき、その再結合を小さくでき青色光の感度向上
をはかることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるターゲツトを適用する撮
像管の一例を示す構成図、第２図は本発明による
ターゲツトの一例を示す略線的断面図、第３図は
非晶質シリコン層のデポジツト装置を示す構成
図、第４図は非晶質シリコン層の燐濃度と比抵抗
の関係を示す測定曲線図、第５図及び第６図はバ
ンドモデル図である。１は撮像管管体、２は電子銃、３はフエースプ
レート、４はターゲツト、８は透明電極、９は光
導電膜、１０はビームランデイング層である。

Claims

【特許請求の範囲】１透光性基板と、該透光性基板に接して設けられた光透過性電極
と、該光透過性電極上に被着された光導電膜とを有
して成り、上記光透過性電極が、低抵抗非晶質シリコン層
より成り、上記光導電膜が、アクセプタ不純物がドープさ
れた高比抵抗非晶質シリコン層より成る撮像管タ
ーゲツト。２光導電膜の比抵抗が10⁹Ω・cm以上で、アク
セプタ不純物濃度が10¹⁵〜10¹⁹cm^-3含有された特
許請求の範囲第１項記載の撮像管ターゲツト。３光導電膜が150℃以上の温度で形成された特
許請求の範囲第１項記載の撮像管ターゲツト。４光導電膜が、アクセプタ不純物がドープされ
たハロゲンを含む高比抵抗非晶質シリコン層より
成る特許請求の範囲第１項記載の撮像管ターゲツ
ト。５光導電膜が、アクセプタ不純物がドープされ
ると共に、Ｎ、Ｏ、Ｃの少くとも１以上の不純物
がドープされてバンドギヤツプが大とされた高比
抵抗非晶質シリコン層より成る特許請求の範囲第
１項記載の撮像管ターゲツト。