JPS6055992B2

JPS6055992B2 - 光導電素子

Info

Publication number: JPS6055992B2
Application number: JP53074445A
Authority: JP
Inventors: 隆夫近村; 慎二藤原; 正一深井; 康明照井
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1978-06-19
Filing date: 1978-06-19
Publication date: 1985-12-07
Also published as: JPS551151A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は正孔阻止層と（Ｚｎ、−ｘＣｄｘＴｅ）、−
ｙ（Ｉｎ。

Ｔｅ、）、との異種接合よりなる光導電素子に関する。
本出願人は、先に正孔阻止層であるＺｎＳｅと（Ｚｎ
、−、Ｃｄ、Ｔｅ）、−ｙ（ＩルＴｅ。

）ｙとよりなる異種接合により可視光全域にわたり高感
度で、かつ暗電流が少ない光導電素子を開発し、特に撮
像管ターゲツトヘの応用を提案した（例えば特許第８２
４８印号（特公昭５０−３７５１３号公報参照）、特許
第８４４７５６号（特公昭５１−２０２４１号公報参照
））。しかし、撮像管ターゲットにおいては、（Ｚｎｌ
−ｘＣｄｘＴｅ）１−ｙ（Ｉｎ２Ｔｅ３）ｙ側における
電極材料は存在せず、電子ビームが実効的な電極として
作用していた。一方、この異種接合よりなる光導電素子
を撮像管ターゲット以外のものに使用する場合には電極
材料の形成が必要であり、従来は銀ペーストが用いられ
ていたが、銀ペーストは比較的不安定であり、かつ（Ｚ
ｎ、−ｘＣｄｘＴｅ）、−、（ＩＴＩ、Ｔｅ０）、側か
ら光入射するようなときには光の透過率が悪いため、そ
の使用は極めて限定されていた。本発明は上記のよう
な欠点を除去すべくなされたもので、仕事関数が４．５
ｅＶ以上の材料て例えばＡｕ、Ｐｔ、Ｉ馬Ｏｓ、ｓｎｏ
２等を用いることによりその特性の安定化をはかると共
に（Ｚｎ、−、Ｃｄ、Ｔｅ）一ｙ（Ｉｎ。

Ｔｅ３）ｙ側からの光入射の場合にも高感度でかつ暗電
流が少ない光導電素子を提供するものである。以下、
図面に従つて、本発明の一実施例を説明する。第１図
は、本発明による光導電素子を電荷転送型の固体撮像装
置に適用した場合の一単位の構造例を示した断面図であ
る。ｐ型半導体基板１０にｎ１厘領域１１、１２を形成
し、ダイオードを設ける。１３はゲート電極、１４は半
導体基板１０及び正孔阻止層側の電極１５との絶縁体膜
である。

１５は正孔阻止層側の電極てあると共にｎ゛領域１１の
電極でもあり、モリブデン、タンタル等よりなるもので
ある。

１６は正孔阻止層で、ＺｎＳ、ＺｎＳｅ、ＣｄＳ、Ｃ
ｄＳｅ等よりなる。

１７は（Ｚｎ、−ｘＣｄｘＴｅ）、−、（Ｉｎ２Ｔｅ３
）ｙよりなる光導電体である。

１８は仕事関数が４．５ｅＶ以上である電極で例えばＡ
ｕ、Ｐｔ、Ｉｎ２ｏ３、ｓｎｏ２等よりなるものである
。

１９は入射光である。

次に、この実施例の動作について説明する。

ゲート電極１３に読み込みパルスＶＣＨを印加すると、
ｎ＋領域１１はＶＣＨ−ＶＴにチャージされる。ここで
、ＶＴはｎ＋領域１１およびゲート電極１３より構成さ
れる電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）のしきい値電圧で
ある。今、電極１８側より光入射があると、（Ｚｎｌ−
ＸＣｄＪｅ）１−ｙ（Ｉｒｌ２Ｔｅ３）Ｙｌ７において
電子正孔対が生成され、それぞれ電極１５，１８に到達
して電極１５の電位を低下させる。この電位低下は入射
光量に比例し、１フィールド期間蓄積される。１フィー
ルド期間即ち１１６０秒後にゲート電極１３に読み込み
パルスＶＣＨを印加すると、ｎ＋領域１１からｎ＋領域
１２に電荷の移動が生じ、ｎ＋領域１１の電位低下はｎ
＋領域１２にシフトされ同時にｎ＋領域１１は再び■Ｃ
Ｈ−ＶＴにチャージされるので、次のフィールドの光入
射に対して蓄積動作が可能となる。

ｎ＋領域１２に移動した電荷は第１図のｙ方向にもう一
つのゲート電極とｎ＋領域を形成しＦＥＴを構成するこ
とにより順次転送が可能であり、これを一単位として一
次元に配列すれば、一次元ライセンサとなりニ次元に配
列すれば、固体撮像装置が得られる。次に、この光導電
素子の製造方法について説明する。

ｐ型Ｓ１基板中にｎ＋領域１１，１２を拡散法により形
成し全面を熱酸化法により酸化膜を形成する。その上に
ゲート電極１３を多結晶Ｓｉにより形成し、更にＣＶＤ
−ＳｌＯ２あるいは熱酸化法によりゲート電極１３の絶
縁体膜１４を形成する。次に、ｎ＋領域１１にコンタク
ト孔を形成するた．め、絶縁体膜１４をエッチングする
。その後にモリブデンあるいはタンタル等をスパッタリ
ング法により電極１５を形成すると、光導電素子用の下
＊８地基板が得られる。このようにして得られた下地基
板を１０−５〜１０−６Ｔ０ｒｒの真空中にて１５０〜
３００℃に加熱し、正孔阻止層である例えばＺｎＳｅ等
を０．０５〜１．０ｐｍの厚さに形成する。更に、その
上に光導電体として（ＺｎＯ．７ＣｄＯ．３Ｔｅ）。．
９５（Ｉｒｌ２Ｔｅ３）。．０５を同じく基板温度１５
０〜３００℃にて０．５〜３．０μｍ形成し、その後、
これを真空中３００〜６００℃にて３〜６０分の熱処理
を加える。その上に真空蒸着法あるいは電子ビーム蒸着
法により基板温度を室温に保・ち、ＡｕあるいはＰｔを
形成するか、スパッタリング法により基板を室温に保ち
Ｉｎ２Ｏ３あるいはＳｒｌＯ２を形成する。次に、本発
明による（Ｚｎｌ−０Ｃｄ０Ｔｅ）１−，（Ｉｒｌ２Ｔ
ｅ３），側の電極材料１８の効果について説明する。

第２図は本発明にかかる固体撮像装置の分光感度特性と
従来の固体撮像装置のそれとを比較して示した図である
。

図中、曲線１は本発明のもの、曲線■は従来のものであ
る。同図から明らかなように本発明のものは従来のもの
に比し可視光全域にわたつて感度が優れていることがわ
かる。これは光導電素子である（Ｚｎｌ−０Ｃｄ０Ｔｅ
）１−，（■Ｎ２Ｔｅ３）ｙがＳｉダイオードよりも高
域度であると共に、第１図から明らかなように従来のホ
トダイオード面積がｎ＋領域１１だけであるのみなのに
対して、本発明にかかる固体撮像装置の受光面積はホト
ダイオードの部分以外の光も有効利用てきるためである
。このように可視光領域について本発明にかかる固体撮
像装置の光電感度は従来の固体撮像装置に比べて５〜１
皓も高くなつている。電極材料１８の材料を変えても、
光電感度はほとんど変化しないが、暗電流は大巾に変化
する。その結果を第１表に示す。が行なわれなくなり感
度の低下が生じる。

従つて、（Ｚｎｌ−０ＣｄＪｅ）１−ｙ（Ｉｎ２Ｔｅ３
）ｙ側における電極材料１８としては少なくとも、４．
５ｅＶ以上の仕事関数が必要である。また、これらの電
極材料は蒸着法やスパッタリング法により形成されるた
め、銀ペーストなどの剥がれ等の不安定性も除去される
。以上は本発明をＳＩの固体撮像装置に適用した例につ
いて述べたが、本発明はこれに限定されるものではなく
、例えば下地基板にガラスを用い、下地電極材料にＳｒ
Ｏ２等の透明電極を用いることによりガラス側から光が
入射する場合のような通常の受光素子としても用いるこ
とができ、この場合電極１８は仕事関数が４．５ｅＶ以
上であればよく必ずしも透光性である必要はない。

以上説明したように、本発明にかかる光導電素子は可視
光全域に高い感度を有すると共に、低暗電流であるため
、固体撮像装置をはじめ種々の受光素子として有用てあ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例にかかる固体撮像装置の一単
位の断面図、第２図は従来の固体撮像装置と本発明の光
導電素子を用いた固体撮像装置との分光感度特性を比較
して示した図てある。１０・・・・・・半導体基板、１１，１２・・・・・・
ｎ゛領域、１３・・・・・・ゲート電極、１４・・・・
・・絶縁体膜、１７・・・・・・（Ｚｎｌ−ＸＣｄＯＴ
ｅ）１−，（Ｉｒｌ２Ｔｅ３），、１８・・・・・・電
極。

Claims

【特許請求の範囲】

１基板上に形成された第１の電極と、前記第１の電極
上に形成された正孔阻止層および（Ｚｎ＿１＿−＿ｘＣ
ｄ＿ｘＴｅ）＿１＿−＿ｙ（Ｉｎ＿２Ｔｅ＿３）＿ｙか
らなる異種接合体と、前記異種接合体上に形成された第
２の電極とを有し、前記第２の電極が４．５ｅＶ以上の
仕事関数を有する物質からなる光導電素子。