JPH02150078A - 位置検出装置 - Google Patents

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】 〔産業の利用分野〕 本発明はＰ−Ｉ−Ｎ接合した非晶質シリコン半導体層の
光起電力効果を利用した位置検出装置に関するものであ
る。

〔従来の技術〕

従来より、矩形上のＰ−Ｉ　−Ｎ接合した非晶質シリコ
ン半導体層のある特定部分に光照射された位置検を検出
するための位置検出装置が特開昭５９−５０５７９号、
特開昭６１−２０１４８２号なとて既に提案されていた
。

第４図（ａ）、　　（ｂ）は、その位置検出装置の構造
を示す断面図及び平面図である。

位置検出装置は、透明導電膜４１を被着した透明基板４
１上に、Ｐ−Ｉ−Ｎ接合した非晶質シリコン半導体層４
３及び金属電極４４を順次積層し、さらに、透明導電膜
４２に起電力を特定方向（Ｘ方向）に分離して導出する
ために透明導電膜４２の両端に形成された第１及び第２
の出力端子４５．４６と、金属電極４４に起電力を特定
方向と直交する方向（Ｘ方向）に分離して導出するため
に金属電極４４の両端に形成された第３及び第４の出力
端子４７．４８とから構成されている。

透明導電膜４２は酸化錫、酸化インジウム、酸化インジ
ウム錫などの全屈酸化物膜で形成され、透明基板４１の
一主面に少なくとも位置検出エリアＳとなる非晶質シリ
コン半導体層４３の被着領域よりＸ方向に延びた延長部
を含むように形成されている。

Ｐ−１−Ｎ接合した非晶質シリコン半導体層４３は、透
明導電膜４２側からＰ型、■型、Ｎ型層を順次積層して
形成されている。具体的には、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を基
板温度２００℃に設定し、グロー放電で該ガスを分解す
るプラズマＣＶＤ法や光ＣＶＤ法等で被着され、ＰＦは
Ｐ型ドーピングガスを混入した反応ガスで、Ｎ層はＮ型
ドーピングガスを混入した反応ガスで夫々形成される。

金属電極４４は、ニッケル、アルミニウム、チタン、ク
ロム等などの金属で形成され、非晶質シリコン半導体層
４３の被着領域よりＹ方向に延びた延長部を含むように
形成されている。

そして、透明導電膜４２の延長部４２ａ、４２ｂには、
透明導電膜４２に流れる電流をＸ方向に分離する第１及
び第２の出力端子４５．４６が、また、金属電極４４の
延長部４４ａ、４４ｂには、金属電極４４に流れる電流
をＹ方向に分離する第３及び第４の出力端子４７．４８
が夫々形成されている。

上述の位置検出装置の透明基板４１側よりある特定部分
にライトベンなどで光照射されると、照射部分のＰ−Ｉ
−Ｎ接合の非晶質シリコン半導体層４３に正孔及び電子
が発生し、透明導電膜４２及び金属電極４４に電流が流
れる。この電流は、透明導電膜４２では第１及び第２の
出力端子４５．４６のＸ方向に分離して導出され、金属
電極４４では第３及び第４の出力端子４７．４８のＹ方
向に分離して導出される。

ここで、透明導電膜４２及び金属電極４４がシート抵抗
が同一であるので、第１及び第２の出力端子４５．４６
の出力比を検出することにより、Ｘ方向での照射位置が
、第３及び第４の出力端子４７．４８の出力比を検出す
るにことより、Ｙ方向での照射位置が演算でき、よって
Ｘ方向及びＹ方向の交点により、光照射位置が特定でき
るものである。

〔従来技術の問題点〕

しかしながら、上述の位置検出装置において、第１及び
第２の出力端子４５．４６の出力比及び第３及び第４の
出力端子４７．４８の出力比を正確に求めるには、透明
導電膜４２及び金属電極４４のシート抵抗値を均一にす
ることが必須の技術であるが、このような透明導電膜４
２及び金属電極４４を成膜するには、コスト高が避けら
れなかった。また、透明導電膜４２及び金属電極４４を
形成したり、エツチングによりパターン化しなくては成
らず、工程の複雑化は避けられなかった。

〔本発明の目的〕

本発明は、上述の問題点に基づいて案出されたものであ
り、その目的は透明導電膜及び金属電極を不要とし、低
コストで、生産性に優れた位置検出装置を提供すること
にある。

また、別の目的は、簡単な構造で工業的に多用されてい
る赤色発光ダイオードなどの約６６０ｎｍの波長光の感
度が向上する位置検出装置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〕本発明によれば
、上述の目的を達成するため、光照射により正孔及び電
子を発生し、少なくとも２層、Ｎ層が微結晶状態のＰ−
Ｉ−Ｎ接合した非晶質シリコン半導体層からなる位置検
出エリアと、該ＰＩ’Ａに捕集される正孔を特定方向（
Ｘ方向）に分離して導出するためにＰＦｊの両端に形成
された第１及び第２の出力端子と、該Ｎ層に捕集される
電子を特定方向と直交する方向（Ｙ方向）に分離して導
出するためにＮ層の両端に形成された第３及び第４の出
力端子とから構成される装置検出装置が提供される。

〔実施例〕

以下、本発明の光センサーを図面に基づいて詳細に説明
する。

第１図（ａ）、　　（ｂ）は、その位置検出装置の構造
を示す断面図及び平面図である。

位置検出装置は、少なくとも２層２ｐ、Ｎ層２ｎが微結
晶状態のＰ−Ｉ　−Ｎ接合した非晶質シリコン半導体層
２からなる位置検出エリアＳと、透明基板１上に形成さ
れ、該Ｐ層２ｐの電界に捕集される正孔を特定方向（Ｘ
方向）に分離して導出するためにＰ層の両端、全幅に接
続する第１及び第２の出力端子３．４と、該Ｎ層２ｎの
電界に捕集される電子を特定方向と直交する方向（Ｙ方
向）に分離して導出するためにＮ層の両端、全幅に接続
する第３及び第４の出力端子５．６とから構成されてい
る。

透明基板１は、ガラス、透光性セラミックなどから成り
、その−主面上には、位置検出エリアＳとして形成され
るＰ−１−Ｎ接合した非晶質シリコン半導体層２の２層
２ｐと接続する第１及び第２の出力端子３．４が形成さ
れる。

第１及び第２の出力端子３．４は、ニッケルなどをスク
リーン印刷方法などで、位置検出エリアＳの特定方向（
例えばＸ方向）に所定間隔だけ離して、位置検出エリア
のＹ方向の全幅に渡って形成される。

非晶質シリコン半導体層２は、少なくとも２層２ｐとＮ
層２ｎとが微結晶状態のＰ−Ｉ−Ｎ接合されており、Ｐ
５２ｐが第１及び第２の出力端子３．４と２層２ｐとが
互いに接続するように、基板１側からＰ型、■型、Ｎ型
層を順次積層して形成されている。具体的には、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
化合物ガスを基板温度２００℃に設定し、グロー放電で
該ガスを分解するプラズマＣＶＤ法や光ＣＶＤ法等で被
着され、ＰＭはＰ型ドーピングガスを混入した反応ガス
で、ＮＥはＮ型ドーピングガスを混入した反応ガスで夫
々形成される。そして、この非晶質シリコン半導体層２
で少なくとも２層２ｐ及びＮ層２ｎが微結晶状態である
。この微結晶状態を達成するには、２層２ｐにおいては
成膜時の基板温度を１２０〜２００℃、好ましくは１６
０℃と通常の温度範囲内に設定して、成膜反応ガスの水
素流量比を（Ｌ　　４〜０．２％（ＳｉＨ４／Ｈｚ）、
成膜中の反応室ガス圧を２．０〜３　、　　Ｑ　Ｔｏｒ
ｒ、放電を起こすための出力を０．５〜１．０　Ｗ／ｃ
ｍ”に設定して成膜する。さらに、通常の非晶質シリコ
ン半導体層を成膜した後に、アニール処理として４００
℃で約１時間晒すことによって成膜してもよい。

膜厚は、直列抵抗成分及び光学的損失に鑑みて、１００
０〜１５００人が適当である。

尚、上述のアニール工程を、１層２１高温基板の成膜で
兼ねることも可能である。

一方、Ｎ層２ｎは通常の微結晶作成条件を用いて成膜す
ることができるし、また成膜基板温度を上げることも有
効である。

第３及び第４の出力端子５．６は、スクリーン印刷法な
どの厚膜手法で形成したニッケル等から成り、位置検出
エリアＳの特定方向と直交する方向（Ｙ方向）に分離し
て、位置検出エリアのＸ方向の全幅に渡ってＮ層２ｎの
両端全幅に接続して形成されている。

即ち、実際の非晶質シリコン半導体層２は、夫々４辺に
、第１乃至第４の出力端子３〜６が接続されるため、位
置検出エリアＳよりも若干大きめに形成されている。

さらに、第１乃至第４の出力端子３〜６が露出するよう
に、基板１の裏面全体を絶縁樹脂膜７（第１図（ｂ）で
は省略）で形成する。この絶縁樹脂膜７に２００℃前後
まで耐ええる耐熱性樹脂を使用すれば、第１乃至第４の
出力端子３〜６上に半田層を被着するときには、半田デ
イツプによる形成が可能となる。

尚、第３及び第４の出力端子５．６を形成する際に、Ｐ
−Ｉ−Ｎ接合の非晶質シリコン半導体層２の２層２ｐに
短絡することを懸念する場合には、第３及び第４の出力
端子５．６が形成される非晶質シリコン半導体層２の端
面を覆う絶縁樹脂を形成してもよい。

上述の構成によれば、少なくとも非晶質シリコン半導体
層２のＰＪ％５２ｐとＮ層２ｎが微結晶状態となってお
り、導電率が１０２３ｃｍ−’と良好な導電率が得られ
、Ｐ−Ｉ−Ｎ接合を形成すると同時に、導電膜として作
用し、従来の透明導電膜や全屈電極を不要とすることが
でき、低コスト化が達成でき、製造工程を考えると、透
明導電膜や金圧電極の成膜、パターン化が不要となり、
薄膜技術が一連の工程の非晶質シリコン半導体層成膜工
程となり、製造工程が簡略化される。

また、第２図に示すように、透明基板１と微結晶状態の
２層２ｐとの間に■型非晶質シリコン半導体層９を介在
させてもよい。

Ｉ型部晶質シリコン半導体層９は、工業的に多用されて
いる約６６０　ｎｍの波長光（赤色発光ダイオードの光
）の感度を向上させるため、短波長側の光をカットする
ものであり、また、微結晶層の成膜速度の低さを補償す
るものである。

第３図は、第２図に示す位置検出装置でＰ−■−Ｎ接合
の非晶質シリコン半導体層２で、微結晶状態の２層２ｐ
の厚みを１０００人（３Ｘ１０’Ｓｃｍ”’）　、Ｉ層
２１の厚みを６０００人に設定し、Ｉ型部晶質シリコン
半導体層９が無い場合（線Ａ）、膜厚が１０００人（線
Ｂ）、２０００人（線Ｃ）、４０００人（線Ｄ）と設定
したときの分光感度の変化状態を示した。

図でも明らかなようにＩ型部晶質シリコン半導体層９が
１０００〜４０００人に設定すると、短波長側かカフ）
され、６６０　ｎｍの波長光の感度のノイズ割合が向上
し、より正確な検出が可能となる。

また、非晶質シリコン半導体層２のＰＪ９２ｐのｈ厚の
成膜速度に比べ、Ｉ型部晶質シリコン半導体層９の成膜
速度が約１０倍も早いため、２層２ｐを所定厚みに設定
し、フィルターとしての役割を成膜速度の高い■型非晶
質シリコン半導体層９に行わせることにより、量産性に
優れた位置検出装置が達成される。

尚、上述の実施例では、Ｐ層、Ｎ層を高温処理して微結
晶化させているが、１層の成膜前で既に高温処理してい
るので、■層成脱時に基板温度の制約がなくなり、例え
ば、４００℃以上に設定して、非晶質シリコン半導体層
の感度が向上及び光劣化による特性低下を大きく改善で
きる位置検出装置となる。

〔発明の効果〕

以上のように、本発明は光照射により正孔及び電子を発
生し、少なくともＰ層、Ｎ層が微結晶状態のＰ−１−Ｎ
接合した非晶質シリコン半導体層からなる位置検出エリ
アと、該Ｐ層に捕集される正孔を特定方向（Ｘ方向）に
分離して導出するためにＰＦの両端に形成された第１及
び第２の出力端子と、該Ｎ層に捕集される電子を特定方
向と直交する方向（Ｙ方向）に分離して導出するために
ＮＦｊの両端に形成された第３及び第４の出力端子とか
ら成るため、第１乃至第４の出力端子と接続する膜、即
ちＰ層及びＮ層が、Ｐ−１−Ｎ接合を形成するための層
であり、かつ低抵抗化による導電膜として作用する微結
晶層であるため、透明導電膜及び金属電極の成膜及びパ
ターンニングなどの工程が不要となり、製造効率が高ま
り、低コスト化が達成できる。また、基板側の微結晶層
の膜厚の制御やフィルターとしての非晶質シリコン半導
体層の介在により、所定波長に高感度を有する位置検出
装置が達成できる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）、　　（ｂ）は、本発明の位置検出装置の
構造を示す断面図及び平面図である。 第２図は、本発明の位置検出装置の他の実施例を示す部
分拡大の断面図である。 第３図は、第２図に示す位置検出装置でＩ型非晶質シリ
コン半導体層の膜厚の変化に対する分光感度の変化状態
を示した特性図である。 第４図（ａ）、　　（ｂ）は、従来の位置検出装置の構
造を示す断面図及び平面図である。 ■、４１ ２．４３ ３．４５ ４．４６ ５．４７ ６．４８ ・・・・・・・透明基板 非晶質シリコン半導体層 ・・・・第１の出力端子 ・・・・第２の出力端子 ・・・・第３の出力端子 ・・・・第４の出力端子

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 光照射により正孔及び電子を発生し、少なくともＰ層、
   Ｎ層が微結晶状態のＰ−Ｉ−Ｎ接合した非晶質シリコン
   半導体層からなる位置検出エリアと、 該Ｐ層に捕集される正孔を特定方向（Ｘ方向）に分離し
   て導出するためにＰ層の両端に形成された第１及び第２
   の出力端子と、 該Ｎ層に捕集される電子を特定方向と直交する方向（Ｙ
   方向）に分離して導出するためにＮ層の両端に形成され
   た第３及び第４の出力端子とから成る位置検出装置。