JPH0556871B2 - - Google Patents
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- JPH0556871B2 JPH0556871B2 JP60246734A JP24673485A JPH0556871B2 JP H0556871 B2 JPH0556871 B2 JP H0556871B2 JP 60246734 A JP60246734 A JP 60246734A JP 24673485 A JP24673485 A JP 24673485A JP H0556871 B2 JPH0556871 B2 JP H0556871B2
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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
- H10F39/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one element covered by group H10F30/00, e.g. radiation detectors comprising photodiode arrays
- H10F39/10—Integrated devices
- H10F39/12—Image sensors
- H10F39/191—Photoconductor image sensors
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- Photo Coupler, Interrupter, Optical-To-Optical Conversion Devices (AREA)
- Electronic Switches (AREA)
- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
- Light Receiving Elements (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔技術分野〕
この発明は、スイツチング装置の受光部として
用いられる半導体装置に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Technical Field] The present invention relates to a semiconductor device used as a light receiving section of a switching device.
入力端子に信号を入力して回路内のスイツチン
グ素子を動作させ、スイツチングを行うスイツチ
ング装置として、第2図に示した回路構成のもの
が用いられている。このものは、入力端子38,
38に信号を入力して、この入力端子38,38
に接続された発光素子39を発光させ、その光を
光電変換素子D1で受光する。光を受光した光電
変換素子D1は、その光を電気信号に変換して電
界効果トランジスタ(以下、「FET」と記す)T1
に入力し、FETT1はその電気信号によつて出力
端子40,40間のスイツチングを行う。以上の
ように、第2図のスイツチング装置では入力端子
38,38と出力端子40,40との間の信号の
やりとりが光によつて行われるようになつている
ため、両端子間が電気的に絶縁されている(共通
帰線を有しない)必要がある場合などに多用され
ている。
2. Description of the Related Art A switching device having a circuit configuration shown in FIG. 2 is used as a switching device that performs switching by inputting a signal to an input terminal to operate a switching element in a circuit. This one has input terminal 38,
38, input a signal to this input terminal 38, 38.
The light emitting element 39 connected to the light emitting element 39 is caused to emit light, and the light is received by the photoelectric conversion element D1 . The photoelectric conversion element D 1 that receives the light converts the light into an electrical signal and converts it into a field effect transistor (hereinafter referred to as "FET") T 1
FETT 1 performs switching between output terminals 40 and 40 according to the electrical signal. As described above, in the switching device shown in FIG. 2, signals are exchanged between the input terminals 38, 38 and the output terminals 40, 40 by light, so there is no electrical connection between the two terminals. It is often used when it is necessary to be insulated (no common return wire).
従来、このようなスイツチング装置では、発光
素子39、光電変換素子D1およびFETT1が、そ
れぞれ別の半導体基板上に形成されており、光電
変換素子D1とFETT1との間はワイヤボンデイン
グ等で結線されるようになつていた。このため、
このようなスイツチング装置を製造するにあたつ
ては、その組み立てに多数の工程および部品を必
要とし、十分な信頼性が得られず、コストも高い
ものであつた。 Conventionally, in such a switching device, the light emitting element 39, the photoelectric conversion element D1 , and the FETT 1 are formed on separate semiconductor substrates, and the photoelectric conversion element D1 and the FETT 1 are connected by wire bonding, etc. It was supposed to be connected by wires. For this reason,
In manufacturing such a switching device, a large number of steps and parts are required for assembly, insufficient reliability is obtained, and the cost is high.
また、FETの場合、前述したように、FETT1
が、独立した半導体基板上に単独で形成されるよ
うになつていると、半導体基板の切り出しからボ
ンデイングまでの間に、FETT1の絶縁ゲートが
静電気等で絶縁破壊してしまう恐れがある。この
ため、FETT1が搭載されている半導体基板に対
しては、アース等の絶縁破壊対策が必要であり、
取り扱いが不便なものであつた。 Also, in the case of FET, as mentioned above, FETT 1
However, if it is formed singly on an independent semiconductor substrate, there is a risk that the insulated gate of FETT 1 will suffer dielectric breakdown due to static electricity or the like during the period from cutting out the semiconductor substrate to bonding. For this reason, it is necessary to take measures against dielectric breakdown such as grounding for the semiconductor substrate on which FETT 1 is mounted.
It was inconvenient to handle.
以上の問題を解決するために、FETT1と光電
変換素子D1とを同一の半導体基板上に集積する
ことが考えられる。しかしながら、半導体基板自
体をFETのドレイン領域として使用する二重拡
散形のFETでは、その半導体基板上に他の素子
である光電変換素子を形成することは事実上不可
能である。 In order to solve the above problems, it is conceivable to integrate FETT 1 and photoelectric conversion element D 1 on the same semiconductor substrate. However, in a double-diffused FET that uses the semiconductor substrate itself as the drain region of the FET, it is virtually impossible to form another element, a photoelectric conversion element, on the semiconductor substrate.
また、半導体基板自体をFETのドレイン領域
として使用しないFETであつても単に同一基板
上に光電変換素子を並べて形成したのでは、その
出力電圧がリーク電流のために低下してしまい、
実用的なスイツチング装置を得ることはできな
い。 Furthermore, even in the case of a FET that does not use the semiconductor substrate itself as the drain region of the FET, if photoelectric conversion elements are simply formed side by side on the same substrate, the output voltage will drop due to leakage current.
A practical switching device cannot be obtained.
そこで、誘電体分離基板(DI基板)の各分離
島上に、前記各素子を別々に配置することが考え
られるが、この方法では生産性に乏しく、また、
高価であるため、実用化されるに至つていない。 Therefore, it is conceivable to arrange each of the above-mentioned elements separately on each isolation island of a dielectric isolation substrate (DI substrate), but this method has poor productivity and also
Because it is expensive, it has not been put into practical use.
〔発明の目的〕
そこで、発明者らは、組み立てに多数の工程や
部品を必要とせず、十分な信頼性が得られ、コス
トの低減が図れ、しかも、実用性の高い有用な半
導体装置を提供することを目的とする。[Purpose of the Invention] Therefore, the inventors have provided a useful semiconductor device that does not require a large number of steps or parts for assembly, has sufficient reliability, can reduce costs, and is highly practical. The purpose is to
発明者らは、上記目的を達成するために、様々
な角度から検討を行い、電界効果トランジスタの
ゲート・ソース間に、少なくとも、光電変換素子
アレイが挿入されていて、スイツチング装置の受
光部となる半導体装置であつて、前記光電変換素
子アレイが前記電界効果トランジスタが形成され
た半導体基板上に、絶縁層を介して形成されてい
る半導体装置を考えた。
In order to achieve the above object, the inventors conducted studies from various angles, and found that at least a photoelectric conversion element array is inserted between the gate and source of a field effect transistor, and serves as a light receiving section of a switching device. A semiconductor device was considered in which the photoelectric conversion element array is formed on a semiconductor substrate on which the field effect transistors are formed, with an insulating layer interposed therebetween.
発明者らの案出にかかる半導体装置を、具体的
にあらわす第1図を参照しつつ説明する。 The semiconductor device devised by the inventors will be explained with reference to FIG. 1 which specifically shows it.
N型(第1導電型)の低抵抗領域1aと高抵抗
領域1bとを有する半導体基板1の前記高抵抗領
域1b側の表面に、P型(第2導電型)不純物領
域であるP層2……が互いに離間して形成されて
いる。各P層2……内の表面には、さらに、N型
不純物領域であるN+層3……がそれぞれ2つず
つ互いに離間して形成されている。以上各不純物
領域が形成された半導体基板1の表面上には、絶
縁膜4aを介して、前記各P層2……の間をつな
ぐように、PolySi等からなる電極5……が設け
られている。そして、この電極5を絶縁ゲート、
N+層3をソース、各P層2のまわりのN型の半
導体基板1をドレインとして、複数の二重拡散型
のFET(DMOSFET)T1……が形成されている。
このような二重拡散型のFETでは、そのチヤン
ネル長が、N型の半導体基板1とN+層3とによ
つてはさまれたP層2の厚み、すなわち、半導体
基板1へのP層2とN+層3との拡散状態によつ
て規定されるため、ホトリソグラフイ技術によら
ず、短くすることができ、高耐厚、高速特性を実
現することができるものである。 A P layer 2 which is a P type (second conductivity type) impurity region is formed on the surface of the high resistance region 1b side of the semiconductor substrate 1 having an N type (first conductivity type) low resistance region 1a and a high resistance region 1b. ... are formed spaced apart from each other. Further, two N + layers 3, which are N type impurity regions, are formed on the surface of each P layer 2, spaced apart from each other. On the surface of the semiconductor substrate 1 on which each of the impurity regions is formed, an electrode 5 made of PolySi or the like is provided so as to connect each of the P layers 2 through an insulating film 4a. There is. Then, this electrode 5 is an insulated gate,
A plurality of double diffused FETs (DMOSFETs) T 1 . . . are formed using the N + layer 3 as a source and the N type semiconductor substrate 1 around each P layer 2 as a drain.
In such a double diffusion type FET, the channel length is the thickness of the P layer 2 sandwiched between the N type semiconductor substrate 1 and the N + layer 3, that is, the thickness of the P layer 2 to the semiconductor substrate 1. Since it is defined by the diffusion state of the N + layer 2 and the N + layer 3, it can be shortened without using photolithography technology, and high durability and high speed characteristics can be achieved.
各電極5の上面には保護膜を兼ねた絶縁膜4b
が形成されており、その上に各FETT1間にわた
つてAl等の導電性薄膜6が形成さている。この
導電性薄膜6は、図にみるように、各N+層3…
…および各P層(ベース)2……とコンタクトし
ており、ソース電極として使用されるものであ
る。一方、各電極5……は図示していないところ
で接続されており、また、各FETT1……のドレ
インは前述したように1つの半導体基板1の1部
であるため、これも、電気的に接続されている。
したがつて、各FETT1……は並列に接続されて
いることになる。 An insulating film 4b that also serves as a protective film is provided on the upper surface of each electrode 5.
is formed, and a conductive thin film 6 of Al or the like is formed thereon between each FETT 1 . As shown in the figure, this conductive thin film 6 consists of each N + layer 3...
... and each P layer (base) 2..., and is used as a source electrode. On the other hand, each electrode 5... is connected at a place not shown, and the drain of each FETT 1 ... is a part of one semiconductor substrate 1 as described above, so this is also electrically connected. It is connected.
Therefore, each FETT 1 ... is connected in parallel.
以上のようにFETT1……が形成され、接続さ
れた半導体基板1表面上には、このFETT1……
を覆うように絶縁層7が形成されている。 As described above, FETT 1 . . . is formed on the surface of the connected semiconductor substrate 1 .
An insulating layer 7 is formed to cover.
そして、この絶縁層7の上に複数の光電変換素
子D1……が直列に接続された光電変換素子アレ
イが形成されることでこの装置は構成される。 This device is constructed by forming on this insulating layer 7 a photoelectric conversion element array in which a plurality of photoelectric conversion elements D1 ... are connected in series.
光電変換素子D1は図にみるような構造となつ
ている。すなわち、前記絶縁層7上に光電変換素
子アレイに必要な光電変換素子D1……の数だけ
の導電性薄膜(Ni−Cr等)8……が形成されて
いる。各導電性薄膜8……上には、それぞれアモ
ルフアスシリコンからなるP層9、I層10、N
層11がこの順に積層されており、さらにその上
にIn2O3等の透明導電膜12が設けられていて、
以上の各層によつてPIN層の光電変換素子(アモ
ルフアスシリコンフオトダイオード)D1が構成
されているのである。 The photoelectric conversion element D1 has a structure as shown in the figure. That is, as many conductive thin films (Ni--Cr, etc.) 8 are formed on the insulating layer 7 as the number of photoelectric conversion elements D1 necessary for the photoelectric conversion element array. Each conductive thin film 8... has a P layer 9, an I layer 10, and an N layer made of amorphous silicon, respectively.
Layers 11 are laminated in this order, and a transparent conductive film 12 such as In 2 O 3 is further provided thereon.
Each of the above layers constitutes a PIN layer photoelectric conversion element (amorphous silicon photodiode) D1 .
透明導電膜12は、図にみるように、隣接する
光電変換素子D1の導電性薄膜8と接触しており、
このことによつて複数の光電変換素子D1……が
同一方向に直列に接続されていて、光電変換素子
アレイが形成されている。そして、この光電変換
素子アレイの一方の末端である左はしの光電変換
素子の導電性薄膜8は、図にみるように、
FETT1のゲート5と、導電層6′を介して接続さ
れている。導電層6′は、導電性薄膜6と同時に、
この導電性薄膜6と接続しないように形成されて
いるものである。光電変換素子アレイのもう一方
の末端である右はしの光電変換素子D1の透明導
電膜12は、前記導電性薄膜8と同時に形成され
た導電層8′を介して、各FETT1……のソース電
極である導電性薄膜6と接続されている。そし
て、このことによつて、光電変換素子アレイが
FETのゲートソース間に挿入されて、各素子の
数こそ違うが、第2図に示したスイツチング装置
の右側の回路(受光部)とほぼ等価的な回路が形
成されるのである。以上のように、FETおよび
光電変換素子アレイが集積された半導体基板の表
面には、さらに、必要に応じて図の装置のよう
に、絶縁性保護膜13を形成することもできる。
なお、図中、14は、基板とは異なる導電形(こ
こではP+型)の不純物を以上の素子をとりかこ
むような形に拡散して得られるガード・リングで
あつて、この発明において必ずしも必要なもので
はないが、このようにすることで、この場合のよ
うな二重拡散型FETの絶縁耐圧を向上させ高耐
圧化をはかることが可能となるのである。 As shown in the figure, the transparent conductive film 12 is in contact with the conductive thin film 8 of the adjacent photoelectric conversion element D1 ,
As a result, a plurality of photoelectric conversion elements D1 ... are connected in series in the same direction, forming a photoelectric conversion element array. As shown in the figure, the conductive thin film 8 of the photoelectric conversion element on the left side, which is one end of this photoelectric conversion element array, is
It is connected to the gate 5 of FETT 1 via a conductive layer 6'. The conductive layer 6' is formed at the same time as the conductive thin film 6.
It is formed so as not to be connected to this conductive thin film 6. The transparent conductive film 12 of the right photoelectric conversion element D1 , which is the other end of the photoelectric conversion element array, is connected to each FETT 1 ... It is connected to a conductive thin film 6 which is a source electrode. As a result, the photoelectric conversion element array
It is inserted between the gate and source of the FET, forming a circuit that is almost equivalent to the right circuit (light receiving section) of the switching device shown in Figure 2, although the number of elements is different. As described above, an insulating protective film 13 can be further formed on the surface of the semiconductor substrate on which the FET and the photoelectric conversion element array are integrated, if necessary, as in the device shown in the figure.
In the figure, reference numeral 14 denotes a guard ring obtained by diffusing an impurity of a conductivity type different from that of the substrate (in this case P + type) in a shape surrounding the above elements, and is not necessarily used in this invention. Although it is not necessary, by doing so, it is possible to improve the dielectric strength of the double-diffused FET as in this case and achieve a high withstand voltage.
上の場合(勿論、この発明の場合)、基板がN
型であつたため、第1導電型がN型で、第2導電
型がP型であつたが、基板がP型であれば、第1
導電型がP型で第2導電型がN型になることは、
いうまでもない。 In the above case (of course, in this invention), the substrate is N
type, the first conductivity type was N type and the second conductivity type was P type. However, if the substrate is P type, the first
The conductivity type is P type and the second conductivity type is N type.
Needless to say.
第1図の半導体装置の場合、光電変換素子アレ
イが半導体基板1上に、絶縁層7を介して形成さ
れる構成を採用しているため、この光電変換素子
アレイは、、二重拡散型のFETT1……とは、出力
端子であるその両末端以外の部分では電気的に完
全に分離されている。このため、二重拡散型の
FETと光電変換素子アレイとを以上のように同
一基板に形成することが可能となるのである。 In the case of the semiconductor device shown in FIG. 1, the photoelectric conversion element array is formed on the semiconductor substrate 1 with the insulating layer 7 in between, so this photoelectric conversion element array is of a double diffusion type. FETT 1 ... is completely electrically isolated except for the output terminals at both ends. For this reason, the double-diffusion type
As described above, it becomes possible to form the FET and the photoelectric conversion element array on the same substrate.
第1図の半導体装置は、DI基板を必要とせず、
集積化が図られていて、組み立てに多数の工程や
部品を必要とせず、信頼性が得られるとともに、
コストの低減の図れ、しかも、光電変換素子アレ
イの出力リークも抑えられるため、実用性が高い
のであるが、スイツチング素子であるFETの動
作の安定性や速度が十分でない。 The semiconductor device in Figure 1 does not require a DI board,
It is integrated, does not require many processes or parts for assembly, and is reliable.
Although it is highly practical because it reduces costs and suppresses output leakage from the photoelectric conversion element array, the operation stability and speed of the FET, which is a switching element, are not sufficient.
そこで、発明者らは、さらに検討を加え、先の
信頼性、コストの低減、光電変換素子アレイの出
力リークの抑制を損なわずに、スイツチング素子
であるFETの動作の安定性や速度が十分である
スイツチング装置の受光部として用いられる有用
な半導体地を案出するに至つたのである。 Therefore, the inventors conducted further studies and determined that the operation stability and speed of the FET, which is a switching element, would be sufficient without impairing the reliability, cost reduction, and suppression of output leakage of the photoelectric conversion element array. This led to the development of a useful semiconductor material that can be used as a light receiving section in a certain switching device.
すなわち、上記目的を達成するため、第1の発
明は、電界効果トランジスタのゲート・ソース間
に、少なくとも、第1の光電変換素子アレイが挿
入されていて、スイツチング装置の受光部となる
半導体装置であつて、第1の光電変換素子アレイ
と並列に接続されたノーマリイ・オンのトランジ
スタと、このノーマリイー・オンのトランジスタ
のゲート・ソース間に挿入された第2の光電変換
素子アレイとをも備えており、前記ノーマリイ
ー・オンのトランジスタが前記電界効果トランジ
スタと同一の半導体基板に形成されているととも
に、第1および第2の光電変換素子アレイがこの
半導体基板上に形成された絶縁層の上に形成され
ていることを特徴とする半導体装置を要旨とし、
第2の発明は、第1の光電変換素子アレイとノー
マリイ・オンのトランジスタとが並列に接続され
ているとともに、このノーマリイ・オンのトラン
ジスタのゲート・ソース間には、第2の光電変換
素子アレイと、前記ノーマリイ・オンのトランジ
スタの蓄積電荷を放電するための抵抗性素子とが
並列に接続されており、電界効果トランジスタの
ゲート・ソース間に挿入されてスイツチング装置
の受光部となる半導体装置であつて、前記第1お
よび第2の光電変換素子アレイが、少なくとも前
記ノーマリイ・オンのトランジスタが形成された
半導体基板上に、絶縁層を介して形成されている
ことを特徴とする半導体装置を要旨とする。 That is, in order to achieve the above object, a first invention provides a semiconductor device that serves as a light receiving section of a switching device, in which at least a first photoelectric conversion element array is inserted between the gate and source of a field effect transistor. It also includes a normally on transistor connected in parallel with the first photoelectric conversion element array, and a second photoelectric conversion element array inserted between the gate and source of this normally on transistor. The normally-on transistor is formed on the same semiconductor substrate as the field effect transistor, and the first and second photoelectric conversion element arrays are formed on an insulating layer formed on the semiconductor substrate. The gist is a semiconductor device characterized by
In the second invention, the first photoelectric conversion element array and the normally-on transistor are connected in parallel, and the second photoelectric conversion element array is connected between the gate and source of the normally-on transistor. and a resistive element for discharging the accumulated charge of the normally-on transistor are connected in parallel, and the semiconductor device is inserted between the gate and source of the field effect transistor and serves as a light receiving section of the switching device. The present invention provides a semiconductor device, wherein the first and second photoelectric conversion element arrays are formed on a semiconductor substrate on which at least the normally-on transistors are formed, with an insulating layer interposed therebetween. shall be.
以下、これらの発明を、その実施例をあらわす
図面を参照しつつ、詳しく説明する。 Hereinafter, these inventions will be described in detail with reference to drawings showing embodiments thereof.
まず、第1の発明の実施例を第3図および第4
図に基づいて説明する。第4図中、実勢の部分
は、この実施例の等価回路をあらわしている。 First, the embodiment of the first invention is shown in FIGS. 3 and 4.
This will be explained based on the diagram. In FIG. 4, the actual portion represents the equivalent circuit of this embodiment.
すなわち、この実施例は、2つのFETT2、T2
の共通のゲート・ソース間に第1の光電変換素子
アレイDA1が挿入されているとともに、この第1
の光電変換素子アレイDA1と並列にノーマリイ・
オンのトランジスタT3が接続され、このノーマ
リイ・オンのトランジスタT3のゲート・ソース
間に第2の光電変換素子アレイDA2が挿入されて
なるものである。このような回路では、ノーマリ
イ・オンのトランジスタT3が光照射時には開放
状態、光遮断時には短絡状態となるので、光遮断
後も第1の光電変換素子アレイDA1に残る電荷を
速やかに放電させることができ、このことによつ
て、光遮断後に2つのFETT2,T2を速やかに遮
断させることが可能となる。また、光照射が充分
でない場合に、FETT2,T2がオンでもオフでも
ない状態になるのを防ぐことも出来る。ノーマリ
イ・オンのトランジスタにより、スイツチング素
子であるFETの動作が速やかで安定したものと
なるものである。 That is, this example has two FETT 2 , T 2
A first photoelectric conversion element array DA 1 is inserted between the common gate and source of the first photoelectric conversion element array DA 1.
normally connected in parallel with the photoelectric conversion element array DA 1 .
An on transistor T3 is connected, and a second photoelectric conversion element array DA2 is inserted between the gate and source of this normally on transistor T3 . In such a circuit, the normally-on transistor T 3 is in an open state when light is irradiated and is in a short-circuited state when light is interrupted, so that the charge remaining in the first photoelectric conversion element array DA 1 is quickly discharged even after light is interrupted. This makes it possible to quickly shut off the two FETT 2 and T 2 after the light is shut off. Furthermore, it is also possible to prevent FETT 2 and T 2 from being neither on nor off when light irradiation is insufficient. The normally-on transistor allows the FET, which is a switching element, to operate quickly and stably.
この実施例の具体的構成は第3図のようになつ
ている。すなわち、P型(第1導電型)の半導体
基板21の表面に、N型(第2導電型)不純物領
域である3つのN+層22,23,23が、互い
に離間して形成されている。2つのN+層23,
23は、N+層22をはさむように位置しており、
その上に、2つのN+層23,23とN+層22と
の間をつなぐような位置に、絶縁膜24,24を
介して、PolySi等からなる2つの電極25,2
5が設けられている。なお、この2つの電極2
5,25は、図にはあらわしていない位置で、図
中破線で示したように互いに接続されている。そ
して、N+層22を共通のソース、2つのN+層2
3,23をそれぞれ独立したドレイン、2つの電
極25,25をゲートして、先述した2つの
FETT2,T2が通常のMOS型として形成されてい
る。図中、O1,O2は、それぞれ、ドレインに接
続された出力端子があつて、このようにすること
で、極性の異なつた信号を同時に処理できるもの
である。 The specific structure of this embodiment is as shown in FIG. That is, on the surface of a P-type (first conductivity type) semiconductor substrate 21, three N + layers 22, 23, 23, which are N-type (second conductivity type) impurity regions, are formed spaced apart from each other. . two N + layers 23,
23 is located to sandwich the N + layer 22,
On top of that, two electrodes 25, 2 made of polySi or the like are placed at a position connecting the two N + layers 23, 23 and the N + layer 22, with insulating films 24, 24 interposed therebetween.
5 is provided. Note that these two electrodes 2
5 and 25 are connected to each other at positions not shown in the figure, as shown by broken lines in the figure. Then, the N + layer 22 is a common source, and the two N + layers 2
3 and 23 as independent drains, and the two electrodes 25 and 25 as gates, the two electrodes mentioned above are connected.
FETT 2 and T 2 are formed as normal MOS type. In the figure, O 1 and O 2 each have an output terminal connected to the drain, and by doing so, signals of different polarities can be processed simultaneously.
2つのFET2,T2の上には、さらに、保護膜を
兼ねた絶縁槽26が半導体基板21の全表面にわ
たつて形成されている。そして、この絶縁槽26
の上に、第1の光電変換素子アレイDA1が形成さ
れ、さらに、ノーマリイ・オンのトランジスタ
T3を、2つのFETT2,T2と同一基板上に形成す
るとともに、第2の光電変換素子アレイDA2をも
絶縁層26の上に形成するようになつている。こ
のようにすることで、第1の光電変換素子アレイ
DA1はもちろんのこと、第2の光電変換素子アレ
イDA2から半導体基板へ流出するリーク電流をも
なくすことが出来るため、より動作が確実で信頼
性が高いスイツチング装置を得ることが可能とな
るのである。 An insulating tank 26 that also serves as a protective film is further formed over the entire surface of the semiconductor substrate 21 above the two FET 2 and T 2 . And this insulation tank 26
A first photoelectric conversion element array DA 1 is formed thereon, and a normally-on transistor is further formed on the first photoelectric conversion element array DA 1.
T 3 is formed on the same substrate as the two FETT 2 and T 2 , and the second photoelectric conversion element array DA 2 is also formed on the insulating layer 26 . By doing this, the first photoelectric conversion element array
Since it is possible to eliminate leakage current flowing from not only DA 1 but also the second photoelectric conversion element array DA 2 to the semiconductor substrate, it is possible to obtain a switching device with more reliable operation and higher reliability. It is.
前述したノーマリイ・オンのトランジスタT3
は次のようにして構成される。すなわち、半導体
基板21表面には、先の2つのFETT2,T2を構
成するN+層22,23,23とは少しはなれた
位置に、2つのN+層27,28が互いに離間し
て形成されている。半導体基板21表面上には、
前記2つのN+層27,28をつなぐような位置
に、絶縁膜29を介して、やはりPolySi等から
なる電極30が形成されている。そして、この電
極30をゲート、N+層27をソース、N+層28
をドレインとしてMOS型のFETが形成されるの
であるが、ここでは、図にみるように、N+層2
7とN+層28との間にNチヤネル31が形成さ
れており、これによつてこのFETはNチヤネル、
デプレツシヨンMOSFET、すなわち、ノーマリ
イ・オンのトランジスタT3となるのである。そ
して、このノーマリイ・オンのトランジスタT3
の上にも保護膜を兼ねた絶縁層26が形成されて
いることは言うまでもない。 The normally-on transistor T3 mentioned above
is constructed as follows. That is, on the surface of the semiconductor substrate 21, two N + layers 27, 28 are formed at a position slightly apart from the N + layers 22 , 23, 23 that constitute the previous two FETT 2, T 2 . It is formed. On the surface of the semiconductor substrate 21,
An electrode 30 made of polySi or the like is formed at a position connecting the two N + layers 27 and 28 with an insulating film 29 interposed therebetween. Then, this electrode 30 is used as a gate, the N + layer 27 is used as a source, and the N + layer 28 is used as a gate.
A MOS type FET is formed with N + layer 2 as the drain, as shown in the figure.
An N channel 31 is formed between 7 and the N + layer 28, thereby making this FET an N channel,
It becomes a depletion MOSFET, that is, a normally-on transistor T3 . And this normally on transistor T3
Needless to say, an insulating layer 26 which also serves as a protective film is formed on top of the insulating layer 26.
このようにして形成されたノーマリイ・オンの
トランジスタT3のソースであるN+層27は先の
2つのFETT2,T2の共通のソースであるN+層2
2と、ドレインであるN+層28は先の2つの
FETT2,T2のゲートである電極25と、それぞ
れ、図中破線で示したように接続されている。 The N + layer 27 which is the source of the normally-on transistor T 3 formed in this way is the N + layer 2 which is the common source of the previous two FETT 2 and T 2 .
2 and the N + layer 28 which is the drain are
They are connected to electrodes 25, which are the gates of FETT 2 and T 2 , respectively, as shown by broken lines in the figure.
第1および第2の光電変換素子アレイDA1,
DA2を構成する1つずつの光電変換素子D2およ
びD3は、つぎのように構成されている。前記絶
層26の表面上に、第1および第2の光電変換素
子アレイDA1,DA2を構成するのに必要な光電変
換素子D2,D3の数だけ(ここでは2つずつ)の
P型(第1導電型)Si単結晶薄膜32,33,3
3が形成されている。このように、絶縁層上にSi
単結晶薄膜32や33を形成する方法としては、
例えば、あらかじめSiの多結晶あるいはアモルフ
アス薄膜を形成しておいて、それにレーザを照射
して溶融させ、冷却して単結晶化する、いわゆ
る、レーザー溶融結晶化法等が挙げられるが、そ
れ以外の方法によることも可能である。以上のよ
うにして形成されたP型の各Si単結晶薄膜32,
32の表面には、N型(第2導電性)不純物を拡
散してN層32a,32aが形成され、Si単結晶
薄膜32,32ののこりの部分であるP層32
b,32bと、このN層32a,32aとのPN
接合によつて光電変換素子D2,D2が形成されて
いる。2つの光電変換素子D2,D2の間には、左
側の光電変換素子D2のN層32aと右側の光電
変換素子D2のP層32bとをつなぐ導電性朝膜
34aが形成されており、これによつて2つの光
電変換素子D2,D2が直列に接続されて、前記第
1の光電変換素子アレイDA1が形成されている。
この第1の光電変換素子アレイDA1の一方の末端
である左側の光電変換素子D2のP層32bは導
電性薄膜34bによつて、FETT2のゲートであ
る電極25と接続されており、もう一方の末端で
ある右側の光電変換素子D2のN層32aは導電
性薄膜34cを介して、図にはあらわしていない
部分で、図中破線で示したように、2つの
FETTT2,T2のソースとなるN+層22と接続さ
れている。そして、このことによつて、第1の光
電変換素子アレイDA1が2つのFETT2,T2のゲ
ート・ソース間に、先のノーマリイ・オンのトラ
ンジスタT3と並列に挿入されているのである。
なお、図中、36,36は絶縁性保護膜である。 first and second photoelectric conversion element arrays DA 1 ,
Each of the photoelectric conversion elements D 2 and D 3 constituting DA 2 is configured as follows. On the surface of the insulation layer 26, as many photoelectric conversion elements D 2 and D 3 (in this case two each) as necessary to constitute the first and second photoelectric conversion element arrays DA 1 and DA 2 are placed. P-type (first conductivity type) Si single crystal thin film 32, 33, 3
3 is formed. In this way, Si
The method for forming the single crystal thin films 32 and 33 is as follows:
For example, there is the so-called laser melting crystallization method, in which a polycrystalline or amorphous thin film of Si is formed in advance, irradiated with a laser to melt it, and cooled to form a single crystal. It is also possible to use a method. Each P-type Si single crystal thin film 32 formed as described above,
N layers 32a, 32a are formed on the surface of the Si single crystal thin films 32, 32 by diffusing N type (second conductivity) impurities, and the P layer 32, which is the remaining portion of the Si single crystal thin films 32, 32, is
PN between b, 32b and this N layer 32a, 32a
Photoelectric conversion elements D 2 and D 2 are formed by bonding. Between the two photoelectric conversion elements D 2 , D 2 , a conductive film 34 a is formed that connects the N layer 32 a of the left photoelectric conversion element D 2 and the P layer 32 b of the right photoelectric conversion element D 2 . As a result, the two photoelectric conversion elements D 2 and D 2 are connected in series to form the first photoelectric conversion element array DA 1 .
The P layer 32b of the left photoelectric conversion element D2 , which is one end of the first photoelectric conversion element array DA1 , is connected to the electrode 25, which is the gate of the FETT 2 , by a conductive thin film 34b. The N layer 32a of the photoelectric conversion element D 2 on the right side, which is the other end, is connected to the N layer 32a of the photoelectric conversion element D 2 on the right side through the conductive thin film 34c.
It is connected to the N + layer 22 which becomes the source of FETTT 2 and T 2 . As a result, the first photoelectric conversion element array DA 1 is inserted between the gates and sources of the two FETTs 2 and T 2 in parallel with the normally-on transistor T 3 . .
In addition, in the figure, 36 and 36 are insulating protective films.
一方、各Si単結晶薄膜33,33の表面にも、
同様にN型不純物を拡散して、N層33a,33
aが形成されており、のこりの部分であるP層3
3b,33bと、このN層33a,33aとの
PN接合によつて光電変換素子D3,D3が形成され
ている。なお、図中、37,37は、先の36と
同様な絶縁性保護膜である。この2つの光電変換
素子D3,D3も、先の光電変換素子D2,D2と同様
に、導電性薄膜35aによつて直列に接続されて
おり、これによつて第2の光電変換素子アレイ
DA2が形成されている。そして、第2の光電変換
素子アレイDA2の一方の末端である左側の光電変
換素子D3のN層33aが導電性薄膜35bを介
してノーマリイ・オンのトランジスタT3のゲー
トである電極30と接続され、他方の末端である
右側の光電変換素子D2のP層33bが導電性薄
膜35cを介して、図中破線で示したようにこの
ノーマリイ・オンのトランジスタT3のドレンイ
であるN+層28と接続されている。そして、こ
のことによつて、第2の光電変換素子アレイDA2
がノーマリイ・オンのトランジスタT3のゲー
ト・ソース間に挿入され、以上の構成によつて、
第4図の等価回路が形成されているのである。な
お、この実施例についても、基板の導電型が逆に
なれば、P型とN型の各層が逆になることは、他
の装置の場合と同様である。 On the other hand, also on the surface of each Si single crystal thin film 33, 33,
Similarly, by diffusing N-type impurities, N layers 33a, 33
a is formed, and the remaining part is the P layer 3.
3b, 33b and this N layer 33a, 33a.
Photoelectric conversion elements D 3 and D 3 are formed by PN junction. In addition, in the figure, 37 and 37 are insulating protective films similar to the previous 36. These two photoelectric conversion elements D 3 , D 3 are also connected in series by the conductive thin film 35a, similar to the previous photoelectric conversion elements D 2 , D 2 , and thereby the second photoelectric conversion element array
DA 2 is formed. The N layer 33a of the left photoelectric conversion element D3 , which is one end of the second photoelectric conversion element array DA2 , is connected to the electrode 30, which is the gate of the normally-on transistor T3 , via the conductive thin film 35b. The P layer 33b of the photoelectric conversion element D 2 on the right side, which is the other end, is connected to the N It is connected to layer 28. As a result, the second photoelectric conversion element array DA 2
is inserted between the gate and source of the normally-on transistor T3 , and with the above configuration,
The equivalent circuit shown in FIG. 4 is thus formed. In this embodiment as well, if the conductivity type of the substrate is reversed, the P-type and N-type layers are reversed, as in the case of other devices.
つぎに、第2の発明について、実施例にもとづ
いて説明する。 Next, the second invention will be explained based on examples.
この第2の発明は、第5図aに一点鎖線で囲ん
だ部分であつて、図にみるようにFETT4のゲー
ト・ソース間に挿入されて使用されるものであ
る。抵抗性素子Rとして、この実施例では、図に
みるように、FETのチヤネル抵抗(ピンチオフ
抵抗)を利用しているが、これは、拡散抵抗や多
結晶シリコン、アモルフアスシリコン等を用いた
薄膜抵抗、あるいは、ピンチ抵抗等、通常半導体
装置で用いられる他の抵抗性素子(高抵抗)であ
つても構わない。なお、抵抗性素子Rおよびノー
マリイ・オンのトランジスタT5として、この実
施例では接合型FET(以下「JFET」と記す)を
用いているが、このようなJFETは、第1および
第2の光電変換素子アレイの形成時にも損傷を受
けにくいものである。 This second invention is a portion surrounded by a dashed line in FIG. 5a, and is used by being inserted between the gate and source of the FETT 4 as shown in the figure. As the resistive element R, in this example, as shown in the figure, the channel resistance (pinch-off resistance) of FET is used, but this is a thin film using diffused resistance, polycrystalline silicon, amorphous silicon, etc. It may be a resistor or other resistive element (high resistance) normally used in semiconductor devices, such as a pinch resistor. In this embodiment, a junction FET (hereinafter referred to as "JFET") is used as the resistive element R and the normally-on transistor T5 . It is also less susceptible to damage during formation of the conversion element array.
以上のような回路では、光遮蔽断時には、ノー
マリイ・オンのトランジスタT5および第2の光
電変換素子アレイDA4上に残る電荷をも抵抗性素
子Rによつて速やかに放電させることができて、
ノーマリイ・オンのトランジスタT5をすみやか
に短絡状態とすることができるため、先の第4図
の実施例の場合よりもさらにすみやかにFETT4
を遮断できるようになるのである。 In the above circuit, when the light shielding is cut off, the charges remaining on the normally-on transistor T5 and the second photoelectric conversion element array DA4 can be quickly discharged by the resistive element R. ,
Since the normally-on transistor T 5 can be quickly shorted, FETT 4 can be shorted even more quickly than in the embodiment shown in FIG.
This makes it possible to block out
この第5図aの実施例の具体的構成は、第6図
のようになつている。すなわち、P型(第1導電
型)の半導体基板51の表面に、N型(第2導電
型)不純物領域であるN層52,53が互いに離
間して形成されている。N層52内の表面には、
P+層54が形成され、このP+層54をはさむよ
うに、かつ、このP+層54と接触しないように、
2つのN+層55,56が形成されている。P+層
54は、図中破線で示したように半導体基板51
と接続されており、これによつて半導体基板51
とP+層54とは同電位となつている。そして、
この同電位となつたP+層54および半導体基板
51をゲート、この両者にはさまれたN層52を
チヤネル、N+層55をドレイン、N+層56をソ
ースソースとしてJFET、すなわち、ノーマリ
イ・オンのトランジスタT5が形成されている。
一方、N層53内の表面にも、先のN層52と同
様に、1つのP+層57と2つのN+層58,59
が形成されている。そして、先のノーマリイ・オ
ンのトランジスタT5と同様に、P+57および半
導体基板51をゲート、この両者にはさまれたN
層53をチヤネル、N+層58をドレイン、N+層
59をソースとして、JFETが形成されているの
であるが、このJFETでは、ゲートおよびソース
が1つの電極60によつて、第5図aに示したよ
うに接続されていて、先述した抵抗性素子Rが形
成されているのである。 The specific structure of the embodiment shown in FIG. 5a is as shown in FIG. That is, on the surface of a P-type (first conductivity type) semiconductor substrate 51, N layers 52 and 53, which are N-type (second conductivity type) impurity regions, are formed spaced apart from each other. On the surface of the N layer 52,
A P + layer 54 is formed, sandwiching this P + layer 54 and not contacting this P + layer 54.
Two N + layers 55 and 56 are formed. The P + layer 54 is formed on the semiconductor substrate 51 as shown by the broken line in the figure.
This connects the semiconductor substrate 51 to
and the P + layer 54 are at the same potential. and,
The P + layer 54 and the semiconductor substrate 51, which are at the same potential, are used as a gate, the N layer 52 sandwiched between them is used as a channel, the N + layer 55 is used as a drain, and the N + layer 56 is used as a source to form a JFET. - An on transistor T5 is formed.
On the other hand, the surface of the N layer 53 also has one P + layer 57 and two N + layers 58 and 59, similar to the previous N layer 52.
is formed. Then, as with the normally-on transistor T5 , P + 57 and the semiconductor substrate 51 are used as the gate, and N is sandwiched between the two.
A JFET is formed by using the layer 53 as a channel, the N + layer 58 as a drain, and the N + layer 59 as a source. The resistive element R mentioned above is formed by being connected as shown in FIG.
このようにして、ノーマリイ・オンのトランジ
スタT5と抵抗素子Rとが形成された半導体基板
51表面上には、さらに、絶縁層61が、この半
導体基板51全面にわたつて形成されている。そ
して、この絶縁層61の上に、第および第2の2
つの光電変換素子アレイDA3,DA4が形成される
ことで、この実施例は構成されている。なお、こ
の実施例において、以上2つの光電変換素子アレ
イDA3,DA4を構成するのに用いられる光電変換
素子は、図にみるように、PIN型のものである。
すなわち、前記絶縁層61上に光電変換素子アレ
イに必要な光電変換素子の数だけの導電性薄膜6
2…が形成され、さらに、その上にN層63、I
層64、P層65が積層され、最後にその上に透
明導電膜66が設けられていて、この透明導電膜
66の一端が、隣接する光電変換素子の導電性薄
膜62と接触しており、このことによつて各光電
変換素子が直列に接続されているものである。こ
のような光電変換素子を形成する各層は、図1の
場合のようにアモルフアスシリコンであつてもよ
いし、先の実施例のようにレーザー溶融化結晶法
によつて形成されたSi単結晶であつてもかまわな
い。また、この実施例では、地下である絶縁層6
1のさらに下に形成されているノーマリイ・オン
のFETT5や抵抗性素子Rが、先述したように、
損傷を受けにくいものであるため、以上2つの方
法によらず、その他の方法によつて光電変換素子
を形成することもできる。 In this way, on the surface of the semiconductor substrate 51 on which the normally-on transistor T 5 and the resistance element R are formed, an insulating layer 61 is further formed over the entire surface of the semiconductor substrate 51 . Then, on this insulating layer 61, a second and a second
This embodiment is configured by forming two photoelectric conversion element arrays DA 3 and DA 4 . In this embodiment, the photoelectric conversion elements used to construct the two photoelectric conversion element arrays DA 3 and DA 4 are of the PIN type, as shown in the figure.
That is, as many conductive thin films 6 as the number of photoelectric conversion elements necessary for the photoelectric conversion element array are provided on the insulating layer 61.
2... are formed, and furthermore, an N layer 63 and an I layer are formed thereon.
A layer 64 and a P layer 65 are laminated, and finally a transparent conductive film 66 is provided thereon, and one end of this transparent conductive film 66 is in contact with the conductive thin film 62 of the adjacent photoelectric conversion element, Due to this, each photoelectric conversion element is connected in series. Each layer forming such a photoelectric conversion element may be made of amorphous silicon as in the case of FIG. 1, or may be made of Si single crystal formed by a laser melting crystal method as in the previous embodiment It doesn't matter if it is. Further, in this embodiment, the insulating layer 6 which is underground
As mentioned earlier, the normally-on FETT 5 and the resistive element R, which are formed further below 1,
Since the photoelectric conversion element is not susceptible to damage, it is also possible to form the photoelectric conversion element by other methods instead of the above two methods.
以上のような2つの光電変換素子アレイのう
ち、第2の光電変換素子アレイDA4は、その一方
の末端である左はしの光電変換素子の透明導電膜
66が、図にみるように、ノーマリイ・オンのト
ランジスタT5のソースであるN+層56および抵
抗性素子RのドレインであるN+層58と接続さ
れている。もう一方の末端である右はしの光電変
換素子の導電性薄膜62は、図にみるように、ノ
ーマリイ・オンのトランジスタT5のゲートであ
るP+層54、抵抗性素子Rのゲート・ソース間
をつなぐ電極60および半導体基板51と接続さ
れており、このことによつて、第5図aの回路の
うち、第2の光電変換素子アレイDA4、ノーマリ
イ・オンのトランジスタT5および抵抗性素子R
からなる部分が構成される。そして、このあと、
以上の部分を、第1の光電変換素子アレイDA3お
よびFETT4と接続すれば、第5図aの回路が完
成するのである。以上のようにして、ノーマリ
イ・オンのトランジスタT5、第1および第2の
光電変換素子アレイDA3,DA4ならびに抵抗性素
子Rが集積された半導体基板の表面には、さら
に、必要に応じて、図のように、絶縁性保護膜6
8を形成することもできる。 Of the two photoelectric conversion element arrays as described above, in the second photoelectric conversion element array DA 4 , the transparent conductive film 66 of the leftmost photoelectric conversion element at one end is as shown in the figure. It is connected to an N + layer 56, which is the source of the normally-on transistor T5 , and an N + layer 58, which is the drain of the resistive element R. As shown in the figure, the conductive thin film 62 of the photoelectric conversion element on the right side, which is the other end, is connected to the P + layer 54, which is the gate of the normally-on transistor T5 , and the gate and source of the resistive element R. The second photoelectric conversion element array DA 4 , the normally-on transistor T 5 and the resistive Element R
It consists of parts. And after this,
By connecting the above parts to the first photoelectric conversion element array DA 3 and FETT 4 , the circuit shown in FIG. 5a is completed. As described above, the surface of the semiconductor substrate on which the normally-on transistor T 5 , the first and second photoelectric conversion element arrays DA 3 and DA 4 , and the resistive element R are integrated is further coated as necessary. Then, as shown in the figure, the insulating protective film 6
8 can also be formed.
以上の実施例では、基板がP型であつたため、
第1導電型がP型で、第2導電型がN型であつた
が、基板がN型であれば、第1導電型がN型で第
2導電型がP型になることは、いうまでもない。
その場合には、ノーマリイ・オンのトランジスタ
T5や抵抗性素子Rは、この実施例のようなN−
チヤネルのJFETではなく、P−チヤネルの
JFETとなる。そして、このようなPチヤネルの
JFETを使用する場合には、等価回路として、第
5図bに示したような回路となるように各素子を
接続してやれば、N−チヤネルのJFETを使用し
たときの第5図aの回路、すなわち、この実施例
と同様の働きをさせることができる。 In the above example, since the substrate was P type,
The first conductivity type was P type and the second conductivity type was N type, but if the substrate is N type, the first conductivity type is N type and the second conductivity type is P type. Not even.
In that case, normally on transistor
T5 and resistive element R are N-
P-channel instead of JFET channel
Becomes JFET. And, such a P channel
When using a JFET, the circuit shown in Figure 5a when using an N-channel JFET can be obtained by connecting each element so that the equivalent circuit is as shown in Figure 5b. That is, it can function similarly to this embodiment.
つぎに、第7図の実施例について説明する。こ
の実施例は、先の第6図の実施例と、基本的な構
成は、ほとんどかわらない。すなわち、半導体基
板に、ノーマリイ・オンのトランジスタT5およ
び抵抗性素子Rとなる2つのJFETが形成され、
その上に、絶縁層61を介して、2つの光電変換
素子アレイDA3,DA4が集積され、各素子が接続
されてなるものである。したがつて、この実施例
を等価回路であらわせば、やはり、第5図aの回
路となる。そして、この実施例では、前記ノーマ
リイ・オンのトランジスタT5および抵抗性素子
RとなるJFETの構造に関する部分が先の第6図
の実施例と異なつている。 Next, the embodiment shown in FIG. 7 will be described. The basic configuration of this embodiment is almost the same as that of the previous embodiment shown in FIG. That is, two JFETs, which are a normally-on transistor T5 and a resistive element R, are formed on a semiconductor substrate.
Two photoelectric conversion element arrays DA 3 and DA 4 are integrated thereon via an insulating layer 61, and each element is connected. Therefore, if this embodiment is expressed as an equivalent circuit, it will be the circuit shown in FIG. 5a. This embodiment differs from the embodiment shown in FIG. 6 in the structure of the normally-on transistor T5 and the JFET serving as the resistive element R.
すなわち、先の第6図の実施例では、このよう
なJFETは、P型の半導体基板51上にN層5
2,53およびP+層54,57を、この順に拡
散したもの、つまり、二重拡散型のものであつた
が、この実施例では、図にみるように、JFETの
チヤネル領域を、エピタキシヤル成長によつて形
成している。このようにチヤネル領域をエピタキ
ヤル成長によつて形成するのは、二重拡散によつ
ては容易ではなかつた不純物の濃度の制御が、エ
ピタキシヤル成長では簡単に行え、それによつて
JFETのピンチオフ電圧を希望する価に設定する
ことが可能となるからである。このようなエピタ
キシヤル成長によるチヤネル領域の形成は、たと
えば、つぎのようにして行われる。 That is, in the embodiment shown in FIG. 6, such a JFET has an N layer 5 on a P type semiconductor substrate 51.
In this embodiment, the JFET channel region is epitaxially It is formed by growth. The reason why the channel region is formed by epitaxial growth is that the impurity concentration, which is difficult to control by double diffusion, can be easily controlled by epitaxial growth.
This is because it becomes possible to set the pinch-off voltage of the JFET to a desired value. Formation of the channel region by such epitaxial growth is performed, for example, as follows.
まず、P型(第1導電型)の半導体層51′を
用意する。つぎに、この半導体層51′の上に、
エピタキシヤル成長によつてN型(第2導電型)
のエピタキヤル成長層を形成する。そして、この
エピタキシヤル成長層にP型不純物を拡散して
P+層69…を形成すれば、それによつて前記エ
ピタキシヤル成長層が複数のN層52′,53′…
に分離されるのである。 First, a P-type (first conductivity type) semiconductor layer 51' is prepared. Next, on this semiconductor layer 51',
N type (second conductivity type) by epitaxial growth
forming an epitaxial growth layer. Then, a P-type impurity is diffused into this epitaxial growth layer.
By forming the P + layer 69..., the epitaxial growth layer becomes a plurality of N layers 52', 53'...
It is separated into two parts.
このようにして、分散形成されたN層52′,
53′以外の部分は、前述したように、先の第6
図の実施例とほぼ同じである。すなわち、N層5
2′の表面には、1つのP+層54と2つのN+層
55,56が互いに離間して形成されており、こ
れによつてノーマリイ・オンのトランジスタT5
が形成さている。N層53′の表面には、同じく、
1つのP+層57と2つのN+層58,59とが互
いに離間して形成されていて、そのP+層57と
N+層59とが電極60によつて接続されチヤネ
ル抵抗を利用した抵抗性素子Rが形成されてい
る。そして、その上に絶縁61を介して第1およ
び第2の光電変換関素子アレイDA3,DA4が形成
され、これらの各素子と、さらに、図にはあらわ
していない別の半導体基板上に形成された
FETT4とが接続されて、第5図aの回路が構成
されるのである。 In this way, the dispersed N layer 52',
As mentioned above, the parts other than 53' are
This is almost the same as the embodiment shown in the figure. That is, N layer 5
One P + layer 54 and two N + layers 55, 56 are formed at a distance from each other on the surface of T 2', thereby forming a normally-on transistor T 5 .
is being formed. Similarly, on the surface of the N layer 53',
One P + layer 57 and two N + layers 58 and 59 are formed spaced apart from each other, and the P + layer 57 and
A resistive element R using channel resistance is formed by connecting the N + layer 59 with an electrode 60. Then, first and second photoelectric conversion related element arrays DA 3 and DA 4 are formed thereon via an insulator 61, and on each of these elements and another semiconductor substrate not shown in the figure. Been formed
FETT 4 is connected to form the circuit shown in FIG. 5a.
なお、この実施例でも、第6図の実施例のよう
に絶縁性保護膜68を半導体基板の表面に設ける
ようにしても構わない。また、この実施例におい
ても、基板の導電型が逆になれば、P型とN型の
各層が逆になることは、第6図の実施例と同様で
ある。そして、そのときには、先の実施例と同様
に、各素子を第5図bの回路と等価になるように
接続してやればよい。 In this embodiment as well, an insulating protective film 68 may be provided on the surface of the semiconductor substrate as in the embodiment shown in FIG. Also in this embodiment, if the conductivity type of the substrate is reversed, the P-type and N-type layers are reversed, as in the embodiment shown in FIG. In that case, as in the previous embodiment, each element may be connected so as to be equivalent to the circuit shown in FIG. 5b.
つぎに、第8図の実施例について説明する。な
お、この実施例では、ノーマリイ・オンのトラン
ジスタT5および抵抗性素子Rとして働くJFETが
Pチヤネル型であるので、第5図aの回路ではな
く、第5図b中の鎖線で囲んだ部分の回路と等価
であるが、それ以外の構成は先の2つの実施例と
ほぼかわらない。すなわち、ノーマリイ・オンの
トランジスタT5と抵抗性素子Rとが形成された
半導体基板上に、絶縁層61を介して、第1およ
び第2の光電変換素子アレイDA3,DA4が形成さ
れてなるものである。したがつて、以下では、先
の2つの実施例との相違点のみ説明する。 Next, the embodiment shown in FIG. 8 will be explained. In this example, since the normally-on transistor T5 and the JFET acting as the resistive element R are of P-channel type, the circuit enclosed by the chain line in FIG. 5b is used instead of the circuit in FIG. 5a. This circuit is equivalent to that of the above circuit, but the other configurations are almost the same as those of the previous two embodiments. That is, first and second photoelectric conversion element arrays DA 3 and DA 4 are formed on a semiconductor substrate on which a normally-on transistor T 5 and a resistive element R are formed, with an insulating layer 61 interposed therebetween. It is what it is. Therefore, only the differences from the previous two embodiments will be explained below.
P型(第1導電型)の半導体層51′上にN型
(第2導電型)のエピタキシヤル成長層が形成さ
れ、それが、P型不純物領域であるP+層69…
によつて島状に分離されている複数のN層52′,
53′,…となつている。N層52′の表面にはP
層70が形成されており、このP層70内の表面
には、さらに、1つのN+層71と2つのP+層7
2,73と互いに離間して形成されている。P層
70外のN層52′の表面には、このP層70と
接触しないように、N+層74が形成されている。
そして、図中破線で示したように、このN+層7
4と、P層70内のN+層71とが接続されてお
り、それによつてこのN+層71とN層52′とを
ゲート、この両者にはさまれたP層70をチヤネ
ル、P+層72をドレイン、P+層73をソースと
してJFET、すなわち、ノーマリイ・オンのトラ
ンジスタT5が形成されている。一方N層53′内
の表面にもP層75と、それと離間したN+層7
4とが形成されている。P層75内の表面には、
さらに、1つのN+層76と2つのP+層77,7
8とが、先のP層70の場合と同様にして配列さ
れている。そして、先のノーマリイ・オンのトラ
ンジスタT5と同様に、N+層76およびN層5
3′をゲート、この両者にはさまれたP層75を
チヤネル、P+層77をドレイン、P+層78をソ
ースとして、JFETが形成されているのである
が、このJFETは、ゲートおよびソースが1つの
電極60によつて、第5図bに示したように接続
されていて、抵抗性素子Rとして使用されるよう
になつている。 An N-type (second conductivity type) epitaxial growth layer is formed on the P-type (first conductivity type) semiconductor layer 51', which forms a P + layer 69 which is a P-type impurity region...
A plurality of N layers 52' separated into islands by
53',... P on the surface of the N layer 52'
A layer 70 is formed, and on the surface of this P layer 70, one N + layer 71 and two P + layers 7 are further formed.
2 and 73 are formed spaced apart from each other. An N + layer 74 is formed on the surface of the N layer 52' outside the P layer 70 so as not to come into contact with the P layer 70.
Then, as shown by the broken line in the figure, this N + layer 7
4 and the N + layer 71 in the P layer 70 are connected, thereby connecting the N + layer 71 and the N layer 52' as a gate, and the P layer 70 sandwiched between them as a channel, P A JFET, that is, a normally-on transistor T 5 is formed with the + layer 72 as the drain and the P + layer 73 as the source. On the other hand, there is also a P layer 75 on the surface of the N layer 53' and an N + layer 7 spaced apart from it.
4 is formed. On the surface of the P layer 75,
Additionally, one N + layer 76 and two P + layers 77,7
8 are arranged in the same manner as in the case of the P layer 70 described above. Then, similar to the previously mentioned normally-on transistor T5 , the N + layer 76 and the N layer 5
3' is the gate, the P layer 75 sandwiched between them is the channel, the P + layer 77 is the drain, and the P + layer 78 is the source. are connected by one electrode 60 as shown in FIG. 5b, and are used as a resistive element R.
以上のように、この実施例では、半導体基板上
に島状に分離形成されたN層52′,53′内に、
さらに、二重拡散によつてノーマリイ・オンのト
ランジスタT5や抵抗性素子RとなるJFETを形成
しており、各JFETは、前記N層52′,53′内
だけで構成されるようになつている。したがつ
て、この実施例では、先の2つの実施例(すなわ
ち、基板自体をも素子の一部として使用するも
の)のように、基板自体の電位が、JFETの動作
に伴つて変化してしまうことなく、基板自体、つ
まり、半導体層51′やP+層69…等は常に一定
の電位状態を保つことができる。このため、先の
2つの実施例では、同一基板上にその他の素子、
たとえば、FETT4等を形成することができなか
つたのに対し、この実施例ではFETT4等を同一
基板上に形成することができるようになつている
のである。このように、この実施例では、ノーマ
リイ・オンのFETT5や抵抗性素子Rと同一基板
上に、その他の素子、たとえば、FETT4をも形
成することができるため、素子数が第1および第
2の実施例よりも多いにもかかわらず、部品数や
工程は極端に増加することがなく、しかも動作は
第6図や第7図と同様のものが得られる。 As described above, in this embodiment, in the N layers 52' and 53' formed separately on the semiconductor substrate in the form of islands,
Furthermore, a normally-on transistor T5 and a JFET serving as a resistive element R are formed by double diffusion, and each JFET is constructed only within the N layers 52' and 53'. ing. Therefore, in this embodiment, as in the previous two embodiments (that is, in which the substrate itself is also used as part of the element), the potential of the substrate itself changes with the operation of the JFET. The substrate itself, that is, the semiconductor layer 51', the P + layer 69, etc., can always maintain a constant potential state without being stored. Therefore, in the previous two embodiments, other elements and
For example, whereas it was not possible to form FETT 4 , etc., in this embodiment, FETT 4 , etc. can be formed on the same substrate. As described above, in this embodiment, other elements such as FETT 4 can be formed on the same substrate as the normally-on FETT 5 and the resistive element R, so that the number of elements is the same as that of the first and second elements. Although the number of parts is larger than that of the second embodiment, the number of parts and steps do not increase significantly, and the operation is similar to that of FIGS. 6 and 7.
これまでは、これら2つの発明の半導体装置に
ついて、以上4つの実施例にもとづいて説明して
きたが、これら発明の構成は、以上の実施例に限
られるものではない。たとえば、光電変換素子ア
レイは、以上の実施例のように、FETやノーマ
リイ・オンのトランジスタの直上に設けられる必
要はなく、絶縁層上の、FETやノーマリイ・オ
ンのトランジスタからはずれた位置に設けられる
ようであつても構わない。また、光電変換素子ア
レイとして、第1の発明の実施例では2つの、第
2の発明の3つの実施例では3つの光電変換素子
が、それぞれ直列に接続されたものを使用してい
るが、この光電変換素子の数は少なくとも2つ以
上あれば、いくつであつてもかまわない。このよ
うに光電変換素子を、少なくとも2つ以上直列に
接続した光電変換素子アレイとして用いなければ
ならないのは、次のような理由からである。 Up to now, the semiconductor devices of these two inventions have been described based on the above four embodiments, but the configurations of these inventions are not limited to the above embodiments. For example, the photoelectric conversion element array does not need to be provided directly above the FET or normally-on transistor as in the above embodiments, but rather on an insulating layer at a position away from the FET or normally-on transistor. I don't care if it seems like it's going to happen. Further, as the photoelectric conversion element array, two photoelectric conversion elements are used in the embodiment of the first invention, and three photoelectric conversion elements are used in the three embodiments of the second invention, each connected in series. The number of photoelectric conversion elements may be any number as long as it is at least two. The reason why photoelectric conversion elements must be used as a photoelectric conversion element array in which at least two or more photoelectric conversion elements are connected in series is as follows.
(1) FET(T1,T2およびT4)をある程度以上低
抵抗にする、すなわち、導通状態とするために
は、そのFETのゲートスレツシユホールド電
極よりも1V程高いゲート電圧を必要とする。(1) In order to lower the resistance of the FET (T 1 , T 2 and T 4 ) to a certain level, that is, to make it conductive, a gate voltage that is about 1V higher than the gate threshold electrode of the FET is required. do.
(2) ノーマリイ・オンのトランジスタ(T3,T5
等)では、一般に、そのゲートスレツシヨホー
ルド電極よりも低い電極でもサブスレツシユホ
ールド電流が流れているため、これをリーク電
流程度まで下げる、すなわち、ほぼ完全に遮断
するためには、600mV以上のゲート電圧を必
要とする。(2) Normally-on transistors (T 3 , T 5
etc.), a subthreshold current generally flows even at an electrode lower than the gate threshold electrode, so in order to reduce this to the level of leakage current, that is, to almost completely cut it off, a voltage of 600 mV or more is required. Requires gate voltage.
(3) 不純物半導体薄膜のPIN接合あるいはPN接
合1つでは以上(1)、(2)項を満足する十分な電圧
が得られない。(3) A single PIN junction or PN junction of an impurity semiconductor thin film cannot provide sufficient voltage to satisfy the above (1) and (2).
以上のような理由から、これらの発明では、光
電変換素子を2つ以上直列に接続して1単位の光
電変換素子の出力を加算し、FETやノーマリ
イ・オンのトランジスタを完全に作動できるだけ
の出力を作ることのできる光電変換素子アレイを
形成してやることが不可欠となるのである。ま
た、この光電変換素子を直列に接続するにあたつ
ては、以上の実施例のように各光電変換素子の出
力電極同士を接続したり、1つの電極で兼用した
りしてもよいし、それ以上の方法として、たとえ
ば、先の実施例のようなPIN接合では、このPIN
単位をくりかえし積層して1つの素子とすること
もできる。以上の実施例では、このように構成さ
れた光電変換素子アレイの末端と、FETあるい
はノーマリイ・オンのトランジスタとの接続のた
めに、金属薄膜、透明導電膜等の導電性薄膜を使
用していたが、接続する相手によつてはP層ある
いはN層をそのまま延長して接続するようにして
もかまわない。また、以上の実施例では、絶縁層
上に形成される光電変換素子として、前述したよ
うに、アモルフアスシリコンや、レーザー溶融化
結晶法によるSi単結晶の薄膜を形成して使用して
いたが、下地であるFET等に損傷を与えないか、
あるいは、損傷を与えてもそれを回復できるので
あれば、Se、CdS等の他の材料を用いた光電変換
素子をしようとすることもできる。 For the above reasons, in these inventions, two or more photoelectric conversion elements are connected in series and the outputs of one unit of photoelectric conversion elements are added to generate an output sufficient to fully operate a FET or normally-on transistor. It is essential to form a photoelectric conversion element array that can produce In addition, when connecting these photoelectric conversion elements in series, the output electrodes of each photoelectric conversion element may be connected to each other as in the above embodiments, or one electrode may be used for both purposes. As a further method, for example, in PIN joining as in the previous embodiment, this PIN
Units can also be stacked repeatedly to form one element. In the above embodiments, a conductive thin film such as a metal thin film or a transparent conductive film was used to connect the end of the photoelectric conversion element array configured in this way to the FET or normally-on transistor. However, depending on the party to be connected, the P layer or N layer may be extended and connected as is. Furthermore, in the above embodiments, as described above, a thin film of amorphous silicon or Si single crystal formed by the laser melting crystallization method was used as the photoelectric conversion element formed on the insulating layer. , to avoid damaging the underlying FET, etc.
Alternatively, if the damage can be recovered even if it is damaged, a photoelectric conversion element using other materials such as Se or CdS can be used.
第1図の装置では、FETとして、二重拡散型
のMOSFETを使用し、第1の発明の実施例で
は、FETあるいはノーマリイ・オンのトランジ
スタとして、通常のMOSFETを使用し、さら
に、第2の発明の実施例ではノーマリイ・オンの
トランジスタや低としてJFETを使用している
が、それぞれ、ちがつたタイプのFETを使用す
ることも可能である。このことは、光電変換素子
についても同様であつて、第2の発明の実施例に
PN接合型の光電変換素子を使用したり、第1の
発明の実施例にPIN接合型の光電変換素子を使用
したりすることもできる。また、これらの発明で
は、以上の実施例で用いられていない素子を同一
基板上に形成することもできる。回路構成も、そ
れらの素子を含んだものとすることもできる。 In the device shown in FIG. 1, a double-diffused MOSFET is used as the FET, and in the embodiment of the first invention, a normal MOSFET is used as the FET or normally-on transistor. Although embodiments of the invention use JFETs as normally-on transistors and low transistors, it is possible to use different types of FETs. This also applies to photoelectric conversion elements, and in the embodiment of the second invention.
It is also possible to use a PN junction type photoelectric conversion element, or to use a PIN junction type photoelectric conversion element in the embodiment of the first invention. Further, in these inventions, elements not used in the above embodiments can also be formed on the same substrate. The circuit configuration can also include those elements.
要するに、第1の発明では、電界効果トランジ
スタのゲート・ソース間に、少なくとも、第1の
光電変換素子アレイが挿入されていて、スイツチ
ング装置の受光部となる半導体装置であつて、第
1の光電変換素子アレイと並列に接続されたノー
マリイ・オンのトランジスタと、このノーマリ
イ・オンのトランジスタのゲート・ソース間に挿
入された第2の光電変換素子アレイとをも備えて
おり、前記ノーマリイ・オンのトランジスタが前
記電界効果トランジスタと同一の半導体基板に形
成されているとともに、第1および第2の光電変
換素子アレイがこの半導体基板上に形成された絶
縁層の上に形成されており、第2の発明では、第
1の光電変換素子アレイとノーマリイ・オンのト
ランジスタとが並列に接続されているとともに、
このノーマリイ・オンのトランジスタのゲート・
ソース間には、第2の光電変換素子アレイと、前
記ノーマリイ・オンのトランジスタの蓄積電荷を
放電するための抵抗性素子とが並列に接続されて
おり、電界効果トランジスタのゲート・ソース間
に挿入されてスイツチング装置の受光部となる半
導体装置であつて、前記第1および第2の光電変
換素子アレイが、少なくとも前記ノーマリイ・オ
ンのトランジスタが形成された半導体基板上に、
絶縁層を介して形成されているのであれば、その
他の構成は特に限定されないのである。 In short, the first invention is a semiconductor device in which at least a first photoelectric conversion element array is inserted between the gate and source of a field effect transistor, and which serves as a light receiving section of a switching device. The photoelectric conversion element array also includes a normally-on transistor connected in parallel with the conversion element array, and a second photoelectric conversion element array inserted between the gate and source of the normally-on transistor. A transistor is formed on the same semiconductor substrate as the field effect transistor, and first and second photoelectric conversion element arrays are formed on an insulating layer formed on the semiconductor substrate, and a second photoelectric conversion element array is formed on an insulating layer formed on the semiconductor substrate. In the invention, the first photoelectric conversion element array and the normally-on transistor are connected in parallel, and
The gate of this normally on transistor
A second photoelectric conversion element array and a resistive element for discharging the accumulated charge of the normally-on transistor are connected in parallel between the sources, and are inserted between the gate and source of the field effect transistor. The first and second photoelectric conversion element arrays are arranged on a semiconductor substrate on which at least the normally-on transistor is formed, the semiconductor device serving as a light receiving part of a switching device.
Other configurations are not particularly limited as long as they are formed via an insulating layer.
以上に述べた第1の発明は、下記の効果を奏す
る。
The first invention described above has the following effects.
A スイツチング素子であるFETのスイツチン
グ動作が速やかで安定する。A. The switching operation of FET, which is a switching element, is fast and stable.
光遮断時にノーマリイ・オンのトランジスタ
が導通してFETのゲート・ソース間は短絡さ
れるようになり、その結果、残留電荷が速やか
に放電されてFETが速やかに動作し、また、
FETのドレイン又はソースに入力するトラン
ジエント雑音、信号による誤動作が妨げるとと
もに光照射時に光量が十分でない場合に両トラ
ンジスタがオンでもオフでもない状態となるこ
とが防止できFETの動作は安定したものとな
る。 When light is cut off, the normally-on transistor becomes conductive and the gate and source of the FET are shorted, resulting in the residual charge being quickly discharged and the FET operating quickly.
This prevents malfunctions caused by transient noise and signals input to the drain or source of the FET, and prevents both transistors from being neither on nor off when the amount of light is insufficient during light irradiation, ensuring stable FET operation. Become.
B 集積度が高くても製造工程は複雑化せず容易
に製造できる。B. Even if the degree of integration is high, the manufacturing process does not become complicated and can be manufactured easily.
ノーマリイ・オントランジスタとFETがか
なりの部分共通の工程で製造でき、第1、2の
光電変換素子アレイも共通の工程で作り込める
からである。 This is because the normally-on transistor and the FET can be manufactured through a common process to a large extent, and the first and second photoelectric conversion element arrays can also be manufactured through a common process.
C 素子数が多くとも組み立て工程数・部品点数
が少ないためコストが低くなると同時に信頼性
が高まる。C Even if the number of elements is large, the number of assembly steps and parts is small, resulting in lower costs and higher reliability.
FET、ノーマリイ・オンのトランジスタが
形成されている半導体基板上に第1、第2の光
電変換素子アレイが設けられており、多数の工
程や部品を必要とせず組み立て費用が安く、低
コストとなる。勿論、高価なDI基板を使う必
要もない。 The first and second photoelectric conversion element arrays are provided on a semiconductor substrate on which FETs and normally-on transistors are formed, and assembling costs are low because many processes and parts are not required. . Of course, there is no need to use an expensive DI board.
部品点数の個々の不良率の和が普通装置の不
良率であるから、部品点数が少ないと不良率は
低くなり、また、各組み立て工程の個々の損傷
率の和が普通装置の不良率であるから、組み立
て工程が少ないほど不良率が低くなる。 Since the sum of the individual defective rates of the number of parts is the defective rate of a normal device, the smaller the number of parts, the lower the defective rate, and the sum of the individual damage rates of each assembly process is the defective rate of a normal device. Therefore, the fewer the assembly steps, the lower the defective rate.
D 第1、第2の両光電変換素子アレイには共に
出力電圧の低下が防止されるために実用的な装
置と言える。D Since both the first and second photoelectric conversion element arrays are prevented from decreasing the output voltage, it can be said that this is a practical device.
FETやノーマリイ・オンのトランジスタが
形成されている半導体基板上に絶縁層を介して
第1、第2の光電変換素子アレイが設けられて
いて、光電変換素子アレイの出力リークが起こ
り難いのである。 The first and second photoelectric conversion element arrays are provided on a semiconductor substrate on which FETs and normally-on transistors are formed, with an insulating layer interposed therebetween, so that output leakage from the photoelectric conversion element arrays is difficult to occur.
E スイツチング素子であるFETの静電気破壊
が確実に妨げる。E: Electrostatic damage to FET, which is a switching element, will definitely prevent damage.
装置製造後の半導体基板の切り出しの際に既
にFETのゲート・ソース間にはノーマリイ・
オンのトランジスタで短絡状態にあるため、静
電気による絶縁ゲートの破壊は全く起こらなく
なると言つて過言ではない。 When cutting out the semiconductor substrate after manufacturing the device, there is already a normal wire between the gate and source of the FET.
It is no exaggeration to say that since the transistor is on and in a short-circuited state, the insulated gate will never be destroyed by static electricity.
そして、第2の発明は、下記の効果を奏する。 The second invention has the following effects.
a スイツチング素子であるFETの動作が速や
かで安定している。a The switching element FET operates quickly and stably.
光遮断時にノーマリイ・オンのトランジスタ
が導通してFETのゲート・ソース間短絡され
るようになり、その結果、残留電荷が速やかに
放電されてFETが速やかに動作し、また、
FETのドレイン又はソースに入力するトラン
ジエツト雑音、信号による誤動作が防げるとと
もに光照射時に光量が十分でない場合に両トラ
ンジスタがオンでもオフでもない状態となるこ
とが防止できFETの動作が安定したものとな
る。 When light is cut off, the normally-on transistor becomes conductive, shorting the gate and source of the FET, and as a result, the residual charge is quickly discharged, allowing the FET to operate quickly.
This prevents malfunctions due to transient noise and signals input to the drain or source of the FET, and also prevents both transistors from being neither on nor off when the amount of light is insufficient during light irradiation, resulting in stable FET operation. .
b 集積度が高くても製造工程は複雑化せず容易
に製造できる。b. Even if the degree of integration is high, the manufacturing process does not become complicated and can be manufactured easily.
ノーマリイ・オンのトランジスタが作り込ま
れた半導体基板の上に第1、2の両光電変換素
子アレイが共通の工程で作り込めるからであ
る。 This is because both the first and second photoelectric conversion element arrays can be fabricated in a common process on a semiconductor substrate in which normally-on transistors are fabricated.
c 素子数が多くても組み立て工程数・部品点数
が少ないためコストが低くなり、信頼性が高ま
る。c Even if the number of elements is large, the number of assembly steps and parts is small, resulting in lower costs and higher reliability.
ノーマリイ・オンのトランジスタが形成され
ている半導体基板上に第1、第2の光電変換素
子アレイが設けられており、多数の工程や部品
を必要としないのである。勿論、高価なDI基
板を使う必要はない。 The first and second photoelectric conversion element arrays are provided on a semiconductor substrate on which normally-on transistors are formed, and many steps and parts are not required. Of course, there is no need to use an expensive DI board.
部品点数の個々の不良率の和が装置としての
不良率であるから、部品点数が少ないほど不良
率は低くなるし、各組み立て工程の個々の損傷
率の和が装置としての不良率であるから、組み
立て工程が少ないほど不良率は低くなる。 Since the sum of the individual failure rates of the number of parts is the failure rate of the device, the smaller the number of parts, the lower the failure rate, and the sum of the individual damage rates of each assembly process is the failure rate of the device. , the fewer the assembly steps, the lower the defective rate.
d 第1、第2の両光電変換素子アレイは共に出
力電圧の低下が防止されるために実用的な装置
と言える。d Both the first and second photoelectric conversion element arrays can be said to be practical devices because a drop in output voltage is prevented.
ノーマリイ・オンのトランジスタが形成され
ている半導体基板上に両第1、第2の光電変換
素子アレイが絶縁層を介して設けらていて、光
電変換素子アレイの出力リークが起こり難いの
である。 Both the first and second photoelectric conversion element arrays are provided on the semiconductor substrate on which the normally-on transistors are formed, with an insulating layer interposed therebetween, making it difficult for output leakage of the photoelectric conversion element arrays to occur.
e 光遮断時の動作が非常に高速である。e Operation when light is interrupted is extremely fast.
光遮断時、ノーマリイ・オンのトランジスタ
の蓄積電荷が抵抗性素子で速やかに放電されノ
ーマリイ・オンのトランジスタが直ちに導通す
るからである。 This is because when light is interrupted, the accumulated charge in the normally-on transistor is quickly discharged by the resistive element, and the normally-on transistor immediately becomes conductive.
第1図は、この発明の基礎となる半導体装置の
具体的構造をあらわす説明図、第2図は、スイツ
チング装置の一般的な構成をあらわす回路図、第
3図は第1の発明の半導体装置の実施例の構造を
あらわす説明図、第4図は、この実施例の等価回
路図、第5図a,bは、それぞれ第2の発明の実
施例の等価回路図、第6図は、この実施例の要部
の構造をあらわす説明図、第7図および第8図
は、それぞれ、さらに別の実施例の要部をあらわ
す説明図である。
T1,T2,T4……電界高価トランジスタ、
DA1,DA2,DA3,DA4……光電変換素子アレ
イ、1,21,51……半導体基板、7,26,
61……絶縁層。
FIG. 1 is an explanatory diagram showing a specific structure of a semiconductor device that is the basis of this invention, FIG. 2 is a circuit diagram showing a general configuration of a switching device, and FIG. 3 is a semiconductor device of the first invention. FIG. 4 is an equivalent circuit diagram of this embodiment, FIGS. 5 a and b are equivalent circuit diagrams of the embodiment of the second invention, and FIG. FIGS. 7 and 8 are explanatory diagrams showing the structure of the main part of the embodiment, and FIGS. 7 and 8 are explanatory diagrams showing the main part of still another embodiment, respectively. T 1 , T 2 , T 4 ... electric field expensive transistors,
DA 1 , DA 2 , DA 3 , DA 4 ... Photoelectric conversion element array, 1, 21, 51 ... Semiconductor substrate, 7, 26,
61...Insulating layer.
Claims (1)
に、少なくとも、第1の光電変換素子アレイが挿
入されていて、スイツチング装置の受光部となる
半導体装置であつて、第1の光電変換素子アレイ
と並列に接続されたノーマリイ・オンのトランジ
スタと、このノーマリイ・オンのトランジスタの
ゲート・ソース間に挿入された第2の光電変換素
子アレイとをも備えており、前記ノーマリイ・オ
ンのトランジスタが前記電界効果トランジスタと
同一の半導体基板に形成されているとともに、第
1および第2の光電変換素子アレイがこの半導体
基板上に形成された絶縁層の上に形成されている
ことを特徴とする半導体装置。 2 第1の光電変換素子アレイとノーマリイ・オ
ンのトランジスタとが並列に接続されているとと
もに、このノーマリイ・オンのトランジスタのゲ
ート・ソース間には、第2の光電変換素子アレイ
と、前記ノーマリイ・オンのトランジスタの蓄積
電荷を放電するための抵抗性素子とが並列に接続
されており、電界効果トランジスタのゲート・ソ
ース間に挿入されてスイツチング装置の受光部と
なる半導体装置であつて、前記第1および第2の
光電変換素子アレイが、少なくとも前記ノーマリ
イ・オンのトランジスタが形成された半導体基板
上に、絶縁層を介して形成されていることを特徴
とする半導体装置。[Scope of Claims] 1. A semiconductor device comprising at least a first photoelectric conversion element array inserted between the gate and source of a field effect transistor and serving as a light receiving section of a switching device, wherein the first photoelectric conversion element array is inserted between the gate and source of a field effect transistor. It also includes a normally-on transistor connected in parallel with the element array, and a second photoelectric conversion element array inserted between the gate and source of the normally-on transistor, and the normally-on transistor is formed on the same semiconductor substrate as the field effect transistor, and the first and second photoelectric conversion element arrays are formed on an insulating layer formed on the semiconductor substrate. Semiconductor equipment. 2 A first photoelectric conversion element array and a normally on transistor are connected in parallel, and a second photoelectric conversion element array and a normally on transistor are connected between the gate and source of this normally on transistor. A semiconductor device, which is connected in parallel with a resistive element for discharging accumulated charge of an on-state transistor, and is inserted between the gate and source of a field effect transistor to serve as a light receiving section of a switching device, 1. A semiconductor device, wherein first and second photoelectric conversion element arrays are formed on a semiconductor substrate on which at least the normally-on transistor is formed, with an insulating layer interposed therebetween.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60246734A JPS62106660A (en) | 1985-11-01 | 1985-11-01 | semiconductor equipment |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60246734A JPS62106660A (en) | 1985-11-01 | 1985-11-01 | semiconductor equipment |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62106660A JPS62106660A (en) | 1987-05-18 |
| JPH0556871B2 true JPH0556871B2 (en) | 1993-08-20 |
Family
ID=17152850
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60246734A Granted JPS62106660A (en) | 1985-11-01 | 1985-11-01 | semiconductor equipment |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62106660A (en) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE68924209T2 (en) * | 1988-07-04 | 1996-04-04 | Sharp Kk | Optically controlled semiconductor arrangement. |
| JPH0748559B2 (en) * | 1988-11-30 | 1995-05-24 | シャープ株式会社 | Semiconductor device |
| US5223446A (en) * | 1988-11-30 | 1993-06-29 | Sharp Kabushiki Kaisha | Semiconductor device with a photodetector switching device grown on a recrystallized monocrystal silicon film |
| US6144718A (en) * | 1997-11-26 | 2000-11-07 | General Electric Company | Flexible cable connection for detector module |
| JP2004103559A (en) | 2002-07-15 | 2004-04-02 | Toshiba Corp | MEMS device |
| DE102017007683B4 (en) * | 2017-08-16 | 2020-05-07 | Azur Space Solar Power Gmbh | Receiver module |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58124222A (en) * | 1982-01-20 | 1983-07-23 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Substrate for semiconductor device |
| JPS5922360A (en) * | 1982-07-28 | 1984-02-04 | Matsushita Electric Works Ltd | Optical input mos type transistor |
-
1985
- 1985-11-01 JP JP60246734A patent/JPS62106660A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62106660A (en) | 1987-05-18 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |