JPS62250676A

JPS62250676A - 光スイツチ素子

Info

Publication number: JPS62250676A
Application number: JP61092430A
Authority: JP
Inventors: Yuichi Masaki; 裕一正木
Original assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Current assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Priority date: 1986-04-23
Filing date: 1986-04-23
Publication date: 1987-10-31

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）この発明は光通信等に用いられる光スイッチ素子に関す
る。

（従来の技術）従来、この種の技術として特開昭５９−２５２８０号公
報に光入力ＭＯ８）ランゾスタとして開示されたものが
ある。この光入力ＭＤＳ　）ランジスタ、すなわち光ス
イッチ素子の構造を第２図に示す。

第２図にみるように、この光入力Ｆｉ［）Ｓ）ランジス
タのｒ−）電極１４は、太陽電池構造を作っている重合
層１４ａ、１４ｂの直下に金属層１４ｃが設けられてな
る。この光入力ＭｏＳトランジスタにおいては、太陽電
池構造部分１４ａ、１４ｂの材質がポリシリコンの場合
、金属層１４ｃの材質としてモリブデンが選ばれ、太陽
電池構造部分１４＆、１４ｂの材質がアモルファスシリ
コンの場合、金属層１４ｃの材質としてアルミニウムが
選ばれている。太陽電池構造部分は結晶シリコンの基板
１１がｐ形のとき上層１４ａがｎ形、下層１４ｂがｐ型
であり、基板１ノがｎ形のときは、その逆であるように
構成されている。

上記太陽電池構造部分１４ＩＬ、１４ｂは金属層Ｊ４ｅ
の上にＣＶＤ　（気相成長法）で成長させて作られてい
る。また、図中１２ａ、１２ｂはｎ形もしくはｐ形の拡
散層、１３は絶縁酸化膜、１５ａはソース電極、１５ｂ
はドレイン電極である。

この光入力ＭＯ８）ランノスタは、次のように動作する
。光入力がない場合、太陽電池ゲート部はコンデンサと
ダイオードとなｆｉ　、　ＭＯＳ　）ランシスタは入力
″″Ｏ”の状態となる。光入力がある場合、太陽電池ゲ
ート部に起電力が発生し、ゲートに電圧がかかるため、
ＭＯＳ　）ランジスタは入力＠ｌ”の状態となる。

（発明が解決しようとする問題点）しかしながら、上述の光入力ＭＯ８）ランノスタすなわ
ち光スイッチ素子はトランジスタ部分が結晶Ｓｉで構成
されているため、０Ｎ１０ＦＦ’比が充分にとれない、
さらにＯＦＦ電流が高いので、使途によっては補助コン
デンサを要するという問題があった。また上記光スイッ
チ素子は太陽電池部分をアモルファスシリコンで構成す
る場合ＰＮ接合を用いているが、アモルファスシリコン
のＰＮ接合は、リーク電流が大きいため起電力が低く実
用上問題があった。

さらに、上記光スイッチ素子では太陽電池部分をアモル
ファスシリコンで構成する場合の金属層１４ｃにアルミ
ニウムを用いているが、アルミニウムを用いた場合、ア
モルファスシリコン中に拡散を起こすため良好な接合が
形成されず、従って起電力が低くなるという問題もあっ
た。

この発明は、以上述べた問題点を解決し、入射光を効率
良く光電変換し、高い起電力を有する太陽電池部と、高
いＯＮ　／　ＯＦ’Ｆ’比を有するトランジスタ部とを
備えた光スイッチ素子を提供することを目的とする。

（問題点を解決するための手段）この発明は上述の問題点を解決するために、光スイッチ
素子を透明絶縁物基板上に、透明導電膜からなる下部電
極とｐ−１−ｎの３層構成のアモルファスシリコン層か
らなる感光部とクロムもしくはニクロムからなる上部金
属電極とを有する太陽電池部と、当該太陽電池部上に設
けられた薄膜トランジスタ部を備える如く構成し、さら
に太陽電池部の上部金属電極が薄膜トランジスタ部のゲ
ート電極として共用される如く構成したものである。上
記薄膜トランジスタ部の活性層としてはアモルファスシ
リコン属で形成するのが好適である。

（作用）この発明の光スイッチ素子においては、太陽電池部はｐ
−１−ｎ構造の３層構成のアモルファスシリコン層から
なる感光部とその上部電極としてクロムもしくはニクロ
ムからなる金属電極とを用いているため、良好な接合が
得られ、リーク電流が小さく、高い光電変換特性を持ち
、高い起電力を発生し得る。さらに薄膜トランジスタ部
の活性層をアモルファスシリコン膜で形成したことによ
りＯＦＦ電流が低くなシ高いＯＮ　／　ＯＦＦ’比が得
られる。従ってこの光スィッチは良好なスイッチング特
性を有する。

（実施例）第１図に、この発明による光スイッチ素子の第１の実施
例の断面図を示す。

第１図において、２ノは透明絶縁物基板で、ガラス、合
成樹脂などの任意好適の材料からなる。

２２は透明絶縁物基板２ノ上へ被着形成された良導電性
で且つ高光透過性の物質からなる第１電極としての透明
導電膜であシ、例えば酸化インジウム錫（ＩＴＯ）ある
いは酸化錫（５ｎ０２　）あるいはこれらの多層膜から
なる。２３は感光部で、シランガス（５ＩＨ４）あるい
はジシランガス（Ｓｉ２Ｈ６）などを主成分ガスとして
グロー放電分解法によシ得られるアモルファスシリコン
膜（ａ−８ｉ　）であシ、この感光部２３は、例えば次
の様に形成される。

まず、ＳｉＨ４に対して５００〜１１００００ｐｐのジ
ボランガス（Ｂ２Ｈ６）を混合して、第１導電型である
ｐ型ａ　−Ｓｉ層２３ａを５０〜１０００Ｘの厚さに成
膜し、つづいて、Ｓ　ｉＨ４に対して、Ｏ〜１１００ｐ
ｐのＢ２Ｈ６を混合して、ｉ型ａ　−Ｓｉ層ｚ　ｓ　ｂ
　ｔ−０５−２μｍの厚さに成膜する。さらにＳ　ｉ　
Ｈ４に対してホスフィンガス（ＰＨ３）を５００−１０
０００ｐｐｍ混合したガスを用い第２導電型層であるｎ
型ａ−８ノ層２３ｃをＯ〜２０００Ｘの厚さに成膜する
。その後フロン（ＣＦ４）などを用いてプラズマエツチ
ングによシ感光部２３を所定の形状に加工することによ
シ感光部２３は完成する。２４は、感光部２３の第２導
電型層２３ｃに接して被着形成された金属膜からなる第
２電極で、ａ−８ｉに対する拡散係数の小さなニクロム
（ＮｉＣｒ　）ｔクロム（Ｃｒ　）からなる。このよう
にして透明絶縁物基板２１上に透明導電膜の第１電極２
２．感光部２３．第２電極２４からなる太陽電池部が形
成される。なお第２電極２４は後述する薄膜トランジス
タ部のゲート電極にも共用されるものである。

続いて、この太陽電池部を被覆する如く、絶縁膜２５、
活性層２６としてそれぞれグロー放電分解法によシ、シ
リコン酸化膜（５ｉｎｘ）、ａ−８ｉ膜をそれぞれ成膜
形成する。この形成工程で絶縁膜２５と活性層２６は、
同一装置内で減圧下で成膜してもよいし、それぞれ独立
に成膜してもよい。

次に活性層２６を第１図に示す様に所定の位置で所定の
形状に加工した後、絶縁膜２５及び活性層２６を被覆す
る如く保護膜２７を成膜形成する。

この保護膜２７は、グロー放電分解法によるシリコン酸
化膜でも良いしシリコン窒化膜でもよい。

そして、保護膜２２上の２点に、活性層が露出する孔を
あける。この場合、この２つの開孔部は。

第２電極２４に対向する部分を含んだ位置上の互いに離
間した２点でなければならない。更にこの２つの開孔部
にそれぞれオーミックコンタクト部２８ａ、２８ｂ例え
ば、グロー放電法でＳｉＨ４に対しＰＨ３を５００＝１
００００ｐｐｍ程度混合して成膜する導電型ａ−３ｉ層
を成膜し、これら各オーミックコンタクト部２８ｍ　、
２１１ｂ上に金属膜からなる第３電極２９．第４電極３
０を被着形成する。

このようにして光スイッチ素子が完成する。

この光スイッチ素子において、ゲート電極としての第２
電極２４．絶縁膜２５．活性層２６．オーミックコンタ
クト部２８ａ、第３電極２９．オーミックコンタクト部
２８ｂ、第４電極３０から構成される部分が薄膜トラン
ジスタ部であシ、第３電極２９．第４電極３０のうちい
ずれか一方がソース電極、他方がドレイン電極として機
能する。

この光スィッチの動作原理は、以下の様である。

まず信号光りが太陽電池部に入射した場合、感光部２３
で起電力が発生する。この発生した起電力によシ第２電
極２４及び絶縁膜２５を介して、薄膜トランジスタ部分
の活性層２６にチャネル２６ｋが形成される。従って、
この薄膜トランジスタ部分は“ＯＮ”状態となる。また
逆に、信号光りがない場合は感光部には起電力が発生せ
ず、チャネル２６Ａは形成されず、このトランジスタ部
分は“ＯＦＦ”状態となる。

次に、第３図に本発明の第２の実施例の構成を示す。こ
の第２の実施例において、透明絶縁物基板２１上に太陽
電池部を設け、この太陽電池部を絶縁膜２５で被覆する
までの構成は前述の第１の実施例と同様であるのでその
説明を省略する。この第２の実施例では、絶縁膜２５上
の第２電極２５に対向する部分を含んだ位置に互いに離
間する如く第３電極３２．第４電極３３を設ける。この
第３電極３２．第４電極３３は第１の実施例と同様の方
法でオーミックコンタクト部３４ａ。

３４ｂによシそれぞれ被覆される。そしてこれら各オー
ミックコンタクト部３４ｈ、３４ｂ及び両者の間を含む
如く活性層３５を所定の形状に設ける。このようにして
光スイッチ素子が完成する。

この光スイクチ素子の動作は第１の実施例と同様である
ので、説明は略す。

（発明の効果）以上説明した様に、この発明によれば太陽電池部分をＰ
ＩＮ形ア喝ル７アス太陽電池としたため、良好な接合形
成が得られ、リーク電流が小さく且つ高い光電変換特性
をもつため、高い起電力を発生できるという利点がある
。

さらに、金属からなる第２電極をクロムやニクロムなど
、アモルファスシリコンに対し低い拡散係数をもつもの
としたため、太陽電池部分上に薄膜トランジスタ部分を
作成しても太陽電池の接合がこわれず、太陽電池部分で
高い起電力を発生できるという利点もある。また薄膜ト
ランジスタ部分の活性層をアモルファスシリコンで形成
したため、ＯＦＦ電流を低くでき高いＯＮ　／　ＯＦ’
Ｆ’比が得られるという利点もある。従って高信頼性で
良好なスイッチング特性を有する光スイッチ素子を実現
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の第１の実施例の構造を示す断面図、
第２図は従来の光スイッチ素子の構造を示す断面図、第
３図はこの発明の第２の実施例の構造を示す断面図。２１・・・透明絶縁物基板、２２・・・透明導電膜（第
１電極）、２３・・・感光部、２４・・・第２電極、２
５・・・絶縁膜、２６．３５・・・活性層、２７・・・
保護膜、２８　ｍ　、　２８　ｂ　、　３４　ｍ　、　
３４　ｂ−−−オー％７クコンタクト部、２．９　、３
２・・・第３電極、３０．３３・・・第４電極。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）透明絶縁物基板上に透明導電膜からなる下部電極
とｐ型層−ｉ型層−ｎ型層の３層構成のアモルファスシ
リコン層からなる感光部とクロムもしくはニクロムから
なる上部金属電極とを有する如く設けられた太陽電池部
と、当該太陽電池部上に設けられた薄膜トランジスタ部
とを備え、前記上部金属電極が前記薄膜トランジスタ部
のゲート電極として共用されることを特徴とする光スイ
ッチ素子。
（２）前記薄膜トランジスタ部の活性層がアモルファス
シリコン膜からなることを特徴とする特許請求の範囲第
（１）項記載の光スイッチ素子。