JPH0246772A - 薄膜素子の製造方法 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、基板上に、金属層、オーミック接合用半導体
層、半導体層および透明導電層とを順次積層した薄膜素
子、たとえば密着型イメージセンサ等に用いられる光電
変換素子の製造方法に関する。

〔従来技術〕

近年、新しい画像読取り手段として、ファクシミリ等に
用いる密着型イメージセンサの開発が行われている。密
着型イメージセンサは、読取る長さと同一寸法で、原稿
にほぼ密着して走査しなから光電変換を行うデバイスの
ことである。

この光電変換部は、薄膜プロセスによって大面積が製造
可能な薄膜型のものが多く、特に駆動回路素子も同時に
形成可能な点から、アモルファスシリコンを密着イメー
ジセンサが用いられテイル。

更に、駆動ＩＣの数および接続端子数が少なくて済む、
従って製造コストが低く済むという理由から、各アモル
ファスシリコン素子からの配線をマトリックスとした、
マトリックスタイプの駆動方式がよく用いられている。

第１図はファクシミリ用センサに用いられる、フォトダ
イオードとブロッキングダイオードを直列に繋いで配列
したマトリックス配線光センサアレイの回路図であり、
第２図はフォトダイオードとブロッキングダイオードの
具体的構造を示すものである。第１図において、１１お
よび１２は隣合う素子を、１３は７オトダイオードおよ
び１４はブロックダイオードを表している。

第２図において、２１は支持体、２２は金属配線、２３
はアモルファスシリコンおよび２４は透明導電層を表し
ている。

第３図は第２図の構成を有する光センサアレイの平面図
を表している。

〔発明が解決しようとする問題点〕

この回路では一惣時間光センサ部に電荷を蓄積した後、
電圧を印加し、電荷の変化量を信号として読みだすため
、読みだし時には７オトダイオードに順方向バイアスが
かかる。ファクシミリ用センサとしては、通常電荷蓄積
時間として、０．５〜２．０ｍｓ、読出し時間として１
〜ｌＯμＳが一般的であるが、１−１０μｓ内に読出し
を完了させるためには、順方向バイアスをかけたとき、
５■でｔｏ−”Ａ／ｃｍ２以上の電流を流すことが必要
である。しかし、第２図の構成の素子においては、アモ
ルファスシリコン層２２と金属配線２３との間にはシヨ
・ソトキバリアが形成されているため、１０−’Ａ／ａ
ｍ”程度しか電流が流れない。

第６図のｅおよびｄはそれぞれ、密着型センサに必要と
されてる順方向電流の下限および逆方向電流の上限を示
している。

−Ｍにアモルファスシリコン層と金属層との接触を改良
するために、アモルファスシリコン層と金属層との間に
、オーミック接触用の半導体層を設けることが知られて
いる。そこで、上記の点を改良するためには、アモルフ
ァスシリコン層２２と金属配線２３との間のオーミック
接触をとるよう、ｎ十−アモルファスシリコン層を設け
ればいのであるが、光センサアレイとして用いる場合は
、第１図の回路図に示した素子１１と１２との間のリー
ク電流発生を防止するＩ；めに、第３図の２２のように
ｎ十−アモルファスシリコン層をパターニングする必要
がある。

パターニングは一般的に、■レジスト塗布■露光■現像
■エツチング■レジスト剥離という工程を含む、フォト
リングラフィ法で行なわれる。このとき、レジスト剥離
が十分に行われないことが多く、ｎ＋−アモルファスシ
リコン層表面がレジスト残渣やレジストリムーバにより
汚染され、ｌ＋　−アモルファスシリコン層を用いても
尚、結果として十分な順方向特性電流が得られないとい
う問題が生じていた。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、上記問題点を解決し、製造コストの低
いマトリックス方式で駆動可能なような、十分な順方向
特性電流が流れる素子を製造する方法を提供することに
ある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、基板上に、金属層、オーミック接合用半導体
層、たとえばｎ型にドープしたＳｉを主成分とする非晶
質半導体層、半導体層、たとえばＳｉを主成分とする非
晶質半導体層および透明導電層とを順次積層した薄膜素
子の製造方法において、前記半導体層を形成する前に、
オーミック接合用半導体層の表面を弗化水素（以後ＨＦ
と標記）を含む溶液で処理することを特徴とする。

以下本発明の薄膜素子の製造方法について詳細に説明す
る。

第４図は本発明の製造方法で製造された薄膜素子の一例
である。支持体２１上に例えば１０００〜２０００人の
金属層２２をスパッタ法または蒸着法により形成し、次
に例えば２００−１００ＯＡのｎ＋−アモルファスシリ
コン層２５を第５Ｂ図のようにＣＶＤ法により設け、７
オトリングラフイ法により金属層とｎ＋−アモルファス
シリコン層を第５Ｃ図のようにパターニングし、その［
ｎ＋−アモルファスシリコン層表面を１−１０％のＨＦ
溶液で１０〜６０秒で処理する。

地理後、例えば５０００〜２０００ＯＡのアモルファス
シリコン層をプラズマＣＶＤ法により第５Ｄ図のように
形成し、引続き例えば１０００〜２０００人の透明導電
層をスパッタ法で形成し、透明導電層をパタニングする
。

本発明の支持体は、光透過性のものの場合はガラス、ポ
リエチレンテレフタレート、その他の場合はステンレス
、銅などが用いられる。金属層としてＣｒ、　Ｔｉ、　
Ｍｏ、Ａ（２が用いられる。

ｎ＋−アモルファスシリコン層はＰ　／　Ｓ　ｉがＯ０
１〜２ａｔｏｍｉｃ％という組成で形成される。アモル
ファスシリコン層は水素濃度１〜３０ａｔｏｍｉｃ％と
いう組成で形成される。第５図の素子では、アモルファ
スシリコン層の上にこのアモルファスシリコン層とショ
ットキバリアを形成する電極が形成されているが、透明
導電層の場合は錫のインジウムに対する割合は５〜２０
ａｔｏｍｉｃ％の酸化インジウム錫が用いられる。

本発明の特徴は、ｎ＋−アモルファスシリコン層をバタ
ーニングした後、ｎ＋−アモルファスシリコン層表面を
ＨＦ溶液で処理することにあるが、この処理に使用され
るＨＦ溶液としては、ＨＦ濃度１〜１０％の範囲が好ま
しい。また処理時間は１０〜６０秒が好ましい。処理温
度としては２０〜４０°Ｃが好ましい。

ＨＦ溶液で処理した後は、純水で濯ぎ、濯ぎ水の電気抵
抗がＩＯＭΩａｍ以上になるまで洗浄する。

フォトリソグラフィ法は公知の文献、例えば「フォトエ
ツチングと微細加工」（総合電子出版社）などに記載さ
れている方法で行なわれる。

以下本発明の実施例を示す。

〔実施例１〕 第４図に基いた構成の素子を次のように作成した。

基板（ＨＯＹＡ製ＮＡ４０ガラス）上にスパッタ法によ
りＣｒからな２０００人の金属層を形成した。次にプラ
ズマＣＶＤ法によりｎ＋−アモルファスシリコン層を５
００Ａの厚みに形成し、フォトリングラフィ法によりＣ
ｒからなる金属層とｎ＋−アモルファスシリコン層を第
３図２２のような形状にバターニングした。その後、ア
モルファスシリコン層の形成前に、ｎ＋−アモルファス
シリコン層表面を２％のＨＦ溶液３０秒処理した。引続
き、透明導電層を酸化インジウム−錫をターゲットにし
たスパッタ法で１５００人形成し、フォトリングラフィ
法により、バターニングした。成膜条件は次のとおりで
ある。

金属層（Ｃｒ） ターゲット二Ｃｒ 電　　源　　　　：　　　１３．５６ＭＨｚ　　　　Ｒ
Ｆ　電源パワー　　：ｌＫＷ 放電圧力　：　　２ｍＴｏｒｒ（温度２２０°Ｃ）ｎ＋
−アモルファスシリコン層 反応ガス　：　　ＳｉＨ＋　　１０Ｓ１０Ｓｃ％ＰＨ５
（Ａｒ希釈）ｌＯ３ｃｃｍ Ａｒ　　　８０Ｓｃｃｍ 電　　源　　　　：　　　１３．５６ＭＨｚ　　　　Ｒ
Ｆ電源パワー　　：　　ＩＯＷ 放電圧力　：　　０．３Ｔｏｒｒ　（温度２２０℃）ア
モルファスシリコン層 反応ガス 電源 パー７ 放電圧力 透明導電層 ：　　　ＳｉＨ４１０ｓ１０５ ｃ　　ｒ　　　　　３ＱＳｃｃｍ ：　　１３．５６ＭＨｚ　　ＲＨ電源 ：　　１０Ｗ ：　　０．３Ｔｏｒｒ　（温度　２２０°Ｃ）ターゲッ
ト二　酸化インジウム　−錫 （錫はインジウムに対して５ｗｔ％） 電　　源　　　　：　　　１３．５６ＭＨｚ　　　　Ｒ
Ｆ電源パワー　　：　　４００Ｗ 放電圧力　：　　２ｍＴｏｒｒ　（温度２２０℃）この
素子の特性を測定したところ、逆方向特性は第６図の曲
線ａのように、順方向特性は第６図の曲線Ｃのようにな
り、いずれもセンサとして十分な性能が得られた。

〔実施例　２〕 実施例１においてアモルファスシリコン層の形成前に、
ｎ＋−アモルファスシリコン層表面をＨＦＦ：　ＨＮＯ
，：　ＣＨ，Ｃ０ＯＨ：　Ｈ，Ｏ−３：　５０　：　２
５：　４０の組成比率の溶液で３０秒旭理した。

この素子の特性を測定したところ、逆方向特性は第６図
曲線ａのように、順方向特性は第６図曲線ｆのようにな
り、いずれもセンサとして、十分な性能が得られた。

〔比較例〕

実施例１において、ｎ＋−アモルファスシリコン層を形
成した後に引続いてアモルファスシリコン層を形成した
他は同様に素子を作成した。

この素子の特性を測定したところ、第６図曲線ａのよう
に逆方向特性はセンサとして使用するのに十分な値であ
ったが、順方向特性は第６図曲線すのようにセンサとし
て使用するには不十分な値であった。

〔発明の効果〕

本発明は上述のように、金属層の上にｎ＋−アモルファ
スシリコン層を形成し、その後にｎ＋−アモルファスシ
リコン層表面をＨＦを含む溶液で処理することにより、
ｎ＋−アモルファスシリコン層バターニング時のレジス
ト等有機物の残渣を除去でき、結果、アモルファスシリ
コン層とｎ＋−アモルファスシリコンとの間の接合を良
好にし、従来のｎ十−アモルファスシリコン層を設けな
い素子に比べ、サラには、ｎ＋−アモルファスシリコン
層を設けて単にパターニングしただけの素子に比べ、金
属層とアモルファスシリコン層との間のすぐれたオーミ
ック接触を実現することができ、順方向特性が良好なア
モルファスシリコン薄膜素子を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はマトリックス方式の説明図である。第２図は従
来のアモルファスシリコン薄膜素子の断面図である。第
３図は従来のアモルファスシリコン薄膜素子の平面図で
ある。第４図はｎ＋−アモルファスシリコン層を含むア
モルファスシリコン薄膜素子の断面図である。第５図は
ｎ＋−アモルファスシリコン層を含むアモルファスシリ
コン薄膜素子の７オトリソグラフイの工程の説明図であ
る。 第６図は、密着をセンサに必要とされる。 電流−電圧特性および比較例および本発明の方法により
製造される薄膜素子の電流−電圧特性を示す図である。 １１　、１２・　・・薄膜素子 １３　　　　　・・　フォトダイオード１４　　　　　
・・　ブロッキングダイオード２１　　　　・・　・支
持体 ２２　　　　・・・・金属配線 ２３　　　　　・・　アモルファスシリコン層２４　　
　　・・　・透明導電層

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 基板上に、金属層、オーミック接合用半導体層、半導体
   層および透明導電層とを順次積層した薄膜素子の製造方
   法において、前記半導体層を形成する前に、オーミック
   接合用半導体層の表面を弗化水素を含む溶液で処理する
   ことを特徴とする薄膜素子の製造方法。