(57)【要約】【課題】駆動電圧の変動による測定誤差を低減できる光センサ素子を提供する。【解決手段】基板２上に形成された光導電性を有する光感応膜８および当該光感応膜８に接する少なくとも１対の電極９〜１６をもってそれぞれ構成された、第１ないし第４の光検知部３〜６によって、互いの間に第１ないし第４の端子２１〜２４を介在させながら、ブリッジ回路を構成する。第２の端子２２と第４の端子２４との間に駆動電圧を印加しながら、第１の端子２１と第３の端子２３との間の電位差（出力電圧）を測定することによって、光センサ素子１に照射される光の照度が求められる。照射される光の照度に対する出力電流の変化率は、第１の光検知部３と第２の光検知部４との間で異なり、かつ第３の光検知部５と第４の光検知部６との間で異なるようにされ、検知精度を良くしたい光照度での出力電圧が０Ｖとなるように設計する。【選択図】図１
2015169634.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板上に形成された光導電性を有する光感応膜および当該光感応膜に接する少なくとも１対の電極をもってそれぞれ構成された、第１ないし第４の光検知部と、
を備え、
前記第１ないし第４の光検知部によってブリッジ回路を構成するように、
前記第１の光検知部と前記第２の光検知部とが第１の接続部を介して電気的に接続され、
前記第２の光検知部と前記第３の光検知部とが第２の接続部を介して電気的に接続され、
前記第３の光検知部と前記第４の光検知部とが第３の接続部を介して電気的に接続され、
前記第４の光検知部と前記第１の光検知部とが第４の接続部を介して電気的に接続され、
前記第１の接続部において、第１の端子が設けられ、
前記第２の接続部において、第２の端子が設けられ、
前記第３の接続部において、第３の端子が設けられ、
前記第４の接続部において、第４の端子が設けられ、
照射される光の照度に対する出力電流の変化率（以下、「電流変化率」という。）は、前記第１の光検知部と前記第２の光検知部との間で異なり、かつ前記第３の光検知部と前記第４の光検知部との間で異なる、
光センサ素子。
【請求項２】
前記第１の光検知部の電流変化率と前記第３の光検知部の電流変化率とが実質的に同等であり、前記第２の光検知部の電流変化率と前記第４の光検知部の電流変化率とが実質的に同等である、請求項１に記載の光センサ素子。
【請求項３】
前記第１の光検知部における前記１対の電極間の間隔と前記第２の光検知部における前記１対の電極間の間隔とが異なり、前記第３の光検知部における前記１対の電極間の間隔と前記第４の光検知部における前記１対の電極間の間隔とが異なる、請求項１または２に記載の光センサ素子。
【請求項４】
前記第１の光検知部における前記光感応膜の材質と前記第２の光検知部における前記光感応膜の材質とが異なり、前記第３の光検知部における前記光感応膜の材質と前記第４の光検知部における前記光感応膜の材質とが異なる、請求項１ないし３のいずれかに記載の光センサ素子。
【請求項５】
前記光感応膜は酸素元素を含み、前記第１の光検知部における前記１対の電極間の前記光感応膜内の酸素欠陥の密度と前記第２の光検知部における前記１対の電極間の前記光感応膜内の酸素欠陥の密度とが異なり、前記第３の光検知部における前記１対の電極間の前記光感応膜内の酸素欠陥の密度と前記第４の光検知部における前記１対の電極間の前記光感応膜内の酸素欠陥の密度とが異なる、請求項１ないし４のいずれかに記載の光センサ素子。
【請求項６】
少なくとも前記第１および第３の光検知部における前記電極または少なくとも前記第２および第４の光検知部における前記電極はＴｉを含む、請求項５に記載の光センサ素子。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれかに記載の光センサ素子を用い、前記第２および第４の端子間に駆動電圧を印加しながら、前記第１および第３の端子間の電位差を測定することによって、前記光センサ素子に照射される光の照度を求める、照度検出方法。
【請求項８】
請求項１ないし６のいずれかに記載の光センサ素子を製造する方法であって、
前記基板を用意する工程と、
前記基板上に、前記第１ないし第４の光検知部を形成する工程と、
備え、
前記光検知部を形成する工程は、前記光感応膜を形成する工程と、前記電極を形成する工程と、を含み、
さらに、前記電極を形成する工程の後、前記第１ないし第４の光検知部それぞれの電流変化率の関係を調整するため、前記光検知部を熱処理する工程を備える、
光センサ素子の製造方法。
【請求項９】
前記電極を形成する工程は、前記第２および第４の光検知部を構成する前記電極を形成する第１電極形成工程と、前記第１および第３の光検知部を構成する前記電極を形成する第２電極形成工程と、を含み、
前記光検知部を熱処理する工程は、前記第１電極形成工程および前記第２電極形成工程のうち、先に実施される電極形成工程で形成される電極によって与えられる光検知部を熱処理する第１熱処理工程と、後に実施される電極形成工程で形成される電極によって与えられる光検知部を熱処理する第２熱処理工程と、を含み、
前記第１熱処理工程は、前記第１電極形成工程と前記第２電極形成工程との間に実施され、
前記第１熱処理工程において付与される熱処理温度は、前記第２熱処理工程において付与される熱処理温度より高い、
請求項８に記載の光センサ素子の製造方法。
【請求項１０】
前記光検知部を熱処理する工程は、前記第２および第４の光検知部にレーザー光を照射する第１照射工程と、前記第１および第３の光検知部にレーザー光を照射する第２照射工程と、を含み、
前記第１照射工程で照射されるレーザー光の強度と前記第２照射工程で照射されるレーザー光の強度とは異なる、
請求項８に記載の光センサ素子の製造方法。
【請求項１１】
前記電極を形成する工程は、前記光感応膜を形成する工程の前に、前記基板上に前記第２および第４の光検知部または前記第１および第３の光検知部のための前記電極を形成する工程と、前記光感応膜を形成する工程の後に、前記光感応膜上に前記第１および第３の光検知部または前記第２および第４の光検知部のための前記電極を形成する工程と、を含み、
前記光検知部を熱処理する工程は、前記第１ないし第４の光検知部に対して一挙に実施される、
請求項８に記載の光センサ素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、光センサ素子およびその製造方法、ならびにこの光センサ素子を用いて実施される照度検出方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この発明にとって興味ある光センサ素子として、たとえば特開２０１０−２７６４８３号公報（特許文献１）に記載された紫外線検出素子がある。特許文献１には、基板上に、Ｔｉ等を含む櫛型電極が配置され、櫛型電極を覆うようにＭｇＸＺｎ１−ＸＯ（０≦Ｘ≦０．６）からなる紫外光吸収層を配置した、電流出力方式の紫外線検出素子が記載されている。この紫外線検出素子の光検出原理は、紫外線吸収層に光を照射することによって、紫外線吸収層内にキャリアを発生させ、このキャリアを駆動電圧の印加により外部回路に取り出し、出力電流として検出するものである。
【０００３】
特許文献１に記載の技術は、光センサ素子ごとの電気的特性のばらつき、より特定的には、出力電流のばらつきを小さくすることを目的としている。そのため、特許文献１では、櫛型電極が紫外光吸収層に埋まっている構造が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−２７６４８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載の技術では、駆動電圧の変動による出力電流の変動については有効な対策が講じられていない。そのため、特許文献１に記載の紫外線検出素子を用いる限り、駆動電圧の変動によってもたらされる測定誤差は、受忍せざるを得ないという状況である。駆動電圧の変動による測定誤差を許容できない場合には、高精度であるが、高価な電源を用意しなければならない。
【０００６】
そこで、この発明の目的は、上述したような問題を解決し得る光センサ素子およびその製造方法を提供しようとすることである。
【０００７】
この発明の他の目的は、上述した光センサ素子を用いて有利に実施される照度検出方法を提供しようとすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明に係る光センサ素子は、基板と、基板上に形成された光導電性を有する光感応膜および当該光感応膜に接する少なくとも１対の電極をもってそれぞれ構成された、第１ないし第４の光検知部と、を備える。第１ないし第４の光検知部は、これらによってブリッジ回路を構成するように、第１の光検知部と第２の光検知部とが第１の接続部を介して電気的に接続され、第２の光検知部と第３の光検知部とが第２の接続部を介して電気的に接続され、第３の光検知部と第４の光検知部とが第３の接続部を介して電気的に接続され、第４の光検知部と第１の光検知部とが第４の接続部を介して電気的に接続される。ここで、第１の接続部において、第１の端子が設けられ、第２の接続部において、第２の端子が設けられ、第３の接続部において、第３の端子が設けられ、第４の接続部において、第４の端子が設けられる。
【０００９】
そして、上述した技術的課題を解決するため、照射される光の照度に対する出力電流の変化率（以下、「電流変化率」という。）は、第１の光検知部と第２の光検知部との間で異なり、かつ第３の光検知部と第４の光検知部との間で異なることを特徴としている。
【００１０】
ここで、電流変化率とは、上述のように、照射される光の照度に対する出力電流の変化率のことをいうが、より詳細に言い換えると、照度の増加に伴う出力電流の増加倍率のことである。
【００１１】
各光検知部を構成する光導電型センサについて、そこに照射される光の照度をＰ、この照度Ｐを有する光が照射されたときに得られる出力電流をＩとしたとき、照度Ｐに対する出力電流Ｉの変化率、すなわち、ΔＩ／ΔＰは、０でない値を持つことになる。
【００１２】
この発明は、また、上述した光センサ素子を用いて実施される照度検出方法にも向けられる。この発明に係る照度検出方法では、第２および第４の端子間に駆動電圧を印加しながら、第１および第３の端子間の電位差（出力電圧）を測定することによって、すなわち、いわゆる電圧出力方式によって、光センサ素子に照射される光の照度が求められることを特徴としている。
【００１３】
上述のような電圧出力方式の場合、出力電圧が０Ｖになる光照度は、上記駆動電圧を供給するための電源電圧が変動しても、ほとんど変動しない。たとえば対をなす電極の重なり長さを調整することにより、出力電圧が０Ｖになる光照度を自由に変えることができる。したがって、検知精度を良くしたい光照度での出力電圧が０Ｖとなるように設計すれば、このような光照度を高い検知精度で測定することができる。
【００１４】
好ましくは、第１の光検知部の電流変化率と第３の光検知部の電流変化率とが実質的に同等であり、第２の光検知部の電流変化率と第４の光検知部の電流変化率とが実質的に同等である。ここで、「実質的に同等」とは、次のように定義される。
【００１５】
光検知部の電流変化率を、前述のように、ΔＩ／ΔＰで表わしたとき、この表示方法に従えば、
第１の光検知部の電流変化率は、ΔＩ１／ΔＰ１、
第２の光検知部の電流変化率は、ΔＩ２／ΔＰ２、
第３の光検知部の電流変化率は、ΔＩ３／ΔＰ３、および
第４の光検知部の電流変化率は、ΔＩ４／ΔＰ４
で表わされる。
【００１６】
前述した、「第１の光検知部の電流変化率と第３の光検知部の電流変化率とが実質的に同等であり、第２の光検知部の電流変化率と第４の光検知部の電流変化率とが実質的に同等である」とは、「ΔＩ１／ΔＰ１」と「ΔＩ３／ΔＰ３」との差、および「ΔＩ２／ΔＰ２」と「ΔＩ４／ΔＰ４」との差が、|ΔＩ１／ΔＰ１−ΔＩ２／ΔＰ２｜の３０％以下であり、かつ｜ΔＩ３／ΔＰ３−ΔＩ４／ΔＰ４｜の３０％以下であることを言う。
【００１７】
なお、好ましくは、「ΔＩ１／ΔＰ１」と「ΔＩ３／ΔＰ３」との差、および「ΔＩ２／ΔＰ２」と「ΔＩ４／ΔＰ４」との差は、|ΔＩ１／ΔＰ１−ΔＩ２／ΔＰ２｜の１０％以下であり、かつ｜ΔＩ３／ΔＰ３−ΔＩ４／ΔＰ４｜の１０％以下とされる。
【００１８】
この発明において、第１の光検知部と第２の光検知部との間、および第３の光検知部と第４の光検知部との間で、それぞれ、前述したような電流変化率の差異を実現するため、第１の好ましい実施態様では、第１の光検知部における１対の電極間の間隔と第２の光検知部における１対の電極間の間隔とが異なり、第３の光検知部における１対の電極間の間隔と第４の光検知部における１対の電極間の間隔とが異なる、といった構成が採用される。
【００１９】
あるいは、前述したような電流変化率の差異を実現するため、第２の好ましい実施態様では、第１の光検知部における光感応膜の材質と第２の光検知部における光感応膜の材質とが異なり、第３の光検知部における光感応膜の材質と第４の光検知部における光感応膜の材質とが異なる、といった構成が採用される。
【００２０】
あるいは、前述したような電流変化率の差異を実現するため、第３の好ましい実施態様では、光感応膜は酸素元素を含み、第１の光検知部における１対の電極間の光感応膜内の酸素欠陥の密度と第２の光検知部における１対の電極間の光感応膜内の酸素欠陥の密度とが異なり、第３の光検知部における１対の電極間の光感応膜内の酸素欠陥の密度と第４の光検知部における１対の電極間の光感応膜内の酸素欠陥の密度とが異なる、といった構成が採用される。
【００２１】
上述した第３の好ましい実施態様では、少なくとも第１および第３の光検知部における電極または少なくとも第２および第４の光検知部における電極はＴｉを含むことがより好ましい。Ｔｉは、熱処理時に光感応膜内の酸素を奪いやすいため、光感応膜内に、酸素欠陥を効率的に形成することができるためである。
【００２２】
なお、上述した第１ないし第３の好ましい実施態様は、いずれか１つが選択的に採用されるだけでなく、２以上の実施態様が組み合わされて採用される場合もあり得る。
【００２３】
この発明は、さらに、上述した光センサ素子を製造する方法にも向けられる。
【００２４】
この発明に係る光センサ素子の製造方法は、基板を用意する工程と、基板上に、第１ないし第４の光検知部を形成する工程と、備え、光検知部を形成する工程は、光感応膜を形成する工程と、電極を形成する工程と、を含み、さらに、電極を形成する工程の後、第１ないし第４の光検知部の各々の電流変化率間の関係を調整するため、光検知部を熱処理する工程を備えることを特徴としている。
【００２５】
上述した熱処理工程に関連して、この発明に係る光センサ素子の製造方法には、以下のようないくつかの実施態様がある。
【００２６】
第１の実施態様では、電極を形成する工程は、第２および第４の光検知部のための電極を形成する第１電極形成工程と、第１および第３の光検知部のための電極を形成する第２電極形成工程と、を含み、光検知部を熱処理する工程は、第１電極形成工程および第２電極形成工程のうち、先に実施される電極形成工程で形成される電極によって与えられる光検知部を熱処理する第１熱処理工程と、後に実施される電極形成工程で形成される電極によって与えられる光検知部を熱処理する第２熱処理工程と、を含み、第１熱処理工程は、第１電極形成工程と第２電極形成工程との間に実施され、第１熱処理工程において付与される熱処理温度は、第２熱処理工程において付与される熱処理温度より高くされる。
【００２７】
上述の第１の実施態様によれば、第１の熱処理工程で付与される、より高い熱処理温度は、先に実施される電極形成工程で形成された電極を備える光検知部に対してのみ及ぼされる。このように熱処理温度を変えることにより、光感応膜において形成される酸素欠陥の数を変えることができるので、第２および第４の光検知部の電流変化率を、それぞれ、第１および第３の光検知部の電流変化率と異ならせることができる。
【００２８】
第２の実施態様では、光検知部を熱処理する工程は、第２および第４の光検知部にレーザー光を照射する第１照射工程と、第１および第３の光検知部にレーザー光を照射する第２照射工程と、を含み、第１照射工程で照射されるレーザー光の強度と第２照射工程で照射されるレーザー光の強度とが異ならされる。
【００２９】
上述の第２の実施態様によれば、照射されるレーザー光の強度の差によって、第２および第４の光検知部と第１および第３の光検知部との間で、光感応膜内に形成される酸素欠陥の数を変えることができるので、第２および第４の光検知部の電流変化率を、それぞれ、第１および第３の光検知部の電流変化率と異ならせることができる。
【００３０】
第３の実施態様では、電極を形成する工程は、光感応膜を形成する工程の前に、基板上に第２および第４の光検知部または第１および第３の光検知部のための電極を形成する工程と、光感応膜を形成する工程の後に、光感応膜上に第１および第３の光検知部または第２および第４の光検知部のための電極を形成する工程と、を含み、光検知部を熱処理する工程は、第１ないし第４の光検知部に対して一挙に実施される。
【００３１】
第３の実施態様によれば、第２および第４の光検知部または第１および第３の光検知部のための電極は、光感応膜中に位置し、第１および第３の光検知部または第２および第４の光検知部のための電極は、光感応膜の表面上に位置する。そのため、光感応膜を形成する工程の後に形成された光検知部のための電極の各側面間には光感応膜は存在しないが、光感応膜を形成する工程の前に形成された光検知部のための電極の各側面間には光感応膜が存在する。したがって、熱処理の結果、光感応膜を形成する工程の前に形成された光検知部のための電極の各側面間において、光感応膜により多くの酸素欠陥を生じさせ得ることから、第２および第４の光検知部の電流変化率と第１および第３の光検知部の電流変化率とを異ならせることができる。
【発明の効果】
【００３２】
この発明に係る光センサ素子を用いて光の照度を求めるにあたって、第２および第４の端子間に駆動電圧を印加しながら、第１および第３の端子間の電位差（出力電圧）を測定するといった、電圧出力方式によって、光センサ素子に照射される光の照度が求められる。この場合、この発明に係る光センサ素子によれば、第２の光検知部の電流変化率が第１の光検知部の電流変化率と異なり、かつ第４の光検知部の電流変化率が第３の光検知部の電流変化率と異なるので、光照度の変化に伴い出力電圧を変化させることができ、所定の光照度において出力電圧０Ｖを通過させることができる。したがって、検知精度を良くしたい光照度での出力電圧が０Ｖとなるように光センサ素子を設計すれば、駆動電圧が変動しても、光照度を高い検知精度で測定することができる。そのため、精度の高い高価な電源を必要とせず、光センサ素子を安価に実用することができる。
【００３３】
また、この発明に係る光センサ素子の製造方法によれば、熱処理によって所望の電流変化率を第１ないし第４の光検知部において得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】この発明の第１の実施形態による光センサ素子１を示す平面図である。
【図２】図１の線Ａ−Ｂに沿う断面図である。
【図３】図１の線Ｃ−Ｄに沿う断面図である。
【図４】図１に示した光センサ素子１の等価回路および当該光センサ素子１を用いて実施される照度検出方法において適用される照度検出回路を示す図である。
【図５】この発明に係る光センサ素子において構成される光導電型センサ３１の基本原理を説明するための図である。
【図６】図５に示した光感応膜３２のバンド図である。
【図７】実験において作製した電極間隔が６μｍの光導電型センサ４１ａの平面図である。
【図８】実験において作製した電極間隔が１０μｍの光導電型センサ４１ｂの平面図である。
【図９】図７および図８にそれぞれ示した光導電型センサ４１ａおよび４１ｂのＩ−Ｐ（出力電流−光照度）特性を示す図である。
【図１０】実験において作製した光センサ素子１のＶ−Ｐ（出力電圧−光照度）特性を示す図である。
【図１１】実験において比較例として作製した、電極間隔１０μｍ、電極重なり長さが９３０μｍの、図７に示すような構造の光導電型センサについて、電源電圧を変動させた場合のＩ−Ｐ（出力電流−光照度）特性を示す図である。
【図１２】実験において作製した光センサ素子１について、電源電圧を変動させた場合のＶ−Ｐ（出力電圧−光照度）特性を示す図である。
【図１３】この発明の第２の実施形態による光センサ素子１ａを示す、図２に対応する断面図である。
【図１４】この発明の第３の実施形態による光センサ素子１ｂを示す断面図であり、第１の光検知部を通る断面および第２の光検知部を通る断面を併せて示している。
【図１５】光センサ素子の製造方法についての変形例を説明するための断面図である。
【図１６】光センサ素子の製造方法についての他の変形例を説明するための断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
図１ないし図３を参照して、この発明の第１の実施形態による光センサ素子１について説明する。なお、図１では、光センサ素子１に備える要素について、外観では見えない内部に存在するものをも透視された状態で図示されている。
【００３６】
光センサ素子１は、基板２と、基板２上に構成された第１ないし第４の光検知部３〜６と、第１ないし第４の光検知部３〜６を覆うように基板２上に形成された保護膜７とを備えている。
【００３７】
基板２は、たとえばガラスからなる。この光センサ素子１が基板２を通して光を検知する場合には、基板２としては、透明なガラス基板が用いられる。保護膜側７から光を検知する場合には、基板２は透明でなくてもよい。
【００３８】
光検知部３〜６は、基板２上に形成された光導電性を有する光感応膜８と光感応膜８に接する電極９〜１６とによって構成される。より詳細には、第１の光検知部３は、光感応膜８ならびに対をなす電極９および１０によって構成される。第２の光検知部４は、光感応膜８ならびに対をなす電極１１および１２によって構成される。第３の光検知部５は、光感応膜８ならびに対をなす電極１３および１４によって構成される。第４の光検知部６は、光感応膜８ならびに対をなす電極１５および１６によって構成される。
【００３９】
この実施形態では、電極９〜１６は、基板２上に形成され、光感応膜８によって覆われた状態となっている。
【００４０】
上述の第１の光検知部３における電極９および１０は、互いに他のものの間に挿入された複数の電極指を有する櫛型をなしている。櫛型の電極９および１０は、たとえば第２の光検知部４における電極１１および１２に比べて、複数の電極指９および１０のうち隣接する電極指同士の重なり長さが足し合わされることにより、電極の重なり長さをより長くとることができる。第３の光検知部５における電極１３および１４についても、同様の櫛型をなしている。
【００４１】
光感応膜８は、所定の光を吸収し、電子・ホールを形成する材料であれば、どのような材料から構成されてもよい。光感応膜８の材料は、紫外線検知をする場合には、バンドギャップが３．２ｅＶ程度のＺｎＯ、Ｉｎ２Ｏ３、ＳｎＯ２などが用いられる。また、光感応膜８の材料は、可視光検知をする場合には、バンドギャップ１．７ｅＶ程度のアモルファスＳｉなどが用いられる。上述した材料のうち、酸化物のＺｎＯ、Ｉｎ２Ｏ３、ＳｎＯ２などは、キャリアを再結合させる欠陥として、酸素欠陥を有している。なお、アモルファスＳｉは、酸化物でないため、キャリアを再結合させる欠陥として、酸素欠陥ではなく構造欠陥を有している。
【００４２】
電極９〜１６の材料としては、電気を導通するものであれば、どのようなものでもよいが、光感応膜８とオーミックコンタクトを得る材料であることが望ましい。また、光感応膜８との密着性が良好な材料であることが望ましい。これらの要望を満たし得るものとして、たとえば、ＴｉまたはＰｔがある。また、電極９〜１６のすべてが共通する材料から構成されても、あるいは、たとえば、第１および第３の光検知部３および５のための電極９、１０、１３および１４と、第２および第４の光検知部４および６のための電極１１、１２、１５および１６と、の間で材料を異ならせてもよい。
【００４３】
保護膜７の材料としては、耐湿性の観点からは、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＮなどが好ましく、外力緩和の観点からは、樹脂が好ましい。保護膜７は、また、樹脂／ＳｉＯ２などの積層構造としてもよい。保護膜７を通して光検知する場合には、保護膜７の材料としては、検知する光波長領域において光吸収係数ができるだけ小さいものであることが望ましい。
【００４４】
上述した第１ないし第４の光検知部３〜６は、図４に示すように、ブリッジ回路を構成するように電気的に接続される。より具体的には、第１の光検知部３と第２の光検知部４とは、第１の接続部１７を介して電気的に接続される。第２の光検知部４と第３の光検知部５とは、第２の接続部１８を介して電気的に接続される。第３の光検知部５と第４の光検知部６とは、第３の接続部１９を介して電気的に接続される。第４の光検知部６と第１の光検知部３とは、第４の接続部２０を介して電気的に接続される。なお、図１において、これら接続部１７〜２０に相当する部分が、それぞれ、「１７」〜「２０」の参照符号で示されている。
【００４５】
上述した第１ないし第４の接続部１７〜２０において、それぞれ、第１ないし第４の端子２１〜２４が与えられる。この実施形態では、端子２１〜２４は、図３からわかるように、光感応膜８および保護膜７の特定の部分を除去して露出した接続部１７〜２０の各一部によって与えられたものである。しかしながら、接続部１７〜２０の各一部と電気的に接続されるように、上記除去部分にはんだ等の導電性材料を導入し、導電性材料が導入された接続部１７〜２０を端子２１〜２４としてもよい。
【００４６】
光センサ素子１では、図１からわかるように、第１の光検知部３のための櫛型電極９および１０に備える複数の電極指と、第３の光検知部５のための櫛型電極１３および１４に備える複数の電極指とが、互いに同方向に向けられた状態で配列され、電極９および１０を位置させる領域と電極１３および１４を位置させる領域との間のスペースに、第２の光検知部４のための電極１１および１２ならびに第４の光検知部６のための電極１５および１６が配置される。このような配置は、電極９〜１６を配置するために必要な面積が抑えられ、光センサ素子１の小型化にとって有利である。
【００４７】
このような光センサ素子１において、ΔＩ／ΔＰ（照度に対する出力電流の変化率）を電流変化率と略称したとき、第２の光検知部４の電流変化率が第１の光検知部３の電流変化率と異ならされ、かつ第４の光検知部６の電流変化率が第３の光検知部５の電流変化率と異ならされる。電流変化率は、照度の増加に伴う出力電流の増加倍率のことである。電流変化率が互いに異なるということについて、第１の光検知部３および第２の光検知部４を例にとって、より具体的に説明すると、以下のとおりである。
【００４８】
照度が１ｍＷ／ｃｍ２のとき、第１の光検知部３では出力電流が１０−６Ａであり、第２の光検知部４では出力電流が１０−６Ａであるとする。次に、照度が２ｍＷ／ｃｍ２になったとき、第１の光検知部３では出力電流がたとえば２倍の２×１０−６Ａとなったが、第２の光検知部４では出力電流がたとえば５倍の５×１０−６Ａとなったとする。このような状況にあるとき、第１の光検知部３と第２の光検知部４とで、照射される光の照度に対する出力電流の変化率、すなわち、電流変化率が互いに異なるということになる。上記の例において、仮に、照度が２ｍＷ／ｃｍ２になったとき、第１の光検知部３では出力電流が２倍の２×１０−６Ａとなり、第２の光検知部４でも出力電流が同じ２倍の２×１０−６Ａとなったとすれば、電流変化率は互いに、２倍で同じであり、電流変化率が互いに異なるとは言わない。
【００４９】
この実施形態では、上述したような電流変化率の差異を得るため、第１の光検知部３における１対の電極９および１０間の間隔に比べて、第２の光検知部４における１対の電極１１および１２間の間隔が狭くされ、かつ、第３の光検知部５における１対の電極１３および１４間の間隔に比べて、第４の光検知部６における１対の電極１５および１６間の間隔が狭くされる。ここで、「間隔」とは、１対の電極の対向する面間の距離に対応する。
【００５０】
このことについて、以下に実験例をも交えて説明する。なお、電極間の間隔が狭いほど、出力電流の絶対値が大きくなる。
【００５１】
光センサ素子１において、光検知部３〜６の各々は、以下に図５および図６を参照して基本原理を説明する光導電型センサ３１を構成している。
【００５２】
図５に示すように、光導電型センサ３１は、光感応膜３２と、光感応膜３２に接する１対の電極３３および３４と、を備えている。光感応膜３２に、光３５が照射されると、図５および図６に示すようなキャリア（電子３６・ホール３７）が発生する。キャリア３６および３７は、電極３３および３４間に発生した電界やキャリア濃度分布による拡散により移動し、再結合せずに、電極３３または３４にたどり着いたものが、電流として外部に出力される。光３５の照度が高くなると、発生するキャリア３６および３７が増えるため、出力電流も大きくなる。また、一定照度においては、光感応膜３２内での再結合量が大きいほど、出力電流は小さくなる。
【００５３】
本件発明者は、以下のような実験を実施した。
【００５４】
［実験例１］
図７および図８は、それぞれ、この実験において試料として作製した光導電型センサ４１ａおよび４１ｂを示す平面図である。光導電型センサ４１ａおよび４１ｂにおいて、光感応膜として、ともに紫外線検知用ＺｎＯ感応膜４２を用いた。ＺｎＯ感応膜４２上には、図７に示した光導電型センサ４１ａでは、電極間隔が６μｍ、電極重なり長さが３５４０μｍの１対の櫛型電極４３ａおよび４４ａを形成した。ＺｎＯ感応膜４２上には、図８に示した光導電型センサ４１ｂでは、電極間隔が１０μｍ、電極重なり長さが３５４０μｍの１対の櫛型電極４３ｂおよび４４ｂを形成した。ここで、電極重なり長さとは、隣接する櫛型電極４３ａに備えられた電極指および櫛型電極４４ａに備えられた電極指の対向する部分の長さを、足し合わせたものである。
【００５５】
これら光導電型センサ４１ａおよび４１ｂにおいて、電極４３ａおよび４４ａ間、ならびに電極４３ｂおよび４４ｂ間には、それぞれ、固定電圧源４５から３Ｖの固定電圧を印加した状態で、光照度を変化させながら、電流計４６にて出力電流を測定した。これによって得られたＩ−Ｐ（出力電流−光照度）特性が図９に示されている。
【００５６】
図９において、光導電型センサ４１ａの特性が「電極間隔６μｍ」によって示され、光導電型センサ４１ｂの特性が「電極間隔１０μｍ」によって示されている。図９から、同じ光照度での出力電流［Ａ］について比較すると、「電極間隔６μｍ」の光導電型センサ４１ａは、「電極間隔１０μｍ」の光導電型センサ４１ｂより大きいことがわかる。その差は１桁を超えている。
【００５７】
図９では、「電極間隔６μｍ」と「電極間隔１０μｍ」との間で、傾きの差があまりないように見えるが、図９の縦軸には出力電流が対数目盛で表示されていることを考慮すれば、前述した電流変化率（ΔＩ／ΔＰ）については、「電極間隔６μｍ」の光導電型センサ４１ａと「電極間隔１０μｍ」の光導電型センサ４１ｂとで異なることがわかる。
【００５８】
このことは、前述したように、図１ないし図３に示した光センサ素子１において、第１の光検知部３における１対の電極９および１０間の間隔に比べて、第２の光検知部４における１対の電極１１および１２間の間隔が狭くされ、かつ、第３の光検知部５における１対の電極１３および１４間の間隔に比べて、第４の光検知部６における１対の電極１５および１６間の間隔が狭くされることによって、第２の光検知部４の電流変化率が第１の光検知部３の電流変化率と異ならされ、かつ第４の光検知部６の電流変化率が第３の光検知部５の電流変化率と異ならされることを裏付けるものである。
【００５９】
この光センサ素子１では、第１の光検知部３の電流変化率と第３の光検知部５の電流変化率とが実質的に同等であり、第２の光検知部４の電流変化率と第４の光検知部６の電流変化率とが実質的に同等である。すなわち、第１の光検知部３における１対の電極９および１０間の間隔と、第３の光検知部５における１対の電極１３および１４間の間隔と、は実質的に同等とされ、第２の光検知部４における１対の電極１１および１２間の間隔と、第４の光検知部６における１対の電極１５および１６間の間隔と、は実質的に同等とされる。
【００６０】
この光センサ素子１を用いて、そこに照射される光の照度を求めるには、図４に示すように、第２および第４の端子２２および２４間に駆動電圧を印加するように固定電圧源２５を接続しながら、第１および第３の端子２１および２３間の電位差が電圧計２６によって測定される。これが電圧出力方式による照度検出方法である。なお、図４に示した照度検出回路では図示されないが、必要に応じて、ノイズ除去回路や増幅回路等が付加されてもよい。他方、図７または図８に示した電流計４６によるものが電流出力方式による照度検出方法である。
【００６１】
次に、電圧出力方式による測定の方が、電流出力方式による測定より優れていることを確認するため、以下のような実験を行なった。
【００６２】
［実験例２］
図１ないし図３を参照して説明した光センサ素子１を以下のようにして作製した。
【００６３】
厚さ０．３５ｍｍのガラス基板２上に、フォトレジストで電極用リフトオフパターンを形成した。次に、電子ビーム蒸着法で、厚さ５０ｎｍの電極９〜１６となるべきＴｉ膜を形成した後、有機溶剤中でリフトオフを行なうことによって、電極９〜１６を形成した。次に、高周波マグネトロンスパッタ法を用いて、光感応膜７としてのＺｎＯ薄膜を厚さ１４０ｎｍで形成し、引き続き、保護膜７としてのＳｉＯ２薄膜を厚さ３００ｎｍで形成した。
【００６４】
次に、熱処理としての２９０℃、２時間のアニール処理を行ない、その後、フォトレジストでエッチングパターンを形成し、端子２１〜２４となるべき部分を被覆しているＳｉＯ２薄膜からなる保護膜７の一部およびＺｎＯ薄膜からなる光感応膜８の一部をエッチングで除去した。
【００６５】
このようにして、試料となる光センサ素子１を作製した。この光センサ素子１において、第１の光検知部３における電極９および１０ならびに第３の光検知部５における電極１３および１４については、電極間隔を１０μｍ、電極重なり長さを９３０μｍとし、第２の光検知部４における電極１１および１２ならびに第４の光検知部６における電極１５および１６については、電極間隔を６μｍ、電極重なり長さを２０μｍとした。
【００６６】
次に、上記試料としての光センサ素子１について、図４に示すような照度検出回路を用いて、光照度の検知実験を実施した。ここで、図４に示した第２および第４の端子２２および２４間に３Ｖの駆動電圧を固定電圧源２５から印加しながら、照度１〜１０ｍＷ／ｃｍ２の紫外（ＵＶ）光を１ｍＷ／ｃｍ２刻みでガラス基板２側から照射し、それぞれの照度において、第１および第３の端子２１および２３間の出力電圧を電圧計２６によって測定した。その結果が図１０に示されている。図１０からわかるように、出力電圧の値から、光照度を検知することができる。
【００６７】
この実験例では、光センサ素子１がＵＶ照度５ｍＷ／ｃｍ２付近を精度良く検知し得るように設計したため、ＵＶ照度が５ｍＷ／ｃｍ２となったときの出力電圧が０Ｖになるようにした。
【００６８】
次に、電源電圧が±１０％変動した場合の、ＵＶ照度５ｍＷ／ｃｍ２付近での検知精度を、電圧出力方式と電流出力方式とで比較した。電圧出力方式の検知精度を求めるための素子としては、上述した光センサ素子１を用いた。他方、電流出力方式の検知精度を求めるための素子としては、図７または図８に示すような構造の光導電型センサ４１ａまたは４１ｂを用い、電極間隔を１０μｍ、電極重なり長さを９３０μｍとした。
【００６９】
電流出力方式において、
（１）ＵＶ照度４ｍＷ／ｃｍ２では、出力電流が３．７１Ｅ−８Ａとなったが、電源電圧が±１０％変動した場合、３．７１Ｅ−８Ａの出力電流は、ＵＶ照度３．７〜４．４ｍＷ／ｃｍ２の範囲で検知され、
（２）ＵＶ照度５ｍＷ／ｃｍ２では、出力電流が４．８５Ｅ−８Ａとなったが、電源電圧が±１０％変動した場合、４．８５Ｅ−８Ａの出力電流は、ＵＶ照度４．６〜５．４ｍＷ／ｃｍ２の範囲で検知され、
（３）ＵＶ照度６ｍＷ／ｃｍ２では、出力電流が６．１８Ｅ−８Ａとなったが、電源電圧が±１０％変動した場合、６．１８Ｅ−８Ａの出力電流は、ＵＶ照度５．６〜６．５ｍＷ／ｃｍ２の範囲で検知された。
【００７０】
このように電源電圧が±１０％変動した場合の電流出力方式の素子のＩ−Ｐ（出力電流−光照度）特性をグラフで示すと、図１１のようになった。
【００７１】
他方、電圧出力方式において、
（１）ＵＶ照度４ｍＷ／ｃｍ２では、出力電圧が０．１２Ｖとなったが、電源電圧が±１０％変動した場合、０．１２Ｖの出力電圧は、ＵＶ照度３．９〜４．１ｍＷ／ｃｍ２の範囲で検知され、
（２）ＵＶ照度５ｍＷ／ｃｍ２では、出力電圧が０Ｖとなったが、電源電圧が±１０％変動した場合であっても、０Ｖの出力電圧は、ＵＶ照度５ｍＷ／ｃｍ２で検知され、
（３）ＵＶ照度が６ｍＷ／ｃｍ２では、出力電圧が−０．１２Ｖとなったが、電源電圧が±１０％変動した場合、−０．１２Ｖの出力電圧は、ＵＶ照度５．９〜６．２ｍＷ／ｃｍ２の範囲で検知された。
【００７２】
このように電源電圧が±１０％変動した場合の電圧出力方式の素子のＶ−Ｐ（出力電圧−光照度）特性をグラフで示すと、図１２のようになった。
【００７３】
図１１と図１２とを比較すればわかるように、上記した少なくともＵＶ照度４〜６ｍＷ／ｃｍ２の範囲においては、電源電圧の変動が生じたとしても、電圧出力方式の方が電流出力方式よりも検知精度が良くなる。電圧出力方式において、高い検知精度が得られるのは、以下の理由による。
【００７４】
この発明に係る光センサ素子１では、第２の光検知部４の電流変化率が第１の光検知部３の電流変化率とは異なり、かつ第４の光検知部６の電流変化率が第３の光検知部５の電流変化率とは異なるので、光照度が高くなるにつれて、第１の光検知部３と第２の光検知部４との間の第１の端子２１での電位と、第３の光検知部５と第４の光検知部６との間の第３の端子２３での電位と、の差を、所定の光照度において０Ｖに近づけることができる。図１２から明らかなように、出力電圧が０Ｖ付近では、駆動電圧が変動したとしても、出力電圧の誤差が小さくなっている。したがって、検知精度を良くしたい光照度での出力電圧が０Ｖとなるように設計すれば、駆動電圧の変動による測定誤差を抑制することができる。
【００７５】
上述の実験例では、光センサ素子１がＵＶ照度５ｍＷ／ｃｍ２付近を精度良く検知し得るようにするため、ＵＶ照度が５ｍＷ／ｃｍ２となったときの出力電圧が０Ｖになるようにした。このように、出力電圧が０ＶになるＵＶ照度は、電源電圧が変動しても、出力電圧が変動しない。出力電圧が０ＶになるＵＶ照度は、光検知部３〜６の各々における電極９〜１６の重なり長さを変えることによって自由に設計できる。したがって、検知精度を良くしたいＵＶ照度の出力電圧が０Ｖとなるように設計することが可能である。
【００７６】
一般に、光センサ素子の製造工程において、光感応膜を形成した後の適当な工程で熱処理が施される。前述した実験例２における「２９０℃、２時間のアニール処理」はこの熱処理に相当する。熱処理は、光感応膜内における電極近傍での酸素欠陥を増やし、そのため、光検知部の出力電流の絶対値を大きくするように働く。この熱処理に際して、電極が既に形成され、この電極がＴｉを含んでいると、電極が光感応膜内の酸素をより奪いやすくなるため、酸素欠陥をより効率的に形成できることがわかっている。したがって、後述する実施形態において具体的に説明するように、熱処理は、光検知部の電流変化率調整のためにも寄与させることができる。
【００７７】
上述のように、電極がＴｉを含んでいると、電極が光感応膜内の酸素をより奪いやすくなるため、光感応膜内に酸素欠陥をより効率的に形成でき、結果として、電流変化率を変えることができる。このことから、Ｔｉを含む電極は、第１および第３の光検知部３および５において採用されるか、第２および第４の光検知部４および６において採用されるか、いずれか一方で十分である。いずれか他方の光検知部では、Ｔｉを含まず、たとえばＰｔを含む電極が採用されてもよい。
【００７８】
なお、図１ないし図３を参照して説明した光センサ素子１の場合には、基本的には、電極間隔の差異によって、第１および第３の光検知部３および５と第２および第４の光検知部４および６との間での電流変化率の差異を生じさせたが、これに加えて、熱処理による電流変化率調整を行なうようにしてもよい。
【００７９】
次に、図１３を参照して、この発明の第２の実施形態による光センサ素子１３ａについて説明する。図１３は、図２に対応する断面図である。図１３において、図２に示した要素に相当する要素には同様の参照符号を付し、重複する説明を省略する。
【００８０】
前述の図２に示した光センサ素子１では、電極９〜１６が、基板２上において光感応膜８内に埋まるように形成されたが、図１３に示した光センサ素子１ａでは、電極９〜１６が光感応膜８上に形成されている。このような違いは、以下に説明するような意味を持つ。なお、図１３では、電極９〜１６のうち、電極９、１０、１３および１４しか図示されないが、電極１１、１２、１５および１６についても同様に、光感応膜８上に形成されている。
【００８１】
図１３に示した光センサ素子１ａでは、光感応膜８が電極９〜１６の側面間に存在しない。そのため、光センサ素子１ａでは、電極９〜１６の下面に沿ってのみ電流が光感応膜８を流れる。これに対して、図２に示した光センサ素子１では、電極９〜１６の上面および側面を含む面間において電流が光感応膜８を流れる。このように、図２に示した光センサ素子１と図１３に示した光センサ素子１ａとでは、電極間に挟まれた光感応膜８における電流が流れる部分の体積が異なる。
【００８２】
前述したように、熱処理の結果、光感応膜８内の電極９〜１６近傍に酸素欠陥がもたらされる。この場合、電極９〜１６に接触する部分での欠陥の数については、図２に示した光センサ素子１と図１３に示した光センサ素子１ａとでは、それほど違いはない。しかし、前述したように、電極間に挟まれた光感応膜８における電流が流れる部分の体積が異なるので、電極間の単位体積あたりの酸素欠陥の数、すなわち欠陥密度で見ると、図２に示した光センサ素子１の方が、図１３に示した光センサ素子１ａよりも欠陥密度が高い。その結果、図２に示した光センサ素子１と図１３に示した光センサ素子１ａとの間で、電流変化率を異ならせることができる。
【００８３】
上記の違いを考慮し、図２に示した光センサ素子１と図１３に示した光センサ素子１ａとのいずれの構造を選択するかによって、光センサ素子の特性を制御することができる。
【００８４】
以上説明した第１および第２の実施形態による光センサ素子１および１ａについては、これらを製造するにあたって、電極形成工程および熱処理工程がそれぞれ１回で完了するため、製造工程が複雑化することなく、また、製造コストを比較的低く抑えることができる。
【００８５】
図１４を参照して、この発明の第３の実施形態による光センサ素子１ｂについて説明する。図１４は、その左半分が第１の光検知部３を通る断面を示し、その右半分が第２の光検知部４を通る断面を示している。図１４において、図１または図２に示した要素に相当する要素には同様の参照符号を付し、重複する説明を省略する。
【００８６】
図１４に示した光センサ素子１ｂでは、第１の光検知部３における電極９および１０は、光感応膜７上に形成され、第２の光検知部４における電極１１および１２は、基板２上において光感応膜８内に埋まるように形成されている。図示しないが、第３の光検知部５における電極１３および１４についても、第１の光検知部３における電極９および１０の場合と同様、光感応膜７上に形成され、第４の光検知部６における電極１５および１６についても、第２の光検知部４における電極１１および１２と同様、基板２上において光感応膜８内に埋まるように形成される。
【００８７】
なお、図１４に示した光センサ素子１ｂでは、電極９および１０と電極１１および１２とが同一面上に位置せず、かつ、電極１３および１４と電極１５および１６とが同一面上に位置しないため、図示されないが、第１ないし第４の光検知部３〜６相互間の電気的接続は、たとえば、光感応膜８を厚み方向に貫通する導体または光感応膜８の外周の外方にまで延びた導体を介して達成される。
【００８８】
図１４に示した光センサ素子１ｂを得るための製造工程において、通常、前述したように、熱処理が施される。たとえば、光感応膜８および電極９〜１６が形成された状態で熱処理すると、光感応膜８内の電極９〜１６近傍に酸素欠陥がもたらされる。
【００８９】
前述したように、第１の光検知部３のための電極９および１０は光感応膜８上に形成され、他方、第２の光検知部４のための電極１１および１２は光感応膜８内に埋まるように形成されているため、前者の電極９および１０の間に挟まれた光感応膜８における電流が流れる部分の体積は、後者の電極１１および１２間に挟まれた光感応膜８における電流が流れる部分の体積より小さい。
【００９０】
そのため、電極間の単位体積あたりの酸素欠陥の数、すなわち欠陥密度で見ると、第２の光検知部４の方が、第１の光検知部３よりも欠陥密度が高い。その結果、第２の光検知部４と第１の光検知部３との間で、電流変化率を異ならせることができる。
【００９１】
また、上述した熱処理は、光感応膜８の内部における材質の変化をもたらすこともできる場合がある。すなわち、光感応膜８は基板２と接しているが、光感応膜８における基板２の近傍部分では、成膜時における基板２からの影響を受けやすくなり、基板２から離れるに従って、成膜時における基板２からの影響を受けにくくなる場合がある。そのため、第２および第４の光検知部４および６のための電極１１、１２、１５および１６が位置する、光感応膜８における基板２の近傍部分と、第１および第３の光検知部３および５のための電極９、１０、１３および１４が位置する、光感応膜８における基板２から離れた部分と、では、光感応膜８の材質を異ならせることができる場合があり、このことによっても、第２および第４の光検知部４および６の電流変化率を、第１および第３の光検知部３および５の電流変化率と異ならせることができる場合がある。
【００９２】
次に、図１５を参照して、光センサ素子の製造方法についての変形例を説明する。図１５では、製造方法を説明するため、図１３に示した光センサ素子１ａ、すなわち、電極９〜１６が光感応膜８上に形成されたものが採り上げられている。図１５に示した製造方法は、光センサ素子１ａを得るための製造工程内で実施される熱処理が２段階であることを特徴としている。
【００９３】
まず、図１５（１）に示すように、基板２上に、光感応膜８が形成され、次いで、光感応膜８上に、第２の光検知部４のための電極１１および１２を形成する第１電極形成工程が実施される。図示されないが、同時に、第４の光検知部６のための電極１５および１６も形成される。そして、この段階において、比較的高い温度で１回目の熱処理工程、すなわち第１熱処理工程が実施される。
【００９４】
次に、図１５（２）に示すように、光感応膜８上に、第１の光検知部３のための電極９および１０を形成する第２電極形成工程が実施される。図示されないが、同時に、第３の光検知部５のための電極１３および１４も形成される。そして、この段階において、上記第１熱処理工程よりも低い温度で２回目の熱処理工程、すなわち第２熱処理工程が実施される。
【００９５】
上記のような２段階の熱処理を採用すれば、より高い温度での１回目の熱処理を受けた第２および第４の光検知部４および６において、１回目の熱処理を受けていない第１および第３の光検知部３および５に比べて、酸素欠陥密度をより高くすることができ、それゆえ、電流変化率を異ならせることができる。
【００９６】
次に、図１６を参照して、光センサ素子の製造方法についての他の変形例を説明する。図１６においても、図１５の場合と同様、製造方法を説明するため、図１３に示した光センサ素子１ａ、すなわち、電極９〜１６が光感応膜８上に形成されたものが採り上げられている。図１６に示した製造方法においても、２段階の熱処理が採用されるが、この熱処理がレーザー光の照射によることが特徴である。
【００９７】
まず、図１６（１）に示すように、基板２上に、光感応膜８が形成され、次いで、光感応膜８上に、第１および第２の光検知部３および４のための電極９〜１２が形成される。図示されないが、同時に、第３および第４の光検知部５および６のための電極１３〜１６も形成される。
【００９８】
次に、図１６（２）に示すように、第２の光検知部４に対して局所的にレーザー光４９を照射する第１照射工程が実施される。このレーザー光４９は、比較的大きいレーザー強度を有していて、したがって、第２の光検知部４は、比較的高い温度で熱処理される。図示されないが、同様に、第４の光検知部６に対しても、比較的大きいレーザー強度を有するレーザー光４９を局所的に照射する第１照射工程が実施される。
【００９９】
次に、図１６（３）に示すように、第１の光検知部３に対してレーザー光５０を照射する第２照射工程が実施される。このレーザー光５０は、比較的小さいレーザー強度を有していて、したがって、第１の光検知部３は、比較的低い温度で熱処理される。図示されないが、同様に、第３の光検知部５に対しても、比較的小さいレーザー強度を有するレーザー光５０を照射する第２照射工程が実施される。
【０１００】
上記のようなレーザー光４９および５０の照射の結果、より大きいレーザー強度のレーザー光４９の照射を受けた第２および第４の光検知部４および６において、より小さいレーザー強度のレーザー光の照射しか受けていない第１および第３の光検知部３および５に比べて、酸素欠陥密度をより高くすることができ、それゆえ、電流変化率を互いに異ならせることができる。
【０１０１】
上述した第１照射工程は第２照射工程の後に実施されても、あるいは第１照射工程と第２照射工程とが同時に実施されてもよい。また、第１照射工程で照射されるレーザー光４９は、第２および第４の光検知部４および６に対して局所的な照射でなければならないが、第２照射工程で照射されるレーザー光５０は、より小さいレーザー強度のものであるので、第１および第３の光検知部３および５に加えて、たとえば第２および第４の光検知部４および６に対して照射されてもよい。
【０１０２】
前述の図１４に示した光センサ素子１ｂを得るための製造工程においても、第１の光検知部３と第２の光検知部４との間での電流変化率ならびに第３の光検知部５と第４の光検知部６との間での電流変化率を互いに異ならせるため、２段階の熱処理を採用することも可能である。より詳細には、基板２上に、第２および第４の光検知部４および６のための電極１１、１２、１５および１６ならびに光感応膜８を形成した状態において、第１熱処理工程として、比較的高い温度で１回目の熱処理を施し、次いで、第１および第３の光検知部３および５のための電極９、１０、１３および１４を光感応膜８上に形成し、その後、第２熱処理工程として、比較的低い温度で２回目の熱処理を施す。
【０１０３】
上記のような２段階の熱処理を採用すれば、より高い温度での１回目の熱処理を受けた第２および第４の光検知部４および６において、１回目の熱処理を受けていない第１および第３の光検知部３および５に比べて、酸素欠陥密度をより高くすることができ、それゆえ、電流変化率を互いに異ならせることができる。
【０１０４】
なお、図１４ないし図１６では、第１の光検知部３における１対の電極９および１０間の間隔と、第２の光検知部４における１対の電極１１および１２間の間隔とを等しく図示したが、これらの実施形態においても、第１の光検知部３における１対の電極９および１０間の間隔に比べて、第２の光検知部４における１対の電極１１および１２間の間隔を狭くし、かつ、第３の光検知部５における１対の電極１３および１４間の間隔に比べて、第４の光検知部６における１対の電極１５および１６間の間隔を狭くする、といった電流変化率調整方法がさらに採用されてもよい。
【０１０５】
また、図１４に示した実施形態において、光感応膜８の材質の違いによって電流変化率の差異をもたらすことについて言及した。このように、光感応膜８の材質は、電流変化率に影響を及ぼすものであるので、第１および第３の光検知部３および５のための電極９、１０、１３および１４が位置する部分にある光感応膜８と、第２および第４の光検知部４および６のための電極１１、１２、１５および１６が位置する部分にある光感応膜８との間で、材質を変えることによって、電流変化率の差異をもたらすようにする実施形態も可能である。前述の説明では、光感応膜８の材料として、紫外線検知をする場合には、バンドギャップが３．２ｅＶ程度のＺｎＯ、Ｉｎ２Ｏ３、ＳｎＯ２など、可視光検知をする場合には、バンドギャップ１．７ｅＶ程度のアモルファスＳｉなどを例示したが、これらの中から、適宜２つのものを選び出し、一方を第１および第３の光検知部３および５において用い、他方を第２および第４の光検知部４および６において用いることによって、電流変化率の差異を生じさせるようにしてもよい。
【０１０６】
また、光感応膜８の材料に結晶構造を有する材料を用いる場合には、第１および第３の光検知部３および５における光感応膜８の結晶粒界の状態と、第２および第４の光検知部４および６における光感応膜の結晶粒界の状態とを異ならせることによって、電流変化率の差異を生じさせるようにしてもよい。
【０１０７】
この発明では、第１および第３の光検知部３および５と第２および第４の光検知部４および６との間での電流変化率の差をより大きくするため、上述したような電流変化率調整方法が適宜組み合わせて採用され得る。
【０１０８】
また、１対の電極で構成される光検知部を示したが、各光検知部に２対以上の電極を設けてもよい。
【符号の説明】
【０１０９】
１，１ａ，１ｂ  光センサ素子
２  基板
３  第１の光検知部
４  第２の光検知部
５  第３の光検知部
６  第４の光検知部
８  光感応膜
９〜１６  電極
１７  第１の接続部
１８  第２の接続部
１９  第３の接続部
２０  第４の接続部
２１  第１の端子
２２  第２の端子
２３  第３の端子
２４  第４の端子
２５  固定電圧源
２６  電圧計
４９，５０  レーザー光
【図１】
2015169634.tif 000003
【図２】
2015169634.tif 000004
【図３】
2015169634.tif 000005
【図４】
2015169634.tif 000006
【図５】
2015169634.tif 000007
【図６】
2015169634.tif 000008
【図７】
2015169634.tif 000009
【図８】
2015169634.tif 000010
【図９】
2015169634.tif 000011
【図１０】
2015169634.tif 000012
【図１１】
2015169634.tif 000013
【図１２】
2015169634.tif 000014
【図１３】
2015169634.tif 000015
【図１４】
2015169634.tif 000016
【図１５】
2015169634.tif 000017
【図１６】
2015169634.tif 000018