JPH0644451B2 - 撮像管タ−ゲツトの製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、受光面にＳｅを主体とする光導電膜を用いた
ホトダイオード形撮像管ターゲットに係り、特に長時間
動作中における焼付の増加や信号電流の変動を抑制した
良好な撮像管ターゲットを再現性良く製造する方法に関
するものである。

〔発明の背景〕

非晶質Ｓｅは光導電性を示し、一般にｐ形導電性を有す
るとともにｎ形導電性の材料と整流性接触をなすことか
ら、この特徴を生したホトダイオード形の撮像管ターゲ
ットを作ることができる。この場合Ｓｅは長波長光に対
する感度を持たないので、これを改善するためにＳｅ層
の一部にＴｅを添加する方法がとられている（特公昭５
２−３００９１，特公昭５６−４１１４５号公報）。

第１図は、従来技術による赤色増感ターゲットの構造の
一例を示したもので、１は透光性基板、２は酸化スズ，
酸化インジウム、またはこれらの混合物から成るｎ形の
透光性導電膜、３はＳｅ−Ａｓ−Ｔｅからなるｐ形光導
電層、４はＳｅ−Ａｓからなるｐ形光導電層、５は多孔
質のＳｂ_２Ｓ_３からなる走査電子ビームランデング層で
ある。整流性接触はｎ形透光性導電膜２とｐ形光導電膜
４との間に形成される。ｐ形光導電膜３および４に含ま
れている成分のうち、Ｓｅはｎ形透明導電膜２と接触し
て整流性接触を形成する母体としての材料であり、Ｔｅ
は上述したように赤色光に対する感度を増強するための
成分であり、ＡｓはＳｅを主体とする非晶質膜の粘性を
高め、熱的安定性を高めるための成分である。多孔質Ｓ
ｂ_２Ｓ_３層５は走査電子ビームのランデングを補助する
ほかに、走査電子がｐ形光導電膜４に注入するのを防止
する働きがある。

撮像管では透明導電膜を電子ビーム走査面に対して正に
バイアスして用いるため、第１図のごとき撮像管ターゲ
ットでは透明導電膜２からの正孔の注入と走査電子の注
入が阻止されていわゆるホトダイオード形の動作を示
し、暗電流が少く、また入射光の時間変化に対する信号
の応答（残像）が早いなどの良好な撮像特性が得られ
る。

しかしながら、上記撮像管ターゲットを長時間にわたっ
て連続動作をすると、焼付の増加や信号電流の変動をき
たすおそれがあり、また量産的見地から見れば特性の再
現性が必ずしも充分ではないなどの欠点があった。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、非晶質Ｓｅを主体とする撮像管ターゲ
ットの長時間動作における焼付の増加や信号電流の変動
を抑制した良好な受光面を再現性良く製造する撮像管タ
ーゲットの製造方法を提供することである。

〔発明の概要〕

上記目的を達成するために、本発明においてはＳｅを主
体とする光導電膜を蒸着法により堆積する際に、基板を
適正な温度に加熱保持して形成することを骨子とする。

発明者らによれば、Ｓｅを主体とするホトダイオード形
撮像管ターゲットの製造条件と撮像管特性との関係を詳
細に調査検討した結果、撮像管ターゲットを長時間連続
動作した際の焼付の増加や信号電流の変動、ならびに特
性の再現性は、Ｓｅを主体とする受光面を形成する際の
基板温度に極めて大きく依存することを見い出した。

以下具体的に図面を用いてくわしく説明する。第２図は
本発明を適用し得る撮像管ターゲット用受光膜の具体的
構造の一例を示したものである。この例では赤色光感度
を増すためのＴｅは透明導膜との界面に当る膜厚ゼロの
位置には全く存在せず（３ａの部分）、膜厚５００Åの
部分から急速に濃度を増し、膜厚１０００Åにわたって
添加されている（３ｂの部分）。３ａおよび３ｂの部分
に添加されているＡｓはＳｅの熱的安定性を高めるため
のものである。３ｃの部分にはＳｅ中にＡｓが膜厚１０
００Åにわたって一様な勾配で減少するごとく添加され
ている。Ｓｅ中のＡｓは上述の熱的安定性を改善する作
用の他に、電子に対する深い局在捕獲準位を作り、負の
空間電荷を形成する性質がある。３ｃの部分はこの性質
を利用して、入射光の吸収して信号電流の大部分を発生
する３ａおよび３ｂの部分に有効に内部電界を与えるた
めの増感補助層である。４の部分は撮像管ターゲットの
静電容量を減らして残像を少くするための層で、この例
では耐熱性を高めるためにＡｓが一様な濃度で添加され
ている。このようなターゲットを基板を加熱制御するこ
となしに真空蒸着によって作成した場合の光電流の印加
電界依存性の一例を第３図に示す。図中のＦｓは光電流
が飽和し始める電界である。上述の方法で作成したター
ゲットでは、Ｆｓの再現性が必ずしも充分ではなく、３
×１０^４〜６×１０^４Ｖ／cmの範囲で変動する。この場
合、Ｆｓが小さすぎると、通常の動作電界強度で用いた
際に、第２図３ａの部分と透明導電膜の間の整流性接触
が損なわれて暗電流が増加し易く、一方Ｆｓが大きすぎ
ると通常の動作電界強度での感度が不足する。このよう
なＦｓの変動は、膜形成中の基板温度の再現性の悪さに
起因する。第４図(a)に蒸着中の基板温度変化の一例を
示す。基板を常温にして蒸着を開始しても、蒸着源から
の輻射熱により、基板温度は若干増加する。この増加の
仕方は、初期の基板温度，蒸着レートに大きく依存す
る。このような基板温度の変動により、Ｓｅ膜の性質が
異なり、Ｆｓが変動する。

第４図(b)は本発明を説明するための基板温度制御の一
例である。この例では、堆積開始時から堆積完了まで基
板温度を４５℃一定に保って膜形成を行う。このような
基板加熱蒸着により、Ｆｓの変動が１／５以下になり、
再現性が大幅に改善される。一般に、基板温度が低いと
Ｆｓは大きく、基板温度が高くなるとＦｓは小さくな
る。従って基板加熱蒸着により撮像管ターゲットを得る
場合には、第２図の３ｃの部分の膜厚やＡｓ添加量を減
らしてＦｓが最適となるように調整することが望まし
い。

第５図は膜堆積時の基板温度と撮像管ターゲットを２４
時間連続動作した時の焼付の関係を示したものである。
焼付は、Ｔｅ添加濃度４０重量％以下のターゲットで
は、膜堆積時の基板温度が高くなるにつれて一旦減少
し、さらに上昇すると逆に増加する。従って膜堆積時の
基板温度は６０℃以下であることが必要で、さらに望ま
しくは３０℃以上５０℃以下が適当である。また、Ｔｅ
添加濃度が４０重量％以上のターゲットでは基板加熱蒸
着を行うと逆に焼付が増加し効果はない。

以上のように基板加熱蒸着を行うことにより、特性の再
現性ならびに長時間動作した場合の焼付が改善できるこ
とが明らかであるが、これらの基板加熱蒸着効果を得る
ための堆積中の基板温度プロファイルは、第４図(b)に
示した様に堆積中一定である必要はなく、時間と共に変
化していてもかまわない。この場合、堆積開始時の基板
温度が高すぎると、堆積初期の膜が正常に形成されず、
島状に形成されたり、膜の部分的結晶化が発生したりす
ることにより、界面での特性の面内一様性が失なわれ、
整流接合特性が損なわれ、暗電流が増加する可能性があ
る。このようなことから、堆積初期の基板温度を、堆積
中で最も低い温度に制御しておくことが有効である。

次に、第６図に、本発明を適用し得る撮像管ターゲット
用受光膜の具体的構造の別の例を示す。

この例では、Ｔｅは透明導電膜との界面にあたる膜厚ゼ
ロの位置には全く存在せず（３ａ′の部分）膜厚５００
Åの部分から急速に濃度を増し、３０％の濃度で膜厚１
０００Åにわたって添加されている（３ｂ′の部分）。
Ａｓは３ａ′の部分には６％、３ｂ′の部分には３％の
濃度で一様に分布している。３ｃ′の部分の膜厚は５０
Å、その部分のＡｓ濃度は２０％で一様に分布してい
る。また、この部分にはＧａＦ_３が１５００ppmの濃度
で一様に分布している。このような構造をもつターゲッ
トでは強い光に対する焼付が少なく、また起動直後の感
度変化も少ない。このターゲットに適用し得る基板温度
制御の一例を第６図(b)に示す。

この例では堆積開始時の基板温度は３５℃であり、第６
図３ａ′の部分を堆積する間にこの温度を４０℃まで徐
々に増加させる。その後第６図３ｂ′の部分を、基板温
度を４０℃に保持したまま形成する。次に第６図３ｃ′
の部分を、基板温度を４５℃まで徐々に増加させながら
形成する。次に第６図４の部分を、４５℃から５０℃に
かけて徐々に昇温しながら形成する。この時、全層を通
じ、蒸着レートは３０ｎｍ／分とする。

この例の場合、前述した特性の再現性向上、長時間動作
した際の焼付低減の効果が得られることは勿論、さらに
長時間動作中の感度変動に対する改善効果が認められ
る。第７図は、１０ｘの白色光を照射して、通常の動
作電界強度で、２００ｈｒ連続動作させた場合の感度変
動率を示す。従来技術の範囲内で得られるターゲットで
は、第６図６に示すように、長時間動作によって感度が
減少する。しかし、本発明を適用して得られるターゲッ
トでは第６図７に示すように、上記感度変化が抑制され
る。

以上述べたような基板加熱蒸着を行なうための具体的方
法としては、基板ホルダーにヒーターを内蔵させて加熱
する方法、基板ホルダーに近接した位置にヒーターを設
け、輻射熱によって加熱する方法、また、ハロゲン・ラ
ンプ、赤外ランプ、白熱球、レーザー等の光源を加熱源
として基板ホルダーあるいは基板自身を加熱する方法等
がある。また、加熱源は必ずしも蒸着装置内に設ける必
要はなく、装置外に配置してもかまわない。さらに上記
方法の幾つかを組み合わせて用いることも可能である。
重要なことは、膜堆積基板が所望の加熱温度に制御でき
ることである。

また、基板加熱蒸着は、特公昭５３−３１８２９にある
ような回転蒸着法と組み合わせることも当然可能であ
る。この場合加熱源の構成により、基板温度は微視的に
は脈動することがあり得るが、ここで述べた基板温度と
は、そのような脈動を平均化した温度であるものとす
る。

以下、本発明を実施例に従って説明する。

〔発明の実施例〕

実施例１． ガラス基板上に酸化スズを主体とする透明導電膜を形成
し、さらに整流性接触補助層として、ＧｅＯ_２を２００
Å、ＣｅＯ_２を１５０Åの厚さに３×１０^−６Ｔｏｒｒ
の真空中で蒸着する。次に、基板温度を３０℃まで上昇
させ、Ｓｅ，Ａｓ_２Ｓｅ_３を別の蒸着ボートから１μｍ
〜６μｍの厚さに３×１０^−６Ｔｏｒｒの真空中で蒸着
する。この時Ａｓ濃度は３％とし、膜厚方向に一様に分
布させる。また、基板温度は、蒸着終了時に４５℃にな
るように時間と共に上昇させる。

実施例２． ガラス基板上に酸化スズを主体とする透明導電膜を形成
し、その上に基板温度を３０℃に保って、第１層とし
て、Ｓｅを１００〜５００Åの厚さに蒸着する。次に基
板温度を４０℃に昇温し、Ｓｅ，Ａｓ_２Ｓｅ_３，Ｔｅを
別々の蒸着ボートから蒸発させ、５００〜１０００Åの
厚さの第２層を形成する。この時、Ｔｅ濃度は２５〜３
５％、Ａｓ濃度は２％で膜厚方向に一様に分布させる。
次に基板温度を４５℃まで昇温し、増感補助層として、
Ｓｅ，Ａｓ，Ｉｎ_２Ｏ_３から成る第３層を５０〜９０Å
の厚さに蒸着する。第３層を蒸着する場合、Ｓｅ，Ａｓ
_２Ｓｅ_３，Ｉｎ_２Ｏ_３は別々の蒸着ボートから同時に蒸
発させる。この時Ａｓ濃度は２０％、Ｉｎ_２Ｏ_３濃度は
５００ppmで、膜厚方向に一様分布させる。次に基板温
度を４５℃に保持したまま、第４層としてＳｅとＡｓ_２
Ｓｅ_３を同時に蒸着し、全体の膜厚が６μｍとなるよう
にする。この時、Ａｓ濃度は２％とし、膜厚方向に一様
に分布させる。第１層から第４層までは２×１０^−６Ｔ
ｏｒｒの真空中で蒸着する。

実施例３． ガラス基板上に酸化インジウムを主体とする透明導電膜
を形成し、その上に、第１層としてＳｅ，Ａｓ_２Ｓｅ_３
をそれぞれ別の蒸着ボートから３００Åの厚さに蒸着す
る。Ａｓ濃度は６％で膜厚方向に一様に分布させる。ま
たこの時、蒸着開始時の基板温度は３０℃とし、蒸着終
了時にはそれが３５℃となるよう基板温度を制御する。
第１層の上に第２層として、Ｓｅ，Ａｓ_２Ｓｅ_３，Ｔｅ
をそれぞれ別の蒸着ボートから蒸着させ、５００Åの厚
さに蒸着する。Ｔｅ濃度は３５％、Ａｓ濃度は２％で膜
厚方向に一様に分布させる。基板温度は、蒸着中に３５
℃から４０℃まで、徐々に昇温させる。第２層の上に第
３層を蒸着する。第３層は、まず前半部として５０Åの
厚さにＳｅ，Ａｓ_２Ｓｅ_３，Ｉｎ_２Ｏ_３をそれぞれ別々
の蒸着ボートにより蒸着する。この部分のＡｓ濃度は２
５％、Ｉｎ_２Ｏ_３濃度は３００ppmで膜厚方向に一様に
分布させる。さらにその上に第３層の後半部として３０
Åの厚さにＳｅ，Ａｓ_２Ｓｅ_３，Ｉｎ_２Ｏ_３をそれぞれ
別々の蒸着ボートにより蒸着する。Ａｓ濃度は３％、Ｉ
ｎ_２Ｏ_３濃度は３００ppmで膜厚方向に一様に分布させ
る。第３層蒸着中の基板温度は４０℃から４３℃まで、
徐々に昇温させる。次にＳｅ，Ａｓより成る第４層を蒸
着し、全体の膜厚を４μｍとする。第４層のＡｓ濃度は
３％とし、膜厚方向に一様に分布させる。第４層蒸着時
の基板温度は、最初の３μｍを蒸着する間は、４３℃か
ら４５℃まで徐々に昇温させ、残りの部分では４５℃か
ら４０℃まで徐々に降温させる。第１層から第４層まで
の蒸着は２×１０^−６Ｔｏｒｒの真空中で行なう。

実施例４． ガラス基板上に酸化スズを主体とする透明導電膜を形成
し、さらに整流性接触補助層として、ＣｅＯ_２を３×１
０^−６Ｔｏｒｒの真空中で３００Åの厚さに蒸着する。
その上に第１層としてＳｅ，Ａｓ_２Ｓｅ_３，ＬｉＦを別
々の蒸着ボートから２００Åの厚さに蒸着する。この時
Ａｓ濃度は１０％、ＬｉＦ濃度は８００ppmで膜厚方向
に一様に添加する。また基板温度は３０℃で一定に保
つ。次に第２層としてＳｅ，Ａｓ_２Ｓｅ_３，Ｔｅ，Ｌｉ
Ｆを別々の蒸着ボートから６００Åの厚さに蒸着する。
この時のＡｓ濃度は２％、Ｔｅ濃度は３３％、ＬｉＦ濃
度は、第２層前半は４０００ppmで一様、後半は０ppmと
する。また基板温度は、第２層前半は３５℃、後半は４
０℃に保持する。次に第３層を蒸着する。第３層は、ま
ず、Ｓｅ，Ａｓ_２Ｓｅ_３，ＧａＦ_３を別々の蒸着ボート
から５０Åの厚さに蒸着する。この時Ａｓ濃度は２０
％、ＧａＦ_３濃度は１５００ppmで膜厚方向に一様に分
布させる。また基板温度は４０℃に保持する。さらにそ
の上からＳｅ，Ａｓ_２Ｓｅ_３を別々の蒸着ボートから３
００〜４５０Åの厚さに蒸着する。この時、Ａｓ濃度は
１０％で膜厚方向に一様に分布させる。また基板温度は
４３℃に保持する。次に、Ｓｅ，Ａｓより成る第４層を
蒸着する。第４層は、Ｓｅ，Ａｓ_２Ｓｅ_３を別々の蒸着
ボートから蒸着し、全体の膜厚が６μｍになるようにす
る。Ａｓ濃度は２．５％とし、膜厚方向に一様に分布さ
せる。また基板温度は４３℃から４５℃まで徐々に上昇
させる。

実施例５． ガラス基板上に酸化イジウムを主体とする透明導電膜を
形成し、さらに整流性接触補助層として、ＧｅＯ_２１５
０Å、ＣｅＯ_２１５０Åを４×１０^−６Ｔｏｒｒの真空
中で蒸着する。次に第１層を以下の手順で蒸着する。ま
ず、Ｓｅ，Ａｓ_２Ｓｅ_３、ＬｉＦを別々の蒸着ボートか
ら８０−２５０Åの膜厚に蒸着する。この時、Ａｓ濃度
は６％、ＬｉＦ濃度は１０００ppmとし、膜厚方向に一
様に分布させる。また、基板温度は３０℃に保持する。
次にＳｅ，Ａｓ_２Ｓｅ_３，ＬｉＦを別々の蒸着ボートか
ら６０Åの厚さに蒸着する。この時、Ａｓ濃度は１０
％、ＬｉＦ濃度は６０００ppmで膜厚方向に一様に分布
させる。また基板温度は３５℃に保持する。次に第２層
を次の手順で蒸着する。第２層はまず、Ｓｅ，Ａｓ_２Ｓ
ｅ_３，Ｔｅ，ＣａＦ_２を別々の蒸着ボートから３００Å
の厚さに蒸着する。Ａｓ濃度は２％、Ｔｅ濃度は３０
％、ＣａＦ_２濃度は２０００ppmで、膜厚方間に一様に
分布させる。また、基板温度は４０℃に保持する。次に
Ｓｅ，Ａｓ_２Ｓｅ_３，Ｔｅを別々の蒸着ボートから３０
０Åの厚さに蒸着する。Ａｓ濃度は２％、Ｔｅ濃度は３
３％で膜厚方向に一様に分布させる。基板温度は４０℃
に保持する。次に第３層を蒸着する。第３層はＳｅ，Ａ
ｓ_２Ｓｅ_３を別々の蒸着ボートから３００Åの厚さ蒸着
する。この時、Ａｓ濃度は３０％から２％まで、膜厚に
従って線形に減少するようにする。また、基板温度は４
３℃とする。次に基板温度を４５℃として、第４層を全
体の膜厚が５μｍとなるようにする。第４層はＳｅとＡ
ｓ_２Ｓｅ_３を別々の蒸着ボートから蒸着し、Ａｓ濃度
は、２％で膜厚方向に一様であるようにする。

実施例１〜５において、各例で述べられた方法によって
作成された膜上に、走査電子ビームのランディングを補
助する層であるＳｂ_２Ｓ_３を、２×１０^−１Ｔｏｒｒの
ＡｒあるいはＮ_２雰囲気中で５００〜７００Åの厚さに
形成し、撮像管ターゲット用受光膜を完成させる。

〔発明の効果〕

以上、本発明によれば、従来得られていた特性を損なう
ことなく、特性再現性にすぐれ、長時間動作時の焼付や
感度変動の少ない撮像管ターゲットを得ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来技術による撮像管ターゲットの断面図、第
２図は第１図に示したターゲットの主要部の成分分布を
示す図、第３図は光電流のＶ−Ｉ特性を示す図、第４図
は膜堆積中の基板温度変化を示す図、第５図は、基板温
度と焼付の関係を示す図、第６図は膜堆積中の基板温度
変化を示す図、第７図は長時間動作中の感度変動を示す
図である。 １……透光性基板、２……透明導電膜、３……ｐ型光導
電膜増感部分、４……ｐ型光導電膜、５……ビームラン
ディング補助層。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 平井 忠明 東京都国分寺市東恋ヶ窪１丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 井上 栄典 千葉県茂原市早野3300番地 株式会社日立 製作所茂原工場内 (72)発明者 野中 育光 千葉県茂原市早野3300番地 株式会社日立 製作所茂原工場内 (72)発明者 荻野 利男 千葉県茂原市早野3300番地 株式会社日立 製作所茂原工場内 (72)発明者 設楽 圭一 東京都世田谷区砧１−10―11 日本放送協 会放送技術研究所内 (72)発明者 山下 孝 東京都世田谷区砧１−10―11 日本放送協 会放送技術研究所内 (72)発明者 河村 達郎 東京都世田谷区砧１−10―11 日本放送協 会放送技術研究所内 (72)発明者 谷岡 健吉 東京都世田谷区砧１−10―11 日本放送協 会放送技術研究所内 (72)発明者 昼間 栄久 東京都世田谷区砧１−10―11 日本放送協 会放送技術研究所内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】少くともｎ形導電膜と、Ｓｅを主体とし、
   前記ｎ形導電膜との界面で整流性接触を形成するｐ形光
   導電膜とを有する撮像管ターゲットを製造する工程にお
   いて、基板を６０℃以下の温度に加熱保持した状態で光
   導電膜を蒸着により形成することを特徴とする撮像管タ
   ーゲットの製造方法。
2. 【請求項２】前記ｐ形光導電膜が、少くとも前記Ｓｅ層
   の一部に４０重量％以下のＴｅを含有することを特徴と
   する特許請求の範囲第１項記載の撮像管ターゲットの製
   造方法。