JPS60133764A - 固体撮像素子 - Google Patents
固体撮像素子Info
- Publication number
- JPS60133764A JPS60133764A JP58241435A JP24143583A JPS60133764A JP S60133764 A JPS60133764 A JP S60133764A JP 58241435 A JP58241435 A JP 58241435A JP 24143583 A JP24143583 A JP 24143583A JP S60133764 A JPS60133764 A JP S60133764A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- solid
- photoconductor
- state image
- layer
- image sensor
- 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.)
- Pending
Links
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
- H10F30/00—Individual radiation-sensitive semiconductor devices in which radiation controls the flow of current through the devices, e.g. photodetectors
- H10F30/10—Individual 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
- H10F30/15—Individual 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
- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
- Light Receiving Elements (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は固体撮像素子に関する。
本発明は光応答、光感度の優れた固体撮像素子（以下光
センサと略す、）を提供することを目的１− としたものである。
センサと略す、）を提供することを目的１− としたものである。
近年、光センサー材料として、プラズマＣＶＤ法、スパ
ンＪ リング法等で形成する非晶質シリコン（α−５ｉ
）の研究が盛んに行われて因る。該材料は数原子パーセ
ントから数十原子パーセントの水素又はハロゲンを含有
し、可視光（８５０ｍ７−８００ｔｖｍ）での光感度に
優れている、暗電流が少ない等の特性を有して卦り、該
光センサーは位置決め用の光センサ−、文字や図形を読
み取る光センサ−、イメージセンサ−、ラインセンサー
等の用途に期待されてｂる。
ンＪ リング法等で形成する非晶質シリコン（α−５ｉ
）の研究が盛んに行われて因る。該材料は数原子パーセ
ントから数十原子パーセントの水素又はハロゲンを含有
し、可視光（８５０ｍ７−８００ｔｖｍ）での光感度に
優れている、暗電流が少ない等の特性を有して卦り、該
光センサーは位置決め用の光センサ−、文字や図形を読
み取る光センサ−、イメージセンサ−、ラインセンサー
等の用途に期待されてｂる。
従来、該α−ＳＺを用いた光センサーの基本構造を第１
図又は第２図に示す、１１ 、 ＩＩ’、 ２１ 、２
１’は光キャリアーの収集電極、１２，２２はα−ＳＺ
等の光導電体層、１３．Ｚ３はガラス、石英、セラミッ
ク等の絶縁基板である。第１図に示した様な光センサー
をプレーナ型固体撮像素子と呼ぶ（光電流が基板と平行
に流れる。）、又、第２図に示した様な光センサーをサ
ンドイッチ型固体撮像素子と呼ぶ（光電流が基板と垂直
方向に流れる。）。
図又は第２図に示す、１１ 、 ＩＩ’、 ２１ 、２
１’は光キャリアーの収集電極、１２，２２はα−ＳＺ
等の光導電体層、１３．Ｚ３はガラス、石英、セラミッ
ク等の絶縁基板である。第１図に示した様な光センサー
をプレーナ型固体撮像素子と呼ぶ（光電流が基板と平行
に流れる。）、又、第２図に示した様な光センサーをサ
ンドイッチ型固体撮像素子と呼ぶ（光電流が基板と垂直
方向に流れる。）。
２−
該プレーナ型固体撮像素子は該サンドイッチ型固体撮像
素子に比して、基板や収集電極の平担度や光導電体のゴ
ミ等によるピンホールの影響が小さ騒ため、不良率の発
生率が小さく製造が容易であるが、光導等が遅ｂ、等の
欠点を有して−だ。
素子に比して、基板や収集電極の平担度や光導電体のゴ
ミ等によるピンホールの影響が小さ騒ため、不良率の発
生率が小さく製造が容易であるが、光導等が遅ｂ、等の
欠点を有して−だ。
（：ｆａｐａｎｅｓｅ Ｊｏｙｒｎａｌ ｏｆ Ａｐｐ
ｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ、 Ｖｏｌ。
ｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ、 Ｖｏｌ。
２１（１９８２） ８ｕｐｐｌｅｍｅｎｔ ２１−１．
ＰＰ、２５１−２５６）本発明はかかるプレーナ型固
体撮像素子の欠点を欠除したもので、以下、本発明につ
いて実施例に基づき詳しく説明する。
ＰＰ、２５１−２５６）本発明はかかるプレーナ型固
体撮像素子の欠点を欠除したもので、以下、本発明につ
いて実施例に基づき詳しく説明する。
最初に、本発明の原理について説明を行う。
一般に光を光導電体層内２に入射すると光導電体層内に
正孔−電子対が形成され、外部より電圧を印加すると該
正孔−電子対がそれぞれ負極の収集電極姉は正孔、正極
の収集電極には電子が収集され、外部には光の強弱が電
流値の強弱として検出される。このとき、正孔、Ｘ電子
の再結合寿命をτｈ。
正孔−電子対が形成され、外部より電圧を印加すると該
正孔−電子対がそれぞれ負極の収集電極姉は正孔、正極
の収集電極には電子が収集され、外部には光の強弱が電
流値の強弱として検出される。このとき、正孔、Ｘ電子
の再結合寿命をτｈ。
τｅ５移動度をμｈ、μｅとすると、正孔、電子の移動
距離Ａｈ、Ｂｅは ！ん ： τんμＡＥ ・ ・ ・ ■８− Ａｅ ＝ τｅμｅＥ ・ ・ ・■ たソし、Ｅは光導電体層内の電界の強さを示す。
距離Ａｈ、Ｂｅは ！ん ： τんμＡＥ ・ ・ ・ ■８− Ａｅ ＝ τｅμｅＥ ・ ・ ・■ たソし、Ｅは光導電体層内の電界の強さを示す。
又、光導電体層の長さをＷとすると、Ｗよりｍ。
！ｅのｂずれか一方が大きｂ場合、光導電体層に入射さ
れる光を切った場合でも外部に検知される電流はすぐに
はＯＫはならず、電流はｒｈ又はτｅの緩和時間をもっ
て減少する。
れる光を切った場合でも外部に検知される電流はすぐに
はＯＫはならず、電流はｒｈ又はτｅの緩和時間をもっ
て減少する。
従来のα−ＳＺのプレーナ型固体撮像素子は前述の原因
のため光応答が１０ ｍｓ以上と遅かった。本発明は収
集電極と光導電体層の間に元素周期表中第１［−ｂ族、
又は第ｖ−ｂ族を用ｐｐｍ〜５％原子数パーセント混入
した非晶質シリコン半導層を設け、該半導体層内のＡｈ
、Ａｅを小さくする事によ、す、該半導体層内で正孔又
は電子を消滅せしめ、光応答を向上させた。
のため光応答が１０ ｍｓ以上と遅かった。本発明は収
集電極と光導電体層の間に元素周期表中第１［−ｂ族、
又は第ｖ−ｂ族を用ｐｐｍ〜５％原子数パーセント混入
した非晶質シリコン半導層を設け、該半導体層内のＡｈ
、Ａｅを小さくする事によ、す、該半導体層内で正孔又
は電子を消滅せしめ、光応答を向上させた。
第８図に本発明の実施例の断面図を示す。
３１ 、３１’ハアルミニウム、ニクロム、クロム等の
収集電極、３２は非晶質シリコン光導電体層、３３はガ
ラス、石英等の絶縁基板、あけ本発明のボロン。
収集電極、３２は非晶質シリコン光導電体層、３３はガ
ラス、石英等の絶縁基板、あけ本発明のボロン。
アルミニウム、の周期表中第１−ｂ族を混入した４−
非晶質シリコン半導体層、３５は本発明のリンの周期表
中第ｖ−ｂ族を混入した非晶質シリコン層で６１、半導
体層である。
中第ｖ−ｂ族を混入した非晶質シリコン層で６１、半導
体層である。
本実施例の製造方法は石英等の絶縁基板上に非晶質シリ
コン光導電体層３２をシラン（ＳｉＨ，） 、ジシラン
（ＳｊａＨｓ） ｙ又は、四弗化シラン（ＳｊＦ４）を
水素（Ｈり、アルゴン（Ａ？”） ｅヘリウム（Ｈｅ）
等のガスで希釈し、プラズマＣＶＤ法により作成しく第
４図（ａ））、所定の大きさ、たとえば１００ｒｒＬＡ
Ｘ １００噺等の大きさとフォトエツチングを行う（第
４図（６） ）、次にＨ！、 Ａ７又はＨ＃等で希釈し
た５（Ｈ４゜Ｓｚ２：Ｅ、 、又はＢ１Ｉｒ４ 、ｌＣ
ホｏ ン（Ｂ＊”ｓ ） ｅ 三塩化ホウ素（ＢＣ＃ａ
） ａ三弗化ホウ素、又はトリエチルアルミニウム（Ａ
Ａ（ＣｇＨａ）ｓ ）を混合し、プラズマＣＶＤ法によ
り本発明の周期表第１［−ｂ族を混入した非晶質シリコ
ン半導体層３４を作成しく第４図（ｃ）、所定の大きさ
にエツチングを行う（第４図（→）。
コン光導電体層３２をシラン（ＳｉＨ，） 、ジシラン
（ＳｊａＨｓ） ｙ又は、四弗化シラン（ＳｊＦ４）を
水素（Ｈり、アルゴン（Ａ？”） ｅヘリウム（Ｈｅ）
等のガスで希釈し、プラズマＣＶＤ法により作成しく第
４図（ａ））、所定の大きさ、たとえば１００ｒｒＬＡ
Ｘ １００噺等の大きさとフォトエツチングを行う（第
４図（６） ）、次にＨ！、 Ａ７又はＨ＃等で希釈し
た５（Ｈ４゜Ｓｚ２：Ｅ、 、又はＢ１Ｉｒ４ 、ｌＣ
ホｏ ン（Ｂ＊”ｓ ） ｅ 三塩化ホウ素（ＢＣ＃ａ
） ａ三弗化ホウ素、又はトリエチルアルミニウム（Ａ
Ａ（ＣｇＨａ）ｓ ）を混合し、プラズマＣＶＤ法によ
り本発明の周期表第１［−ｂ族を混入した非晶質シリコ
ン半導体層３４を作成しく第４図（ｃ）、所定の大きさ
にエツチングを行う（第４図（→）。
同様に、’Ｈ２，Ａ？−又はＨ，等で希釈したＢ１Ｈ４
、Ｂ＠ ２Ｈ６、又は５ａＦ４にホスフィン（Ｐ”ｓ）
又はアルシン（ＡｓＨ２）等に混合しプラズマＣＶＤ法
によｐ本発明５− の周期計表第ｖ−ｂ族と混入した結晶質シリコン半導体
層３５を作成する（第４図（ｇ） 、 （ｆ））、最後
に４＃ 、 ＮｉＣｒ 、 Ｃｒ等の収集積３１ 、３
１’を真空蒸着法又はスパッタ法で形成する。
、Ｂ＠ ２Ｈ６、又は５ａＦ４にホスフィン（Ｐ”ｓ）
又はアルシン（ＡｓＨ２）等に混合しプラズマＣＶＤ法
によｐ本発明５− の周期計表第ｖ−ｂ族と混入した結晶質シリコン半導体
層３５を作成する（第４図（ｇ） 、 （ｆ））、最後
に４＃ 、 ＮｉＣｒ 、 Ｃｒ等の収集積３１ 、３
１’を真空蒸着法又はスパッタ法で形成する。
第５図に本実施例のプレーナ型固体撮像素子の光応答特
性を示す。αは光源のパルス波形、βが本実施例の電流
応答波形である。γは従来のプレーす型固体撮像素子の
応答波形である。
性を示す。αは光源のパルス波形、βが本実施例の電流
応答波形である。γは従来のプレーす型固体撮像素子の
応答波形である。
従来のプレーナ型固体撮像素子に比して本実施例のプレ
ーナ型固体撮像素子は数十倍以上応答も速く、高圧型や
多色型のイメージセンサ−やラインセンサーに用いる事
ができ有用である。
ーナ型固体撮像素子は数十倍以上応答も速く、高圧型や
多色型のイメージセンサ−やラインセンサーに用いる事
ができ有用である。
本実施は両収集電極に半導体層を設ける構造であるが、
片側だけに設けても光応答は改善されることが確認でき
た。
片側だけに設けても光応答は改善されることが確認でき
た。
又、第１１−ｂ族を混入した半導体層を両収集電極に設
けても光応答が改善できた。
けても光応答が改善できた。
本発明による固体撮像素子は高速型のファクシミリ、複
写機、プリンター用の固体撮像素子に応用でき有用であ
る。
写機、プリンター用の固体撮像素子に応用でき有用であ
る。
６一
第１図は従来のプレーナ型固体撮像素子の断面図である
。 第２図は従来のサンドイッチ型固体撮像素子の断面図で
ある。 第８図は本実施例のプレーナ型固体撮像素子の断面図で
ある。 第４図（ａ）〜（ｇ）は本実施例の固体撮像素子の各製
造時断面図である。 第５図は本実施例及び従来のプレーナ型固体撮像素子の
光応答波型である。 １１ 、１１’、 ２］ 、 ２］’、 ３］ 、 ３
１’・・収集電極１２ 、２２ 、３２・・・１１１１
１１・・光導電体層３４ 、３５・・・・・本発明の半
導体層β・・・本発明の固体撮像素子の光応答波形γ・
・・従来の固体撮像素子の光応答波形以 上 出願人 株式会社諏訪精工舎 代理人 弁理士最 上 務 ７− 第１図 〉１ 第２図 第３図 冠 Ａ ＬＪ ３ Ｑ ＄ ← ５′ −ノ −ノ
。 第２図は従来のサンドイッチ型固体撮像素子の断面図で
ある。 第８図は本実施例のプレーナ型固体撮像素子の断面図で
ある。 第４図（ａ）〜（ｇ）は本実施例の固体撮像素子の各製
造時断面図である。 第５図は本実施例及び従来のプレーナ型固体撮像素子の
光応答波型である。 １１ 、１１’、 ２］ 、 ２］’、 ３］ 、 ３
１’・・収集電極１２ 、２２ 、３２・・・１１１１
１１・・光導電体層３４ 、３５・・・・・本発明の半
導体層β・・・本発明の固体撮像素子の光応答波形γ・
・・従来の固体撮像素子の光応答波形以 上 出願人 株式会社諏訪精工舎 代理人 弁理士最 上 務 ７− 第１図 〉１ 第２図 第３図 冠 Ａ ＬＪ ３ Ｑ ＄ ← ５′ −ノ −ノ
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 ■ シリコンを含有する光導電体層１２．及び１対の収
集電極１１ 、１１’から成るブレーナ型の固体撮像素
子において、該光導電体層と該収集電極の間に半導体層
を設けた事を特徴とする固体撮像素子。 ■ 前記半導体層を水素又はハロゲンを含有する非晶質
シリコンに元素周期表中用１ｉ−ｂ族、第ｖ−ｂ族を１
０ ｐｐｍ〜５％原子数パーセント混入した事を特徴と
する特許請求の範囲第一項記載の固体撮像素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58241435A JPS60133764A (ja) | 1983-12-21 | 1983-12-21 | 固体撮像素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58241435A JPS60133764A (ja) | 1983-12-21 | 1983-12-21 | 固体撮像素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60133764A true JPS60133764A (ja) | 1985-07-16 |
Family
ID=17074258
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58241435A Pending JPS60133764A (ja) | 1983-12-21 | 1983-12-21 | 固体撮像素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60133764A (ja) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59167075A (ja) * | 1983-03-11 | 1984-09-20 | Canon Inc | フオトセンサ |
-
1983
- 1983-12-21 JP JP58241435A patent/JPS60133764A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59167075A (ja) * | 1983-03-11 | 1984-09-20 | Canon Inc | フオトセンサ |
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