JPH0729648Y2 - 光センサー - Google Patents
光センサーInfo
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- JPH0729648Y2 JPH0729648Y2 JP15516888U JP15516888U JPH0729648Y2 JP H0729648 Y2 JPH0729648 Y2 JP H0729648Y2 JP 15516888 U JP15516888 U JP 15516888U JP 15516888 U JP15516888 U JP 15516888U JP H0729648 Y2 JPH0729648 Y2 JP H0729648Y2
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- JP
- Japan
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- amorphous silicon
- semiconductor layer
- silicon semiconductor
- layer
- optical sensor
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Description
【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は光学的測定装置、光スイッチング素子などに用
いられる光センサーに関するものであり、工業用に多用
される赤色発光ダイオードの約660nmの波長光検知に適
した光センサーに関する。
いられる光センサーに関するものであり、工業用に多用
される赤色発光ダイオードの約660nmの波長光検知に適
した光センサーに関する。
本出願人は、Ｐ−Ｉ−Ｎ接合した非晶質シリコン半導体
層を有する積層体のダイオードを透明導電膜を介して、
互いに逆向きに抱き合わされ、両積層体間にバイアス電
圧を印加する抱き合わせタイプの光センサー（特願昭62
−331620号）を提案した。また、Ｐ−Ｉ−Ｎ接合した非
晶質シリコン半導体層の基板側の一層を微結晶状態にし
て、透明導電膜を不要とした光センサーを提案した。
層を有する積層体のダイオードを透明導電膜を介して、
互いに逆向きに抱き合わされ、両積層体間にバイアス電
圧を印加する抱き合わせタイプの光センサー（特願昭62
−331620号）を提案した。また、Ｐ−Ｉ−Ｎ接合した非
晶質シリコン半導体層の基板側の一層を微結晶状態にし
て、透明導電膜を不要とした光センサーを提案した。
第４図は、その光センサーの構造を示す断面図である。
光センサーは、透明基板41上に、少なくとも基板41側の
一層が微結晶状態であるＰ−Ｉ−Ｎ接合した非晶質シリ
コン半導体層43とバイアス電圧が印加される金属電極44
x、44yとが重畳して成る少なくとも２つの積層体ｘ、ｙ
を形成して構成されている。
一層が微結晶状態であるＰ−Ｉ−Ｎ接合した非晶質シリ
コン半導体層43とバイアス電圧が印加される金属電極44
x、44yとが重畳して成る少なくとも２つの積層体ｘ、ｙ
を形成して構成されている。
透明基板41はガラス、透光性セラミックなどから成り、
該透明基板41の一主面には微結晶状態のの層を含むＰ−
Ｉ−Ｎ接合した非晶質シリコン半導体層43が形成されて
いる。
該透明基板41の一主面には微結晶状態のの層を含むＰ−
Ｉ−Ｎ接合した非晶質シリコン半導体層43が形成されて
いる。
非晶質シリコン半導体層43には、基板側からＰ層43p、
Ｉ層43i及びＮ層43nが順次積層されている。光入射がさ
れる基板側にＰ層43pを配置するのは、Ｎ層43nに比べ窓
層の効果があるためである。非晶質シリコン半導体層43
はシラン、ジシランなどのシリコン化合物ガスと水素等
のキャリアガスとが所定比に混合された反応成膜ガスを
グロー放電で分解するプラズマCVD法や光CVD法等で成膜
され、Ｐ層43p成膜時にはこの反応成膜ガスにジボラン
などのＰ型ドーピングガスを混入した反応ガスで、Ｎ層
43n成膜時にはこの反応成膜ガスにフォスフィンなどの
Ｎ型ドーピングガスを混入した反応ガスで夫々成膜され
る。そして、非晶質シリコン半導体層43の基板１側の層
のＰ層43pを微結晶状態にするために、成膜中の基板温
度を400℃以上で成膜したり、Ｐ層43pの成膜後、高温水
素アニール処理によって形成するものである。これによ
り、シリコン原子に結合する水素原子が低下して、非晶
質状態に比べ安定した結晶状態となり、シート抵抗が10
0〜1000Ω／□となる。
Ｉ層43i及びＮ層43nが順次積層されている。光入射がさ
れる基板側にＰ層43pを配置するのは、Ｎ層43nに比べ窓
層の効果があるためである。非晶質シリコン半導体層43
はシラン、ジシランなどのシリコン化合物ガスと水素等
のキャリアガスとが所定比に混合された反応成膜ガスを
グロー放電で分解するプラズマCVD法や光CVD法等で成膜
され、Ｐ層43p成膜時にはこの反応成膜ガスにジボラン
などのＰ型ドーピングガスを混入した反応ガスで、Ｎ層
43n成膜時にはこの反応成膜ガスにフォスフィンなどの
Ｎ型ドーピングガスを混入した反応ガスで夫々成膜され
る。そして、非晶質シリコン半導体層43の基板１側の層
のＰ層43pを微結晶状態にするために、成膜中の基板温
度を400℃以上で成膜したり、Ｐ層43pの成膜後、高温水
素アニール処理によって形成するものである。これによ
り、シリコン原子に結合する水素原子が低下して、非晶
質状態に比べ安定した結晶状態となり、シート抵抗が10
0〜1000Ω／□となる。
金属電極44x、44yは、非晶質シリコン半導体層43上に所
定形状の間隔を置いて形成され、外部回路より、バイア
ス電圧が印加される。この金属電極44x、44yは非晶質シ
リコン半導体層43上にマスクを装着し、ニッケル、アル
ミニウム、チタン、クロム等の金属を被着したり、非晶
質シリコン半導体層43上に前記の金属膜を被着した後、
レジスト・エッチング処理したりして所定パターンに形
成される。
定形状の間隔を置いて形成され、外部回路より、バイア
ス電圧が印加される。この金属電極44x、44yは非晶質シ
リコン半導体層43上にマスクを装着し、ニッケル、アル
ミニウム、チタン、クロム等の金属を被着したり、非晶
質シリコン半導体層43上に前記の金属膜を被着した後、
レジスト・エッチング処理したりして所定パターンに形
成される。
また、Ｐ層43pの厚みの制御によって、基板側から入射
される光のうち短波長側の光をカットすることができ、
工業的に多用されている660nmの波長に感度を合わせた
Ｐ層43pの厚みは、約1000〜4000Åである。これによ
り、非晶質シリコン半導体層の分光感度の内、短波長側
がカットされ、約660nmの波長に感度が合った光センサ
ーが達成される。
される光のうち短波長側の光をカットすることができ、
工業的に多用されている660nmの波長に感度を合わせた
Ｐ層43pの厚みは、約1000〜4000Åである。これによ
り、非晶質シリコン半導体層の分光感度の内、短波長側
がカットされ、約660nmの波長に感度が合った光センサ
ーが達成される。
しかしながら、上述の光センサーにおいて約660nmの波
長に感度になるようにＰ層43pの厚みを設定すると、約1
000〜4000Åになってしまう。Ｐ層43pの成膜速度が0.5
Å/secと非常に遅いため、Ｐ層43pのみの成膜で約30分
〜２時間もかかってしまい非常に生産性が悪いものであ
り、光センサー全体として、量産性に欠けたものとなっ
てしまう。
長に感度になるようにＰ層43pの厚みを設定すると、約1
000〜4000Åになってしまう。Ｐ層43pの成膜速度が0.5
Å/secと非常に遅いため、Ｐ層43pのみの成膜で約30分
〜２時間もかかってしまい非常に生産性が悪いものであ
り、光センサー全体として、量産性に欠けたものとなっ
てしまう。
本考案は、上述の問題点に基づいて案出されたものであ
り、その目的はＰ層の厚みを低抵抗値となる最低の膜厚
に設定し、長波長側の所定波長に感度が合致した光セン
サーを提供することにある。
り、その目的はＰ層の厚みを低抵抗値となる最低の膜厚
に設定し、長波長側の所定波長に感度が合致した光セン
サーを提供することにある。
〔目的を達成するための具体的な手段〕 本考案によれば、上述の目的を達成するため、透明基板
上に少なくとも基板側の一層が微結晶状態であるＰ−Ｉ
−Ｎ接合した非晶質シリコン半導体層とバイアス電圧が
印加される金属電極とが重畳して成る少なくとも２つの
積層体を形成した光センサーにおいて、前記透明基板と
該微結晶状態の非晶質シリコン半導体層との間に、Ｉ型
非晶質シリコン半導体層を介在させた光センサーが提供
される。
上に少なくとも基板側の一層が微結晶状態であるＰ−Ｉ
−Ｎ接合した非晶質シリコン半導体層とバイアス電圧が
印加される金属電極とが重畳して成る少なくとも２つの
積層体を形成した光センサーにおいて、前記透明基板と
該微結晶状態の非晶質シリコン半導体層との間に、Ｉ型
非晶質シリコン半導体層を介在させた光センサーが提供
される。
以下、本考案の光センサーを図面に基づいて詳細に説明
する。
する。
第１図は本考案に係る光センサーの構造を示す断面構造
図である。
図である。
本考案の光センサーは、透明基板１上に、Ｉ型非晶質シ
リコン半導体層２、少なくとも基板１側に微結晶の層を
有するＰ−Ｉ−Ｎ接合した非晶質シリコン半導体層３及
び金属電極4a,4bを重畳されて構成されている。
リコン半導体層２、少なくとも基板１側に微結晶の層を
有するＰ−Ｉ−Ｎ接合した非晶質シリコン半導体層３及
び金属電極4a,4bを重畳されて構成されている。
透明基板１はガラス、透光性セラミックなどから成り、
該透明基板１の一主面にはＩ型層非晶質シリコン半導体
層２が形成されている。
該透明基板１の一主面にはＩ型層非晶質シリコン半導体
層２が形成されている。
Ｉ型非晶質シリコン半導体層２は、少なくとも微結晶の
層を有するＰ−Ｉ−Ｎ接合した非晶質シリコン半導体層
３が形成される基板１上に厚み1000〜4000Åで形成され
ている。具体的には、Ｉ型非晶質シリコン半導体層２
は、シラン、ジシランなどのシリコン化合物ガスと水素
等のキャリアガスとが所定比に混合された反応成膜ガス
をグロー放電で分解するプラズマCVD法や光CVD法等で成
膜される。
層を有するＰ−Ｉ−Ｎ接合した非晶質シリコン半導体層
３が形成される基板１上に厚み1000〜4000Åで形成され
ている。具体的には、Ｉ型非晶質シリコン半導体層２
は、シラン、ジシランなどのシリコン化合物ガスと水素
等のキャリアガスとが所定比に混合された反応成膜ガス
をグロー放電で分解するプラズマCVD法や光CVD法等で成
膜される。
Ｐ−Ｉ−Ｎ接合した非晶質シリコン半導体層３は、少な
くとも基板１側の一層、図ではＰ層3pが微結晶状態を有
し、さらにＩ層、Ｎ層が形成され接合が達成される。上
述の微結晶状態とは、シリコンが結晶粒径50〜200Åで
構成、または非晶質層に混在した状態である。
くとも基板１側の一層、図ではＰ層3pが微結晶状態を有
し、さらにＩ層、Ｎ層が形成され接合が達成される。上
述の微結晶状態とは、シリコンが結晶粒径50〜200Åで
構成、または非晶質層に混在した状態である。
Ｐ−Ｉ−Ｎ接合した非晶質シリコン半導体層３は、シラ
ン、ジシランなどのシリコン化合物ガスと水素等のキャ
リアガスとが所定比に混合された反応成膜ガスをグロー
放電で分解するプラズマCVD法や光CVD法等で成膜され、
Ｐ層3p成膜時にはこの反応成膜ガスにジボランなどのＰ
型ドーピングガスを混入した反応ガスで、Ｎ層3n成膜時
にはこの反応成膜ガスにフォスフィンなどのＮ型ドーピ
ングガスを混入した反応ガスで夫々成膜される。
ン、ジシランなどのシリコン化合物ガスと水素等のキャ
リアガスとが所定比に混合された反応成膜ガスをグロー
放電で分解するプラズマCVD法や光CVD法等で成膜され、
Ｐ層3p成膜時にはこの反応成膜ガスにジボランなどのＰ
型ドーピングガスを混入した反応ガスで、Ｎ層3n成膜時
にはこの反応成膜ガスにフォスフィンなどのＮ型ドーピ
ングガスを混入した反応ガスで夫々成膜される。
金属電極4a、4bは、Ｐ−Ｉ−Ｎ接合した非晶質シリコン
半導体層３上に所定形状の間隔を置いて形成され、外部
回路（図示せず）よりバイアス電圧が印加される。この
金属電極4a、4bは非晶質シリコン半導体層３上にマスク
を装着し、ニッケル、アルミニウム、チタン、クロム等
の金属を被着したり、非晶質シリコン半導体層３上にニ
ッケル、アルミニウム、チタン、クロム等の金属膜を被
着した後、レジスト・エッチング処理したりして所定パ
ターンに形成される。
半導体層３上に所定形状の間隔を置いて形成され、外部
回路（図示せず）よりバイアス電圧が印加される。この
金属電極4a、4bは非晶質シリコン半導体層３上にマスク
を装着し、ニッケル、アルミニウム、チタン、クロム等
の金属を被着したり、非晶質シリコン半導体層３上にニ
ッケル、アルミニウム、チタン、クロム等の金属膜を被
着した後、レジスト・エッチング処理したりして所定パ
ターンに形成される。
以上の構造により、Ｐ−Ｉ−Ｎ接合した非晶質シリコン
半導体層３及び金属電極4a、4bからなる２つのダイオー
ド（積層体）ａ、ｂは、Ｐ−Ｉ−Ｎ接合を成し、且つ低
抵抗化された基板側の微結晶状態の層3pを介して、互い
に逆向きに接続されて構成されている。
半導体層３及び金属電極4a、4bからなる２つのダイオー
ド（積層体）ａ、ｂは、Ｐ−Ｉ−Ｎ接合を成し、且つ低
抵抗化された基板側の微結晶状態の層3pを介して、互い
に逆向きに接続されて構成されている。
また、このような、２つの積層体ａ、ｂと基板１との間
には、Ｉ型非晶質シリコン半導体層２が介在されてい
る。このＩ型非晶質シリコン半導体層２は、基板側から
入射される光をＰ−Ｉ−Ｎ接合した非晶質シリコン半導
体層３に到達する以前に、所定波長特に短波長側の光を
吸収し、Ｐ−Ｉ−Ｎ接合した非晶質シリコン半導体層３
に所定波長領域のみの光を与えるようにするものであ
る。
には、Ｉ型非晶質シリコン半導体層２が介在されてい
る。このＩ型非晶質シリコン半導体層２は、基板側から
入射される光をＰ−Ｉ−Ｎ接合した非晶質シリコン半導
体層３に到達する以前に、所定波長特に短波長側の光を
吸収し、Ｐ−Ｉ−Ｎ接合した非晶質シリコン半導体層３
に所定波長領域のみの光を与えるようにするものであ
る。
特に、Ｉ型非晶質シリコン半導体層２は、微結晶状態の
Ｐ層2pの成膜速度に比較して、４〜５Å/secと10倍も早
いので、生産性が飛躍的に向上する。
Ｐ層2pの成膜速度に比較して、４〜５Å/secと10倍も早
いので、生産性が飛躍的に向上する。
第２図は、Ｉ型非晶質シリコン半導体層２の厚みによる
Ｐ−Ｉ−Ｎ接合した非晶質シリコン半導体層３の分光感
度の変化を示した特性図である。
Ｐ−Ｉ−Ｎ接合した非晶質シリコン半導体層３の分光感
度の変化を示した特性図である。
図から明らかなように、Ｉ型非晶質シリコン半導体層２
を介在させることにより、分光感度が特に450nm未満の
短波長側でカットされる。これにより、工業的に多用さ
れる約660nmの光のノイズ成分であった短波長の減少に
より、約660nmの出力精度が向上する。
を介在させることにより、分光感度が特に450nm未満の
短波長側でカットされる。これにより、工業的に多用さ
れる約660nmの光のノイズ成分であった短波長の減少に
より、約660nmの出力精度が向上する。
第３図は、Ｐ−Ｉ−Ｎ接合した非晶質シリコン半導体層
33と金属電極34との積層体が１つのフォトダイオード型
光センサーである。
33と金属電極34との積層体が１つのフォトダイオード型
光センサーである。
本実施例の光センサーは、透明基板31上に、カットフィ
ルターの働きをおこなうＩ型非晶質シリコン半導体層3
2、Ｐ−Ｉ−Ｎ接合した非晶質シリコン半導体層33及び
金属電極34a、34bを順次積層して構成されている。
ルターの働きをおこなうＩ型非晶質シリコン半導体層3
2、Ｐ−Ｉ−Ｎ接合した非晶質シリコン半導体層33及び
金属電極34a、34bを順次積層して構成されている。
第１図の光センサーとの相違部分として、金属電極4a、
4bの働きが異なる。即ち、第１図の光センサーの金属電
極4aは、非晶質シリコン半導体層３で発生するキャリア
を収集すると同時に外部に導出するための端子とを成る
ものであるが、本実施例では、一方の金属電極34aは上
述の端子として働くものの、他方の金属電極34bは非晶
質シリコン半導体層33に拡散し得る低融点拡散金属を含
んでおり、形成時の加熱により、非晶質シリコン半導体
層33中に、低融点金属が拡散する。このため金属電極4b
は一方の電極4aと対をなす出力端子としての働くと同時
に、低融点金属が非晶質シリコン半導体層３中に拡散し
良電導体５を形成して、微結晶状態のＰ層非晶質シリコ
ン半導体層33pと良好なオーミックコンタクトを達成す
るものである。
4bの働きが異なる。即ち、第１図の光センサーの金属電
極4aは、非晶質シリコン半導体層３で発生するキャリア
を収集すると同時に外部に導出するための端子とを成る
ものであるが、本実施例では、一方の金属電極34aは上
述の端子として働くものの、他方の金属電極34bは非晶
質シリコン半導体層33に拡散し得る低融点拡散金属を含
んでおり、形成時の加熱により、非晶質シリコン半導体
層33中に、低融点金属が拡散する。このため金属電極4b
は一方の電極4aと対をなす出力端子としての働くと同時
に、低融点金属が非晶質シリコン半導体層３中に拡散し
良電導体５を形成して、微結晶状態のＰ層非晶質シリコ
ン半導体層33pと良好なオーミックコンタクトを達成す
るものである。
具体的には、金属電極34bはフェーノル樹脂、アクリル
樹脂、エポキシ樹脂などのベース樹脂に銅、銀などの金
属粉末及びIn、Biなどの低融点金属拡散金属を含んだ導
電性ペーストをスクリーン印刷法によって塗布、乾燥
（150〜250℃）、硬化して形成される。ベース樹脂材
は、通常、非晶質シリコン半導体層33を形成する際の基
板温度である250℃程度以下の低温で硬化させるための
ものであり、乾燥、硬化においては、非晶質シリコン半
導体層33及び金属電極34aに悪影響を及ぼすことが一切
ない。
樹脂、エポキシ樹脂などのベース樹脂に銅、銀などの金
属粉末及びIn、Biなどの低融点金属拡散金属を含んだ導
電性ペーストをスクリーン印刷法によって塗布、乾燥
（150〜250℃）、硬化して形成される。ベース樹脂材
は、通常、非晶質シリコン半導体層33を形成する際の基
板温度である250℃程度以下の低温で硬化させるための
ものであり、乾燥、硬化においては、非晶質シリコン半
導体層33及び金属電極34aに悪影響を及ぼすことが一切
ない。
尚、上述の実施例では、微結晶状態の層が基板側のＰ型
であるが、Ｐ−Ｉ−Ｎ接合するＩ層をも微結晶状態とし
てもよく、また、基板側にＮ層を配置して、該Ｎ層を微
結晶状態にしても構わない。
であるが、Ｐ−Ｉ−Ｎ接合するＩ層をも微結晶状態とし
てもよく、また、基板側にＮ層を配置して、該Ｎ層を微
結晶状態にしても構わない。
以上のように、本考案は透明基板上に、少なくとも基板
側の一層が微結晶状態であるＰ−Ｉ−Ｎ接合した非晶質
シリコン半導体層とバイアス電圧が印加される金属電極
とが重畳して成る少なくとも２つの積層体を形成した光
センサーにおいて、前記透明基板と該微結晶状態の非晶
質シリコン半導体層との間に、Ｐ層よりも成膜速度が早
いＩ型非晶質シリコン半導体層を介在させため、Ｐ層の
厚みを所定電界が得られ、低抵抗値となる最低の膜厚で
よく、生産性が向上する。また、短波長側の波長領域を
カットするＩ型非晶質シリコン半導体層により、工業的
に多用される例えば660nmの波長をノイズ成分が少ない
感度が高い出力が得られる光センサーとなる。
側の一層が微結晶状態であるＰ−Ｉ−Ｎ接合した非晶質
シリコン半導体層とバイアス電圧が印加される金属電極
とが重畳して成る少なくとも２つの積層体を形成した光
センサーにおいて、前記透明基板と該微結晶状態の非晶
質シリコン半導体層との間に、Ｐ層よりも成膜速度が早
いＩ型非晶質シリコン半導体層を介在させため、Ｐ層の
厚みを所定電界が得られ、低抵抗値となる最低の膜厚で
よく、生産性が向上する。また、短波長側の波長領域を
カットするＩ型非晶質シリコン半導体層により、工業的
に多用される例えば660nmの波長をノイズ成分が少ない
感度が高い出力が得られる光センサーとなる。
第１図は本考案に係る光センサーの構造を示す断面図で
ある。第２図はＩ層非晶質シリコン半導体層の膜厚とＰ
−Ｉ−Ｎ接合した非晶質シリコン半導体層の分光感度の
変化を示す特性図であり、第３図は本考案の他の光セン
サーを示すの構造を示す断面図である。第４図は従来の
光センサーの構造を示す断面図である。 １、31、……透明基板 ２、32……Ｉ型非晶質シリコン半導体層 ３、33、……非晶質シリコン半導体層 4a,4b,34a,34b……金属電極 a,b……積層体
ある。第２図はＩ層非晶質シリコン半導体層の膜厚とＰ
−Ｉ−Ｎ接合した非晶質シリコン半導体層の分光感度の
変化を示す特性図であり、第３図は本考案の他の光セン
サーを示すの構造を示す断面図である。第４図は従来の
光センサーの構造を示す断面図である。 １、31、……透明基板 ２、32……Ｉ型非晶質シリコン半導体層 ３、33、……非晶質シリコン半導体層 4a,4b,34a,34b……金属電極 a,b……積層体
Claims (1)
- 【請求項１】透明基板上に、少なくとも基板側の一層が
微結晶状態であるＰ−Ｉ−Ｎ接合した非晶質シリコン半
導体層とバイアス電圧が印加される金属電極とが重畳し
て成る少なくとも２つの積層体を形成した光センサーに
おいて、 前記透明基板と該微結晶状態の非晶質シリコン半導体層
との間に、Ｉ型非晶質シリコン半導体層を介在させたこ
とを特徴とする光センサー。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15516888U JPH0729648Y2 (ja) | 1988-11-29 | 1988-11-29 | 光センサー |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15516888U JPH0729648Y2 (ja) | 1988-11-29 | 1988-11-29 | 光センサー |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0275753U JPH0275753U (ja) | 1990-06-11 |
| JPH0729648Y2 true JPH0729648Y2 (ja) | 1995-07-05 |
Family
ID=31432552
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15516888U Expired - Fee Related JPH0729648Y2 (ja) | 1988-11-29 | 1988-11-29 | 光センサー |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0729648Y2 (ja) |
-
1988
- 1988-11-29 JP JP15516888U patent/JPH0729648Y2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0275753U (ja) | 1990-06-11 |
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