JP2641527B2 - Semiconductor device - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、光を入力とする半導体受光素子において、
入力光強度を調節する機能を有する装置に関するもので
ある。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Application Field] The present invention relates to a semiconductor light receiving element which receives light as an input.
The present invention relates to an apparatus having a function of adjusting input light intensity.
〔従来の技術〕 従来、半導体受光素子は、光強度が増大すると電気出
力が飽和傾向を示す非線形入出力特性を有する。したが
って、光強度が強すぎると、光入力の変化量に対する電
気出力の変化量が小さくなり光強度のアナログ信号の再
生度が悪くなる。そこで、光強度が強すぎるときには、
半導体受光素子と光源との間の光路に光減衰器を挿入し
て光強度を弱め、半導体受光素子の受光性能が入出力飽
和特性の影響を受けないようにしていた。[Prior Art] Conventionally, a semiconductor light receiving element has a nonlinear input / output characteristic in which the electric output tends to be saturated when the light intensity increases. Therefore, if the light intensity is too high, the change amount of the electric output with respect to the change amount of the light input becomes small, and the reproduction degree of the analog signal of the light intensity deteriorates. So, when the light intensity is too strong,
An optical attenuator is inserted in the optical path between the semiconductor light receiving element and the light source to reduce the light intensity so that the light receiving performance of the semiconductor light receiving element is not affected by the input / output saturation characteristics.
しかしながら、従来の光減衰器では、大きさが数mm程
度のガラスやプラスチックを利用しているため、装置が
大きくなるという問題があった。However, since the conventional optical attenuator uses glass or plastic having a size of about several mm, there is a problem that the device becomes large.
また、光の減衰量は、それぞれの減衰器で固定されて
おり、光の減衰量を変えて調節したい時は、種々の減衰
量の減衰器を取り換えて行わなければならないという問
題があった。Further, the amount of light attenuation is fixed by each attenuator, and when it is desired to change and adjust the amount of light attenuation, there is a problem that the attenuators having various attenuation amounts must be replaced.
本発明は、前記問題点を解決するためになされたもの
である。The present invention has been made to solve the above problems.
本発明の目的は、入力光強度の減衰量を電気的に調節
可能な小形の半導体受光素子を提供することにある。SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a small-sized semiconductor light receiving element capable of electrically adjusting the attenuation of input light intensity.
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、
本明細書の記述及び添付図面によって明らかになるであ
ろう。The above and other objects and novel features of the present invention are as follows.
It will become apparent from the description of the present specification and the accompanying drawings.
前記目的を達成するために、本願の請求項１の発明
は、半導体装置において、半導体基板上にフォトダイオ
ードを設け、その上部にエレクトロクロミック層、透明
電解質層、透明電極層を順次積層した構造であることを
主な特徴とする。In order to achieve the above object, a first aspect of the present invention provides a semiconductor device having a structure in which a photodiode is provided on a semiconductor substrate, and an electrochromic layer, a transparent electrolyte layer, and a transparent electrode layer are sequentially stacked thereon. The main feature is that there is.
請求項２の発明は、半導体装置において、半導体基板
上にフォトダイオードを設け、その上部に第２透明電極
層、エレクトロクロミック層、透明電解質層、第１透明
電極層を順次積層した構造であることを主な特徴とす
る。According to a second aspect of the present invention, in the semiconductor device, a photodiode is provided on a semiconductor substrate, and a second transparent electrode layer, an electrochromic layer, a transparent electrolyte layer, and a first transparent electrode layer are sequentially stacked on the photodiode. Is the main feature.
請求項３の発明は、半導体装置において、半導体基板
上にフォトダイオードを設け、その上部に透明絶縁層、
第２透明電極層、エレクトロクロミック層、透明電解質
層、第１透明電極層を順次積層した構造であることを主
な特徴とする。According to a third aspect of the present invention, in the semiconductor device, a photodiode is provided on the semiconductor substrate, and a transparent insulating layer is provided on the photodiode.
The main feature is that the second transparent electrode layer, the electrochromic layer, the transparent electrolyte layer, and the first transparent electrode layer are sequentially laminated.
請求項４の発明は、半導体装置において、半導体基板
上にフォトダイオードとフォトトランジスタを隣接して
設け、フォトダイオードの上部に透明絶縁層、第２透明
電極層、エレクトロクロミック層、透明電解質層、第１
透明電極層を順次積層した構造であり、前記第２透明電
極層をフォトトランジスタのエミッタ又はコレクタに接
続したことを主な特徴とする。According to a fourth aspect of the present invention, in the semiconductor device, a photodiode and a phototransistor are provided adjacent to each other on a semiconductor substrate, and a transparent insulating layer, a second transparent electrode layer, an electrochromic layer, a transparent electrolyte layer, 1
It has a structure in which transparent electrode layers are sequentially laminated, and is characterized mainly in that the second transparent electrode layer is connected to an emitter or a collector of a phototransistor.
請求項５の発明は、前記請求項１〜４の発明のエレク
トロクロミック層と透明電解層間にイオン透過性透明絶
縁膜を設けたことを主な特徴とする。A fifth aspect of the present invention is characterized in that an ion-permeable transparent insulating film is provided between the electrochromic layer and the transparent electrolytic layer according to the first to fourth aspects of the present invention.
〔作用〕 前述の手段によれば、半導体基板上にフォトダイオー
ドとなるpn接合を形成し、フォトダイオードの上面にエ
レクトロクロミック層、透明電解質層、透明電極を形成
し、エレクトロクロミック層と透明電解質層に電圧を加
えてイオンを移動させることにより、エレクトロクロミ
ック層の光吸収特性が変化することを利用して、フォト
ダイオードに入射する光入力強度を調節することができ
る。[Operation] According to the above-described means, a pn junction serving as a photodiode is formed on a semiconductor substrate, an electrochromic layer, a transparent electrolyte layer, and a transparent electrode are formed on the upper surface of the photodiode, and the electrochromic layer and the transparent electrolyte layer are formed. It is possible to adjust the intensity of light input to the photodiode by utilizing the fact that the light absorption characteristics of the electrochromic layer are changed by applying a voltage to and moving ions.
また、半導体基板上にフォトダイオーどなるpn接合と
フォトトランジスタとなるnpn（又はpnp）接合を隣接し
て形成し、フォトダイオードの上面に透明絶縁膜層、第
２透明電極層、エレクトロクロミック層、透明電解質層
及び第１透明電極層を形成し、第２透明電極層をフォト
トランジスタのエミッタ（又はコレクタ）に接続して、
このフォトトランジスタをエレクトロクロミック層の光
入力強度調節回路の光スイッチとして用いるので、入力
光強度の減衰量を入力強度に応じて電気的に調節可能な
小形の半導体受光素子を提供することができる。Further, a pn junction as a photodiode and an npn (or pnp) junction as a phototransistor are formed adjacently on a semiconductor substrate, and a transparent insulating film layer, a second transparent electrode layer, an electrochromic layer, Forming an electrolyte layer and a first transparent electrode layer, connecting the second transparent electrode layer to the emitter (or collector) of the phototransistor,
Since this phototransistor is used as an optical switch of an optical input intensity adjusting circuit of the electrochromic layer, a small semiconductor light receiving element capable of electrically adjusting the attenuation of the input light intensity according to the input intensity can be provided.
以下、本発明の一実施例を図面を用いて具体的に説明
する。Hereinafter, an embodiment of the present invention will be specifically described with reference to the drawings.
なお、実施例を説明するための全図において、同一機
能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明
は省略する。In all the drawings for describing the embodiments, components having the same function are denoted by the same reference numerals, and their repeated description will be omitted.
第１図は、本発明の実施例Ｉの半導体装置の概略構成
を示す要部断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view of a principal part showing a schematic configuration of a semiconductor device of Example I of the present invention.
本実施例Ｉの半導体装置は、第１図に示すように、ｎ
型（又はｐ型）半導体基板１上に不純物拡散又はエピタ
キシャル成長によりｐ型（又はｎ型）半導体層２を形成
し、pn接合（フォトダイオード）20を形成する。As shown in FIG. 1, the semiconductor device of Example I has n
A p-type (or n-type) semiconductor layer 2 is formed on a type (or p-type) semiconductor substrate 1 by impurity diffusion or epitaxial growth, and a pn junction (photodiode) 20 is formed.
次に、ｐ型（又はｎ型）半導体層２の上面にエレクト
ロクロミック層３を形成し、絶縁層４を形成し、フォト
エッチング等によりエレクトロクロミック層３の表面及
びフォトダイオードのアノード電極５とカソード電極６
の窓を開ける。Next, an electrochromic layer 3 is formed on the upper surface of the p-type (or n-type) semiconductor layer 2, an insulating layer 4 is formed, and the surface of the electrochromic layer 3 and the anode electrode 5 and the cathode of the photodiode are formed by photoetching or the like. Electrode 6
Open the window.
次に、金属蒸着等により電極配線７及び８を行い、エ
レクトロクロミック層３の表面を除く全面を絶縁層９で
被覆する。Next, electrode wirings 7 and 8 are performed by metal deposition or the like, and the entire surface except the surface of the electrochromic layer 3 is covered with an insulating layer 9.
次に、エレクトロクロミック層３の上面に透明電解質
層10を形成し、その透明電解質層10の上面に透明電極層
（第１透明電極層）11を形成する。Next, a transparent electrolyte layer 10 is formed on the upper surface of the electrochromic layer 3, and a transparent electrode layer (first transparent electrode layer) 11 is formed on the upper surface of the transparent electrolyte layer 10.
前記半導体基板１の材料としては、Si,Ge,GaAs,InPそ
の他の化合物半導体又は混晶半導体を用いる。As a material of the semiconductor substrate 1, Si, Ge, GaAs, InP or other compound semiconductor or mixed crystal semiconductor is used.
フォトダイオード20の構成としては、単純なpn接合だ
けでなく、ピン（pin）型フォトダイオード、アバラン
シェフォトダイオードを用いてもよい。As a configuration of the photodiode 20, not only a simple pn junction but also a pin type photodiode or an avalanche photodiode may be used.
また、エレクトロクロミック層３の材料としては、ア
モルファス金属（WO3,IrO2等）の無機材料、あるいはビ
オロゲン、希土類ジフタロシアニン、アントラキノン、
スチリル系化合物、ポリチオフェン等の有機材料で酸化
又は還元により光吸収スペクトルが変化する物質を用い
る。The electrochromic layer 3 may be made of an inorganic material such as an amorphous metal (WO 3 , IrO 2 ), viologen, rare earth diphthalocyanine, anthraquinone,
Use is made of an organic material such as a styryl compound or polythiophene whose light absorption spectrum is changed by oxidation or reduction.
透明電解質層10の材料としては、Ir（OH）Ｘやポリマ
ー電解質、アンチモン酸等のプロトン導電性固体電解
質、あるいはプロピレンカーボネイトに過塩素酸リチウ
ム等を加えた希土類イオン電解質溶液等を用いる。As a material for the transparent electrolyte layer 10, Ir (OH) X , a polymer electrolyte, a proton conductive solid electrolyte such as antimonic acid, or a rare earth ion electrolyte solution obtained by adding lithium perchlorate or the like to propylene carbonate is used.
透明電極層11の材料としては、ITO（Indium−Tin−Ox
ide）、カーボンMnO2、カーボン可逆酸化物等を用い
る。As a material of the transparent electrode layer 11, ITO (Indium-Tin-Ox
ide), carbon MnO 2 , carbon reversible oxide or the like.
絶縁層４及び９としては、SiO2,SiN等を用い、電極配
線層７及び８の材料としては、Al,Au等を用いる。ただ
し、ここでいう「透明」とは、入射光の主要な波長の光
に対する吸収がほとんどないことを意味する。The insulating layers 4 and 9 are made of SiO 2 , SiN or the like, and the electrode wiring layers 7 and 8 are made of Al, Au or the like. However, "transparent" here means that there is almost no absorption for light having a main wavelength of incident light.
第２図及び第３図は、第１図に示す本実施例Ｉの半導
体装置の等価回路図であり、第２図は、半導体基板とし
てｎ型半導体を用いた場合、第３図は、ｐ型半導体を用
いた場合である。FIGS. 2 and 3 are equivalent circuit diagrams of the semiconductor device of Example I shown in FIG. 1. FIG. 2 shows a case where an n-type semiconductor is used as a semiconductor substrate, and FIG. This is a case where a mold semiconductor is used.
第１図，第２図及び第３図において、入射光phは、エ
レクトロクロミック層（デバイス）３で吸収を受け、減
衰してフォトダイオード（pn接合）20に至る。出力端子
T2,T3間にはフォトダイオード20に入射する光強度に依
存した電気出力Voutを生じる。エレクトロクロミック層
３は、ｐ型（又はｎ型）半導体領域に直接接触している
が、この接合界面31はショットキー特性を有するショッ
トキーダイオード30として作用する。入力端子T2,T1間
に電圧Vin印加あるいは電流通電を行うと、エレクトロ
クロミック層３と透明電解質層10との間でイオンの移動
が生じて酸化又は還元反応が生じ、エレクトロクロミッ
ク層３の吸収スペクトルが変化する。そのため、ある波
長の光に対して吸収率が変化し、その光の透過率が変化
する。この作用によってフォトダイオード20に入射する
光の強度を変化させることができる。1, 2 and 3, the incident light ph is absorbed by the electrochromic layer (device) 3 and attenuated to reach the photodiode (pn junction) 20. Output terminal
An electric output Vout depending on the light intensity incident on the photodiode 20 is generated between T 2 and T 3 . Although the electrochromic layer 3 is in direct contact with the p-type (or n-type) semiconductor region, the junction interface 31 functions as a Schottky diode 30 having Schottky characteristics. When a voltage Vin is applied or a current is applied between the input terminals T 2 and T 1 , ions move between the electrochromic layer 3 and the transparent electrolyte layer 10 to cause an oxidation or reduction reaction. The absorption spectrum changes. Therefore, the absorptance changes for light of a certain wavelength, and the transmittance of the light changes. By this action, the intensity of light incident on the photodiode 20 can be changed.
また、実施例Ｉでは、第２図又は第３図に示すよう
に、光減衰量調整回路31に直列にショットキーダイオー
ド30が挿入されていることになるので、電流の方向性が
保たれるため、着色と消色の過程のどちらか一方を制限
することができる。Further, in the embodiment I, as shown in FIG. 2 or FIG. 3, the Schottky diode 30 is inserted in series with the optical attenuation adjustment circuit 31, so that the current directionality is maintained. Therefore, it is possible to limit one of the processes of coloring and decoloring.
第４図は、本発明の実施例IIの半導体装置の概略構成
を示す要部断面図であり、第５図は、第４図に示す本実
施例IIの半導体装置の等価回路図である。FIG. 4 is a cross-sectional view of a principal part showing a schematic configuration of a semiconductor device of Example II of the present invention, and FIG. 5 is an equivalent circuit diagram of the semiconductor device of Example II shown in FIG.
本実施例IIの半導体装置は、第４図に示すように、第
１図に示す実施例Ｉとは、ｐ電極（又はｎ電極）がエレ
クトロクロミック層３に直接接触している点が構成上相
違している。この接触部をＡで示す。このため、ショッ
トキーダイオード30が短絡された構造となり、着色と消
色の過程が同じ程度に容易に行える。ただし、エレクト
ロクロミック層３の吸収スペクトルが電極近傍とそれ以
外のところで異なり、面内で不均一な特性が生じる可能
性がある。As shown in FIG. 4, the semiconductor device of the present embodiment II differs from the embodiment I shown in FIG. 1 in that the p-electrode (or n-electrode) is in direct contact with the electrochromic layer 3. Are different. This contact is indicated by A. Therefore, the Schottky diode 30 has a short-circuited structure, and the processes of coloring and decoloring can be performed as easily as possible. However, the absorption spectrum of the electrochromic layer 3 is different between the vicinity of the electrode and other places, and there is a possibility that in-plane non-uniform characteristics may occur.
第６図は、本発明の実施例IIIの半導体装置の概略構
成を示す要部断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view of a principal part showing a schematic configuration of a semiconductor device according to Example III of the present invention.
本実施例IIIの半導体装置は、第６図に示すように、
第４図に示す実施例IIとは、エレクトロクロミック層３
とｐ層（又はｎ層）との間に透明電極層（第２透明電極
層）12を挿入した点が構成上相違している。これによ
り、製造工程は増えるが、エレクトロクロミック層３に
加える電界を均一にできるので、前述の実施例IIの欠点
であるエレクトロクロミック層３の光吸収率の面内不均
一を避けることができる。As shown in FIG. 6, the semiconductor device of Example III
The embodiment II shown in FIG.
The structure is different in that a transparent electrode layer (second transparent electrode layer) 12 is inserted between the first electrode and the p layer (or the n layer). As a result, although the number of manufacturing steps increases, the electric field applied to the electrochromic layer 3 can be made uniform, so that the in-plane non-uniformity of the light absorption coefficient of the electrochromic layer 3, which is a drawback of Example II, can be avoided.
第７図は、本発明の実施例IVの半導体装置の概略構成
を示す要部断面図である。FIG. 7 is a cross-sectional view of a principal part showing a schematic configuration of a semiconductor device according to Example IV of the present invention.
本実施例IVの半導体装置は、第７図に示すように、第
６図に示す実施例IIIとは、ｐ層（又はｎ層）と透明電
極層12の間に透明絶縁層13を形成し、前記透明電極層12
をｎ型（又はｐ型）半導体基板１のカソード電極６と接
続した点が構成上相違している。これにより、エレクト
ロクロミック層３の平常電位を半導体基板１と同電位に
置くことができ、光減衰量調整回路31のアース電位との
整合が容易になる。As shown in FIG. 7, the semiconductor device of Example IV differs from Example III of FIG. 6 in that a transparent insulating layer 13 is formed between a p-layer (or n-layer) and a transparent electrode layer 12. , The transparent electrode layer 12
Is connected to the cathode electrode 6 of the n-type (or p-type) semiconductor substrate 1 in configuration. Thereby, the normal potential of the electrochromic layer 3 can be set to the same potential as that of the semiconductor substrate 1, and the matching with the ground potential of the optical attenuation adjusting circuit 31 becomes easy.
第８図は、本発明の実施例Ｖの半導体装置の概略構成
を示す要部断面図である。FIG. 8 is a fragmentary cross-sectional view showing a schematic configuration of a semiconductor device according to Example V of the present invention.
本実施例Ｖの半導体装置は、第８図に示すように、第
７図に示す実施例IVとは、透明電極層12を基板電極配線
８に接続せず、フローティングとした点が構成上相違て
いる。これにより、光減衰量調整回路の平常電位をフォ
トダイオード20による光検出回路と関係なく自由に設定
できる。As shown in FIG. 8, the semiconductor device of the present embodiment V differs from the embodiment IV shown in FIG. 7 in that the transparent electrode layer 12 is not connected to the substrate electrode wiring 8 and is floating. ing. Thus, the normal potential of the light attenuation adjustment circuit can be set freely irrespective of the light detection circuit using the photodiode 20.
第９図は、本発明の実施例VIの半導体装置の概略構成
を示す要部断面図であり、第10図は、第９図に示す本実
施例VIの半導体装置の等価回路図である。FIG. 9 is a sectional view of a principal part showing a schematic configuration of a semiconductor device of Example VI of the present invention, and FIG. 10 is an equivalent circuit diagram of the semiconductor device of Example VI shown in FIG.
本実施例VIの半導体装置は、第９図及び第10図に示す
ように、フォトダイオード20に隣接してフォトトランジ
スタ14を形成し、第２透明電極12をフォトトランジスタ
14のエミット（又はコレクタ）に接続した点が構成上前
記実施例Ｉ〜Ｖと相違している。これにより、光減衰量
調整回路31に直列にフォトトランジスタ14が接続され、
光検出回路（光スイッチ）32（第10図）として作用す
る。このため、光入力があるときのみ光減衰量を調整す
ることができる。この利点は、本発明の素子を半導体基
板１上に多数並べたフォトダイオードアレイを形成した
場合、各素子に対する光入力強度が不均一であるとき、
各素子の光入力強度に応じてエレクトロクロミック層の
光減衰量を調整することができる。As shown in FIGS. 9 and 10, a phototransistor 14 is formed adjacent to a photodiode 20 and a second transparent electrode 12 is
The configuration is different from the above-described embodiments I to V in that the connection to the 14 emitters (or collectors) is made. As a result, the phototransistor 14 is connected in series to the optical attenuation adjustment circuit 31,
It functions as a light detection circuit (optical switch) 32 (FIG. 10). Therefore, the optical attenuation can be adjusted only when there is an optical input. This advantage is obtained when a photodiode array in which a large number of the elements of the present invention are arranged on the semiconductor substrate 1 is formed, and when the light input intensity to each element is non-uniform.
The light attenuation of the electrochromic layer can be adjusted according to the light input intensity of each element.
また、その場合、透明電極層11は、各素子で共通にで
きるので、透明電極層11をパターン化して分割する必要
がなく、製造が容易になる。Further, in this case, since the transparent electrode layer 11 can be commonly used for each element, there is no need to pattern and divide the transparent electrode layer 11, which facilitates manufacturing.
なお、フォトダイオード20とフォトトランジスタ14の
配置において、フォトトランジスタ14を中心部にしてそ
の円周状にフォトダイオード20を設けることにより、光
減衰量調整のためのフォトトランジスタ14による光強度
検出が正確に行える。In the arrangement of the photodiode 20 and the phototransistor 14, by providing the photodiode 20 around the phototransistor 14 at its center, the light intensity detection by the phototransistor 14 for adjusting the light attenuation can be performed accurately. Can be done.
第11図，第12図，第13図及び第14図は、それぞれ本発
明の実施例VIIの半導体装置の概略構成を示す要部断面
図であり、第11図は、本実施例VIIを前記第１図に示す
実施例Ｉに適用した場合、第12図は、本実施例VIIを前
記第６図に示す実施例IIIに適用した場合、第13図は、
本実施例VIIを前記第８図に示す実施例IIIに適用した場
合、第14図は、本実施例VIIを前記第９図に示す実施例I
IIに適用した場合である。FIGS. 11, 12, 13, and 14 are cross-sectional views showing the schematic structure of a semiconductor device according to Example VII of the present invention. FIG. When applied to the embodiment I shown in FIG. 1, FIG. 12 shows the case where the embodiment VII is applied to the embodiment III shown in FIG.
When the embodiment VII is applied to the embodiment III shown in FIG. 8, FIG. 14 shows the embodiment VII as the embodiment I shown in FIG.
This is the case when applied to II.
本実施例VIIの半導体装置は、第11図，第12図，第13
図及び第14図に示すように、エレクトロクロミック層３
と透明電解質層10との間にイオン透過性透明絶縁膜15を
形成したものである。このイオン透過性透明絶縁膜15の
材料としては、Ta2O5等を用いる。The semiconductor device of the present embodiment VII is shown in FIGS.
As shown in FIG. 14 and FIG.
An ion-permeable transparent insulating film 15 is formed between the transparent electrolyte layer 10 and the transparent electrolyte layer 10. As a material of the ion-permeable transparent insulating film 15, Ta 2 O 5 or the like is used.
このイオン透過性透明絶縁膜15を設けることにより、
エレクトロクロミック層３と透明電解質層10との間の電
子伝導を制限し、イオン移動の効率を良くできるので、
光減衰量の調整が効率良く行える。By providing this ion-permeable transparent insulating film 15,
Since the electron conduction between the electrochromic layer 3 and the transparent electrolyte layer 10 is restricted, and the efficiency of ion transfer can be improved,
The light attenuation can be adjusted efficiently.
以上の説明からわかるように、前記実施例Ｉ〜VIIに
よれば、フォトダイオードとエレクトロクロミックデバ
イスを一体に形成したことにより、フォトダイオードの
入射強度を自由に調整できる小型の光検出器が得られ
る。従って、光通信において、光強度の変化の大きな自
由空間光通信に用いる受光装置、光源の劣化によって光
強度が減少する光通信機の受光装置、また、光源出力が
一定で光通信距離が近距離から遠距離まで範囲が広く、
場所によって光強度が様々である場合の受光装置などに
対して、フォトダイオードの受信感度を一定に調整可能
なデバイスを提供することができる。As can be understood from the above description, according to Examples I to VII, by forming the photodiode and the electrochromic device integrally, a small-sized photodetector capable of freely adjusting the incident intensity of the photodiode can be obtained. . Therefore, in optical communication, a light receiving device used for free space optical communication in which light intensity changes greatly, a light receiving device of an optical communication device in which light intensity decreases due to deterioration of a light source, and a light source output is constant and an optical communication distance is short. Wide range from to long distance,
It is possible to provide a device capable of adjusting the reception sensitivity of the photodiode to a constant value for a light receiving device in which the light intensity varies depending on the location.
また、フォトダイオードを平面的に多数格子状に配置
した受光パターン検出装置において、フォトダイオード
の受光感度のバラツキを局所的に補正して全体の受光感
度を一様にすることができる。Further, in a light receiving pattern detecting device in which a large number of photodiodes are arranged in a lattice pattern in a plane, variations in the light receiving sensitivity of the photodiodes can be locally corrected to make the entire light receiving sensitivity uniform.
また、入射光強度の調節能力を利用して、光源と受光
装置の結合強度を変化させて学習を行う光ニューロコン
ピュータの素子に用いることができる。Further, the present invention can be used for an element of an optical neurocomputer that performs learning by changing the coupling strength between a light source and a light receiving device by utilizing the ability to adjust the intensity of incident light.
以上、本発明を実施例にもとづき具体的に説明した
が、本発明は、前記実施例に限定されるものではなく、
その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能である
ことは言うまでもない。As mentioned above, although the present invention was explained concretely based on an example, the present invention is not limited to the above-mentioned example.
It goes without saying that various changes can be made without departing from the scope of the invention.
以上、説明したように、本願の請求項１の発明によれ
ば、半導体基板上にフォトダイオードを設け、その上部
にエレクトロクロミック層、透明電解質層、透明電極層
を順次積層した構造は、光減衰量調整回路に直列ショッ
トキーダイオードが挿入されていることになるので、電
流の方向性が保たれるため、着色と消色の過程のどちら
か一方を制限することができる。As described above, according to the first aspect of the present invention, a structure in which a photodiode is provided on a semiconductor substrate, and an electrochromic layer, a transparent electrolyte layer, and a transparent electrode layer are sequentially stacked on the photodiode, Since the series Schottky diode is inserted in the quantity adjustment circuit, the directionality of the current is maintained, so that either one of the processes of coloring and decoloring can be restricted.
請求項２の発明によれば、半導体基板上にフォトダイ
オードを設け、その上部に第２透明電極層、エレクトロ
クロミック層、透明電解質層、第１透明電極層を順次積
層した構造により、エレクトロクロミック層に加える電
界を均一にできるので、エレクトロクロミック層の光吸
収率の面内不均一を避けることができる。According to the second aspect of the present invention, a photodiode is provided on a semiconductor substrate, and a second transparent electrode layer, an electrochromic layer, a transparent electrolyte layer, and a first transparent electrode layer are sequentially stacked on the photodiode, thereby forming an electrochromic layer. Since the electric field applied to the substrate can be made uniform, it is possible to avoid in-plane non-uniformity of the light absorption coefficient of the electrochromic layer.
請求項３の発明によれば、半導体基板上にフォトダイ
オードを設け、その上部に透明絶縁層、第２透明電極
層、エレクトロクロミック層、透明電解質層、第１透明
電極層を順次積層した構造により、エレクトロクロミッ
ク層の平常電位を自由に設定できるので、光減衰量調整
回路の平常電位をフォトダイオードによる光検出回路と
関係なく自由に設定できる。また、光減衰量調整回路の
アース電位との整合を容易にすることができる。According to the third aspect of the present invention, a photodiode is provided on a semiconductor substrate, and a transparent insulating layer, a second transparent electrode layer, an electrochromic layer, a transparent electrolyte layer, and a first transparent electrode layer are sequentially stacked on the photodiode. Since the normal potential of the electrochromic layer can be set freely, the normal potential of the light attenuation adjusting circuit can be set freely irrespective of the photodetection circuit using the photodiode. Further, matching with the ground potential of the optical attenuation amount adjusting circuit can be facilitated.
請求項４の発明によれば、半導体基板上にフォトダイ
オードとフォトトランジスタを隣接して設け、フォトダ
イオードの上部に透明絶縁層、第２透明電極層、エレク
トロクロミック層、透明電解質層、第１透明電極層を順
次積層した構造であり、前記第２透明電極層をフォトト
ランジスタのエミッタ又はコレクタに接続したので、入
射光強度に応じてエレクトロクロミック層の印加電流を
制御し、光減衰量を調整できる。According to the fourth aspect of the present invention, a photodiode and a phototransistor are provided adjacently on a semiconductor substrate, and a transparent insulating layer, a second transparent electrode layer, an electrochromic layer, a transparent electrolyte layer, and a first transparent layer are provided on the photodiode. Since the second transparent electrode layer is connected to the emitter or the collector of the phototransistor, the current applied to the electrochromic layer can be controlled according to the intensity of incident light, and the amount of light attenuation can be adjusted. .
請求項５の発明によれば、前記請求項１〜４の発明の
エレクトロクロミック層と透明電解層の間にイオン透過
性透明絶縁膜を設けたことにより、エレクトロクロミッ
ク層と透明電解質層との間の電子伝導を制限し、イオン
移動の効率を良くできるので、光減衰量の調整を効率良
く行うことができる。According to the fifth aspect of the present invention, an ion-permeable transparent insulating film is provided between the electrochromic layer and the transparent electrolytic layer according to the first to fourth aspects of the present invention. In this case, since the electron conduction of the light is restricted and the efficiency of ion transfer can be improved, the amount of light attenuation can be adjusted efficiently.
第１図は、本発明の実施例Ｉの半導体装置の概略構成を
示す要部断面図、 第２図及び第３図は、第１図に示す実施例Ｉの半導体装
置の等価回路図、 第４図は、本発明の実施例IIの半導体装置の概略構成を
示す要部断面図、 第５図は、第４図に示す実施例IIの半導体装置の等価回
路図、 第６図は、本発明の実施例IIIの半導体装置の概略構成
を示す要部断面図、 第７図は、本発明の実施例IVの半導体装置の概略構成を
示す要部断面図 第８図は、本発明の実施例Ｖの半導体装置の概略構成を
示す要部断面図、 第９図は、本発明の実施例VIの半導体装置の概略構成を
示す要部断面図、 第10図は、第９図に示す実施例VIの半導体装置の等価回
路図、 第11図，第12図，第13図及び第14図は、それぞれ本発明
の実施例VIIの半導体装置の概略構成を示す要部断面図
である。 図中、１……ｎ型（又はｐ型）半導体基板、２……ｐ型
（又はｎ型）半導体層、３……エレクトロクロミック
層、４……絶縁層、５……アノード（カソード）電極、
６……カソード（アノード）電極、7,8……電極配線、
９……絶縁層、10……透明電解質層、11……透明電極層
（第１透明電極層）、12……透明電極層（第２透明電極
層）、13……透明絶縁層、14……フォトトランジスタ、
15……イオン透過性透明絶縁膜、20……フォトダイオー
ド、30……ショットキーダイオード、31……光減衰量調
整回路、32……光検出回路。FIG. 1 is a cross-sectional view of a principal part showing a schematic configuration of a semiconductor device of Example I of the present invention. FIGS. 2 and 3 are equivalent circuit diagrams of the semiconductor device of Example I shown in FIG. FIG. 4 is a cross-sectional view of a principal part showing a schematic configuration of a semiconductor device of Example II of the present invention. FIG. 5 is an equivalent circuit diagram of the semiconductor device of Example II shown in FIG. 4, and FIG. FIG. 7 is a cross-sectional view of a main part showing a schematic configuration of a semiconductor device according to Embodiment III of the present invention. FIG. 7 is a cross-sectional view of a main part showing a schematic configuration of a semiconductor device according to Embodiment IV of the present invention. FIG. 9 is a cross-sectional view of a main part showing a schematic configuration of a semiconductor device of Example V. FIG. 9 is a cross-sectional view of a main part showing a schematic configuration of a semiconductor device of Example VI of the present invention. FIGS. 11, 12, 13, and 14 are equivalent circuit diagrams of the semiconductor device of Example VI. FIG. 11 is a fragmentary sectional view showing a schematic configuration of a semiconductor device of Example VII of the present invention. It is a diagram. In the figure, 1 ... n-type (or p-type) semiconductor substrate, 2 ... p-type (or n-type) semiconductor layer, 3 ... electrochromic layer, 4 ... insulating layer, 5 ... anode (cathode) electrode ,
6 ... Cathode (anode) electrode, 7,8 ... Electrode wiring,
9 ... insulating layer, 10 ... transparent electrolyte layer, 11 ... transparent electrode layer (first transparent electrode layer), 12 ... transparent electrode layer (second transparent electrode layer), 13 ... transparent insulating layer, 14 ... ... phototransistors,
15 ... Ion-permeable transparent insulating film, 20 ... Photodiode, 30 ... Schottky diode, 31 ... Light attenuation adjustment circuit, 32 ... Light detection circuit.
Claims (5)
し、その上部にエレクトロクロミック層、透明電解質
層、透明電極層を順次積層した構造であることを特徴と
する半導体装置。1. A semiconductor device having a structure in which a photodiode is formed on a semiconductor substrate, and an electrochromic layer, a transparent electrolyte layer, and a transparent electrode layer are sequentially stacked on the photodiode.
その上部に第２透明電極層、エレクトロクロミック層、
透明電解質層、第１透明電極層を順次積層した構造であ
ることを特徴とする半導体装置。2. A photodiode is provided on a semiconductor substrate,
A second transparent electrode layer, an electrochromic layer,
A semiconductor device having a structure in which a transparent electrolyte layer and a first transparent electrode layer are sequentially laminated.
その上部に透明絶縁層、第２透明電極層、エレクトロク
ロミック層、透明電解質層、第１透明電極層を順次積層
した構造であることを特徴とする半導体装置。3. A photodiode is provided on a semiconductor substrate.
A semiconductor device having a structure in which a transparent insulating layer, a second transparent electrode layer, an electrochromic layer, a transparent electrolyte layer, and a first transparent electrode layer are sequentially laminated thereon.
トランジスタを隣接して設け、フォトダイオードの上部
に透明絶縁層、第２透明電極層、エレクトロクロミック
層、透明電解質層、第１透明電極層を順次積層した構造
であり、前記第２透明電極層をフォトトランジスタのエ
ミッタ又はコレクタに接続したことを特徴とする半導体
装置。4. A photodiode and a phototransistor are provided adjacent to each other on a semiconductor substrate, and a transparent insulating layer, a second transparent electrode layer, an electrochromic layer, a transparent electrolyte layer, and a first transparent electrode layer are sequentially formed on the photodiode. A semiconductor device having a stacked structure, wherein the second transparent electrode layer is connected to an emitter or a collector of a phototransistor.
層の間にイオン透過性透明絶縁膜を設けたことを特徴と
する請求項の１乃至４のうちいずれか１項に記載の半導
体装置。5. The semiconductor device according to claim 1, wherein an ion-permeable transparent insulating film is provided between said electrochromic layer and said transparent electrolyte layer.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63242149A JP2641527B2 (en) | 1988-09-26 | 1988-09-26 | Semiconductor device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63242149A JP2641527B2 (en) | 1988-09-26 | 1988-09-26 | Semiconductor device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0289377A JPH0289377A (en) | 1990-03-29 |
| JP2641527B2 true JP2641527B2 (en) | 1997-08-13 |
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2641527B2 (en) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8618588B2 (en) * | 2010-10-29 | 2013-12-31 | International Business Machines Corporation | Anti-blooming pixel sensor cell with active neutral density filter, methods of manufacture, and design structure |
-
1988
- 1988-09-26 JP JP63242149A patent/JP2641527B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0289377A (en) | 1990-03-29 |
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