JPH058592B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH058592B2 JPH058592B2 JP59207343A JP20734384A JPH058592B2 JP H058592 B2 JPH058592 B2 JP H058592B2 JP 59207343 A JP59207343 A JP 59207343A JP 20734384 A JP20734384 A JP 20734384A JP H058592 B2 JPH058592 B2 JP H058592B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- amorphous semiconductor
- semiconductor thin
- thin film
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- 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
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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
- H10F77/00—Constructional details of devices covered by this subclass
- H10F77/20—Electrodes
Landscapes
- Light Receiving Elements (AREA)
- Electrodes Of Semiconductors (AREA)
- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は、画像読み取りラインセンサーや位置
検出用光センサーに用いる光電変換素子に関する
ものである。
検出用光センサーに用いる光電変換素子に関する
ものである。
従来例の構成とその問題点
ラインセンサーの代表的な従来例の一素子の平
面図が第１図に、その断面図を第２図に示してい
る。耐熱性ガラス基板４上に多結晶のCdS−Se半
導体薄膜１を形成し、オーミツク接触を得るため
NiCrを蒸着しフオトエツチングによつて共通電
極２と線巾約90μの複数の個別電極３に分離す
る。この対向電極のギヤツプは約50μで電極間に
約10Vの電圧を印加し、光導電性を有する半導体
薄膜１に入射する光の有無により白黒の画素を
ON−OFFの電気信号に変換して個別電極より取
り出す光センサーである。第１、第２図に示す従
来例は400Lxの照度と10Vの印加電圧で40〜60μA
の大きな光電流が得られる反面、光で励起したキ
ヤリアの再結合速度が遅く光が切られてから50％
の光電流に減衰する50％FALL−TIMEが３〜
10msecと遅いため、高速用の画像読み取りライ
ンセンサ等には使えない欠点があつた。
面図が第１図に、その断面図を第２図に示してい
る。耐熱性ガラス基板４上に多結晶のCdS−Se半
導体薄膜１を形成し、オーミツク接触を得るため
NiCrを蒸着しフオトエツチングによつて共通電
極２と線巾約90μの複数の個別電極３に分離す
る。この対向電極のギヤツプは約50μで電極間に
約10Vの電圧を印加し、光導電性を有する半導体
薄膜１に入射する光の有無により白黒の画素を
ON−OFFの電気信号に変換して個別電極より取
り出す光センサーである。第１、第２図に示す従
来例は400Lxの照度と10Vの印加電圧で40〜60μA
の大きな光電流が得られる反面、光で励起したキ
ヤリアの再結合速度が遅く光が切られてから50％
の光電流に減衰する50％FALL−TIMEが３〜
10msecと遅いため、高速用の画像読み取りライ
ンセンサ等には使えない欠点があつた。
発明の目的
上記欠点に鑑み本発明は、非晶質半導体を用い
た高速応答光センサーの実現のため、最適な電極
材料を提供するものである。
た高速応答光センサーの実現のため、最適な電極
材料を提供するものである。
発明の構成
上記目的を達成するため本発明の光電変換素子
は、非晶質半導体薄膜に接触して対向する二つの
電極のうちオーミツク接触する少くとも一方の電
極材料としてMgを含み、Mgを第１成分としな
い合金材料を用いるものである。
は、非晶質半導体薄膜に接触して対向する二つの
電極のうちオーミツク接触する少くとも一方の電
極材料としてMgを含み、Mgを第１成分としな
い合金材料を用いるものである。
実施例の説明
本発明におけるプレナー型の実施例の平面図が
第３図、断面図が第４図である。ガラス、ポリイ
ミド、陽極酸化絶縁膜つきアルミニウム等の絶縁
基板８の上に基板温度180℃〜300℃のプラズマ
CVDによりノンドープあるいはＰ、Se、As等を
を２〜50ppmドープしたＮ型水素化アモルフアス
シリコンの非晶質半導体薄膜５を4000Å〜2μの
厚みに製膜し、約90μ巾の島状に分離する。この
上に電子ビーム蒸着やスパツタリングにより、
Mgを含む合金を全面につけフオトエツチングに
よつて５〜15μのギヤツプ９がクシ型になつた共
通電極２６と個別電極７を形成する。第３図はそ
の一素子の平面図であるが、たとえば８mm／本の
解像度のラインセンサーの場合個別電極７が
125μピツチで並列に1728本以上並ぶ。電極６，
７は、同じMg合金であり、１〜１０％のMgを
含むAl−Mg合金、0.5〜２％のMgと２〜10％の
Cuを含むAl−Cu−Mg合金、0.5〜２％のMgと
0.5〜２％のSiを含むAl−Mg−Si合金、Mg−Cu
合金などで、少量のMgが含まれれば良い。同一
組成のターゲツトでも電子ビーム蒸着の場合沸点
の低いMgガスパツタリングに比べ含有量が多く
なる。絶縁性基板８がガラスの様な透光性の場
合、非晶質半導体薄膜５に入射する光は基板側の
欠陥の少ない方から入れることができ、光電流が
約20％大きくなり応答速度も改善される。特に
Alを主成分としてMgを含む合金は、蒸着とフオ
トエツチングが容易であり、信頼性も高く、電圧
応答も速い。
第３図、断面図が第４図である。ガラス、ポリイ
ミド、陽極酸化絶縁膜つきアルミニウム等の絶縁
基板８の上に基板温度180℃〜300℃のプラズマ
CVDによりノンドープあるいはＰ、Se、As等を
を２〜50ppmドープしたＮ型水素化アモルフアス
シリコンの非晶質半導体薄膜５を4000Å〜2μの
厚みに製膜し、約90μ巾の島状に分離する。この
上に電子ビーム蒸着やスパツタリングにより、
Mgを含む合金を全面につけフオトエツチングに
よつて５〜15μのギヤツプ９がクシ型になつた共
通電極２６と個別電極７を形成する。第３図はそ
の一素子の平面図であるが、たとえば８mm／本の
解像度のラインセンサーの場合個別電極７が
125μピツチで並列に1728本以上並ぶ。電極６，
７は、同じMg合金であり、１〜１０％のMgを
含むAl−Mg合金、0.5〜２％のMgと２〜10％の
Cuを含むAl−Cu−Mg合金、0.5〜２％のMgと
0.5〜２％のSiを含むAl−Mg−Si合金、Mg−Cu
合金などで、少量のMgが含まれれば良い。同一
組成のターゲツトでも電子ビーム蒸着の場合沸点
の低いMgガスパツタリングに比べ含有量が多く
なる。絶縁性基板８がガラスの様な透光性の場
合、非晶質半導体薄膜５に入射する光は基板側の
欠陥の少ない方から入れることができ、光電流が
約20％大きくなり応答速度も改善される。特に
Alを主成分としてMgを含む合金は、蒸着とフオ
トエツチングが容易であり、信頼性も高く、電圧
応答も速い。
第５図はサンドイツチ型光電素子の実施例の平
面図であり第６図はその一つの素子の断面図であ
る。ITO、SnO2等の透明導電膜からなる共通電
極１０を透光性の絶縁性基板１２に設けて同じ様
に非晶質半導体薄膜１３を複数個設け、これを挾
む様にMgを含む合金からなる個別電極１１を形
成する。共通電極１０と非晶質半導体薄膜１３の
界面はシヨツトキー接合を形成し、非晶質半導体
薄膜１３と個別電極１１は良好なオーミツク接触
が得られる。この場合光は透過性の絶縁性基板１
２の方から入射するが、共通電極１０と個別電極
１１の上下を逆にすることも可能でこの場合絶縁
性基板１２と反対の方向から光を入射する。光の
有効入射面積が増加し内部電界を大きくするのが
容易であるが、下部電極の原子が非晶質半導体中
に拡散すると暗電流が増加するので製膜温度や放
電パワーを小さくしたり膜厚を厚くすることが必
要である。
面図であり第６図はその一つの素子の断面図であ
る。ITO、SnO2等の透明導電膜からなる共通電
極１０を透光性の絶縁性基板１２に設けて同じ様
に非晶質半導体薄膜１３を複数個設け、これを挾
む様にMgを含む合金からなる個別電極１１を形
成する。共通電極１０と非晶質半導体薄膜１３の
界面はシヨツトキー接合を形成し、非晶質半導体
薄膜１３と個別電極１１は良好なオーミツク接触
が得られる。この場合光は透過性の絶縁性基板１
２の方から入射するが、共通電極１０と個別電極
１１の上下を逆にすることも可能でこの場合絶縁
性基板１２と反対の方向から光を入射する。光の
有効入射面積が増加し内部電界を大きくするのが
容易であるが、下部電極の原子が非晶質半導体中
に拡散すると暗電流が増加するので製膜温度や放
電パワーを小さくしたり膜厚を厚くすることが必
要である。
非晶質半導体の場合、たとえば光電流を向上す
るためＰを微量ドープしたアモルフアスシリコン
でも明暗の電流比を２桁得る範囲では400Lxで〜
10-2Ω-1cm-1の比較的低い導電率であり、光電流
を大きくするためサンドイツチ型にしたり、ある
いはプレナー型の場合ギヤツプ９を小さくしてク
シ型にする必要がある。このため従来例に比べ１
桁微細加工精度を上げる必要がある。また電界を
かける厚みやギヤツプが小さいため電極とのオー
ミツク性が重要となり小さな障壁でも電圧降下の
寄与が大きくなる。非晶質半導体薄膜は非晶質に
起因する局在準位密度により光励起キヤリアは時
間ｔに対しt-〓に比例した特に速い再結合をする
が、電極との間に障壁層ができやすくたとえば
Alの場合その界面に蓄積された少数キヤリアが
電圧応答の速いRISE−TIMEを遅くするものと
思われ、光応答の速いRISE−TIMEやFALL−
TIMEのメリツトを無くしてしまう。Alは比較
的オーミツクが取れやすく従来例の様な寸法や構
成ではあまり問題とならないが、非晶質半導体の
場合電流値が小さくまたギヤツプや厚みが小さい
ため障壁に対し電圧応答速度が敏感であり、より
仕事関数の小さいMgを用いる必要がある。しか
しながらMgは空気中で吸湿し酸化して実用的信
頼性が無い上、量産的な蒸着が難かしく、本実施
例のような5μ〜15μの微細加工によるパターン形
成が困難という３つの欠点がある。そこで少量の
Mg原子で電気的オーミツク性を確保する一方、
化学的性質は大部分を占めるAl等の性質により
安定性と微細加工の寸法精度を確保することによ
り高速応答性のセンサーを得ることができる。
るためＰを微量ドープしたアモルフアスシリコン
でも明暗の電流比を２桁得る範囲では400Lxで〜
10-2Ω-1cm-1の比較的低い導電率であり、光電流
を大きくするためサンドイツチ型にしたり、ある
いはプレナー型の場合ギヤツプ９を小さくしてク
シ型にする必要がある。このため従来例に比べ１
桁微細加工精度を上げる必要がある。また電界を
かける厚みやギヤツプが小さいため電極とのオー
ミツク性が重要となり小さな障壁でも電圧降下の
寄与が大きくなる。非晶質半導体薄膜は非晶質に
起因する局在準位密度により光励起キヤリアは時
間ｔに対しt-〓に比例した特に速い再結合をする
が、電極との間に障壁層ができやすくたとえば
Alの場合その界面に蓄積された少数キヤリアが
電圧応答の速いRISE−TIMEを遅くするものと
思われ、光応答の速いRISE−TIMEやFALL−
TIMEのメリツトを無くしてしまう。Alは比較
的オーミツクが取れやすく従来例の様な寸法や構
成ではあまり問題とならないが、非晶質半導体の
場合電流値が小さくまたギヤツプや厚みが小さい
ため障壁に対し電圧応答速度が敏感であり、より
仕事関数の小さいMgを用いる必要がある。しか
しながらMgは空気中で吸湿し酸化して実用的信
頼性が無い上、量産的な蒸着が難かしく、本実施
例のような5μ〜15μの微細加工によるパターン形
成が困難という３つの欠点がある。そこで少量の
Mg原子で電気的オーミツク性を確保する一方、
化学的性質は大部分を占めるAl等の性質により
安定性と微細加工の寸法精度を確保することによ
り高速応答性のセンサーを得ることができる。
発明の効果
以上のように本発明によれば従来のように非晶
質半導体にAl、Cr、Ni、NiCr、Sb、Pt等の電
極を用いた場合、電圧応答のRISE−TIMEが２
〜3msecと光応答より遅くなつて多数の素子を高
速でスイツチングするラインセンサー等には使え
ないのに対し、本発明によれば電圧応答が無視で
きる速さとなり、従来例の３〜10msecの光応答
に対し同一条件で非晶質半導体の0.3〜1msecの
高速光応答のセンサーが実現するという効果も有
する。
質半導体にAl、Cr、Ni、NiCr、Sb、Pt等の電
極を用いた場合、電圧応答のRISE−TIMEが２
〜3msecと光応答より遅くなつて多数の素子を高
速でスイツチングするラインセンサー等には使え
ないのに対し、本発明によれば電圧応答が無視で
きる速さとなり、従来例の３〜10msecの光応答
に対し同一条件で非晶質半導体の0.3〜1msecの
高速光応答のセンサーが実現するという効果も有
する。
第１図、第２図はそれぞれ従来の１素子の平面
図、断面図、第３図は本発明の一実施例の光電素
子の平面図、第４図は第３図のＡ−Ｂ線の断面
図、第５図は本発明の他の実施例の光電素子の部
分平面図、第６図は第５図の素子の断面図であ
る。 ５，１３……非晶質半導体薄膜、６，７，１
０，１１……電極、４，８，１２……基板。
図、断面図、第３図は本発明の一実施例の光電素
子の平面図、第４図は第３図のＡ−Ｂ線の断面
図、第５図は本発明の他の実施例の光電素子の部
分平面図、第６図は第５図の素子の断面図であ
る。 ５，１３……非晶質半導体薄膜、６，７，１
０，１１……電極、４，８，１２……基板。
Claims (1)
- １ 非晶質半導体薄膜に接触して対向する二つの
電極のうちオーミツク接触する少くとも一方の電
極材料として、Mgを含みMgを第１成分としな
い合金材料を用いることを特徴とする光電変換素
子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59207343A JPS6184875A (ja) | 1984-10-02 | 1984-10-02 | 光電変換素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59207343A JPS6184875A (ja) | 1984-10-02 | 1984-10-02 | 光電変換素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6184875A JPS6184875A (ja) | 1986-04-30 |
| JPH058592B2 true JPH058592B2 (ja) | 1993-02-02 |
Family
ID=16538163
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59207343A Granted JPS6184875A (ja) | 1984-10-02 | 1984-10-02 | 光電変換素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6184875A (ja) |
-
1984
- 1984-10-02 JP JP59207343A patent/JPS6184875A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6184875A (ja) | 1986-04-30 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |