KR820002330B1 - Photosensor - Google Patents
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Abstract
Description
제1도는 축적형 수광장치의 대표예인 광도전형 촬상관의 단면도.1 is a cross-sectional view of a photoconductive imaging tube that is a representative example of an accumulation type light receiving device.
제2도 및 제3도는 박막제작용 장치예를 나타낸 설명도.2 and 3 are explanatory diagrams showing an example of a thin film forming apparatus.
제4도 내지 제10도는 본 발명의 수광소자를 이용한 촬상관 타게트를 나타낸 단면도.4 to 10 are cross-sectional views showing an imaging tube target using the light receiving element of the present invention.
제11도는 본 발명의 수광소자의 분광감도특성을 나타낸 도면.11 is a view showing spectral sensitivity characteristics of the light receiving device of the present invention.
제12도는 광도전막중의 수소농도와 그 광 응답의 관계를 나타낸 도면.12 is a diagram showing a relationship between hydrogen concentration in a photoconductive film and its optical response.
제13도는 본 발명의 수광소자의 다른 실시예를 나타낸 장치의 주요부 단면도이다.13 is a cross-sectional view of an essential part of an apparatus showing another embodiment of the light receiving element of the present invention.
본 발명은 축적모드로 사용되는 수광소자, 자구체적으로 말하면 광 도전형 촬상관 타게트 혹은 고체 촬상 장치 등에 사용할 수 있는 수광면의 구조에 관한 것이다.The present invention relates to a structure of a light receiving element that can be used in a light receiving element used in an accumulation mode, namely, a photoconductive imaging tube target or a solid state imaging device.
종래 축적 모드로 사용되는 수광장치의 대표적인 예로서는 제1도의 광 도전형 촬상관이 있다. 이것은 통상패이스 프레이트라고 칭하는 투광형 기판(1), 투명도전막(2), 광 도전체층(3), 전자총(4), 외위기(外圍器), (5)로 된다.A typical example of the light receiving apparatus used in the conventional accumulation mode is the light conductive imaging tube of FIG. This consists of a light-transmitting
페이스 프레이트(1)를 통과하여 광 도전체층(3)에 결상(結像)된 광상(光像)을 광전변환 하고 광도전체층(3)의 표면에 전하 패턴으로서 축적하여 주사전자비임(6)에 의해 시계열적(時系列的)으로 독출하는 구조로 되어있다.An optical image formed through the
이때 광도전체층(3)에 요구되는 중요한 특성은 특정의 회수가 주사전자비임(6)에 의하여 주사되는 시간간격(즉 축적시간)중에 전하 패턴이 확산되므로써 소멸하지 않게 되는 것이다.At this time, an important characteristic required for the
따라서 통상 광 도전체층(3)의 재료로서는 비저항이 1010Ω·㎝이상의 반도체, 예컨데 Sb2S3PbO,Se계의 칼코겐 글라스등이 상용되고 있다.Therefore, as a material of the
만약 Si단결정과 같이 비저항이 1010Ω·㎝미만의 재료를 사용할 경우에는 전자비임사측의 면을 모자이크 모양으로 분할하여 전하 패턴의 소멸을 방지하는 것이 필요하다. 이들 재료중에서 Si단결정은 가공공정이 복잡하고 다른 고 저항반도체는 통상 광(光)케리어의 주행을 저지하는 트랩 레벨을 고농도로 함유하기 때문에 광응답특성이 나쁘고 촬상 장치로서는 긴 잔장이나 소부현상(燒付現象)이 발생하는 등의 좋지 못한 상태가 일어나기 쉽다.If a material having a resistivity of less than 1010 Ω · cm, such as Si single crystal, is used, it is necessary to divide the surface on the non-electron imposing side into a mosaic shape to prevent the disappearance of the charge pattern. Among these materials, Si single crystals have a complicated processing process and other high-resistance semiconductors usually contain a high concentration of trap levels that prevent travel of optical carriers. Poor conditions are likely to occur.
본 발명은 상기의 결점을 해소하려고 하는 것이다.The present invention seeks to eliminate the above drawbacks.
본 발명은 다음과 같은 구성의 수광소자이다.The present invention is a light receiving element having the following configuration.
빛의 입사측에 배치된 투광성 도전막과 빛의 입사에 따라 전하가 축적되는 광 도전체층을 적으나마 갖는 수광소자에 있어서, 광 도전체층은 광 도전물질의 단층 혹은 복수층으로 구성하고 이러한 광 도전체층의 적어도 전하를 축적하는 영역이 수소와 실리콘을 필수의 구성 원소로 하는 비정질재료로 이루어지고 또한, 비정질재료는 50원자수%이상의 실리콘과 10원자수%이상 50원자수%이하의 수소를 함유하고 비저항이 1010Ω·㎝이상이 되는 것을 특징으로 하는 수광소자이다.In a light-receiving element having a light-transmitting conductive film disposed on the incident side of light and a light conductor layer having a small amount of electric charges accumulated upon incidence of light, the light conductor layer is composed of a single layer or a plurality of layers of the photoconductive material. At least the charge accumulation region of the body layer is composed of an amorphous material containing hydrogen and silicon as essential constituents, and the amorphous material contains at least 50 atomic% silicon and at least 10 atomic% and at least 50 atomic% hydrogen. And a resistivity of 10 10 Ω · cm or more.
본 발명의 목적은 해상도가 높은 축적 모드를 사용한 수광소자를 제공하는데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a light receiving element using a high resolution accumulation mode.
본 발명의 수광소자는 소부현상이 극히 적은 것이고 또 잔상 특성이 양호하다. 더구나 그 제조방법도 간편하다.The light-receiving element of the present invention has extremely low bake phenomenon and good afterimage characteristics. Moreover, the manufacturing method is simple.
본 발명의 수광소자는 기본적으로 다음과 같이 구성한다. 빛의 입사측에 배치된 투광성 도전막과 빛의 입사에 따라 전하가 축적되는 광 도전체층을 적으나마 갖는 수광소자에 있어서, 광 도전체층은 광 도전물질의 단층 혹은 복수층으로 구성되고 이러한 광도전체층의 적어도 전하를 축적하는 영역이 수소와 실리콘을 필수의 구성요소로 하는 비정질재료로 되고 또한, 비정질재료로 50원자수%이상의 실리콘과 10원자수%이상 50원자수%이하의 수소를 함유하고 비저항이 1010Ω·㎝이상인 것을 특징으로 한다.The light receiving element of the present invention is basically configured as follows. In a light-receiving element having a transmissive conductive film disposed on the incident side of light and an optical conductor layer in which charges are accumulated upon incidence of light, the photoconductor layer is composed of a single layer or a plurality of layers of the photoconductive material, and the photoconductor At least the charge storage region of the layer is an amorphous material containing hydrogen and silicon as essential components, and the amorphous material contains at least 50 atomic% silicon and at least 10 atomic% and at least 50 atomic% hydrogen. The specific resistance is 10 10 Ω · cm or more.
광 도전체막에 두께가 100㎚으로부터 20㎛의 범위안에서 선택한다.The thickness of the optical conductor film is selected within the range of 100 nm to 20 μm.
빛의 입사에 의하여 광 도전체층에 축적되는 전하를 광 도전체층에서 전기 신호로서 취출하는 수단에는 다음과 같이 열거할 수 있다.Means for extracting charges accumulated in the photoconductor layer by the incident of light as electrical signals from the photoconductor layer can be enumerated as follows.
대표적인 예로서는 광 도전체층에 전자비임을 주사하는 방법으로 촬상관등이 널리 사용되고 있다.As a representative example, an imaging tube or the like is widely used as a method of scanning an electron beam onto an optical conductor layer.
또 다른 예로서 고체 이미지 센서를 사용하는 방법이다. 축적된 전하를 광도전체층에 접속된 MOS트랜지스터나 CCD(전하결합장치)등의 반도체 장치에 의하여 취출하는 것이다.Another example is the use of solid state image sensors. The accumulated charge is taken out by a semiconductor device such as a MOS transistor or a CCD (charge coupled device) connected to the photoconductor layer.
실리콘과 수소를 동시에 함유하는 비정질재료는 용이하게 1010Ω·㎝이상의 높은 비저항으로 할 수 있고 더구나 광캐리어의 주행을 방해하는 트랩이 대단히 적은 양질의 광 도전재료인 것을 알아냈다.It was found that the amorphous material containing silicon and hydrogen at the same time can be easily made to have a high resistivity of 10 10 Ω · cm or more, and furthermore, it is a high quality optical conductive material with very few traps which hinder the running of the optical carrier.
여기서 실리콘과 수소를 동시에 함유하는 비정질재료에 약간의 불순물이 함유되는 것은 당연하다.It is natural that some impurities are contained in the amorphous material simultaneously containing silicon and hydrogen.
실리콘과 동족원소인 게르마늄이 상기한 조성에 있어서의 나머지로서 함유되는 수도 있다.Germanium which is a cognate element with silicon may be contained as the remainder in the above-mentioned composition.
이러한 재료는 박막상으로 사용된다. 박막시료는 SiH4의 글로우방전에 의한 분해수소를 함유한 분위기속에서의 실리콘 합금의 확산 혹은 활성 수소를 함유한 분위기 속에서의 실리콘 합금의 전자비임 증착법등 각종 방법에 의해 형성할 수 있다. 제2도 제3도에 그 대표적인 장치의 예로 설명도를 나타낸다.Such materials are used in thin films. The thin film sample can be formed by various methods such as diffusion of a silicon alloy in an atmosphere containing hydrogen decomposition by glow discharge of SiH 4 or electron beam deposition of a silicon alloy in an atmosphere containing active hydrogen. Explanatory drawing of FIG. 2 and FIG. 3 is an example of the typical apparatus.
제2도는 글로우 방전을 사용하는 경우의 예이다.2 is an example in the case of using a glow discharge.
(20)은 시료, (21)은 진공에 배기할 수 있는 용기, (22)는 고주파(radio frequency)코일, (23)은 시료홀더, (24)은 온도 측정용열전대(thermo couple), (25)는 히이터, (26)은 SiH4등의 분위기 개스도입구, (27)은 개스를 혼합시키기 위한 탱크, (28)은 배기계로서 접속구이다.(20) is a sample, (21) is a container capable of evacuating to vacuum, (22) is a radio frequency coil, (23) is a sample holder, (24) is a thermocouple for temperature measurement, ( 25) is a heater, 26 is an atmosphere gas inlet, 27, such as SiH 4 is a tank, 28 is the connection port as the exhaust system for mixing the gas.
제3도는 스퍼터링처리에 의한 경우의 예이다. (30)은 시료, (31)은 진공으로 배기할 수 있는 용기, (32)는 스퍼터링용 타게트로 실리콘 소결체 등을 사용한다. (33)은 고주파 전압을 인가하는 전극, (34)는 시료 홀더, (35)는 측정용 열전대, (36)은 알곤등의 희유개스 및 수소등의 개스도입구, (37)은 냉각용수의 통로를 나타낸다. 고저항시료를 얻기 위하여 특히 바람직한 제조방법은 수소와 알곤과 같은 희유개스와의 혼합분위기 중에서의 실리콘 합금의 반응성 스퍼터링(reactive sputtering)에 의한 방법이다.3 is an example in the case of a sputtering process. Numeral 30 denotes a sample, numeral 31 denotes a container which can be evacuated by vacuum, and
글러우 방전에 사용하여 제작한 비정질막은 비저항의 1010Ω·㎝의 것이 극히 얻기 힘들다. 그러나 반응성 스퍼터링을 사용하여 제작한 비정질 막에서는 비저항이 1010Ω·㎝이상의 것이 얻어질수가 있다.The amorphous film produced by using the glow discharge is extremely hard to obtain a resistivity of 10 10 Ω · cm. However, in an amorphous film produced using reactive sputtering, a resistivity of 10 10 Ω · cm or more can be obtained.
더군다나 촬상특성에 있어서 반응성 시퍼터링을 사용하여 제작된 비정질막은 글로우 방전을 사용하여 제작된 비정질막 보다도 우수하다.Furthermore, in the imaging characteristics, the amorphous film produced by using reactive ciphering is superior to the amorphous film produced by using glow discharge.
스퍼터링장치로서는 마그네트론형의 저온고속 스퍼터링장치가 적당하다. 수소와 실리콘을 함유한 비정질막은 통상 350℃이상으로 가열되면 수소를 방출하여 변질하므로 막 형성중의 기판온도는 100℃∼300℃로 유지하는 것이 바람직하다.As a sputtering apparatus, a magnetron type low temperature high speed sputtering apparatus is suitable. The amorphous film containing hydrogen and silicon is usually denatured by releasing hydrogen when heated to 350 ° C. or higher, so that the substrate temperature during film formation is preferably maintained at 100 ° C. to 300 ° C. FIG.
또 비정질막 속에 함유되는 수소 농도는 방전중 분위기의 압력 2×10-3Torr∼1×10-1Torr중 수소의 분압을 0%에서 100%까지 여러가지로 변화시킴으로서 폭넓게 변화시킬 수가 있다. 스퍼터링용의 타게트는 실리콘의 소결체를 사용하지만, 필요에 따라 형 불순물인 봉소를 첨가한 것, 혹은 형 불순물인 인을 첨가한 것, 또 실리콘과 게르마늄의 혼합소결체 등을 사용할 수가 있다.In addition, the hydrogen concentration contained in the amorphous film can be varied widely by varying the partial pressure of hydrogen in the pressure of
이와 같이해서 만들어지는 비정질 막 중에서 축적 모드로 작용하는 수광 장치용으로써 특히 적합한 비저항은 1010Ω·㎝이상이다.Among the amorphous films produced in this way, the resistivity that is particularly suitable for a light-receiving device that functions in the accumulation mode is 10 10 Ω · cm or more.
(촬상관용으로서는 비저항이 1012Ω·㎝이상이 좋다). 트랩농도가 낮은 막을 얻을 수 있는 것은 막내의 함유 수소가 10-50원자수%같은 함유 실리콘이 50원자수%이상의 경우가 특히 양호하다.(The specific resistance is preferably 10 12 Ω · cm or more for the imaging tube). It is particularly preferable to obtain a film having a low trap concentration when the content of silicon contained in the film is 10 atomic atoms or more, such as 10 to 50 atomic%.
함유수소가 너무 적으면 저항값이 지나치게 저하한다. 이 때문에 해상도의 저하를 가져온다.If the hydrogen content is too small, the resistance value is excessively lowered. This causes a decrease in resolution.
또 함유수소가 너무 과다하면 광 도전성이 저하하여 광도전 특성이 충분치 못하게 된다. 따라서 당연이 해상도는 저하된다. 축적모드로 작용하는 수광장치에 있어서, 높은 해상력을 얻기 위하여는 전하패턴이 축전되어 일정시간 유지되기 위한 고저항층은 반드시 광 도전체층 전체일 필요는 없고, 전하패턴이 출현하는 면을 포함한 광 도전체층의 일부분 일지라도 상관없다.If the hydrogen content is excessive, the photoconductivity is lowered and the photoconductive properties are not sufficient. Therefore, this resolution is naturally reduced. In the light-receiving device which operates in the accumulation mode, in order to obtain a high resolution, the high resistance layer for accumulating the charge pattern and maintaining it for a predetermined time is not necessarily the entire photoconductor layer. It may be part of the body layer.
일반적으로 rh 저항층은 등가 회로적으로 용량 성분으로서 동작하므로 회로정수에서의 요구에 의해 적어도 100㎚이상의 두께로 되는 것이 바람직하다.In general, since the rh resistive layer operates as a capacitive component in an equivalent circuit, it is preferable that the rh resistive layer has a thickness of at least 100 nm or more depending on the requirement of the circuit constant.
제4도는 상기한 고저항 비정질 광 도전체층을 광 도전체층(3)의 일부분에만 사용한 경우의 일예이다.4 is an example of the case where the above-mentioned high resistance amorphous photoconductor layer is used only for a part of the
광 도전체층(3)은 고저항 비정질 광도전체층(7)과 별도의 광도전체층(8)과의 2층구조로 되어 있다.The
이런 경우 패이스 프레이트(1)의 방향에서 입사한 빛에 의하여 광도전체층(8)중에 광 캐리어가 발생하고, 이것이 고저항 비정질 광도전체층(7)으로 주입되어 비정질층(7)의 표면에 전하패턴으로서 축적된다.In this case, light carriers are generated in the
광 도전체층(8)은 축적에는 직접 관여하지 않으므로 반드시 1010Ω·㎝이상의 고저항을 가질 필요는 없고 CdS,CdSe,Se,ZnSe등 주지의 광도전체를 사용할 수가 있다.Since the
투명도전막(2)으로서는 일반적으로 SnO2,In2O3,TiO2등 저저항산화막, 혹은 Al,Au등의 반투명금속막을 사용할 수 있다. 수광장치의 암전류를 감소하고 응답속도를 빠르게 하기 위해서는 상기한 투명도전막(2)과 광도전체층(3)과의 사이에 정류성(整流性)접촉을 형성하는 것이 바람직하다. 광 도전체층(3)과 투명도전막(2)의 사이에 엷은 n형 산화물 층을 개재함으로써 투명도전막(2)으로 부터 광도전체층(3)으로의 정공의 주입을 억제할 수가 있다.A transparent conductor film (2) as generally can be used semi-transparent metal film such as S n O 2, I n2 O 3,
이에 따라 양호한 정류성 접촉이 얻을 수 있다는 것을 알게되었다. 이런 경우 이러한 접촉을 포토다이오드로서 상용하는데는 투명도전막측을 정전극으로 하고 비정질 층측을 부전극으로 하는 것이 바람직하다.It has thus been found that good rectifying contact can be obtained. In such a case, in order to use such a contact as a photodiode, it is preferable to use the transparent conductive film side as a positive electrode and the amorphous layer side as a negative electrode.
제5도는 이와 같은 구조의 수광면에 대한 일예를 나타낸 것이다.5 shows an example of a light receiving surface having such a structure.
투명도전막(2)과 비정질 광 도전체층(3)과의 사이에 n형 산화물층(9)을 개재시키고 있다.An n-type oxide layer 9 is interposed between the transparent
제6도는 n형 산화물 층을 갖는 수광면의 예를 도시한 단면도이다. 광 도전체층(3)이 층(7) 및 (8)의 적층 구조로 되어있는 점을 제외하고 제5도의 예와같다.6 is a cross-sectional view showing an example of a light receiving surface having an n-type oxide layer. It is similar to the example of FIG. 5 except that the
통상 가시광역에 민감한 광 도전체는 금지대 폭이 약2.0eV 정도의 반도체이다. 따라서 이런경우 n형 산화물층(9)은 광 도전체층(3)으로의 빛의 도달을 방해하지 않도록 금지대폭이 2.0eV이상 되는 것이 바람직하다. 또 투명도전막(2)으로 부터 정공의 주입을 저지하기 위하여는 n형 산화물층(9)의 두께는 5㎚에서 10㎚값이면 충분하다.Usually, optical conductors sensitive to visible light are semiconductors having a band width of about 2.0 eV. Therefore, in this case, the n-type oxide layer 9 preferably has a prohibition band of 2.0 eV or more so as not to disturb the arrival of light to the
이 용도에 적합한 재료로서는 산화세리움, 산화텅스텐, 산화니오븀, 산화게르마늄, 산화 모리부덴등의 화합물이 바람직한 특성을 갖는다. 이들 재료는 통상 형의 도전성을 나타내므로 빛에 의해 비정질 광 도전체층(3)중에 발생한 광 전자가 투명도전막(2)으로 향하여 흐르는 것을 방해하는 일은 없다.Suitable materials for this use include compounds such as cerium oxide, tungsten oxide, niobium oxide, germanium oxide, and molybdenum oxide. Since these materials exhibit normal conductivity, photoelectrons generated in the
본 발명의 광전면을 제1도와 같이 촬상관용 타게트로 하여 사용하는 경우에는 통상 광 도전체층(3)의 표면에 비임 랜딩층으로하고 또 3유화안티몬층을 겹쳐 사용한다. 주사전자비임(6)으로부터의 전자의 주입을 막던가 광 도전체층(3)으로부터 2차 전자의 발생을 억제할 수 있다. 이 목적을 위하여는 3유화안티몬막은 1×10-3Torr에서 1×10-2Torr까지의 저압 알곤개스 중에서 증착하여 막의 두께는 10㎚에서 1㎛의 범위에 있으면 충분하다.When using the photoelectric surface of this invention as a target for imaging tubes like FIG. 1, the surface of the
제7도는 이구조의 예를 도시한 단면도이다.7 is a sectional view showing an example of this structure.
투광성 기판(1)위에 투명도전막(2), 광 도전체층(3)이 설치되고, 또 이 상부에 3유화 안티몬막(11)이 형성되어 있다. 또 제8도에서 제10도는 광도전체층(3)위에 3유화 안티몬막(11)이 형성된 예를 도시한 단면도이다.The transparent
이 경우 제8도는 광 도전체층(3)의 층(7) 및 (8)의 적층 구조로 되어 있는 예이다.In this case, FIG. 8 is an example in which the laminated structures of the
제9도 및 제10도는 광 도전체층(3)과 투명전극 사이에 n형 산화물층을 설치한 구조에 적합한 예를 도시한 것이다. 또 지금까지의 광 도전체층(3)은 단층 또는 층(7) 및 (8)의 2층의 예로만 도시했으나 다층으로 광도전체층을 구성해도 좋다.9 and 10 show examples suitable for a structure in which an n-type oxide layer is provided between the
이 경우 전하패턴이 축적되는 부분이 상술한 바와 같이 고저항층으로서 구성하는 것은 물론이다.In this case, of course, the portion where the charge pattern is accumulated is configured as the high resistance layer as described above.
또 조성을 연속적으로 변화시켜도 좋다, 지금까지 설명해온 각종 수광면의 구성은 목적에 따라 선택하면 좋다.Moreover, you may change a composition continuously, The structure of the various light receiving surface demonstrated so far may be selected according to the objective.
다음에 본 발명의 수광소자의 특징을 종합하면 다음과 같다.Next, the features of the light receiving element of the present invention are summarized as follows.
(1) 해상도는 1″당 800개 선(線)이상의 고해상도를 실현할 수 있다.(1) The resolution can realize a high resolution of 800 lines or more per 1 ".
(2) 소부 현상은 없고 이 특성은 극히 양호하다.(2) There is no baking phenomenon and this property is extremely good.
(3) 내열성이 뛰어나 적어도 200도에도 견디어 낸다.(3) Excellent heat resistance and withstands at least 200 degrees.
(4) 기계적 강도가 크다.(4) The mechanical strength is large.
(5) 제조방법이 용이하다.(5) The manufacturing method is easy.
이하 본 발명을 실시예에 의해 더욱 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples.
[실시예 1]Example 1
글라스기판 위에 SnCl4의 공기중에서의 열분해에 의한 방법을 사용하여 300㎚의 두께로 산화석 투명도전막을 형성한다.On the glass substrate, a transparent oxide film of 300 nm in thickness is formed using a method of thermal decomposition of S n Cl 4 in air.
다음에 고주파 스퍼터링 장치에 99,999%의 실리콘 소결체를 타게트에 장착하여 5×10-3Torr의 압력하여 알곤과 3×10-3Torr의 수소로된 혼합분위기중에서 상기 투명도전막 위에 비정질실리콘막의 반응성 스퍼터링을 만든다.Next, a 99,999% silicon sintered body was mounted on a target in a high frequency sputtering apparatus and subjected to reactive sputtering of an amorphous silicon film on the transparent conductive film in a mixed atmosphere of argon and hydrogen of 3 × 10 -3 Torr under a pressure of 5 × 10 -3 Torr. Make.
이 경우 기판은 200℃로 유지한다.In this case, the substrate is kept at 200 ° C.
비정질 실리콘막의 두께는 약 2㎛이다. 이와 같이 만들어진 비정질 실리콘막은 약 30원자%의 수소를 함유하고 비저항은 1014Ω·㎝이다. 또 3유화 안티몬에 의한 비임랜딩 층을 형성하여 수광면으로 한다.The thickness of the amorphous silicon film is about 2 mu m. The amorphous silicon film thus produced contains about 30 atomic% hydrogen and has a specific resistance of 10 14 Ω · cm. In addition, a non-landing layer made of trimony antimony is formed to form a light receiving surface.
이와 같이 하여 형성된 수광면을 비디콘형 촬상관 수광면으로서 사용하면 소부현상이 없는 우수한 촬상특성의 촬상관이 얻어진다. 제11도는 상술한 수광면을 조입한 비디콘형 촬상관의 감도특성을 나타낸다.When the light receiving surface thus formed is used as the non-cone type imaging tube light receiving surface, an image pickup tube having excellent image pickup characteristics without quenching is obtained. 11 shows the sensitivity characteristics of the non-icon type imaging tube incorporating the above-described light receiving surface.
수광면 이외의 촬상관의 기본적구조는 종래의 예로서 도시한 제1도와 동일하다. 타게트 전압은 30V이다.The basic structure of the image pickup tube other than the light receiving surface is the same as that of FIG. 1 shown as a conventional example. The target voltage is 30V.
시감도(視感度)의 피크가 있는 555mμ근처에 감도의 피크를 갖는 극히 좋은 특성을 나타내고 있다. 제12도는 상술한 바와 같은 구조를 갖는 수광면에 대해 수소와 실리콘을 필수의 구성원소로서 함유하는 비정질재료의 수소의 함유량을 변화시켜 광 응답을 측정한 결과를 나타낸다.It shows the extremely good characteristic which has a peak of a sensitivity near 555 mmicro which has a peak of visibility. FIG. 12 shows the results of measuring the optical response by varying the content of hydrogen in an amorphous material containing hydrogen and silicon as essential components for the light-receiving surface having the structure as described above.
광원으로서 텅스턴 램프를 사용하여 광전면을 통하여 흐르는 광전류를 측정한다. 본 광 응답특성으로부터 수소 함유의 10원자수%내지 50원자수%의 비정질 재료가 본 발명의 목적에 바람직하다는 것이 이해된다. 더우기 수소농도가 10원자수%이하에서는 재료의 비정상이 저하하여 상기 장치의 고 해상도는 기대할 수 없다.A tungsten lamp is used as the light source to measure the photocurrent flowing through the photoelectric surface. It is understood from this optical response property that an amorphous material of 10 atomic% to 50 atomic% containing hydrogen is preferable for the purpose of the present invention. Moreover, when the hydrogen concentration is 10 atomic% or less, abnormality of the material decreases and high resolution of the device cannot be expected.
예를 들면 수소농도가 10원자수%인 경우, 비저항은 약 1012Ω·㎝인 반면에 5원자수인 경우는 1010Ω·㎝로 훨씬 떨어진다.For example, when the hydrogen concentration is 10 atomic%, the specific resistance is about 10 12 Ω · cm, while when the 5 atomic number is much lower, 10 10 Ω · cm.
[실시예 2]Example 2
글라스기판(1)위에 SnO2와 In2O3의 혼합물을 주지의 고주파 스퍼터링에 의해 증착하고 막의 두께 150㎚의 투명도전막을 형성한다. 또 그 위에 CeO2를 모리브덴 보우트(boat)를 사용하여 20㎚의 두께로 진공증착하여 n형 산화물층(9)을 형성한다. 다음에 1ppm의 붕소를 도프한 실리콘 단결정을 타게트로 한 고주파 스퍼터링을 사용하여 3×10-3Torr의 수소 분위기에서 상기 기판에 10㎚의 두께로 비정질 실리콘막(8)을 형성한다.A mixture of S n O 2 and I n 2 O 3 is deposited on the
이때 기판온도는 150℃로 유지된다.At this time, the substrate temperature is maintained at 150 ℃.
이와 같이 해서 형성된 비정질 실리콘막은 약 55원자%의 수소를 막속에 함유한다.The amorphous silicon film thus formed contains about 55 atomic% hydrogen in the film.
또 여기에 이어서 6×10-3Torr의 알곤을 스퍼터링 장치내에 도입하여 이미 들어있는 수소와 알곤의 혼합 분위기속에서 상기 실리콘타게트를 사용하여 3㎛의 두께로 비정질 실리콘막(7)을 겹쳐서 형성한다.Subsequently, 6 × 10 −3 Torr of argon is introduced into the sputtering apparatus to form an
이 비정질 실리콘막은 거의 P형이며, 약 25원자%의 수소를 함유하고, 비저항은 1012Ω·㎝이다. 이와같이해서 형성한 수광면을 비디콘형 촬상관계의 타게트로서 사용한다. 수광면의 구성을 빼면 종래의 촬상관의 구조와 동일하다. 이 수광면은 정류성 접촉을 가지므로 광 응답속도가 빠르고 암전류도 낮으며 또 빛의 입사면에 가까워 수소 농도가 높은 비정질 실리콘막을 가지므로 표면 재 결합의 영향을 적게할 수 있고, 따라서 청색 광 영역에서 높은 감도를 나타낸다.This amorphous silicon film is almost P-type, contains about 25 atomic% hydrogen, and has a specific resistance of 10 12 Ω · cm. The light-receiving surface thus formed is used as a target for the non-icon type imaging relationship. The structure of the light receiving surface is the same as that of the conventional imaging tube. Since the light receiving surface has a rectifying contact, the optical response speed is low, the dark current is low, and the light incident surface is close to the incident surface of light, thus having an amorphous silicon film having a high hydrogen concentration, so that the influence of surface recombination can be reduced, and therefore, the blue light region. High sensitivity at.
또 n형 산화물층으로서 산화 텅스턴, 산화 니오븀, 산화게르마늄, 산화모리브덴등을 사용해도 같은 효과를 얻을 수 있다.Similar effects can also be obtained by using tungsten oxide, niobium oxide, germanium oxide, molybdenum oxide, or the like as the n-type oxide layer.
또한 비경질 실리콘막(8), (7)로 된 광 도전체막(3)위에 3유화 안티몬 막을 형성해도 비디콘형 촬상관의 타게트로서 좋다는 것은 상술한 바와 같다.In addition, even if an antimony trifluoride film is formed on the
3유화 안티몬막의 형성은 다음과 같은 방법이 좋다.It is preferable to form the trisulfated antimony film as follows.
상술한 비정질 실리콘 막의 복합막으로 구성된 광 도전체막을 갖는 기판을 진공 증착장치내에 설치한다. 알곤 개스를 압력 3×10-3Torr에서 3유화안티몬을 100㎚의 두께로 증착형성한다. 이것은 제10도에 나타낸 구조이다.A substrate having an optical conductor film composed of the composite film of amorphous silicon film described above is provided in a vacuum deposition apparatus. Argon gas is deposited at a pressure of 3 × 10 −3 Torr to form antimony trisulfide with a thickness of 100 nm. This is the structure shown in FIG.
[실시예 3]Example 3
본 실시예를 제8도를 사용하여 설명한다.This embodiment will be described using FIG.
400℃로 가열한 글라스기판(1)에 SnCl4의 수용액을 분무하여 산화시켜 SnO2투명도전막(2)를 형성한다.Oxidation by spraying an aqueous solution of S n Cl 4 on a
이 기판을 진공 장치내에서 200℃로 유지하여 투명도전막(2)상에 광 도전체층(8)으로서 CdSe를 2㎛의 두께로 증착한다. 그후 이 CdSe막을 공기중에서 500℃의 온도로 1시간 열처리한다. 이 기판을 진공 장치내에서 250℃로 유지하여 1×10-3Torr의 활성수소분위기 속에서 전자비임 증착법에 의해 0.5㎛의 두께로 비정질 실리콘 층(7)을 증착한다. 그후 기판 온도를 상온으로 환원시켜 5×10-3Torr의 알곤 분위기 속에서 3유화 안티몬막(11) 50㎚의 두께로 증착하여 비디콘형 촬상관 타게트를 만든다.The substrate is held at 200 ° C. in a vacuum apparatus, and CdS e is deposited on the transparent
이와같이 형성한 수광소자는 CdSe막내에서 발생한 광 캐리어를 이용하고 있기 때문에 가시광 전역에 걸쳐 높은 광 감도를 갖는다.The light-receiving element thus formed uses a light carrier generated in the CdS e film, and thus has a high light sensitivity over the entire visible light.
[실시예 4]Example 4
본 실시예를 제13도에 의거 설명한다.This embodiment will be described with reference to FIG.
절연성의 평활한 기판(12)위에 금속크롬을 1×10-6Torr의 진공도로 100㎚의 두께로 증착하여 전극(10)을 형성한다. 이 기판을 고주파 스퍼터링장치에 넣어 기판온도 130℃에서 알곤 5×10-3Torr와 수소 3×10-3Torr의 혼합기체중에서 실리콘 타게트를 사용하여 두께 10㎛의 비정질 실리콘막(7)을 형성한다. 이 비정질 실리콘막(7)은 ∼1011Ω·㎝의 비저항을 갖는다.Metal chromium is deposited on an insulating
이 기판을 200℃로 유지시켜 그 위에 고주파 스퍼터링에 의해 산화 니오븀의 막(9)을 50㎚의 두께로 퇴적한다. 다시 이 기판을 진공 증착장치에 넣어 기판 온도를 150℃로 유지시켜 1×10-3Torr의 산소분위기 중에서 금속인듐을 100㎚의 두께로 증착한다. 이 기판을 1기압의 대기중에 내놓아 150℃로 1시간의 열처리를 하면 금속인듐은 산화 인듐의 투명전극(2)으로 변한다. 이렇게하여 만들어진 수광소자는 산화인듐 투명전극이 정(正)으로, 금속크롬전극이 부(負)로 되도록 전압을 인가하면 역바이어스된 포로다이오드로서 동작한다.The substrate is held at 200 占 폚, and a film of niobium oxide 9 is deposited to a thickness of 50 nm by high frequency sputtering thereon. The substrate is then placed in a vacuum deposition apparatus, and the substrate temperature is maintained at 150 ° C. to deposit metal indium in a thickness of 100 nm in an oxygen atmosphere of 1 × 10 −3 Torr. When the substrate is placed in an atmosphere of 1 atmosphere and subjected to heat treatment at 150 ° C. for 1 hour, the metal indium is changed into the
또 다음과 같은 수광소자를 제작하였다.In addition, the following light receiving device was manufactured.
절연성의 평활한 기판(12)상에 금속 크롬을 1×10-6Torr진공정도에서 100㎚의 두께로 증착하여 전극(10)을 형성한다. 이 기판을 고주파 스퍼터링 장치에 넣어 기판온도 130℃에서 알곤 2×10-3Torr와 수소 2×10-3Torr의 혼합 기체중에서 실리콘 90원자수%, 게르마늄 10원자수%의 타게트를 사용하여 두께 10㎛의 비경질막(7)을 형성한다.Metal chromium is deposited on an insulating
이 비정질막(7)은 2×1010Ω의 비저항을 갖는다.This
이 기판을 200℃로 유지시켜 그 위에 고주파 스퍼터링에 의해 산화 니오븀의 막(9)을 50㎚의 두께로 퇴적한다. 다시 이 기판을 진공증착장치에 넣어 기판온도를 150℃으로 유지시켜 1×10-3Torr의 산소분위기중에서 금속인듐들 100㎚의 두께로 증착한다. 이 기판을 1기압의 대기중에서 꺼내어 150℃로 1시간의 열처리를 하면 금속인듐들은 산화인듐의 투명전극(2)으로 변한다.The substrate is held at 200 占 폚, and a film of niobium oxide 9 is deposited to a thickness of 50 nm by high frequency sputtering thereon. The substrate was then placed in a vacuum deposition apparatus and the substrate temperature was maintained at 150 ° C. to deposit a thickness of 100 nm of metal indium in an oxygen atmosphere of 1 × 10 −3 Torr. When the substrate is taken out from the atmosphere at 1 atmosphere and subjected to heat treatment at 150 ° C. for 1 hour, the metal indium turns into a
이리하여 수광소자가 만들어진다. 상술한 바와같이 포토 다이오드로서 동작시킬 수 있다. 본 실시예는 수광장치의 예이다. 지금까지 설명한 촬상관 타게트의 경우와 비교하여 다중막의 형성순서가 반대로 되어 있으나 수광면의 구조는 공통의 부분을 가진다. 또 본 실시예에 있는 기판상의 금속크롬전극을 다수의 소편(素片)으로 분할하여 외부 스위치에 의해 순차로 축적 전하를 읽어 내는 회로와 접속함으로써 1차원 혹은 2차원의 고체광 이미지 센서로 할 수가 있다.Thus, a light receiving element is made. As described above, it can be operated as a photodiode. This embodiment is an example of a light receiving device. Compared to the case of the imaging tube target described above, the formation order of the multiple films is reversed, but the structure of the light receiving surface has a common part. In addition, the metal chromium electrode on the substrate in this embodiment is divided into a number of small pieces and connected to a circuit which reads out accumulated charges sequentially by an external switch, thereby making it possible to obtain a solid-state image sensor of one or two dimensions. have.
외부 스위치로서는 MOS트랜지스터를 사용한다. MOS트랜지스터를 비정질막을 사용한 포토다이오드에 연결되고 이 포토다이오드의 드레인을 신호출력측에 접속하고, 이 게이트를 읽어내기 위한 신호를 인가한다.As an external switch, a MOS transistor is used. The MOS transistor is connected to a photodiode using an amorphous film, the drain of the photodiode is connected to the signal output side, and a signal for reading this gate is applied.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR7901629A KR820002330B1 (en) | 1979-05-19 | 1979-05-19 | Photosensor |
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KR7901629A KR820002330B1 (en) | 1979-05-19 | 1979-05-19 | Photosensor |
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KR820002330B1 true KR820002330B1 (en) | 1982-12-17 |
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ID=19211714
Family Applications (1)
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KR7901629A KR820002330B1 (en) | 1979-05-19 | 1979-05-19 | Photosensor |
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- 1979-05-19 KR KR7901629A patent/KR820002330B1/en active
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