JPS63207183A

JPS63207183A - フオトセンサ

Info

Publication number: JPS63207183A
Application number: JP62040542A
Authority: JP
Inventors: Toshiichi Maekawa; 敏一前川
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1987-02-24
Filing date: 1987-02-24
Publication date: 1988-08-26

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】以下の順序に従って本発明を説明する。

Ａ、産業上の利用分野Ｂ９発明の概要Ｃ従来技術［第４図、第５図コＤ６発明が解決しようとする問題点Ｅ１問題点を解決するための手段Ｆ６作用Ｇ、実施例［第１図乃至第３図］Ｈ１発明の効果（Ａ、産業上の利用分野）本発明はフォトセンサ、特に絶縁基板上に形成した半導
体領域によってＰＩＮフォトダイオードを構成したフォ
トセンサに関する。

（Ｂ、発明の概要）本発明は、絶縁基板上に形成した半導体領域によってＰ
ＩＮフォトダイオードを構成したフォトセンサにおいて
、分光特性を電圧によフてル１ｊ御できるようにするため
、Ｐ型、真性（１）、Ｎ型の半導体領域を絶縁基板上にラ
テラルに配置し、Ｉ半導体領域の光が人射される側と反
対側の面に絶縁層を介して分光特性制御用の制御電極を
形成することにより、その制御電極に印加する電圧によ
ってＩ半導体領域内のポテンシャル分布を変化させるこ
とができるようにしたものである。

（Ｃ，従来技術）［第４図、第５図］フォトセンサとして第４図に示すように例えば石英から
なる絶縁基板ａ上にＰ＋型半導体領域ｂ、■半導体領域
Ｃ及びＮ＋梨半導体領域ｄを積層（あるいはラテラルに
形成）することによりＰＩＮフォトダイオードを構成し
たものがある。

このようなフォトセンサにおいて分光特性は光電変換部
であるＩ領域Ｃの膜厚ｔによって調節が行うのか普通で
あった。というのはＰＩＮフォトダイオードにおいては
入射光の吸収による電子・正孔対の発生か１領域Ｃ内に
て行われ、Ｉ′？Ａ域Ｃ内においての入射光が吸収され
る深さが入射光の波長によって異なり、波長が長くなる
程深くなる。具体的には、赤、黄等可視光のうち波長の
長い方に属する入射光はＩ領域Ｃ内に入って約１μｍ進
んだところでＩ領域Ｃに吸収される。従って、可視光の
全帯域に渡って入射光を検知するような分光特性を得る
場合にはＩ領域Ｃの厚さを１μｍ以上のＪ’Ｘさにし、
長波長の光を検知しないようにするには！領域Ｃの厚さ
を１μｍより適宜薄くすればよいことになる。依って、
■領域Ｃの膜厚ｔによって分光特性を制御することかで
きるのである。

第５図はＩ領域Ｃの入射光に対する吸収率が波長によっ
てどのように変化するかを示す波長・吸収率特性図であ
るか、この特性は■領域Ｃの膜厚ｔによって異なるので
あり、従来においてはそのＩ領域Ｃの膜厚ｔによって波
長・吸収率特性か異なることを利用して分光特性を制御
していたということができる。

（Ｄ、発明が解決しようとする問題点〉ところで、■領
域Ｃの膜厚ｔによって分光特性をコントロールすること
には種々の問題があった。先ず、■領域Ｃの膜厚ｔは高
精度にコントロールすることが難しく、また、分光特性
に影響を及ぼす接合特性にバラツキが生じ易い。そのた
め、分光特性を高精度にコントロールすることは実際は
非常に難しかった。

また、）オドセンサの製造後にその分光特性を変化させ
ることはできなかった。

本発明はこのような問題点を解決すべく為されたもので
あり、絶縁基板上に半導体領域を成長させることにより
ＰＩＮフォトダイオードを構成したタイプのフォトセン
サの分光特性を高精度に制御できるようにし、且つ分光
特性を可変にすることを目的とするものである。

（Ｅ、問題点を解決するための手段）本発明フォトセンサは上記問題点を解決するため、Ｐ型
、■、Ｎ型の半導体領域を絶縁基板上にラテラルに配置
し、■半導体領域の光が入射される側と反対側の面に絶
縁層を介して分光特性制御用の電極を形成してなること
を特徴とする。

（Ｆ、作用）本発明フォトセンサによれば、ラテラルに形成されたＰ
ＩＮフォトダイオードの■領域の光が入射される側と反
対側の面に電極か形成されているので、その電極に制御
電圧をかけることによりＩ領域内に生している電界のポ
テンシャル分布を変化させることができる。そして、そ
の制御電圧の大きさによってポテンシャル分布が大きく
変化し、また、ポテンシャル分布によってＩ領域の波長
・充電流特性が変化する。従って、電極に印加する制御
電圧によって任意に分光特性を制御することがてき、そ
して、制御電圧を変化することにより分光特性を切換え
ることもできる。

（Ｇ、実施例）［第１図乃至第３図］以下、本発明フォトセンサを図示実施例に従って詳細に
説明する。

第１図は本発明フォトセンサの一つの実施例を示す断面
図である。

同図において、１は石英等からなる絶縁基板、２は該絶
縁基板１表面に形成されたＮゝ型半導体領域、３は該半
導体領域２から離間して絶縁基板１表面上に形成された
Ｐ′″型半導体領域、４は該Ｐ＋型半導体領域３と上記
Ｎ０型半導体領域２との間の部分上に形成されたｉ型半
導体領域であり、約１μｍの膜厚を有している。

５はＩ半導体領域４の表面に形成された絶縁層、６は該
絶縁層５上に形成された分光特性制御用の制御電極であ
る。

このフォトセンサは、Ｐ＋型半導体領域３を接地し、Ｎ
＋＋半導体領域２に正の電位（＋Ｅ）を与え、そして、
分光特性制御用の制御電極６と例えばＰ＋型半導体領域
３との間に分光特性制御電圧Ｖｇを印加して使用する。

第２図（Ａ＞、（Ｂ）は真性半導体領域４をその中央に
て切断した面におけるポテンシャル分布を示すもので、
その真性半導体領域４内の曲線は等電位面が上記切断面
に露出したものである。そして、同図（Ａ）は分光特性
制御電圧ＶｇがＯＶの場合、換言すれば、電極６がＰ＋
型半導体領域３と同電位にされた場合のポテンシャル分
布を示し、同図（Ｂ）は分光特性制御電圧ｖｇが＋１６
Ｖの場合を示している。

分光特性制御用電圧Ｖｇを０■にした場合には、第２図
（Ａ）に示すようにＮ＋型領領域Ｐ＋型領域との間に印
加された電圧による電界が■領域４の比較的上部にまて
生している。従って、■領域４の上部において吸収され
た比較的波長の長い光も光電流にすることができる。換
言すれば、■領域４の上部において吸収された長波長の
入射光により発生した電子・正孔に対しても電界を及ぼ
して再結合部に光電流とすることができる。依って、分
光特性を長波長の光をも検知する特性にすることができ
る。

分光特性制御用電圧Ｖｇを高くした場合（Ｖｇ＝＋　１
６Ｖ）ｋ：は、第２図（Ｂ）　に示すように！半導体領
域４内に生じるところのＰ＋型領域・Ｎ＋型領領域間逆
バイアス電圧Ｅによる横方向の′電界が電Ｖｉ６直下に
生じた空乏層により下側に押され、その結果、■領域４
の上部における電界強度が非常に弱くなる。従って、■
領域４の上部において吸収された比較的波長の長い光が
光電変換されて電子と正孔が生じても、電子は正の電位
が与えられている分光特性制御電極６にドリフトされ、
ライフタイムがきて消滅するし、正孔の方はもともとラ
イフタイム、移動度が小さいので光電流にはほとんどな
り得ない。従って、長波長の光による光電流はほとんど
生じない。光電流が流れるのはＩ領域４の下部において
吸収された短波長の入射光によるもの゛のみになる。依
って、フォトセンサの分光特性を長波長の光を検知しな
い帯域の狭い特性にすることができる。

第３図は波長・光電流特性を示すもので、この図から電
極６に印加する分光特性ｉ（制御電圧Ｖｇを変えること
によってその特性を変化させることができることが解る
。そして、分光特性制御電圧Ｖｇを連続的に変化させる
ことにより波長・光電流特性を連続的に変化させること
ができる。従）て、任意の波長・光電流特性が得られる
ように分光特性制御電圧Ｖｇを調節することにより任意
の分光特性を高精度に得ることができる。

・そして、分光特性制御用電圧Ｖｇの大きさを切換える
ことにより分光特性を変化させるようにすることができ
る。

このように、フォトセンサの分光特性を高精度に制御で
きるようにすることによってフォトセンサを用いた例え
ば複写機、ファクシミリ等の機能を豊富にすることがで
きる。例えば、罫線を赤にした原稿に報告書等を記載し
て複写、送信すると、目障りな罫線が除かれた報告書が
複写、送信されるようにすることが可能になる。また、
分光特性制御電圧を切換えることにより、例えば赤で記
載した文字等が複写、送信されるようにしたりさねない
ようにしたりすることができる。また、ホールベンで記
載された文字等は赤い色の光を乱反射し、読み取りにく
くするという傾向を有しており、読み取り易くするため
には長波長の光を検知しない分光特性のセンサで読みと
った方が良いか、本フォトセンサはそのようなセンサと
して用いるのに最適である。

また、分光特性を適宜に制御することによって色フィル
タを得ることもできる。

尚、第１図に示したフォトセンサは次の方法で製造でき
る。石英等からなる絶縁基板１上に減圧ＣＶＤにより例
えば８００人程度の膜厚を有する多結晶シリコン層を成
長させ、該層にｓｉ４＋イオンを注入して一旦非晶質化
し、次いで６００℃の温度で熱処理してその層の結晶性
を良くしたうえで、その層のＮ型領域２、Ｐ型頭域３と
なる部分を５ｉ０２等で覆い、他の部分４ａ上に開口を
設ける。そして、Ｓ　ｉ　Ｈ４ガスあるいは５ｉＨ２Ｃ
１２とＨＣＩとの混合ガスを用いて高温下で上記開口上
にのみ選択的にアモルファスシリコン層を成長させ、こ
の層をＩ半導体領域４とする。

尚、この技術については特願昭６１−１４４２６４、特
願昭６１−１４４２６５によって本願出願人会社から既
に提案が為されている。その後、周知の方法で■半導体
領域４表面に絶縁層５を形成し、該絶縁層５上に電極６
を蒸着等によって形成する。

（Ｈ，発明の効果）以上に述べたように、本発明フォトセンサは、絶縁基板
上に互いに離間して配置された第１導電型半導体領域及
び第２導電型半導体領域と、上記第１及び第２の半導体
領域間にそれぞれと接続された状態で配置された真性半
導体領域と、該真性半導体領域の光が入射される側と反
対側の而に絶縁層を介して形成された電極と、を有する
ことを特徴とするものである。

従って、本発明フォトセンサによれば、ラテラルに形成
されたＰＩＮフォトダイオードの真性半導体領域の光が
入射される側と反対側の面に電極が形成されているので
、その電極に制御電圧をかけることにより真性半導体領
域内の電界のポテンシャル分布を変化させることができ
る。そして、その制御電圧の大ささによってポテンシャ
ル分布が大きく変化し、また、ポテンシャル分イ１１に
よって真性半導体領域の波長・充電流特性か変化する。

従って、電極に印加する制御電圧によって任意に分光特
性を制御することができ、そして、制御電圧を変化する
ことにより分光特性を切換えることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第３図は本発明フォトセンサの一つの実施例
を説明するためのもので、第１図はフォトセンサの断面
図、第２図（Ａ）、（Ｂ）は真性半導体領域内のポテン
シャル分布図で、同図（Ａ）は制御電圧がＯｖの場合を
、同図（、Ｂ）は制御電圧が１６Ｖの場合を示し、第３
図は波長・充電流特性図、第４図は従来例を示す断面図
、第５図は波長・吸収率特性が真性半導体領域の厚さに
よって変化することを示す波長・吸収率特性図である。符号の説明１・・・絶縁基板、２・・・第１導電型半導体領域、３・・・第２導電型半導体領域、４・・・真性≠導体領域、５・・・絶縁層、６・・・電
極。波長・充電流特性図第３図従来例ぞ示ｔＶ面図第４図暖収波長・０小牟特性図第５図手続ネ甫正書（方式）％式％１、事件の表示昭和６２年特許願第４０５４２号０、発明の名称フィトセンサ、補正をする者事件との関係　　特許出願人住所　東京部品用区北品用６丁目７番３５号名称　（２
１８）　　　ソニー株式会社４、代理人住所　東京都世田谷区豪徳寺１丁目３５番１号昭和６２
年３月３１日６、補正の対象図面７、補正の内容第２図の分区番号ｒ　（Ｃ）Ｊを「【Ｂ）」に訂正する
。尚、第２図の図面の内容及び分区番号「（Ａ）」には
変更なし。８、添付書類の目録

Claims

【特許請求の範囲】

（１）絶縁基板上に互いに離間して配置された第１導電
型半導体領域及び第２導電型半導体領域と、上記第１及び第２の半導体領域間上にそれぞれと接続さ
れた状態で配置された真性半導体領域と、上記真性半導体領域の光が入射される側と反対側の面に
絶縁層を介して形成された電極と、を有することを特徴
とするフォトセンサ