JPH0541530A - フオトセンサの作製法 - Google Patents
フオトセンサの作製法Info
- Publication number
- JPH0541530A JPH0541530A JP3355045A JP35504591A JPH0541530A JP H0541530 A JPH0541530 A JP H0541530A JP 3355045 A JP3355045 A JP 3355045A JP 35504591 A JP35504591 A JP 35504591A JP H0541530 A JPH0541530 A JP H0541530A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- photosensor
- manufacturing
- ohmic contact
- heat treatment
- 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.)
- Pending
Links
Landscapes
- Light Receiving Elements (AREA)
- Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 S/Nが高く且つ均一性に優れた薄膜半導体
を提供する。 【構成】 非晶質シリコンからなる半導体層上にオーミ
ックコンタクト層を介して電極が形成されている薄膜半
導体の作製法において、非晶質シリコンからなる半導体
層22上にオーミックコンタクト層23を形成し、その
上に所望の形状の電極25,26を形成し、次いでプラ
ズマエッチング法により露出部分のオーミックコンタク
ト層を除去し、しかる後に350℃以下の温度で熱処理
を施す。21は基板である。
を提供する。 【構成】 非晶質シリコンからなる半導体層上にオーミ
ックコンタクト層を介して電極が形成されている薄膜半
導体の作製法において、非晶質シリコンからなる半導体
層22上にオーミックコンタクト層23を形成し、その
上に所望の形状の電極25,26を形成し、次いでプラ
ズマエッチング法により露出部分のオーミックコンタク
ト層を除去し、しかる後に350℃以下の温度で熱処理
を施す。21は基板である。
Description
【0001】
【技術分野】本発明は画像情報処理用光電変換装置にお
いて光信号の取出しのために用いられるフォトセンサに
関する。
いて光信号の取出しのために用いられるフォトセンサに
関する。
【0002】
【従来技術】ファクシミリやデジタルコピー等の画像読
取部を構成する光電変換手段としてフォトセンサが用い
られることは一般に良く知られている。このフォトセン
サとしては、カルコゲナイド、CdS、CdS−Se、
非晶質シリコン(以下a−Siと記す)等からなる光導
電層上の受光部となる間隙を形成する様に対向して一対
の金属電極層を付与することにより作製されるプレナー
型の光導電型フォトセンサが例示できる。光導電型フォ
トセンサは容易に長尺ラインセンサアレイを形成し得る
ので、近年特にその研究が行なわれている。なかでもa
−Si光導電層を用いたフォトセンサは特に光応答性に
優れており、高速読取が可能なフォトセンサとして期待
されている。
取部を構成する光電変換手段としてフォトセンサが用い
られることは一般に良く知られている。このフォトセン
サとしては、カルコゲナイド、CdS、CdS−Se、
非晶質シリコン(以下a−Siと記す)等からなる光導
電層上の受光部となる間隙を形成する様に対向して一対
の金属電極層を付与することにより作製されるプレナー
型の光導電型フォトセンサが例示できる。光導電型フォ
トセンサは容易に長尺ラインセンサアレイを形成し得る
ので、近年特にその研究が行なわれている。なかでもa
−Si光導電層を用いたフォトセンサは特に光応答性に
優れており、高速読取が可能なフォトセンサとして期待
されている。
【0003】図1は従来のプレナー型フォトセンサの作
製法の一例を示す断面概略図である。ガラス基板たとえ
ばコーニング社製 #7059ガラス基板11上にPCV
D法を用いてa−Siの光導電層(イントリンジック
層)12を堆積し、その上に全面一様にAl層13を形
成し、次に不要部のAlを除去して光電変換部となるセ
ンサギャップ14を生ぜしめ、一対の電極15及び16
を形成する。センサギャップ幅が200μであるフォト
センサにおける光照射時のV−I特性の一例を図2に示
す。これによれば、電界強度が約50V/cmを越える
と、電極15及び16と光導電層12との界面に存在す
る逆方向のダイオードが支配的となりオーミック特性を
示さなくなる(非オーミック領域)。同時に、この領域
では光点滅時のフォトセンサの応答が極めて遅くなるた
め高い性能は得られない。そこでa−Si光導電層12
と電極15及び16との界面にオーミックコンタクト層
であるn+ 層を介在させ、高電界下においてもオーミッ
ク特性を示す様にすることが行なわれる。この様なn+
層を有するフォトセンサの光照射時のV−I特性の一例
を図3に示す。
製法の一例を示す断面概略図である。ガラス基板たとえ
ばコーニング社製 #7059ガラス基板11上にPCV
D法を用いてa−Siの光導電層(イントリンジック
層)12を堆積し、その上に全面一様にAl層13を形
成し、次に不要部のAlを除去して光電変換部となるセ
ンサギャップ14を生ぜしめ、一対の電極15及び16
を形成する。センサギャップ幅が200μであるフォト
センサにおける光照射時のV−I特性の一例を図2に示
す。これによれば、電界強度が約50V/cmを越える
と、電極15及び16と光導電層12との界面に存在す
る逆方向のダイオードが支配的となりオーミック特性を
示さなくなる(非オーミック領域)。同時に、この領域
では光点滅時のフォトセンサの応答が極めて遅くなるた
め高い性能は得られない。そこでa−Si光導電層12
と電極15及び16との界面にオーミックコンタクト層
であるn+ 層を介在させ、高電界下においてもオーミッ
ク特性を示す様にすることが行なわれる。この様なn+
層を有するフォトセンサの光照射時のV−I特性の一例
を図3に示す。
【0004】ところで、a−Siは結晶シリコンに比べ
て耐熱性が低いため、n+ 層形成のためのドーピングの
手段としてイオンプランテーションや熱拡散を用いるこ
とはできない。従って、PCVDの原料ガスにPH3、
AsH3 等のドーピングガスを混入してPCVD法によ
りオーミックコンタクト層であるn+ 層を形成するのが
一般的である。かくしてn+ 層は全面一様に堆積される
ので、続いてセンサギャップに相当する部分のn+ 層を
除去する必要があり、長尺ラインセンサアレイを作製す
る場合には隣接ビット間のn+ 層をも併せて除去する必
要がある。n+層の除去手段としてはフッ酸・硝酸・酢
酸の混合液でエッチングする方法(ウェットエッチング
法)及びハロゲン化カーボンを主成分とするガスのプラ
ズマ放電でエッチングする方法(プラズマエッチング
法)がある。しかしながら、従来知られているこれらエ
ッチング法には以下に示す欠点がある。
て耐熱性が低いため、n+ 層形成のためのドーピングの
手段としてイオンプランテーションや熱拡散を用いるこ
とはできない。従って、PCVDの原料ガスにPH3、
AsH3 等のドーピングガスを混入してPCVD法によ
りオーミックコンタクト層であるn+ 層を形成するのが
一般的である。かくしてn+ 層は全面一様に堆積される
ので、続いてセンサギャップに相当する部分のn+ 層を
除去する必要があり、長尺ラインセンサアレイを作製す
る場合には隣接ビット間のn+ 層をも併せて除去する必
要がある。n+層の除去手段としてはフッ酸・硝酸・酢
酸の混合液でエッチングする方法(ウェットエッチング
法)及びハロゲン化カーボンを主成分とするガスのプラ
ズマ放電でエッチングする方法(プラズマエッチング
法)がある。しかしながら、従来知られているこれらエ
ッチング法には以下に示す欠点がある。
【0005】(A)ウェットエッチング法の欠点(1)
エッチングされた表面はダングリングボンドが増加し、
ノイズ成分である暗電流が増大する;(2)エッチング
レート100Å/secのエッチング液を用いてさえ、
表面にエッチピットが発生する;(3)上記エッチング
液ではn+ 層及び光導電層の選択性が大き過ぎ、n+ 層
と光導電層の界面に存在するn- 層が除去できず、暗電
流の増加や特性のばらつきの増大をまねく;(4)エッ
チング液にフッ酸を含むため、ガラス基板表面が荒れ
る。従って、ガラス基板側から光を入射する形態のフォ
トセンサでは光電変換部に到達する光量が減少する。
エッチングされた表面はダングリングボンドが増加し、
ノイズ成分である暗電流が増大する;(2)エッチング
レート100Å/secのエッチング液を用いてさえ、
表面にエッチピットが発生する;(3)上記エッチング
液ではn+ 層及び光導電層の選択性が大き過ぎ、n+ 層
と光導電層の界面に存在するn- 層が除去できず、暗電
流の増加や特性のばらつきの増大をまねく;(4)エッ
チング液にフッ酸を含むため、ガラス基板表面が荒れ
る。従って、ガラス基板側から光を入射する形態のフォ
トセンサでは光電変換部に到達する光量が減少する。
【0006】(B)プラズマエッチング法の欠点(1)
エッチングされた表面はダングリングボンドが増加し、
ノイズ成分である暗電流が増大する;(2)カソード材
料たとえばSUSのインプランテーションが発生する。
エッチングされた表面はダングリングボンドが増加し、
ノイズ成分である暗電流が増大する;(2)カソード材
料たとえばSUSのインプランテーションが発生する。
【0007】従って、ウェットエッチング法及びプラズ
マエッチング法のいづれを用いてもS/Nが悪く且つ性
能のばらつきの大きなフォトセンサしか作製できなかっ
た。
マエッチング法のいづれを用いてもS/Nが悪く且つ性
能のばらつきの大きなフォトセンサしか作製できなかっ
た。
【0008】
【本発明の目的】本発明は、以上の如き従来技術に鑑
み、S/Nが高く且つ均一性に優れたフォトセンサを提
供することを目的とする。
み、S/Nが高く且つ均一性に優れたフォトセンサを提
供することを目的とする。
【0009】以上の如き目的は、フォトセンサ作製時に
プラズマエッチング法で不要部分のオーミックコンタク
ト層を除去した後に熱処理を施すことにより達成され
る。
プラズマエッチング法で不要部分のオーミックコンタク
ト層を除去した後に熱処理を施すことにより達成され
る。
【0010】
【本発明の実施例】以下、実施例をあげて本発明を具体
的に説明する。
的に説明する。
【0011】図4は本発明によるフォトセンサ作製法の
好適な実施例を説明するための断面概略図であり、図5
は本発明作製法により得られた長尺ラインセンサアレイ
の部分平面概略図である。
好適な実施例を説明するための断面概略図であり、図5
は本発明作製法により得られた長尺ラインセンサアレイ
の部分平面概略図である。
【0012】先ず、ガラス基板(コーニング社製 #70
59)21の上にグロー放電法によってa−Si層から
なる光導電層(イントリンシック層)22を設けた。即
ち、H2 で10容量%に希釈されたSiH4 をガス圧
0.50Torr、RF(Radio Frequen
cy)パワー10W、基板温度250℃で2時間堆積さ
せることによって0.7μ厚の光導電層22を得た。同
様にグロー放電法によりn+ 層23を設けた。即ち、H
2 で10容量%に希釈されたSiH4 とH2 で100p
pmに希釈されたPH3 とを混合比1:10で混合した
ガスを原料として用い、その他は光導電層22の堆積条
件と同様にして光導電層22に連続して0.1μ厚のn
+ 層23を設けた。次に、電子ビーム蒸着法でAlを
0.3μ厚に堆積させて導電層24を形成した。続い
て、光電変換部となる部分の導電層24を除去した。即
ち、ポジ型のマイクロポジット1300−27(商品
名:Shipley社製)フォトレジストを用いて所望
の形状にフォ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エッ
チング液を用いて露出部の導電層24を除去し、共通電
極25及び個別電極26を形成した。次に、光電変換部
となる部分のn+ 層23を除去した。即ち、上記マイク
ロポジット1300−27フォトレジストを剥離した
後、平行平板型プラズマエッチング装置(日電アネルバ
社製DEM−451)を用いてプラズマエッチング法
(別名リアクティブイオンエッチング法)でRFパワー
120W、ガス圧0.1TorrでCF4 ガスによるド
ライエッチングを5分間行ない、露出部のn+ 層23及
び光導電層22の表面層の一部を除去した。尚、本実施
例では、エッチング装置のカソード材料のインプランテ
ーションを防止するために、カソード上にポリシリコン
のスパッタ用ターゲット(8インチφ、純度99.99
9%)を置き、その上に試料をのせ、カソード材料のS
USが露出する部分はドーナツ状に切抜いたテフロンシ
ートでカバーし、SUS面が殆どプラズマにさらされな
い状態でエッチングを行なった。その後、窒素を3リッ
トル/min流したオーブン内で200℃、60分の熱
処理を行なった。
59)21の上にグロー放電法によってa−Si層から
なる光導電層(イントリンシック層)22を設けた。即
ち、H2 で10容量%に希釈されたSiH4 をガス圧
0.50Torr、RF(Radio Frequen
cy)パワー10W、基板温度250℃で2時間堆積さ
せることによって0.7μ厚の光導電層22を得た。同
様にグロー放電法によりn+ 層23を設けた。即ち、H
2 で10容量%に希釈されたSiH4 とH2 で100p
pmに希釈されたPH3 とを混合比1:10で混合した
ガスを原料として用い、その他は光導電層22の堆積条
件と同様にして光導電層22に連続して0.1μ厚のn
+ 層23を設けた。次に、電子ビーム蒸着法でAlを
0.3μ厚に堆積させて導電層24を形成した。続い
て、光電変換部となる部分の導電層24を除去した。即
ち、ポジ型のマイクロポジット1300−27(商品
名:Shipley社製)フォトレジストを用いて所望
の形状にフォ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エッ
チング液を用いて露出部の導電層24を除去し、共通電
極25及び個別電極26を形成した。次に、光電変換部
となる部分のn+ 層23を除去した。即ち、上記マイク
ロポジット1300−27フォトレジストを剥離した
後、平行平板型プラズマエッチング装置(日電アネルバ
社製DEM−451)を用いてプラズマエッチング法
(別名リアクティブイオンエッチング法)でRFパワー
120W、ガス圧0.1TorrでCF4 ガスによるド
ライエッチングを5分間行ない、露出部のn+ 層23及
び光導電層22の表面層の一部を除去した。尚、本実施
例では、エッチング装置のカソード材料のインプランテ
ーションを防止するために、カソード上にポリシリコン
のスパッタ用ターゲット(8インチφ、純度99.99
9%)を置き、その上に試料をのせ、カソード材料のS
USが露出する部分はドーナツ状に切抜いたテフロンシ
ートでカバーし、SUS面が殆どプラズマにさらされな
い状態でエッチングを行なった。その後、窒素を3リッ
トル/min流したオーブン内で200℃、60分の熱
処理を行なった。
【0013】かくして作製された図5に示される如き長
尺フォトセンサアレイの32個の各フォトセンサに均一
照度となる様に光を入射させた時の光電流の均一性のデ
ータを図6に示す。このデータは図5における共通電極
25と個別電極26との間のギャップ幅10μ、共通電
極25と個別電極26との間の印加電圧10V、光電変
換部における照度100lxの及び10lxの場合の光電流
を示すものである。また、上記フォトセンサアレイの光
応答時間(τ)のデータを表1に示す:
尺フォトセンサアレイの32個の各フォトセンサに均一
照度となる様に光を入射させた時の光電流の均一性のデ
ータを図6に示す。このデータは図5における共通電極
25と個別電極26との間のギャップ幅10μ、共通電
極25と個別電極26との間の印加電圧10V、光電変
換部における照度100lxの及び10lxの場合の光電流
を示すものである。また、上記フォトセンサアレイの光
応答時間(τ)のデータを表1に示す:
【0014】
【表1】 尚、ここでτon及びτoff はそれぞれ照度が10lxか
ら100lxへ及び100lxから10lxへとパルス的に増
加及び減少した際に光電流が100lxの飽和値−10%
及び−90%に達するまでの時間を示す。一般に読取速
度にかかわる光応答速度はτon及びτoff のうちいづれ
か一方の遅い方が支配する。
ら100lxへ及び100lxから10lxへとパルス的に増
加及び減少した際に光電流が100lxの飽和値−10%
及び−90%に達するまでの時間を示す。一般に読取速
度にかかわる光応答速度はτon及びτoff のうちいづれ
か一方の遅い方が支配する。
【0015】比較のために、上記実施例の作製工程中の
熱処理を行なわないことを除いて全く同様にして作製さ
れたフォトセンサアレイについても同様にして光電流の
均一性を測定した。そのデータを図7に示す。また、同
様にして光応答時間(τ)を測定した。そのデータを表
2に示す:
熱処理を行なわないことを除いて全く同様にして作製さ
れたフォトセンサアレイについても同様にして光電流の
均一性を測定した。そのデータを図7に示す。また、同
様にして光応答時間(τ)を測定した。そのデータを表
2に示す:
【0016】
【表2】 以上から、プラズマエッチング後に熱処理を行なうこ
とにより次の利点が得られることが判る。 (1)均一性が著しく向上する; (2)光量増加に伴なう光電流の増加率であるγ値:γ
= log(Iphoto-2 /Iphoto-1 )/ log(F2 /F
1 )が向上し1を越える値を示す; (3)光応答時間τon及びτoff のバランスがとれ、特
にτoff が著しく短縮される。
とにより次の利点が得られることが判る。 (1)均一性が著しく向上する; (2)光量増加に伴なう光電流の増加率であるγ値:γ
= log(Iphoto-2 /Iphoto-1 )/ log(F2 /F
1 )が向上し1を越える値を示す; (3)光応答時間τon及びτoff のバランスがとれ、特
にτoff が著しく短縮される。
【0017】この結果、高S/Nで且つ均一性に優れ光
束読取が可能なフォトセンサアレイを得ることができ
た。
束読取が可能なフォトセンサアレイを得ることができ
た。
【0018】次に、フォトセンサ性能の熱処理の温度、
時間依存性を調べた。その結果を図8及び図9に示す。
図8はγ値のデータであり、図9は照度100lx下にお
ける光電流の値のデータである。高温、長時間になる程
γ値は増大するが同時に光電流が減少する。特に、15
0〜200℃の雰囲気で30分以上、200〜250℃
で20分以上、250〜300℃で10〜60分、30
0〜350℃で5〜30分行なうのが好ましい。
時間依存性を調べた。その結果を図8及び図9に示す。
図8はγ値のデータであり、図9は照度100lx下にお
ける光電流の値のデータである。高温、長時間になる程
γ値は増大するが同時に光電流が減少する。特に、15
0〜200℃の雰囲気で30分以上、200〜250℃
で20分以上、250〜300℃で10〜60分、30
0〜350℃で5〜30分行なうのが好ましい。
【0019】本発明作製法におけるプラズマエッチング
工程において用いられるガスとしては、CF4 に限ら
ず、ハロゲン化炭化水素を主成分とするガス、たとえば
CHF3 、CCl2 F2 、CF3 Br、CF4 +Cl
2 、CF4 +O2 、CF4 +H2を用いることができ、
この場合にも同様な結果が得られた。
工程において用いられるガスとしては、CF4 に限ら
ず、ハロゲン化炭化水素を主成分とするガス、たとえば
CHF3 、CCl2 F2 、CF3 Br、CF4 +Cl
2 、CF4 +O2 、CF4 +H2を用いることができ、
この場合にも同様な結果が得られた。
【0020】また、本発明作製法における熱処理の雰囲
気はN2 に限らずH2 、Ar、乾燥空気及び真空でもよ
い。
気はN2 に限らずH2 、Ar、乾燥空気及び真空でもよ
い。
【0021】本発明作製法における熱処理によるフォト
センサの特性向上の原因としては、膜の応力の緩和、及
びプラズマエッチング時にa−Si光導電層の表面に残
留したF等のハロゲン原子によるダングリングボンドの
ターミネート等が考えられる。
センサの特性向上の原因としては、膜の応力の緩和、及
びプラズマエッチング時にa−Si光導電層の表面に残
留したF等のハロゲン原子によるダングリングボンドの
ターミネート等が考えられる。
【0022】尚、ウェットエッチング法でn+ 層を除去
して作製されたフォトセンサにおいても熱処理によって
若干の特性向上が認められるが、そもそも暗電流が著し
く大きいために実用的なものは得られないことが判っ
た。
して作製されたフォトセンサにおいても熱処理によって
若干の特性向上が認められるが、そもそも暗電流が著し
く大きいために実用的なものは得られないことが判っ
た。
【0023】
【本発明の効果】以上の如き本発明のフォトセンサの作
製法によれば高S/Nで均一性に優れた高速読取の可能
なフォトセンサが提供される。
製法によれば高S/Nで均一性に優れた高速読取の可能
なフォトセンサが提供される。
【図1】従来のフォトセンサの作製法を示す断面図
【図2】フォトセンサにおけるV−I特性のグラフ
【図3】フォトセンサにおけるV−I特性のグラフ
【図4】本発明フォトセンサ作製法を示す断面図
【図5】本発明作製法により得られたフォトセンサアレ
イの部分平面図
イの部分平面図
【図6】フォトセンサの均一性を示すグラフ
【図7】フォトセンサの均一性を示すグラフ
【図8】本発明作製法における熱処理の温度、時間依存
のフォトセンサ性能特性を示すグラフ
のフォトセンサ性能特性を示すグラフ
【図9】本発明作製法における熱処理の温度、時間依存
のフォトセンサ性能特性を示すグラフ
のフォトセンサ性能特性を示すグラフ
21 基板 22 光導電層 23 n+ 層 24 導電層 25 共通電極 26 個別電極
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成4年1月20日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正内容】
【書類名】 明細書
【発明の名称】 薄膜半導体の作製法
【特許請求の範囲】
【発明の詳細な説明】
【0001】
【技術分野】本発明は非晶質シリコンからなる半導体層
上にオーミックコンタクト層を介して電極が形成されて
いる薄膜半導体の作製法に関する。本発明は、例えば画
像処理用光電変換装置において光信号の取出しのために
用いられるフォトセンサの作製に適用することができ
る。
上にオーミックコンタクト層を介して電極が形成されて
いる薄膜半導体の作製法に関する。本発明は、例えば画
像処理用光電変換装置において光信号の取出しのために
用いられるフォトセンサの作製に適用することができ
る。
【0002】
【従来技術】ファクシミリやデジタルコピー等の画像読
取部を構成する光電変換手段としてフォトセンサが用い
られることは一般に良く知られている。このフォトセン
サとしては、カルコゲナイド、CdS、CdS−Se、
非晶質シリコン(以下a−Siと記す)等からなる光導
電層上の受光部となる間隙を形成する様に対向して一対
の金属電極層を付与することにより作製されるプレナー
型の光導電型フォトセンサが例示できる。光導電型フォ
トセンサは容易に長尺ラインセンサアレイを形成し得る
ので、近年特にその研究が行なわれている。なかでもa
−Si光導電層を用いたフォトセンサは特に光応答性に
優れており、高速読取が可能なフォトセンサとして期待
されている。
取部を構成する光電変換手段としてフォトセンサが用い
られることは一般に良く知られている。このフォトセン
サとしては、カルコゲナイド、CdS、CdS−Se、
非晶質シリコン(以下a−Siと記す)等からなる光導
電層上の受光部となる間隙を形成する様に対向して一対
の金属電極層を付与することにより作製されるプレナー
型の光導電型フォトセンサが例示できる。光導電型フォ
トセンサは容易に長尺ラインセンサアレイを形成し得る
ので、近年特にその研究が行なわれている。なかでもa
−Si光導電層を用いたフォトセンサは特に光応答性に
優れており、高速読取が可能なフォトセンサとして期待
されている。
【0003】図1は従来のプレナー型フォトセンサの作
製法の一例を示す断面概略図である。ガラス基板たとえ
ばコーニング社製 #7059ガラス基板11上にPCV
D法を用いてa−Siの光導電層(イントリンジック
層)12を堆積し、その上に全面一様にAl層13を形
成し、次に不要部のAlを除去して光電変換部となるセ
ンサギャップ14を生ぜしめ、一対の電極15及び16
を形成する。センサギャップ幅が200μであるフォト
センサにおける光照射時のV−I特性の一例を図2に示
す。これによれば、電界強度が約50V/cmを越える
と、電極15及び16と光導電層12との界面に存在す
る逆方向のダイオードが支配的となりオーミック特性を
示さなくなる(非オーミック領域)。同時に、この領域
では光点滅時のフォトセンサの応答が極めて遅くなるた
め高い性能は得られない。そこでa−Si光導電層12
と電極15及び16との界面にオーミックコンタクト層
であるn+ 層を介在させ、高電界下においてもオーミッ
ク特性を示す様にすることが行なわれる。この様なn+
層を有するフォトセンサの光照射時のV−I特性の一例
を図3に示す。
製法の一例を示す断面概略図である。ガラス基板たとえ
ばコーニング社製 #7059ガラス基板11上にPCV
D法を用いてa−Siの光導電層(イントリンジック
層)12を堆積し、その上に全面一様にAl層13を形
成し、次に不要部のAlを除去して光電変換部となるセ
ンサギャップ14を生ぜしめ、一対の電極15及び16
を形成する。センサギャップ幅が200μであるフォト
センサにおける光照射時のV−I特性の一例を図2に示
す。これによれば、電界強度が約50V/cmを越える
と、電極15及び16と光導電層12との界面に存在す
る逆方向のダイオードが支配的となりオーミック特性を
示さなくなる(非オーミック領域)。同時に、この領域
では光点滅時のフォトセンサの応答が極めて遅くなるた
め高い性能は得られない。そこでa−Si光導電層12
と電極15及び16との界面にオーミックコンタクト層
であるn+ 層を介在させ、高電界下においてもオーミッ
ク特性を示す様にすることが行なわれる。この様なn+
層を有するフォトセンサの光照射時のV−I特性の一例
を図3に示す。
【0004】ところで、a−Siは結晶シリコンに比べ
て耐熱性が低いため、n+ 層形成のためのドーピングの
手段としてイオンプランテーションや熱拡散を用いるこ
とはできない。従って、PCVDの原料ガスにPH3、
AsH3 等のドーピングガスを混入してPCVD法によ
りオーミックコンタクト層であるn+ 層を形成するのが
一般的である。かくしてn+ 層は全面一様に堆積される
ので、続いてセンサギャップに相当する部分のn+ 層を
除去する必要があり、長尺ラインセンサアレイを作製す
る場合には隣接ビット間のn+ 層をも併せて除去する必
要がある。n+層の除去手段としてはフッ酸・硝酸・酢
酸の混合液でエッチングする方法(ウェットエッチング
法)及びハロゲン化カーボンを主成分とするガスのプラ
ズマ放電でエッチングする方法(プラズマエッチング
法)がある。しかしながら、従来知られているこれらエ
ッチング法には以下に示す欠点がある。
て耐熱性が低いため、n+ 層形成のためのドーピングの
手段としてイオンプランテーションや熱拡散を用いるこ
とはできない。従って、PCVDの原料ガスにPH3、
AsH3 等のドーピングガスを混入してPCVD法によ
りオーミックコンタクト層であるn+ 層を形成するのが
一般的である。かくしてn+ 層は全面一様に堆積される
ので、続いてセンサギャップに相当する部分のn+ 層を
除去する必要があり、長尺ラインセンサアレイを作製す
る場合には隣接ビット間のn+ 層をも併せて除去する必
要がある。n+層の除去手段としてはフッ酸・硝酸・酢
酸の混合液でエッチングする方法(ウェットエッチング
法)及びハロゲン化カーボンを主成分とするガスのプラ
ズマ放電でエッチングする方法(プラズマエッチング
法)がある。しかしながら、従来知られているこれらエ
ッチング法には以下に示す欠点がある。
【0005】(A)ウェットエッチング法の欠点(1)
エッチングされた表面はダングリングボンドが増加し、
ノイズ成分である暗電流が増大する;(2)エッチング
レート100Å/secのエッチング液を用いてさえ、
表面にエッチピットが発生する;(3)上記エッチング
液ではn+ 層及び光導電層の選択性が大き過ぎ、n+ 層
と光導電層の界面に存在するn- 層が除去できず、暗電
流の増加や特性のばらつきの増大をまねく;(4)エッ
チング液にフッ酸を含むため、ガラス基板表面が荒れ
る。従って、ガラス基板側から光を入射する形態のフォ
トセンサでは光電変換部に到達する光量が減少する。
エッチングされた表面はダングリングボンドが増加し、
ノイズ成分である暗電流が増大する;(2)エッチング
レート100Å/secのエッチング液を用いてさえ、
表面にエッチピットが発生する;(3)上記エッチング
液ではn+ 層及び光導電層の選択性が大き過ぎ、n+ 層
と光導電層の界面に存在するn- 層が除去できず、暗電
流の増加や特性のばらつきの増大をまねく;(4)エッ
チング液にフッ酸を含むため、ガラス基板表面が荒れ
る。従って、ガラス基板側から光を入射する形態のフォ
トセンサでは光電変換部に到達する光量が減少する。
【0006】(B)プラズマエッチング法の欠点(1)
エッチングされた表面はダングリングボンドが増加し、
ノイズ成分である暗電流が増大する;(2)カソード材
料たとえばSUSのインプランテーションが発生する。
エッチングされた表面はダングリングボンドが増加し、
ノイズ成分である暗電流が増大する;(2)カソード材
料たとえばSUSのインプランテーションが発生する。
【0007】従って、ウェットエッチング法及びプラズ
マエッチング法のいづれを用いてもS/Nが悪く且つ性
能のばらつきの大きなフォトセンサしか作製できなかっ
た。
マエッチング法のいづれを用いてもS/Nが悪く且つ性
能のばらつきの大きなフォトセンサしか作製できなかっ
た。
【0008】以上の様な事情は、非晶質シリコンからな
る半導体層上にオーミックコンタクト層を介して電極が
形成されている薄膜半導体であればフォトセンサ以外に
ついても同様である。
る半導体層上にオーミックコンタクト層を介して電極が
形成されている薄膜半導体であればフォトセンサ以外に
ついても同様である。
【0009】
【発明の目的】本発明は、以上の如き従来技術に鑑み、
S/Nが高く且つ均一性に優れた、非晶質シリコンから
なる半導体層上にオーミックコンタクト層を介して電極
が形成されている薄膜半導体を提供することを目的とす
る。
S/Nが高く且つ均一性に優れた、非晶質シリコンから
なる半導体層上にオーミックコンタクト層を介して電極
が形成されている薄膜半導体を提供することを目的とす
る。
【0010】
【発明の概要】本発明によれば、以上の如き目的を達成
するものとして、非晶質シリコンからなる半導体層上に
オーミックコンタクト層を形成し、その上に所望の形状
の電極を形成し、次いでプラズマエッチング法により露
出部分のオーミックコンタクト層を除去し、しかる後に
350℃以下の温度で熱処理を施すことを特徴とする、
薄膜半導体の作製法、が提供される。
するものとして、非晶質シリコンからなる半導体層上に
オーミックコンタクト層を形成し、その上に所望の形状
の電極を形成し、次いでプラズマエッチング法により露
出部分のオーミックコンタクト層を除去し、しかる後に
350℃以下の温度で熱処理を施すことを特徴とする、
薄膜半導体の作製法、が提供される。
【0011】
【実施例】以下、実施例をあげて本発明を具体的に説明
する。
する。
【0012】図4は本発明による薄膜半導体の作製法の
一例であるフォトセンサ作製の好適な実施例を説明する
ための断面概略図であり、図5は本発明作製法により得
られた長尺ラインセンサアレイの部分平面概略図であ
る。
一例であるフォトセンサ作製の好適な実施例を説明する
ための断面概略図であり、図5は本発明作製法により得
られた長尺ラインセンサアレイの部分平面概略図であ
る。
【0013】先ず、ガラス基板(コーニング社製 #70
59)21の上にグロー放電法によってa−Si層から
なる光導電層(イントリンシック層)22を設けた。即
ち、H2 で10容量%に希釈されたSiH4 をガス圧
0.50Torr、RF(Radio Frequen
cy)パワー10W、基板温度250℃で2時間堆積さ
せることによって0.7μ厚の光導電層22を得た。同
様にグロー放電法によりn+ 層23を設けた。即ち、H
2 で10容量%に希釈されたSiH4 とH2 で100p
pmに希釈されたPH3 とを混合比1:10で混合した
ガスを原料として用い、その他は光導電層22の堆積条
件と同様にして光導電層22に連続して0.1μ厚のn
+ 層23を設けた。次に、電子ビーム蒸着法でAlを
0.3μ厚に堆積させて導電層24を形成した。続い
て、光電変換部となる部分の導電層24を除去した。即
ち、ポジ型のマイクロポジット1300−27(商品
名:Shipley社製)フォトレジストを用いて所望
の形状にフォ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エッ
チング液を用いて露出部の導電層24を除去し、共通電
極25及び個別電極26を形成した。次に、光電変換部
となる部分のn+ 層23を除去した。即ち、上記マイク
ロポジット1300−27フォトレジストを剥離した
後、平行平板型プラズマエッチング装置(日電アネルバ
社製DEM−451)を用いてプラズマエッチング法
(別名リアクティブイオンエッチング法)でRFパワー
120W、ガス圧0.1TorrでCF4 ガスによるド
ライエッチングを5分間行ない、露出部のn+ 層23及
び光導電層22の表面層の一部を除去した。尚、本実施
例では、エッチング装置のカソード材料のインプランテ
ーションを防止するために、カソード上にポリシリコン
のスパッタ用ターゲット(8インチφ、純度99.99
9%)を置き、その上に試料をのせ、カソード材料のS
USが露出する部分はドーナツ状に切抜いたテフロンシ
ートでカバーし、SUS面が殆どプラズマにさらされな
い状態でエッチングを行なった。その後、窒素を3リッ
トル/min流したオーブン内で200℃、60分の熱
処理を行なった。
59)21の上にグロー放電法によってa−Si層から
なる光導電層(イントリンシック層)22を設けた。即
ち、H2 で10容量%に希釈されたSiH4 をガス圧
0.50Torr、RF(Radio Frequen
cy)パワー10W、基板温度250℃で2時間堆積さ
せることによって0.7μ厚の光導電層22を得た。同
様にグロー放電法によりn+ 層23を設けた。即ち、H
2 で10容量%に希釈されたSiH4 とH2 で100p
pmに希釈されたPH3 とを混合比1:10で混合した
ガスを原料として用い、その他は光導電層22の堆積条
件と同様にして光導電層22に連続して0.1μ厚のn
+ 層23を設けた。次に、電子ビーム蒸着法でAlを
0.3μ厚に堆積させて導電層24を形成した。続い
て、光電変換部となる部分の導電層24を除去した。即
ち、ポジ型のマイクロポジット1300−27(商品
名:Shipley社製)フォトレジストを用いて所望
の形状にフォ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エッ
チング液を用いて露出部の導電層24を除去し、共通電
極25及び個別電極26を形成した。次に、光電変換部
となる部分のn+ 層23を除去した。即ち、上記マイク
ロポジット1300−27フォトレジストを剥離した
後、平行平板型プラズマエッチング装置(日電アネルバ
社製DEM−451)を用いてプラズマエッチング法
(別名リアクティブイオンエッチング法)でRFパワー
120W、ガス圧0.1TorrでCF4 ガスによるド
ライエッチングを5分間行ない、露出部のn+ 層23及
び光導電層22の表面層の一部を除去した。尚、本実施
例では、エッチング装置のカソード材料のインプランテ
ーションを防止するために、カソード上にポリシリコン
のスパッタ用ターゲット(8インチφ、純度99.99
9%)を置き、その上に試料をのせ、カソード材料のS
USが露出する部分はドーナツ状に切抜いたテフロンシ
ートでカバーし、SUS面が殆どプラズマにさらされな
い状態でエッチングを行なった。その後、窒素を3リッ
トル/min流したオーブン内で200℃、60分の熱
処理を行なった。
【0014】かくして作製された図5に示される如き長
尺フォトセンサアレイの32個の各フォトセンサに均一
照度となる様に光を入射させた時の光電流の均一性のデ
ータを図6に示す。このデータは図5における共通電極
25と個別電極26との間のギャップ幅10μ、共通電
極25と個別電極26との間の印加電圧10V、光電変
換部における照度100lxの及び10lxの場合の光電流
を示すものである。また、上記フォトセンサアレイの光
応答時間(τ)のデータを表1に示す:
尺フォトセンサアレイの32個の各フォトセンサに均一
照度となる様に光を入射させた時の光電流の均一性のデ
ータを図6に示す。このデータは図5における共通電極
25と個別電極26との間のギャップ幅10μ、共通電
極25と個別電極26との間の印加電圧10V、光電変
換部における照度100lxの及び10lxの場合の光電流
を示すものである。また、上記フォトセンサアレイの光
応答時間(τ)のデータを表1に示す:
【0015】
【表1】 尚、ここでτon及びτoff はそれぞれ照度が10lxから
100lxへ及び100lxから10lxへとパルス的に増加
及び減少した際に光電流が100lxの飽和値−10%及
び−90%に達するまでの時間を示す。一般に読取速度
にかかわる光応答速度はτon及びτoff のうちいづれか
一方の遅い方が支配する。
100lxへ及び100lxから10lxへとパルス的に増加
及び減少した際に光電流が100lxの飽和値−10%及
び−90%に達するまでの時間を示す。一般に読取速度
にかかわる光応答速度はτon及びτoff のうちいづれか
一方の遅い方が支配する。
【0016】比較のために、上記実施例の作製工程中の
熱処理を行なわないことを除いて全く同様にして作製さ
れたフォトセンサアレイについても同様にして光電流の
均一性を測定した。そのデータを図7に示す。また、同
様にして光応答時間(τ)を測定した。そのデータを表
2に示す:
熱処理を行なわないことを除いて全く同様にして作製さ
れたフォトセンサアレイについても同様にして光電流の
均一性を測定した。そのデータを図7に示す。また、同
様にして光応答時間(τ)を測定した。そのデータを表
2に示す:
【0017】
【表2】 以上から、プラズマエッチング後に熱処理を行なうこ
とにより次の利点が得られることが判る。 (1)均一性が著しく向上する; (2)光量増加に伴なう光電流の増加率であるγ値:γ
= log(Iphoto-2 /Iphoto-1 )/ log(F2 /F
1 )が向上し1を越える値を示す; (3)光応答時間τon及びτoff のバランスがとれ、特
にτoff が著しく短縮される。
とにより次の利点が得られることが判る。 (1)均一性が著しく向上する; (2)光量増加に伴なう光電流の増加率であるγ値:γ
= log(Iphoto-2 /Iphoto-1 )/ log(F2 /F
1 )が向上し1を越える値を示す; (3)光応答時間τon及びτoff のバランスがとれ、特
にτoff が著しく短縮される。
【0018】この結果、高S/Nで且つ均一性に優れ光
束読取が可能なフォトセンサアレイを得ることができ
た。
束読取が可能なフォトセンサアレイを得ることができ
た。
【0019】次に、フォトセンサ性能の熱処理の温度、
時間依存性を調べた。その結果を図8及び図9に示す。
図8はγ値のデータであり、図9は照度100lx下にお
ける光電流の値のデータである。高温、長時間になる程
γ値は増大するが同時に光電流が減少する。特に、15
0〜200℃の雰囲気で30分以上、200〜250℃
で20分以上、250〜300℃で10〜60分、30
0〜350℃で5〜30分行なうのが好ましい。
時間依存性を調べた。その結果を図8及び図9に示す。
図8はγ値のデータであり、図9は照度100lx下にお
ける光電流の値のデータである。高温、長時間になる程
γ値は増大するが同時に光電流が減少する。特に、15
0〜200℃の雰囲気で30分以上、200〜250℃
で20分以上、250〜300℃で10〜60分、30
0〜350℃で5〜30分行なうのが好ましい。
【0020】本発明作製法におけるプラズマエッチング
工程において用いられるガスとしては、CF4 に限ら
ず、ハロゲン化炭化水素を主成分とするガス、たとえば
CHF3 、CCl2 F2 、CF3 Br、CF4 +Cl
2 、CF4 +O2 、CF4 +H2を用いることができ、
この場合にも同様な結果が得られた。
工程において用いられるガスとしては、CF4 に限ら
ず、ハロゲン化炭化水素を主成分とするガス、たとえば
CHF3 、CCl2 F2 、CF3 Br、CF4 +Cl
2 、CF4 +O2 、CF4 +H2を用いることができ、
この場合にも同様な結果が得られた。
【0021】また、本発明作製法における熱処理の雰囲
気はN2 に限らずH2 、Ar、乾燥空気及び真空でもよ
い。
気はN2 に限らずH2 、Ar、乾燥空気及び真空でもよ
い。
【0022】本発明作製法における熱処理による薄膜半
導体の特性向上の原因としては、膜の応力の緩和、及び
プラズマエッチング時にa−Si層の表面に残留したF
等のハロゲン原子によるダングリングボンドのターミネ
ート等が考えられる。
導体の特性向上の原因としては、膜の応力の緩和、及び
プラズマエッチング時にa−Si層の表面に残留したF
等のハロゲン原子によるダングリングボンドのターミネ
ート等が考えられる。
【0023】尚、ウェットエッチング法でn+ 層を除去
して作製されたフォトセンサにおいても熱処理によって
若干の特性向上が認められるが、そもそも暗電流が著し
く大きいために実用的なものは得られないことが判っ
た。
して作製されたフォトセンサにおいても熱処理によって
若干の特性向上が認められるが、そもそも暗電流が著し
く大きいために実用的なものは得られないことが判っ
た。
【0024】
【発明の効果】以上の如き本発明の作製法によれば高S
/Nで均一性に優れた高速動作の可能な薄膜半導体が提
供される。
/Nで均一性に優れた高速動作の可能な薄膜半導体が提
供される。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来のフォトセンサの作製法を示す断面図
【図2】フォトセンサにおけるV−I特性のグラフ
【図3】フォトセンサにおけるV−I特性のグラフ
【図4】本発明によるフォトセンサの作製を示す断面図
【図5】本発明作製法により得られたフォトセンサアレ
イの部分平面図
イの部分平面図
【図6】フォトセンサの均一性を示すグラフ
【図7】フォトセンサの均一性を示すグラフ
【図8】本発明作製法における熱処理の温度、時間依存
のフォトセンサ性能特性を示すグラフ
のフォトセンサ性能特性を示すグラフ
【図9】本発明作製法における熱処理の温度、時間依存
のフォトセンサ性能特性を示すグラフ
のフォトセンサ性能特性を示すグラフ
【符号の説明】 21 基板 22 光導電層 23 n+ 層 24 導電層 25 共通電極 26 個別電極
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 柿本 誠治 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キヤ ノン株式会社内
Claims (5)
- 【請求項1】 光導電層上にオーミックコンタクト層を
介して電極が形成されているフォトセンサの作製法にお
いて、光導電層上にオーミックコンタクト層を形成し、
その上に所望の形状の電極を形成し、次いでプラズマエ
ッチング法により露出部分のオーミックコンタクト層を
除去し、しかる後に熱処理を施すことを特徴とする、フ
ォトセンサの作製法。 - 【請求項2】 光導電層及びオーミックコンタクト層が
非晶質シリコンを母体とするものである、請求項1の作
製法。 - 【請求項3】 プラズマエッチングがハロゲン化カーボ
ンを主体としたガスを用いて行なわれる、請求項1の作
製法。 - 【請求項4】 熱処理が350℃以下の温度で行なわれ
る、請求項1の作製法。 - 【請求項5】 熱処理が、150〜200℃の雰囲気で
30分以上、200〜250℃で20分以上、250〜
300℃で10〜60分、または300〜350℃で5
〜30分行なわれる、請求項4の作製法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3355045A JPH0541530A (ja) | 1991-12-20 | 1991-12-20 | フオトセンサの作製法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3355045A JPH0541530A (ja) | 1991-12-20 | 1991-12-20 | フオトセンサの作製法 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59021930A Division JPH0763097B2 (ja) | 1984-02-10 | 1984-02-10 | フオトセンサの作製法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0541530A true JPH0541530A (ja) | 1993-02-19 |
Family
ID=18441614
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3355045A Pending JPH0541530A (ja) | 1991-12-20 | 1991-12-20 | フオトセンサの作製法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0541530A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6642826B1 (en) | 2000-08-09 | 2003-11-04 | Sumitomo Special Metals Co., Ltd. | Magnetic field generator and assembling method thereof |
| JP2022101468A (ja) * | 2020-12-24 | 2022-07-06 | 旭化成エレクトロニクス株式会社 | 赤外線デバイス及び赤外線デバイスの製造方法 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60167478A (ja) * | 1984-02-10 | 1985-08-30 | Canon Inc | フオトセンサの作製法 |
-
1991
- 1991-12-20 JP JP3355045A patent/JPH0541530A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60167478A (ja) * | 1984-02-10 | 1985-08-30 | Canon Inc | フオトセンサの作製法 |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6642826B1 (en) | 2000-08-09 | 2003-11-04 | Sumitomo Special Metals Co., Ltd. | Magnetic field generator and assembling method thereof |
| US6781495B2 (en) | 2000-08-09 | 2004-08-24 | Neomax Co., Ltd. | Magnetic field generator and assembling method thereof |
| JP2022101468A (ja) * | 2020-12-24 | 2022-07-06 | 旭化成エレクトロニクス株式会社 | 赤外線デバイス及び赤外線デバイスの製造方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4581099A (en) | Method for preparation of a photosensor | |
| JPH0613329A (ja) | 半導体装置及び半導体製造装置及び製造方法 | |
| JPH0763097B2 (ja) | フオトセンサの作製法 | |
| JPH0541530A (ja) | フオトセンサの作製法 | |
| JP2002329878A (ja) | 薄膜太陽電池および薄膜太陽電池の作製方法 | |
| JP2692964B2 (ja) | 太陽電池 | |
| US5635707A (en) | Photoelectric conversion device for use in sensing light reflected from medium surface | |
| EP0045203B1 (en) | Method of producing an image pickup device | |
| US4835507A (en) | Photosensor array for image processing apparatus | |
| US5152833A (en) | Amorphous silicon film, its production and photo semiconductor device utilizing such a film | |
| US4883562A (en) | Method of making a photosensor | |
| US4705598A (en) | Method of producing photosensor | |
| JPH0548127A (ja) | 非晶質シリコン太陽電池及びその製造方法 | |
| JPH06267861A (ja) | 半導体薄膜の形成方法 | |
| JPH0712078B2 (ja) | 受光素子の製造方法 | |
| US5038190A (en) | Photoelectric conversion device with disabled electrode | |
| JP3167604B2 (ja) | 太陽電池およびその製造方法 | |
| JPH05291607A (ja) | pinダイオード及びこれを用いた密着型イメージセンサ | |
| JPH0430178B2 (ja) | ||
| KR940003600B1 (ko) | 밀착형 이미지 센서 제조방법 | |
| JP3907563B2 (ja) | 光電変換装置およびその製造方法 | |
| JPS59181584A (ja) | 光センサの製造方法 | |
| JPS59231855A (ja) | 光電変換装置の製造方法 | |
| JPS6212160A (ja) | 光電変換素子の製造方法 | |
| JPS60218885A (ja) | フオトセンサ |