JPH03252172A - 光センサー及びその製造方法 - 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】 （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６ （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
サーは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図に征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Ｆｒ　（３）は酸化スズ（ＳｎＯａ）
　　・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、１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、
上記画電極（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ＣＢ）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
ためのエツ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
ーをエツ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、−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ツ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。

（へ）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合を付す。

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）の一方の工面
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（１２）・・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−３ｉＣ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−
５ｉＣ層（４１）　、　　ｉ型非晶質シリコン（以下、
ａ−３ｉと略記する。）層（４２）　、　ｎ型ａ−５ｉ
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タで形成される６更に、上
記裏面電極層（５）はｎ型ａ−３ｉ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）に到達するのて、短波長領域の感度が横
なねれることなく画電極（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区を参照
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５
００〜７００人のｐ型ａ−５ｉＣ層（４１）を形成する
。

続いて、第１図（ロ）に示すように、レーザ（１５）を
用いて、ｐ型ａ−３ｉＣ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ＳｉＣからなるくし形集電極（ｌＯ）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１９３〜３０８ｎＩＴｌ）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−５ｉ層（４
２）　、　ｎ型ａ−５ｉ層（４３）を順次プラズマＣＶ
Ｄ法によりｐ型ａ−５ｉＣ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（へ）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）をエツチングする。

更に、金属膜（４５）のエツ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−５ｉ層（４
３）を介しての短絡を除去するため、エツチングにより
少なくともｎ型ａ−５ｉ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Ｌ’ｉ
！　（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（ｌＯ）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（す）に示すように、樹脂モールド（４
８）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、レーザを退択
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
エツ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ＩＴ
Ｏ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、（し形集電極（ｌＯ）
を、ｐ形ａ−５ｉＣ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−５ｉＣ層（４
１）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）発明の詳細 な説明したように、本発明は、集電極とじて多結晶領域
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
感度は欅なねれずに、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
極な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ツ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。 第１図 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−５ｉ膜、４３
−−−　　ｎ型ａ−５ｉ膜。 ｊテ 第 閃 第 ３ 図 ０ ２Ｈ′、；　３図 第 図 第 図 波長［ｎｍ］ 第 図 分光感度特性 手 続 補 正 １ （自発） −） ノ１ 凶 １、事件の表示 平成２年特許願第５０５６４号 ２゜ 発明の名称 光センサー及びその製造方法 ３゜ 補正をする者 事件との関係

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （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。
2. （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。