JPH0950771A - 撮像デバイスおよびその製造方法 - Google Patents

撮像デバイスおよびその製造方法

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JPH0950771A
JPH0950771A JP7202009A JP20200995A JPH0950771A JP H0950771 A JPH0950771 A JP H0950771A JP 7202009 A JP7202009 A JP 7202009A JP 20200995 A JP20200995 A JP 20200995A JP H0950771 A JPH0950771 A JP H0950771A
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JP
Japan
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image pickup
vapor deposition
blocking layer
manufacturing
pickup device
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Application number
JP7202009A
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English (en)
Inventor
Hirobumi Ogawa
博文 小川
Kenji Samejima
賢二 鮫島
Tadaaki Hirai
忠明 平井
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.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 撮像デバイスの光導電性ターゲットを製造す
る工程において、正孔注入阻止層が再現性良く形成す
る。 【構成】 図1(a)の蒸着ボート11に密度60%以上
の酸化物焼結体の蒸着材料12を充填し、回転円板上1
7に、表面をイオンエッチングした透光性ガラス基板1
8上に透光性電極を形成して配置し、真空抵抗加熱蒸着
法により蒸着ボートに通電し、上記酸化物焼結体を加熱
蒸発せしめ、回転円板上の各基板に正孔注入阻止層を形
成する。 【効果】 暗電流が小さく、画面欠陥を改善した撮像管
ターゲットを有する撮像デバイスを実現できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、撮像デバイスに係り、
特にSeを主体とする非晶質半導体からなる光導電膜を
有する撮像デバイスに関する。
【0002】
【従来の技術】撮像デバイスの一例として、透光性電極
又は走査電子ビームから電荷の注入を阻止した構造から
なる光導電性ターゲットを有する撮像管は阻止形撮像管
と呼ばれている。阻止形撮像管では、透光性電極又は走
査電子ビームから光導電膜への正孔又は電子の注入が阻
止される構造になっているため、暗電流、残像が少ない
等の優れた特徴を有する。非晶質半導体を光導電膜とし
て用いる阻止形撮像管は、例えば、特公昭52−300
91号公報等に記載されている。また、上記撮像管の正
孔注入阻止層については、例えば、特公昭54−176
33号公報等に記載されている。
【0003】上記光導電性タ−ゲットを有する阻止形撮
像管を製造する工程において、従来、正孔注入阻止層は
蒸着材料に、酸化物の粉末を用いて真空抵抗加熱蒸着法
により形成されていた。
【0004】図2は従来の阻止形撮像管の原理的構造図
である。同図(a)は撮像管の概略断面図、同図(b)は阻
止形構造をなす光導電性ターゲットの概略断面図であ
る。同図(a)において、1は透光性ガラス基板、2は透
光性電極、3は光導電体層、4は電子銃、5は外囲器、
6は走査電子ビームである。同図(b)において、7は正
孔注入阻止層、8は光導電膜、9は電子注入阻止層であ
る。
【0005】また、この阻止形撮像管の光導電膜に高い
電界を印加し、膜内で電荷のアバランシェ増倍を生じせ
しめて高い感度を得る技術も提案されている。例えば、
テレビジョン学会技術報告、第10巻、No45、1〜
6頁、'87−1(Jan,1987)に記載されている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術による撮
像デバイスでは、正孔注入阻止層形成の再現性や特性が
必ずしも良くなった。また、透光性電極と正孔注入阻止
層との界面および正孔注入阻止層と光導電膜との界面の
局所的なブレークダウンに伴う白点状の画面欠陥(以下
単に白キズと称す)が発生しやすいという欠点があっ
た。特に、光導電膜の内部でアバランシェ増倍現象が生
ずる程の電圧を印加して動作させた場合は、上記白キズ
が増加する問題があった。また、暗電流も0.15nA
とまだ大きかった。
【0007】本発明の目的は、正孔注入阻止層形成の再
現性が良く、且つ暗電流が小さくて、画面欠陥が生じに
くい撮像デバイスの製造方法を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、撮像デバイスを製造する工程において、透
光性電極と光導電膜の間の正孔注入阻止層を、酸化物焼
結体を蒸着材料に用いて真空蒸着法により形成すること
により達成される。また、上記酸化物焼結体の密度が、
60%以上で、形状が、蒸着ボートの内部形状と同一で
あること、蒸着材料が、CeO2、Al23、GeO2
SiO、VO3、MgO、ZnO2及びNb25の各酸化
物焼結体の少なくとも一者からなること、形成した正孔
注入阻止層の膜厚が5nm以上、50nm以下にするこ
とにより達成される。
【0009】
【作用】本発明では、図2(b)の透光性電極2上に、蒸
着材料として、酸化物焼結体を用いて真空蒸着法で形成
した正孔注入阻止層を用いる。これにより先に述べた正
孔注入阻止層が再現性良く形成できるようになり、暗電
流や白キズ発生が減少した。また、従来の蒸着材料に比
べて蒸着速度が速いため、真空抵抗加熱蒸着法を用いる
場合には、同一膜厚が低い電流値で蒸着できる。その結
果、基板温度をさほど上げることなく蒸着できるので、
基板上の透光性電極が劣化されにくい。
【0010】図1(a)は、本発明に使用した正孔注入阻
止層を形成するための真空抵抗加熱蒸着装置の概略図を
示す一例である。図中の11は蒸着ボート、12は蒸着
材料、13は電流端子、14はシールド、15はシャッ
ター、16は回転軸、17は回転円板、18は基板、1
9は膜厚モニタ、20は回転モーター、21はベルジャ
ー、22はメインバルブ、23はリークバルブである。
図1(b)は回転円板17の上面図である。
【0011】本発明では、図1(a)の蒸着ボート11に
蒸着材料として、例えば、CeO2焼結体12を充填
し、回転円板17上に透光性ガラスに透光性電極が形成
された基板18を配置し、該回転円板を所定速度で回転
させ、蒸着装置内を高真空に排気する。次に、蒸着ボー
トに通電し、CeO2焼結体を加熱蒸発せしめ、蒸着ボ
ートからの蒸発量が一定になるように制御する。安定な
蒸発量が得られるようになったら、シャッター15を開
き、回転円板上の各基板にCeO2焼結体を蒸着し、C
eO2からなる正孔注入阻止層を得る。この場合、Ce
2焼結体の蒸発量は、シャッターの開閉とは無関係
に、常に膜厚モニタ19を用いて、電流値により蒸発速
度が所定の値になるように制御することができる。以上
のようにして、正孔注入阻止層を形成したところ、蒸着
源に酸化物焼結体を用いると従来の粉末を用いる場合に
比べて(1)熱が均一にかかりやすい、(2)原料の小さな
粉が飛来しない、(3)安定的に蒸発する、(4)蒸着速度
が早く、且つ広い範囲でコントロールできることなどが
判った。従って、本方法によれば、透光性電極上に良質
の酸化物正孔注入阻止層を再現性よく得ることができ
る。
【0012】以上に述べた方法により正孔注入阻止層を
形成する工程を行ったのち、例えば、図2(b)に示すよ
うな光導電膜8、電子注入阻止層9を順次堆積形成し、
電子銃を内蔵する撮像管匡体に組み込み、光導電形撮像
管を得る。
【0013】図3は本発明の方法により製造した阻止形
撮像管における電流−電圧特性の一例を示す図である。
この場合、光導電膜にはSeを主体とする膜厚2μmの
非晶質半導体を用いている。信号電流は印加電圧の増加
とともに増大し、のち一旦飽和傾向を示すが、更に印加
電圧を高めると、Se系非晶質層内で電荷の増倍が起っ
て信号電流が急激に増倍し、利得が1より大になる。図
中の領域Aがアバランシエ増倍領域である。図からわか
るように、印加電界140V/μmで、暗電流が0、0
8nA以下の阻止形撮像管を得ることができる。このよ
うに、暗電流は従来の0.15nAに比べ約半分にな
る。また、同様に、印加電界145V/μmで、暗電流
が50PA/mm2以下の積層型撮像素子を得ることが
できる。このように、暗電流は従来の100PA/mm
2に比べ約半分になる。
【0014】正孔注入阻止層の形成において、蒸着材料
に粉末を使用して製造した撮像管では、膜の再現性が必
ずしもよくなく、暗電流やモニタ上に白キズが発生しや
すい問題があったが、上記暗電流を低く抑えるだけでな
く、白キズも少なくなり、より高い電圧での動作が可能
となって十分な増倍効果が得られる。
【0015】酸化物焼結体の形状が、蒸着ボートの内部
形状と同一であることが望ましい。蒸着ボートの内部形
状より小さいと熱伝導が悪くなり好ましくない。また、
蒸着材料としては、CeO2、Al23、GeO2、Si
O、VO3、MgO、ZnO2及びNb25の各酸化物焼
結体の中の少なくとも一者からなることが望ましい。ま
た、蒸着材料の密度が60%より小さいと、膜の再現性
が悪く、白キズが発生しやすい。
【0016】図4は正孔注入阻止層の形成において、蒸
着材料が密度75%のCeO2焼結体を用いた場合と、
蒸着材料がCeO2粉末を用いた場合の蒸着速度を示
す。CeO2焼結体の方が約2倍早い。従って、同一膜
厚が低い電流値で蒸着できるため、基板温度をさほど上
げることなく蒸着できるので、基板上の透光性電極が劣
化されにくい。
【0017】蒸着速度は0.25nm/min以上、1.5n
m/min以下が望ましく、0.25nm/minより遅い速度
で蒸着すると、蒸着時間が長くなり、基板温度があがっ
て好ましくない。1.5nm/minより速い速度で蒸着す
ると、正孔注入阻止層が凹凸状の粗面になり、膜の微少
凹凸によって画面欠陥が発生しやすい。
【0018】正孔注入阻止層の膜厚は5nm以上、50
nm以下が望ましく、5nmより小さい膜厚では、充分
な正孔注入阻止能が得られず、50nmより大きい膜厚
では、凹凸状の粗面になり、暗電流が大きなったり又は
画面欠陥が発生しやすい。
【0019】以上に述べた方法により、上記焼結体材料
を用いると再現性良く正孔注入阻止層の成膜が出来るよ
うになり、暗電流が小さく、白キズ発生が減少した撮像
デバイスを得ることができる。
【0020】また、真空蒸着法としては上記の真空抵抗
加熱蒸着法以外の、例えば、電子ビーム蒸着法、イオン
プレーティング蒸着法等も用いることができる。
【0021】
【実施例】以下、本発明の具体的実施例について説明す
る。
【0022】実施例1 図1に示す真空抵抗加熱蒸着装置を用いて、図1(a)の
蒸着ボート11に密度80%のNb25焼結体12を蒸
着材料として充填し、回転円板17上に、表面を500
nmイオンエッチングした上に透光性電極を形成した透
光性ガラス基板18を配置する。蒸着装置内を1nTo
rr以下に排気し、該回転円板を毎分50回転の一定速
度で回転させる。次に、蒸着ボートに通電し、上記Nb
25焼結体を加熱蒸発せしめ、蒸着ボートからの蒸発量
が一定になるように制御する。安定な蒸発量が得られる
ようになったら、シャッター15を開き、回転円板上の
各基板にNb25を蒸着し、Nb25からなる正孔注入
阻止層を20nmの厚さに形成する。その上に光導電膜
としてSeを主体とする非晶質半導体を2μmの厚さに
形成する。さらにその上に電子注入阻止層として多孔質
Sb23を100nmの厚さに蒸着し、電子銃を内蔵し
た撮像管匡体に組み込んで阻止形構造の光導電形撮像管
を得る。
【0023】実施例2 実施例1と同じ装置を用いて、表面を500nmイオン
エッチングした透光性ガラス基板上に透光性電極を形成
し、その上に蒸着材料として、密度75%のCeO2
結体を用いて、実施例1と同様の方法により、CeO2
からなる正孔注入阻止層を15nmの厚さに形成する。
その上に光導電膜としてにSeを主体とする非晶質半導
体を4μmの厚さに形成する。さらにその上に電子注入
阻止層としてAs2Se3を100nmの厚さに形成す
る。さらにその上に画素電極としてAu、Al又はCr
金属電極を形成する。次に、上記透光性ガラス基板とは
別の基板上に走査回路を有する信号読み出し電極を形成
した後、上記透光性ガラス基板上光電変換部とを導電性
のマイクロバンプで接続させ積層型撮像素子を得る。
【0024】実施例3 実施例1と同じ装置を用いて、表面を500nmイオン
エッチングした透光性ガラス基板上に透光性電極を形成
し、その上に蒸着材料として、密度75%のCeO2
結体を用いて、実施例1と同様の方法により、CeO2
からなる正孔注入阻止層を15nmの厚さに形成する。
その時の蒸着速度は0.6〜0.75nm/minである。そ
の上に光導電膜としてにSeを主体とする非晶質半導体
を2μmの厚さに形成する。さらにその上に電子注入阻
止層として多孔質Sb23を100nmの厚さに蒸着
し、電子銃を内蔵した撮像管匡体に組み込んで阻止形構
造の光導電形撮像管を得る。
【0025】図5は、本発明を実施した光導電形撮像管
における白キズ低減効果の一例を示す図である。図中曲
線aは正孔注入阻止層の蒸着材料に粉末を使用した場
合、曲線bは本発明を実施した場合の光導電形撮像管に
おける白キズ発生率の電圧依存性を示したものである。
領域B、すなわち、光導電膜内でまだ電荷の増倍が生じ
得ない電圧領域では白キズ発生率は極めて低く、差はほ
とんどみとめられないが、領域A、すなわち、光導電膜
内で電荷の増倍が生じる動作電圧領域では、本発明を実
施することにより撮像管の白キズが低減することが明ら
かである。
【0026】
【発明の効果】本発明によれば、正孔注入阻止層が再現
性良く形成でき、暗電流が小さく、画面欠陥を改善した
撮像デバイスが実現できる。従って、白キズ発生を伴う
ことなしにターゲット電圧を高めた状態で撮像管を使用
することができ、光導電膜内でのアバランシェ増倍によ
る高感度の良質な画像が得られるなどの効果がある。
【0027】
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を実施するための真空抵抗加熱蒸着装置
の概略図である。
【図2】本発明による阻止形撮像管の概略断面図であ
る。
【図3】本発明を実施した撮像管における電流−電圧特
性を示す図である。
【図4】本発明を実施した密度75%のCeO2焼結体
を蒸着材料に用いた場合と、従来のCeO2粉末を用い
た場合の蒸着速度の比較を示す図である。
【図5】本発明の撮像管における白キズ低減効果の一例
を示す構造図である。
【符号の説明】
1…透光性ガラス基板、2…透光性電極、3…光導電体
層、4…電子銃、5…外囲器、6…走査電子ビーム、7
…正孔注入阻止層、8…光導電膜、9電子注入阻止層、
11…蒸着ボート、12…蒸着材料、13…電流端子、
14…シールド、15…シャッター、16…回転軸、1
7…回転円板、18…基板、19…膜厚モニタ、20…
回転モーター、21…ベルジャー、22…メインバル
ブ、23…リークバルブ。

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】少なくとも透光性基板と、該基板上に設け
    られた透光性電極と、該電極上に設けられた正孔注入阻
    止層と、該阻止層上に非晶質半導体を主体とする光導電
    膜からなる撮像デバイスを製造する工程において、上記
    正孔注入阻止層を、酸化物焼結体を蒸着材料に用いて真
    空蒸着法により形成することを特徴とする撮像デバイス
    の製造方法。
  2. 【請求項2】上記酸化物焼結体の密度が、60%以上で
    あることを特徴とする請求項1記載の撮像デバイスの製
    造方法。
  3. 【請求項3】上記酸化物焼結体の形状が、蒸着ボ−トの
    内部形状と同一であることを特徴とする請求項1又は2
    に記載の撮像デバイスの製造方法。
  4. 【請求項4】上記蒸着材料が、CeO2、Al23、G
    eO2、SiO、VO3、MgO、ZnO2及びNb25
    の各酸化物焼結体の少なくとも一者からなることを特徴
    とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載の撮像デバ
    イスの製造方法。
  5. 【請求項5】上記正孔注入阻止層の膜厚が、5nm以
    上、50nm以下であることを特徴とする請求項1乃至
    4のいずれか一項に記載の撮像デバイスの製造方法。
  6. 【請求項6】上記光導電膜が、Seを主体とする非晶質
    材料からなることを特徴とする請求項1乃至5のいずれ
    か一項に記載の撮像デバイスの製造方法。
  7. 【請求項7】印加電界140V/μmで、暗電流が0、
    08nA以下であることを特徴とする阻止形撮像管。
  8. 【請求項8】印加電界145V/μmで、暗電流が50
    PA/mm2以下であることを特徴とする積層型撮像素
    子。
  9. 【請求項9】請求項1乃至6のいずれか一項に記載の製
    造方法により作製した撮像デバイスを上記光導電膜内で
    電荷のアバランシェ増倍が生ずるほどの電界で動作させ
    ることを特徴とする撮像デバイス。
JP7202009A 1995-08-08 1995-08-08 撮像デバイスおよびその製造方法 Pending JPH0950771A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008244070A (ja) * 2007-03-27 2008-10-09 Fujifilm Corp 放射線検出器
JP2010033738A (ja) * 2008-07-25 2010-02-12 Nippon Hoso Kyokai <Nhk> 撮像デバイス

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