JPH0462467B2 - - Google Patents

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JPH0462467B2
JPH0462467B2 JP59207091A JP20709184A JPH0462467B2 JP H0462467 B2 JPH0462467 B2 JP H0462467B2 JP 59207091 A JP59207091 A JP 59207091A JP 20709184 A JP20709184 A JP 20709184A JP H0462467 B2 JPH0462467 B2 JP H0462467B2
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Toshuki Komatsu
Tatsumi Shoji
Masaru Kamio
Nobuyuki Sekimura
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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。 ［従来の技術］ 従来フアクシミリやデジタル複写機や文字読取
装置等の画像情報処理装置の光入力部として用い
られる光電変換装置において、光電変換素子とし
てフオトセンサが使用されることは一般に良く知
られている。特に、近年においてはフオトセンサ
を一次元に配列して長尺ラインセンサを形成し、
これを用いて高感度な画像読取装置を構成するこ
とも行なわれている。この様な長尺ラインセンサ
を構成するフオトセンサの一例としては、光導電
材料として非晶質シリコン（以下ａ−Siと記す）
等を含む光導電層上に受光部となる間隙を形成す
る様に対向して配置された一対の金属等からなる
電極が設けられているプレナー型の光導電型フオ
トセンサを挙げることができる。 この様なフオトセンサを構成するａ−Siの製造
法としてはプラズマCVD法、反応性スパツタリ
ング法、イオンプレーテイング法等があり、いづ
れもグロー放電によつて反応が促進せしめられ
る。しかし、いづれの場合においても高い光導電
率を有する良質のａ−Si膜を得るには比較的低い
放電電力で膜形成を行なう必要がある。しかしな
がら、この様な低い放電電力での膜形成により得
られた光導電層はガラスやセラミツク等からなる
基体との密着性が十分ではなく、その後の電極形
成時のフオトリソグラフイー工程等を経る際に膜
はがれを生じ易いという問題があつた。 そこで、従来、膜はがれを防止するために、基
体表面を荒らした後にａ−Siを堆積させる方法が
採用されている。即ち、予め基体表面を、化学的
に例えばフツ酸等によりエツチングしたり、ある
いは物理的に例えばブラシ等により擦過したりし
ておくのである。ところが、この様な手法は以下
に示す様な欠点を有する。 (1) フツ酸等の薬品を用いる場合には洗浄ライン
における装置が複雑且つ高価格になる。 (2) 基板表面の凹凸の程度を制御することが困難
である。 (3) 基体表面の粗面化時に微視的欠陥が生じ易
く、該微視的欠陥上に堆積するａ−Si膜の特性
が異なるために特性のバラツキが発生し易い。 ［目的］ 本発明の第１の目的は、低コストにて製造する
ことができ、光導電層の膜はがれ等が生じにくく
均一且つ良好な性能を有するａ−Si光電変換素子
を提供することにある。 本発明の第２の目的は、上記光電変換素子を低
コストにて均一性良く製造することにある。 ［問題点を解決するための手段］ 本発明によれば、上記の目的は、 非晶質シリコンを主成分とする光電変換層と前
記光電変換層に電気的に接続された一対の電極と
を基板上に具備する光電変換素子において、 前記光電変換層は層厚方向に屈折率が連続的に
変化した領域を有し該光電変換層の最も基板側に
位置する領域の屈折率が6328Åの波長の光におい
て3.2以下であることを特徴とする光電変換素子、 により達成される。 ［実施例］ 本発明フオトセンサにおける基体としてはコー
ニング社製＃7059、コーニング社製＃7740、東京
応化社製SCG、石英ガラス等のガラス、あるい
は部分グレーズセラミツク等のセラミツクその他
を用いることができる。 本発明フオトセンサにおいては光導電層が膜厚
方向に関し少なくともその一部において屈折率が
膜厚方向に連続的に変化しており且つ該光導電層
の基体表面近傍の屈折率が6328Åの波長の光にお
いて3.2以下であるが、この様な光導電層はプラ
ズマCVD法、反応性スパツタリング法、イオン
プレーテイング法等の方法においてグロー放電を
行なう際の条件たとえば放電電力、基体温度、原
料ガス組成、原料ガス圧等を適宜設定することに
より形成することができる。 本明細書においては光導電層のうちの基体表面
に近接する層をａ−Si下びき層と称し、その上の
１または複数の層をａ−Si層と称することもあ
る。本発明における光導電層はａ−Si下びき層と
そのすぐ上の層との間において屈折率が膜厚方向
に連続的に変化する部分が形成されているのが好
ましい。また、ａ−Si層のうちには光導電率の高
い層を含むのが好ましい。 以下、本発明を実施例により詳細に説明する。 実施例 １： 両面研磨済のガラス基体（コーニング社製
＃7059）に中性洗剤もしくは有機アルカリ系洗剤
を用いて通常の洗浄を施した。次いで、第１図に
示される様な容量結合型のグロー放電分解装置内
に該ガラス基体１をセツトし１×10-6Torrの排
気真空下で230℃に維持した。次いで、該装置内
にエピタキシヤルグレード純SiH4ガス（小松電
子社製）を10SCCMの流量で流入せしめ、ガス圧
を0.07Torrに設定した。その後、13.56MHzの高
周波電源を用い、入力電圧2.0kV、RF（Radio
Frequency）放電電力120Wで２分間グロー放電
を行ない、厚さ約400Åのａ−Si下びき層を形成
した。次いで、徐々に入力電圧を下げ５分後に
0.3kVに設定した。その後、入力電圧0.3kV、放
電電力8Wで4.5時間グロー放電を行ない、厚さ約
0.85μのａ−Si層を形成した。 続いて、H2で10％に希釈したSiH4とH2で
100ppmに希釈したPH3とを混合比１：10で混合
したガスを原料として用い、放電電力30Wでオー
ミツクコンタクト層であるn+層（厚さ約0.15μ）
を堆積せしめた。次に、電子ビーム蒸着法でA1
を0.3μ厚に堆積せしめて、導電層を形成した。 続いて、ポジ型フオトレジスト（シプレー社製
AZ−1370）を用いて所望の形状にフオトレジス
トパターンを形成した後、リン酸（85容量％水溶
液）、硝酸（60容量％水溶液）、氷酢酸、及び水を
16：１：２：１の容積比で混合した液（以下、
「エツチング液１」という）で露出部分の導電層
を除去した。次いで、平行平板型の装置を用いた
プラズマエツチング法で、RF放電電力120W、ガ
ス圧0.07TorrでCF4ガスによるドライエツチング
を行なつて露出部分のn+層を除去した。次いで
フオトレジストを剥離せしめた。 第２図はかくして得られたプレナー型フオトセ
ンサの部分平面図を示し、第３図はそのＸ−Ｙ断
面図である。図において、１は基体であり、２は
ａ−Si下びき層であり、３はａ−Si層であり、４
はn+層であり、５は導電層即ち電極である。尚、
第３図においては、ａ−Si下びき層２とａ−Si層
３との境界を明確に図示しているが、実際はこの
境界は連続的に屈折率が変化して双方の層の中間
の性質を有する層となつている。 一方、比較のため、上記と同じガラス基体の表
面をフツ酸（49容量％水溶液）、硝酸（60容量％
水溶液）及び酢酸を１：５：40の容積比で混合し
た液で30秒間処理し、ａ−Si下びき層を形成しな
いことを除いて上記工程と同様にしてプレナー型
フオトセンサ（以下、「基体酸処理有・下びき層
無のフオトセンサ」と略称する）を製造した。 以上２種類のフオトセンサについて、同一条件
にてガラス基体１側からλnsx＝565nmの光を入射
せしめて得られる光電流値を比較したところ双方
でほぼ同様の値が得られた。これにより、本発明
フオトセンサにおけるａ−Si下びき層２の存在は
光電流特性を劣化せしめることがないということ
が分る。 次に、以上２種類のフオトセンサについて、同
一条件にてヒートサイクルによる耐久性試験を行
なつたところ、同様に膜はがれは発生せず、十分
な密着性を有することが分つた。 実施例 ２： 実施例１のフオトセンサ製造工程において、ａ
−Si下びき層２の形成の際に、最初に設定される
放電電力（以後「放電電力１」と略す）及び該放
電電力１での放電時間を以下の組合せにしてグロ
ー放電を行なうことを除いて、実施例１と同様の
工程を行なつた。
【表】 その結果、放電電力80W及び50Wの場合には膜
はがれを生ずることなくフオトセンサを得ること
ができたが、放電電力30W、8W及び4Wの場合に
はフオトレジストAZ−1370を用いたフオトリソ
グラフイー工程（超音波洗浄機による洗浄を含
む）中に膜はがれが生じ、目的とする良好なフオ
トセンサを得ることができなかつた。 実施例 ３： 実施例１及び２におけると同様にしてａ−Si下
びき層２を形成した後に基体１を取出し、基体１
上に形成されたａ−Si下びき層２の屈折率を測定
した。グロー放電の放電電力とａ−Si下びき層２
の屈折率との関係を第４図に示す。 基体と光導電層との密着性は膜形成におけるグ
ロー放電の放電電力に関係しており、膜はがれは
薄膜の内部構造に依存して誘起される真性応力
と、基体との熱膨張係数の差に依存した内部応力
との合成による全応力に起因すると考えられてい
る。そこで、上記基体１上に形成されたａ−Si下
びき層２の全応力を測定した。グロー放電の放電
電力１とａ−Si下びき層２の全応力との関係を第
５図に示す。応力は圧縮応力として現われ、放電
電力１が10W付近で最大値を示すが、放電電力１
の増大とともに応力が小さくなる。放電電力１の
増大につれて応力が小さくなるのは主に膜中に多
くなるボイドが引つ張り応力を発生し、圧縮応力
を相殺するためであると考えられる。 前記の通り、光導電層の光導電率は膜形成にお
ける放電電力に関係し、所要の光導電特性を得る
ためには比較的低い放電電力で堆積を行なうこと
が必要であり、従つて上記実施例１及び２におけ
るａ−Si層３は比較的低い放電電力にて堆積され
たのである。 以上から、本発明のフオトセンサのａ−Si下び
き層２は応力緩和層としての作用を有しおり、基
体と光導電層との密着性を向上させる効果を発揮
することが分る。また本発明フオトセンサにおい
ては、基体１側から光を照射して使用する場合に
は良好な光導電特性を得るためａ−Si下びき層２
の厚さはあまり厚くない方が好ましく、たとえば
1000Å以下であるのが望ましい。 尚、基体１側と反対の側から光を入射せしめる
場合にはａ−Si下びき層２での光吸収による光導
電特性への影響は考慮する必要がないため、ａ−
Si下びき層２はかなり厚くても良い。 実施例 ４： 実施例１のフオトセンサ製造工程において、ａ
−Si層３の形成の後に放電電力を80Wに上げて25
分間グロー放電を行ない、更にａ−Si層を形成す
ることを除いて、実施例１と同様の工程を行なつ
た。 第６図はかくして得られたプレナー型のフオト
センサの部分断面図であり、第３図と同様の部分
を示す。第６図において、第３図と同様の部材に
は同一符号を付してあり、３′はａ−Si層である。
ａ−Si層３′の厚さは0.3μであり、この層の単位
厚さ当りの形成速度は放電電力を上げたため、ａ
−Si層３の単位厚さ当りの形成速度よりも著るし
く大きい。 本実施例によつて得られたフオトセンサにおい
てはａ−Si下びき層２、ａ−Si層３及びａ−Si層
３′により光導電層が構成される。本実施例フオ
トセンサによればａ−Si層の膜厚増加により、得
られる光電流は実施例１のものより大きい。 実施例 ５： 実施例１のフオトセンサ製造工程において、ａ
−Si下びき層２の形成の際に基体温度を70℃に維
持し、放電電力１を8Wとし15分間グロー放電す
ることを除いて、実施例１と同様の工程を行なつ
た。 同一の条件でａ−Si下びき層２を形成した時点
で基体１を取出してａ−Si下びき層２の屈折率測
定を行なつたところ3.10であつた。 本実施例において得られたフオトセンサは実施
例１において得られたフオトセンサと同様に良好
なものであつた。 実施例 ６： 実施例１のフオトセンサ製造工程において、ａ
−Si下びき層２の形成の際に原料ガスとしてH2
で５％に希釈したSiH4を用い、放電電力１を
30Wとし10分間グロー放電することを除いて、実
施例１と同様の工程を行なつた。 同一の条件でａ−Si下びき層２を形成した時点
で基体１を取出してａ−Si下びき層２の屈折率測
定を行なつたところ3.02であつた。 本実施例において得られたフオトセンサは実施
例１において得られたフオトセンサと同様に良好
なものであつた。 実施例 ７： 実施例１のフオトセンサ製造工程において、ａ
−Si下びき層２の形成の際にガス圧を0.30Torrと
し、放電電力１を50Wとし５分間グロー放電する
ことを除いて、実施例１と同様の工程を行なつ
た。 同一の条件でａ−Si下びき層２を形成した時点
で基体１を取出してａ−Si下びき層２の屈折率測
定を行なつたところ3.12であつた。 本実施例において得られたフオトセンサは実施
例１において得られたフオトセンサと同様に良好
なものであつた。 実施例 ８： 実施例１と同様な方法により、同一基体上に
864個のフオトセンサをアレイ状に並べて製造し
た。これはフオトリソグラフイー工程の際のマス
クを適宜設定することにより容易に行なうことが
できる。かくして得られた長尺フオトセンサアレ
イの概略部分平面図を第７図に示す。第７図にお
いて、１１は個別電極であり、１２は共通電極で
ある。この長尺フオトセンサアレイの密度は８ビ
ツト／mmであり、A6版幅の長さを有する。 本実施例において得られたフオトセンサアレイ
のビツト間における光電流及び暗電流の均一性を
測定した。その結果を第８図に示す。 一方、比較のために、実施例１記載の基体酸処
理有・下びき層無の方法により、同一基体上に
864個のフオトセンサをアレイ状に並べて製造し
た長尺フオトセンサアレイのビツト間における光
電流及び暗電流の均一性を測定した。その結果を
第９図に示す。 第８図と第９図との比較により、本発明フオト
センサにおいては、基体上に微視的欠陥がなく、
また、ａ−Si下びき層が応力緩和層として作用し
ているために、光導電特性の均一性が極めて良好
であることが分る。 更に、上記基体酸処理有・下びき層無の方法に
おけると同様にして酸処理した基体を用いること
を除いて、実施例１と同様な方法により、同一基
体上に864個のフオトセンサをアレイ状に並べて
製造した。かくして得られた長尺フオトセンサア
レイのビツト間における光電流及び暗電流の均一
性を測定したところ、基体酸処理有・下びき層無
の方法により得られたものに比べてかなりの改善
が認められた。従つて、基体上に微視的欠陥があ
つても、下びき層２の存在により特性の均一性が
向上することが分る。 実施例 ９： 実施例８において得られる様な864ビツトの長
尺フオトセンサアレイを32ビツト毎の27のブロツ
クに分けてマトリツクス駆動することを試みた。 即ち、実施例８と同様な工程により長尺フオト
センサアレイを製造した後に、全面にポリイミド
樹脂（日立化成社製PIQ）を塗布しベークした後
に、ネガ型のフオトレジスト（東京応化社製
OMR−83）を用いて所望の形状にパターンを形
成した後、ポリイミド樹脂エツチング液（日立化
成社製PIQエツチヤント）で不要な部分のPIQを
除去し、OMR−83を剥離した後、300℃で１時
間窒素雰囲気下で硬化させ、マトリツクス配線の
ための絶縁層及びスルーホールを形成せしめた。
次に、電子ビーム蒸着法によりA1を2μ厚に堆積
させ、ポジ型フオトレジストAZ−1370及びエツ
チング液１を用いてマトリツクス配線の上部電極
を形成した。 かくして得られた長尺フオトセンサアレイのマ
トリツクス配線部の概略部分平面図を第１０図に
示し、そのＸ−Ｙ断面図を第１１図に示す。第１
０図及び第１１図において、２１は基体であり、
２２はａ−Si下びき層であり、２３はａ−Si層で
あり、２４はn+層であり、２５は共通電極であ
り、２６は個別電極であり、２７は絶縁層であ
り、２８はスルーホールであり、２９はマトリツ
クス配線の上部電極である。 かくして得られた８ビツト／mm、A6版幅の長
尺フオトセンサアレイをマトリツクス駆動させる
際の駆動回路図を第１２図に示す。第１２図にお
いて、３１はフオトセンサの光導電層を示し、３
２はブロツク選択スイツチであり、３３は共通ス
イツチであり、３４は増幅器である。 以上の様にして長尺アレイをマトリツクス駆動
させた際における電圧印加100μsec後でのビツト
間の出力光電流の均一性を測定した。その結果を
第１３図に示す。第１３図から分る様に、各ビツ
トの出力光電流は極めて良好な均一性を示し、マ
トリツクス駆動で信号読出しが十分に可能である
ことが分る。 以上の実施例においては、一定の屈折率を有す
るａ−Si下びき層２と一定の屈折率を有するａ−
Si層３との間に膜厚方向に屈折率の連続的に変化
している層が形成されている例を示したが、本発
明フオトセンサにおいては、膜厚方向に所定の厚
さに一定の屈折率を有するａ−Si下びき層２を形
成することなく、基体１の表面から徐々に連続的
に膜厚方向に屈折率の連続的に変化している層が
形成されていてもよい。 ［発明の効果］ 以上の如き本発明によれば、基体表面に予め表
面処理を施すことなく、低コストにて密着性及び
均一性に優れたａ−Si光電変換素子が得られる。
また、本発明光電変換素子においては、光電変換
層の屈折率が膜厚方向に連続的に変化しているの
で、層界面における応力緩和が良好になされ密着
性が良好であり、また、使用時において層界面で
の反射が極めて小さくなり光量ロスを防止でき
る。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明製造法に使用される装置の概略
構成図である。第２図は本発明フオトセンサの部
分平面図であり、第３図はそのＸ−Ｙ断面図であ
る。第４図及び第５図は下びき層の特性を示すグ
ラフである。第６図は本発明フオトセンサの部分
断面図である。第７図はフオトセンサアレイの部
分平面図であり、第８図及び第９図はその光電流
及び暗電流の特性を示すグラフである。第１０図
はマトリツクス配線部の部分平面図であり、第１
１図はそのＸ−Ｙ断面図である。第１２図はマト
リツクス駆動回路図であり、第１３図はその出力
光電流のグラフである。 １……基体、２……ａ−Si下びき層、３，３′
……ａ−Si層、４……n+層、５……導電層、１１
……個別電極、１２……共通電極、２１……基
体、２２……ａ−Si下びき層、２３……ａ−Si
層、２４……n+層、２５……共通電極、２６…
…個別電極、２７……絶縁層、２８……スルーホ
ール、２９……上部電極。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ 非晶質シリコンを主成分とする光電変換層と
    前記光電変換層に電気的に接続された一対の電極
    とを基板上に具備する光電変換素子において、 前記光電変換層は層厚方向に屈折率が連続的に
    変化した領域を有し該光電変換層の最も基板側に
    位置する領域の屈折率が6328Åの波長の光におい
    て3.2以下であることを特徴とする光電変換素子。 ２ 前記光電変換層の最も基板側に位置する厚さ
    1000Å以下の領域の屈折率が6328Åの波長の光に
    おいて3.2以下である、特許請求の範囲第１項に
    記載の光電変換素子。
JP59207091A 1984-10-04 1984-10-04 光電変換素子 Granted JPS6185859A (ja)

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JP59207091A JPS6185859A (ja) 1984-10-04 1984-10-04 光電変換素子
US06/781,733 US4724323A (en) 1984-10-04 1985-09-30 Image line sensor unit, photosensors for use in the sensor unit and method of making the photosensors
DE3587805T DE3587805T2 (de) 1984-10-04 1985-10-03 Bildsensor, Sensorelemente zur Verwendung auf dem Bildsensor und Verfahren zur Herstellung der Sensorelemente.
EP85112546A EP0177044B1 (en) 1984-10-04 1985-10-03 Image line sensor unit, photosensors for use in the sensor unit and method of making the photosensors
US07/101,949 US4746535A (en) 1984-10-04 1987-09-25 Method of making photosensors

Applications Claiming Priority (1)

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