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JPH0685308A - Optical sensor - Google Patents

Optical sensor

Info

Publication number
JPH0685308A
JPH0685308A JP4233679A JP23367992A JPH0685308A JP H0685308 A JPH0685308 A JP H0685308A JP 4233679 A JP4233679 A JP 4233679A JP 23367992 A JP23367992 A JP 23367992A JP H0685308 A JPH0685308 A JP H0685308A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
film
electrode
optical sensor
amorphous semiconductor
electrode film
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP4233679A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Saburo Nakajima
三郎 中島
Hiroshi Inoue
浩 井上
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sanyo Electric Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Electric Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sanyo Electric Co Ltd filed Critical Sanyo Electric Co Ltd
Priority to JP4233679A priority Critical patent/JPH0685308A/en
Publication of JPH0685308A publication Critical patent/JPH0685308A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To provide an optical sensor having a high breakdown voltage against statistic electricity. CONSTITUTION:A third photoelectromotive part, composed of a third electrode film 6, amorphous semiconductor film 4 and metallic electrode 5, is virtually disabled from photoelectric conversion, and a second electrode film 3 is electrically connected with the third electrode film 6. Or, a dielectric film part formed on a first metallic electrode on the amorphous semiconductor film 4 is provided with the electricity accumulation function, and a second photoelectromotive part is connected in parallel with the accumulating part. These constitutions, mentioned above, improve the electrostatic breakdown voltage of the second photoelectromotive part, and thus significantly enhances that of the optical sensor itself.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、光電変換機能を有する
半導体膜を使用した光センサに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical sensor using a semiconductor film having a photoelectric conversion function.

【0002】[0002]

【従来の技術】現在、光センサ用光電変換材料として用
いられているものの多くは、半導体膜である。この半導
体膜の具体例としては、非晶質シリコンやCdS等の非
晶質材料が挙げられる。これら非晶質半導体から成る光
センサに関するものとしては、例えば特開昭56−13
5980号等の文献がある。
2. Description of the Related Art Currently, most of the materials used as photoelectric conversion materials for photosensors are semiconductor films. Specific examples of this semiconductor film include amorphous materials such as amorphous silicon and CdS. The optical sensor made of these amorphous semiconductors is disclosed in, for example, JP-A-56-13.
There are documents such as No. 5980.

【0003】図8は、従来の非晶質シリコン膜を半導体
膜として利用した光センサの素子構造図で、(a)は平
面図、(b)は同図(a)のA−A線による断面図であ
る。図中、1はガラスなどからなる透光性絶縁基板、2
及び3は光入射側電極となる酸化錫や、酸化インジウム
錫等からなる大面積素子用透明導電膜(TCO)及び小
面積素子用透明導電膜(TCO)である。また、4は透
明導電膜2及び3上に形成された、光電変換機能を有す
る非晶質シリコン膜からなる半導体膜で、膜面に平行な
pinの各導電型半導体膜を積層形成して構成される。
5はこの光センサの背面電極となるアルミニウムや銀等
からなる金属膜である。尚、この光センサの等価回路を
図9に示しておく。
8A and 8B are element structure diagrams of a conventional optical sensor using an amorphous silicon film as a semiconductor film. FIG. 8A is a plan view and FIG. 8B is a view taken along the line AA in FIG. 8A. FIG. In the figure, 1 is a translucent insulating substrate made of glass or the like, 2
Reference numerals 3 and 3 denote a large-area element transparent conductive film (TCO) and a small-area element transparent conductive film (TCO) made of tin oxide, indium tin oxide, or the like serving as a light incident side electrode. Reference numeral 4 denotes a semiconductor film made of an amorphous silicon film having a photoelectric conversion function, which is formed on the transparent conductive films 2 and 3, and is formed by stacking respective conductive semiconductor films of pin parallel to the film surface. To be done.
Reference numeral 5 is a metal film made of aluminum, silver, or the like, which serves as a back electrode of this optical sensor. An equivalent circuit of this optical sensor is shown in FIG.

【0004】この様な光センサの場合、通常使用される
半導体膜4の膜厚は、p型半導体膜としては約200
Å、i型半導体膜は約3000Å、そしてn型半導体膜
は約500Åである。従って、全膜厚としても1μmに
も満たない極めて薄い、所謂薄膜である。
In the case of such an optical sensor, the thickness of the semiconductor film 4 which is usually used is about 200 as a p-type semiconductor film.
Å, the i-type semiconductor film is about 3000 Å, and the n-type semiconductor film is about 500 Å. Therefore, it is a so-called thin film, which is extremely thin with a total film thickness of less than 1 μm.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】光電変換機能を果たす
半導体膜が斯様なまでの薄膜であることは、使用する原
材料が極めて僅かで済むというコスト面での有利さを有
するものの、一方、その製造及び取扱には多くの注意が
必要となる。
Although the semiconductor film having the photoelectric conversion function is such a thin film as described above, it has an advantage in cost that only a few raw materials are used, but on the other hand, Many precautions are required in manufacturing and handling.

【0006】とりわけ、この薄膜であるが故の問題とし
て重要なものに、静電気に対する強度、所謂耐圧があ
る。斯る静電気による不良発生は、特に背面電極を形成
した最終工程以降における取扱に於て生じ易い。また、
一旦静電気による事故が発生すると、素子は光入射側電
極2、3と背面電極5との間でほぼ短絡状態となり、素
子として使用に耐えないものとなってしまう。
[0006] Above all, strength against static electricity, so-called breakdown voltage, is an important problem as a result of this thin film. The occurrence of defects due to such static electricity is likely to occur particularly in handling after the final step of forming the back electrode. Also,
Once an accident occurs due to static electricity, the element is almost short-circuited between the light incident side electrodes 2 and 3 and the back electrode 5, and cannot be used as an element.

【0007】斯る問題の対策としては、従来、使用する
半導体膜の膜厚を大きくしたり、光入射側電極である金
属膜をより均質に形成することにより、たとえばこの金
属膜の突起に起因する静電気による破壊を低減しようと
する試みがなされている。
As a measure against such a problem, conventionally, by increasing the film thickness of a semiconductor film to be used or by forming a metal film which is an electrode on the light incident side more uniformly, for example, a protrusion of the metal film is caused. Attempts have been made to reduce the damage caused by static electricity.

【0008】然し乍ら、その半導体膜の厚膜化による方
法にあっては、本来、光センサとして重要な光感度特性
の変動をもたらすものであることから、安易に実施する
ことはできない。
However, the method of increasing the thickness of the semiconductor film cannot be easily implemented because it inherently causes a change in the photosensitivity characteristic which is important as an optical sensor.

【0009】又、金属膜の均質化による方法にあって
は、その形成条件を常に厳密に制御する必要があり、素
子の量産性及び再現性の面で、やはり実施が困難であ
る。
Further, in the method of homogenizing the metal film, it is necessary to always strictly control the forming conditions, and it is difficult to carry out the method in terms of mass productivity and reproducibility of the device.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】本発明は、透明絶縁性基
板と、第1電極膜と、第2電極膜と、第3電極膜と、非
晶質半導体膜と、金属電極を有する光センサであって、
前記透明絶縁性基板上には、前記第1電極膜、第2電極
膜及び第3電極膜が形成されており、前記第1電極膜、
第2電極膜及び第3電極膜上には、前記非晶質半導体膜
が形成されており、前記非晶質半導体膜上には、前記金
属電極が形成されており、前記第1電極膜と前記非晶質
半導体膜及び前記金属電極とで構成される第1光起電力
部の静電容量が、前記第2電極膜と前記非晶質半導体膜
及び前記金属電極とで構成される第2光起電力部の静電
容量よりも、大きく設定されており、前記第3電極膜と
前記非晶質半導体膜及び前記金属電極とで構成される第
3光起電力部が、実質的に光電変換不能な状態に設定さ
れており、前記第2電極膜と前記第3電極膜とが、電気
的に接続されたことを特徴とする。
The present invention provides an optical sensor having a transparent insulating substrate, a first electrode film, a second electrode film, a third electrode film, an amorphous semiconductor film, and a metal electrode. And
The first electrode film, the second electrode film, and the third electrode film are formed on the transparent insulating substrate, and the first electrode film,
The amorphous semiconductor film is formed on the second electrode film and the third electrode film, and the metal electrode is formed on the amorphous semiconductor film. The electrostatic capacity of the first photovoltaic portion formed by the amorphous semiconductor film and the metal electrode is the second formed by the second electrode film, the amorphous semiconductor film, and the metal electrode. The capacitance is set to be larger than the electrostatic capacity of the photovoltaic portion, and the third photovoltaic portion including the third electrode film, the amorphous semiconductor film, and the metal electrode is substantially photoelectric. The second electrode film and the third electrode film are set in a non-convertible state and electrically connected to each other.

【0011】また、他の本発明は、透明絶縁性基板と、
第1電極膜と、第2電極膜と、非晶質半導体膜と、誘電
体膜と、第1金属電極と、第2金属電極とを有する光セ
ンサにおいて、前記透明絶縁性基板上には、前記第1電
極膜及び第2電極膜が形成されており、前記第1電極膜
及び第2電極膜上には、前記非晶質半導体膜が形成され
ており、前記非晶質半導体膜上には、前記第1金属電極
が形成されており、前記第1金属電極上には、前記誘電
体膜が形成されており、前記誘電体膜上には、前記第2
電極膜が形成されており、前記第1電極膜と前記非晶質
半導体膜及び前記第1金属電極とで構成される第1光起
電力部の静電容量が、前記第2電極膜と前記非晶質半導
体膜及び前記第1金属電極とで構成される第2光起電力
部の静電容量よりも、大きく設定されており、前記第2
金属電極と前記誘電体膜及び前記第1金属電極とで構成
される部分が、蓄電する機能を有しており、前記第2光
起電力部と前記蓄電する機能を有する部分とが、並列接
続された構成を有する。
Another aspect of the present invention is a transparent insulating substrate,
In a photosensor having a first electrode film, a second electrode film, an amorphous semiconductor film, a dielectric film, a first metal electrode, and a second metal electrode, on the transparent insulating substrate, The first electrode film and the second electrode film are formed, the amorphous semiconductor film is formed on the first electrode film and the second electrode film, and the amorphous semiconductor film is formed on the amorphous semiconductor film. Has the first metal electrode formed thereon, the dielectric film formed on the first metal electrode, and the second film formed on the dielectric film.
An electrode film is formed, and a capacitance of a first photovoltaic portion formed by the first electrode film, the amorphous semiconductor film, and the first metal electrode is equal to that of the second electrode film and the second electrode film. The capacitance is set to be larger than the capacitance of the second photovoltaic portion composed of the amorphous semiconductor film and the first metal electrode,
A portion composed of the metal electrode, the dielectric film, and the first metal electrode has a function of storing electricity, and the second photovoltaic portion and the portion having the function of storing electricity are connected in parallel. Has a configured configuration.

【0012】[0012]

【作用】本発明に関する光センサでは、第1電極膜と非
晶質半導体膜及び金属電極とからなる第1光起電力部
と、第2電極膜と非晶質半導体膜及び金属電極とからな
る第2光起電力部とにより、2種類の光センサ部が構成
されている。この複数の光センサ部において、第1光起
電力部は周囲測光用に構成されており、受光部の面積が
比較的に大きく設定されている。一方、第2光起電力部
は中心測光用に構成されており、前記第1光起電力部よ
りも、比較的、小面積に構成される。その結果、第1光
起電力部の静電容量は、第2光起電力部の静電容量より
も、大きくなる。
In the photosensor according to the present invention, the first photovoltaic portion is composed of the first electrode film, the amorphous semiconductor film and the metal electrode, and the second electrode film is composed of the amorphous semiconductor film and the metal electrode. Two types of optical sensor units are configured by the second photovoltaic unit. In the plurality of optical sensor units, the first photovoltaic unit is configured for ambient photometry, and the area of the light receiving unit is set to be relatively large. On the other hand, the second photovoltaic section is configured for central photometry and has a relatively smaller area than the first photovoltaic section. As a result, the capacitance of the first photovoltaic section becomes larger than the capacitance of the second photovoltaic section.

【0013】このような構成であると、第2光起電力部
を破壊するような静電圧が加わった場合、第2光起電力
部の静電容量が小さいのでこの部分が静電破壊されて、
第1光起電力部は機能するにも関わらず、光センサとし
ての機能を失ってしまう。
With such a configuration, when an electrostatic voltage that destroys the second photovoltaic portion is applied, this portion is electrostatically destroyed because the electrostatic capacitance of the second photovoltaic portion is small. ,
Although the first photovoltaic section functions, it loses its function as an optical sensor.

【0014】しかしながら、本発明においては、第3電
極膜と非晶質半導体膜及び金属電極とで構成される第3
光起電力部が、実質的に光電変換不能な状態に設定さ
れ、そしてこのような状態で、第2電極膜と前記第3電
極膜とが電気的に接続されているので、第2光起電力部
と第3起電力部それぞれの静電容量が相加されることに
なり、結果として光センサの静電耐圧の律速部分であっ
た第2光起電力部の静電気に対する耐圧即ち静電耐圧を
大きくすることができる。その結果、光センサとしての
静電耐圧を大幅に向上させることが可能となる。
However, in the present invention, a third electrode film, an amorphous semiconductor film, and a metal electrode are used as the third electrode film.
Since the photovoltaic portion is set to a state in which photoelectric conversion is substantially impossible, and in this state, the second electrode film and the third electrode film are electrically connected, the second photovoltaic film is formed. The electrostatic capacities of the power unit and the third electromotive unit are added, and as a result, the withstand voltage against static electricity of the second photovoltaic unit, which is the rate-determining part of the electrostatic withstand voltage of the photosensor, that is, the electrostatic withstand voltage. Can be increased. As a result, it becomes possible to greatly improve the electrostatic breakdown voltage of the optical sensor.

【0015】また他の本発明では、非晶質半導体膜上の
第1金属電極に形成された誘電体膜部分が蓄電する機能
を有しており、第2光起電力部と前記蓄電する機能を有
する部分とが、並列接続された構成を有するので、第2
光起電力部の静電耐圧を大きくすることができる。この
結果、光センサとしての静電耐圧を大幅に向上させるこ
とが可能となる。
According to another aspect of the present invention, the dielectric film portion formed on the first metal electrode on the amorphous semiconductor film has a function of storing electricity, and the second photovoltaic portion and the function of storing electricity. Since the part having the structure is connected in parallel,
The electrostatic breakdown voltage of the photovoltaic section can be increased. As a result, the electrostatic breakdown voltage of the optical sensor can be significantly improved.

【0016】[0016]

【実施例】(第1実施例)図1は、本発明による光セン
サの素子構造図であり、同図(a)は平面図、同図
(b)は(a)のA−A線による断面図である。図中の
1はガラスや石英等からなる透明絶縁性基板である。2
は透明絶縁性基板1上の一主面に形成された酸化錫や酸
化インジウム錫等の大面積素子用、即ち第1光起電力部
用の透明導電膜(第1電極膜)、3は前記同様の材質か
らなる小面積素子用、即ち第2光起電力部用の透明導電
膜(第2電極膜)であって、光センサの中心部を測光す
るように中心部に円形に配置されている。そして、前記
大面積素子用透明導電膜2は、光センサの中心部の周囲
を測光できるように、小面積素子用透明導電膜3を取り
囲むように配置形成されている。また、4は、前記第1
電極膜2及び第2電極膜3の各光起電力部を覆うように
形成された非晶質半導体膜である。この非晶質半導体膜
4は、実質的に光起電力部、即ち光センサ部として作動
する部分である。ここでは、一導電型非晶質半導体膜で
あるp型非晶質シリコン膜、シリコンからなるi型の非
晶質半導体膜、及びこの非晶質半導体膜上に形成された
他導電型半導体であり、本実施例ではn型非晶質シリコ
ン膜を使用している。
(First Embodiment) FIGS. 1A and 1B are element structure diagrams of an optical sensor according to the present invention. FIG. 1A is a plan view and FIG. 1B is a sectional view taken along line AA of FIG. FIG. Reference numeral 1 in the figure is a transparent insulating substrate made of glass, quartz or the like. Two
Is a transparent conductive film (first electrode film) for a large-area element such as tin oxide or indium tin oxide formed on one main surface of the transparent insulating substrate 1, that is, a first photovoltaic portion, A transparent conductive film (second electrode film) made of a similar material for a small-area element, that is, for a second photovoltaic portion, which is arranged in a circular shape in the central portion so as to measure the central portion of the optical sensor. There is. The large-area element transparent conductive film 2 is arranged and formed so as to surround the small-area element transparent conductive film 3 so that the circumference of the central portion of the photosensor can be measured. Also, 4 is the first
The amorphous semiconductor film is formed so as to cover the photovoltaic portions of the electrode film 2 and the second electrode film 3. The amorphous semiconductor film 4 is substantially a photovoltaic portion, that is, a portion that operates as an optical sensor portion. Here, a p-type amorphous silicon film which is one conductivity type amorphous semiconductor film, an i-type amorphous semiconductor film made of silicon, and another conductivity type semiconductor formed on this amorphous semiconductor film are used. Therefore, the n-type amorphous silicon film is used in this embodiment.

【0017】この非晶質半導体膜4には、金属材料から
なる金属電極5が配置されている。その結果、光センサ
としての光は、透明絶縁性基板1からの入射光を利用す
ることとなる。
A metal electrode 5 made of a metal material is arranged on the amorphous semiconductor film 4. As a result, the light as an optical sensor uses the incident light from the transparent insulating substrate 1.

【0018】特にこの実施例では、前記大面積素子用透
明導電膜2及び小面積素子用透明導電膜3と同一平面
に、この小面積素子に並列に電気接続され且つ第3光起
電力部を構成するよう、透明導電膜からなる補助電極膜
(第3電極膜)6が形成、配置されている。この補助電
極膜6は、前記大面積素子用透明導電膜2を取り囲み且
つ光センサの測光には関係しないセンサの周囲に配置形
成されている。
Particularly, in this embodiment, the third area photovoltaic element is electrically connected in parallel with the large area element transparent conductive film 2 and the small area element transparent conductive film 3 in parallel with the small area element. An auxiliary electrode film (third electrode film) 6 made of a transparent conductive film is formed and arranged so as to be configured. The auxiliary electrode film 6 surrounds the large-area element transparent conductive film 2 and is arranged and formed around the sensor which is not related to photometry of the optical sensor.

【0019】更に、この第3電極膜6により構成される
発電領域(第3光起電力部)を、入射光から遮光するた
めの遮光膜パターン7が、透明絶縁性基板の入射光側、
即ち前記第1、第2及び第3電極膜側とは透明絶縁性基
板を介して反対側に、配置、形成されている。従って、
この部分は、実質的に光電変換が不能な状態に設定され
ている。
Further, a light shielding film pattern 7 for shielding the power generation region (third photovoltaic portion) formed by the third electrode film 6 from the incident light is provided on the transparent insulating substrate on the incident light side.
That is, it is arranged and formed on the side opposite to the first, second and third electrode film sides with the transparent insulating substrate interposed therebetween. Therefore,
This part is set in a state where photoelectric conversion is substantially impossible.

【0020】また、図2は、前述した光センサの等価回
路説明図であり、図中における符号は図1に一致させて
いる。
FIG. 2 is an explanatory diagram of an equivalent circuit of the above-mentioned photosensor, and the reference numerals in the drawing correspond to those in FIG.

【0021】次にこの光センサの製造方法を、各工程別
に説明する。まず、透明絶縁性基板1としてのガラス板
を準備し、この片面に、大面積素子用透明導電膜(第1
電極膜2)、小面積用透明導電膜(第2電極膜3)及び
補助電極膜(第3電極膜6)となる酸化錫を蒸着法によ
り形成した後、パターニングを施す。
Next, a method of manufacturing this optical sensor will be described for each step. First, a glass plate as a transparent insulating substrate 1 is prepared, and a transparent conductive film for a large area element (first
The electrode film 2), the small-area transparent conductive film (second electrode film 3), and the tin oxide to be the auxiliary electrode film (third electrode film 6) are formed by vapor deposition and then patterned.

【0022】そして、次工程では、プラズマCVD法に
より非晶質半導体膜4の一部であるp型非晶質シリコン
を形成し、前記大面積用透明導電膜2、小面積用透明導
電膜3及び補助電極膜6の少なくともその一部を覆うよ
うにパターニングする。引き続く工程では、プラズマC
VD法によりi型非晶質シリコンからなる真性の非晶質
半導体膜及びn型非晶質シリコンからなる導電性半導体
膜の積層体を連続して形成する。
Then, in the next step, p-type amorphous silicon which is a part of the amorphous semiconductor film 4 is formed by the plasma CVD method, and the large area transparent conductive film 2 and the small area transparent conductive film 3 are formed. Then, patterning is performed so as to cover at least a part of the auxiliary electrode film 6. In the subsequent process, plasma C
A stack of an intrinsic amorphous semiconductor film made of i-type amorphous silicon and a conductive semiconductor film made of n-type amorphous silicon is continuously formed by a VD method.

【0023】更に、次の工程では、アルミニウム等の金
属膜5を蒸着法によって、前記非晶質半導体膜4上に、
図1(a)の実線のパターニングに従って形成し、光セ
ンサを得た。
Further, in the next step, a metal film 5 of aluminum or the like is deposited on the amorphous semiconductor film 4 by a vapor deposition method.
An optical sensor was obtained by forming according to the patterning of the solid line in FIG.

【0024】本実施例では、素子の構造上、p型、n型
の各導電性半導体膜を使用したが、この構成がより有効
に光キャリアを外部に取り出し得ることから好ましい。
但し、これら導電性半導体膜が、必ずしも必要なもので
はない。即ち、実施例でのn型導電性半導体膜を省略し
た構造であっても、チャネル領域のp型とi型の非晶質
半導体とで、所謂pi接合を形成するものであることか
ら、やはり光センサとして機能することができることに
起因する。尚、前記導電性半導体膜を使用する場合にあ
っては、それら半導体膜の導電型については、印加する
電圧の極性と予め対応させて決定する必要がある。
In this embodiment, p-type and n-type conductive semiconductor films are used in view of the structure of the device, but this structure is preferable because the photocarriers can be taken out to the outside more effectively.
However, these conductive semiconductor films are not always necessary. That is, even in the structure in which the n-type conductive semiconductor film is omitted in the embodiment, a so-called pi junction is formed between the p-type and i-type amorphous semiconductors in the channel region, Due to its ability to function as an optical sensor. When the conductive semiconductor films are used, the conductivity type of those semiconductor films needs to be determined in advance in correspondence with the polarity of the applied voltage.

【0025】そして、次に上述の如く得られた光センサ
の静電気に対する耐圧特性を調べた。この測定は、図3
に示す測定装置に光センサを配置し、光センサへパルス
状に逆バイアス電圧を印加し、このときの各電圧に対す
る光センサの不良発生率を調査するというものである。
図3に示す測定装置において、Vは直流バイアス、Cは
容量220PFのコンデンサ、Sは接点A、Bに切り替
えるための切り替えスイッチ、PDは光センサである。
先ず、切り替えスイッチSを接点A側にセットして、直
流バイアスVにより所定電圧で、コンデンサCを充電す
る。次に、配置されたテスト用の光センサPDに印加す
べく、切り替えスイッチSを接点B側に切り替える。す
ると光センサPDに対して、逆方向となるように電圧が
印加されるので、この時設定された直流バイアスが、光
センサの耐圧よりも大きいと、光センサが破壊されてし
まう。この時破壊された光センサの数を、各サンプル数
を100として調べ、破壊されなっかた光センサの個数
を良品率(%)とした。
Then, the withstand voltage characteristic against static electricity of the optical sensor obtained as described above was examined. This measurement is shown in FIG.
An optical sensor is arranged in the measuring device shown in (1), a reverse bias voltage is applied to the optical sensor in a pulsed manner, and the defect occurrence rate of the optical sensor for each voltage at this time is investigated.
In the measuring device shown in FIG. 3, V is a DC bias, C is a capacitor having a capacity of 220 PF, S is a changeover switch for changing over to contacts A and B, and PD is an optical sensor.
First, the changeover switch S is set to the contact A side, and the capacitor C is charged with a predetermined voltage by the DC bias V. Next, the changeover switch S is changed over to the contact B side so as to be applied to the arranged test photosensor PD. Then, since a voltage is applied to the photosensor PD in the opposite direction, if the DC bias set at this time is higher than the withstand voltage of the photosensor, the photosensor will be destroyed. The number of photosensors that were destroyed at this time was examined with each sample number being 100, and the number of photosensors that were not destroyed was defined as the non-defective rate (%).

【0026】この結果を、図4に示す。図4は、光セン
サへの印加電圧と、良品率との関係を表す図である。こ
の実施例である図1の光センサにおいて、大面積素子で
ある第1光起電力部の静電容量は450PFであってこ
の部分の静電耐圧を折線Aで、小面積素子である第2光
起電力部の静電容量は30PFであってこの部分の静電
耐圧を折線Bで示している。また、補助電極で構成され
る第3光起電力部の静電容量は420PFである。この
第4図の結果より、従来の第3光起電力部を有しない光
センサは折線Bと一致しており僅か50Vの印加電圧に
おいても不良が発生していることがわかる。一方、本発
明光センサの静電耐圧は、図4の折線Xで示される如
く、単に第2光起電力部の静電容量と第3光起電力部の
静電容量の和である450PFの静電耐圧の容量を有す
る第1光起電力部よりも、素子全体として大幅に向上し
ていることが理解できる。
The results are shown in FIG. FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the applied voltage to the optical sensor and the non-defective rate. In the optical sensor of FIG. 1 according to this embodiment, the capacitance of the first photovoltaic portion, which is a large-area element, is 450 PF, the electrostatic breakdown voltage of this portion is the broken line A, and the second area is a small-area element. The electrostatic capacity of the photovoltaic portion is 30 PF, and the electrostatic breakdown voltage of this portion is shown by the broken line B. In addition, the electrostatic capacity of the third photovoltaic section composed of the auxiliary electrode is 420 PF. From the results shown in FIG. 4, it can be seen that the conventional photosensor having no third photovoltaic portion coincides with the polygonal line B and has a defect even with an applied voltage of only 50V. On the other hand, the electrostatic breakdown voltage of the photosensor of the present invention is 450 PF, which is simply the sum of the capacitance of the second photovoltaic portion and the capacitance of the third photovoltaic portion, as shown by the broken line X in FIG. It can be understood that the element as a whole is significantly improved as compared with the first photovoltaic section having the electrostatic breakdown voltage capacity.

【0027】尚、上述した実施例では、光は透明絶縁性
基板1側からのものを利用したが、本発明はこれに限ら
れず、その基板1として非透光性基板を使用し、金属電
極5に代えて酸化錫や酸化インジウム錫等の透明導電膜
を使用することによって、基板の上記主面側からの入射
光を利用した光センサとすることができる。
In the above-mentioned embodiment, light is used from the side of the transparent insulating substrate 1. However, the present invention is not limited to this, and a non-translucent substrate is used as the substrate 1, and a metal electrode is used. By using a transparent conductive film of tin oxide, indium tin oxide, or the like instead of 5, an optical sensor using incident light from the main surface side of the substrate can be obtained.

【0028】(第2実施例)図5は、他の本発明による
光センサの素子構造図であり、同図(a)は平面図、同
図(b)は(a)のB−B線での断面図である。図中1
は透明絶縁性基板、2は透明絶縁性基板1上形成された
大面積素子用、即ち第1光起電力部用の透明導電膜(第
1電極膜)、3は小面積素子用、即ち第2光起電力部用
の透明導電膜(第2電極膜)である。これら大面積素子
用透明導電膜2及び小面積素子用透明電極膜3は、第1
実施例同様、大面積素子用透明導電膜2は光センサの中
心部の周囲を測光するべく小面積素子用透明導電膜3を
取り囲むように配置され、小面積素子用透明電極膜3
は、光センサの中心部を測光するように中心部に円形に
配置形成されている。そして、4は、前記第1電極膜2
及び第2電極膜3の各起電力部を覆うように形成された
非晶質半導体膜であり、実質的に光起電力部、即ち光セ
ンサ部として作動する部分である。ここでは、一導電型
非晶質半導体膜であるp型非晶質シリコン膜、シリコン
からなる非晶質半導体膜、及びこの非晶質半導体膜上に
形成された他導電型半導体であり、本実施例ではn型非
晶質シリコン膜を使用している。
(Second Embodiment) FIG. 5 is an element structure diagram of another optical sensor according to the present invention. FIG. 5A is a plan view and FIG. 5B is a line BB in FIG. FIG. 1 in the figure
Is a transparent insulating substrate, 2 is a large area element formed on the transparent insulating substrate 1, that is, a transparent conductive film (first electrode film) for the first photovoltaic portion, 3 is a small area element, that is, the first 2 A transparent conductive film (second electrode film) for the photovoltaic portion. The large-area element transparent conductive film 2 and the small-area element transparent electrode film 3 are
Similar to the embodiment, the large-area element transparent conductive film 2 is arranged so as to surround the small-area element transparent conductive film 3 so as to measure the periphery of the central portion of the optical sensor, and the small-area element transparent electrode film 3 is arranged.
Are arranged and formed in a circular shape in the central portion of the optical sensor so as to measure the central portion of the optical sensor. And, 4 is the first electrode film 2
And an amorphous semiconductor film formed so as to cover each electromotive force portion of the second electrode film 3, and is a portion that substantially operates as a photovoltaic portion, that is, an optical sensor portion. Here, a p-type amorphous silicon film that is one conductivity type amorphous semiconductor film, an amorphous semiconductor film made of silicon, and another conductivity type semiconductor formed on this amorphous semiconductor film are used. In the embodiment, an n-type amorphous silicon film is used.

【0029】この非晶質半導体膜4上には、金属材料か
らなる第1金属電極5が配置されているので、光センサ
としての光は、透明絶縁性基板1からの入射光を利用し
ている。
Since the first metal electrode 5 made of a metal material is arranged on the amorphous semiconductor film 4, the light as the photosensor utilizes the incident light from the transparent insulating substrate 1. There is.

【0030】そして、この第2実施例では、前記大面積
素子用透明導電膜2及び小面積素子用透明導電膜3は、
同一平面に配置形成されており、更にこの上に、第1金
属電極5を介して、前記小面積素子に並列に電気接続さ
れ且つ形成された誘電体膜8が配置されている。この誘
電体膜8は、Si34から構成されている。尚、前記誘
電体膜8を構成する物質は、SiCやSiO2も使用可
能である。この誘電体膜8上には第2金属電極が形成さ
れ、これらと前記第1金属電極膜5とで蓄電する機能を
有する部分即ちコンデンサーを構成している。この蓄電
する機能を有する部分は、第1金属電極5と第2金属電
極9とで、第2光起電力部と並列に電気接続されてい
る。
In the second embodiment, the large area element transparent conductive film 2 and the small area element transparent conductive film 3 are:
A dielectric film 8 is formed and arranged on the same plane, and on top of this, a dielectric film 8 electrically connected and formed in parallel with the small area element via the first metal electrode 5. The dielectric film 8 is composed of Si 3 N 4 . It should be noted that SiC or SiO 2 can be used as the material forming the dielectric film 8. Second metal electrodes are formed on the dielectric film 8, and these and the first metal electrode film 5 constitute a portion having a function of storing electricity, that is, a capacitor. The portion having the function of storing electricity is electrically connected in parallel with the second photovoltaic portion by the first metal electrode 5 and the second metal electrode 9.

【0031】図6は、前述した光センサの等価回路説明
図であり、図中における符号は前記図5に一致させてい
る。
FIG. 6 is an explanatory diagram of an equivalent circuit of the above-mentioned photosensor, and the reference numerals in the drawing are the same as those in FIG.

【0032】次にこの光センサの製造方法を、前記第1
実施例と相違する部分のみ説明する。透明絶縁性基板1
の片面に、大面積素子用透明導電膜(第1電極膜2)及
び小面積用透明導電膜(第2電極膜3)となる酸化錫を
蒸着法により形成した後、パターニングを施す。
Next, the method of manufacturing this optical sensor will be described with reference to the first method.
Only parts different from the embodiment will be described. Transparent insulating substrate 1
After forming tin oxide to be the transparent conductive film for the large area element (first electrode film 2) and the transparent conductive film for the small area (second electrode film 3) by vapor deposition on one surface of, the patterning is performed.

【0033】次の工程で、プラズマCVD法により非晶
質半導体膜4の一部であるp型非晶質シリコンを形成
し、前記大面積用透明導電膜2及び小面積用透明導電膜
3の少なくともその一部を覆うようにパターニングす
る。そして、引き続き、プラズマCVD法によりn型非
晶質シリコンからなる真性の非晶質半導体膜及びn型非
晶質シリコンからなる導電性半導体膜の積層体を連続し
て形成する。
In the next step, p-type amorphous silicon which is a part of the amorphous semiconductor film 4 is formed by plasma CVD, and the large area transparent conductive film 2 and the small area transparent conductive film 3 are formed. Patterning is performed so as to cover at least a part thereof. Then, subsequently, a stacked body of an intrinsic amorphous semiconductor film made of n-type amorphous silicon and a conductive semiconductor film made of n-type amorphous silicon is continuously formed by a plasma CVD method.

【0034】更に、次の工程では、アルミニウム等の第
1金属電極5の膜を蒸着法によって、前記非晶質半導体
膜4上に、図5(a)のパターニングに従って形成す
る。更にこの上に、誘電体膜8及び第2金属電極9の順
で、CVD及び蒸着により、それぞれ形成した。
Further, in the next step, a film of the first metal electrode 5 of aluminum or the like is formed on the amorphous semiconductor film 4 by the vapor deposition method according to the patterning of FIG. 5A. Further, the dielectric film 8 and the second metal electrode 9 were formed in this order by CVD and vapor deposition.

【0035】次に、このようにして得られた光センサの
静電気に対する特性を調べた。この測定は、前記第1実
施例と同様、図3に示す測定装置を使用した。
Next, the characteristics of the thus obtained optical sensor against static electricity were examined. For this measurement, the measuring device shown in FIG. 3 was used as in the first embodiment.

【0036】この結果を、図7に示す。図7は、光セン
サへの印加電圧と、良品率との関係を表す図である。こ
の第2実施例である図5の光センサにおいて、大面積素
子である第1光起電力部の静電容量は450PFであっ
てこの部分の静電耐圧を折線Aで、小面積素子である第
2光起電力部の静電容量は30PFであってこの部分の
静電耐圧を折線Bで示している。また、本発明の光セン
サにおける第2光起電力部と蓄電する機能を有する部分
の和の静電容量は400PFである。
The results are shown in FIG. FIG. 7 is a diagram showing the relationship between the voltage applied to the optical sensor and the non-defective rate. In the optical sensor of FIG. 5 which is the second embodiment, the electrostatic capacity of the first photovoltaic portion, which is a large area element, is 450 PF, and the electrostatic breakdown voltage of this portion is the broken line A, which is a small area element. The electrostatic capacity of the second photovoltaic portion is 30 PF, and the electrostatic breakdown voltage of this portion is shown by the broken line B. In addition, the electrostatic capacitance of the sum of the portion having the function of storing electricity with the second photovoltaic portion in the optical sensor of the present invention is 400 PF.

【0037】この第7図の結果より、従来の第3光起電
力部を有しない光センサは折線Bと一致しており、僅か
50Vの印加電圧においても不良が発生しているのに対
して、本発明光センサの静電耐圧は、図4の折線Yで示
される如く、大幅に向上していることが理解できる。
From the results shown in FIG. 7, the conventional photosensor having no third photovoltaic section coincides with the broken line B, and a defect occurs even with an applied voltage of only 50 V. It can be understood that the electrostatic breakdown voltage of the optical sensor of the present invention is significantly improved as shown by the broken line Y in FIG.

【0038】この第2実施例では、蓄電する機能を有す
る部分を誘電体膜で構成しているが、これに代えて、非
晶質半導体膜を使用して構成した素子であっても同様に
作動することからこの部分を遮光して、光センサの耐圧
静電耐圧特性を向上させることができる。そしてこの第
2実施例の光センサでは、蓄電機能を有する部分を、光
起電力部分上に積層しているので、平面的に素子を大き
くすることなく構成可能であり、素子の小型化に寄与で
きるという特徴がある。
In the second embodiment, the portion having the function of storing electricity is formed of the dielectric film, but instead of this, even if the element is formed by using the amorphous semiconductor film, the same applies. Since it operates, this portion can be shielded from light and the withstand voltage and withstand voltage characteristic of the optical sensor can be improved. Further, in the photosensor of the second embodiment, since the portion having the electricity storage function is laminated on the photovoltaic portion, it can be configured without enlarging the element in plan view, which contributes to downsizing of the element. There is a feature that you can do it.

【0039】[0039]

【発明の効果】本発明の光センサによれば、実質的に光
電変換不能な状態に設定された第3光起電力部の第3電
極膜と、第2起電力部の第2電極膜とが電気的に接続さ
れているので、第2光起電力部と第3起電力部それぞれ
の静電容量が相加されることになり、結果として光セン
サの静電耐圧の律速部分であった第2光起電力部の静電
気に対する耐圧即ち静電耐圧を大きくすることができ
る。
According to the optical sensor of the present invention, the third electrode film of the third photovoltaic portion and the second electrode film of the second photovoltaic portion are set in a state in which substantially no photoelectric conversion is possible. Are electrically connected to each other, the electrostatic capacities of the second photovoltaic portion and the third electromotive portion are added to each other, and as a result, it is a rate-determining portion of the electrostatic breakdown voltage of the optical sensor. The withstand voltage against static electricity of the second photovoltaic section, that is, the withstand voltage can be increased.

【0040】また、蓄電する機能を有する誘電体膜部分
が、第2光起電力部とが、並列接続された構成を有する
ので、第2光起電力部の静電耐圧を大きくすることがで
きるという効果に加えて、前記誘電体膜部分を積層して
構成しているので光センサの小型化に寄与できる。
Further, since the dielectric film portion having the function of storing electricity has a structure in which the second photovoltaic portion is connected in parallel, the electrostatic breakdown voltage of the second photovoltaic portion can be increased. In addition to the above effect, since the dielectric film portion is formed by being laminated, it can contribute to miniaturization of the optical sensor.

【0041】このように、光センサ全体としての静電耐
圧を大幅に向上させることが可能となるので、その工業
的価値はきわめて大きい。
As described above, the electrostatic withstand voltage of the optical sensor as a whole can be greatly improved, and its industrial value is extremely large.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明光センサの素子構造図である。FIG. 1 is an element structure diagram of an optical sensor of the present invention.

【図2】本発明光センサの等価回路説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram of an equivalent circuit of the optical sensor of the present invention.

【図3】静電耐圧用測定装置の概念説明図である。FIG. 3 is a conceptual explanatory view of an electrostatic breakdown voltage measuring device.

【図4】第1実施例の光センサの静電耐圧の変化を示す
図である。
FIG. 4 is a diagram showing changes in electrostatic withstand voltage of the optical sensor of the first embodiment.

【図5】他の本発明光センサの素子構造図である。FIG. 5 is an element structure diagram of another optical sensor of the present invention.

【図6】他の本発明光センサの等価回路説明図である。FIG. 6 is an equivalent circuit explanatory diagram of another optical sensor of the present invention.

【図7】第2実施例の光センサの静電耐圧の変化を示す
図である。
FIG. 7 is a diagram showing changes in electrostatic breakdown voltage of the optical sensor of the second embodiment.

【図8】従来例光センサの素子構造図である。FIG. 8 is an element structure diagram of a conventional photosensor.

【図9】従来例光センサの等価回路説明図である。FIG. 9 is an explanatory diagram of an equivalent circuit of a conventional photosensor.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1・・・透明絶縁性基板 2・・・大面積素子用透明導電膜(第1電極膜) 3・・・小面積素子用透明導電膜(第2電極膜) 4・・・非晶質半導体膜 5・・・金属電極(第1金属電極) 6・・・補助電極膜(第3電極膜) 7・・・遮光膜パターン 8・・・誘電体膜 9・・・第2金属電極 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Transparent insulating substrate 2 ... Large area element transparent conductive film (first electrode film) 3 ... Small area element transparent conductive film (second electrode film) 4 ... Amorphous semiconductor Film 5 ... Metal electrode (first metal electrode) 6 ... Auxiliary electrode film (third electrode film) 7 ... Light-shielding film pattern 8 ... Dielectric film 9 ... Second metal electrode

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 透明絶縁性基板と、第1電極膜と、第2
電極膜と、第3電極膜と、非晶質半導体膜と、金属電極
を有する光センサにおいて、 前記透明絶縁性基板上には、前記第1電極膜、第2電極
膜及び第3電極膜が形成されており、 前記第1電極膜、第2電極膜及び第3電極膜上には、前
記非晶質半導体膜が形成されており、 前記非晶質半導体膜上には、前記金属電極が形成されて
おり、 前記第1電極膜と前記非晶質半導体膜及び前記金属電極
とで構成される第1光起電力部の静電容量が、前記第2
電極膜と前記非晶質半導体膜及び前記金属電極とで構成
される第2光起電力部の静電容量よりも、大きく設定さ
れており、 前記第3電極膜と前記非晶質半導体膜及び前記金属電極
とで構成される第3光起電力部が、実質的に光電変換不
能な状態に設定されており、 前記第2電極膜と前記第3電極膜とが、電気的に接続さ
れた光センサ。
1. A transparent insulating substrate, a first electrode film, and a second electrode film.
In an optical sensor having an electrode film, a third electrode film, an amorphous semiconductor film, and a metal electrode, the first electrode film, the second electrode film and the third electrode film are provided on the transparent insulating substrate. The amorphous semiconductor film is formed on the first electrode film, the second electrode film, and the third electrode film, and the metal electrode is formed on the amorphous semiconductor film. The first photovoltaic part formed of the first electrode film, the amorphous semiconductor film, and the metal electrode has a capacitance of the second photovoltaic part.
The capacitance is set to be larger than the electrostatic capacity of the second photovoltaic portion composed of the electrode film, the amorphous semiconductor film, and the metal electrode, and the third electrode film, the amorphous semiconductor film, and The third photovoltaic part composed of the metal electrode is set to a state in which substantially no photoelectric conversion is possible, and the second electrode film and the third electrode film are electrically connected. Optical sensor.
【請求項2】 透明絶縁性基板と、第1電極膜と、第2
電極膜と、非晶質半導体膜と、誘電体膜と、第1金属電
極と、第2金属電極とを有する光センサにおいて、 前記透明絶縁性基板上には、前記第1電極膜及び第2電
極膜が形成されており、 前記第1電極膜及び第2電極膜上には、前記非晶質半導
体膜が形成されており、 前記非晶質半導体膜上には、前記第1金属電極が形成さ
れており、 前記第1金属電極上には、前記誘電体膜が形成されてお
り、 前記誘電体膜上には、前記第2電極膜が形成されてお
り、 前記第1電極膜と前記非晶質半導体膜及び前記第1金属
電極とで構成される第1光起電力部の静電容量が、前記
第2電極膜と前記非晶質半導体膜及び前記第1金属電極
とで構成される第2光起電力部の静電容量よりも、大き
く設定されており、 前記第2金属電極と前記誘電体膜及び前記第1金属電極
とで構成される部分が、蓄電する機能を有しており、 前記第2光起電力部と前記蓄電する機能を有する部分と
が、並列接続された光センサ。
2. A transparent insulating substrate, a first electrode film, and a second
An optical sensor having an electrode film, an amorphous semiconductor film, a dielectric film, a first metal electrode, and a second metal electrode, wherein the first electrode film and the second electrode are provided on the transparent insulating substrate. An electrode film is formed, the amorphous semiconductor film is formed on the first electrode film and the second electrode film, and the first metal electrode is formed on the amorphous semiconductor film. Is formed, the dielectric film is formed on the first metal electrode, the second electrode film is formed on the dielectric film, the first electrode film and the The capacitance of the first photovoltaic portion formed by the amorphous semiconductor film and the first metal electrode is formed by the second electrode film, the amorphous semiconductor film, and the first metal electrode. Is set to be larger than the electrostatic capacity of the second photovoltaic section, and the second metal electrode, the dielectric film, and the An optical sensor in which a portion including the first metal electrode has a function of storing electricity, and the second photovoltaic portion and the portion having the function of storing electricity are connected in parallel.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2009278078A (en) * 2008-04-18 2009-11-26 Semiconductor Energy Lab Co Ltd Semiconductor device

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