密著型光感測元件關鍵技術＆非晶矽薄膜的成長

Abstract

為了要滿足傳真機之高解像度、高感度、小型化、低成本、與薄膜電晶體（TFT ）共 同製作在同一玻璃基板上等的要求, 必須研究新的製程及新結構的影像感測器。本論 文目的即開發研究高解像度之肖特基（Schottky）光二極體。主要以輝光放電法沈積 之氫化非晶矽（a-Si:H）作為感光材質。結構為氫化非晶矽層夾於透明電極氧化銦錫 （ITO ）與金屬電極鉻（Cr）之間。為了縮短國際水準後追年限, 適合GⅢ 傳真機之 8bit╱mm及適合GⅣ 傳真機之12bit╱mm,16bit╱mm 都一起設計研製。 肖特基光二極體的光電特性深受氫化非晶矽的影響。為了得到最佳元件特性，氫化非 晶矽的沈積條件對薄膜物理特性上的影響，本研究將作有系統的探討。為了將來影像 感測器與薄膜電晶體共同製作在同一玻璃基板上的要求，光罩蝕刻製程步驟增為五道 。相對的結構及製程都顯得較為複雜。製程上首先在玻璃基板上連續沈積鉻、氫化非 晶矽、氧化銦錫三層，再連續對氧化銦錫、氫化非晶矽、鉻作三道光罩蝕刻步驟。再 塗上高分子層（Polyimide ）作為絕緣層並開孔。在開孔及沈積6000A 之鋁線後, 整 個製程便完成了。其中我們也嘗試製作很多取代Cr電極的光二極體。 肖特基光二極體的光電特性如下: 經過一道光罩蝕刻後元件之明暗電流比大約為10 左右。經過五道光罩蝕刻後元件之 明暗電流比大的為10 左右。在六種金屬中，使用鉻電極的光二極體明暗電流比最大 最適合作為金屬電極。光電流與照光強度成正比（10 A╱mm lux）, 因此可區別影像 灰度。在溫度效應方面，每升高10.66 ℃反向飽合電流增加一倍。光反應時間約為10 微秒。在空氣中30 min, 200℃ 的退火溫度可使得暗電流降低。