JPS61201482A - 半導体光位置検出器における抵抗層の形成方法 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、光起電力層の材料にアモルファスシリコンを
使用した半導体装置検出器の改良に関する。

（従来の技術） 本出願人は、先に特願昭５７年１６１４７０号に係る半
導体装置検出器を提案した。

この半導体装置検出器は、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。

（発明が解決しようとする問題点） 上記先願に係る半導体装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。

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ＩＴ
Ｏを抵抗層の材料として用いた場合、安定して得られる
シート抵抗は数十０７口であり、数１００Ω／口以上の
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１００ＯＡ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１０００／口以上のシート抵抗
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（１００ＯＡ）を１／１０以下にす
れば数百０／口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） かかる従来の問題点を解決するため、本発明では、アモ
ルファスシリコンからなる光起電力層の一方又は双方の
面に配設される抵抗層を酸化スズ（Ｓｎ０２）を主体と
する材料で形成している。

（作用） 上記構成の本発明によれば、抵抗層のシート抵抗が大き
くなる。

（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。

第１図（ａ）は本発明に係る半導体装置検出器の一実施
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
。

この実施例に係る半導体装置検出器はガラス等からなる
基板１上に酸化スズ（Ｓｎｏｗ）を主材料とする抵抗層
２（透明導電膜）がスパッタ法もしくは真空蒸着法によ
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ｎｆｉ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Ｃ
ＶＤ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、同様番こ抵抗層
４の両端部には一対のｙ方向集電々極５ａ、５ｂが対向
配置されている。

この実施例に係る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。

以下、この実施例の作用を説明する。

いま第４図（ａ）　、　（ｂ）　、　（Ｃ）に示すよう
に上記半導体装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’
ＸＩ　　ｌ　　’Ｘ２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５ａ　、５ｂ間の抵
抗ｒ）１１　１　　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■Ｘｉ　ｖ　　ＩＸ２
が、また電極５ａ　、５ｂ　から電流工）１１　ｅ　エ
フ２が各々取出される。

上記各分割電流ＩＸＩ　ｅ　’ｘ２　＊　Ｉ７１　ｐ　
工ｙ２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。

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Ｉｘｌ＋Ｉｘ２およびＸｙ１＋■、２
　を得る加算器１７および１８と、電流差Ｉｘ１−１ｘ
、およびＩ、１−Ｉ、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αンに
示すＸ方向の光入射位置信号Ｐｘおよび下式（２）！こ
示すｙ方向の光入射位置信号Ｐ、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。

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
距離をり、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側に基づい
て工Ｘ　１　ｐ　■Ｘ　２が各々ただし、ρ：抵抗層２
の抵抗率 と表わされ、このエエｌｙ工）（２を上式〇）に代入す
ると、 なる関係が得られる。同大（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。

本実施例においては、抵抗層２，４を酸化スズを主体と
する材料で形成しであるので第五図に示す如く、抵抗１
２，４のシートを数百Ω／口〜数にΩ／口程度にするこ
とができる。っまりＩＴＯからなる従来の検出器の抵抗
層におけるシート抵抗（第７図参照）に比して、本実施
例の抵抗層２゜４のそれは格段に大きい値を示す。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方を飛躍的に増大させることができ
、これに伴ってＳ／Ｎも向上する。

第８図は上記実施例の半導体装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、その抵抗値が無限大ξ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。

上記実施例では、抵抗層を光起電力層３の双方の面に配
した構成の検出器を示したが、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
ζこついての集電々極５ａ、ｓｂ、６ａｔ６ｂが配設さ
れ、カ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つる。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を透明番こすれば、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） 以上説明したように、本発明に係る半導体装置検出器は
抵抗層を酸化スズを主体とする材料で形成しているので
、そのシート抵抗が従来に比して格段に大きく、これに
より出力の増大とＳ／Ｎの向上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る半導体装置検出器の一実施例を示
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図に示す実施例の等価回路図、第４図は第１図
に示す実施例の作用を説明する図、第ゴ図は２次元半導
体装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
示す実施例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、５　ａ　、　５　ｂ　、　６　ａ　、　５　ｂ　＝
−集電々極。 第２図 ５ｎＯ２ｅｒｒ履漣１杯主と表面柩机 酸案分瓜 第３図 す。 第５図 第６図 第７図 酸栗分圧

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. アモルファスシリコンを素材とする光起電力層を有し、
   該光起電力層の一方あるい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てなる半導体
   光位置検出器において、上記抵抗層を酸化スズ（ＳｎＯ
   ＿２）を主体とする材料で形成したことを特徴とする半
   導体光位置検出器。