JPH01265574A - 光電変換素子 - Google Patents
光電変換素子Info
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- JPH01265574A JPH01265574A JP63094136A JP9413688A JPH01265574A JP H01265574 A JPH01265574 A JP H01265574A JP 63094136 A JP63094136 A JP 63094136A JP 9413688 A JP9413688 A JP 9413688A JP H01265574 A JPH01265574 A JP H01265574A
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Landscapes
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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］
本発明は光電変換素子に関するものである。
［従来の技術］
非晶質シリコン（以下、ａ−８ｉと記す）は、プラズマ
ＣＶＤ法により低コストで大面積の成膜が可能であるた
め、従来から太陽電池、光センサなどの素子に応用され
てきた。例えば「テレビジョン学会技術報告ＪＶＯ１，
１０，Ｎｏ、２２ＥＤ９８３ に示すように、光電変
換素子と、これを駆動する走査回路とを同一の石英基板
上に集積化した密着型イメージセンサが開発・実用化さ
れている。この密着型イメージセンサに用いるａ−８ｉ
フオトダイオードには、高速の光応答特性と、低暗電流
特性が要求される。−またカラーセンサに応用する場合
には、可視光の全波長域にわたって高い光感度特性が要
求される。前記要求特性を満足させるため、例えば特開
１１ｆｆｉ５９−０５９１１２に示すような、下部電極
に透明電極のＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ−Ｔｉｎ−Ｏｘｉｄ
ｅ）を用い、この上に非晶質シリコンを積層し、 上
部電極のＡ１合金を成膜したフォトダイオードなどがあ
る。
ＣＶＤ法により低コストで大面積の成膜が可能であるた
め、従来から太陽電池、光センサなどの素子に応用され
てきた。例えば「テレビジョン学会技術報告ＪＶＯ１，
１０，Ｎｏ、２２ＥＤ９８３ に示すように、光電変
換素子と、これを駆動する走査回路とを同一の石英基板
上に集積化した密着型イメージセンサが開発・実用化さ
れている。この密着型イメージセンサに用いるａ−８ｉ
フオトダイオードには、高速の光応答特性と、低暗電流
特性が要求される。−またカラーセンサに応用する場合
には、可視光の全波長域にわたって高い光感度特性が要
求される。前記要求特性を満足させるため、例えば特開
１１ｆｆｉ５９−０５９１１２に示すような、下部電極
に透明電極のＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ−Ｔｉｎ−Ｏｘｉｄ
ｅ）を用い、この上に非晶質シリコンを積層し、 上
部電極のＡ１合金を成膜したフォトダイオードなどがあ
る。
［発明が解決しようとする課題］
前記透明電極の膜厚は、従来は透明電極のパタニングの
し易さ、シート抵抗の要求値などから決められていた。
し易さ、シート抵抗の要求値などから決められていた。
従って、従来の透明電極の膜厚では透明電極と非晶質シ
リコン、あるいは透明保護膜と透明電極の光干渉効果に
より、 例えば波長４００〜４５０ｎｍ付近でのフォ
トダイオードの入射面に対する反射率が高くなるという
ことがあった。反射率が高いということはフォトダイオ
ードに入射する光量が低いということで、この場合は波
長４００〜４５０ｎｍの入射光量が低いということにな
る。
リコン、あるいは透明保護膜と透明電極の光干渉効果に
より、 例えば波長４００〜４５０ｎｍ付近でのフォ
トダイオードの入射面に対する反射率が高くなるという
ことがあった。反射率が高いということはフォトダイオ
ードに入射する光量が低いということで、この場合は波
長４００〜４５０ｎｍの入射光量が低いということにな
る。
一方、 ａ−３ｉフオトダイオードの可視光（４００
〜７００ｎｍ）域の分光感度特性は、波長４５０ｎｍ以
下で、他の波長域に比較して感度が低いという特性を持
つ。このため従来の透明電極の膜厚では、波長４００〜
４５０ｎｍ付近で著しくフォトダイオードの感度が落ち
る場合があった。
〜７００ｎｍ）域の分光感度特性は、波長４５０ｎｍ以
下で、他の波長域に比較して感度が低いという特性を持
つ。このため従来の透明電極の膜厚では、波長４００〜
４５０ｎｍ付近で著しくフォトダイオードの感度が落ち
る場合があった。
従来の非晶質シリコンフォトダイオードには以上のよう
な問題点があった。本発明は以上の問題点を解決するも
ので、その目的は分光感度が低い波長域で、光感度の減
少を防ぐ非晶質シリコンフォトダイオードを提供するこ
とにある。
な問題点があった。本発明は以上の問題点を解決するも
ので、その目的は分光感度が低い波長域で、光感度の減
少を防ぐ非晶質シリコンフォトダイオードを提供するこ
とにある。
［課題を解決するための手段］
本発明の光電変換素子は、光電変換層、透明電極、透明
保護膜を有する光電変換素子に於て、前記光電変換層の
分光感度が最も低くなる領域の波長に対して、前記波長
光の反射率が最も低くなるように、前記透明電極または
前記透明保護膜の膜厚または屈折率が調整されているこ
とを特徴とする。
保護膜を有する光電変換素子に於て、前記光電変換層の
分光感度が最も低くなる領域の波長に対して、前記波長
光の反射率が最も低くなるように、前記透明電極または
前記透明保護膜の膜厚または屈折率が調整されているこ
とを特徴とする。
［実施例］
第１図に本発明の光電変換素子の構造図を示す。
０は絶縁基板、１は電極、２は光電変換層、３は透明電
極、４は透明保護膜をしめす。入射光は第１図の透明保
護膜側から入る。
極、４は透明保護膜をしめす。入射光は第１図の透明保
護膜側から入る。
以下、工程を追いながら説明する。まず絶縁基板Ｏ上に
電極１となるＡｌ−８ｉ−Ｃｕ合金を約７０００人成膜
し、フォトリソグラフィでパタニングする。この絶縁基
板は、３００°Ｃ以上の耐熱性があるものならなんでも
良いが、本実施例では石英基板を用いた。また、電極材
料はＡｌ−９ｉ−Ｃｕ合金に限るわけではなく、 例
えば純Ａ１でも良いし、金属Ｃｒ等でも良い。この下部
電極上１上にプラズマＣｖＤ法で光電変換層３のａ −
８ｉ層を成膜する。シランガスを主成分とする混合ガス
をチェンバー内に導入し、グロー放電分解することによ
り約１μｍのａ−８ｉ層を成膜する。
電極１となるＡｌ−８ｉ−Ｃｕ合金を約７０００人成膜
し、フォトリソグラフィでパタニングする。この絶縁基
板は、３００°Ｃ以上の耐熱性があるものならなんでも
良いが、本実施例では石英基板を用いた。また、電極材
料はＡｌ−９ｉ−Ｃｕ合金に限るわけではなく、 例
えば純Ａ１でも良いし、金属Ｃｒ等でも良い。この下部
電極上１上にプラズマＣｖＤ法で光電変換層３のａ −
８ｉ層を成膜する。シランガスを主成分とする混合ガス
をチェンバー内に導入し、グロー放電分解することによ
り約１μｍのａ−８ｉ層を成膜する。
以上の工程では基板温度は２４０°Ｃに保たれている。
次にこのａ−８ｉ層上に透明電極３となるＩＴＯを成
膜する。ＩＴＯの屈折率が２．０で、最上層に塗布する
透明ポリイミドの屈折率が１．７の場合、波長４００〜
４５０ｎｍで反射率が最小になるＩＴＯの膜厚は１６０
０人である。
膜する。ＩＴＯの屈折率が２．０で、最上層に塗布する
透明ポリイミドの屈折率が１．７の場合、波長４００〜
４５０ｎｍで反射率が最小になるＩＴＯの膜厚は１６０
０人である。
ＩＴＯを１６００人スパッタで成膜し、フォトリソグラ
フィでパタニングする。ＩＴＯパタニング佳、ＣＦ ４
プラズマエツチングにより、ａ−８ｉ層をフォトリソグ
ラフィでパタニングする。あるいはａ−８ｉ層はＩＴＯ
パタンをマスクにしてパタニングしてもよい。この上に
、透明保護膜４の透明ポリイミドをスピンコードで塗布
し、完成となる。透明ポリイミドにはＰＩ−２５６６、
Ｓニー３００ （両者とも商品名）等が好ましく、両者
とも屈折率は１．７程度である。透明ポリイミドの膜厚
は、 光の干渉効果を減少させるため、約５μｍ程度
が望ましい。透明ポリイミドの透過率が高いので、５μ
ｍ程度の膜厚では、光の減衰は問題にならない。
フィでパタニングする。ＩＴＯパタニング佳、ＣＦ ４
プラズマエツチングにより、ａ−８ｉ層をフォトリソグ
ラフィでパタニングする。あるいはａ−８ｉ層はＩＴＯ
パタンをマスクにしてパタニングしてもよい。この上に
、透明保護膜４の透明ポリイミドをスピンコードで塗布
し、完成となる。透明ポリイミドにはＰＩ−２５６６、
Ｓニー３００ （両者とも商品名）等が好ましく、両者
とも屈折率は１．７程度である。透明ポリイミドの膜厚
は、 光の干渉効果を減少させるため、約５μｍ程度
が望ましい。透明ポリイミドの透過率が高いので、５μ
ｍ程度の膜厚では、光の減衰は問題にならない。
第２図に本発明の光電変換素子の他の実施例を示す。本
実施例では透明薄膜５を挿入することにより、波長４０
０〜４５０ｎｍでの感度を更に高めたものである。図番
０から４までは第１図と同じで５は透明薄膜である。本
実施例でも入射光は透明保護膜４側から入る。作製工程
は透明電極成膜までは第１図と同様で、第１図の透明電
極３の上に透明薄膜を成膜する。透明薄膜は２５０″Ｃ
程度の耐熱性があるものならなんでも良いが、本実施例
では５ｉＯａ膜を用いた。透明電極３の屈折率が２．
０でＳｉＯ２の屈折率が１．４６、透明保護膜４の屈折
率が１．７の場合、波長４００〜４５０ｎｍで反射率を
最小にするためにはＳｉＯ２の膜厚は２０００人、ＩＴ
Ｏの膜厚は１７００人とする。この後、透明保護膜４を
第１図と同様の方法で成膜し完成となる。
実施例では透明薄膜５を挿入することにより、波長４０
０〜４５０ｎｍでの感度を更に高めたものである。図番
０から４までは第１図と同じで５は透明薄膜である。本
実施例でも入射光は透明保護膜４側から入る。作製工程
は透明電極成膜までは第１図と同様で、第１図の透明電
極３の上に透明薄膜を成膜する。透明薄膜は２５０″Ｃ
程度の耐熱性があるものならなんでも良いが、本実施例
では５ｉＯａ膜を用いた。透明電極３の屈折率が２．
０でＳｉＯ２の屈折率が１．４６、透明保護膜４の屈折
率が１．７の場合、波長４００〜４５０ｎｍで反射率を
最小にするためにはＳｉＯ２の膜厚は２０００人、ＩＴ
Ｏの膜厚は１７００人とする。この後、透明保護膜４を
第１図と同様の方法で成膜し完成となる。
第３図に本発明の光電変換素子の３番目の実施例を示す
。本実施例では入射光は透明絶縁基板６側から入る。図
番１から３までは第１図と同じで、７は保護膜である。
。本実施例では入射光は透明絶縁基板６側から入る。図
番１から３までは第１図と同じで、７は保護膜である。
作製工程を説明する。まず透明絶縁基板６上に透明電極
を成膜する。透明絶縁基板は３００°Ｃ以上の耐熱性が
あるものならなんでも良いが、本実施例では石英基板を
用いた。また透明電極にはＩＴＯを用いた。石英基板の
屈折率が１．４６で、ＩＴＯの屈折率が２． ０である
場合、波長４００〜４５０ｎｍでの反射率を最小にする
ためには、ＩＴＯの膜厚は１８００人とする。ＩＴＯを
成膜後、フォトリソグラフィによりパタニングする。Ｉ
ＴＯ上に光電変換層２のａ−３ｉ層を第１図の場合と同
様に約１μｍ成膜し、この上部に電極１を積層する。電
極１には例えばＡｌ−８ｉ−Ｃｕ合金を用いるが、純Ａ
１でも、Ｃｒでもよい。Ａｌ−６ｉ−Ｃｕ合金の場合、
約７０００人スパッタで成膜し、フォトリソグラフィで
パタニングする。電極ｌをパタニング後、ａ−３ｉ層を
フォトリソグラフィ、あるいは電極１をマスクにしてＣ
Ｆ ａプラズマエツチングによりパタニングする。次に
この上に保護膜７を形成し、完成となる。第３図では、
入射光が透明絶縁基板６側からはいるので、保護膜７は
透明である必要はない。例えば、フォトニース、ＰＩ−
４００（両者とも商品名）等の着色しているポリイミド
を用いても良いし、第１図と同様の透明ポリイミドを用
いてももちろんよい。
を成膜する。透明絶縁基板は３００°Ｃ以上の耐熱性が
あるものならなんでも良いが、本実施例では石英基板を
用いた。また透明電極にはＩＴＯを用いた。石英基板の
屈折率が１．４６で、ＩＴＯの屈折率が２． ０である
場合、波長４００〜４５０ｎｍでの反射率を最小にする
ためには、ＩＴＯの膜厚は１８００人とする。ＩＴＯを
成膜後、フォトリソグラフィによりパタニングする。Ｉ
ＴＯ上に光電変換層２のａ−３ｉ層を第１図の場合と同
様に約１μｍ成膜し、この上部に電極１を積層する。電
極１には例えばＡｌ−８ｉ−Ｃｕ合金を用いるが、純Ａ
１でも、Ｃｒでもよい。Ａｌ−６ｉ−Ｃｕ合金の場合、
約７０００人スパッタで成膜し、フォトリソグラフィで
パタニングする。電極ｌをパタニング後、ａ−３ｉ層を
フォトリソグラフィ、あるいは電極１をマスクにしてＣ
Ｆ ａプラズマエツチングによりパタニングする。次に
この上に保護膜７を形成し、完成となる。第３図では、
入射光が透明絶縁基板６側からはいるので、保護膜７は
透明である必要はない。例えば、フォトニース、ＰＩ−
４００（両者とも商品名）等の着色しているポリイミド
を用いても良いし、第１図と同様の透明ポリイミドを用
いてももちろんよい。
以上全ての実施例に於て、透明電極３、透明保護膜４、
透明薄膜５、透明絶縁基板６に前記実施例と異なる屈折
率の物質を用いる場合は、 波長４００〜４５０ｎｍ
で反射率が最小になるように各透明薄膜の膜厚を設定し
直せば良い 第４．５図に光電変換素子の分光感度特性を示す。第４
図中で破線４０１と一点鎖線４０２は比較例であって、
破線４０１は第１図の構造に於てＩＴＯの膜厚を２００
０人とし、透明保護膜４がない光電変換素子（比較例１
）の分光感度特性である。−点鎖線４０２は第１図の構
造に於てＩＴＯの膜厚を２０００人とした光電変換素子
（比較例２）の分光感度である。第４図で実、＊４０３
は第１図の光電変換素子の分光感度、点線４０４は第２
図の光電変換素子の分光感度特性をそれぞれ示す。第５
図中で破線５０１は比較例であって、第３図の構造にお
いてＩＴＯの膜厚を２０００人とした場合の光電変換素
子（比較例３）の分光感度特性である。実１ｓ５０２は
第３図の光電変換素子の分光感度特性である。
透明薄膜５、透明絶縁基板６に前記実施例と異なる屈折
率の物質を用いる場合は、 波長４００〜４５０ｎｍ
で反射率が最小になるように各透明薄膜の膜厚を設定し
直せば良い 第４．５図に光電変換素子の分光感度特性を示す。第４
図中で破線４０１と一点鎖線４０２は比較例であって、
破線４０１は第１図の構造に於てＩＴＯの膜厚を２００
０人とし、透明保護膜４がない光電変換素子（比較例１
）の分光感度特性である。−点鎖線４０２は第１図の構
造に於てＩＴＯの膜厚を２０００人とした光電変換素子
（比較例２）の分光感度である。第４図で実、＊４０３
は第１図の光電変換素子の分光感度、点線４０４は第２
図の光電変換素子の分光感度特性をそれぞれ示す。第５
図中で破線５０１は比較例であって、第３図の構造にお
いてＩＴＯの膜厚を２０００人とした場合の光電変換素
子（比較例３）の分光感度特性である。実１ｓ５０２は
第３図の光電変換素子の分光感度特性である。
第４．５図から明らかなように、本発明の光電変換素子
は波長４００〜４５０ｎｍにおいて、比較例の光電変換
素子よりも分光感度で７〜６０％上回っている。応用上
は光源の強度分布が 波長４００〜４５０ｎｍで弱いこ
とが多いので、この波長域の感度が上がることによる実
用上の効果は非常に大きい。波長５００〜５５０ｎｍで
は逆に比較例の光電変換素子が本発明の光電変換素子の
分光感度を上回るが、波長５００〜５５０ｎｍでは光電
変換素子の絶対感度自体が大きいことと、応用上は光源
の強度分布が波長５００〜５５０ｎｍで強いことが多い
ことから、実用上は全く問題とならない。
は波長４００〜４５０ｎｍにおいて、比較例の光電変換
素子よりも分光感度で７〜６０％上回っている。応用上
は光源の強度分布が 波長４００〜４５０ｎｍで弱いこ
とが多いので、この波長域の感度が上がることによる実
用上の効果は非常に大きい。波長５００〜５５０ｎｍで
は逆に比較例の光電変換素子が本発明の光電変換素子の
分光感度を上回るが、波長５００〜５５０ｎｍでは光電
変換素子の絶対感度自体が大きいことと、応用上は光源
の強度分布が波長５００〜５５０ｎｍで強いことが多い
ことから、実用上は全く問題とならない。
［発明の効果］
以上のように本発明の光電変換素子によれば、分光感度
が低い波長域の光感度の低下を抑えることができ、全可
視光域にわたってきわめて良好な分光感度特性を実現で
きる。従ってカラーセンサへの応用が可能になるなど、
その効果には絶大なものがある。
が低い波長域の光感度の低下を抑えることができ、全可
視光域にわたってきわめて良好な分光感度特性を実現で
きる。従ってカラーセンサへの応用が可能になるなど、
その効果には絶大なものがある。
第１．２．３図は本発明の光電変換素子の構造図。
第４．５図は光電変換素子の分光感度特性を示す図
０は絶縁基板
１は電極
２は光電変換層
３は透明電極
４は透明保護膜
５は透明薄膜
６は透明絶縁基板
７は保護膜
４０１は比較例１の分光感度特性
４０２は比較例２の分光感度特性
４０３は第１図の光電変換素子の分光感度特性４０４は
第２図の光電変換素子の分光感度特性５０１は比較例３
の分光感度特性 ５０２は第３図の光電変換素子の分光感度特性以上 ↓ 第１図 入射光 ↓ 第２図 第３図 波 長 （ｎｒｎ） 第４図
第２図の光電変換素子の分光感度特性５０１は比較例３
の分光感度特性 ５０２は第３図の光電変換素子の分光感度特性以上 ↓ 第１図 入射光 ↓ 第２図 第３図 波 長 （ｎｒｎ） 第４図
Claims (4)
- （１）光電変換層、透明電極、透明保護膜を有する光電
変換素子において、 前記光電変換層の分光感度が最も低くなる領域の波長に
対して、前記波長光の反射率が最も低くなるように、前
記透明電極または前記透明保護膜の膜厚または屈折率が
調整されていることを特徴とする光電変換素子。 - （２）第１項記載の透明電極上に透明薄膜が形成され、
第１項記載の波長光の反射率が最も低くなるように、前
記透明薄膜の膜厚または屈折率が調整されていることを
特徴とする第１項記載の光電変換素子。 - （３）透明絶縁基板、透明電極、光電変換層を有する光
電変換素子において、 第１項記載の波長光の反射率が最も低くなるように、前
記透明電極の膜厚または屈折率が調整されていることを
特徴とする光電変換素子。 - （４）前記光電変換層が非晶質シリコンであることを特
徴とする第１項記載の光電変換素 子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63094136A JPH01265574A (ja) | 1988-04-15 | 1988-04-15 | 光電変換素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63094136A JPH01265574A (ja) | 1988-04-15 | 1988-04-15 | 光電変換素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01265574A true JPH01265574A (ja) | 1989-10-23 |
Family
ID=14101981
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63094136A Pending JPH01265574A (ja) | 1988-04-15 | 1988-04-15 | 光電変換素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01265574A (ja) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59143373A (ja) * | 1983-02-03 | 1984-08-16 | Fuji Xerox Co Ltd | 光電変換素子の製造方法 |
| JPS6097680A (ja) * | 1983-11-01 | 1985-05-31 | Fuji Xerox Co Ltd | 光電変換素子の製造方法 |
| JPS62226672A (ja) * | 1986-03-24 | 1987-10-05 | マイテル・コ−ポレ−シヨン | 光電感ダイオ−ド素子およびその製造方法 |
-
1988
- 1988-04-15 JP JP63094136A patent/JPH01265574A/ja active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59143373A (ja) * | 1983-02-03 | 1984-08-16 | Fuji Xerox Co Ltd | 光電変換素子の製造方法 |
| JPS6097680A (ja) * | 1983-11-01 | 1985-05-31 | Fuji Xerox Co Ltd | 光電変換素子の製造方法 |
| JPS62226672A (ja) * | 1986-03-24 | 1987-10-05 | マイテル・コ−ポレ−シヨン | 光電感ダイオ−ド素子およびその製造方法 |
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