JPS60245184A - 光電変換素子 - Google Patents
光電変換素子Info
- Publication number
- JPS60245184A JPS60245184A JP59101001A JP10100184A JPS60245184A JP S60245184 A JPS60245184 A JP S60245184A JP 59101001 A JP59101001 A JP 59101001A JP 10100184 A JP10100184 A JP 10100184A JP S60245184 A JPS60245184 A JP S60245184A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- electrode
- metal
- amorphous silicon
- photoelectric conversion
- group atoms
- 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
- H10F77/00—Constructional details of devices covered by this subclass
- H10F77/50—Encapsulations or containers
Landscapes
- Transforming Light Signals Into Electric Signals (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】
産業上の利用分野
本発明はフォトセンサやリニアイメージセンサあるいは
光電変換膜積層型固体撮像装置に利用される光電変換素
子とその製造方法に関するものである。
光電変換膜積層型固体撮像装置に利用される光電変換素
子とその製造方法に関するものである。
従来例の構成とその問題点
２ベー。
従来、非晶質シリコンを用いた光電変換素子の構成例の
いくつかについて第１図に（ａ） 、 （ｂ）構造とそ
れに対応した模式的バンド図（Ｃり 、 （ｄ）を示す
。第１図（ａ）に示す構成では基板１０に適当な仕事関
数を持った金属１１を第１電極に選ぶことで作成できる
。例えば第１電極１１にＴａを用い、光電変換膜１２と
して水素化非晶質シリコン（以後、水素化非晶質シリコ
ンとＢ、Ｉｎ、Ｃ，Ｇｅ、Ｎ、Ｐ 。
いくつかについて第１図に（ａ） 、 （ｂ）構造とそ
れに対応した模式的バンド図（Ｃり 、 （ｄ）を示す
。第１図（ａ）に示す構成では基板１０に適当な仕事関
数を持った金属１１を第１電極に選ぶことで作成できる
。例えば第１電極１１にＴａを用い、光電変換膜１２と
して水素化非晶質シリコン（以後、水素化非晶質シリコ
ンとＢ、Ｉｎ、Ｃ，Ｇｅ、Ｎ、Ｐ 。
Ａｓ、Ｏ，Ｓ 、Ｂｅ、Ｔｅ、Ｆ、ＣＬのうち１つ以上
を含む非晶質シリコン化合物を非晶質シリコンと呼ぶ。
を含む非晶質シリコン化合物を非晶質シリコンと呼ぶ。
）を高周波スパッタリングでＡｒ とＨ２ガスにテ多結
晶シリコンをターゲットにし、反応性スパッタ法で約１
μｍ形成する。さらに抵抗加熱法にてＡｕを４００人第
２電極１３を形成する。このような素子の特性を電圧電
流特性で調べ、第２図２０に暗電流特性を示す。この特
性から明らかなように電極の影響により、高い暗電流特
性となっている。
晶シリコンをターゲットにし、反応性スパッタ法で約１
μｍ形成する。さらに抵抗加熱法にてＡｕを４００人第
２電極１３を形成する。このような素子の特性を電圧電
流特性で調べ、第２図２０に暗電流特性を示す。この特
性から明らかなように電極の影響により、高い暗電流特
性となっている。
また、前記と同様に第１図（ｂ）に示すように第２電極
１３からの注入を防ぐために非晶質シリコン３へ− １２と第２電極１３との間に不純物としてＢをドープし
たＰ型非晶質シリコン１４を挿入することで第２電極か
らの電荷注入を阻止することができる。このときの暗電
流特性を第２図２１に示す。
１３からの注入を防ぐために非晶質シリコン３へ− １２と第２電極１３との間に不純物としてＢをドープし
たＰ型非晶質シリコン１４を挿入することで第２電極か
らの電荷注入を阻止することができる。このときの暗電
流特性を第２図２１に示す。
このように暗電流特性２１は２０よりも低くおさえられ
ているものの、未だ不充分である。これは電荷の注入が
主に第１電極１１が支配的であり、金属と非晶質シリコ
ンの界面の問題、金属の非晶質シリコンに及ぼす影響の
ためと考えられる。
ているものの、未だ不充分である。これは電荷の注入が
主に第１電極１１が支配的であり、金属と非晶質シリコ
ンの界面の問題、金属の非晶質シリコンに及ぼす影響の
ためと考えられる。
このように暗電流が大きいために暗・光電流比が十分に
取れず、特にフォトセンサ、リニアイメージセンサや光
電変換膜積層型固体撮像装置に利用する光電変換素子と
して問題があった。
取れず、特にフォトセンサ、リニアイメージセンサや光
電変換膜積層型固体撮像装置に利用する光電変換素子と
して問題があった。
発明の目的
本発明はこのような従来の問題に鑑み、下地電極と非晶
質シリコンの界面の改善を行ない、良好な光電変換素子
を提供することを目的としたものである。
質シリコンの界面の改善を行ない、良好な光電変換素子
を提供することを目的としたものである。
発明の構成
本発明の光電変換素子は、■族原子または■族原子の１
つ以上を含む金属または金属酸化物を第１の電極とし、
水素化非晶質シリコン膜を形成し、この膜上に金属また
は金属酸化物よりなる第２の電極を有するものである。
つ以上を含む金属または金属酸化物を第１の電極とし、
水素化非晶質シリコン膜を形成し、この膜上に金属また
は金属酸化物よりなる第２の電極を有するものである。
実施例の説明
（実施例１）
第１図（ａ）を用いて本実施例を説明する。
ボロン（以下Ｂと記す）を５％含んだＣｒをターゲット
とし、スパッタリングで第１電極１１を形成する。次に
水素分圧０．２のアルゴンと水素ガスを用い、基板温度
２００℃で真空度５ｍＴｏｒｒで多結晶シリコンをター
ゲットとして、反応性スパッタリング法で非晶質シリコ
ン１２を約１μｍ堆積する。この上にｌｎ２−ｘＳｎｘ
Ｏ３（Ｘ＝０．１程度以下ＩＴＯと記す）の透明電極１
３を形成する。
とし、スパッタリングで第１電極１１を形成する。次に
水素分圧０．２のアルゴンと水素ガスを用い、基板温度
２００℃で真空度５ｍＴｏｒｒで多結晶シリコンをター
ゲットとして、反応性スパッタリング法で非晶質シリコ
ン１２を約１μｍ堆積する。この上にｌｎ２−ｘＳｎｘ
Ｏ３（Ｘ＝０．１程度以下ＩＴＯと記す）の透明電極１
３を形成する。
このような構造の光電変換素子にＩＴｏ側にプラス電位
を印加したときの電流−電圧特性を第３図に示す。第３
図の３ｏに示されるように本発明の素子では暗電流が低
くおさえられており、十分な素子特性を示している。
を印加したときの電流−電圧特性を第３図に示す。第３
図の３ｏに示されるように本発明の素子では暗電流が低
くおさえられており、十分な素子特性を示している。
６ペー、゛
（実施例２）
本発明の他の実施例を第１図（ｂ）を用いて説明する。
基板１０上にＭＯを第１電極１１として形成する。該第
１電極にイオン注入にてＢを２ Ｘ １０”／ｃｒＩの
ドーズ量を加速電圧６０ ＫｅＶで注入する。
１電極にイオン注入にてＢを２ Ｘ １０”／ｃｒＩの
ドーズ量を加速電圧６０ ＫｅＶで注入する。
該電極上に平行平板型高周波プラズマＣＶＤ装置で２０
％５ｉＨ４（Ｈ２希釈）ガスで０．５Ｔｏｒｒの圧力に
し、１３．５６ＭＨ２の高周波にてノくワー密度０．０
１〜０．１ Ｗ ／ ｃＩＩを印加し、水素化非晶質シ
リコン１２を約１μｍ堆積する。このときの基板温度は
２５０’Ｃである。つづいて導入ガスのみをガス流量比
ＳｉＨ４／（ＳｉＨ４＋ＣＨ４）＝０．２ でＢ２Ｈ６
／（ＳｉＨ４＋ＣＨ４）−１０〜１ｏ−５のガスに変え
、他の条件は前記と同様にして、水素化非晶質５ｉＣ（
Ｂドープ）１４を６〜１１００ｎ形成する。この上に透
明電極としてＩＴｏ１３を形成し、光電変換素子とする
。
％５ｉＨ４（Ｈ２希釈）ガスで０．５Ｔｏｒｒの圧力に
し、１３．５６ＭＨ２の高周波にてノくワー密度０．０
１〜０．１ Ｗ ／ ｃＩＩを印加し、水素化非晶質シ
リコン１２を約１μｍ堆積する。このときの基板温度は
２５０’Ｃである。つづいて導入ガスのみをガス流量比
ＳｉＨ４／（ＳｉＨ４＋ＣＨ４）＝０．２ でＢ２Ｈ６
／（ＳｉＨ４＋ＣＨ４）−１０〜１ｏ−５のガスに変え
、他の条件は前記と同様にして、水素化非晶質５ｉＣ（
Ｂドープ）１４を６〜１１００ｎ形成する。この上に透
明電極としてＩＴｏ１３を形成し、光電変換素子とする
。
該光電変換素子の第１電極１１を正電位としたときの暗
電流特性を第４図３１に示す。
電流特性を第４図３１に示す。
同時にＢを（ボロン）注入しない純ＭＯのとき６ベーン
の特性を３２に示し、ボロンのドーズ量を２ Ｘ １０
１５／ｃｒ１３３ 、２ Ｘ １０１６／Ｃｒｌ３４と
変化したときの暗電流特性をそれぞれ３３．３４に示す
。
１５／ｃｒ１３３ 、２ Ｘ １０１６／Ｃｒｌ３４と
変化したときの暗電流特性をそれぞれ３３．３４に示す
。
また、該素子に２．６５Ｌｘの光を照射したときの光電
流−電圧特性を３６に示す。このように暗・光電流比が
印加電圧８ｖ以下で２桁以上確保できる。また、純ＭＯ
を使用したときの光電流も前記光電流と同様の数値を示
し、このときの暗・光電流比は２桁以下であり、良好な
光電変換特性を示すことができない。
流−電圧特性を３６に示す。このように暗・光電流比が
印加電圧８ｖ以下で２桁以上確保できる。また、純ＭＯ
を使用したときの光電流も前記光電流と同様の数値を示
し、このときの暗・光電流比は２桁以下であり、良好な
光電変換特性を示すことができない。
次に本実施例２のときの第１電極と非晶質シリコンの界
面付近のＳ ＩＭＳ （５ｅｃｏｎｄａｒｙ ＩｏｎＭ
ａｓｓ ５ｐｅｃｔｒｏｓｉｏｐｙ ）結果を第６図に
示す。このようにＭｏ電極にイオン注入したＢが非晶質
シリコン側にも検出され、これが本発明での暗電流の低
下の要因となっている。
面付近のＳ ＩＭＳ （５ｅｃｏｎｄａｒｙ ＩｏｎＭ
ａｓｓ ５ｐｅｃｔｒｏｓｉｏｐｙ ）結果を第６図に
示す。このようにＭｏ電極にイオン注入したＢが非晶質
シリコン側にも検出され、これが本発明での暗電流の低
下の要因となっている。
（実施例３）
上記実施例（１）及び（２）の方法で作成した光電変換
素子を６×１０５ＴＯｒｒノ真空中で３ｏｏ℃で４゜７
／＼−７ 分間熱処理を行なった。このときの暗電流特性を第６図
に示す。実施例（１）のときの暗電流特性３゜が６１に
、実施例（２）のときの暗電流特性３１が６２に各々変
化し、より低暗電流特性を実現できる。また本効果は真
空中に限定されるものでなく、空気中やガス中でも同様
の効果がある。
素子を６×１０５ＴＯｒｒノ真空中で３ｏｏ℃で４゜７
／＼−７ 分間熱処理を行なった。このときの暗電流特性を第６図
に示す。実施例（１）のときの暗電流特性３゜が６１に
、実施例（２）のときの暗電流特性３１が６２に各々変
化し、より低暗電流特性を実現できる。また本効果は真
空中に限定されるものでなく、空気中やガス中でも同様
の効果がある。
以上述べてきたように本実施例（１） 、 （２） 、
（３）によれば第１電極にＢやＰを含有させることや
、素子形成後、熱処理を施すことで暗電流特性を低減せ
しめることができる。
（３）によれば第１電極にＢやＰを含有させることや
、素子形成後、熱処理を施すことで暗電流特性を低減せ
しめることができる。
なお、本発明における光電変換膜としての非晶質シリコ
ンは水素化非晶質シリコンに限定されるものでなく、非
晶質シリコンにＢ 、 Ｉｎ、 Ｃ、Ｇｅ 。
ンは水素化非晶質シリコンに限定されるものでなく、非
晶質シリコンにＢ 、 Ｉｎ、 Ｃ、Ｇｅ 。
Ｎ 、Ｐ 、Ａｓ、Ｏ，Ｓ 、Ｓｅ、Ｔｅ、Ｆ 、ＣＬ
などを含んだものあるいはこれらの複合膜であっても
何ら差障りはない。
などを含んだものあるいはこれらの複合膜であっても
何ら差障りはない。
また、本発明における電極に含ませるものとして、Ｂや
Ｐに限定されるものでなく、Ｉｎなどの■族原子や八８
などの■族原子であれば良い。
Ｐに限定されるものでなく、Ｉｎなどの■族原子や八８
などの■族原子であれば良い。
発明の効果
以上のように本発明は金属電極または金属酸化物電極に
Ｂ、Ｉｎなどの■族原子またはＰ、Ａｓなとの■族原子
の１つ以上を含ませることで該電極からの電荷の注力を
低下せしめ、暗・光電流比を大きくし、光電変換素子と
してのＳ／Ｎを良くすることができる。
Ｂ、Ｉｎなどの■族原子またはＰ、Ａｓなとの■族原子
の１つ以上を含ませることで該電極からの電荷の注力を
低下せしめ、暗・光電流比を大きくし、光電変換素子と
してのＳ／Ｎを良くすることができる。
第１図（ａ） 、 （ｂ）は光電変換素子の断面構造図
、第１図（Ｃ） 、 （ｄ）は同（ａ） 、 （ｂ）の
構造のバンドモデル図、第２図は従来例での暗電流特性
図、第３図は本発明の第１の実施例での暗電流特性図、
第４図は本発明の第２の実施例での暗・光電離特性図、
第５図は同第２の実施例でのＳＩＭＳ特性図、第６図は
第３の実施例の暗電流特性図である。 １０・・・・・・基板、１１・・・・・・電極、１２・
・・・・・非晶質シリコン、１４・・・・・・非晶質シ
リコン、１６・・川・透光性電極。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名＠１
図 （ｏＪ） （Ｃ） （ｂ） （ｄ） 第３図 ｔ。 賄ｆ０ 覚 ３０ ｆＯ （）ｔイジｒｉ２ノ ／６− 第４図 ＠、ｖＤ４ノｉ （ＶＪ 第５図
、第１図（Ｃ） 、 （ｄ）は同（ａ） 、 （ｂ）の
構造のバンドモデル図、第２図は従来例での暗電流特性
図、第３図は本発明の第１の実施例での暗電流特性図、
第４図は本発明の第２の実施例での暗・光電離特性図、
第５図は同第２の実施例でのＳＩＭＳ特性図、第６図は
第３の実施例の暗電流特性図である。 １０・・・・・・基板、１１・・・・・・電極、１２・
・・・・・非晶質シリコン、１４・・・・・・非晶質シ
リコン、１６・・川・透光性電極。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名＠１
図 （ｏＪ） （Ｃ） （ｂ） （ｄ） 第３図 ｔ。 賄ｆ０ 覚 ３０ ｆＯ （）ｔイジｒｉ２ノ ／６− 第４図 ＠、ｖＤ４ノｉ （ＶＪ 第５図
Claims (2)
- （１）■族原子または■族原子の１つ以上を含む金属捷
たは金属酸化物よりなる第１の電極と、金属または金属
酸化物よりなる第２の電極と、前記第１、第２の電極間
に形成された非晶質シリコン膜とを有してなる光電変換
素子。 - （２）■族原子またはＶ族原子を、金属または金属酸化
物の第１電極にイオン注入で含有させることを特徴とす
る特許請求の範囲第１項記載の光電変゛検素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59101001A JPS60245184A (ja) | 1984-05-18 | 1984-05-18 | 光電変換素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59101001A JPS60245184A (ja) | 1984-05-18 | 1984-05-18 | 光電変換素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60245184A true JPS60245184A (ja) | 1985-12-04 |
Family
ID=14289029
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59101001A Pending JPS60245184A (ja) | 1984-05-18 | 1984-05-18 | 光電変換素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60245184A (ja) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5828878A (ja) * | 1975-07-28 | 1983-02-19 | ア−ルシ−エ−・コ−ポレ−シヨン | 半導体装置 |
| JPS58201356A (ja) * | 1982-05-20 | 1983-11-24 | Nec Corp | 非晶質シリコンイメ−ジセンサ− |
-
1984
- 1984-05-18 JP JP59101001A patent/JPS60245184A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5828878A (ja) * | 1975-07-28 | 1983-02-19 | ア−ルシ−エ−・コ−ポレ−シヨン | 半導体装置 |
| JPS58201356A (ja) * | 1982-05-20 | 1983-11-24 | Nec Corp | 非晶質シリコンイメ−ジセンサ− |
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