JPH02129964A - 光電検出装置 - Google Patents

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、光検出手段と該光検出手段の出力をクロック
に同期して取り出すためのトランスミッションスイッチ
ング手段とを含む光電検出装置に関し、特に対象物の濃
度分布、形状、組成等の情報を位置の関数として読み取
って処理する情報読取装置における情報読取手段として
用いられる光電検出装置に関する。

［従来の技術］ 光電検出装置は一般に、反射型、透過型のいずれの場合
においても外来光等による誤動作を防止するため、発光
手段をパルス変調手段によりパルス変調して発光させ、
該パルス変調のタイミングと同期してオン、オフされる
トランスミッションスイッチング手段を受光手段側に設
け、このスイッチング手段を介してホトダイオード、ホ
トトランジスタ等の光電変換素子からなる光検出手段か
らの出力を取り出すように構成している。

この種の光電検出装置において採用されている従来の光
検出手段とスイッチング手段の組み合わせ構造は、 （ａ）光検出手段を光電変換機能を有する非晶質シリコ
ン材料及び金属電極で構成し、スイッチング手段を非晶
質シリコン材料からなる電界効果トランジスタで構成し
た装置、または （ｂ）光検出手段を非晶質シリコン材料と金属電極とで
構成し、スイッチング手段を別工程で作成した結晶質シ
リコンをもちいたバイポーラトランジスタにより構成し
、これらを外部接続線で接続した装置等が知られている
。

［発明が解決しようとする課題］ 上記したような従来の光電検出装置は、（ａ）のように
スイッチング手段に非晶質シリコン材料を用いたものに
おいては、非晶質シリコンで形成したスイッチング素子
のスイッチング動作特性があまり高速でないｔ；め、検
出出力が発生されるまでに時間がかかるという欠点を有
しており、また （ｂ）のようにスイッチング手段を別工程で作成するも
のにおいては、製造工程が繁雑となるとともに金属細線
等の外部接続線により電気的に接続させるための特殊な
実装技術が必要となるという欠点があった。

本発明は、上記従来例の問題点を解決して、高速動作が
可能でありかつ特殊な実装技術を必要とせずに１造が容
易な光電検出装置を提供する事を目的としている。

〔課題を解決するための手段ｊ 上記目的を解決するために、本発明の光電検出装置にお
いてはスイッチング手段を光検出手段と同一の結晶質シ
リコン基板上に同じ工程で作成しかつ該スイッチング手
段をプレーナー型電界効果トランジスタにより構成した
事を特徴とするものである。

［実施例］ 実施例について図面を参照して説明すると、第１図には
本発明の光電検出装置の一実施例による半導体構造がそ
の断面図として示されており、図において１０は結晶質
シリコンウェハー　２１．２２はＮ型シリコン、３１，
３２．３３．３４は金属電極、４１．４２は窒化シリコ
ン５ｊ３Ｎ４からなる絶縁層、５０は非結晶質シリコン
層である。

３１．３２．３３の金属電極はスイッチング手段を構成
する電界効果トランジスタのドレイン電極、ソース電極
、ゲート電極をそれぞれ形成している。

なおドレイン、ソース電極は互換可能である。

この第１図に示された実施例の製造方法を説明すると、
まず（１）シリコンウェハー１０上に金属電極とオーミ
ック接合をとるためのＮ型シリコン薄膜２１．２２を形
成し、（２）その後電界効果トランジスタのドレイン電
極、ソース電極となる金属電極３１．３２をＮ型シリコ
ン薄膜２１゜２２に重畳して形成する。次に（３）窒化
シリコンからなる電気的絶縁層４１．４２を形成し、（
４）電界効果トランジスタのゲート電極となる金属電極
３３、及び光検出手段の電極を構成する金属電極３４を
形成する。（５）最上部に非晶質シリコン層５０を形成
する。

上記のように構成された光電検出装置は光検出手段の出
力電極とスイッチング手段の入力電極とは一つの金属電
極３１を共通に使用しており、外部に接続線を実装する
必要がない。そして一般にシリコンウェハー上に形成さ
れた電界効果トランジスタは、シリコンウェハー内を電
子が移動するため、・電子の移動度は１５００　ｃｔｒ
ｒ”／　Ｖ　ｓ、欠陥密度は１０”／ｃｍ”であるから
、上記実施例においてスイッチング手段のスイッチング
時間は立ち上がりがｌμｓ以下、立ち下がりが１０μｓ
以下と改善する事ができるものである。

ｗｃ２図は本発明の他の実施例の断面図が示されており
、第１図に示された実施例の構成に更に金属電極３５を
設けてキャパシタンス成分ヲ有スル電荷蓄積手段を付加
した点が上記説明した実施例と相違するものである。

この第２図に示された構成においては、電荷蓄積手段は
光検出手段からの出力電流により充電され、検出手段か
らの出力電流が微弱な場合においてもそれを蓄積するこ
とにより、所望の出力電流として電界効果トランジスタ
を介して出力できる。

なお、上記説明は総て一つの光検知手段と１つのスイッ
チング手段との組み合わせ構造について説明したが、こ
の組み合わせを複数行列状に配置して対象物の面上の情
報を同時に得るように構成する等、種種の変形が可能で
ある事は言うまでもない。

［発明の効果］ 本発明は以上のように構成されているので、以下のよう
な作用効果を奏することができる。

（１）スイッチング動作時間を短縮することができ、結
果として検出出力を高速で取り出すことができる。

（２）光検出手段と出力スイッチング手段とが同一ウニ
バー上に形成されているので外部接続手段をこうしる必
要がないから、特殊な実装技術を必要としないで簡単に
製造することができる。

（３）光電変換材料である非晶質シリコン層を電荷取り
出し用電極よりも上層部に形成したため、実効的な光照
射面積が拡大し、従来の装置に比べて電流容量の大きい
電流を出力することができ、検出誤差を低減できる。

（４）電荷蓄積手段を設けた場合には、光検出手段から
の電流を蓄積して出力することができ、さらに十分な出
力電流を取り出すことができるから検出誤差をより一層
低減することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の半導体構造を示す断面図、
第２図は本発明の他の実施例の半導体構造を示す断面図
である。 図において、 １０・・・結晶質シリコンウェハー ２１．２２・・・Ｎ型シリコン ３１．３２．３３．３４，３５・・・金属電極４１．４
２・・・絶縁層 ５０・・・非晶質シリコン層 特許出願人　日本コダック株式会社 （外４名）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、光電変換素子を有する光検出手段と該検出手段の出
   力をクロックに同期して出力するためのトランスミッシ
   ョンスイッチング手段とからなる光電検出装置において
   、結晶質シリコンウェハー上に非晶質シリコンと金属電
   極とにより光検出手段を形成し、該結晶質シリコンウェ
   ハー上にプレーナ型電界効果トランジスタを形成してス
   イッチング手段を形成し、光検出手段とスイッチング手
   段とを同一のウェハー上に一体的に構成した事を特徴と
   する光電検出装置。 ２、請求項２記載の光電検出装置において、上記結晶質
   シリコンウェハー上であって光検出手段とスイッチング
   手段との間に電荷蓄積手段を設けた事を特徴とする光電
   検出装置。