JPH04199879A - 光センサ及びその製造方法 - 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】 ［産業上の利用分野コ 本発明は、ファクシミリ装置や光ディスクなどのＯＡ機
器の画像入力部に用いられる光センサ及びその製造方法
に関するものである。

［従来の技術］ 近年、ファクシミリ装置や各種ＯＡ機器の画像入力部の
小型化や、画像ひずみの改善を目指して、原稿幅と同一
寸法の密着型ラインセンサが開発され、これを用いた画
像読取装置が広く使用される様になってきた。なかでも
ＣｄＳ、ＣｄＳｅまたは固溶体Ｃｄ５−ＣｄＳｅを主体
として成る光センサは光電流が大きいのが特長で、この
ためこのセンサを用いた密着型ラインセンサでは周辺回
路の設計が容易である。一方、この光センサは光電流（
Ｊ　　）の光照射に対する応答速度が遅いという問題が
ある。すなわち、光電流（Ｊ　　）の立上かり時間τ　
や立下がり時間τ、が通常使用時のセンサ面の光強度１
００１ｕｘで２〜３　ｍ５ｅｃと長い。この様に、セン
サの光電流の立上がり時間や立下がり時間が長いと、こ
のセンサを用いたラインセンサの読取り走査速度が４〜
５ｍｓ／１ｉｎｅと制限されてしまう。

前記した従来技術の課題を解決するため、本発明者らは
すでに特開昭６３−３００５５８号公報、特開平１−１
１０７７８号公報、同２−４３７７５号公報、同２−２
３７０７８号公報を提案した。

これらの提案においては、基板上に形成したＣｄＳ系半
導体薄膜を活性化熱処理した後、電極形成の前か後で増
感不純物としてのＣｕまたはＡｇを半導体薄膜の表面に
付着拡散させる方法で高速の光センサを実現することが
できた。

Ｅ発明が解決しようとする課題］ しかしながら前記提案の発明は、一定の効果は奏するも
のの、ある程度高い温度で保存すると特性の劣化が生じ
るという新たな課題を発生するに至った。

本発明は、前記従来技術の課題を解決するため、光電流
が大きく光応答速度が速いという特長を持ったまま特性
の劣化を小さくする光センサ及びその製造方法を提供す
るものである。

口課題を解決するための手段］ 前記目的を達成するため、本発明の光センサは、絶縁性
基板上に半導体薄膜、対向電極、保護膜が順次形成され
た光センサであって、前記半導体薄膜はＣｄＳ、ＣｄＳ
ｅまたはＣｄ５−ＣｄＳｅを主成分として含み、Ｃｕま
たはＡｇか薄膜中においてその表面より内部で濃度が低
く分散されており、しかも薄膜の表面より内側にＩＶ族
元素を分散されてなることを特徴とする。

前記本発明においては、ＩＩ／族元素が、Ｃ，Ｓｉおよ
びＧｅから選ばれる少なくとも一元素であることが好ま
しい。

また、前記本発明においては、ＩＶ族元素の表面層での
最高濃度が０．０１〜１０モル％であることが好ましい
。

次に本発明の光センサの製造方法は、絶縁性基板上に半
導体薄膜、対向電極、保護膜を順次形成した光センサの
製造方法であって、まず前記絶縁性基板上にＣｄ５５Ｃ
ｄＳｅまたはＣｄ５−ＣｄＳｅを主成分として含む半導
体薄膜を形成し、前記薄膜を高温でＣｄＣｌ２の蒸気に
暴露して光電的に活性化熱処理した後、対向電極を設け
る前または後に、少量のＣｕまたはＡｇを前記半導体薄
膜に付着拡散せしめて前記拡散処理をした半導体薄膜の
少なくともその表面層にＩＶ族元素を添加分散し、しか
る後対向電極を設け、さらに保護膜を形成することを特
徴とする。

前記本発明方法においては、ｌｖ族元素の添加方法か、
イオン注入法またはプラズマＣＶＤ法であることが好ま
しい。

［作用コ 前記本発明の構成によれば、半導体薄膜はＣｄＳ、Ｃｄ
ＳｅまたはＣｄ５−ＣｄＳｅを主成分として含み、Ｃｕ
またはＡｇが薄膜中においてその表面より内部で濃度か
低く分散されており、しかも薄膜の表面より内側にＩＶ
族元素を分散されてなるので、光電流が大きく光応答速
度が速いという特長を持ったまま特性の劣化を小さくす
る光センサとすることができる。これは表面層における
＋Ｖ族元素の存在で、表面返戻でのＣｕ、Ａｇなどの高
濃度不純物の内部への拡散を防ぐことにより、この不純
物拡散に起因する特性変化が防げるからである。

またＩＶ族元素が、ＣＸＳｉおよびＧｅから選ばれる少
なくとも一元素であるという本発明の好ましい構成、ま
たは、ｌ’Ｖ族元素の表面層での最高濃度が０．０１〜
１０モル％であるという本発明の好ましい構成によれば
、さらに光センサとして優れたものとすることができる
。

次に本発明方法の構成によれば、ＣｄＳ系光導電型セン
サの光電流値が大きくしかもその光応答速度が著しく速
いという特長を損なわずして、さらに特性の劣化を著し
く小さくすることができる。

また、Ｉｖ族元素の添加方法が、イオン注入法またはプ
ラズマＣＶＤ法であるという本発明方法の好ましい構成
によれば、さらに光センサとして優れたものとすること
ができる。

［実施例コ 以下実施例を用いて本発明をさらに具体的に説明する。

なお本発明は下記の実施例に限定されるものではない。

本発明の光センサの一実施例は、第１図に示すように、
絶縁性基板１上に順次形成した、ＣｄＣｌ２蒸気中で活
性化熱処理したＣｄＳ系薄膜に少量のＣｕまたはＡｇが
表面より内部で濃度が低い様に添加分散された半導体薄
膜２、その上の対向電極４、さらにその上の保護膜５の
構成で、半導体薄膜２の少なくとも表面層３にＩＶＶ元
素例えばＣ，ＳｉまたはＧｅなどを添加分散して成る。

製法としては、例えばガラスなどの絶縁性基板上に形成
したＣｄＳ、ＣｄＳｅまたはＣｄ５−Ｃｄ５ｅを主体と
する半導体薄膜を高温にてＣｄＣｌ２の蒸気中で活性化
熱処理し、その上に少量のＣｕまたはＡｇを付着せしめ
加熱拡散させる。その後表面層にＩＶ族族元素添加数し
、その上にＮｉＣｒ／Ａｕの蒸着形成膜などで対向電極
を形成し、さらにシリコン樹脂やポリイミドなどの保護
膜を形成し光センサを完成する。表面層へのＩＶＶ元素
の添加は電極形成後でも良い。ＣｕまたはＡｇの付着拡
散は対向電極の形成後に行っても良い。ただし、この場
合は表面層へのＩＶＶ元素の添加は拡散処理を行った後
となる。

表面層へのＩＶ族元素の添加は例えばイオン注入法やプ
ラズマＣＶＤ法などの方法により、添加する深さは１０
〜５０ｎｍが効果的である。５０ｎｍ以上深くしても保
存寿命の改善の度合は飽和する。添加する濃度はピーク
濃度の深さで母体に対して０．０１〜１０モル％が効果
的である。これ以下では効果が小さく、以上では特性を
損なうことかある。

活性化熱処理前の半導体薄膜中には少量の増感不純物Ｃ
ｕやＡｇを含有していない方が高速性に優れる。表面処
理した本発明のセンサは先願発明のセンサよりも安定性
（保存寿命）が−段と優れている。

次に具体例を説明する。

ガラス基板上に厚さ４０００Ａ　（オングストローム）
のＣｄ５ｏ、６Ｓｅｏ、４の蒸着膜を形成し、この膜を
５００℃でＣｄＣ１２の飽和蒸気中で加熱処理して光電
的に活性化して光導電体膜にした後、母体であるＣｄＳ
　　　Ｓｅ　　　膜に対して０．０２０．６　　０．４ モル％のＣｕを蒸着した。その後さらに中性雰囲気中、
３５０℃および４５０℃で３０ｍ１ｎの加熱拡散させる
。その後対向電極（ＮｉＣｒ／Ａｕ蒸着膜）を形成する
。対向電極のギャップは６０μｍ１幅は８５μｍである
。

この対向電極形成の前にＣｕを付着拡散させたＣｄＳ　
　　Ｓｅ　　　膜の表面にイオン注入法によ０．６　　
０．４ すＳｉを薄く注入する。２０ｋｅｖで注入することによ
り添加する深さを約２０ｎｍとし、その深さでの最高濃
度を約１モル％とする。その後シリコン樹脂の保護膜を
形成しセンサを完成する。

このセンサの特性を調べた結果を第１表にまとめる。比
較のため、Ｃｄ５ｏ、６ｓｅｏ、４膜表面にＳｉ元素を
添加していないセンサについても調べである。

なお特性は印加電圧ＤＣＩＯＶ、光照射は緑色ＬＥＤ光
（５７０ｎｍ、　１００１ｕｘ）をＩ　Ｈｚ　（０，５
ｓｅｃずつ）で点滅して測定した。応答時間は光電流Ｊ
　がＯから飽和値の５０％に上がるまでの時間を立上が
り時間τ４、Ｊｐが飽和値からその５０％に下がるまで
の時間を立下がり時間τ６とした。光電流の立上がり時
間τ　は、実際にラインセンサとして用いる場合には原
稿黒字でも存在する反射光（少な（とも３％はある）が
バイアス光となり、これが常時センサに照射されるため
、実効的立上かり時間τ、　は著しく小さくなる。その
効果も表中に示しである。この程度のバイアス光照射ニ
よる他の特性（Ｊ　　、τ、）の変化は殆どない。

このセンサを６０℃で、暗中に２１）ＨＨ保存した場合
のＪ　の変化率（Ｊ　　（２００［１１（）　／Ｊ　　
（Ｄ）　　）にｐ　　　　　　ｐ　　　　　　ｐ ついて第１表中に示す。

第１表に示す結果からも明らかなとおり、Ｃｄ５０．６
ＳｅＯ，４蒸着膜のＣｄＣｌ、、蒸気中での活性化熱処
理後Ｃｕを付着拡散させ、その表面層にＨ族元素を添加
分散することにより、光電流を数μへ以上と大きく保っ
たまま実効的立上がり時間ネ τ　　と立下がり時間τｄをｌ　ｍ５ｅｃ程度にまで小
さくでき、しかも安定性を著しく高めることができる。

Ｃｕ濃度が高い場合でもまた添加不純物がＡｇの場合で
も同様の効果が得られる。

本実施例ではＣｄ５ｏ、６Ｓｅｏ４を例にとったがＣｄ
Ｓ’、ＣｄＳｅや他の組成比のＣｄ５−ＣｄＳｅでも、
同様の効果が得られる。

［発明の効果コ 以上説明した通り本発明によれば、光電流値が大きいま
まで光応答速度か著しく速く、しかも安定性に優れた光
センサを実現することが可能となる。これにより、中間
調再現に優れた、高速の画像読取装置ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の光センサの概略断面図であ
る。 １・・・絶縁性基板、２・・・半導体薄膜、３・・・Ｉ
ｖ族元素添加層、４・・・対向電極、５・・・保護膜。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）絶縁性基板上に半導体薄膜、対向電極、保護膜が
   順次形成された光センサであって、前記半導体薄膜はＣ
   ｄＳ、ＣｄＳｅまたはＣｄＳ−ＣｄＳｅを主成分として
   含み、ＣｕまたはＡｇが薄膜中においてその表面より内
   部で濃度が低く分散されており、しかも薄膜の表面より
   内側にIV族元素を分散されてなることを特徴とする光セ
   ンサ。（２）IV族元素が、Ｃ、ＳｉおよびＧｅから選ば
   れる少なくとも一元素である請求項１記載の光センサ。 （３）IV族元素の表面層での最高濃度が０．０１〜１０
   モル％である請求項１または２記載の光センサ。（４）
   絶縁性基板上に半導体薄膜、対向電極、保護膜を順次形
   成した光センサの製造方法であって、まず前記絶縁性基
   板上にＣｄＳ、ＣｄＳｅまたはＣｄＳ−ＣｄＳｅを主成
   分として含む半導体薄膜を形成し、前記薄膜を高温でＣ
   ｄＣｌ＿２の蒸気に暴露して光電的に活性化熱処理した
   後、対向電極を設ける前または後に、少量のＣｕまたは
   Ａｇを前記半導体薄膜に付着拡散せしめて前記拡散処理
   をした半導体薄膜の少なくともその表面層にIV族元素を
   添加分散し、しかる後対向電極を設け、さらに保護膜を
   形成することを特徴とする光センサの製造方法。 （５）IV族元素の添加方法が、イオン注入法またはプラ
   ズマＣＶＤ法である請求項４記載の光センサの製造方法
   。