JPS6132481A - 非晶質半導体素子 - Google Patents
非晶質半導体素子Info
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- JPS6132481A JPS6132481A JP15458784A JP15458784A JPS6132481A JP S6132481 A JPS6132481 A JP S6132481A JP 15458784 A JP15458784 A JP 15458784A JP 15458784 A JP15458784 A JP 15458784A JP S6132481 A JPS6132481 A JP S6132481A
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
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- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/08—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof in which radiation controls flow of current through the device, e.g. photoresistors
- H01L31/10—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof in which radiation controls flow of current through the device, e.g. photoresistors characterised by at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. phototransistors
- H01L31/101—Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation
- H01L31/11—Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation characterised by two potential barriers or surface barriers, e.g. bipolar phototransistor
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〈発明の技術分野〉
本発明は非晶質半導体素子、特にカラーセンサとして動
作可能な構造を有する非晶質半導体素子に関するもので
ある。
作可能な構造を有する非晶質半導体素子に関するもので
ある。
く従来技術〉
従来より結晶Ｓｉチップの中に受光素子を二重に作り込
んだ半導体カラーセンサやフィルターを用いたカラーセ
ンサか提案され、実用化されている０ 第１１図は従来の結晶シリコンを用いたカラーセンサの
構造を示す概略図であり、図面１はｐ層、２ ｔｄ、
ｎ層、３はｐ層を示し、また１、 Ｉｆ、 ＩＩＩはそ
れぞれ電極を示している。この第１１図に示すカラーセ
ンサは結晶シリコンチップ中に受光素子を二重に作り込
むことによりＳｉの厚さをフィルターとして用いるタイ
プの半導体カラーセンサであり、このカラーセンサでは
浅い方のＰＮ接合によるフォトタイオードと深い方のＰ
Ｎ接合によるフォトダイオードの分光感度特性の違いを
利用するものであり、浅い方のＰＮ接合によるフォトダ
イオードは短波長感度が大であり、深い方のＰＮ接合に
よるフォトダイオードは長波長感度が大である。
んだ半導体カラーセンサやフィルターを用いたカラーセ
ンサか提案され、実用化されている０ 第１１図は従来の結晶シリコンを用いたカラーセンサの
構造を示す概略図であり、図面１はｐ層、２ ｔｄ、
ｎ層、３はｐ層を示し、また１、 Ｉｆ、 ＩＩＩはそ
れぞれ電極を示している。この第１１図に示すカラーセ
ンサは結晶シリコンチップ中に受光素子を二重に作り込
むことによりＳｉの厚さをフィルターとして用いるタイ
プの半導体カラーセンサであり、このカラーセンサでは
浅い方のＰＮ接合によるフォトタイオードと深い方のＰ
Ｎ接合によるフォトダイオードの分光感度特性の違いを
利用するものであり、浅い方のＰＮ接合によるフォトダ
イオードは短波長感度が大であり、深い方のＰＮ接合に
よるフォトダイオードは長波長感度が大である。
この２つのフォトダイオードの短絡電流比が波長に対し
て１対１に対応することを利用して第１１図に示すカラ
ーセンサは色の判別を行なうことができる。
て１対１に対応することを利用して第１１図に示すカラ
ーセンサは色の判別を行なうことができる。
〈発明の目的〉
本発８Ａハ上記のカラーセンサの原理を応用し、結晶シ
リコンの代わシにアモルファスシリコンを用いるカラー
センサとして動作可能な非晶質半導体素子を提供するこ
とを目的としたものである０即ち、本発明は、まず結晶
シリコンよりもはるかに安価な材料であるアモルファス
シリコンを用いることにより、より安価に従来のデバイ
スと同様の働きをするデバイスを形成することが出来、
またアモルファスシリコンをガラスなどの透光性基板や
金属基板などの上に薄膜として形成することにより、自
由な形や大きさのものを形成でき、さらに本デバイスを
１枚の基板上に多数集積化して形成することによりカラ
ーパターン雀認識できるデバイスの作製も可能となる構
造を有する非晶質半導体素子を提供することを目的とし
、この目的を達成するため、本発明の非晶質半導体素子
は基板上にｐ−１−ｎ−１−ｐあるいはｎ−１−ｐ−ｉ
−ｎの順にアモルファスシリコン膜を形成し、上記の最
上層、中間層及び最下層のｐ層及びｎ層から電極を導出
せしめるように構成されている０〈発明の実施例〉 以下、図面全参照して本発明の実施例を詳細に説明する
。
リコンの代わシにアモルファスシリコンを用いるカラー
センサとして動作可能な非晶質半導体素子を提供するこ
とを目的としたものである０即ち、本発明は、まず結晶
シリコンよりもはるかに安価な材料であるアモルファス
シリコンを用いることにより、より安価に従来のデバイ
スと同様の働きをするデバイスを形成することが出来、
またアモルファスシリコンをガラスなどの透光性基板や
金属基板などの上に薄膜として形成することにより、自
由な形や大きさのものを形成でき、さらに本デバイスを
１枚の基板上に多数集積化して形成することによりカラ
ーパターン雀認識できるデバイスの作製も可能となる構
造を有する非晶質半導体素子を提供することを目的とし
、この目的を達成するため、本発明の非晶質半導体素子
は基板上にｐ−１−ｎ−１−ｐあるいはｎ−１−ｐ−ｉ
−ｎの順にアモルファスシリコン膜を形成し、上記の最
上層、中間層及び最下層のｐ層及びｎ層から電極を導出
せしめるように構成されている０〈発明の実施例〉 以下、図面全参照して本発明の実施例を詳細に説明する
。
第１図は本発明の一実施例としての非晶質半導体カラー
センサの構造を示す図である。
センサの構造を示す図である。
第１図において、１１け金属基板、１２はアモルファス
９９２７９層、１３はアモルファス２９７７１層、１４
ｆｆアモルファスシリコンｎ／ｉＦ、１５はアモルファ
ス２９７７１層、１６ｕアモルファスシリコンｐ層、１
７け透明導電膜、Ｉ、ｎ、ＩＩＩはそれぞれ電極であり
、金属基板ｌｌ上にボロンをドープしたアモルファス９
９２７９層１２、ノンドープ乃至ボロンを微量ドープし
たアモルファスシＩＪ ３２１層１３、リンをドープし
たアモルファスシリコンｎ層１４、ノンドープ乃至ボロ
ンを微量ドープしたアモルファス２９７７１層１５、ボ
ロンをドープしたアモルファス９９２７９層１６及び酸
化インジウム、酸化スズ、酸化インジウムスズ（Ｉｎ２
０３＋ＳｎＯ３，Ｓｎ０２５１０％）など゛で形成され
た透明導電膜１７がこの順に積層形成されており、上記
最上層の透明導電膜１７より電極Ｉが導出され、中間層
のアモルファスシリコンｎ／ｉ＃ｎよシミ極■が導出さ
れ、最下層のアモルファス９９２７９層１２に接触して
いる金属板Ｉｆよシミ極■が導出されるように構成され
ている。
９９２７９層、１３はアモルファス２９７７１層、１４
ｆｆアモルファスシリコンｎ／ｉＦ、１５はアモルファ
ス２９７７１層、１６ｕアモルファスシリコンｐ層、１
７け透明導電膜、Ｉ、ｎ、ＩＩＩはそれぞれ電極であり
、金属基板ｌｌ上にボロンをドープしたアモルファス９
９２７９層１２、ノンドープ乃至ボロンを微量ドープし
たアモルファスシＩＪ ３２１層１３、リンをドープし
たアモルファスシリコンｎ層１４、ノンドープ乃至ボロ
ンを微量ドープしたアモルファス２９７７１層１５、ボ
ロンをドープしたアモルファス９９２７９層１６及び酸
化インジウム、酸化スズ、酸化インジウムスズ（Ｉｎ２
０３＋ＳｎＯ３，Ｓｎ０２５１０％）など゛で形成され
た透明導電膜１７がこの順に積層形成されており、上記
最上層の透明導電膜１７より電極Ｉが導出され、中間層
のアモルファスシリコンｎ／ｉ＃ｎよシミ極■が導出さ
れ、最下層のアモルファス９９２７９層１２に接触して
いる金属板Ｉｆよシミ極■が導出されるように構成され
ている。
なお、本発明に係る非晶質半導体素子を構成する場合、
上記第１図に示したｐ−ｉ −ｎ−ｉ−ｐ １ｍ造かｎ
−ｆ−ｐ−ｉ−ｎ構造であっても電流の流れが逆方向に
なるだけであり、同様の働きをする非晶質半導体カラー
センサ全構成し得る。
上記第１図に示したｐ−ｉ −ｎ−ｉ−ｐ １ｍ造かｎ
−ｆ−ｐ−ｉ−ｎ構造であっても電流の流れが逆方向に
なるだけであり、同様の働きをする非晶質半導体カラー
センサ全構成し得る。
なお、第１図のような構造の場合、アモルファスシリコ
ンｎ層（あるいｆｌｐ層）が高抵抗である為十分な電流
を取り出せない可能性があシ、その為ｎ層（あるいけｐ
層）に微結晶化膜を用いることにより低抵抗化を図って
電流を取り出し易くしても良い。
ンｎ層（あるいｆｌｐ層）が高抵抗である為十分な電流
を取り出せない可能性があシ、その為ｎ層（あるいけｐ
層）に微結晶化膜を用いることにより低抵抗化を図って
電流を取り出し易くしても良い。
第２図は本発明の他の実施例を示し、ガラス及び透光性
基板を用いた場合の構造を示す図である。
基板を用いた場合の構造を示す図である。
第２図において、２１ｒ／′ｉガラス等の透光性基板、
１８け透明導電膜層、１２はアモルファス９９２７９層
、１３Ｆｉアモルファスシリコンｉ層、１４はアモルフ
ァスシリコンｎ層、１５Ｈアモルファスシリコンｉ層、
１６はアモルファス２９３７９層、２０は金属膜であシ
、またＩ、ｎ、ＩＩＩはそれぞれ透明導電膜層１８、ア
モルファスシリコンｎｆｆ１及び金属膜２０より導出さ
れた電極である。
１８け透明導電膜層、１２はアモルファス９９２７９層
、１３Ｆｉアモルファスシリコンｉ層、１４はアモルフ
ァスシリコンｎ層、１５Ｈアモルファスシリコンｉ層、
１６はアモルファス２９３７９層、２０は金属膜であシ
、またＩ、ｎ、ＩＩＩはそれぞれ透明導電膜層１８、ア
モルファスシリコンｎｆｆ１及び金属膜２０より導出さ
れた電極である。
第２図に示したものは、第】図に示した金属板１１を用
いた場合と異なる点は、基板が導電性を持たない為、透
明導電膜を介在している点である。
いた場合と異なる点は、基板が導電性を持たない為、透
明導電膜を介在している点である。
又透明導電膜は本デバイスの特性をより良好なものとす
る為に酸化インジウム・スズと酸化スズの二重構造にす
ることが望ましい。
る為に酸化インジウム・スズと酸化スズの二重構造にす
ることが望ましい。
第３図及び第４図にそれぞれ本発明の他の実施例を示す
図であり、第１図及び第２図に示す構造の場合、アモル
ファスシリコンｎ層（あるいハｐ層）が高抵抗であり、
充分な電流を取り出せない可能性があり、その為ｎ層（
あるいはｐ層）１４を二つの層１４．１４’として、そ
のｎ層（あるいはｐ層）１４．１４’の中間に透明導電
膜１９を介在させることにより、電流をとり出し易くし
たものである。
図であり、第１図及び第２図に示す構造の場合、アモル
ファスシリコンｎ層（あるいハｐ層）が高抵抗であり、
充分な電流を取り出せない可能性があり、その為ｎ層（
あるいはｐ層）１４を二つの層１４．１４’として、そ
のｎ層（あるいはｐ層）１４．１４’の中間に透明導電
膜１９を介在させることにより、電流をとり出し易くし
たものである。
第５図は本発明の更に他の実施例を示す図であり、ガラ
ス等の透光性基板２１の一方の面に、透明導電膜層１８
′、アモルファスシリコンｎ層１４’、アモルファスシ
リコンｉＮ １５、アモルファス２９３７９層１６及び
透明導電膜１７ｉこの順に積層形成し、透光性基板２１
の他方の面に透明導電膜層１８、アモルファスシリコン
ｎ層１４、アモルファスシリコンｉ［］８、アモルファ
ス７９３７９層１２及び金属膜２０をこの順に積層形成
し、上記透明導電膜１７に第１の端子Ｉを取付け、透明
導電膜層１８．１８’に第２の端子ｎ、ｎｔ取付け、金
属膜２０に第３の電極■を取付けるように構成されてい
る。
ス等の透光性基板２１の一方の面に、透明導電膜層１８
′、アモルファスシリコンｎ層１４’、アモルファスシ
リコンｉＮ １５、アモルファス２９３７９層１６及び
透明導電膜１７ｉこの順に積層形成し、透光性基板２１
の他方の面に透明導電膜層１８、アモルファスシリコン
ｎ層１４、アモルファスシリコンｉ［］８、アモルファ
ス７９３７９層１２及び金属膜２０をこの順に積層形成
し、上記透明導電膜１７に第１の端子Ｉを取付け、透明
導電膜層１８．１８’に第２の端子ｎ、ｎｔ取付け、金
属膜２０に第３の電極■を取付けるように構成されてい
る。
次に上記第１図乃至第５図に示した、本発明の実施例の
動作を説明する。第６図にＩ−ｎ及び■−ｍの電極を短
絡した場合の等価回路を示す。
動作を説明する。第６図にＩ−ｎ及び■−ｍの電極を短
絡した場合の等価回路を示す。
第１図において、透明電極１７から光が入射すると第６
図に示すような短絡電流ｌ５ＣＩ、ＩＳ。２が流れる。
図に示すような短絡電流ｌ５ＣＩ、ＩＳ。２が流れる。
この短絡電流ｌ５ＯＩは第１図のｐ層Ｉ６．１層１５及
びｎ層１４のｐ−１−ｎ構造のフォトダイオードの短絡
電流であり、短絡電流ｌ５ｏ２Ｉ″ｉ第１図のｎ層Ｉ４
．１層１３及び９層１２のｎ−１−ｐ構造のフォトダイ
オードの短絡電流である。
びｎ層１４のｐ−１−ｎ構造のフォトダイオードの短絡
電流であり、短絡電流ｌ５ｏ２Ｉ″ｉ第１図のｎ層Ｉ４
．１層１３及び９層１２のｎ−１−ｐ構造のフォトダイ
オードの短絡電流である。
層１２乃至１４より成るｎ−１−ｐ構造のフォトダイオ
ードに対しては、層Ｉ４乃至１６よ構成るｐ−１−ｎ構
造のフォトダイオードはフィルターとなる為、短絡電流
１ 、Ｉ の分光感度特性はＳＣＩ
ＳＣ２ 第７図に示すようになり、浅い方のｐ−１−ｎ構造のフ
ォトダイオードは短波長側に感度のピークを持ち深い方
のｎ−１−ｐ構造の７オトタイオードは長波長側に感度
のピークを持っている。
ードに対しては、層Ｉ４乃至１６よ構成るｐ−１−ｎ構
造のフォトダイオードはフィルターとなる為、短絡電流
１ 、Ｉ の分光感度特性はＳＣＩ
ＳＣ２ 第７図に示すようになり、浅い方のｐ−１−ｎ構造のフ
ォトダイオードは短波長側に感度のピークを持ち深い方
のｎ−１−ｐ構造の７オトタイオードは長波長側に感度
のピークを持っている。
第８図は短絡電流ｌ５ＣＩとｌＳＣ２の比の波長に対す
る特性を示したものであシ、この第８図から明らかなよ
うに波長に対して短絡電流の比ｌＳＣ２／ ＩＳ ＯＩ
は１対１に対応する。このようにある特定の波長に対し
て１対１に対応する出力を得ることができる為、本デバ
イスはカラーセンサとしての働きを持つことになる。
る特性を示したものであシ、この第８図から明らかなよ
うに波長に対して短絡電流の比ｌＳＣ２／ ＩＳ ＯＩ
は１対１に対応する。このようにある特定の波長に対し
て１対１に対応する出力を得ることができる為、本デバ
イスはカラーセンサとしての働きを持つことになる。
本デバイスの■、ｎ、ｍの電極に適当な信号処理回路、
例えば第９図のような回路を接続すると、第１０図に示
すような波長に対して１対１に対応する電圧が得られる
。
例えば第９図のような回路を接続すると、第１０図に示
すような波長に対して１対１に対応する電圧が得られる
。
なお、上記動作説明では第１図の構造のものを例にとっ
て説明したが、第２図乃至第５図に示した構造のもので
も動作原理はまったく同じである。
て説明したが、第２図乃至第５図に示した構造のもので
も動作原理はまったく同じである。
く発明の効果〉
以上の説明より明らかな如く、本発明によればカラーセ
ンサとして動作可能な半導体素子を非晶質半導体、即ち
アモルファスシリコンを用いて構成することが可能であ
り、従来の結晶シリコンを用いたカラーセンサと比較し
て容易にそして安価に作製することが可能となる。
ンサとして動作可能な半導体素子を非晶質半導体、即ち
アモルファスシリコンを用いて構成することが可能であ
り、従来の結晶シリコンを用いたカラーセンサと比較し
て容易にそして安価に作製することが可能となる。
第１図は本発明の非晶質半導体素子（本デバイス）の一
実施例の構成を示す概略図、第２図乃至第５図はそれぞ
れ本発明の他の実施例の構成を示す概略図、第６図は本
デバイスの出力端をそれぞれ短絡した場合の等価回路を
示す図、第７図は本デバイスの分光感度特性を示す図、
第８図は短絡零流比の波長依存性を示す図、第９図は本
デバイスに接続する信号処理回路の一例を示す図、第１
０図はその出力電圧の波長依存性を示す図、第１１図は
従来の結晶シリコンを用いたカラーセンサの構造を示す
概略図である。 １１・・・金属基板、１２・・・アモルファス２９３２
９層、１３・・・アモルファス９９３７１層、１４・・
・アモルファスシリコンｎ層、＋ ５・・・アモルファ
ス９９３７１層、］ ６・・・アモルファス２９３２９
層、１７・・・透明導電膜、１．ｎ、ＩＩＩ・・・電極
。 代理人 弁理士 福 士 愛 彦 （他２名）第１図 ■ 第２図 第３図 ■ 第４図 第５図 ■ ■ 第６図 第７図 第８図 第９図 第１０図
実施例の構成を示す概略図、第２図乃至第５図はそれぞ
れ本発明の他の実施例の構成を示す概略図、第６図は本
デバイスの出力端をそれぞれ短絡した場合の等価回路を
示す図、第７図は本デバイスの分光感度特性を示す図、
第８図は短絡零流比の波長依存性を示す図、第９図は本
デバイスに接続する信号処理回路の一例を示す図、第１
０図はその出力電圧の波長依存性を示す図、第１１図は
従来の結晶シリコンを用いたカラーセンサの構造を示す
概略図である。 １１・・・金属基板、１２・・・アモルファス２９３２
９層、１３・・・アモルファス９９３７１層、１４・・
・アモルファスシリコンｎ層、＋ ５・・・アモルファ
ス９９３７１層、］ ６・・・アモルファス２９３２９
層、１７・・・透明導電膜、１．ｎ、ＩＩＩ・・・電極
。 代理人 弁理士 福 士 愛 彦 （他２名）第１図 ■ 第２図 第３図 ■ 第４図 第５図 ■ ■ 第６図 第７図 第８図 第９図 第１０図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、基板上にｐ−ｉ−ｎ−ｉ−ｐあるいはｎ−ｉ−ｐ−
ｉ−ｎの順にアモルファスシリコン膜を形成し、上記最
上層、中間層及び最下層のｐ層及びｎ層から電極を導出
せしめるように成したことを特徴とする非晶質半導体素
子。 ２、上記中間層はｎまたはｐ層の中間に透明導電層を介
在させて成ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記
載の非晶質半導体素子。 ３、上記基板は透光性基板で構成され、該基板の一方の
面にｐ−ｉ−ｎあるいはｎ−ｉ−ｐ、他方の面にｎ−ｉ
−ｐあるいはｐ−ｉ−ｎの順にアモルファスシリコン膜
を形成して成ることを特徴とする特許請求の範囲第１項
記載の非晶質半導体素子。 ４、上記基板上に形成される各アモルファスシリコン膜
の少なくとも一部は微結晶膜を含んで成ることを特徴と
する特許請求の範囲第１項記載の非晶質半導体素子。 ５、上記光入射側のｐ−ｉ−ｎ（あるいはｎ−ｉ−ｐ）
構造は第１のフォトダイオードを構成し、その下部のｎ
−ｉ−ｐ（あるいはｐ−ｉ−ｎ）構造は第２のフォトダ
イオードを構成し、該第１及び第２のフォトダイオード
の出力を信号処理回路に接続して波長に一次元に対応す
る出力を得るように成したことを特徴とする特許請求の
範囲第１項、第２項、第３項もしくは第４項記載の非晶
質半導体素子。
Priority Applications (4)
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|---|---|---|---|
| JP15458784A JPS6132481A (ja) | 1984-07-24 | 1984-07-24 | 非晶質半導体素子 |
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| GB8518604A GB2164792B (en) | 1984-07-24 | 1985-07-23 | A colour sensor which includes semiconductor device |
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Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15458784A JPS6132481A (ja) | 1984-07-24 | 1984-07-24 | 非晶質半導体素子 |
Publications (1)
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|---|---|
| JPS6132481A true JPS6132481A (ja) | 1986-02-15 |
Family
ID=15587453
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15458784A Pending JPS6132481A (ja) | 1984-07-24 | 1984-07-24 | 非晶質半導体素子 |
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Also Published As
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| GB8518604D0 (en) | 1985-08-29 |
| DE3526337A1 (de) | 1986-02-06 |
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| GB2164792A (en) | 1986-03-26 |
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