JPH0334666B2 - - Google Patents
Info
- Publication number
- JPH0334666B2 JPH0334666B2 JP55090873A JP9087380A JPH0334666B2 JP H0334666 B2 JPH0334666 B2 JP H0334666B2 JP 55090873 A JP55090873 A JP 55090873A JP 9087380 A JP9087380 A JP 9087380A JP H0334666 B2 JPH0334666 B2 JP H0334666B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- ohmic
- sub
- photo sensor
- current
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
- H10F39/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one element covered by group H10F30/00, e.g. radiation detectors comprising photodiode arrays
- H10F39/10—Integrated devices
- H10F39/12—Image sensors
- H10F39/191—Photoconductor image sensors
Landscapes
- Light Receiving Elements (AREA)
- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
- Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
- Facsimile Heads (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、フアクシミリ送受信機や文字読み取
り装置等の広汎な画像情報処理用光電変換装置に
用いられるフオトセンサに関する。
り装置等の広汎な画像情報処理用光電変換装置に
用いられるフオトセンサに関する。
従来、一般に用いられてきた結晶シリコンを用
いた１次元のホトダイオード型長尺センサーアレ
ーは、作製できる単結晶の大きさ及び加工技術の
制限から、そのセンサーアレーの長さに限度があ
り、かつ歩留りも低い欠点があつた。従つて読み
取り原稿が４版の210mmの幅を有している場合に
は、レンズ系を用いて原画をセンサーアレー上に
縮小結像して、読み取ることが一般に行なわれて
きた。こうした、レンズ光学系を用いる方法は、
受光装置の小型化を困難にするだけでなく、個々
の受光素子面積が大きくとれないため、充分な光
信号の入力に対する充分な出力信号を得るために
は大きな光量を必要とし、読み取り時間を長くし
た低スピードの用途や、高い解像力を要求されな
い用途に使用される現状にある。
いた１次元のホトダイオード型長尺センサーアレ
ーは、作製できる単結晶の大きさ及び加工技術の
制限から、そのセンサーアレーの長さに限度があ
り、かつ歩留りも低い欠点があつた。従つて読み
取り原稿が４版の210mmの幅を有している場合に
は、レンズ系を用いて原画をセンサーアレー上に
縮小結像して、読み取ることが一般に行なわれて
きた。こうした、レンズ光学系を用いる方法は、
受光装置の小型化を困難にするだけでなく、個々
の受光素子面積が大きくとれないため、充分な光
信号の入力に対する充分な出力信号を得るために
は大きな光量を必要とし、読み取り時間を長くし
た低スピードの用途や、高い解像力を要求されな
い用途に使用される現状にある。
又、設計製造されたフオトセンサの信号選別特
性が良好である為には、フオトセンサの光受容窓
に情報が入つた時に生じる二次電流光信号電流を
効率良く取り出す必要があるが、その為には、光
導層を挾持して設けられる一組の電極と光導電層
の間にオーム接触が確保される必要がある。
性が良好である為には、フオトセンサの光受容窓
に情報が入つた時に生じる二次電流光信号電流を
効率良く取り出す必要があるが、その為には、光
導層を挾持して設けられる一組の電極と光導電層
の間にオーム接触が確保される必要がある。
又、フオトセンサを駆動する為の駆動回路等に
よつて発生される雑音に較べて充分に大きな二次
電流（光信号電流）充分に小さな暗電流及び低照
度流域電流を得ることも要求される。
よつて発生される雑音に較べて充分に大きな二次
電流（光信号電流）充分に小さな暗電流及び低照
度流域電流を得ることも要求される。
充分に大きな光信号電流を得る為には、比較的
大きな電界（104V／cm程度かそれ以上）を素子
に印加する必要があるが、この程度の強度の電界
を与えると、空間電荷制限電流やブレイクダウン
電流の如きスーパーリニア電流（Ｉ∝Vn：ｎ≧
２）が流れ、暗電流及び低照度流域電流が増大し
て、SN比を低下させる。
大きな電界（104V／cm程度かそれ以上）を素子
に印加する必要があるが、この程度の強度の電界
を与えると、空間電荷制限電流やブレイクダウン
電流の如きスーパーリニア電流（Ｉ∝Vn：ｎ≧
２）が流れ、暗電流及び低照度流域電流が増大し
て、SN比を低下させる。
本発明は上記の諸点に鑑み成されたもので、従
来のフオトセンサの欠点を解決したフオトセンサ
を提供することを目的とする。
来のフオトセンサの欠点を解決したフオトセンサ
を提供することを目的とする。
又、本発明の別の目的は微弱な光信号であつて
も、充分な大きさの出力信号が得られ、高速読取
りが可能であるフオトセンサを提供することでも
ある。
も、充分な大きさの出力信号が得られ、高速読取
りが可能であるフオトセンサを提供することでも
ある。
更には、容易に長尺化されるフオトセンサを提
供することも本発明の目的である。
供することも本発明の目的である。
本発明のフオトセンサは、水素及びハロゲン元
素の少なくとも一方を含みシリコンを母体とする
非晶質導体材料より構成された光導電層と、前記
光導電層に対して設けられた一対の電極層と、前
記光導電層と前記一対の電極層のうち少なくとも
一方との間に設けられたサブオーミツク層と、を
有するフオトセンサにおいて、 前記サブオーミツク層は、水素及びハロゲン元
素の少なくとも一方と100〜5000atomicppmの不
純物とを含むシリコンを母体とする非晶質半導体
材料より構成される層厚25〜400Åの層であり、 前記一対の電極層に電圧を印加したときの電界
強度が104V／cm以上105V／cm以下のもとで、 IP∝VN；１≦ｎ＜２ （IPは光電流、Ｖは印加電圧） なる光電流−電圧特性を示すとともに、暗電流の
制限される非オーミツクな暗電流−電圧特性を有
することを特徴とする。
素の少なくとも一方を含みシリコンを母体とする
非晶質導体材料より構成された光導電層と、前記
光導電層に対して設けられた一対の電極層と、前
記光導電層と前記一対の電極層のうち少なくとも
一方との間に設けられたサブオーミツク層と、を
有するフオトセンサにおいて、 前記サブオーミツク層は、水素及びハロゲン元
素の少なくとも一方と100〜5000atomicppmの不
純物とを含むシリコンを母体とする非晶質半導体
材料より構成される層厚25〜400Åの層であり、 前記一対の電極層に電圧を印加したときの電界
強度が104V／cm以上105V／cm以下のもとで、 IP∝VN；１≦ｎ＜２ （IPは光電流、Ｖは印加電圧） なる光電流−電圧特性を示すとともに、暗電流の
制限される非オーミツクな暗電流−電圧特性を有
することを特徴とする。
この様に光導電層の光情報の入力される側に光
透性電極に接して設けたサブ・オーミツク層を有
するフオトセンサ構造とすることによつて、暗中
又は低照度下では、信号電流を小さく制限し、且
つ光情報を与えた場合には光信号電流をロスなく
取り出し、殊に二次電流光信号を効率良く取り出
すことができ、その他充分に高いSN比と解像力
を与える、光受容窓が微小面積のフオトセンサの
配列された長尺化フオトセンサアレーが極めて容
易に製造し得る。
透性電極に接して設けたサブ・オーミツク層を有
するフオトセンサ構造とすることによつて、暗中
又は低照度下では、信号電流を小さく制限し、且
つ光情報を与えた場合には光信号電流をロスなく
取り出し、殊に二次電流光信号を効率良く取り出
すことができ、その他充分に高いSN比と解像力
を与える、光受容窓が微小面積のフオトセンサの
配列された長尺化フオトセンサアレーが極めて容
易に製造し得る。
又、本発明に於いては、サブ・オーミツク層、
光導電層及びオーミツク層を水素（以後Ｈと表記
する）及びハロゲン原子（以後Ｘと表記する）の
少なくとも一方を含有する非晶質半導体（以後ａ
−半導体と表記する）材料を使用する為に、例え
ば読み取る原画と等倍か又はそれ以上の長さの長
尺化されたフオトセンサを製造上容易に且つ歩留
り良く得ることが出来る。又、ａ−半導体材料と
して、アモルフアスシリコン（以後ａ−Siと表
記）を採用することで、出力信号として効率の良
い光信号電流を取り出すことが出来る。殊にＨ及
びＸの少なくとも一方を１〜30atomic％含有し
たａ−半導体なる光導電材料を用いるので高効率
で出力信号として光信号電流を取出す素子構造を
可能とすることが出来、且つ充分高い解像力で正
確に読取りを行うことが出来る。
光導電層及びオーミツク層を水素（以後Ｈと表記
する）及びハロゲン原子（以後Ｘと表記する）の
少なくとも一方を含有する非晶質半導体（以後ａ
−半導体と表記する）材料を使用する為に、例え
ば読み取る原画と等倍か又はそれ以上の長さの長
尺化されたフオトセンサを製造上容易に且つ歩留
り良く得ることが出来る。又、ａ−半導体材料と
して、アモルフアスシリコン（以後ａ−Siと表
記）を採用することで、出力信号として効率の良
い光信号電流を取り出すことが出来る。殊にＨ及
びＸの少なくとも一方を１〜30atomic％含有し
たａ−半導体なる光導電材料を用いるので高効率
で出力信号として光信号電流を取出す素子構造を
可能とすることが出来、且つ充分高い解像力で正
確に読取りを行うことが出来る。
本発明に於いて、サブ・オーミツク層、光導電
層及びオーミツク層を構成するＨ及びＸの少なく
とも一方を含有するａ−半導体材料の層は、グロ
ー放電エネルギーを使用する堆積法によつて形成
される。
層及びオーミツク層を構成するＨ及びＸの少なく
とも一方を含有するａ−半導体材料の層は、グロ
ー放電エネルギーを使用する堆積法によつて形成
される。
従つて形成される層は、大面積に亘つて均一均
質で且つ電気的特性も良好でかつ均一に製造する
ことができる。
質で且つ電気的特性も良好でかつ均一に製造する
ことができる。
又、グロー放電エネルギーを利用する堆積法に
於いては、層厚の制御が数Å程度まで可能である
ので積層型のフオトセンサを所望の素子設計通り
正確に再現性良く量産することができる。更には
又、大面積に亘つて欠陥のない長尺化されたフオ
トセンサを歩留り良く製造することも充分容易で
あるので、等倍サイズの長尺化されたフオトセン
サを得ることも容易である。
於いては、層厚の制御が数Å程度まで可能である
ので積層型のフオトセンサを所望の素子設計通り
正確に再現性良く量産することができる。更には
又、大面積に亘つて欠陥のない長尺化されたフオ
トセンサを歩留り良く製造することも充分容易で
あるので、等倍サイズの長尺化されたフオトセン
サを得ることも容易である。
或いは又、素子を形成する材料として、Ｈ及び
Ｘの少なくとも一方を含有するａ−Siを用いるの
で、作製されたフオトセンサは、可視光領域の光
吸収効率が著しく良く、可視光領域の光吸収効率
が著しく良く、可視光領域の光導電性に優れ、
又、耐熱性、耐摩耗性にも優れているので、密着
型の読取りセンサーとしても有効に使用し得るも
のである。更には、上記の材料は無公害であるこ
とから製造過程（使用過程に於いて人体に対する
影響を考慮する必要は殆どなく、この点に於いて
も優れた点を有している。上記の様に本発明のフ
オトセンサは高性能で信頼性の高い優れたもので
ある。
Ｘの少なくとも一方を含有するａ−Siを用いるの
で、作製されたフオトセンサは、可視光領域の光
吸収効率が著しく良く、可視光領域の光吸収効率
が著しく良く、可視光領域の光導電性に優れ、
又、耐熱性、耐摩耗性にも優れているので、密着
型の読取りセンサーとしても有効に使用し得るも
のである。更には、上記の材料は無公害であるこ
とから製造過程（使用過程に於いて人体に対する
影響を考慮する必要は殆どなく、この点に於いて
も優れた点を有している。上記の様に本発明のフ
オトセンサは高性能で信頼性の高い優れたもので
ある。
本発明に於いて用いられるグロー放電エネルギ
ーによつて所定の支持体上に堆積させられる１〜
30atomic％のＨ又はＸを含有するａ−半導体の
層は、禁止帯中の準位密度を〜1010cm-3程度まで
減少させたもので、この様なａ−半導体材料の層
は、不純物のドーピングによつて所定通り制御さ
れて伝導型の変更が容易に成される。本発明に於
いて、ＸとしてはＦ、cl、Br等が適用される。
殊に本発明に於いてはＦが好ましい。
ーによつて所定の支持体上に堆積させられる１〜
30atomic％のＨ又はＸを含有するａ−半導体の
層は、禁止帯中の準位密度を〜1010cm-3程度まで
減少させたもので、この様なａ−半導体材料の層
は、不純物のドーピングによつて所定通り制御さ
れて伝導型の変更が容易に成される。本発明に於
いて、ＸとしてはＦ、cl、Br等が適用される。
殊に本発明に於いてはＦが好ましい。
本発明のフオトセンサは、その様なａ−半導体
材料の層を積層することによつて、特性が極めて
良好であつて、且つ大面積化に於いて歩留り良く
作成することが出来、又、信頼性及び信号増幅率
の上で優れたものである。
材料の層を積層することによつて、特性が極めて
良好であつて、且つ大面積化に於いて歩留り良く
作成することが出来、又、信頼性及び信号増幅率
の上で優れたものである。
本発明において、例えば光照射側の電極と光導
電層とに挟持された層として設けられるサブ・オ
ーミツク層は、前記電極及び光導電層とサブ・オ
ーミツクな接合を形成する層であり、サブ・オー
ミツクな接合（サブ・オーミツクコンタクト）と
は、明確な整流特性を示さない接合で且つ完全な
オーミツク特性をも示さない接合のことをいう。
この特性をより明確にするために、前記電極と前
記光導電層との間に本発明のサブ・オーミツク層
を設けた場合、及びサブ・オーミツク層の代りに
従来のオーミツク層、或は整流層を設けた場合の
Ｖ−Ｉ特性（電圧−電流特性）をそれぞれ第３図
乃至第５図に示す。尚、各図に於いて、光導電層
の厚みは約1μｍである。
電層とに挟持された層として設けられるサブ・オ
ーミツク層は、前記電極及び光導電層とサブ・オ
ーミツクな接合を形成する層であり、サブ・オー
ミツクな接合（サブ・オーミツクコンタクト）と
は、明確な整流特性を示さない接合で且つ完全な
オーミツク特性をも示さない接合のことをいう。
この特性をより明確にするために、前記電極と前
記光導電層との間に本発明のサブ・オーミツク層
を設けた場合、及びサブ・オーミツク層の代りに
従来のオーミツク層、或は整流層を設けた場合の
Ｖ−Ｉ特性（電圧−電流特性）をそれぞれ第３図
乃至第５図に示す。尚、各図に於いて、光導電層
の厚みは約1μｍである。
第４図は従来のオーミツク層を設けた場合のＶ
−Ｉ特性であり、IP，IDはそれぞれ光電流と暗電
流である。この図に示すような代表的なＶ−Ｉ特
性は電界強度が概略103V／cmまではオーミツク
に振る舞うが、それ以上の電界強度下では急速に
スーパーリニア領域（Ｉ∝Vn；ｎ≧２）に遷移
し、空間制限電流やプレイクダウン電流が流れて
SN比を低下させてしまう。従つて従来のオーミ
ツク層を設けた場合には、十分に大きな光電流を
得るために必要とされる104V／cm以上の電界強
度下においてフオトセンサとして満足な動作を得
られないこととなる。
−Ｉ特性であり、IP，IDはそれぞれ光電流と暗電
流である。この図に示すような代表的なＶ−Ｉ特
性は電界強度が概略103V／cmまではオーミツク
に振る舞うが、それ以上の電界強度下では急速に
スーパーリニア領域（Ｉ∝Vn；ｎ≧２）に遷移
し、空間制限電流やプレイクダウン電流が流れて
SN比を低下させてしまう。従つて従来のオーミ
ツク層を設けた場合には、十分に大きな光電流を
得るために必要とされる104V／cm以上の電界強
度下においてフオトセンサとして満足な動作を得
られないこととなる。
また第５図は従来の整流層を設けた場合のＶ−
Ｉ特性である。この従来例では十分なSN比が得
られない。
Ｉ特性である。この従来例では十分なSN比が得
られない。
これに対し、第３図に示す本発明のサブ・オー
ミツク層を設けた場合には、105V／cmの電界強
度まで、暗電流を制限する非オーミツクなＶ−
LD特性（ID∝Vn：ｎ＜１）及び104V／cm以上で
あつても比較的オーミツクの良好なＶ−IP特性
（IP∝Vn：１≦ｎ＜２）を実現する。このように
サブ・オーミツク接合を有することによつて、通
常の使用電圧領域においては勿論のこと、空間制
限電流やブレイクダウン電流が発生するスーパー
リニア領域（Ｉ∝Vn：ｎ≧２）に遷移する電界
強度が１桁以上向上し、使用可能な電圧領域が十
分に広くなる。またその電圧領域で信号として取
り出すには充分な値の光電流が得られるものであ
る。
ミツク層を設けた場合には、105V／cmの電界強
度まで、暗電流を制限する非オーミツクなＶ−
LD特性（ID∝Vn：ｎ＜１）及び104V／cm以上で
あつても比較的オーミツクの良好なＶ−IP特性
（IP∝Vn：１≦ｎ＜２）を実現する。このように
サブ・オーミツク接合を有することによつて、通
常の使用電圧領域においては勿論のこと、空間制
限電流やブレイクダウン電流が発生するスーパー
リニア領域（Ｉ∝Vn：ｎ≧２）に遷移する電界
強度が１桁以上向上し、使用可能な電圧領域が十
分に広くなる。またその電圧領域で信号として取
り出すには充分な値の光電流が得られるものであ
る。
このように、サブ・オーミツク接合を有するフ
オトセンサのＶ−Ｉ特性の他の特徴としては、光
電流IPがＶの２乗未満で１乗以上の関数であつ
て、通常の使用電圧領域に於いては勿論のこと、
空間電荷制限電流やブレイクダウン電流が発生す
る比較的大きな電界の理由域に至るまでの電圧領
域が広く、且つその電圧領域で信号として取り出
すには充分な値の光電流が得られるものである。
オトセンサのＶ−Ｉ特性の他の特徴としては、光
電流IPがＶの２乗未満で１乗以上の関数であつ
て、通常の使用電圧領域に於いては勿論のこと、
空間電荷制限電流やブレイクダウン電流が発生す
る比較的大きな電界の理由域に至るまでの電圧領
域が広く、且つその電圧領域で信号として取り出
すには充分な値の光電流が得られるものである。
本発明のフオトセンサを構成する特徴的なサ
ブ・オーミツク層は、105V／cmの電界強度まで、
暗時又は低照度下に於いては電流を制限する非オ
ーミツクな電流−電圧特性を有し、光照射時にお
いては比較的オーミツクの良好な電流−電圧特性
となるような接触状態を実現する。
ブ・オーミツク層は、105V／cmの電界強度まで、
暗時又は低照度下に於いては電流を制限する非オ
ーミツクな電流−電圧特性を有し、光照射時にお
いては比較的オーミツクの良好な電流−電圧特性
となるような接触状態を実現する。
この接触状態の電流−電圧特性は、印加電圧及
び光照射量に依存し、印加電圧においては、上述
したようにスーパーリニア領域（IVn、ｎ≧２）
に遷移する電界強度が１桁以上向上することが認
められる。
び光照射量に依存し、印加電圧においては、上述
したようにスーパーリニア領域（IVn、ｎ≧２）
に遷移する電界強度が１桁以上向上することが認
められる。
このサブ・オーミツク層の動作原理についての
理解は、現在不確実であるが、光照射による光導
電層の抵抗減少にともなうサブ・オーミツク層に
分配される電界の上昇によつて、サブ・オーミツ
ク層と光導電層との間のオーミツク接触化が第１
に考えられる。又、別に光照射によつて、サブ・
オーミツク層−電極界面の接合が、電荷注入を容
易するバリアモジユレーシヨンの如き働きを担つ
ていることも充分ぬ考えられる。
理解は、現在不確実であるが、光照射による光導
電層の抵抗減少にともなうサブ・オーミツク層に
分配される電界の上昇によつて、サブ・オーミツ
ク層と光導電層との間のオーミツク接触化が第１
に考えられる。又、別に光照射によつて、サブ・
オーミツク層−電極界面の接合が、電荷注入を容
易するバリアモジユレーシヨンの如き働きを担つ
ていることも充分ぬ考えられる。
この様に、本発明に於いては、上記されたサ
ブ・オーミツク層を光照射側の電極と光導電層と
の間に該電極に接して設けることで、従来の該サ
ブ・オーミツク層の代りにオーミツク層を設けた
例や、或は、サブ・オーミツク層の代りに整流層
を設けた例のフオトセンサに較べて、その適用範
囲が格段に広げられ、通常、必要とされる光電流
値10-3Acm-2以上の光電流が印加電圧に対して再
現性良く安定的に得られるものである。
ブ・オーミツク層を光照射側の電極と光導電層と
の間に該電極に接して設けることで、従来の該サ
ブ・オーミツク層の代りにオーミツク層を設けた
例や、或は、サブ・オーミツク層の代りに整流層
を設けた例のフオトセンサに較べて、その適用範
囲が格段に広げられ、通常、必要とされる光電流
値10-3Acm-2以上の光電流が印加電圧に対して再
現性良く安定的に得られるものである。
光信号電流担体に電子を用いる場合、オーミツ
ク層及びサブ・オーミツク層には、Ｐ又は／及び
As原子をドーピングしたｎ型のａ−Si層が適用
される。オーミツク層にはSi母体原子に対してＰ
又は／及びAs原子を1000〜10000ppmで、400Å
以上の層厚とされるのが望ましい。一方サブ・オ
ーミツク層は、前記の不純物のドーピング量が
100〜5000ppmで25〜400Å程度の層厚とされるの
が望ましいものである。サブ・オーミツク層に於
けるドーピング量及び層圧の最適値は、用いられ
る電極に大きく依存し、ITO（In2O3SNO2＝20：
１）の如き酸化物透明電極では、層厚が50〜200
Å、ドーピング量が1000〜5000ppm、Au、Pt、
Ｗの如きn+層とオーミツクを取りやすい金属電
極においては、層厚が25〜100Å、ドーピング量
が100〜1000ppmとされる。サブ・オーミツク層
の最適特性はこのサブ・オーミツク層の厚さとド
ーピング量の相方を変えることで調整しうる。
ク層及びサブ・オーミツク層には、Ｐ又は／及び
As原子をドーピングしたｎ型のａ−Si層が適用
される。オーミツク層にはSi母体原子に対してＰ
又は／及びAs原子を1000〜10000ppmで、400Å
以上の層厚とされるのが望ましい。一方サブ・オ
ーミツク層は、前記の不純物のドーピング量が
100〜5000ppmで25〜400Å程度の層厚とされるの
が望ましいものである。サブ・オーミツク層に於
けるドーピング量及び層圧の最適値は、用いられ
る電極に大きく依存し、ITO（In2O3SNO2＝20：
１）の如き酸化物透明電極では、層厚が50〜200
Å、ドーピング量が1000〜5000ppm、Au、Pt、
Ｗの如きn+層とオーミツクを取りやすい金属電
極においては、層厚が25〜100Å、ドーピング量
が100〜1000ppmとされる。サブ・オーミツク層
の最適特性はこのサブ・オーミツク層の厚さとド
ーピング量の相方を変えることで調整しうる。
本発明で用いられる、グロー放電エネルギーに
よつて堆積させられる水素又は／及びハロゲン原
子を１〜30原子％含有するしシリコンを母体とす
る非晶質半導体材料からなる層は、次の様な方法
によつて作製される。
よつて堆積させられる水素又は／及びハロゲン原
子を１〜30原子％含有するしシリコンを母体とす
る非晶質半導体材料からなる層は、次の様な方法
によつて作製される。
SiH4、SiF4、SiCl4を主成分とするガスにRFグ
ロー放電エネルギー又はDCグロー放電エネルギ
ーを与え、上記ガスを分解して所定の前処理が施
された基板上に折出させる従来知られているプラ
ズマCVD（Chemical Vapor Deponsition）法が
一般的に用いられる。この他に、同等の特性を有
する非晶質半導体材料層を形成する方法としては
H2か又は／及びハロゲン原子を含有するガス組
成雰囲気中でのスパツタリング法やインオプラン
テーシヨン法も用いることができる。このような
方法で作製された非晶質半導体材料の層は、禁制
帯中に準位の少ない（〜1010cm-3）ものとなり、
不純物ドーピングによる伝導型の制御と層導電率
の制御が容易に行なえる。又、光導電性において
も優れ、分光感度においても視感度に近似できる
特性を有する為に本発明のフオトセンサは原稿読
み取り装置や撮像装置或は光電交換装置を構成す
る素材として適切である。
ロー放電エネルギー又はDCグロー放電エネルギ
ーを与え、上記ガスを分解して所定の前処理が施
された基板上に折出させる従来知られているプラ
ズマCVD（Chemical Vapor Deponsition）法が
一般的に用いられる。この他に、同等の特性を有
する非晶質半導体材料層を形成する方法としては
H2か又は／及びハロゲン原子を含有するガス組
成雰囲気中でのスパツタリング法やインオプラン
テーシヨン法も用いることができる。このような
方法で作製された非晶質半導体材料の層は、禁制
帯中に準位の少ない（〜1010cm-3）ものとなり、
不純物ドーピングによる伝導型の制御と層導電率
の制御が容易に行なえる。又、光導電性において
も優れ、分光感度においても視感度に近似できる
特性を有する為に本発明のフオトセンサは原稿読
み取り装置や撮像装置或は光電交換装置を構成す
る素材として適切である。
上記の非晶質半導体材料の層の特性は、放電パ
ワー密度、基板温度、ガス圧力等に敏感であり、
注意不深く制御される。
ワー密度、基板温度、ガス圧力等に敏感であり、
注意不深く制御される。
RFグロー放電法においては、放電パワー密度
は、1W／cm2以下、好ましくは0.1W／cm2とされ
る。基板温度は、100〜350℃、ガス圧力は、0.01
〜1Torr内で一定に制御される。
は、1W／cm2以下、好ましくは0.1W／cm2とされ
る。基板温度は、100〜350℃、ガス圧力は、0.01
〜1Torr内で一定に制御される。
伝導型の制御は、最も容易にはSiH4、SiF4、
SiCl4等のケイ素化合物のガス及びガス化された
ものに、ｎ型制御する為にPH3又はAsH3ガスを、
所定量混合して用いることで再現性よく達成され
る。
SiCl4等のケイ素化合物のガス及びガス化された
ものに、ｎ型制御する為にPH3又はAsH3ガスを、
所定量混合して用いることで再現性よく達成され
る。
次に、本発明を図面に従つて具体的に説明す
る。
る。
第１図には、本発明のフオトセンサの好適な実
施態様例の１つの構造が模式的に示される。
施態様例の１つの構造が模式的に示される。
第１図ａは模式的部分平面図であり、第１図ｂ
は、第１図ａの一点鎖線ABで切断した場合の模
式的切断面図、第１図ｃは、第１図ａの一点鎖線
XYで切断した場合の模式的切断図である。第１
図に示されるフオトセンサ１０１は等ピツチでサ
イズの画素が多数（図では５つしか示されていな
い）横一列に配列された構造を有している。
は、第１図ａの一点鎖線ABで切断した場合の模
式的切断面図、第１図ｃは、第１図ａの一点鎖線
XYで切断した場合の模式的切断図である。第１
図に示されるフオトセンサ１０１は等ピツチでサ
イズの画素が多数（図では５つしか示されていな
い）横一列に配列された構造を有している。
透光性の基板１０４上に、所定の幅と、所定の
間隔で所定の数の透光性の画素電極１０２が形成
され、該画素電極１０２上に受光窓１０５を形成
する部分を除いた部分に不透光性の材料で遮光層
１０３を形成する。
間隔で所定の数の透光性の画素電極１０２が形成
され、該画素電極１０２上に受光窓１０５を形成
する部分を除いた部分に不透光性の材料で遮光層
１０３を形成する。
受光窓１０５は作成されるフオトセンサ１０１
の画素サイズを決定し、その分解能を決める。従
つて、画素電極１０２上に遮光層１０３を設ける
場合には、設計通りのサイズの受光窓１０５が形
成される様に精確に作成される。
の画素サイズを決定し、その分解能を決める。従
つて、画素電極１０２上に遮光層１０３を設ける
場合には、設計通りのサイズの受光窓１０５が形
成される様に精確に作成される。
遮光層１０３の設けられた画素電極１０２上に
は画素電極１０２の配列方向に帯状にサブ・オー
ミツク層１０６が受光窓１０５を覆う様に所定の
厚みで設けられる。
は画素電極１０２の配列方向に帯状にサブ・オー
ミツク層１０６が受光窓１０５を覆う様に所定の
厚みで設けられる。
サブ・オーミツク層１０６の上には、順次、光
導電層１０７、オーミツク層１０８、共通電極１
０９が積層される。
導電層１０７、オーミツク層１０８、共通電極１
０９が積層される。
オーミツク層１０８の代りに、サブ・オーミツ
ク層１０６と同様の特性サブ・オーミツク層を設
けても良い。
ク層１０６と同様の特性サブ・オーミツク層を設
けても良い。
次に、第１図に示されるフオトセンサ１０１を
作成する場合に就て詳細に記す。
作成する場合に就て詳細に記す。
ガラス基板や樹脂フイルムの如き透光性基板１
０４上に酸化物電極としてITO（In2O3：SnO2＝
20：１）層１０２を2000Å設け、続いて遮光層１
０３をCrの真空蒸着によつて形成した後画素パ
ターン状にエツチングし、更には受光窓１０３を
形成すべく、その部分の遮光層もエツチングによ
つて除去した。こうして形成された画素パターン
を有する清浄された基板１０４をRFグロー放電
装置に装填し、10％SiH4ガス（H2ベース）
5SCCM及び1000ppm PH3ガス（H2ベース）
0.5SCCMをフローさせ基板温度を200℃に保つた
状態で、RFパワー20Wグロー放電を生起させ、
2.5分間接続させてサブ・オーミツク層１０６を
100Å形成した後、装置内から基板を取り出し、
上記受光窓部分だけサブ・オーミツク層１０６を
残すようにエツチングした。充分に基板を洗浄乾
燥後、再びRFグロー放電装置内に上記の基板が
装填され、10％SiH4（H4ベース）10SCCMをフロ
ーさせ、基板温度200℃、RFパワー20Wでグロー
放電を６時間行い、光導電層を1.5μ厚と形成し、
続いてSiH4ガスを10から5SCCMに減少させなが
ら1000ppmPH3ガス（H2ベース）を8SCCMまで
流入させてグロー放電を継続させ、さらに30分間
グロー放電を行つてオーミツク層１０７を800Å
厚に形成した後、基板をグロー放電装置から取り
出し上部共通電極１０９形成用の金属蒸着槽内で
全面にAl槽を約2000Å厚に形成した。その後、
第１図ｃに示される様に光導電層１０７、オーミ
ツク層１０８及びAl層共通電極１０９がストラ
イプ状にエツチングされた。
０４上に酸化物電極としてITO（In2O3：SnO2＝
20：１）層１０２を2000Å設け、続いて遮光層１
０３をCrの真空蒸着によつて形成した後画素パ
ターン状にエツチングし、更には受光窓１０３を
形成すべく、その部分の遮光層もエツチングによ
つて除去した。こうして形成された画素パターン
を有する清浄された基板１０４をRFグロー放電
装置に装填し、10％SiH4ガス（H2ベース）
5SCCM及び1000ppm PH3ガス（H2ベース）
0.5SCCMをフローさせ基板温度を200℃に保つた
状態で、RFパワー20Wグロー放電を生起させ、
2.5分間接続させてサブ・オーミツク層１０６を
100Å形成した後、装置内から基板を取り出し、
上記受光窓部分だけサブ・オーミツク層１０６を
残すようにエツチングした。充分に基板を洗浄乾
燥後、再びRFグロー放電装置内に上記の基板が
装填され、10％SiH4（H4ベース）10SCCMをフロ
ーさせ、基板温度200℃、RFパワー20Wでグロー
放電を６時間行い、光導電層を1.5μ厚と形成し、
続いてSiH4ガスを10から5SCCMに減少させなが
ら1000ppmPH3ガス（H2ベース）を8SCCMまで
流入させてグロー放電を継続させ、さらに30分間
グロー放電を行つてオーミツク層１０７を800Å
厚に形成した後、基板をグロー放電装置から取り
出し上部共通電極１０９形成用の金属蒸着槽内で
全面にAl槽を約2000Å厚に形成した。その後、
第１図ｃに示される様に光導電層１０７、オーミ
ツク層１０８及びAl層共通電極１０９がストラ
イプ状にエツチングされた。
こうして、アーレー状のフオトセンサが形成さ
れた。このフオトセンサ解像度は8pel／mmで画素
数は1792でA4版の短手方向がフルラインで読取
ることが可能なものとなる。各画素電極と共通電
極との間に直流バイアス電圧を印加し、光照射を
行つたところ光照射量に応じた光電流信号が各画
素電極端子から取り出すことが出来た。この時の
各画素に於ける光電流値は、殆んど一定してお
り、特性の揃つた優れたフオトセンサであること
が示された。素子を構成するすべてのシリコンを
母体とするａ−半導体の層は、連続して全層を形
成するのが製造上好ましいが、本発明の光導電層
１０７は、通常にはドーピングされないａ−半導
体が好適に用いられるが、(イ)光電流値を高める
（暗電流値も増加する）ために10〜100ppmのｐ又
はドーピングする。(ロ)暗電流を低下させる（光電
流も減少する）ために10〜100ppmのＢをドーピ
ングする等を行うことができる。
れた。このフオトセンサ解像度は8pel／mmで画素
数は1792でA4版の短手方向がフルラインで読取
ることが可能なものとなる。各画素電極と共通電
極との間に直流バイアス電圧を印加し、光照射を
行つたところ光照射量に応じた光電流信号が各画
素電極端子から取り出すことが出来た。この時の
各画素に於ける光電流値は、殆んど一定してお
り、特性の揃つた優れたフオトセンサであること
が示された。素子を構成するすべてのシリコンを
母体とするａ−半導体の層は、連続して全層を形
成するのが製造上好ましいが、本発明の光導電層
１０７は、通常にはドーピングされないａ−半導
体が好適に用いられるが、(イ)光電流値を高める
（暗電流値も増加する）ために10〜100ppmのｐ又
はドーピングする。(ロ)暗電流を低下させる（光電
流も減少する）ために10〜100ppmのＢをドーピ
ングする等を行うことができる。
光導電層１０７は、0.3〜10μの層厚とされ、好
適に0.5〜3μが好ましい。層厚の最適値は、作製
の容易さ（ピンホールや折出時間等）や画素（素
子）間距離と層厚による電解の拡がり程度（画素
間／層厚＞５／１）及び入射光吸収程度（吸光係
数α＝104〜105（cm-1）：400〜700nｍ）によつて
決められている。一方、本発明の素子は、二次電
流をロスなく取り出す構造であり、この効率Ｇは Ｇ＝μτE／ｌ ここで μ：キヤリアのモビリテイ（cm／Ｖ・sec） τ：キヤリアのライフタイム（sec） Ｅ：光導電層１０７の電界強度（Ｖ／cm） ｌ：光導電層１０７の電厚（cm） 前述した条件で作製される水素又は／及びハロ
ゲン原子を１〜30原子％含有するシリコンを母体
とする非晶質半導体材料の層は、略々、μ＝0.1、
τ＝10-6、である。従つてｌ＝1μ（＝10-4cm）の
時、光照射時のほぼ完全なオーム接触が仮定され
た時、Ｖ＝1V（＝104V／cm）でＧ＝10、Ｖ＝10V
でＧ＝100が得られる。
適に0.5〜3μが好ましい。層厚の最適値は、作製
の容易さ（ピンホールや折出時間等）や画素（素
子）間距離と層厚による電解の拡がり程度（画素
間／層厚＞５／１）及び入射光吸収程度（吸光係
数α＝104〜105（cm-1）：400〜700nｍ）によつて
決められている。一方、本発明の素子は、二次電
流をロスなく取り出す構造であり、この効率Ｇは Ｇ＝μτE／ｌ ここで μ：キヤリアのモビリテイ（cm／Ｖ・sec） τ：キヤリアのライフタイム（sec） Ｅ：光導電層１０７の電界強度（Ｖ／cm） ｌ：光導電層１０７の電厚（cm） 前述した条件で作製される水素又は／及びハロ
ゲン原子を１〜30原子％含有するシリコンを母体
とする非晶質半導体材料の層は、略々、μ＝0.1、
τ＝10-6、である。従つてｌ＝1μ（＝10-4cm）の
時、光照射時のほぼ完全なオーム接触が仮定され
た時、Ｖ＝1V（＝104V／cm）でＧ＝10、Ｖ＝10V
でＧ＝100が得られる。
このように、一定の層厚に対しては印加電圧の
増加によつて二次電流効率Ｇが増加するが、通常
印加電圧として0.5〜100V程度が使用しやすいた
め、光導電層１０７は、この点からも0.3〜10μ程
度好ましくは、0.5〜3μが選ばれる。
増加によつて二次電流効率Ｇが増加するが、通常
印加電圧として0.5〜100V程度が使用しやすいた
め、光導電層１０７は、この点からも0.3〜10μ程
度好ましくは、0.5〜3μが選ばれる。
光導電層１０７の光入射側と反対側にオーミツ
ク層１０８を用いる場合には、該層への不純物の
ドーピングの量はオーミツク層１０８に更に積層
される電極の金属材料によつて最適値が選ばれ
る。
ク層１０８を用いる場合には、該層への不純物の
ドーピングの量はオーミツク層１０８に更に積層
される電極の金属材料によつて最適値が選ばれ
る。
オーミツク層１０８上に、Ａ、Mo、Au、
Ti等多くの金属材料から選ばれる共通電極１０
９が真空蒸着法等の手段で形成される。こうして
得られた積層模、第１図ａ，ｂ，ｃに示されるよ
うに略々受光窓の幅でストライプ状にエツチング
工程によつて形成する。
Ti等多くの金属材料から選ばれる共通電極１０
９が真空蒸着法等の手段で形成される。こうして
得られた積層模、第１図ａ，ｂ，ｃに示されるよ
うに略々受光窓の幅でストライプ状にエツチング
工程によつて形成する。
第２図には、画素（素子）の分離が上部の非透
光性電極２０７のパターンによつて行なわれ、光
入射電極２０３が共通の透明電極とされている別
の形態が示されている。
光性電極２０７のパターンによつて行なわれ、光
入射電極２０３が共通の透明電極とされている別
の形態が示されている。
各層の機能は第１図と対応して同等である。透
光性電極２０３、サブ・オーミツク層２０４及び
光導電層２０５が各画素（素子）共通とされ、一
方非透光性電極２０６及びオーミツク層２０６は
各画素で分離される。又、シリコンを母体とする
層２０４，２０５，２０６のすべてを各画素で分
離することは、より素子の信頼性を向上させ好ま
しい。
光性電極２０３、サブ・オーミツク層２０４及び
光導電層２０５が各画素（素子）共通とされ、一
方非透光性電極２０６及びオーミツク層２０６は
各画素で分離される。又、シリコンを母体とする
層２０４，２０５，２０６のすべてを各画素で分
離することは、より素子の信頼性を向上させ好ま
しい。
第１図及び第２図の構造で作製されたフオトセ
ンサは、Ｇ＝10〜100（印加電圧に依存）を容易に
達成し、同一受光面積を持つホトダイオード素子
の同一光量下での光電流下での光電流を大幅に上
回り、暗時及び低照射度域における電流が極めて
小さく、Ｓ／Ｎ比の大きな安定動作特性を有する
ことが認められる。
ンサは、Ｇ＝10〜100（印加電圧に依存）を容易に
達成し、同一受光面積を持つホトダイオード素子
の同一光量下での光電流下での光電流を大幅に上
回り、暗時及び低照射度域における電流が極めて
小さく、Ｓ／Ｎ比の大きな安定動作特性を有する
ことが認められる。
第１図ａ，ｂ，ｃは各々本発明の好適な実施態
様例を説明するための模式図であつて、第１図ａ
は平面図、第１図ｂは第１図ａで示される一点鎖
線ABでの切断面図、第１図ｃは第１図ａで示さ
れる一点鎖線XYでの切断面図、第２図は別の実
施態様例を説明する為の模式断面図である。第３
図は本発明によるフオトセンサの電圧−電流特性
を説明する為のグラフであり、IP及びIDはそれぞ
れ光電流と暗電流を意味する。また点線はＶ−
IP、Ｖ−ID各特性曲線の原点における接線であ
る。更に第４図はサブ・オーミツク層の代わりに
オーミツク層を設けた場合の電圧−電流特性を説
明する為のグラフ、第５図は同じく整流層を設け
た場合のグラフである。
様例を説明するための模式図であつて、第１図ａ
は平面図、第１図ｂは第１図ａで示される一点鎖
線ABでの切断面図、第１図ｃは第１図ａで示さ
れる一点鎖線XYでの切断面図、第２図は別の実
施態様例を説明する為の模式断面図である。第３
図は本発明によるフオトセンサの電圧−電流特性
を説明する為のグラフであり、IP及びIDはそれぞ
れ光電流と暗電流を意味する。また点線はＶ−
IP、Ｖ−ID各特性曲線の原点における接線であ
る。更に第４図はサブ・オーミツク層の代わりに
オーミツク層を設けた場合の電圧−電流特性を説
明する為のグラフ、第５図は同じく整流層を設け
た場合のグラフである。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 水素及びハロゲン元素の少なくとも一方を含
みシリコンを母体とする非晶質半導体材料より構
成された光導電層と、前記光導電層に対して設け
られた一対の電極層と、前記光導電層と前記一対
の電極層のうち少なくとも一方との間に設けられ
たサブオーミツク層と、を有するフオトセンサに
おいて、 前記サブオーミツク層は、水素及びカロゲン元
素の少なくとも一方と100〜5000atomicppmの不
純物とを含むシリコンを母体とする非晶質半導体
材料より構成される層厚25〜400Åの層であり、 前記一対の電極層に電圧を印加したときの電界
強度が104V／cm以上105V／cm以下のもとで、 IP∝Vn；１≦ｎ＜２ （IPは光電流、Ｖは印加電圧） なる光電流−電圧特性を示すとともに、暗電流の
制限される非オーミツクな暗電流−電圧特性を有
すことを特徴とするフオトセンサ。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9087380A JPS5715476A (en) | 1980-07-02 | 1980-07-02 | Photosensor |
| GB8120278A GB2080025B (en) | 1980-07-02 | 1981-07-01 | Semiconductor photosensor device |
| AU72458/81A AU548158B2 (en) | 1980-07-02 | 1981-07-01 | Photosensor |
| DE19813125976 DE3125976A1 (de) | 1980-07-02 | 1981-07-01 | Photosensor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9087380A JPS5715476A (en) | 1980-07-02 | 1980-07-02 | Photosensor |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5715476A JPS5715476A (en) | 1982-01-26 |
| JPH0334666B2 true JPH0334666B2 (ja) | 1991-05-23 |
Family
ID=14010612
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9087380A Granted JPS5715476A (en) | 1980-07-02 | 1980-07-02 | Photosensor |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5715476A (ja) |
| AU (1) | AU548158B2 (ja) |
| DE (1) | DE3125976A1 (ja) |
| GB (1) | GB2080025B (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0229397B1 (en) * | 1986-01-06 | 1995-08-09 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Photoelectric conversion device and method for manufacturing the same |
| DE3650362T2 (de) * | 1986-01-06 | 1996-01-25 | Sel Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd., Atsugi, Kanagawa | Photoelektrische Umwandlungsvorrichtung mit hoher Ansprechgeschwindigkeit und Herstellungsverfahren. |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3748546A (en) * | 1969-05-12 | 1973-07-24 | Signetics Corp | Photosensitive device and array |
-
1980
- 1980-07-02 JP JP9087380A patent/JPS5715476A/ja active Granted
-
1981
- 1981-07-01 GB GB8120278A patent/GB2080025B/en not_active Expired
- 1981-07-01 DE DE19813125976 patent/DE3125976A1/de active Granted
- 1981-07-01 AU AU72458/81A patent/AU548158B2/en not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| GB2080025A (en) | 1982-01-27 |
| JPS5715476A (en) | 1982-01-26 |
| AU7245881A (en) | 1982-01-07 |
| AU548158B2 (en) | 1985-11-28 |
| DE3125976C2 (ja) | 1991-01-24 |
| DE3125976A1 (de) | 1982-02-04 |
| GB2080025B (en) | 1985-01-09 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4728370A (en) | Amorphous photovoltaic elements | |
| US5075237A (en) | Process of making a high photosensitive depletion-gate thin film transistor | |
| EP0165764B1 (en) | Depletion mode thin film semiconductor photodetectors | |
| CA1091361A (en) | Semiconductor device having an amorphous silicon active region | |
| US4528082A (en) | Method for sputtering a PIN amorphous silicon semi-conductor device having partially crystallized P and N-layers | |
| KR860000160B1 (ko) | 수광소자의 제조방법 | |
| JPS63503266A (ja) | グレーデッドギャップ反転層フオトダイオードアレイ | |
| US4405915A (en) | Photoelectric transducing element | |
| US5789263A (en) | Amorphous silicon color detector and manufacture of same | |
| JP3236624B2 (ja) | 光感応性電子素子、その素子を使用したカラーセンサー、及びその素子の製造方法 | |
| JPS5944791B2 (ja) | 半導体素子 | |
| US4341954A (en) | Photo-electric converting apparatus | |
| US4499654A (en) | Method for fabricating semiconductor photodetector | |
| US4407710A (en) | Hybrid method of making an amorphous silicon P-I-N semiconductor device | |
| US5196911A (en) | High photosensitive depletion-gate thin film transistor | |
| JP3342257B2 (ja) | 光起電力素子 | |
| JPH0221664B2 (ja) | ||
| JPS6322465B2 (ja) | ||
| JPS6322074B2 (ja) | ||
| JPS5825283A (ja) | 光検知装置 | |
| CN1123932C (zh) | 多量子阱红外焦平面光伏探测器的光敏元芯片 | |
| JPS6341227B2 (ja) | ||
| JP2000150935A (ja) | 光起電力素子 | |
| JPS6211792B2 (ja) | ||
| JPH0614560B2 (ja) | フォトセンサ |