JPH02134875A - 光検出素子 - Google Patents
光検出素子Info
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- JPH02134875A JPH02134875A JP63287591A JP28759188A JPH02134875A JP H02134875 A JPH02134875 A JP H02134875A JP 63287591 A JP63287591 A JP 63287591A JP 28759188 A JP28759188 A JP 28759188A JP H02134875 A JPH02134875 A JP H02134875A
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Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
Landscapes
- Photovoltaic 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。
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〕
本発明は光を検知する光検出素子に関するものである。
従来よシこの種の光検出素子としては、1979゜S
I CE 、小林彬らによる単結晶8i太陽電池が知ら
れている。この単結晶St太陽電池は、n型St基板上
に形成したp型Si部をエツチングし、これと電極膜パ
ターンとを組み合わせることによシ構成している。
I CE 、小林彬らによる単結晶8i太陽電池が知ら
れている。この単結晶St太陽電池は、n型St基板上
に形成したp型Si部をエツチングし、これと電極膜パ
ターンとを組み合わせることによシ構成している。
従来の単結晶太陽電池は、それ自体価格が高く、単純な
空間フィルタパターンと組み合わせて使用する場合には
電極膜およびP型St またはN型s1の両者をエツチ
ングしなければならない。また、受光部が複数ある場合
、各受光部を分離し、絶縁をとってやらねばならず、こ
れらを実現するためにはフォトリングラフィおよびエツ
チング等が工程上不可欠であり、そのため、マスク枚数
も多く必要となυ、製造工程の複雑化、コスト高を招い
ていた。また、微細加工は数μm1でか実用上の限界で
あり、精度の高い空間フィルタの製造には限界があった
。
空間フィルタパターンと組み合わせて使用する場合には
電極膜およびP型St またはN型s1の両者をエツチ
ングしなければならない。また、受光部が複数ある場合
、各受光部を分離し、絶縁をとってやらねばならず、こ
れらを実現するためにはフォトリングラフィおよびエツ
チング等が工程上不可欠であり、そのため、マスク枚数
も多く必要となυ、製造工程の複雑化、コスト高を招い
ていた。また、微細加工は数μm1でか実用上の限界で
あり、精度の高い空間フィルタの製造には限界があった
。
本発明による光検出素子は、前述した従来の問題を改善
するためになされたものであり、対向電極間にアモルフ
ァスシリコン光電変換素子を挾持させるとともにこの対
向電極の少なくとも一方が空間フィルタを形成する1つ
以上の電極パターンにより構成するものである。
するためになされたものであり、対向電極間にアモルフ
ァスシリコン光電変換素子を挾持させるとともにこの対
向電極の少なくとも一方が空間フィルタを形成する1つ
以上の電極パターンにより構成するものである。
本発明においては、アモルファスシリコン光電変換素子
を用いることにより、空間フィルタの形状が対向電極パ
ターンのみの変更で形成される。
を用いることにより、空間フィルタの形状が対向電極パ
ターンのみの変更で形成される。
以下、図面を用いて本発明の実施例を詳細に説明する。
第1図は本発明による光検出素子の一実施例を示す図で
あり、同図(a)は平面図、同図(b)はその要部断面
図である。同図において、絶縁基板として例えば板厚0
.5〜1.1rom程度の透光性ガラス基板1上に真空
蒸着法によりITOを約5ooX およびsno、を1
00〜200X積層して透明電極2が形成されており、
この透明電極2上には共通電極端子が形成される部分を
除いてその主要部にプラズマCVD法によりP層を約1
50λ、 I層モルファスシリコ/(以下a−8t と
称する)光電変換素子3が形成されている。また、この
a −St光電変換素子3および透明電極2の共通電極
形成部上にはメタルマスクを配置し、A/1.の真空蒸
着法によりa−81光電変換素子3上には2組の櫛形電
極4.5が各棒状電極を互いに組み合せて形成されると
ともに透明電極2上には共通電極端子6が形成されてい
る。また、各櫛形電極4゜5の端部にはそれぞれ電極端
子4a、5aが同時に一体形成されている。
あり、同図(a)は平面図、同図(b)はその要部断面
図である。同図において、絶縁基板として例えば板厚0
.5〜1.1rom程度の透光性ガラス基板1上に真空
蒸着法によりITOを約5ooX およびsno、を1
00〜200X積層して透明電極2が形成されており、
この透明電極2上には共通電極端子が形成される部分を
除いてその主要部にプラズマCVD法によりP層を約1
50λ、 I層モルファスシリコ/(以下a−8t と
称する)光電変換素子3が形成されている。また、この
a −St光電変換素子3および透明電極2の共通電極
形成部上にはメタルマスクを配置し、A/1.の真空蒸
着法によりa−81光電変換素子3上には2組の櫛形電
極4.5が各棒状電極を互いに組み合せて形成されると
ともに透明電極2上には共通電極端子6が形成されてい
る。また、各櫛形電極4゜5の端部にはそれぞれ電極端
子4a、5aが同時に一体形成されている。
なお、前述した櫛形電極4,5および共通電極端子6は
A/、の真空蒸着法によυ形成したが、At以外にOr
もしくはN1等を使用しても良く、また、前述した透明
電極2にはAt等にょシ共通電極端子6を形成しないで
直接透明電極2にリードフレームもしくはリード線を接
着しても良い。
A/、の真空蒸着法によυ形成したが、At以外にOr
もしくはN1等を使用しても良く、また、前述した透明
電極2にはAt等にょシ共通電極端子6を形成しないで
直接透明電極2にリードフレームもしくはリード線を接
着しても良い。
また、櫛形電極4,5の形成において、Atは±30μ
m程度の精度で良い場合は真空蒸着の際、メタルマスク
を被せるのみで良いが、これ以上の精度が必要力場合は
、例えば±2μm程度の精度まではフォトリソグラフィ
によるパターンの形成および電極膜のエツチングを行な
って形成できる。
m程度の精度で良い場合は真空蒸着の際、メタルマスク
を被せるのみで良いが、これ以上の精度が必要力場合は
、例えば±2μm程度の精度まではフォトリソグラフィ
によるパターンの形成および電極膜のエツチングを行な
って形成できる。
この場合、Atのエツチング液には例えばHIPO。
、HNO3,CH3CO0H,H,Oをそれぞれ83.
3:1:6.7:9 の割合で混合し、50〜60℃
に加熱したものが使用される。
3:1:6.7:9 の割合で混合し、50〜60℃
に加熱したものが使用される。
このような構成によると、a −St 光電変換素子
3が透明電極2と対向する櫛形電極4,5とで挾持され
るとともにこの第1の櫛形電極4と第2の櫛形電極5と
で空間フィルタを構成しているので、光電変換素子3へ
の外部光りの入射によって生じた電流は光電変換素子3
の横方向の絶縁性が高いため、縦方向に大部分が流れる
。このため、電標端子4a、5a と共通電極端子6と
の間に取シ出される信号は櫛形電極4,5上に投射され
る光成分のものであり、スリットなどを配置した場合と
ほぼ同等の効果が得られる。
3が透明電極2と対向する櫛形電極4,5とで挾持され
るとともにこの第1の櫛形電極4と第2の櫛形電極5と
で空間フィルタを構成しているので、光電変換素子3へ
の外部光りの入射によって生じた電流は光電変換素子3
の横方向の絶縁性が高いため、縦方向に大部分が流れる
。このため、電標端子4a、5a と共通電極端子6と
の間に取シ出される信号は櫛形電極4,5上に投射され
る光成分のものであり、スリットなどを配置した場合と
ほぼ同等の効果が得られる。
横方向の絶縁性は、a−8iの有する以下の特性による
ものである。すなわちこのa−8t光電変換素子3を構
成するa−81は、導電率が通常P層で10−6〜10
’(Sc!n ’)程度、1層で10−9〜10−
1°(Sの−1)程度と例えば単結晶シリコンと比べて
極めて低く、さらにこのa−8t光電変換素子3の膜厚
はPIN層を加算しても約0.6μm以下であり、横方
向に約数十μm以上の間隔をとってあれば、縦方向と比
べて横方向の電気抵抗は極めて大きい。また、縦方向に
はPIN構造によるP層、N層に拡散および1層に内部
電界があるので、その方向の光起電流は流れ易いが、横
方向には拡散があシ、電界がないので、N層の厚さ40
0A と櫛形電極4,5間の距離10μmとの差に基づ
く抵抗値の差が生じ、光起電流が流れにくくなる。この
ために横方向はほとんど絶縁に近い状態と表る。
ものである。すなわちこのa−8t光電変換素子3を構
成するa−81は、導電率が通常P層で10−6〜10
’(Sc!n ’)程度、1層で10−9〜10−
1°(Sの−1)程度と例えば単結晶シリコンと比べて
極めて低く、さらにこのa−8t光電変換素子3の膜厚
はPIN層を加算しても約0.6μm以下であり、横方
向に約数十μm以上の間隔をとってあれば、縦方向と比
べて横方向の電気抵抗は極めて大きい。また、縦方向に
はPIN構造によるP層、N層に拡散および1層に内部
電界があるので、その方向の光起電流は流れ易いが、横
方向には拡散があシ、電界がないので、N層の厚さ40
0A と櫛形電極4,5間の距離10μmとの差に基づ
く抵抗値の差が生じ、光起電流が流れにくくなる。この
ために横方向はほとんど絶縁に近い状態と表る。
したがって各櫛形電極4.5を絶縁するために新たにエ
ツチングなどのプロセスを加える必要がなくカシ、櫛形
電極4.5のパターン形状のみを各種変更することによ
り、任意の形状の空間フィルタが形成できる。なお、櫛
形電極4,5をP層側に形成しても良い。
ツチングなどのプロセスを加える必要がなくカシ、櫛形
電極4.5のパターン形状のみを各種変更することによ
り、任意の形状の空間フィルタが形成できる。なお、櫛
形電極4,5をP層側に形成しても良い。
第2図(m) 、 (b)に示される実施例では、ガラ
ス基板1上に前述と同様な方法によF)、ITO/Sn
O鵞からなる透明電極膜を形成した後、フォトリングラ
フィによシバターニングし、例えば約9%HcLを約6
0℃に加熱したエツチング液によシエッチングし、パタ
ーニングを行なって空間フィルタを構成する櫛形電極4
.5の一対の櫛形電極と対向し、第2の空間フィルタと
して作用するそれぞれ透明電極2m、2b 、 2cが
形成されている。
ス基板1上に前述と同様な方法によF)、ITO/Sn
O鵞からなる透明電極膜を形成した後、フォトリングラ
フィによシバターニングし、例えば約9%HcLを約6
0℃に加熱したエツチング液によシエッチングし、パタ
ーニングを行なって空間フィルタを構成する櫛形電極4
.5の一対の櫛形電極と対向し、第2の空間フィルタと
して作用するそれぞれ透明電極2m、2b 、 2cが
形成されている。
このような構成とすれば、a−81光電変換素子3の両
側の電極を空間フィルタとして使用することができる。
側の電極を空間フィルタとして使用することができる。
第3図に示される実施例では、基板としてSi基板7を
用い、このSi基板70表面に絶縁膜としてS tow
などによシ絶縁層8を形成した後、この絶縁層B上に金
属もしくはITO/8nOz などを積層して電極20
を形成し、さらにa−8i光電変換索子3を形成する。
用い、このSi基板70表面に絶縁膜としてS tow
などによシ絶縁層8を形成した後、この絶縁層B上に金
属もしくはITO/8nOz などを積層して電極20
を形成し、さらにa−8i光電変換索子3を形成する。
次にこのa−8t 光電変換索子3上に真空蒸着法によ
#)ITO/5nOzからなる透明電極膜を形成して前
述と同様のエツチングを行なってそれぞれ透明電極9a
、 9b、9cを形成して空間フィルタを構成してい
る。
#)ITO/5nOzからなる透明電極膜を形成して前
述と同様のエツチングを行なってそれぞれ透明電極9a
、 9b、9cを形成して空間フィルタを構成してい
る。
このような構成において、絶縁膜として用いられる絶縁
層8は、半導体集積回路の形成に用いられるS is
N4々どを使用しても良い。また、電極201dAt
、 W 、 Crなど上記同様に半導体回路の形成に使
用される金属を使用しても良い。また、Si基板7には
表面にエピタキシャル成長を行ない、拡散プロセス後、
能動素子が形成されている場合、コンタクト部分の絶縁
層8をエツチングし、下部能動素子と電極20との導通
をとることで集積回路での信号処理が可能となる。
層8は、半導体集積回路の形成に用いられるS is
N4々どを使用しても良い。また、電極201dAt
、 W 、 Crなど上記同様に半導体回路の形成に使
用される金属を使用しても良い。また、Si基板7には
表面にエピタキシャル成長を行ない、拡散プロセス後、
能動素子が形成されている場合、コンタクト部分の絶縁
層8をエツチングし、下部能動素子と電極20との導通
をとることで集積回路での信号処理が可能となる。
第4図に示される実施例では、高精度が要求される場合
、櫛形電極4.5の電極パターンが微細化し、厚さに対
して横方向の距離が十分に得られないときなどにa −
S i光電変換素子3自体をエツチングし、個々のa−
8i光電変換素子3a。
、櫛形電極4.5の電極パターンが微細化し、厚さに対
して横方向の距離が十分に得られないときなどにa −
S i光電変換素子3自体をエツチングし、個々のa−
8i光電変換素子3a。
3b、3c、3dおよび3m’ 、 3b’ 、 3c
’ 、3d’にそれぞれ分離する例であシ、この場合、
a−8tはCF4を用いて出力約100W程度のドライ
プラズマエツチングを行なってパターニングする。
’ 、3d’にそれぞれ分離する例であシ、この場合、
a−8tはCF4を用いて出力約100W程度のドライ
プラズマエツチングを行なってパターニングする。
第5図に示される実施例では、櫛形電極4,5の出力差
動分を取るのに寄与し危い電極部に遮光膜30をそれぞ
れ設けることによシ、信号出力の直流分を減じ、差動利
得を大きく取ることができる。
動分を取るのに寄与し危い電極部に遮光膜30をそれぞ
れ設けることによシ、信号出力の直流分を減じ、差動利
得を大きく取ることができる。
このような構成によれば、a−8t光電変換素子3は大
面積化に適しておシ、歩留シ低下の影響を受けずに大面
積化(高精度化、高感度化)が容易となる。これによっ
て信号自体が大きく取れるので、信号処理回路が高級な
回路部品を必要とせず、低コストで構成できる。また、
光学系も単純化することができる。
面積化に適しておシ、歩留シ低下の影響を受けずに大面
積化(高精度化、高感度化)が容易となる。これによっ
て信号自体が大きく取れるので、信号処理回路が高級な
回路部品を必要とせず、低コストで構成できる。また、
光学系も単純化することができる。
以上説明し喪ように本発明による光検出素子は、a−9
t光電変換素子を挾持する少なくとも一方の電極膜を空
間フィルタを形成する1つ以上の電極膜パターンによシ
構成したことによシ、電極膜パターンの変更のみでフィ
ルタ形状が形成できるので、新たに空間フィルタを設け
ることが不要となるとともに歩留りの低下の影響を受け
ずに高精度化、高感度化が容易と々る。これによって信
号自体が大きくとれるため、信号処理回路が高級な回路
部品を必要とせず、安価に構成できる。また、光学系も
単純化させることができる。さらにa −8i光電変換
素子に空間フィルタを構成する電極膜パターンは、半導
体集積回路の形成に用いるフォトリングラフィなどの技
術がそのまま利用できるので、加工精度として数μm〜
数+μmを得るのは容易であシ、形状も自由に設定でき
る。これによって検出対象が拡大され、個々の検出対象
に合わせた形状が選べることになる。さらには従来では
検出できなかった対象も大面積化と合わせてa−8i光
電変換素子のデザインルールを微細化せずに検出できる
ようになる。したがって低価格化が実現可能となるなど
の極めて優れた効果が得られる。
t光電変換素子を挾持する少なくとも一方の電極膜を空
間フィルタを形成する1つ以上の電極膜パターンによシ
構成したことによシ、電極膜パターンの変更のみでフィ
ルタ形状が形成できるので、新たに空間フィルタを設け
ることが不要となるとともに歩留りの低下の影響を受け
ずに高精度化、高感度化が容易と々る。これによって信
号自体が大きくとれるため、信号処理回路が高級な回路
部品を必要とせず、安価に構成できる。また、光学系も
単純化させることができる。さらにa −8i光電変換
素子に空間フィルタを構成する電極膜パターンは、半導
体集積回路の形成に用いるフォトリングラフィなどの技
術がそのまま利用できるので、加工精度として数μm〜
数+μmを得るのは容易であシ、形状も自由に設定でき
る。これによって検出対象が拡大され、個々の検出対象
に合わせた形状が選べることになる。さらには従来では
検出できなかった対象も大面積化と合わせてa−8i光
電変換素子のデザインルールを微細化せずに検出できる
ようになる。したがって低価格化が実現可能となるなど
の極めて優れた効果が得られる。
第1図値)1缶)は本発明による光検出素子の一実施例
を示す平面図、その要部断面図、第2図(a)。 (b)は本発明の他の実施例を示す平面図、その要部断
面図、第3図は本発明のさらに他の実施例を示す断面図
、第4図(a) 、 (b)は本発明の他の実施例を示
す平面図、その要部断面図、第5図は本発明の他の実施
例を示す平面図である。 19@1111ガラス基板、2 、2a 、 2b 、
2c ―oss透明電極、3 r 3a r 3 b
+ 3 CT 3 d *3a’ 、 3b’ 、
3c’ 、 3d * lIa @アモルファスシリコ
ン(a−si)光電変換素子、4,5・・・・櫛形電極
、6・・・・共通電極端子、γ・・・−8t基板、8a
6mm絶縁層、9a、9b、9c−・・・透明電極、2
0・・・・電極、30・・・・遮光膜。
を示す平面図、その要部断面図、第2図(a)。 (b)は本発明の他の実施例を示す平面図、その要部断
面図、第3図は本発明のさらに他の実施例を示す断面図
、第4図(a) 、 (b)は本発明の他の実施例を示
す平面図、その要部断面図、第5図は本発明の他の実施
例を示す平面図である。 19@1111ガラス基板、2 、2a 、 2b 、
2c ―oss透明電極、3 r 3a r 3 b
+ 3 CT 3 d *3a’ 、 3b’ 、
3c’ 、 3d * lIa @アモルファスシリコ
ン(a−si)光電変換素子、4,5・・・・櫛形電極
、6・・・・共通電極端子、γ・・・−8t基板、8a
6mm絶縁層、9a、9b、9c−・・・透明電極、2
0・・・・電極、30・・・・遮光膜。
Claims (6)
- (1)対向電極間にアモルファスシリコン光電変換素子
を挾持させるとともに該対向電極の少なくとも一方が空
間フィルタを形成する1つ以上の電極パターンにより構
成したことを特徴とする光検出素子。 - (2)請求項1記載の光検出素子において、前記対向電
極を空間フィルタを形成する電極パターンにより構成し
たことを特徴とする光検出素子。 - (3)請求項1記載の光検出素子において、前記対向電
極は2組の櫛形電極パターンを組合せて構成し、かつ該
櫛形電極パターンの出力差動分を得るのに寄与しない電
極パターン部に遮光膜を設けたことを特徴とする光検出
素子。 - (4)請求項1記載の光検出素子において、前記対向電
極は2組の櫛形電極パターンを組合せて構成し、かつ該
櫛形電極パターンの出力差動分を得るのに寄与する部分
のみに共通電極を設けたことを特徴とする光検出素子。 - (5)請求項1記載の光検出素子において、前記対向電
極間に挾持させたアモルファスシリコン光電変換素子を
絶縁基板上に設けたことを特徴とする光検出素子。 - (6)請求項1記載の光検出素子において、前記対向電
極間に挾持させたアモルファスシリコン光電変換素子を
集積回路基板上に設けたことを特徴とする光検出素子。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63287591A JPH02134875A (ja) | 1988-11-16 | 1988-11-16 | 光検出素子 |
US07/539,830 US5130775A (en) | 1988-11-16 | 1990-06-18 | Amorphous photo-detecting element with spatial filter |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63287591A JPH02134875A (ja) | 1988-11-16 | 1988-11-16 | 光検出素子 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH02134875A true JPH02134875A (ja) | 1990-05-23 |
Family
ID=17719278
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP63287591A Pending JPH02134875A (ja) | 1988-11-16 | 1988-11-16 | 光検出素子 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH02134875A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE4239012A1 (ja) * | 1991-11-19 | 1993-05-27 | Yamatake Honeywell Co Ltd |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6260820A (ja) * | 1985-09-09 | 1987-03-17 | Fuji Electric Co Ltd | 水車ランナの熱処理方法 |
-
1988
- 1988-11-16 JP JP63287591A patent/JPH02134875A/ja active Pending
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6260820A (ja) * | 1985-09-09 | 1987-03-17 | Fuji Electric Co Ltd | 水車ランナの熱処理方法 |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE4239012A1 (ja) * | 1991-11-19 | 1993-05-27 | Yamatake Honeywell Co Ltd |
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