JPS5984587A - 位置センサ - Google Patents

位置センサ

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JPS5984587A
JPS5984587A JP57194629A JP19462982A JPS5984587A JP S5984587 A JPS5984587 A JP S5984587A JP 57194629 A JP57194629 A JP 57194629A JP 19462982 A JP19462982 A JP 19462982A JP S5984587 A JPS5984587 A JP S5984587A
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JP
Japan
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amorphous silicon
conductive film
transparent conductive
film
substrate
Prior art date
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Pending
Application number
JP57194629A
Other languages
English (en)
Inventor
Setsuo Kotado
古田土 節夫
Kiyoshi Takahashi
清 高橋
Makoto Konagai
誠 小長井
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Anritsu Corp
Original Assignee
Anritsu Corp
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Publication date
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Publication of JPS5984587A publication Critical patent/JPS5984587A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • 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
    • H10F30/00—Individual radiation-sensitive semiconductor devices in which radiation controls the flow of current through the devices, e.g. photodetectors
    • H10F30/20—Individual radiation-sensitive semiconductor devices in which radiation controls the flow of current through the devices, e.g. photodetectors the devices having potential barriers, e.g. phototransistors
    • H10F30/21—Individual radiation-sensitive semiconductor devices in which radiation controls the flow of current through the devices, e.g. photodetectors the devices having potential barriers, e.g. phototransistors the devices being sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation
    • H10F30/22—Individual radiation-sensitive semiconductor devices in which radiation controls the flow of current through the devices, e.g. photodetectors the devices having potential barriers, e.g. phototransistors the devices being sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation the devices having only one potential barrier, e.g. photodiodes
    • H10F30/223—Individual radiation-sensitive semiconductor devices in which radiation controls the flow of current through the devices, e.g. photodetectors the devices having potential barriers, e.g. phototransistors the devices being sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation the devices having only one potential barrier, e.g. photodiodes the potential barrier being a PIN barrier
    • H10F30/2235—Individual radiation-sensitive semiconductor devices in which radiation controls the flow of current through the devices, e.g. photodetectors the devices having potential barriers, e.g. phototransistors the devices being sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation the devices having only one potential barrier, e.g. photodiodes the potential barrier being a PIN barrier the devices comprising Group IV amorphous materials

Landscapes

  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
  • Photo Coupler, Interrupter, Optical-To-Optical Conversion Devices (AREA)

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】 この発明t、よ、p−1−n構造を有するアモルファス
シリコン薄膜の光電効果に着目して構成された光ビーム
検出用位(はセンサに関する。
ここでアモルファス半導体とは、液体および気体を除く
物質であって、結晶学的に3次元的周期性を示さない半
導体をさす。すなわち、不規則、非晶質状のもので、X
線回折波形で特定しうる回折ピークを持たない半導体を
呼ぶこととする。
従来、光ビームの位置を検出する方法としてはp−1−
n”構造を有する結晶半導体が用いられできた。すなわ
ち、p層を抵抗層とし、p−i接合間に形成される空乏
層に元ビームが入射されることによシ発生した光111
流を、p層に設けられた一対の各とシ出し電にiを通じ
てとり出す。この時、各とり出し′1(を極と共通型、
極間とに流れる各5’atM流の大きさは、各とシ出し
電極からのそれぞれの距離の長°さに逆比例するので、
各党電流の大きさを測定することによ)、光ビームの入
射位置を検出することができる。このp−1−n+構造
の結晶半導体を用いる方法では、(1)市純度結晶半導
体基板を必要とする (2)検出位置の4゛8度を高め
るには、j”7J ’M制御された拡散技術を必袂とす
る 等により高度の半導体プロセス技術を貴し、更に製
品の歩留りもノ1ツく、その紹果高価格であるといつ欠
点を有していた。史に、拡散層上に設けられたパシベー
ション膜中に含まれる可動イオン等により、使用時、出
力抵抗が大きく変動するという欠点ヲ治していた。しか
しながら、光電効果を利用したp−1−n”(1q造の
結晶半導体を用いた位置センサは(11アナログ型であ
ること (2)走査形位置センサと比較してit;+、
 iボ応・答ヤ4:を有すること (3)化列処理回路
が簡単であること 等の幾多の長所を有してお9、安価
で高性能なアナログ検出型位1tセンサへのす望は多い
。
以上の点に鑑み、本発明では、新軍子材料であるアモル
ファスシリコン薄;(Qと透明、専’III l摸との
有する互の長所を生かした新しい構造の光電効果形位1
1′fセンザを提供ぜんとするものである。
第1図および第2図は、本発明による一次元位1「X、
センサの一実施例の構成を示す図で、第1図に・1)面
図を、;I42図に第1図の線X−Kにおける断面図を
示す。図中1はd、明絶縁性基板、2は透明導電膜、3
,4.5はそれぞれp層、i層、0層からなるアモルフ
ァスシリコン薄膜、6A、613は透明導電膜の両端部
に接して設けられた一対の電極、7はオーミック性を有
する共通電極、酷は位置センサを示す。−次元用位置セ
ンサは、通常ビーム径が100μm前後の光ビームの位
置検出に用いられるので、細長い形状のものが使用され
、検出部のたて方向、よこ方向の各長さはそれぞれ5〜
15胴。
1〜2間である。位置上ンサ胚は、透明絶縁性基板1と
、基板上に設けられた透明導11L膜2、透明r54 
’山5膜2上に設けられたp−1−n構造を有するアモ
ルファスシリコン薄膜3,4,5、透明導電膜2の両端
部に接しで設けられた一対の7ti、 (途6A 、 
6 Bおよびアモルファスシリコン薄膜上に設けられた
オーミック性共通′aモ極7とから構成される。矢印に
示される光ビームが基板1方向から入射した場合、光ビ
ームは透明基板1および透明導電膜2を経て、アモルフ
ァスシリコン#110 :’3 + 4 + 5に到達
する。p−1−n構造のアモルファスシリコン薄膜には
、空乏層が形成されて陸り、光ヒーム&、1:空乏層で
吸収され、光’tit効果によシ入躬エネルギーに対応
した5(: flc流が発生する。タン5乏層で発生し
た)’C; ’fit lfr、は、dz明導′「)L
膜層2を介しで、各とり川し電極6A、6Bでとりださ
れ、各と9出し電極6A、6Bと共通電極7間とに流れ
る。この場合、とり出し電極6Aと共通型(印7との間
に流れる′4流へととり出しnt極6Bと共通′電極7
との間に流れる電流工、との和は光電離1..に等し、
い。この場合、電流工いおよび電流IBの大きさは、光
’+41.Mlr、の発生した位置から各とり出し11
1枠6A、6B3間の各抵抗イ1+j’、 R,、R2
での大きさに対比、し、次の関係がある。
It2 I=−I。       (1) R,+ 1ζ2 1匂 IB=     Io        (2)■も、→
〜1t2 It、、1煽は、それぞれの電極6A、6Bから光ビー
ム入射位1i’j 寸での各距離に比例する。従って、
■い、I1゜の大きさを測定することにより、つYSビ
ーム入射位11′(は検出される。空乏層内でのツ(、
吸収を効率よく行うためアモルファスシリコンi+’i
膜における9層3、i層4お・よび1層5の各膜厚(r
J−−!1(10A 、 0.5〜2txm、〜500
 Aに段目される。
本実施例では、光ビーム検出部と各とり出し電極とが分
離j7た構迅となっている惨め、光ビームが検出部から
それて、と9出し電極上に入射された場合は、光ビーム
位置を検知することができない。
第3図および第4図は、上記の問題を解決した位置セン
サの一実施例の構成を示す図で、第3図は平面図、第4
図は、第3図の線”x−Xにおける断面を示す図である
。本実施例による位1′白゛センサ8Bでは、各とり出
し電4Th6A、6Bに光ビームが入射された場合でも
、光’fI5:流兄生用ア発生ファスシリコン薄膜層が
各とり出し電4参6A、6Bと透明導′i1j’膜2と
の間にそれぞれ形成きれており、光ビームの入射により
光電離1゜′が発生する。この時・発生するj(: f
it流値1゜′は、検出部につ°0ビームが入射された
場合に発生する光’TfT、流11α1oより大きくな
るように設H1されゐ。又、この位1謀センザにおいて
(σ」1、共1丙’tir、極7と各とり出し電466
A、6Bとの間に流れる表1111電流の太き坏が暗’
!]、IJii’、の大きさ■。以下になるJ:1)に
設6−1される。
第5図および第6図は本発明による二次元位置センサの
一実施例の構成を示す図で、2155図に平面図を、第
6図に第5図の線x−x’における断面図を示す。図中
10は透明絶縁性基板、11i、J:透明導′1↓イ膜
、12 、13 、14はp−1−n構造を有するアモ
ルファスシリコン薄膜、15A、1513,15C,1
5Dは5透明導1)、膜の端部に接して設けられた各と
り出し電極、16は共11T1電極、■は位1づ、セ/
すをそhぞれ示す。透明’S ’HI:膜11と共通’
fi(4ifi? 16間に設けられたp−1−n構造
を有するアモルファスシリコンHI II<W 12 
、13 、 t4KfJ:空乏層が形成され、空乏層に
光ビームが入射されると光電効果によシ入射エイ・ルギ
ーに応じた光電流■1が発生する。この電流の太ききは
、おのおの対向して配置15さ:Lしたx 1111お
よびy1油の各と9出し電極15A、1513.]、5
C,15Dからの距離に逆比例して、各とり出し′i1
.L極と共通’iii 4’J<間とに流れる電流iA
。
’B+’C+ILlの認オロに等しい。従って、各と9
出し電極から得られる出力信号を用いて、光ビームの入
射エネルギーの太きさおよO・入射位置を検出すること
ができる。
次に、位置センサの製造方法に関して述べる。
;ITJ常、測定対象となる元ビームの波長入は500
0X〜5oooXの範囲にあるので、透明絶縁性基板と
しては、これらの波長光に対して透過性を示す絶縁基板
、例えばコーニング7059や石英、溶融石英、サファ
イヤ等が用いられる。十分に基板洗浄を行なりt;後、
透明導電膜2を真空蒸着法やスパン゛り法を用いて堆積
さぜる。透明4亀膜材料としてはI 、T、O膜や81
102膜を用いる。透明導電膜は、光透過性r示すとと
もにシート抵抗値が1〜100 KfVr3のものを用
いる。又、アモルファスシリコン薄膜の堆積時に300
℃〜350℃の高温に責らされても特性変化を示さない
様に、400 ’C前後で熱処理°、を行うことを特徴
・とする。続けて5it(4あるいはSiF4のベース
ガスにH8又はH2希釈のB2H6,PH3,心H3な
どのドーパントガスを添加した混合ガスを用いグロー放
電分解により、p1冑3,11會4 、 nJ脅5を順
次堆積させる。この場合、i層のバンドギャップ間に存
在する局在準位密度は小さい程、空乏層幅を拡げること
ができ、し、たがって光センサとしての検出感度を高め
ることができる。SiF’4をベースガスとした弗素系
ガスを用いて作成した弗素入9アモルファスシリコン劫
:膜におケルバンドギャップ間の局在準位密度は〜] 
016cm−3eV−’と小さイ+7)テ、i 1%を
構成するアモルファスシリコン薄膜としては最適である
。通常p層はB、n層は1)あるいはA8をドープする
ことにょシ作成される。
グロー放電分解は、真空容器内に上′記混合ガスを導入
し、容器内圧力を0.5〜2 torr前後に調整し、
アノード・カソード間に直Mf、電界又は高周波電界を
印加[7て行う。この時、基板1はアノード又はカソー
ド上に配置され、ヒータによ、9200℃〜400℃に
加熱される。共通電極材料としてはAA、NiC。
/AuをITJい、真空蒸着法又はスパッタ法を用いて
堆積させる。パターニングはメタルマスク法あるいはフ
ォトエツチング技術を用いて行なわれる。
フォトエツチング法の、1ツ力合、アモルファス薄膜の
エッチャントとしては、H1i’とllNO3の混合液
や、前記の混合液に、ヨウ素を酢酸で溶がした溶液を添
加したものが使われる。最後にパシベーション膜で出力
端を除いて素子表面を覆う。パシベーション膜としては
、低温プラズマCVD法を用いて作成されたSio2膜
又は5iaN4膜を用いる。
以上の説明においてアモルファスシリコン?IIX M
の構造としてはp−1−r1構造のものについて行なっ
てきたが、n−1−p構造でも上記の機能は満足される
。
次一本発明の効果を述べる。
(1)膜厚が1μm前後のp−1−n構造のアモルファ
スシリコン薄膜を検出部に用いたので、高性能で安価な
位置センサを構成できる。
(2)抵抗層として透明導電膜を用いたので、温度変化
やバイアス電圧の変動による抵抗値のドリフトの発生し
ない位置センサを構成することができる。
(3)パシベーション膜と光検出部を構成するアモルフ
ァスシリコン薄膜との間にTM、極用金属薄膜が設けら
れているので、パシベーションII中の可動イオンや水
分子によるアモルファスシリコン薄膜への汚染がないの
で特性の安定した位置センサを構成することができる。
(4)結晶半導体を用いた位寵゛センサでは精密制御さ
れた拡散技術や、高純開基板を必要とするので価格が高
いという欠点があるが、本発明による位11tセンザは
検出部にアモルファスシリコン簿膜を用いたので、低価
格で製作できる。
以北述べたように本発明による位置センサは従来のもの
よりも幾多の利点を有してい2)。
【図面の簡単な説明】
第1図および第2図は本発明による位置センサの一実施
例の構成を示す図で、第1図は平面図、第2図は第1図
の線x −x’における断面を示ず図;第3図および第
4図は本発明による位置センサの他の一実施例の構成を
示す図で、第3図は平面図、第4図は第3図の線x −
x’における断面を示゛す図1第5図および第6図は本
発明による二次元用位置センサの一実施例の構成を示す
図で第5図は平面図、第6図は第5図のA?j X −
X’における断面を示す図。 図m1中1,10は各透明絶縁基板、2.’11は各透
明導電膜、3.4.5および12,13.14はp−1
−n構造の各アモルファスシリコン薄膜、6A、6B、
15A、15’B。 15C,15Dは各と9出し1を極、7,16は共通電
極、8A 、 88 、17は各位置センサである。 代理人 弁理士 小池龍太部 / 4

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 照射される光ビームに対して透明な絶縁性基板(1)と
    ; 該絶縁性基板上に形成され、前記光ビームに対して透明
    な導電膜(2)と; 該導電膜上に形成されたp−1−n又はIトドp 構造
    のアモルファス半s体薄膜(3,4,5)と;該アモル
    ファス半導体薄膜上に設けられた共通電極(7)と; 該導電膜の両端に設けられ、該共通電極との間で、前記
    元ビームの照射位IWに対、応した大きさの電流を取り
    、出しi3J能とした一対の信号取り出し電極((i 
    、 G’)とから構成される位置センサ。
JP57194629A 1982-11-08 1982-11-08 位置センサ Pending JPS5984587A (ja)

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JP57194629A JPS5984587A (ja) 1982-11-08 1982-11-08 位置センサ

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JP57194629A JPS5984587A (ja) 1982-11-08 1982-11-08 位置センサ

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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS4997583A (ja) * 1972-12-01 1974-09-14
JPS5950579A (ja) * 1982-09-16 1984-03-23 Komatsu Ltd 半導体光位置検出器

Patent Citations (2)

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