JPH03245578A - Semiconductor device - Google Patents

Semiconductor device

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JPH03245578A
JPH03245578A JP2043427A JP4342790A JPH03245578A JP H03245578 A JPH03245578 A JP H03245578A JP 2043427 A JP2043427 A JP 2043427A JP 4342790 A JP4342790 A JP 4342790A JP H03245578 A JPH03245578 A JP H03245578A
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JP
Japan
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photoelectric conversion
field effect
effect transistor
conversion element
semiconductor device
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Pending
Application number
JP2043427A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Shigeaki Tomonari
友成 惠昭
Atsushi Sakai
淳 阪井
Takuro Nakamura
卓郎 中邑
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Panasonic Electric Works Co Ltd
Original Assignee
Matsushita Electric Works Ltd
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To restrain an IGFET from fluctuating in threshold voltage without making it large in size by a method wherein a photoelectric transducer which generates an output to cut off the IGFET is provided onto the IGFET. CONSTITUTION:A photoelectric transducer 3 composed of photoelectric conversion layers 17 formed on an IGFET 2 generates an output to cut off the IGFET 2 through an optical input L. By this constitution, as the photoelectric transducer 3 keeps on applying a negative (positive) voltage between a gate and a source while the optical input L is inputted, a threshold voltage is shifted to a negative (positive) voltage, and as the stored charge on a load applies a positive (negative) voltage between a drain and a gate while the optical input L is turned OFF, a threshold voltage shifted to a negative (positive) is made to recover its initial value. Therefore, as a threshold voltage is kept in a range of value close to the initial value without varying much, a semiconductor device of this design can display a normal function through a long term.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は光入力型の半導体装置に関する。[Detailed description of the invention] [Industrial application field] The present invention relates to an optical input type semiconductor device.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来、第7図に示す等価回路の光入力型の半導体装置が
ある。
Conventionally, there is an optical input type semiconductor device having an equivalent circuit shown in FIG.

この半導体装置では、光入力を受けて起電力(出力)を
発生する光電変換素子90に絶縁ゲート型電界効果トラ
ンジスタ91が並列に接続されており、同絶縁ゲート型
電界効果トランジスタ91は、光電変換素子90に光入
力がなされている間は遮断し、光入力が無くなり出力が
消滅した時に導通するようになっている。
In this semiconductor device, an insulated gate field effect transistor 91 is connected in parallel to a photoelectric conversion element 90 that receives optical input and generates an electromotive force (output). The element 90 is cut off while light is being input to the element 90, and becomes conductive when the light input disappears and the output disappears.

光入力が入った時には、出力端子95.96間に繋がる
負荷側の浮遊容量Cを通して流れる電流により抵抗素子
92に生ずる逆バイアス電圧がゲート・ソース間にかか
ることによりトランジスタ91が遮断し、また、光入力
の消滅時に、浮遊容量Cの蓄積電荷による順バイアス電
圧が抵抗素子93を介してゲート・ソース間にかかるこ
とによりトランジスタ91が導通し、浮遊容量Cに蓄積
残留した電荷を放電させる。
When light is input, a reverse bias voltage is generated in the resistance element 92 due to the current flowing through the stray capacitance C on the load side connected between the output terminals 95 and 96, and a reverse bias voltage is applied between the gate and the source, so that the transistor 91 is cut off. When the optical input disappears, a forward bias voltage due to the charge accumulated in the stray capacitance C is applied between the gate and the source via the resistance element 93, so that the transistor 91 becomes conductive and the charge accumulated and remaining in the stray capacitance C is discharged.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

しかしながら、上記半導体装置では、絶縁ゲート型電界
効果トランジスタ91のしきい値電圧が大きく変化する
という問題がある。この絶縁ゲート型電界効果トランジ
スタ91は、例えば、第5図にみるように、半導体層(
アモルファスシリコン層)81の下側に絶縁層82を介
してゲート電極83が設けられ、他方、半導体層81の
上側にはソース電極84、ドレイン電極85が設けられ
た構成である。半導体層81は、不純物濃度の低い屓(
例えば、i型半導体層)81aと不純物濃度の比較的高
い(例えば、n型半導体層)81b層からなる。
However, the above semiconductor device has a problem in that the threshold voltage of the insulated gate field effect transistor 91 changes significantly. For example, as shown in FIG. 5, this insulated gate field effect transistor 91 has a semiconductor layer (
A gate electrode 83 is provided below an amorphous silicon layer 81 via an insulating layer 82, and a source electrode 84 and a drain electrode 85 are provided above the semiconductor layer 81. The semiconductor layer 81 has a low impurity concentration (
For example, it consists of an i-type semiconductor layer) 81a and a relatively high impurity concentration layer (for example, an n-type semiconductor layer) 81b.

ゲート電極83に正電圧を印加し続けると、第6図の曲
線イにみるように、子方向に変化してゆき、負電圧を印
加し続けると、第6図の曲線口にみるように、一方向に
変化する。絶縁層82は、通常、プラズマCVD法等を
用いて形成した5iIN4層であるが、この5ilN4
層は、欠陥等によるトラップ準位が多くあって、長時間
同じ極性の電圧をかけていると電荷がトラップされ、こ
れがしきい値電圧を大きく変化させてしまうのである。
If a positive voltage is continued to be applied to the gate electrode 83, it will change in the downward direction as shown by curve A in FIG. 6, and if a negative voltage is continued to be applied, as shown by the curved line in FIG. Change in one direction. The insulating layer 82 is usually a 5iIN4 layer formed using a plasma CVD method or the like;
The layer has many trap levels due to defects, etc., and if a voltage of the same polarity is applied for a long time, charges will be trapped, and this will cause the threshold voltage to change significantly.

従来の半導体装置では、逆バイアス電圧の印加時間が順
バイアス電圧の印加時間に比べて極く短く、実質的に、
順方向バイアス電圧だけがかかるという状態であるため
、トランジスタ91のしきい値電圧が大きく変化する。
In conventional semiconductor devices, the application time of the reverse bias voltage is extremely short compared to the application time of the forward bias voltage, and in fact,
Since only the forward bias voltage is applied, the threshold voltage of the transistor 91 changes significantly.

トランジスタ91のしきい値電圧が変化すると、放電時
間が長くなる。この半導体装置の出力でパワー電界効果
トランジスタを駆動する場合には、オフ時間が長くなっ
てしまうという不都合を招く。
When the threshold voltage of transistor 91 changes, the discharge time becomes longer. When a power field effect transistor is driven by the output of this semiconductor device, an inconvenience arises in that the off time becomes long.

一方、半導体装置は小型化(高集積化)が至上課題のひ
とつである。上記しきい値電圧の変化を防げたとしても
装置が大型化するようだと実用性は低い。
On the other hand, miniaturization (high integration) of semiconductor devices is one of the most important issues. Even if the change in the threshold voltage can be prevented, the practicality is low if the device becomes larger.

この発明は、上記事情に鑑み、絶縁ゲート型電界効果ト
ランジスタのしきい値電圧の変化を、装置の大型化を招
くことなく抑制できる半導体装置を提供することを課題
とする。
In view of the above circumstances, it is an object of the present invention to provide a semiconductor device that can suppress changes in the threshold voltage of an insulated gate field effect transistor without increasing the size of the device.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

前記課題を解決するため、請求項1記載の発明では、例
えば、第4図に示すその等価回路にみるように、光入力
しにより出力を発生する第1の光電変換素子1と同素子
1に並列に接続された絶縁ゲート型電界効果トランジス
タ2を備え、同絶縁ゲート型電界効果トランジスタ2は
、第1の光電変換素子1の出力中は遮断し同出力消滅時
に導通するようになっている半導体装置において、前記
光入力しにより前記絶縁ゲート型電界効果トランジスタ
2の遮断のだめの出力を発生する第2の光電変換素子3
を備え、この第2の光電変換素子3は、例えば第1図に
みるように、複数の光電変換層17・・・で構成されて
前記絶縁ゲート型電界効果トランジスタ2の上に設けら
れた構成をとるようにしている。
In order to solve the above problem, in the invention according to claim 1, for example, as shown in the equivalent circuit shown in FIG. A semiconductor device comprising insulated gate field effect transistors 2 connected in parallel, the insulated gate field effect transistors 2 being cut off during the output of the first photoelectric conversion element 1 and turned on when the output disappears. In the device, a second photoelectric conversion element 3 generates an output for blocking the insulated gate field effect transistor 2 upon receiving the light;
For example, as shown in FIG. 1, the second photoelectric conversion element 3 has a structure that is composed of a plurality of photoelectric conversion layers 17 and provided on the insulated gate field effect transistor 2. I try to take it.

通常、請求項2のように、第2の光電変換素子3と同素
子に直列接続された抵抗素子4とが絶縁ゲート型電界効
果トランジスタ2に並列に接続されているとともに、第
2の光電変換素子3と抵抗素子4の中間点が絶縁ゲート
型電界効果トランジスタ2のゲート電極Gに接続された
構成をとる。
Usually, as in claim 2, a second photoelectric conversion element 3 and a resistance element 4 connected in series to the second photoelectric conversion element 3 are connected in parallel to the insulated gate field effect transistor 2, and the second photoelectric conversion element 3 is connected in parallel to the insulated gate field effect transistor 2. The structure is such that the midpoint between the element 3 and the resistor element 4 is connected to the gate electrode G of the insulated gate field effect transistor 2.

絶縁ゲート型電界効果トランジスタ2および第2の光電
変換素子3まわりの構成は、具体的には、第1図あるい
は第2図のようになっている。
Specifically, the structure around the insulated gate field effect transistor 2 and the second photoelectric conversion element 3 is as shown in FIG. 1 or 2.

第1図の場合、絶縁基板10の上に絶縁ゲート型電界効
果トランジスタ2が形成されている。すなわち、チャネ
ル域をもつ不純物濃度の低い半導体層(例えば、i型半
導体層)12aに不純物濃度の高い半導体N(例えば、
n型半導体層)12bがチャネル域を除いて積層された
半導体層12が絶縁基板10上に設けられ、不純物濃度
の高い半導体層12bにはAI等のドレイン電極13と
ソース電極14が設けられているとともに、Cr等のゲ
ート電極15が絶縁層(例えば、Si、N4層)16を
介して設けられている。半導体IW12は、例えばアモ
ルファスシリコン薄膜で形成される。このように(請求
項3のように)、ゲート電極15が半導体層12に積層
形成された絶縁層16の上に設けられてなる構成である
場合、第1の光電変換素子1の形成と同時にトランジス
タ2を作り込むことが可能となるため、製造し易いとい
う利点がある。
In the case of FIG. 1, an insulated gate field effect transistor 2 is formed on an insulating substrate 10. In the case of FIG. That is, a semiconductor layer with a high impurity concentration (for example, an i-type semiconductor layer) 12a having a channel region and a semiconductor layer with a high impurity concentration (for example,
A semiconductor layer 12 in which n-type semiconductor layer) 12b is stacked except for the channel region is provided on an insulating substrate 10, and a drain electrode 13 and a source electrode 14 made of AI or the like are provided in the semiconductor layer 12b with a high impurity concentration. At the same time, a gate electrode 15 made of Cr or the like is provided with an insulating layer (for example, Si, N4 layer) 16 interposed therebetween. The semiconductor IW12 is formed of, for example, an amorphous silicon thin film. In this way (as in claim 3), when the gate electrode 15 is provided on the insulating layer 16 laminated on the semiconductor layer 12, the gate electrode 15 is formed simultaneously with the formation of the first photoelectric conversion element 1. Since the transistor 2 can be built in, there is an advantage that manufacturing is easy.

絶縁ゲート型電界効果トランジスタ2の上に設けられる
光電変換素子3は、ゲート電極15を下電極とし透明電
極(例えば、Ingot層)18の間に3個の光電変換
M11・・・を備える構成となっている。各光電変換層
17は、例えばアモルファスシリコンで形成されており
、第1導電型(例えばn型)半導体層17a、光電変換
薄膜用の不純物低濃度層(例えば、i型半導体層)17
b。
The photoelectric conversion element 3 provided on the insulated gate field effect transistor 2 has a configuration in which the gate electrode 15 is the lower electrode and three photoelectric conversion elements M11 are provided between the transparent electrodes (for example, an Ingot layer) 18. It has become. Each photoelectric conversion layer 17 is formed of, for example, amorphous silicon, and includes a first conductivity type (for example, n-type) semiconductor layer 17a, a low impurity concentration layer for photoelectric conversion thin film (for example, i-type semiconductor layer) 17
b.

第2導電型(例えばp型)半導体層17cが順次積層形
成された構成となっている。光電変換層17の数は3個
に限らず、2個以上の必要数を積層形成すればよいこと
はいうまでもない。なお、透明電極18はソース電極1
4と図示外の配線により接続されている。
The structure is such that second conductivity type (for example, p-type) semiconductor layers 17c are sequentially stacked. It goes without saying that the number of photoelectric conversion layers 17 is not limited to three, and two or more of the required number may be laminated. Note that the transparent electrode 18 is the source electrode 1
4 by wiring not shown.

第2図の場合は、絶縁ゲート型電界効果トランジスタ2
の構成が以下の通りになっている。すなわち、絶縁基板
10の表面に形成されたCr等のゲート電極15′の上
に絶縁層(例えば、St。
In the case of Fig. 2, the insulated gate field effect transistor 2
The configuration is as follows. That is, an insulating layer (for example, St) is formed on a gate electrode 15' made of Cr or the like formed on the surface of the insulating substrate 10.

N4層)16′が設けられており、その上に、チャネル
域をもつ不純物濃度の低い半導体Jit(例えば、i型
半導体層)12a’に不純物濃度の高い半導体層(例え
ば、n型半導体層’I  12b’がチャネル域を除い
て積まれた半導体層12′が設けられていて、不純物濃
度の高い半導体層12b′にはAf等のドレイン電極1
3′とソース電極14′が設けられている。半導体層1
2′は、例えばアモルファスシリコン薄膜で形成される
。このように(請求項4のように)、ゲート電極15′
が、上側に半導体層12′を積層形成した絶縁層16′
の下側に予め設けられてなる構成である場合、良質の半
導体層12′を作り易くなるという利点がある。
N4 layer) 16' is provided, on which a semiconductor layer with a high impurity concentration (for example, an n-type semiconductor layer' A semiconductor layer 12' in which I 12b' is stacked except for the channel region is provided, and a drain electrode 1 of Af or the like is provided on the semiconductor layer 12b' with a high impurity concentration.
3' and a source electrode 14' are provided. semiconductor layer 1
2' is formed of, for example, an amorphous silicon thin film. In this way (as in claim 4), the gate electrode 15'
However, the insulating layer 16' on which the semiconductor layer 12' is laminated is formed.
In the case of a structure in which the semiconductor layer 12' is provided in advance on the lower side of the semiconductor layer 12', there is an advantage that it becomes easier to form a high-quality semiconductor layer 12'.

絶縁ゲート型電界効果トランジスタ2の上に設けられる
光電変換素子3は、Sing等の絶縁111を介して形
成されたCr等の下電極19と透明電極(例えば、I 
nl Os l1i)  1 B ’の間に3個の光電
変換層17′・・・を備える構成となっている。
The photoelectric conversion element 3 provided on the insulated gate field effect transistor 2 is connected to a lower electrode 19 of Cr or the like formed through an insulator 111 of Sing or the like and a transparent electrode (for example, I
The structure includes three photoelectric conversion layers 17'... between nl Os l1i) 1 B'.

各光電変換N17′は、例えば、アモルファスシリコン
からなり、第2導電型(例えばp型)半導体層17a 
’、光電変換薄膜用の不純物低濃度層(例えば、i型半
導体Ji)17b′、第1導電型(例えばn型)半導体
ii 17 c ’が順次積層形成された構成である。
Each photoelectric conversion N17' is made of, for example, amorphous silicon, and has a second conductivity type (for example, p-type) semiconductor layer 17a.
', a low impurity concentration layer for a photoelectric conversion thin film (for example, an i-type semiconductor Ji) 17b', and a first conductivity type (for example, an n-type) semiconductor ii 17c' are sequentially stacked.

光電変換層17′の数は3個に限らず、2個以上の必要
数を積層形成すればよいことはいうまでもない、なお、
絶縁層11の一部をエツチング除去しソース電極13′
と下電極19を接続するようにしているとともに、透明
電極18′をゲート電極15′に図示外で接続している
It goes without saying that the number of photoelectric conversion layers 17' is not limited to three, and it is sufficient to laminate two or more of them.
A part of the insulating layer 11 is removed by etching to form a source electrode 13'.
and the lower electrode 19, and the transparent electrode 18' is connected to the gate electrode 15' (not shown).

上のような、複数の光電変換層が積層されてるなる第2
の光電変換素子(あるいは第1の光電変換素子について
も言えることであるカリは、出願人が先に出願した特願
昭1−44123号の構成であることが望ましい。具体
的には、L≦1/α(λ)となる波長の光を光電変換す
る半導体薄膜をもつ光電変換層が複数重ね合わされてな
る〔但し、λ;入力光の波長、α(λ);波長λの光に
対する半導体薄膜の吸収係数、L;キャリア収集長〕光
電変換素子である。この場合、重ね合わされた光電変換
層の光電変換を行う半導体薄膜の合計膜厚;d、重ね合
わされた光電変換層の数;nとするとき、L<d<nL
であることが好ましく、さらには、光電変換素子の数が
、1/〔α(λ)・L〕以上であることがより好ましい
と言える続いて、この発明の半導体装置の動作を説明す
る。なお、第4図中のCは負荷側の浮遊容量である。
As shown above, the second layer consists of multiple photoelectric conversion layers laminated.
It is preferable that the photoelectric conversion element (or the potash, which can also be said for the first photoelectric conversion element), has the structure described in Japanese Patent Application No. 1-44123, which the applicant previously filed.Specifically, L≦ A plurality of photoelectric conversion layers each having a semiconductor thin film that photoelectrically converts light with a wavelength of 1/α(λ) are stacked together [where λ is the wavelength of input light, α(λ) is the semiconductor thin film for photoelectrically converting light with a wavelength of λ] absorption coefficient, L; carrier collection length] is a photoelectric conversion element.In this case, the total thickness of the semiconductor thin film that performs photoelectric conversion of the stacked photoelectric conversion layers; d; the number of stacked photoelectric conversion layers; n; When L<d<nL
It is preferable that the number of photoelectric conversion elements be 1/[α(λ)·L] or more.Next, the operation of the semiconductor device of the present invention will be described. Note that C in FIG. 4 is the stray capacitance on the load side.

光入力りが入ると、アレイ構成の第1の光電変換素子1
が制御出力である正電圧を発生するとともに、アレイ構
成の第2の光電変換素子3が負電圧を発生する。つまり
、光電変換素子l、3は光を受けて起電力(電圧)を発
生する素子である。
When light input enters, the first photoelectric conversion element 1 in the array configuration
generates a positive voltage as a control output, and the second photoelectric conversion element 3 in the array configuration generates a negative voltage. In other words, the photoelectric conversion elements 1 and 3 are elements that generate electromotive force (voltage) upon receiving light.

第1の光電変換素子1が発生する正電圧により、第4図
に二点鎖線で示す向きで電流が流れ容量Cが充電される
。一方、第2の光電変換素子3の発生する負電圧がゲー
トG・ソースS間にかかるため、絶縁ゲート型電界効果
トランジスタ2は逆バイアス状態となり遮断したままで
ある。そして、光入力のある間、第2の光電変換素子3
の発生する負電圧はゲートG・ソースS間にかかったま
まである。
Due to the positive voltage generated by the first photoelectric conversion element 1, a current flows in the direction shown by the two-dot chain line in FIG. 4, and the capacitor C is charged. On the other hand, since the negative voltage generated by the second photoelectric conversion element 3 is applied between the gate G and the source S, the insulated gate field effect transistor 2 is in a reverse bias state and remains cut off. Then, while there is optical input, the second photoelectric conversion element 3
The negative voltage generated remains applied between the gate G and source S.

光入力りが無くなると、第1の光電変換素子1、および
、第2の光電変換素子3は電圧発生を停止する。そうす
ると、容量Cの蓄積電荷による正電圧が抵抗素子4を介
してゲートG・ソースS間にかかる(第2の光電変換素
子3は正電圧に対して高抵抗を示す)ため、順バイアス
状態になって絶縁ゲート型電界効果トランジスタ2が導
通し、第4図に一点鎖線で示す向きの放電電流が流れ容
量Cの電荷が消滅させられる。
When the light input disappears, the first photoelectric conversion element 1 and the second photoelectric conversion element 3 stop generating voltage. Then, a positive voltage due to the accumulated charge in the capacitor C is applied between the gate G and the source S via the resistance element 4 (the second photoelectric conversion element 3 exhibits high resistance to positive voltage), resulting in a forward bias state. As a result, the insulated gate field effect transistor 2 becomes conductive, and a discharge current flows in the direction shown by the dashed line in FIG. 4, causing the charge in the capacitor C to disappear.

なお、絶縁ゲート型電界効果トランジスタ2は、通常、
Nチャンネルタイプのものが使われることが多い。Nチ
ャンネルタイプの絶縁ゲート型電界効果トランジスタだ
と、第2の光電変換素子3は負電圧をゲートG・ソース
S間にかけることになる。この場合、適用できる範囲が
広いことになる。
Note that the insulated gate field effect transistor 2 is usually
N-channel type is often used. In the case of an N-channel type insulated gate field effect transistor, the second photoelectric conversion element 3 applies a negative voltage between the gate G and the source S. In this case, the applicable range is wide.

この発明にかかる半導体装置の出力で制御する負荷とし
ては、例えば、パワー電界効果トランジスタ等が挙げら
れるが、これに限らない。負荷がパワー電界効果トラン
ジスタである場合、このトランジスタのゲート容量が浮
遊容置Cにあたることとなる。
Examples of the load controlled by the output of the semiconductor device according to the present invention include, but are not limited to, power field effect transistors. When the load is a power field effect transistor, the gate capacitance of this transistor corresponds to the floating capacitor C.

〔作   用〕[For production]

この発明の半導体装置では、光入力がある時には第2の
光電変換素子がゲート・ソース間に負(正)電圧を印加
し続けるため、しきい値電圧が負(正)電圧にシフトす
る。そして、光消減時には、負荷側の蓄積電荷がゲート
・ソース間に正(負)電圧を印加するため、負(正)に
シフトしたしきい値電圧が元に戻される。したがって、
しきい値電圧が大きく変動せずに初期の値に近い範囲の
値に保たれるため、正常な機能を長期にわたり発揮する
ことができる。
In the semiconductor device of the present invention, when there is optical input, the second photoelectric conversion element continues to apply a negative (positive) voltage between the gate and source, so the threshold voltage shifts to a negative (positive) voltage. Then, when light is extinguished, the accumulated charge on the load side applies a positive (negative) voltage between the gate and the source, so that the threshold voltage that has shifted to negative (positive) is returned to its original value. therefore,
Since the threshold voltage does not fluctuate greatly and is maintained within a range close to the initial value, normal function can be achieved over a long period of time.

そして、第2の光電変換素子は、複数の光電変換層があ
るため、光入力のある場合に十分な電圧をゲート・ソー
ス間にかけることができ、また、複数の光電変換層があ
っても、全て、絶縁ゲート型電界効果トランジスタの上
に設けられるため、チップ面積が増大せず、装置の大型
化を招かずにすむ。
Since the second photoelectric conversion element has multiple photoelectric conversion layers, a sufficient voltage can be applied between the gate and source when there is optical input, and even if there are multiple photoelectric conversion layers, , are all provided on the insulated gate field effect transistor, so the chip area does not increase and the device does not become larger.

〔実 施 例〕〔Example〕

続いて、この発明にかかる半導体装置を一実施例をあら
れす図面を参照しながら説明する。この発明は下記の実
施例に限らない。
Next, one embodiment of the semiconductor device according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. This invention is not limited to the following embodiments.

第3図は、この発明の半導体装置の一実施例をあられす
FIG. 3 shows an embodiment of the semiconductor device of the present invention.

この半導体装置は、第4図の電気回路の通りの構成にな
っており、第1の光電変換素子1、絶縁ゲート型電界効
果トランジスタ2、第2の光電変換素子3および抵抗素
子4で構成されている。絶縁ゲート型電界効果トランジ
スタ2および第2の光電変換素子3は、第1図と同様の
構成であるため詳しい説明は省略する。
This semiconductor device has a configuration similar to the electric circuit shown in FIG. ing. Since the insulated gate field effect transistor 2 and the second photoelectric conversion element 3 have the same configuration as in FIG. 1, detailed description thereof will be omitted.

第1の光電変換素子1と抵抗素子4は、絶縁層21を介
して絶縁基板10上に設けられている。
The first photoelectric conversion element 1 and the resistance element 4 are provided on an insulating substrate 10 with an insulating layer 21 in between.

第1の光電変換素子1は、Cr等の下電極22と透明電
極(例えば、ln!Os層)24の間に3個の光電変換
ff123・・・が積層された構成となっている。各光
電変換層23は、例えば、アモルファスシリコンからな
り、第1導電型(例えばn型)半導体層23a、光電変
換薄膜層たる不純物低濃度層(例えば、i型半導体層)
23b、第2導電型(例えばp型)半導体層23cを順
次積層形成した構成である。光電変換層23の数は3個
に限らず、必要な数を積むようにすればよい。
The first photoelectric conversion element 1 has a structure in which three photoelectric conversion elements ff123 are stacked between a lower electrode 22 of Cr or the like and a transparent electrode (for example, an ln!Os layer) 24. Each photoelectric conversion layer 23 is made of, for example, amorphous silicon, and includes a first conductivity type (for example, n-type) semiconductor layer 23a and a low impurity concentration layer (for example, an i-type semiconductor layer) that is a photoelectric conversion thin film layer.
23b and a second conductivity type (for example, p-type) semiconductor layer 23c are sequentially stacked. The number of photoelectric conversion layers 23 is not limited to three, and a required number may be stacked.

抵抗素子4は、3個の半導体層4I・・・からなる積層
体の両側に導電電極42.43が設けられた構成となっ
ている。各半導体層41は、例えば、アモルファスシリ
コンからなり、第1導電型(例えばn型)半導体層41
a、光電変換薄膜層たる不純物低濃度層(例えば、i型
半導体層)41b、第2導電型(例えばp型)半導体1
i41cを順次積層形成した構成である。各半導体層4
1と各光電変換Jii23は同じ層構成であり、同時に
形成されたものである。また、光電変換N17と光電変
換層23も同じ層構成であるため、同時形成することも
可能である。
The resistance element 4 has a structure in which conductive electrodes 42 and 43 are provided on both sides of a stacked body made up of three semiconductor layers 4I. Each semiconductor layer 41 is made of, for example, amorphous silicon, and is made of a first conductivity type (for example, n-type) semiconductor layer 41.
a, low impurity concentration layer (for example, i-type semiconductor layer) 41b, which is a photoelectric conversion thin film layer, second conductivity type (for example, p-type) semiconductor 1
This is a structure in which i41c is sequentially laminated. Each semiconductor layer 4
1 and each photoelectric conversion Jii 23 have the same layer structure and were formed at the same time. Furthermore, since the photoelectric conversion layer N17 and the photoelectric conversion layer 23 have the same layer structure, they can be formed at the same time.

なお、第3図にみるように、透明電極18は下電極22
に、透明電極24は導電電極42に接続するように形成
されている。また、図示外において、導電電極43が絶
縁ゲート型電界効果トランジスタ2のゲート電極15に
、導電電極42が絶縁ゲート型電界効果トランジスタ2
のドレイン電極13に接続されている。
Note that, as shown in FIG. 3, the transparent electrode 18 is connected to the lower electrode 22.
In addition, the transparent electrode 24 is formed to be connected to the conductive electrode 42. Further, unless shown in the drawings, the conductive electrode 43 is connected to the gate electrode 15 of the insulated gate field effect transistor 2, and the conductive electrode 42 is connected to the gate electrode 15 of the insulated gate field effect transistor 2.
is connected to the drain electrode 13 of.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上に述べたように、請求項1〜4記載の半導体装置は
、第2の光電変換素子により絶縁ゲート型電界効果トラ
ンジスタのしきい値電圧の変化が抑制されるため、正常
な機能を長期にわたり発揮できるようになり、しかも、
第2の光電変換素子が絶縁ゲート型電界効果トランジス
タの上に設けられていて装置が大型化することがないた
め、実用性にも優れる。
As described above, in the semiconductor device according to claims 1 to 4, the change in the threshold voltage of the insulated gate field effect transistor is suppressed by the second photoelectric conversion element, so that the semiconductor device can maintain normal function for a long period of time. You will be able to perform to your full potential, and
Since the second photoelectric conversion element is provided on the insulated gate field effect transistor and the device does not become large in size, it is also excellent in practicality.

また、請求項3記載の半導体装置は、製造し易く、請求
項4記載の半導体装置は、絶縁ゲート型電界効果トラン
ジスタの性能が良好である。
Further, the semiconductor device according to the third aspect is easy to manufacture, and the semiconductor device according to the fourth aspect has good performance as an insulated gate field effect transistor.

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

第1図は、この発明にかかる半導体装置の一実施例の要
部をあられす断面図、第2図は、この発明にかかる半導
体装置の他の実施例の要部をあられす断面図、第3図は
、この発明にかかる半導体装置の一実施例の全体をあら
れす断面図、第4図は、この発明の半導体装置の等価回
路をあらゎす電気回路図、第5図は、絶縁ゲート型電界
効果トランジスタをあられす断面図、第6図は、絶縁ゲ
ート型電界効果トランジスタのゲート電極の印加電圧と
しきい値電圧の変化の関係をあらゎすグラフ、第7図は
、従来の半導体装置の等価回路をあられす電気回路図で
ある。 1・・・第1の光電変換素子  2・・・絶縁ゲート型
電界効果トランジスタ  3・・・第2の光電変換素子
  4・・・抵抗素子  15.15’・・・ゲート電
極  16.16′・・・絶縁層  17.17′・・
・光電変換層
FIG. 1 is a cross-sectional view of a main part of one embodiment of a semiconductor device according to the present invention, and FIG. 2 is a cross-sectional view of a main part of another embodiment of a semiconductor device according to the present invention. 3 is a cross-sectional view of an entire embodiment of a semiconductor device according to the present invention, FIG. 4 is an electric circuit diagram showing an equivalent circuit of the semiconductor device according to the present invention, and FIG. 5 is an insulated gate diagram. Figure 6 is a graph showing the relationship between the voltage applied to the gate electrode of an insulated gate field effect transistor and the change in threshold voltage, and Figure 7 is a cross-sectional view of a conventional semiconductor device. It is an electric circuit diagram showing the equivalent circuit of . 1... First photoelectric conversion element 2... Insulated gate field effect transistor 3... Second photoelectric conversion element 4... Resistance element 15.15'... Gate electrode 16.16'. ...Insulating layer 17.17'...
・Photoelectric conversion layer

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 光入力により出力を発生する第1の光電変換素子と
同素子に並列に接続された絶縁ゲート型電界効果トラン
ジスタを備え、同絶縁ゲート型電界効果トランジスタは
、第1の光電変換素子の出力中は遮断し同出力消滅時に
導通するようになっている半導体装置において、前記光
入力により前記絶縁ゲート型電界効果トランジスタの遮
断のための出力を発生する第2の光電変換素子を備え、
この第2の光電変換素子は、複数の光電変換層で構成さ
れて前記絶縁ゲート型電界効果トランジスタの上に設け
られていることを特徴とする半導体装置。 2 第2の光電変換素子と同素子に直列接続された抵抗
素子とが絶縁ゲート型電界効果トランジスタに並列に接
続されているとともに、前記第2の光電変換素子と抵抗
素子の中間点が絶縁ゲート型電界効果トランジスタのゲ
ート電極に接続されていることを特徴とする請求項1記
載の半導体装置。 3 絶縁ゲート型電界効果トランジスタのゲート電極が
半導体層に積層形成された絶縁層の上に設けられてなる
構成である請求項1または2記載の半導体装置。 4 絶縁ゲート型電界効果トランジスタのゲート電極が
、上側に半導体層を積層形成した絶縁層の下側に予め設
けられてなる構成である請求項1または2記載の半導体
装置。
[Claims] 1. A first photoelectric conversion element that generates an output in response to optical input, and an insulated gate field effect transistor connected in parallel to the first photoelectric conversion element; A second photoelectric conversion element that generates an output for cutting off the insulated gate field effect transistor in response to the optical input, in a semiconductor device configured to cut off during the output of the photoelectric conversion element and turn on when the output disappears. Equipped with
A semiconductor device characterized in that the second photoelectric conversion element is comprised of a plurality of photoelectric conversion layers and is provided on the insulated gate field effect transistor. 2. A second photoelectric conversion element and a resistance element connected in series to the same element are connected in parallel to an insulated gate field effect transistor, and the intermediate point between the second photoelectric conversion element and the resistance element is connected to the insulated gate. 2. The semiconductor device according to claim 1, wherein the semiconductor device is connected to a gate electrode of a type field effect transistor. 3. The semiconductor device according to claim 1, wherein the gate electrode of the insulated gate field effect transistor is provided on an insulating layer laminated on the semiconductor layer. 4. The semiconductor device according to claim 1, wherein the gate electrode of the insulated gate field effect transistor is provided in advance below an insulating layer on which a semiconductor layer is laminated.
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