JPS5882564A - 非晶質シリコン受光素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 不発８Ａは非晶質薄膜を用いた原稿中長密着形シリコン
受光素子に関するものでめる。

現在、読取素子としてＭＯＢ％ＣＯＤ等のＩＣ技術を用
いた半導体センナが広く用いられている。

しかし半導体センサはチップの制約からアレイ長は２０
〜３０−のものしか得られず、従ってレンズＩＩ＄を用
いた縮少光学系が必畳になる。この為光路長が大きくな
り装置のコンノダクト化には大きな間融となっていた。

それ故これらの欠点ｔｐｓｐする方法としてｊｊｓ巾と
同一寸法をもち原稿に＃′！ｉ？！密着した形て読みと
る事の出来る薄膜センサの一発が進められている。これ
迄光半導体上に対向して電極會並べるタイプ（以下プレ
ーナ蓋という）や半導体をはさんで一方に透明電極を設
けるタイプ（以下サンドイッチ型という）が報告されて
いるがプレーナ蓋では光応答速皺が遅く、又サンドイッ
チ臘ではピンホール勢によるリークで欠陥ピットが発生
しやすいという欠点を有していた。また非晶質シリコン
を用いたサンドインチ型構成と［、て例えば％開１１８
５６−２７８４．５６−２８５くし ６５が知られているが、それぞれｐ−ｎ接合やショット
キー接合を設けるという複雑な構造てあり、このため各
ビットの感度にバラツキを生む原因となっていた。また
プロセスも複雑で時間を喪するものであった。

本発明は上記の欠点を補うべく、構造が簡単で、光応答
速度の速い、欠陥のない原稿中の薄膜読取素子を提供す
ることを目的とする。

上記目的は基板上に設けられたくし状下地電極該くし状
電極上に設けられたｉ型又はｐ型非晶質シリコン層、１
１型又はｐ型非晶質シリコン層上に、該くし状電極と交
叉する方向に設けられた上側電極から成る受光素子に於
て、該くし状下地電極又は該上側電極材料として、該ｉ
型又ｔｉＰ［非晶質シリコン層との反応性のない金属を
用いることにより達成することができる。

史に該くし状下地電極又は該上側電極材料と１て、Ｃｒ
及びＣｒ合金、又はＮｉ及びＮｉ合金、鏡面化したＭｌ
又は酸化アルミを用いると好適である。

以下添付図面を用いて本４明を詐細に説明する。

本発明のセンサ構造を諏１図に示す。−に示す株に本発
明に係る受光素子５ｔｉ基板１上に於て子牛導体である
アモルファスシリコンからなる光半導体３を両ＩＩＩ″
ＩＪ・らそれぞれの電極２，４ではさんだ構造である。

第１図は基板と反対餉すなわち図の上方から光入射する
場合を示してあり？−の時はバイアス電圧は上部電極（
透明電極）を負にした方がよい。このサンドイッチ構造
にした受光素子の光応答時間を測定したところ第２図に
示す様に０．２ｍ８以下の良好な結果が得られた。

また本構造におりるＤＣＩ−Ｖ特性の引時、暗時の場合
を第３図に示した。

次に第１１に示した本発明の受光素子５０作表プロセス
をｖ；ｉ８Ａする。基板として鏡面研摩したガラスある
いはグレーズしたセラミック基板１（ガラス粉末を焼結
し、平滑化した基板を言う）を用いた。この基板上にア
ルミ岬のガ定の金輌で受光素子及び配線のパターニング
をする。続いてグロー放電法あるいはりアクティブスパ
ッタ法にて水素化アモルファスシリコンを蒸着する。′
Ｍ＆に光入射側透明電極としてＩＴＯ（Ｉｎ！偽５ｎｏ
ｖ　）をスパッタ蒸着する。ガラス基板を用いた場合に
１よガラス基板側から入射を可能とする為ＩＴＯを下地
電極とする事も容易である。また更に素子の安定化の為
に透明電極の上に表面ノ臂ツシペーション膜（即ち、ち
つ化膜又は酸化膜による保饅膜）を作製する公知の手法
を用いると好適である。

第４−に第１図に示した本素子の平面図を示す。

下地電極２のみを、Ｒターンニングすれば残る一方は一
様につける事で素子間の分離をはかる事か出来る。これ
は光半導体３であるａ−８ｉ−Ｈ（水嵩ドープアモルフ
ァスシリコン）の暗時の伝導度が低い為に可能である。

これに比してｐ−１−ｎ接合ではｐｎ層の伝導度が高い
為上下両電極共にノソター二ｙグする必要があるので複
ｌｌ５１に製造工程を要する。

本発明者らは実験を重ねた結果、本素子構造に於いては
下地金属２の選択及びその表面処理によって欠陥の発生
が太きく左右される事を見出した。

これは下地金ｌＩ４を設けた後、ｔｇｘけｐ臘無定型シ
リコン層３ｔグロー放電咎によシ着躾すると、従来用い
られていた金又轢ミルキー状Ｍ勢を下地金ｊｌｉｉ（電
＠）として用いた場合は着膜時一部下地金属と無定型シ
リコンが反応しく無定形シリコンが結晶化し導伝性の結
晶シリコンが発生する）１異常成長が起る結果、導通等
の欠陥の生じる事が判明した。この点について解明をお
こなった所、下地電極として、ｃｒ　ｔ　Ｎｔを用いた
時欠陥のない素子が得られた。またｇはミルキー状の蒸
着では欠陥が発生するが、鏡面化した蒸着では欠陥のな
い素子！得られる事が判明した。

又ｕＦｉ表面を酸化処理する事により欠陥をηくす為に
大きな効果が得られた。

以下本発明による実施例について説明する。

実施例 基板１としてガラス基板を用いた（ただし、グレーズさ
れたセラミツタ基板を用いる事も可ｆ６る）。続いて電
子ビーム蒸着で約３００ＯＡ（：：ｒ會成長させ所定の
バターニングをフオトリ゛ノグラフイーで形成した。次
にシランガス（Ｓｉｔ（４）のグロー放電によってアモ
ルファスシリコン膜３を約１μ形成した。この場合、基
板１１度（Ｔｓ）−２００〜３００℃、放電圧力（ｐ）
　＝　０．２〜ｌ　’ｌ’ｏｒｒ　。

極版間距離−４０閤　ＲＦ−ぞワー（Ｐ　）＝１０〜ｉ
ｏｏｗ、ガス流量（ｒ　）＝１０〜５０　ＳＣＣＭ（５
ｔａｎｄａｒｄ　Ｃｒｂｉｃ　ａｍ　（２５℃、１気圧
）〕（Ｓｉｆｔ４）の作成条件で約１　ｈｒで着膜した
。更に透明導電膜４としてＩ　Ｔ　Ｏ（Ｉｎｄｉｕｍ　
Ｔｈ１ｎ　０ｘｉ−ｄｅ　）をＤＣス／ｅツタリングで
約１５０　＋１　Ａ　（Ｏｔ分圧１．５Ｘ１０　　Ｔｏ
ｒｒ　　）マスク蒸着した本素子５を用いて読堆テスト
を行なった結果、明暗比の静特性約４０　（１０、動特
性（２５０Ｈｚ）で約２０゜感ｄｉ　１０　ｆＡ／ｌｕ
ｘ　　１００　μ口、光応答速度０２ｍ５ｅｃ以下を得
た。

尚、本実施例＃′１ａ−８ｉ−Ｈ膜にｎｏｌｉ−ｄｏｐ
ｅ型膜を用いているが当該分野で＃′ｉ、良く知られて
いる様に暗時の伝導層をおさえ、明暗比を向上させる為
にｚロン（Ｂ）等の３価のドーピング剤を５〜１０　Ｕ
　ｐｐｍ　ａｏｐｅ　Ｉ７Ｐ型とする事は南効な手段で
あ６゜ 下地金輌として本実施例ではＣｒｆ用いているがＣｒｈ
２５ｔ１℃でデポジットした通常のＡＩなどｆＣ比して
セン賃の欠陥動声生させにくい金属として有効である。

以上実施−１として下地電極としてｃｒｗＮｉ＋Ｍ面化
Ｍ、酸化アルミ等について述べたが、無定型シリコン着
膜時、結晶化勢の異常成長を起さない導体であれば、ど
の様なものも有効である。

又本発明では下地電極について述べたが、本発明の主旨
から、対向電極に於ても有効であるＩｌｌは君を待たな
い。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る受光素子の断面図であり、第２図
は本発明に係る受光素子の光応答速度（動物性）を示し
た図であり、第３図は本発明に係る受光素子のＤＣ電流
−電圧特性（静特性）を示す図であり、第４図は第１図
に示した素子の平面図である。 （図中符号） ｔ　嘉４−ｈｔ　ｌ　箋 第　　１　　図 第　　２　　図 第　　３　　図 バイアス電圧（Ｖ） 第　　４　　図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　基板上に設けられたく１状下地電極、該く【状電極
   上に設けられたｌ型又はｐ型非晶質シリコン層、しｉ型
   又はｐｌｕ非晶非晶質シリコ上層上該くし状′＃Ｍ＠Ａ
   と交叉する方向に輪けられた上側電から成る受光素子に
   於て、該くし状下地物極又は該上伸電極材料として、該
   ｉ型又はｐ型非晶資シリコン層との反応性のない金属を
   用いた事を％命とする非晶質シリコン受光素子、 ２　該くし状）地電極又Ｆｉ咳上側電極材料として、Ｃ
   ｒ及びＣｒ合金、又ｌｌ１Ｎｉ及びＮｉ合金、鏡面化し
   たＭ１又Ｆｉ酸化アルミを用いる事を特徴とする％？：
   ＃４求の範囲第１項に記載の非晶質シリコン受光素子１
   ．