KR880002131B1 - 촬상소자의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
내용 없음.
Description
제1도는 본 발명의 제작공정의 순서도.
제2도는 본 발명의 고체촬상소자의 구조를 나타낸 단면도.
제3도는 고주파출력에 따른 조도-비저항 특성을 나타낸 도면.
제4도는 기판온도에 따른 조도-비저항 특성을 나타낸 도면.
제5도는 기판온도에 따른 광감도 특성을 나타낸 도면.
제6도는 실리콘과 수소농도에 따른 조도-비저항 특성을 나타낸 도면.
제7도는 고주파에 따른 적외선 흡수 스펙트럼 특성을 나타낸 도면.
제8도는 흡수계수-광에너지 특성을 나타낸 도면.
제9도는 밴드 갭-광에너지 특성을 나타낸 도면.
제10도는 파장에 따른 분광감도를 나타낸 도면.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 기판 2 : 인듐틴 산화막
3 : 수소화된 비정질 실리콘 박막 4 : 전극
본 발명은 촬상소자의 제조방법에 관한 것으로서, 특히 사일랜가스(silane : SiH4)를 이용하는 고주파 글로우 방전(R.F. glow discharge)방법으로 수소화된 비정질 실리콘(silicon)광도전막을 제조하는 방법에 관한 것이다.
일반적으로 수소가 함유된 비정질 실리콘 박막은 태양전지와 박막 트랜지스터(Transistor) 및 광도전형 촬상관등에 이용되며, 어느정도의 단거리질서(short range order)를 갖고 있고, 밴드 갭(Band gab)내에 극소화 상태(localized state)를 갖는 특징이 있다. 또한 수소화된 비정질 실리콘 광도전막의 제조 방법으로는 진공증착법과 스퍼터링(sputtering)방법 및 글로우 방전 등의 방법이 있는데 일반적으로 사용되는 비디콘의 광도전막의 광감도는 0.65-0.7이다. 이러한 광도전막의 광감도는 그 제조 방법과 제조조건에 따라 큰 차이를 나타내고 있는 문제점을 지니고 있다.
따라서 본 발명의 목적은 사일랜 가스(Silane : SiH4)를 이용하여 고주파 글로우 방전으로 광감도가 향상된 수소화된 비정질 실리콘 박막을 제조하는 방법을 제공하는데 있다.
이하 첨부된 도면에 의거 본 발명의 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.
제1도는 본 발명에 의한 수소화된 비정질 실리콘 광도전막의 제조공정을 나타내는 도면이며, 제2도에 나타낸 바와같이 본 발명의 촬상소자는 기판인 글라스(1), 인듐틴 산화막(이하 ITO라 칭함)(2), 수소화된 실리콘 박막(3)및 전극(4)으로 구성되며, 제1도에 도시된 제작공정의 순서에 따라 제조된다. 그리고, 본 발명에서는 박막의 제조공정에서 고주파출력과 기판(1) 온도에 따라 박막의 조도와 비저항특성 변화를 조사하고 적외선 흡수 스펙트럼과 분광감도 및 광학적 밴드 갭을 측정하여 제3도 내지 제10도의 도면에 도시하여 설명한다.
제1도에서 본 발명의 제작 공정 순서는 먼저, 슬라이드 글라스(Slide glass)를 기판(1)으로 사용하고, 적정온도(100℃-300℃)를 유지한 기판(1) 위에다 ITO로 된 투명전극(2)을 형성하여 이것을 글로우 방전 장치내에 설치한다.
[표]
중간주파스 글로우 방전 조건
다음에 중간주파수 글로우 방전조건(표 참조)중에서 초기압력을 5×10+6Torr의 진공도로 만든 후 3-10%의 사이랜 가스(SiH4)를 50mTorr의 가스압이 되도록 주입하고, 이 가스압으로 양 전극간에 출력 전력을 5 내지 40Watt로 글로우방전을 행하여 ITO의 투명전극(2)상에 수소가 포함된 비정질 실리콘 박막(3)을 증착하고, 각 전극(4)을 증착 한다. 그리고 제조된 소자(제2도)의 광도전성을 측정하기 위하여 조도계(YEW 3281형)를 사용하였고, 저항측정은 고저항미터계(H.P.4329형)로, 분광감도는 단색광계기로, 적외선 흡수 스펙트럼은 분광광도계(4250형)로, 흡수계수는 분광광도게(cary 17D와 cary219형)로 사용하여 투과율과 반사율을 측정한 후 구하였다.
제3도는 중간주파수 출력에 따른 조도와 비저항특성을 나타낸 도면으로서, 고주파 출력이 낮아짐에 따라 비저항이 증가함을 알수 있는 바, 그 이유는 증착률이 감소하여 박막내의 수소량이 증가되어 실리콘 원자의 댕글링 본드(Dangling bond)와 결합에 기인한 결함의 감소 때문으로 여겨진다.
제4도와 제5도는 기판(1)온도에 따른 조도와 비저항특성, 광감도특성을 나타낸 도면으로서 실리콘원자와 결합된 수소원자가 끊어져서 댕글링 본드 등의 결합이 발생되기 때문에 기판(1)온도가 증가함에 따라 비저항이 증가하였으나 기판(1)온도가 300℃에서는 비저항과 광감도가 크게 감소하였다. 서로 다른 사일랜 가스(SiH4)의 농도에서 제작된 박막의 조도에 따른 비저항 변화를 나타낸 제6도에서는 사일랜 농도가 낮아질수로 제조된 박막내의 스트레스(Stress)가 증가되어 원자의 결합이 많아지기 때문에 사일랜 가스의 농도를 알곤(Ar)가스로 희석함에 따라 사일랜 가스의 농도가 낮아지는데, 이때에 증착률과 광감도가 감소하였다.
제7도는 중간 주파수 출력에 따른 박막의 적외선 흡수 스펙트럼을 나타낸 도면으로서 주파수 630cm+1에서 실리콘 수소의 결합(SiH)이 활발히 일어나기 때문에 투과도(Transmittacne)가 감소하였다.
제8도는 소자의 박막에서 가시광선의 흡수계수(absorption coefficient)와 광에너지와의 관계를 나타낸 도면으로서 흠수계다음 식으로 표현된다.
식 1. 흡수 계수와 광에너지의 관계식
: 흡수계수
d : 촬상소자의 높이
R1-R3: 각 위치의 반사율
T : 투과율
위 식1에서 얻은 흡수계수는 광에너지와 비례한다.
제9도는 광학적 밴드 갭(Band gap)과 광에너지 특성을 나타낸 도면으로서 광학적 밴드 갭은 흡수계수와 광에너지의 관계식(식1)으로부터 구할 수 있고 다음 관계식(식2)에 의해서도 구할 수 있다.
식2. 광학적 밴드 갭의 산출식 (hv)=b (hv-Eg)/hv
h : 플랑크 상수
Eg : 광학적 밴드 갭
v : 주파수
따라서 본 발명에 의해서 제작된 박막의 광학적 밴드 갭은 1.6ev였다.
제10도에서는 본 발명의 박막에 대한 분광감도를 나타낸 도면으로서 장파장에서 광전류의 감소는 빛에너지에 의해 생성되는 자유 반송자가 작기 때문이고, 단파장에서 광전류의 감소는 박막표면에서 빛이 흡수되어 생성된 반송자가 박막표면에서 재결합되어 광전류 생성에 기여하지 못하기 때문에 파장 520nm에서 분광감도는 최고치를 나타냈다.
따라서 본 발명의 제작조건이 양전극간의 출력을 20Watt로, 기압을 50mTorr로, 기판온도 250℃ 및 사이랜 가스를 10%로 할 때 광감도가 0.75로 가장 좋은 소자를 제작할 수 있다.
이상과 같이 본 발명에 의하면 사일랜 가스를 이용한 글로우 방전(glow discharge)벙법으로 비정질 실리콘 박막을 제조하여 고체촬상소자의 분광감도를 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
Claims (1)
- 기판온도를 100 내지 300℃를 유지한 기판(1) 위에다 인듐틴산화막을 투명 전극(12)으로서 증착시키고 양 전극간의 출력은 5 내지 40Watt로 방전 압력은 50mTorr로 사일랜 가스(SiH4)는 3 내지 10%로 한 조건으로 글로우 방전시켜서 수소가 포함된 비정질 실리콘 박막(3)을 증착하는 것을 특징으로 하는 촬상소자의 제조방법.
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