JP2798774B2

JP2798774B2 - 光センサー及びその製造方法

Info

Publication number: JP2798774B2
Application number: JP2050564A
Authority: JP
Inventors: 繁能口; 聡石田; 浩志岩多; 景一佐野; 正一郎中山
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 1990-02-28
Filing date: 1990-02-28
Publication date: 1998-09-17
Anticipated expiration: 2013-09-17
Also published as: JPH03252172A

Description

【発明の詳細な説明】（イ）産業上の利用分野本発明は可視光センサなどに用いられる光センサー及
びその製造方法に関する。

（ロ）従来の技術アモルファスシリコンの如きアモルファス半導体等の
薄膜状光半導体層を光活性層とする光センサーが実用化
されるに至ってきた。アモルファス半導体を用いた光セ
ンサー波長感度が可視光領域に高い感度をもっており、
結晶系半導体を用いたものより短波長領域に高感度であ
るという特長を有する。

第６図に従い従来の光センサーについて説明する。第
６図は従来の光センサーを示す断面図である。

第６図において、（１）は例えばガラス・石英等から
成る透光性の支持基板、（２）は該支持基板（１）の一
方の主面に設けられた感光領域で、該感光領域（２）は
支持基板（１）側から透明電極層（３）、薄膜状半導体
層（４）及び裏面電極層（５）が順次積層された構造を
持つ。上記透明電極層（３）は酸化スズ（SnO₂）・酸化
インジウムスズ（ITO）等の透光性導電性材料から成
り、上記半導体層（４）はｐ型層、ｉ型層、ｎ型層を重
畳せしめたpin接合を有する膜厚サブミクロンないしミ
クロンオーダのアモルファスシリコンにて形成され、更
に上記裏面電極層（５）は該ｎ型アモルファスシリコン
とオーミック接触するアルミニウム等の金属から成って
いる。

従って、上記支持基板（１）並びに透明電極層（３）
を透過して光が光半導体層（４）に照射せしめられる
と、上記両電極（３）（５）間に光起電力が生起せしめ
られる。

ところで、上述した従来の光センサーにおいては、IT
O等の透光性材料からなる透明電極層（３）を経て、薄
膜半導体層（４）に光が入射される。

第５図は、石英のみからなる透明基板（Ａ）と、この
透明基板（１）上にITOからなる透明電極（３）を積層
形成した基板（Ｂ）との各波長における光透過率を示す
ものである。この第５図から明らかなように、ITOから
なる透明電極（３）を設けた積層基板（Ｂ）では、短波
長領域が吸収され、光透過率が低くなる。

（ハ）発明が解決しようとする課題前述したように、ITO等の透光性材料は短波長領域を
吸収するため、短波長領域に高感度であるというアモル
ファス半導体の特長が生かし切れないという問題があっ
た。

また、従来は透光性材料を基板（１）の主面全面に形
成した後、その透光性材料を透明電極層（３）に形成す
るためのエッチング工程が必要であり、その製造工程が
複雑になることは否めない。

本発明は上述した従来の問題に鑑みてなされたものに
して短波長側の感度を損なわない高感度な光センサーを
提供することをその課題とする。更に、本発明は光セン
サーをエッチング工程をなるべく削減して容易に製造す
ることができる製造方法を提供することをその課題とす
る。

（ニ）課題を解決するための手段本発明は、光入射側をとなる透光性基板の一主面に一
導電型の不純物が多量にドープされた多結晶領域からな
らくし形集電極が配設され、このくし形集電極を覆って
前記基板の一主面上に直接薄膜状光半導体層を形成した
ことを特徴とする。

本発明においては、光入射側となる透光性基板の一主
面に、一導電型の不純物が多量にドープされた非晶質半
導体層を形成し、この半導体層表面に選択的にレーザ照
射を行いその表面に多結晶領域からなるくし形集電極を
形成した後、上記くし形集電極を覆って上記基板上に、
真性非晶質半導体層及び他導電型の非晶質半導体層を順
次積層して薄膜状光半導体層を作成し、この光半導体層
上に裏面電極を形成することを特徴とする。

（ホ）作用本発明は、集電極として多結晶領域からなるくし形集
電極を用いているため、このくし形集電極以外の基板上
に位置する光半導体層には、短波長領域が吸収されるこ
となく入射され、短波長領域の感度を損なうことはな
い。

本発明による製造方法においては、光入射側の集電極
をレーザ照射により形成するために、透明電極を作成す
るときに必要とするエッチング工程が不要になり、その
製造工程を簡略化することができる。

（ヘ）実施例以下、本発明の実施例につき第１図及び第２図に従い
説明する。尚、従来例と同一部分には同一符号を付す。

第１図は本発明の一実施例を示す断面図、第２図は支
持基板側からみた平面図である。

第１図及び第２図において、（１）は石英から成る透
光性の支持基板、（２）は該支持基板（１）の一方の主
面に設けられた感光領域で、該感光領域（２）は支持基
板（１）側からくし形集電極（10）、薄膜状光半導体層
（４）及び裏面電極層（５）が順次積層された構造を持
つ。

さて、本発明の特徴であるくし形集電極層（10）は、
ｐ型の不純物が多量にドープされた多結晶化された炭化
シリコン（以下、SiCと略記する。）から成り、第２図
に示すように中央部に共通電極部（11）を有し、この共
通電極部（11）から両側に向かって延びる枝電極部（1
2）…を備える。このくし型集電極（10）の製造方法に
ついては後述するが、例えば、薄膜状光半導体層（４）
の一部を構成するｐ形非晶質炭化シリコン（以下、ａ−
SiCと略記する。）をエキシマレーザ等で照射し再結晶
化させれば良い。

光半導体層（４）はくし形集電極（10）を覆って直接
基板（１）上に形成され、基板（１）方向からｐ型ａ−
SiC層（41）、ｉ型非晶質シリコン（以下、ａ−Siと略
記する。）層（42）、ｎ型ａ−Si層（43）を重畳せしめ
たpin接合を有する膜厚サブミクロンないしミクロンオ
ーダで形成される。

更に、上記裏面電極層（５）はｎ型ａ−Si層（43）と
オーミック接触するアルミニウム等の金属から成ってい
る。

従って、支持基板（１）から光が照射されると、くし
形集電極（10）が存在しない領域の支持基板（１）で
は、短波長領域が吸収されることなく透過し、この光が
光半導体層（４）に到達するので、短波長領域の感度が
損なわれることなく両電極（３）（５）間にこの短波長
を含んだ光による光起電力が生起せしめられ、紫外線セ
ンサーとして用いることが可能である。

次に本発明の光センサーの製造方法につき第３図を参
照して説明する。

まず、第３図（イ）に示すように、石英からなる絶縁
性透明支持基板（１）に、プラズマCVD法により膜厚500
〜700Åのｐ型ａ−SiC層（41）を形成する。

続いて、第３図（ロ）に示すように、レーザ（15）を
用いて、ｐ型ａ−SiC層（41）表面をレーザアニールし
再結晶化させて、第２図に示すような形状の多結晶化Si
Cからなるくし形集電極（10）を形成する。このレーザ
（15）としては、出力200〜300mJ/cm²、１〜20パルスの
エキシマレーザ（波長193〜308nm）などが用いられ、所
定のくし形を有する金属マスクなどを用いて、くし形集
電極（10）を形成する。

次に、第３図（ハ）に示すように、ｉ型ａ−Si層（4
2）、ｎ型ａ−Si層（43）を順次プラズマCVD法によりｐ
型ａ−SiC層（41）上に積層して形成し、pin接合を有す
る半導体膜（４）が形成される。

その後、第３図（ニ）に示すように、光センサとして
必要な領域を残して半導体膜（４）をパターニングす
る。

その後、第３図（ホ）に示すように、アルミニウムな
どからなる金属膜（45）を半導体膜（４）上に形成す
る。

然る後、第３図（ヘ）に示すように、裏面電極（５）
と集電極（10）からの取り出し電極（46）を形成するた
めに、金属膜（45）をエッチングする。

更に、金属膜（45）のエッチングに用いたレジストを
残したまま第３図（ト）に示すように、裏面電極（５）
と取り出し電極（46）間におけるｎ型ａ−Si層（43）を
介しての短絡を除去するため、エッチングにより少なく
ともｎ型ａ−Si層（43）を除去する。

その後、第３図（チ）に示すように、金属リード線
（47）（47）を超音波ハンダなどにより裏面電極（５）
及び取り出し電極（46）に夫々接続する。このとき、超
音波ハンダの熱などのエネルギーにより集電極（10）と
取り出し電極（46）間の半導体膜（４）は短絡され、集
電極（10）と取り出し電極（46）間は電気的に接続され
る。

最後に、第３図（リ）に示すように、樹脂モールド
（48）を行い光センサーが得られる。

このように、本発明による製造方法では、レーザを選
択的に照射するだけで、光入射側のくし形集電極（10）
を形成することができる。そのため、従来必要であった
エッチング工程が不要になり、製造工程が大幅に簡略化
される。

第４図は、上述した本発明の光センサー（Ａ）と第６
図に示した光センサー（Ｂ）の分光感度特性を示したも
のである。

尚、従来の光センサー（Ｂ）としては、支持基板
（１）として石英を用い、その上に透明電極（３）とし
てITOを用いたものである。

第４図から明らかなように、本発明の光センサー
（Ａ）は、従来の光センサー（Ｂ）に比して、短波長領
域の感度が大幅に改善されている。

尚、上述した実施例においては、くし形集電極（10）
を、ｐ形ａ−SiC層（41）を形成した後に、レーザ照射
により形成したが、pin接合を有する半導体膜（４）を
形成した後に、透明の支持基板（１）側からレーザを照
射して、半導体膜（４）のｐ型ａ−SiC層（41）を多結
晶化することにより形成することもできる。

更に、上述した実施例においては、光入射側の半導体
層としてｐ型のａ−SiCを用いたがｎ型の半導体層を光
入射側に用い、裏面電極側にｐ型の半導体層を設ける構
成にしてもよい。

又、レーザCVD法によればArFレーザなどを薄膜形成中
にくし形に走査することによりｐ形多結晶シリコンを選
択的に形成することができる。

（ト）発明の効果以上説明したように、本発明は、集電極として多結晶
領域からなるくし形集電極を用いているため、このくし
形集電極以外の基板上に位置する光半導体層には、短波
長領域が吸収されることなく入射されるので、短波長領
域の感度は損なわれずに、高感度な光センサーが得られ
る。

又、本発明による製造方法においては、光入射側の集
電極をレーザ照射により形成するために、透明電極を作
成するときに必要とするエッチング工程が不要になり、
その製造工程を簡略化することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本発明の一実施例を示し、第１図は
断面図、第２図は支持基板側からみた平面図である。第３図は本発明の光センサーの製造方法の一例を各工程
別に示す断面図である。第４図は本発明の光センサーと従来の光センサーとの分
光感度の特性図である。第５図は石英から成る透明基板と石英の上にITOを設け
た基板との各波長領域における光透過特性を示す特性図
である。第６図は従来装置を示す断面図である。１……基板、３……透明電極、４……半導体層、５……
裏面電極、10……くし形集電極、41……ｐ型ａ−SiC
膜、42……ｉ型ａ−Si膜、43……ｎ型ａ−Si膜。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者佐野景一大阪府守口市京阪本通２丁目18番地三洋電機株式会社内 (72)発明者中山正一郎大阪府守口市京阪本通２丁目18番地三洋電機株式会社内 (56)参考文献特開昭48−98789（ＪＰ，Ａ) 特開昭50−72590（ＪＰ，Ａ) 特開昭55−127080（ＪＰ，Ａ) 特開昭59−124177（ＪＰ，Ａ) 特開昭61−231776（ＪＰ，Ａ) 特開昭63−170976（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) H01L 31/10 H01L 31/04

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】光入射側となる透光性基板の一主面に、一
導電型の不純物が多量にドープされた多結晶領域からな
るくし形集電極が配設され、このくし形集電極を覆って
前記基板の一主面上に直接薄膜状光半導体層が形成され
てなる光センサー。
【請求項２】光入射側となる透光性基板の一主面に、一
導電型の不純物が多量にドープされた非晶質半導体層を
形成し、この半導体層表面に選択的にレーザ照射を行い
その表面に多結晶領域からなるくし形集電極を形成した
後、上記くし形集電極を覆って上記基板上に、真性非晶
質半導体層及び他導電型の非晶質半導体層を順次積層し
て薄膜状光半導体層を作成し、この光半導体層上に裏面
電極を形成することを特徴とする光センサーの製造方
法。