JPS6085576A - 薄膜光電変換素子の製造方法 - Google Patents

薄膜光電変換素子の製造方法

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JPS6085576A
JPS6085576A JP58193632A JP19363283A JPS6085576A JP S6085576 A JPS6085576 A JP S6085576A JP 58193632 A JP58193632 A JP 58193632A JP 19363283 A JP19363283 A JP 19363283A JP S6085576 A JPS6085576 A JP S6085576A
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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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、薄膜光電変換素子の製造方法に係り、特に、
サンドイッチ型の薄膜光電変換素子の製造方法に関する
し従来技術〕 最近、太陽電池やイメージセンサ等の大面積化長尺化に
伴い、大面積にわたって堆積可能なアモルファスシリコ
ン等の光電変換薄膜を用いた薄膜光電変換素子の開発が
進められている。
特に、イメージセンサの場合、原稿と同一幅をもつセン
サ部を形成することにより、1対1結像が可能となり、
原稿とセンサ部とを密着させることができると共に、縮
小光学系が不要となることにより、原稿読み取り部の小
型化が容易に可能となる。
薄膜光電変換素子は、構造的に見て、第1電極と第2電
極とによって光導電体層をはさんだサンドインチ構造と
、光導電体層上に対向電極を形成したプレーナ構造とに
大別されるが、センサ部の高密度化の観点からみて、通
常はサンドインチ構造のものを使用することが多い。
ところで、サンドイッチ構造の光電変−素子は、例えば
セラミック基板上に着膜形成された複数個のクロム電極
(第1電極)と透光性の酸化インジウム錫(ITO)電
極(第2電極)とによって光導電体層としてのアモルフ
ァスシリコン層を挟んり構造をとっている。このアモル
ファスシリコン層は、モノシランガス(SiH4)のグ
ロー放電分解法等によってクロム電極上に堆積せしめら
れるわけであるが、堆積されるべき面積が大きくなれば
なるほど、全面にわたって均一なアモルファスシリコン
層を形成するのは難しく、ピンホールの発生をまぬがれ
得ないことがある。これは、製造装置内のダストが基板
表面lこ付着すること等の外因の他に、薄膜成長のメカ
ニズムと関係する内因をもつことが多いためである。
ここで、サンドイッチ構造の光電変換素子において光導
電体層にピンホールが存在することによって生じる素子
としての機能の変化を考えてみる。
まず、サンドイッチ構造の光電変換素子の最も簡単な等
価回路を考えると、第1図に示す如くになる。直列抵抗
R5は、電極の接触抵抗と外部回路の抵抗との和であり
、並列抵抗Rshは光導電体層自体の抵抗である。ここ
で、光導電体層にピンホールが無く、第1電極と第2電
極との間でショートが発生しなければ並列抵抗Rshは
無、成人(−5)と考えて良い。第1図中、ILは入射
光の強度に比例した光電流、工jはダイオードに流れる
電流、Ishはショート等によるもれ電流である。
ここで外部回路を流れる電流をlとすると、I=−IL
+Ij+I、11 ・・・(υが成立する。
光導電体層にピンホールの無い理想的な九電変換素子即
ち、並列抵抗Rsh=Φ、R5=Qの場合の電流−電圧
特性曲線(I−V曲線)を第2図に示す。ここで、11
は光入射時の特性曲線、I2は、暗時の特性曲線である
。Rsh=〜であるからIshに0であり、光入射時に
は光電流−ILが支配的となり、暗時においては、ダイ
オードを流れる電流Ijが支配的となる。
ここで、光導電体層において、第1電極と第2電極とが
重なり合う部分にピンホールが発生すると、第1電極と
第2電極との間が一部短絡し、並列抵抗Rshが大幅に
減少する。この場合の電流−電圧特性曲線を第3図に示
す。ここではR5=0としておく。I3は光入射時の特
性曲線、I4は、暗時の特性曲線である。
この場合、たとえばダイオード電流Ij弓Oのバイアス
領域では関係式(υは、 IニーIL+I5h ■ =r L 十R、h ・−G2) となり、光照射時においても暗時においても、電流Iの
電圧■依存性が大きいことからもわかるように、第2図
に示された理想的な光電変換素子のもつ特性に比べて、
大幅に一特性が低下している。
すなわち、太陽電池においては、順バイアス領域すなわ
ちV>o領域が利用されるが、理想的な光電変換素子の
場合に比べ、ピンホールを有する場合は変換効率が悪い
一方、イメージセンサでは、逆にバイアス領域すなわち
V<Oの領域を利用するが、理想的な光電変換素子に比
べ、明暗比が大幅に低下している。
このように、光電変換素子の光導電体層におけるピンホ
ールの発生は、太陽電池においては、変換効率の低下お
よび開放端電圧の低下をもたらし、イメージセンサにお
いては光学像の読み取り能力の低下を招く等、致命的な
欠陥であり、素子としての製造歩留りの低下が大きな問
題となっている。
し発明の目的〕 本発明は、前記実情に鑑みてなされたもので、万一、光
導電体層にピンホールが発生した場合にも、素子特性に
大きな影響を及ぼすことのないようにし、光電変換素子
の製造歩留りの低下を防ぐことを目的とする。
〔発明の構成〕
上記目的を達成するため、本発明の薄膜光電変換素子の
製造方法は、基板上に形成された第1電極上に、光導電
体層すなわち、光電変換膜を着膜した後に下地の第1電
極を陽極酸化する工程を含むことを特徴とするもので、
これにより、光電変換膜中にピンホールが発生した場合
でも、ピンホールによって膜中に露呈する下地の第1電
極は絶縁化され、光電変換膜上に形成される第2電極と
第1電極との短絡を防ぐことができる。
し実施例〕 以下、本発明実施例のイメージセンサ用薄膜光電変換素
子の製造方法について、図面を参照しつつ説明する。
まず、商品名コーニング7059 で市販されている絶
縁性のガラス基板1上に、蒸着法により、タンタルTa
膜を約1000Xの膜厚で着膜した後、フォトリソグラ
フィー法により、第4図に示す如く下地の第1電極とし
てタンタル電極2をパターニングする。
次いで、モノシラン・ガス(SiH4)のグロー放電分
解法により、第5図に示す如く光電変換膜としてのアモ
ルファス水素化シリコン層3を膜厚約1μmとなるよう
に堆積する。
この後、前記タンタル電極を陽極として、第8図に示す
如き、陽極酸化装置を使用して暗中で陽極酸化を行う。
この陽極酸化装置は、電解液槽31内に浸漬されたプラ
チナpt板よりなる陰極32と、陽極33とよりなるも
ので、電解液としては5チの酒石酸アンモニウム水溶液
を使用している。第8図に示す如く、この陽極酸化装置
の電解液槽31内に、前記アモルファス水素化シリコン
層形成後のガラス基板1を浸漬し、タンタル電極2を陽
極33に接続し、酸化がタンタル電極2の厚さ全体に及
ぶまで50Vの化成電圧を印加する。このとき、アモル
ファスシリコン層から露出するように設計されている部
分のタンタル電極は液面上になるように留意する。
これにより、アモルファ、ス水素化シリコン層の堆積工
程中に発生したピンホール4によるタンタル電極2の露
呈部およびその周辺は酸化され、第6図に示す如く、電
気絶縁性の酸化タンタルTa20B被膜5が形成される
更に、充分洗浄を行った後、アルゴンArガスと酸素0
2の混合ガスを用いた反応性スパッタリング法により、
第7図に示す如く、第2電極としての酸化インジウム錫
(ITO)電極6を、膜厚700Aとなるように堆積す
る。
このようにして、光電変換膜内のピンホール発生部位お
よびその周辺の第1電極は、絶縁膜と化すため、第2電
極がピンホール内に入り込み第1電極面に達しても、第
1電極と第2電極の間でショートが発生することはなく
、信頼性の高いイメージセンサを形成することができる
なお、陽極酸化工程においては、光電変換膜から露呈し
ている第1電極すなわち、第1電極のリード部には、電
解液が接触しないようにすることが必要であり、実施例
の如く、液面上に出す方法の他、この部分をレジスト被
覆した後に、陽極酸化を行う等の方法をとることが大切
である。
また、陽極酸化に使用する電解液としては、実施例で使
用した酒石酸アンモニウム水溶液の他、硼酸アンモニウ
ム水溶液等のように、生成被膜を溶解しないものを使用
しなければならない。
更に、実施例においては、第1電極の膜厚全体にわたっ
て陽極酸化を行ったが、必ずしも、すべて酸化膜とする
必要はなく、表面近傍のみを酸化膜としてもよい。いず
れにしても、ピンホール部と接する第1電極が金属酸化
物と化し、絶縁体となることにより、その上に第2電極
が堆積されても短絡を起さない程度であればよい。
更に才た、下地の第1電極の材料としては、実施例で使
用したタンタルの他、アルミニウムAI!、チタンTi
1ジルコニウムZr、二;h−iNb、ハフニウムHf
等、陽極酸化によって、酸化膜を容易に形成することの
できるものであれば良い。
加えて、絶縁性光電変換膜としては、実施例で用いたア
モルファス水素化シリコンに限定されることなくアモル
ファス水素化シリコンゲルマニウム、セレンSe−テル
ルTeなどのカルコゲナイドガラス、硫化カドミウムC
d5−テルル化カドミウムCdTe等でもよいことは言
うまでもない。
ぢなみに、これらの膜は、光照射時には導電性を呈する
ため、陽極酸化工程は、いずれの場合も暗中で実施する
ことが重要である。
し発明の効果〕 以上、説明してきたように、本発明の薄膜光電変換素子
の製造方法によれば、基板上に形成された第1電極上に
、絶縁性の光電変換薄膜を堆積した後に、第4の電極に
陽極酸化を施し、光電変換薄膜のピンホールに起因する
第1の電極の露呈部を絶縁性の酸化膜と化すことにより
、この後、光電変換膜上に着膜される第2電極がピンホ
ール内に入り込み第1電極面に達した場合にも、第1電
極と第2電極との間で短絡が起ることはなく、信頼性の
高い薄膜光電変換素子を形成することが可能きなる。
【図面の簡単な説明】
第1図は通常のサンドイッチ型光電変換素子の等価回路
を示す図、 ° 第2図は、理想的な光電変換素子の電流−電圧特性
曲線を示す図、 第3図は、光電変換層において、第1電極と第2電極と
が重なり合う部分にピンホールが発生した場合の光電変
換素子の電流−電圧特性曲線を示す図、 第4図乃至第7図は、本発明実施例の光電変換素子の製
造工程を示す図、第8図は、本発明実施例の光電変換素
子の製造工程で用いられる陽極酸化処理装置を示す図で
ある。 1・・・ガラス基板、2・・・タンクル電極、3・・ア
モルファス水素化シリコン層、4・・ピンホール、5・
・・酸化タンタル被膜、6・酸化インジウム錫電極、3
1・・電解液槽、32・・陰極、33・・・陽極、工l
 。 I3 ・光照射時のI−V特性曲線、I2 、I4 ・
・・暗時のI−V特性曲線。 第1図 第4図 第5図 第6図 第7図 第8図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 絶縁性の光電変換薄膜を第1および第2の電極によって
    挟持したサンドインチ構造の薄膜光電変換素子を製造す
    るにあたり、基板上に形成された第1の電極上に、光電
    変換薄膜を着膜した後、該第1の電極を陽極酸化するこ
    と?こより、光電変換薄膜中のピンホールに起因する第
    1の電極の露呈部を絶縁化する工程を含むことを特徴と
    する薄膜光電変換素子の製造方法。
JP58193632A 1983-10-17 1983-10-17 薄膜光電変換素子の製造方法 Granted JPS6085576A (ja)

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