JPH0770754B2 - 半導体光位置検出器における抵抗層の形成方法 - Google Patents
半導体光位置検出器における抵抗層の形成方法Info
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- JPH0770754B2 JPH0770754B2 JP4215985A JP4215985A JPH0770754B2 JP H0770754 B2 JPH0770754 B2 JP H0770754B2 JP 4215985 A JP4215985 A JP 4215985A JP 4215985 A JP4215985 A JP 4215985A JP H0770754 B2 JPH0770754 B2 JP H0770754B2
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- Japan
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- resistance
- layer
- position detector
- semiconductor optical
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- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
- H10F77/00—Constructional details of devices covered by this subclass
- H10F77/20—Electrodes
- H10F77/244—Electrodes made of transparent conductive layers, e.g. transparent conductive oxide [TCO] layers
Landscapes
- Photo Coupler, Interrupter, Optical-To-Optical Conversion Devices (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、半導体光位置検出器における抵抗層の形成方
法に関するものである。
法に関するものである。
（従来の技術） 本出願人は、先に特願昭57年161470号に係る半導体光位
置検出器を提案した。
置検出器を提案した。
この半導体光位置検出器は、アモルファスシリコンを素
材とする光起電力層を備え、この光起電力層の一方また
は双方の面に抵抗層を形成するとともに、該抵抗層に集
電々極を配設した構成をもつ。
材とする光起電力層を備え、この光起電力層の一方また
は双方の面に抵抗層を形成するとともに、該抵抗層に集
電々極を配設した構成をもつ。
（発明が解決しようとする問題点） 上記先願に係る半導体光位置検出器の抵抗層は、スパッ
タリング法あるいは真空蒸着法等の製法によって形成さ
れ、その材料としてはITO（インジウム−スズ−酸化
物）が使用されている。
タリング法あるいは真空蒸着法等の製法によって形成さ
れ、その材料としてはITO（インジウム−スズ−酸化
物）が使用されている。
ところで、この種の検出器の検出感度を高めるには上記
抵抗層の抵抗値を高くすることが望ましいが、上記ITO
を抵抗層の材料として用いた場合、安定して得られるシ
ート抵抗は数＋Ω／□であり、数100Ω／□以上のシー
ト抵抗を再現性よく得ることは困難であった。
抵抗層の抵抗値を高くすることが望ましいが、上記ITO
を抵抗層の材料として用いた場合、安定して得られるシ
ート抵抗は数＋Ω／□であり、数100Ω／□以上のシー
ト抵抗を再現性よく得ることは困難であった。
すなわち第７図は、スパッタリング法によってITOから
なる膜厚約1000Åの抵抗層を形成する場合の酸素分圧と
シート抵抗値との関係を基板温度をパラメータとして例
示しているが、再現性よく抵抗層を得るにはシート抵抗
値の変化が緩やかな酸素分圧下で抵抗層を形成する必要
があることから数100Ω／□以上のシート抵抗を得るこ
とは困難であった。
なる膜厚約1000Åの抵抗層を形成する場合の酸素分圧と
シート抵抗値との関係を基板温度をパラメータとして例
示しているが、再現性よく抵抗層を得るにはシート抵抗
値の変化が緩やかな酸素分圧下で抵抗層を形成する必要
があることから数100Ω／□以上のシート抵抗を得るこ
とは困難であった。
なおシート抵抗を高くするには、膜厚を薄くすればよ
く、たとえば上記膜厚（1000Å）を1/10以下にすれば数
百Ω／□のシート抵抗が得られる。しかしこの方法は製
造技術上、再現性がきわめて悪くなることから実用性に
欠ける。
く、たとえば上記膜厚（1000Å）を1/10以下にすれば数
百Ω／□のシート抵抗が得られる。しかしこの方法は製
造技術上、再現性がきわめて悪くなることから実用性に
欠ける。
（問題点を解決するための手段） 本発明は、アモルファスシリコンからなるpin構造の光
起電力層と、この光起電力層の少なくとも受光面側に形
成した透光性を有する抵抗層と、この抵抗層に配設した
位置信号取出し用の集電電極とを備えた半導体光位置検
出器に適用され、前記抵抗層を、酸化スズを主体とする
材料を用いて基板温度300〜400℃、酸素分圧５×10-4〜
５×10-5Torrの条件下でスパッタリング法により成膜す
ることを特徴としている。
起電力層と、この光起電力層の少なくとも受光面側に形
成した透光性を有する抵抗層と、この抵抗層に配設した
位置信号取出し用の集電電極とを備えた半導体光位置検
出器に適用され、前記抵抗層を、酸化スズを主体とする
材料を用いて基板温度300〜400℃、酸素分圧５×10-4〜
５×10-5Torrの条件下でスパッタリング法により成膜す
ることを特徴としている。
（作用） 酸化スズを主体とする材料を用いて、所定の温度および
酸素分圧下で抵抗層を成膜しているので、高い面内平均
抵抗値が得られ、かつ面内での抵抗分布が比較的均一な
抵抗層が再現性良く形成される。
酸素分圧下で抵抗層を成膜しているので、高い面内平均
抵抗値が得られ、かつ面内での抵抗分布が比較的均一な
抵抗層が再現性良く形成される。
（実施例） 以下、本発明の実施例を添付図面を参照して詳細に説明
する。
する。
第１図（ａ）は本発明が適用される半導体光位置検出器
の一例を示す平面図、同図（ｂ），（ｃ）は各々同図
（ａ）のＡ−Ａ′線、Ｂ−Ｂ′線による断面図である。
の一例を示す平面図、同図（ｂ），（ｃ）は各々同図
（ａ）のＡ−Ａ′線、Ｂ−Ｂ′線による断面図である。
この半導体光位置検出器はガラス等からなる基板１上に
酸化スズ（SnO2）を主材料とする抵抗層２（透明導電
膜）がスパッタリング法によって形成されている。そし
て、この抵抗層２の上面に光起電力層３が形成され、さ
らに該層３の上面に前記抵抗層２と同様の材料からなる
抵抗層４が同様の方法によって形成されている。
酸化スズ（SnO2）を主材料とする抵抗層２（透明導電
膜）がスパッタリング法によって形成されている。そし
て、この抵抗層２の上面に光起電力層３が形成され、さ
らに該層３の上面に前記抵抗層２と同様の材料からなる
抵抗層４が同様の方法によって形成されている。
上記光起電力層３は３層構造を有し、図示されていない
が、上層、中層および下層が各々Ｐ型アモルファスシリ
コン、ｉ型アモルファスシリコンおよびｎ型アモルファ
スシリコンで形成されている。なお、これらの層はCVD
法等によって形成される。
が、上層、中層および下層が各々Ｐ型アモルファスシリ
コン、ｉ型アモルファスシリコンおよびｎ型アモルファ
スシリコンで形成されている。なお、これらの層はCVD
法等によって形成される。
また上記抵抗層２の両端部には棒状をなした一対のｘ方
向集電々極5a,5bが対向配置され、同様に抵抗層４の両
端部には一対のｙ方向集電々極6a,6bが対向配置されて
いる。
向集電々極5a,5bが対向配置され、同様に抵抗層４の両
端部には一対のｙ方向集電々極6a,6bが対向配置されて
いる。
この位置検出器の等価回路は第３図に示すように表わさ
れる。すなわち光照射位置７においては抵抗層2,4間に
電流源８および理想ダイオード９が形成され、また受光
面を除く抵抗層2,4間には抵抗10と接合容量11が形成さ
れる。そして抵抗層2,4は各々分布抵抗12,14で構成され
る。
れる。すなわち光照射位置７においては抵抗層2,4間に
電流源８および理想ダイオード９が形成され、また受光
面を除く抵抗層2,4間には抵抗10と接合容量11が形成さ
れる。そして抵抗層2,4は各々分布抵抗12,14で構成され
る。
ここで、上記半導体光位置検出器の位置検出作用につい
て説明する。
て説明する。
いま第４図（ａ），（ｂ），（ｃ）に示すように上記半
導体光位置検出器に光ビームＡが入射すると、その入射
位置Ｐに光生成電流が発生する。このとき抵抗層２にお
いては入射位置Ｐと電極5a,5b間の抵抗rx1,rx2によって
上記電流が分割され、また抵抗層４においては位置Ｐと
電極6a,6b間の抵抗ry1,ry2によって上記電流が分割され
るので、電極5a,5bから電流Ix1,Ix2が、また電極6a,6b
から電流Iy1,Iy2が各々取出される。
導体光位置検出器に光ビームＡが入射すると、その入射
位置Ｐに光生成電流が発生する。このとき抵抗層２にお
いては入射位置Ｐと電極5a,5b間の抵抗rx1,rx2によって
上記電流が分割され、また抵抗層４においては位置Ｐと
電極6a,6b間の抵抗ry1,ry2によって上記電流が分割され
るので、電極5a,5bから電流Ix1,Ix2が、また電極6a,6b
から電流Iy1,Iy2が各々取出される。
上記各分割電流Ix1,Ix2,Iy1,Iy2は、通常第５図に例示
するような信号処理回路に入力される。
するような信号処理回路に入力される。
この処理回路は上記各電流が入力されるプリアンプ13〜
16と、電流和Ix1＋Ix2およびIy1＋Iy2を得る加算器17お
よび18と、電流差Ix1−Ix2およびIy1−Iy2を得る減算器
19および20と、加算器17と減算器19の各出力の比および
加算器18と減算器20の各出力の比を得る除算器21および
22とから構成され、除算器21および22から下式（１）に
示すｘ方向の光入射位置信号Pxおよび下式（２）に示す
ｙ方向の光入射位置信号Pyが各々出力される。
16と、電流和Ix1＋Ix2およびIy1＋Iy2を得る加算器17お
よび18と、電流差Ix1−Ix2およびIy1−Iy2を得る減算器
19および20と、加算器17と減算器19の各出力の比および
加算器18と減算器20の各出力の比を得る除算器21および
22とから構成され、除算器21および22から下式（１）に
示すｘ方向の光入射位置信号Pxおよび下式（２）に示す
ｙ方向の光入射位置信号Pyが各々出力される。
なお、この処理回路によれば、入射光の強度およびその
変化に影響されない位置信号を得ることができる。
変化に影響されない位置信号を得ることができる。
ここで、ｘ方向のみの位置検出に着目し、抵抗層２にお
ける電極5aと5b間の抵抗をｒ、電極5aと5b間の距離Ｌ、
電極5aおよび5bに接続される各負荷抵抗（アンプ13,14
の入力抵抗）をＲとすると、第６図に示す等価回路が得
られる。
ける電極5aと5b間の抵抗をｒ、電極5aと5b間の距離Ｌ、
電極5aおよび5bに接続される各負荷抵抗（アンプ13,14
の入力抵抗）をＲとすると、第６図に示す等価回路が得
られる。
この等価回路によれば、キルヒホッフの分法則に基づい
てIx1,Ix2が各々 ただし、ρ：抵抗層２の抵抗率 と表わされ、このIx1,Ix2を上式（１）に代入すると、 なる関係が得られる。同式（５）より位置信号Pxの出力
を大きくするには、（R/r）をできるだけ小さくすれば
よいことになる。なお、位置信号Pyの出力についても同
様である。
てIx1,Ix2が各々 ただし、ρ：抵抗層２の抵抗率 と表わされ、このIx1,Ix2を上式（１）に代入すると、 なる関係が得られる。同式（５）より位置信号Pxの出力
を大きくするには、（R/r）をできるだけ小さくすれば
よいことになる。なお、位置信号Pyの出力についても同
様である。
（R/r）を小さくするには、Ｒを小さくするかｒを大き
くすればよいが、負荷抵抗Ｒは処理回路の制約上むやみ
に小さくすることができない。
くすればよいが、負荷抵抗Ｒは処理回路の制約上むやみ
に小さくすることができない。
本実施例では、酸化スズを主体とする材料を用いてスパ
ッタリング法により抵抗層を成膜しているが、そのさい
の基板温度を300〜400℃の範囲に、また酸素分圧値を５
×10-4〜５×10-5Torrの範囲にそれぞれ設定している。
ッタリング法により抵抗層を成膜しているが、そのさい
の基板温度を300〜400℃の範囲に、また酸素分圧値を５
×10-4〜５×10-5Torrの範囲にそれぞれ設定している。
このような条件下で抵抗層を成膜すれば、第２図に示す
ように、成膜される抵抗層に極めて高いシート抵抗値
（膜厚1000Åで100Ω／□以上）を持たせることができ
る。
ように、成膜される抵抗層に極めて高いシート抵抗値
（膜厚1000Åで100Ω／□以上）を持たせることができ
る。
したがって、本実施例によれば、上記（R/r）の値を低
下させて位置検出信号の出力を飛躍的に増大させること
ができ、これに伴ってS/N比も向上する。
下させて位置検出信号の出力を飛躍的に増大させること
ができ、これに伴ってS/N比も向上する。
また、温度範囲300〜400℃におけるシート抵抗変化特性
相互に近似していることから明らかなように、上記温度
範囲内であればほぼ近似したシート抵抗が得られ、しか
も、上記各特性がそれほど急俊に立ち上がっていないの
で、５×10-4〜５×10-5Torrという広い酸素分圧範囲下
で高いシート抵抗が得られる。それゆえ、面内での抵抗
分布が比較的均一な抵抗層を再現性良く形成することが
できる。
相互に近似していることから明らかなように、上記温度
範囲内であればほぼ近似したシート抵抗が得られ、しか
も、上記各特性がそれほど急俊に立ち上がっていないの
で、５×10-4〜５×10-5Torrという広い酸素分圧範囲下
で高いシート抵抗が得られる。それゆえ、面内での抵抗
分布が比較的均一な抵抗層を再現性良く形成することが
できる。
第８図は抵抗層2,4を上記酸化スズを主体とする材料で
形成した半導体光位置検出器の出力特性を例示してい
る。同図において、破線は光ビームの照射位置を、また
実線はこの検出器で検出された位置を各々示している。
形成した半導体光位置検出器の出力特性を例示してい
る。同図において、破線は光ビームの照射位置を、また
実線はこの検出器で検出された位置を各々示している。
なお、100％の酸化スズを用いて抵抗層2,4を形成する
と、その抵抗値が必要以上に大きくなるので、該抵抗層
の材料としては酸化スズに適量の不純物、たとえばアン
チモンを混入したものが使用される。
と、その抵抗値が必要以上に大きくなるので、該抵抗層
の材料としては酸化スズに適量の不純物、たとえばアン
チモンを混入したものが使用される。
上記半導体光位置検出器は、光起電力層３の双方の面に
抵抗層を配した構成を有するが、本発明は光起電力層の
一方の面のみに抵抗層を形成する構造の検出器にも当然
適用することができ、この場合、この抵抗層にx,y方向
について集電々極5a,5b,6a,6bが配設され、かつ光起電
力層の他方の面に共通電極が設けられる。
抵抗層を配した構成を有するが、本発明は光起電力層の
一方の面のみに抵抗層を形成する構造の検出器にも当然
適用することができ、この場合、この抵抗層にx,y方向
について集電々極5a,5b,6a,6bが配設され、かつ光起電
力層の他方の面に共通電極が設けられる。
また本発明は１次元の検出器にも有効に適用しうる。な
お、実施例における抵抗層２は透明にする必要はない
が、この抵抗層２を透明にすれば、基板１側からの光入
射位置をも検出できることになる。
お、実施例における抵抗層２は透明にする必要はない
が、この抵抗層２を透明にすれば、基板１側からの光入
射位置をも検出できることになる。
（発明の効果） 本発明によれば、面内平均抵抗値が高く、かつ面内での
抵抗分布が比較的均一な抵抗層を再現性良く形成するこ
とができ、これによって、信頼性の高い半導体光位置検
出器を量産することが可能になる。
抵抗分布が比較的均一な抵抗層を再現性良く形成するこ
とができ、これによって、信頼性の高い半導体光位置検
出器を量産することが可能になる。
第１図は本発明が適用される半導体光位置検出器の一例
を示し、同図（ａ）はその平面図、同図（ｂ）および同
図（ｃ）は各々同図（ａ）のＡ−Ａ′線およびＢ−Ｂ′
線による断面図、第２図は酸化スズを主材料とする抵抗
層の成膜条件とシート抵抗との関係を例示したグラフ、
第３図は第１図に示す位置検出器の等価回路図、第４図
は第１図に示す位置検出器の作用を説明する図、第５図
は２次元半導体光位置検出器の出力信号を処理する回路
の一例を示したブロック図、第６図はｘ方向検出時の作
用を示す等価回路図、第７図は、ITOからなる抵抗層の
成膜条件とシート抵抗との関係を例示したグラフ、第８
図は第１図に示す本発明が適用された半導体光位置検出
器の出力特性を例示したグラフである。 １……基板、2,4……抵抗層、３……光起電力層、5a,5
b,6a,6b……集電々極。
を示し、同図（ａ）はその平面図、同図（ｂ）および同
図（ｃ）は各々同図（ａ）のＡ−Ａ′線およびＢ−Ｂ′
線による断面図、第２図は酸化スズを主材料とする抵抗
層の成膜条件とシート抵抗との関係を例示したグラフ、
第３図は第１図に示す位置検出器の等価回路図、第４図
は第１図に示す位置検出器の作用を説明する図、第５図
は２次元半導体光位置検出器の出力信号を処理する回路
の一例を示したブロック図、第６図はｘ方向検出時の作
用を示す等価回路図、第７図は、ITOからなる抵抗層の
成膜条件とシート抵抗との関係を例示したグラフ、第８
図は第１図に示す本発明が適用された半導体光位置検出
器の出力特性を例示したグラフである。 １……基板、2,4……抵抗層、３……光起電力層、5a,5
b,6a,6b……集電々極。
Claims (1)
- 【請求項１】アモルファスシリコンからなるpin構造の
光起電力層と、この光起電力層の少なくとも受光面側に
形成した透光性を有する抵抗層と、この抵抗層に配設し
た位置信号取出し用の集電電極とを備えた半導体光位置
検出器に適用され、 前記抵抗層を、酸化スズを主体とする材料を用いて基板
温度300〜400℃、酸素分圧５×10-4〜５×10-5Torrの条
件下でスパッタリング法により成膜することを特徴とす
る半導体光位置検出器における抵抗層の形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4215985A JPH0770754B2 (ja) | 1985-03-04 | 1985-03-04 | 半導体光位置検出器における抵抗層の形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4215985A JPH0770754B2 (ja) | 1985-03-04 | 1985-03-04 | 半導体光位置検出器における抵抗層の形成方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61201482A JPS61201482A (ja) | 1986-09-06 |
| JPH0770754B2 true JPH0770754B2 (ja) | 1995-07-31 |
Family
ID=12628168
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4215985A Expired - Fee Related JPH0770754B2 (ja) | 1985-03-04 | 1985-03-04 | 半導体光位置検出器における抵抗層の形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0770754B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4987461A (en) * | 1989-10-11 | 1991-01-22 | The University Of New Mexico | High position resolution sensor with rectifying contacts |
| JP2771709B2 (ja) * | 1991-04-11 | 1998-07-02 | 三洋電機株式会社 | 光位置検出器 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5950579A (ja) * | 1982-09-16 | 1984-03-23 | Komatsu Ltd | 半導体光位置検出器 |
-
1985
- 1985-03-04 JP JP4215985A patent/JPH0770754B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61201482A (ja) | 1986-09-06 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |