JPH0634407B2 - 光電変換素子およびその製造方法 - Google Patents

光電変換素子およびその製造方法

Info

Publication number
JPH0634407B2
JPH0634407B2 JP58102164A JP10216483A JPH0634407B2 JP H0634407 B2 JPH0634407 B2 JP H0634407B2 JP 58102164 A JP58102164 A JP 58102164A JP 10216483 A JP10216483 A JP 10216483A JP H0634407 B2 JPH0634407 B2 JP H0634407B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
amorphous silicon
electrode
photoelectric conversion
conversion element
layer
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
Application number
JP58102164A
Other languages
English (en)
Other versions
JPS59227173A (ja
Inventor
久夫 伊藤
義夫 古屋
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujifilm Business Innovation Corp
Original Assignee
Fuji Xerox Co Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fuji Xerox Co Ltd filed Critical Fuji Xerox Co Ltd
Priority to JP58102164A priority Critical patent/JPH0634407B2/ja
Publication of JPS59227173A publication Critical patent/JPS59227173A/ja
Publication of JPH0634407B2 publication Critical patent/JPH0634407B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10FINORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
    • H10F30/00Individual radiation-sensitive semiconductor devices in which radiation controls the flow of current through the devices, e.g. photodetectors
    • H10F30/10Individual radiation-sensitive semiconductor devices in which radiation controls the flow of current through the devices, e.g. photodetectors the devices being sensitive to infrared radiation, visible or ultraviolet radiation, and having no potential barriers, e.g. photoresistors
    • H10F30/15Individual radiation-sensitive semiconductor devices in which radiation controls the flow of current through the devices, e.g. photodetectors the devices being sensitive to infrared radiation, visible or ultraviolet radiation, and having no potential barriers, e.g. photoresistors comprising amorphous semiconductors

Landscapes

  • Photovoltaic Devices (AREA)
  • Light Receiving Elements (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、光電変換素子にかかり、特にファクシミリ等
の画像入力部に用いられる光電変換素子に関する。
〔従来技術〕 最近、ファクシミリ等の画像入力部の小型化をはかるた
めに、原稿と同一寸法の長尺読取り素子の開発が活発に
行なわれている。この長尺読取り素子としては、光導電
体として非晶質シリコン(a-Si:H)を使用し、これを金
属等からなる第1電極と透光性の第2電極とで挾んだサ
ンドイッチ構造の薄膜受光素子は、光応答性が早く、耐
環境性に優れていることから広い用途が期待されてい
る。
非晶質シリコンは単結晶シリコンに比べ、大面積化が容
易であり、300℃程度の低温で着膜可能な為これを用い
た素子は製造が容易で、かつ可視領域の光吸収係数も1
桁以上大きい為、膜厚も1μm程度と、薄くてすみ、注
目されている。
しかしながら、この素子の電圧−電流特性をみると、暗
電流が電圧と共に増大し明暗比が十分にとれないという
不都合があった。これは、透光性の第2電極とアモルフ
ァスシリコンの界面において、電位障壁が小さいため、
透光性の第2電極からの電子の注入が起り易いためと考
えられる。
〔発明の目的〕
本発明は前記実情に鑑みてなされたもので、暗電流を抑
制し、明暗比が十分大であるような光電変換素子を提供
することを目的とする。
〔発明の構成〕
本発明の光電変換素子は、アモルファスシリコン層と、
金属酸化物からなる透光性電極との接合部を両者の相互
拡散層としたことを特徴とするものである。すなわち、
接合部はアモルファスシリコン膜中に金属酸化物を含有
した組成となって、アモルファスシリコンのバンドギャ
ップは実効的に増大することになり金属酸化物とアモル
ファスシリコンとの間の電位障壁が高められ、この電位
障壁によって電極からアモルファスシリコン層への電子
の注入が阻止されるため、暗電流は従来の素子に比べ1/
10以下に抑制される。
この接合部の拡散層は、室温程度の低温下で、かつ粒子
エネルギを抑制しつつ、アモルファスシリコン層上に金
属酸化物層からなる透光性電極を着膜したのちに、酸素
雰囲気中で150℃〜250℃の熱処理(アニール)を施すこ
とにより形成される。すなわちアモルファスシリコン層
に損傷をあたえないように粒子エネルギーを抑制しつ
つ、アモルファスシリコン層上に第2電極を形成するよ
うにし、その後熱処理を行うことにより、酸素Oがシリ
コンと直接接合して,Si−O結合を生じ、このSi−
O結合が後の熱処理において酸素Oの拡散を妨げたりす
ることなく真に相互に構成元素が拡散した相互拡散層が
形成される。例えば第2電極として酸化インジウム錫を
用いた場合には、酸化インジウム錫中にシリコンが拡散
しかつアモルファスシリコン中に酸素や錫やインジウム
が拡散した状態を有する相互拡散層を形成することがで
き、この相互拡散層の存在により、アモルファスシリコ
ンのバンドギャップは実効的に増大することになり、第
2電極と光導電体層との電位障壁が高められることにな
る。
〔発明の実施例〕
以下に、本発明実施例の光電変換素子について図面を参
照しつつ説明する。
本発明実施例の光電変換素子は、第1図に平面図を、第
2図にそのA−A断面を示すごとく絶縁性のガラス基板
1とこのガラス基板上に所定形状に着膜された複数個の
クロム(Cr)電極2とさらにこの上に一体的に形成さ
れたアモルファスシリコン層3と、アモルファスシリコ
ン層3の上部に形成された拡散層4を介して、アモルフ
ァスシリコン層3の上に一体的に形成された透光性の酸
化インジウム錫(ITO)電極5とより構成されている。
ここでクロム電極2の膜厚は約3000Å、アモルファスシ
リコン層3の膜厚は約1μm、酸化インジウム錫電極の
膜厚は0.1μmである。
次に、上記光電変換素子の製造方法について説明する。
まず、ガラス基板1上に、電子ビーム蒸着法でクロム薄
膜を約3000Åの厚さに着膜する。このとき、基板温度は
250℃とする。次いでフォトリソグラフィにより、所望
の形状に分割し、複数個のクロム電極2を形成する。
更に、プラズマ化学蒸着法(プラズマCVD法)により、
光導電体としてのアモルファスシリコン層を1μm堆積
する。作製条件としては、モノシラン(SiH4)ガスを使
用し、基板温度200〜300℃、圧力0.2〜0.5トル
(Torr)電力密度20〜70mw/cm2である。
続いて、DCスパッタリング法により、透明電極として
酸化インジウム錫膜を約0.1μm着膜する。着膜条件
としては、ターゲットに酸化インジウム錫(90mol%
酸化インジウムIn2O3+10mol%酸化錫sno2)を使用
し、酸素分圧0.5〜1.5×10-4Torr、全圧(アル
ゴンAr+酸素O)=1〜5×10-3Torr基板温度1
0〜40℃とし、電力密度は最初30mw/cm2で100Åの
膜厚となるまで着膜した後、200mw/cm2とし、合わせて
0.1μmとなるまで着膜する。
そして最後に、200℃の酸素+アルゴン(Ar)雰囲気中
又は大気中で、約30分間処理を行なう。
このようにして形成された光電変換素子の電流−電圧特
性を第3図に示す。第3図中、横軸は電圧(V)、縦軸は
電流(A)を示し、曲線Aは光電流−電圧特性曲線、曲線
Bは暗電流の電流−電圧特性曲線を示している。
測定にあたり、クロム電極側をアース電位にとり、酸化
インジウム錫膜側に負バイヤスを印加した。また、光電
流を測定する際の光源としては緑色螢光灯を使用し、照
度は100ルクス(lx)となるように調整した。
比較の為に、従来の光電変換素子の特性曲線を点線で示
す。点線C、点線Dは夫々、従来の光電変換素子の光電
流の電流−電圧特性曲線、暗電流の電流−電圧特性曲線
を示す。この従来の光電変換素子は、曲線A,Bで示し
た本発明実施例の光電変換素子と比較して、拡散層4を
持たない−すなわち、製造工程においては最後の熱処理
を行なわない−点が異なるのみで、他はすべて同様であ
り、測定条件も同じである。
曲線A,Bおよび点線C,Dの比較から明らかなように
本発明の光電変換素子は従来の光電変換素子に比べて暗
電流が大幅に低減されており、明暗比は1桁以上も改善
されている。
更に、酸化インジウム錫電極の着膜条件について考察す
る。
比較の為に、アルモファスシリコン層の形成までは、同
様に行ない、DCスパッタリングの際、電力密度を最初
から200mw/cm2とし、着膜速度を高めて、酸化インジウ
ム錫電極を形成し、同様の熱処理工程を経て形成された
光電変換素子の光電流、暗電流特性曲線を、夫々1点鎖
線E,Fで示す。測定条件は、本発明実施例の測定条件
と同様である。
曲線A,Bと1点鎖線E,Fとの比較から明らかなよう
に、DCスパッタリング法による酸化インジウム錫膜の
初期の着膜速度が速いと、熱処理による拡散工程を経て
も暗電流の量はほとんど低減されず、かえって高められ
ている。従って明暗比も悪い。
第4図及び第5図は夫々、本発明実施例及び従来の光電
変換素子におけるアモルファスシリコン−酸化インジウ
ム錫接合面の近傍での元素組成をオージェ分析により調
べた結果を示すものである。一般にオージェ分析では、
元素の特定しかできないが、Siの場合は酸化によりエ
ネルギーシフトが13eV(共立出版株式会社刊行志水
・吉原編著「実用オージェ電子分光法」第106ページ
参照)であり、酸化の有無を同定することが可能であ
る。ここではキセノン(Xe)ガスによるイオンエッチン
グにより酸化インジウム錫膜側からアモルファスシリコ
ン側へエッチングを行いつつ、O,Sn,In,Si,
Si−Oのエネルギー位置の出力ピークの高さを測定
し、第4図および第5図にプロットしたものである。第
4図、第5図いずれにおいても、縦軸は、含有率(%)、
横軸はエッチング時間(分)を示している。
第4図から明らかなように、本発明実施例の光電変換素
子においては、酸化インジウム錫とアモルファスシリコ
ンの接合部で、酸化インジウム錫膜中にシリコンSi
が、アモルファスシリコン中に酸素O、インジウムI
n、錫Snが相互拡散している。そして、si-O結合の際
に現われる特徴的なピークが現われないことから、アモ
ルファスシリコン中に拡散した酸素のうちシリコンと直
接結合しているものは少なく、むしろ、そのほとんど
が、酸化インジウム錫の微結晶もしくはアモルファスと
してアモルファスシリコン中に拡散しているものと考え
られる。
第5図は、第4図に、測定結果を示された光電変換素子
よりも、酸化インジウム錫膜をDCスパッタリング法に
よって着膜する際の電力密度を上げ、着膜速度を高めた
ものについて測定したもので、酸化インジウム錫とアモ
ルファスシリコンの接合部にシリコン−酸素(Si-O)の
結合ピークが現われており、接合部で反応が起り、酸化
シリコンSiO2と化してしまい、相互拡散はほとんど行な
われていないことがわかる。
このように酸化シリコンSiO2が形成される理由として
は、スパッタリングの際、初期の電力密度が高い為に、
スパッタリング中にシリコン−シリコン(Si-Si),シ
リコン−水素(Si-H)の結合が切れて、酸素Oと結合する
為と考えられる。
〔発明の効果〕
以上、説明してきたように、本発明によれば、光導電体
としてのアモルファスシリコン層を、第1電極と金属酸
化物よりなる透光性の第2電極とによって挾持してなる
サンドイッチ構造の光電変換素子において、金属酸化物
とアモルファスシリコン層との接合部に、酸素Oがシリ
コンと直接接合して,Si−O結合を生じ、このSi−
O結合が後の熱処理において酸素Oの拡散を妨げたりす
ることなく、相互に構成元素が拡散した相互拡散層を形
成することにより、アモルファスシリコンのバンドギャ
ップが広がっているものと考えられる。すなわちITO
成分の拡散したアモルファスシリコンは、アモルファス
シリコン中にInやOが含有されているため、バルクの
アモルファスシリコンとは異なり、電子親和度も変化し
バンドギャップも変化しているものと考えられる。一
方、また従来の構造の場合のようにアモルファスシリコ
ン層とITO層との界面に酸化シリコン層が形成されて
いると界面の酸化シリコンに正の電化がトラップされ実
効的な電位障壁の高さが下がる。このように本発明の構
造によれば、従来のようにアモルファスシリコン層とI
TO層との界面に酸化シリコン層が形成されている場合
に比べ、酸化インジウム錫とアモルファスシリコン間の
電子に対する電位障壁が高められ、酸化インジウム錫側
からアモルファスシリコン中への電子の注入が抑制され
る結果、暗電流を低減することが可能となり、明暗比が
大幅に改善される。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明実施例の光電変換素子の平面図、第2
図は、第1図のA−A断面図、第3図は本発明実施例及
び従来の光電変換素子の電流−電圧特性曲線を示す図、
第4図は、本発明実施例の光電変換素子の接合部の組成
元素の分析結果を示す図、第5図は、第4図に示された
結果と比較するための従来例についての分析結果を示す
図である。 1……基板、2……クロム電極、3……アモルファスシ
リコン層、4……拡散層、5……酸化インジウム錫電極 A……本発明実施例の光電変換素子における光電流の電
流電圧特性曲線 B……同暗電流の電流電圧特性曲線 C,E……従来例の光電変換素子における光電流の電流
電圧特性曲線 D,F……同暗電流の電流電圧特性曲線。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】光電電体としてのアモルファスシリコン層
    を、 第1電極と、金属酸化物からなる透光性の第2電極とで
    挟持してなる光電変換素子において、 前記第2電極とアモルファスシリコン層との接合部に、
    構成元素であるSiとOとが結合することなく相互に構
    成元素が拡散し、電位障壁を高めるように構成された相
    互拡散層を有することを特徴とする光電変換素子。
  2. 【請求項2】前記金属酸化物が、酸化インジウム錫、酸
    化錫、酸化カドミウム錫のうちのいづれかであることを
    特徴とする特許請求の範囲第1項記載の光電変換素子。
  3. 【請求項3】基板上に第1電極を形成する第1電極形成
    工程と、 光導電体層としてのアモルファスシリコン層を形成する
    光導電体層形成工程と、 前記アモルファスシリコン層に相互反応を生じないよう
    に、粒子エネルギーを抑制しつつ、前記アモルファスシ
    リコン層上に金属酸化物からなる第2電極を形成する第
    2電極形成工程と、 前記アモルファスシリコン層と前記第2電極との接合部
    に、構成元素であるSiとOとが結合することなく相互
    に構成元素が拡散してなる相互拡散層を形成すべく、酸
    素含有雰囲気中で150〜250℃に加熱する加熱工程
    とを含むことを特徴とする光電変換素子の製造方法。
JP58102164A 1983-06-08 1983-06-08 光電変換素子およびその製造方法 Expired - Lifetime JPH0634407B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP58102164A JPH0634407B2 (ja) 1983-06-08 1983-06-08 光電変換素子およびその製造方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP58102164A JPH0634407B2 (ja) 1983-06-08 1983-06-08 光電変換素子およびその製造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS59227173A JPS59227173A (ja) 1984-12-20
JPH0634407B2 true JPH0634407B2 (ja) 1994-05-02

Family

ID=14320068

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP58102164A Expired - Lifetime JPH0634407B2 (ja) 1983-06-08 1983-06-08 光電変換素子およびその製造方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH0634407B2 (ja)

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5846074B2 (ja) * 1979-03-12 1983-10-14 三洋電機株式会社 光起電力装置の製造方法
JPS57152174A (en) * 1981-03-13 1982-09-20 Hitachi Ltd Manufacture of light receiving device

Also Published As

Publication number Publication date
JPS59227173A (ja) 1984-12-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4196438A (en) Article and device having an amorphous silicon containing a halogen and method of fabrication
US20080047603A1 (en) Front contact with intermediate layer(s) adjacent thereto for use in photovoltaic device and method of making same
JPS6249672A (ja) アモルフアス光起電力素子
KR100659044B1 (ko) 산화아연 박막을 가지는 태양전지 및 그 제조 방법
JPS59143362A (ja) パツシベ−シヨン膜
JPH0226394B2 (ja)
JPH0634407B2 (ja) 光電変換素子およびその製造方法
JP3196155B2 (ja) 光起電力装置
JPH0473305B2 (ja)
CN103151417B (zh) 光感测元件及其制作方法
JPH0221664B2 (ja)
JP2000012879A (ja) 光電変換素子用透明電極およびそれを用いた光電変換素子
JP4187328B2 (ja) 光起電力素子の製造方法
JPS6024078A (ja) 光起電力装置
JPH05275725A (ja) 光起電力装置及びその製造方法
JPH0664935B2 (ja) 透明導電膜およびその形成方法
JP2000277766A (ja) 光起電力素子及びその製造方法
JPS6152992B2 (ja)
JP2975751B2 (ja) 光起電力装置
JPH0575153A (ja) 光電変換素子用透明導電膜及びその製造方法
JPS6284571A (ja) 多層構造型アモルフアス太陽電池
JPS6095977A (ja) 光起電力装置
Ri et al. Amorphous Silicon Image Sensor: Characteristics of an ITO/a-Si: H Junction
JPS59172783A (ja) 光センサ
JPH04212474A (ja) 薄膜太陽電池の製造方法