JPH0719914B2 - 半導体受光装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （イ）産業上の利用分野 本発明は、支持基板の絶縁表面に受光素子と出力端子と
を備えた半導体受光装置に関する。

（ロ）従来の技術 ガラス等の透光性且つ絶縁性の支持基板の一方の主面
に、透光性の受光面電極膜、半導体光活性層を含む半導
体薄膜及び背面電極膜を積層した受光素子と、該受光素
子の受光出力を外部に導入する出力端子と、を備えた半
導体受光装置は例えば特開昭58−31585号公報に開示さ
れた如く既に知られている。

第３図（Ａ）〜（Ｃ）はこの様な半導体受光装置の基本
構造の背面を斜め方向から臨んだ状態及び断面状態を示
しており、透光性の支持基板（１）の一方の主面（1a）
に、SnO₂、ITO等の透光性受光面電極膜（２）、膜面に
平行な半導体接合等の光キャリアを発生する半導体光活
性層を含む半導体薄膜（３）及びオーミック性の背面電
極膜（４）をこの順序で積層した受光素子（５）が配置
されている。斯る構造に於いて基本的に受光素子（５）
として機能する受光領域は、上記受光面電極膜（２）、
半導体薄膜（３）及び背面電極膜（４）の三者が実際に
重なり合う部分であり、その部分から外周方向にはみ出
した半導体薄膜（３）の周縁部分（3a）〜（3d）は受光
素子（５）として機能しない。

しかし、半導体薄膜（３）の周縁部分（3a）〜（3c）は
受光素子（５）としては不要であるものの、半導体薄膜
（３）の外周から支持基板（１）側の受光面電極膜
（２）の周縁部分（2a）（2c）（2d）が露出している
と、この露出部に於いて受光面電極膜（２）と背面電極
膜（４）とが電気的に短絡することがあり、斯る短絡事
故を阻止する上で、有効な手段となる。従って、半導体
薄膜（３）は受光面電極膜（２）の周縁部分（2a）（2
c）（2d）の内、受光出力を外部に導出する出力端子（6
a）を構成するための電気的延長部分（2e）を除く受光
面電極膜（２）全体を覆うべく精度の高いパターニング
が要求される。

薄膜形成プロセスに於いて、定められた形状の薄膜を得
る手法として、被着面全面に薄膜を各種CVD法、真空蒸
着法、スパッタ法等の手段で被着後、上記所定形状にフ
ォトリソグラフィ法を用いてパターニングする方法と、
所定形状の開口を持つマスクで被着面を覆いマスク開口
部から露出した部分の被着面に直接薄膜をパターニング
する方法と、がよく知られている。就中、フォトリソグ
ラフィ法はパターン精度が高いために微細加工に有用で
ある。

然し乍ら、フォトリソグラフィ法は微細加工に有用であ
るものの、その作業工程として、フォトレジスト膜の塗
布、ベーキング、露光、現像、エッチング、剥離等の一
連の工程を経なければならず複雑な作業工程を必要とす
る欠点がある。更に斯るフォトリソグラフィ法はパター
ニングしようとする被加工膜が薄膜であると、ピンホー
ルを形成したりする。例えば半導体薄膜（３）にピンホ
ールが形成されたとすると、次に被着される背面電極膜
（４）がこのピンホール中に侵入することとなり、その
結果背面電極膜（４）はピンホールを通して受光面電極
膜（２）と電気的に結合する短絡事故を招く。

一方、マスクを利用するパターニング法はパターン精度
がフォトリソグラフィ法に比して劣るばかりか、マスク
開口部周縁に形成された薄膜と、中央部分に形成された
薄膜とは形成されつつある上記マスク開口部周縁の薄膜
に対してマスクが陰となったりして中央部分の薄膜と形
成環境が必ずしも一定とならないために、膜質が不揃い
となる。殊に形成される薄膜の面積が小さいほどその傾
向は著しく半導体受光装置では無視することができな
い。

（ハ）発明が解決しようとする問題点 本発明は複雑な作業工程を経ることなく膜質の均一な受
光素子を構成する半導体薄膜を提供することを目的とす
る。

（ニ）問題点を解決するための手段 本発明は、支持基板の絶縁表面に、第１電極膜、半導体
光活性層を含む半導体薄膜及び第２電極膜を順に積層し
た受光素子と、該受光素子の受光出力を外部に導出する
出力端子と、を備えた半導体受光装置であって、上記受
光素子を構成する半導体薄膜の少なくとも一部は上記出
力端子が形成される端子領域を含む上記支持基板の絶縁
表面のほぼ全面に形成されると共に、上記端子領域に於
ける少なくとも半導体薄膜と第１電極膜との間に、上記
半導体薄膜より膜厚の厚い導電膜を配置したことを特徴
とする。

（ホ）作用 上記の如く受光素子を構成する半導体薄膜の少なくとも
一部を支持基板の絶縁表面のほぼ全面に形成しても、出
力端子が形成される端子領域に於ける少なくとも半導体
薄膜と第１電極膜との間に、上記半導体薄膜より膜厚の
厚い導電膜を配置することによって、該導電膜が支持基
板側に設けられる電極膜を半導体薄膜から電気的に露出
せしめるべく作用する。

（ヘ）実施例 第１図（Ａ）〜（Ｃ）及び第２図は本考案半導体受光装
置の一実施例を示し、第１図（Ａ）は背面方向から臨ん
だ平面図、第１図（Ｂ）は同図（Ａ）に於けるＢ−Ｂ′
線断面図、第１図（Ｃ）は同図（Ａ）に於けるＣ−Ｃ′
線断面図、第２図は背面方向から臨んだ斜視図であっ
て、第３図に示した基本構造と同じく、透光性且つ絶縁
性のガラス等からなる支持基板（１）の一方の主面（1
a）、にSnO₂、ITO等の透光性受光面電極膜（２）、膜面
に平行な半導体接合等の光キャリアを発生する半導体光
活性層を含む膜厚約サブミクロン〜ミクロンオーダ、好
ましくは約0.4μｍ〜１μｍのアモルファスシリコン、
アルモファスシリコンカーバイド、微結晶シリコン等か
らなる半導体膜厚（３）、及びアルミニウム、銀、ITO
（SnO₂）／銀、更に最外周面にチタン或いはチタン銀合
金を被覆したオーミック性の背面電極膜（４）をこの順
序で積層した受光素子（５）が配置されている。斯る受
光面電極膜（２）、半導体薄膜（３）及び背面電極膜
（４）の三者が実際に重なり合う部分から構成される上
記受光素子（５）はその受光出力を外部に導出する一対
の出力端子（6a）（6b）を備えており、該出力端子（6
a）（6b）は支持基板（１）の一方の主面（1a）に於い
て受光素子（５）と離れたところに設けられている。

而して、本発明の主たる特徴点は、上記受光素子（５）
を形成する半導体薄膜（３）の配置形態にある。即ち、
従来構造の半導体薄膜（３）にあっては受光素子（５）
を構成すべく受光領域及び受光面電極膜（２）の周縁を
僅かに越えて配置されていたのに対し、本発明に於ける
半導体薄膜（３）は、上記受光領域及び受光面電極膜
（２）の周縁に僅かに越えるのみならず、上記出力端子
（6a）（6b）が形成される端子領域を含む上記支持基板
（１）の一方の主面（1a）のほぼ全面に形成されてい
る。このように半導体薄膜（３）を支持基板（１）の一
方の主面（1a）のほぼ全面に形成することによって、該
半導体薄膜（３）に対してフォトリソグラフィ法やマス
クを利用したパターニングを施す必要がなく、斯るパタ
ーニングに起因する作業工程の複雑化や膜質の不揃いを
回避することができる。

一方、半導体薄膜（３）が支持基板（１）のほぼ全面に
形成されると、該支持基板（１）に先に設けられていた
受光面電極膜（２）は半導体薄膜（３）に覆われる結
果、該受光面電極膜（２）側の出力端子（6a）を構成す
る受光面電極膜延長部分（2e）までも覆蓋されるため
に、このままでは上記出力端子（6a）を形成することが
できない。そこで本発明にあっては、上記受光面電極膜
（２）側の出力端子領域に於いて上記受光面電極膜
（２）の延長部分（2e）表面に予めスクリーン印刷法或
いはスタンプ法等により銀ペースト等の導電体ペースト
を島状に配置し、それを焼成して焼結体とした導電膜
（7a）を設けた後、上記半導体薄膜（３）が形成され
る。上記導電膜（7a）は上記スクリーン印刷法或いはス
タンプ法等により形成されるために、真空蒸着法やスパ
ッタ法に較べ数μｍ〜数10μｍと十分な膜厚を得ること
ができ、上記半導体薄膜（３）より数倍以上の厚みを備
えていると共に、半導体薄膜（３）と接する側の表面
（7as）は焼結体特有の数1000Å〜数μｍの凹凸を持つ
粗面状態を呈している。このようにして受光面電極膜延
長部分（2e）の表面に、半導体薄膜（３）と接する側の
表面（7as）が粗面状態にあり上記半導体薄膜（３）よ
り膜厚の厚い島状導電膜（7a）を配置すると、この粗面
状態の導電膜表面（7as）に膜厚数μｍ以下の半導体薄
膜（３）を設けても、導電膜表面（7as）の凸部がその
ほぼ全域に亘って貫通することとなり、この導電膜表面
（7as）の凸部を介して受光面電極膜延長部分（2e）は
半導体薄膜（３）から電気的に露出状態となる。

上記の如く受光面電極膜延長部粉（2e）が電気的に露出
状態となると、この露出状態だけで十分受光面電極膜
（２）側の出力端子（6a）を構成することができるもの
の、半導体薄膜（３）を貫通した導電膜表面（7as）の
凸部全域を含んで、背面電極膜（４）と同一工程により
島状の端子電極膜（4a）が形成されている。

他方、受光素子（５）の背面電極膜（４）は半導体薄膜
（３）形成後に、該半導体薄膜（３）の受光領域及び出
力端子領域に至る延長部分（4e）を含んで上記半導体薄
膜（３）上に設けられるために、受光面電極膜（２）側
の出力端子（6a）のように導電体ペーストの焼結体から
なる島状導電膜（7b）は電気的な露出を目的としては不
要である。然し、この実施例にあっては、半導体薄膜
（３）の支持基板（１）に対する密着性が弱く、該半導
体薄膜（３）が剥離する事故を防止すべく当該出力端子
領域に於ける半導体薄膜（３）と支持基板（１）との間
に島状導電膜（7b）が上記受光面電極膜（２）の出力端
子（6a）の島状導電膜（7a）と同時に形成されている。

以上の実施例にあっては両者の出力端子領域に於いて支
持基板（１）と半導体薄膜（３）との間に導電膜（7a）
（7b）が配挿されて、受光出力を外部に例えば半田付け
や導電性接着剤を介してリード線が結合される出力端子
（6a）（6b）を形成していたが、上記導電膜（7a）（7
b）は必ずしも両者共に必要ではなく基板側に設けられ
た受光面電極膜（２）の延長部分（2e）上だけであって
も良く、また斯る受光面電極膜（２）側の出力端子領域
の半導体薄膜（３）上に島状端子電極膜（4a）を設けな
くても構わない。また、導電膜（7a）（7b）として導電
体ペーストの焼結体を用いれば半導体薄膜（３）の膜厚
に比して肉厚な膜を容易に得ることができ、その半導体
薄膜（３）側の表面も粗面状態になり、斯る粗面状態を
形成する凸部が半導体薄膜（３）を貫通して該半導体薄
膜（３）に覆われた受光面電極膜（２）の延長部分（2
e）を電気的に露出せしめることができるものの、導電
膜（7a）としては少なくとも半導体薄膜（３）の膜厚よ
り厚い構成であれば、上記導電膜（7a）上の半導体薄膜
（３）をリード線の固着工程に於いて機械的或いは熱的
に除去することができるので、粗面や導電体ペーストの
焼結体は必ずしも必要でない。

更に本発明の好適な実施例にあっては半導体薄膜（３）
として、SiH₄、SiF₄、Si₂H₆等のシリコン化合物ガスに
適宜ｐ型決定不純物を含むB₂H₆やｎ型決定不純物を含む
PH₃を添加した雰囲気中でのプラズマCVD法や低圧水銀ラ
ンプを光源とした光CVD法により形成される膜厚約4000
Å〜１μｍ程度のpin接合型アモルファスシリコン系半
導体が用いられる。そして、更にpin接合型構造の半導
体薄膜（３）は、受光領域については斯るpin接合型構
造を呈するものの、それ以外の領域にあってはpin接合
型構造を呈すると共に、例えば背面電極膜（４）とオー
ミック接触すべき不純物層の不純物が高濃度にドープさ
れていると、この高不純物濃度の不純物層を介して該不
純物層と連なる受光面電極膜（２）側の出力端子（6a）
と背面電極膜（４）側の出力端子（6b）との間に若干の
リーク電流が発生することがあり、斯るリーク電流対策
として上記背面電極膜（４）や該背面電極膜（４）をフ
ォトリソグラフィ法によりパターニングする際に利用し
たフォトレジスト膜をマスクとして、露出状態にある半
導体薄膜（３）の少なくとも上記高不純物濃度の不純物
層をプラズマエッチングにより除去する構成としても良
い。

尚、以上の実施例及び変形例にあっては、支持基板
（１）を透過して光が入射する構成としたために、支持
基板（１）の一方の主面に透光性のITOやSnO₂を配置し
て受光面電極膜（２）と、背面側を金属材料を含む非透
光性の背面電極膜（４）として説明したが、その配置状
態を逆転せしめて背面電極膜（４）を透光性となし受光
面としても良い。

（ト）発明の効果 本発明受光装置は以上の説明から明らかな如く、受光素
子を構成する半導体薄膜の少なくとも一部を支持基板の
絶縁表面のほぼ全面に形成しても、出力端子が形成され
る端子領域に於ける少なくとも半導体薄膜と第１電極膜
との間に、上記半導体薄膜より膜厚の厚い導電膜を配置
することによって、該導電膜が支持基板側に設けられる
電極膜を半導体薄膜から電気的に露出せしめるべく作用
するので、半導体薄膜を絶縁表面の一部分にパターニン
グ形成する必要がなく、斯るパターニングに起因する作
業工程の複雑化や膜質の不揃を回避することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本発明半導体受光装置の一実施例を
示し、第１図（Ａ）は背面方向から臨んだ平面図、第１
図（Ｂ）は同図（Ａ）に於けるＢ−Ｂ′線断面図、第１
図（Ｃ）は同図（Ａ）に於けるＣ−Ｃ′線断面図、第２
図は背面方向から臨んだ斜視図、第３図は従来の半導体
受光装置を示し、第３図（Ａ）は背面方向から臨んだ斜
視図、第３図（Ｂ）は同図（Ａ）に於けるＢ−Ｂ′線断
面図、第３図（Ｃ）は同図（Ａ）に於けるＣ−Ｃ′線断
面図、を夫々示している。 （１）……支持基板、（２）……受光面電極膜、（３）
……半導体薄膜、（４）……背面電極膜、（５）……受
光素子、（6a）（6b）……出力端子、（7a）（7b）……
導電膜。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】支持基板の絶縁表面に、第１電極膜、半導
   体光活性層を含む半導体薄膜及び第２電極膜を順に積層
   した受光素子と、該受光素子の受光出力を外部に導出す
   る出力端子と、を備えた半導体受光装置であって、上記
   受光素子を構成する半導体薄膜の少なくとも一部は上記
   出力端子が形成される端子領域を含む上記支持基板の絶
   縁表面のほぼ全面に形成されると共に、上記端子領域に
   於ける少なくとも半導体薄膜と第１電極膜との間に、上
   記半導体薄膜より膜厚の厚い導電膜を配置したことを特
   徴とする半導体受光装置。
2. 【請求項２】上記導電膜の半導体薄膜側表面は粗面状態
   にある特許請求の範囲第１項記載の半導体受光装置。
3. 【請求項３】上記導電膜は導電ペーストの焼結体である
   ことを特徴とした特許請求の範囲第１項若しくは第２項
   記載の半導体受光装置。