DE3500645C2 - Fotosensoranordnung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Fotosensoranordnung mit einem Substrat und einer Vielzahl auf dem Substrat angeordne­ ten fotoleitfähigen Wandlerelementen; vgl. "Acta Electronica" 21, (1978), Seiten 55 bis 70.

Die Fig. 1A, 1B und 1C zeigen ein Beispiel für eine derar­ tige bekannte fotoleitfähige Fotosensoranordnung. Die Fig. 1A zeigt eine Teildraufsicht, die Fig. 1B zeigt einen Querschnitt entlang der Linie X-X′, und die Fig. 1C zeigt einen Quer­ schnitt entlang der Linie Y-Y′. In Fig. 1 ist mit 11 ein Substrat bezeichnet und mit 12 eine fotoleitfähige Schicht, mit 13 eine gemeinsame Elektrodenschicht und mit 14 eine Einzelelektroden­ schicht. Bei einer derartig aufgebauten Fotosensoranordnung wird eine Abtastung durchgeführt, indem ein die Bildinformation darstellendes Lichtsignal von der Seite des Substrates 11 her eingestrahlt wird. Wenn auf die fotoleitfähige Schicht 12 jedoch ein Lichtsignal fällt, das nicht der Bildinformation entspricht, wird das ausgelesene elektrische Signal ver­ fälscht. Darüber hinaus sind bei einer solchen herkömmlichen Fotosensoranordnung die fotoleitfähige Schicht 12, die ge­ meinsame Elektrodenschicht 13, und die Einzelelektrodenschicht 14 elektrisch nicht abgeschirmt, wodurch ein äußeres elektri­ sches Feld eine Störung hervorrufen kann. Folglich entspricht das ausgelesene elektrische Signal nicht genau der Bildinformation, wodurch die Auflösung der Abtastungen nachteiliger­ weise vermindert wird.

Aus SPIE, Vol. 344, Infrared Sensor Technology (1982), Seiten 66 bis 77, ist eine Fotosensoranordnung bekannt, die eine Vielzahl von in parallelen Spalten angeordneten fotoelektrischen Wandlerabschnitten, eine entsprechende Vielzahl von sogenannten BCCD-Kanälen zur Auslesung der Anordnung und eine Isolierschicht aus SiO₂ aufweist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Fotosensoranordnung zu schaffen, die hinsichtlich der Abschirmung und Kontaktierung verbessert ist.

Diese Aufgabe wird durch eine Fotosensoranordnung mit den im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmalen auf besonders vorteilhafte Art und Weise gelöst.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungs­ beispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert.

Fig. 1A ist eine Teildraufsicht auf einen dem Stand der Technik entsprechenden Fotosensor;

Fig. 1B und Fig. 1C zeigen Querschnitte entlang der Linien X-X′ bzw. Y-Y′ der Fig. 1A;

Fig. 2A ist eine Teildraufsicht auf ein Ausfüh­ rungsbeispiel der erfindungsgemäßen Fotosensoranordnung;

Fig. 2B und Fig. 2C zeigen Querschnitte entlang der Linien X-X′ bzw. Y-Y′ der Fig. 2A;

Fig. 2A, 2B und 2C zeigen ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Fotosensoranordnung. Fig. 2A ist eine Teildraufsicht, Fig. 2B ein Querschnitt entlang der Linie X-X′, und Fig. 2C ein Querschnitt entlang der Linie Y-Y′. Die Figuren zeigen ein Substrat 41, eine fotoleitfähige Schicht 42, eine gemeinsame Elektroden­ schicht 43, eine Einzelelektrodenschicht 44, eine Isolier­ schicht 45 und eine lichtundurchlässige, elektrisch leit­ fähige Schicht 46. Bei dem Ausführungsbeispiel ist die lichtundurchlässige, elektrisch leitfähige Schicht 46 über der fotoleitfähigen Schicht 42 ausgebildet, so daß diese abgeschirmt wird. Andererseits sind auf der Seite der Einzelelektroden­ schicht 44 auf der Isolierschicht 45 Elektrodenschichten 47 ausgebildet. Die oberen Elektrodenschichten 47 sind in gleichem Abstand zueinander angeordnet, und zwar im wesentlichen rechtwinklig zur Richtung der Einzelelektro­ denschichten 44. Jede Elektrodenschicht 47 ist an einer vorbestimmten Stelle mit einer geeigneten Einzelelektroden­ schicht 44 verbunden, so daß die Einzelelektrodenschichten 44 über die oberen Elektrodenschichten 47 mit einer externen Leistungsquelle in Verbindung stehen.

Das Substrat 41 besteht aus einem durchsichtigen Material, wie Glas. Eine fotoleitfähige Schicht 42 wird von einem Dünnfilm oder einem Dickfilm gebildet. Dieser besteht z. B. aus amorphem Silizium (a-Si), Cadmiumsulfid (CdS), Cadmium- Tellur (Cd-Te), amorphem Selen (a-Se) oder amorphem Selen-Tellur (a-Se-Te). Eine gemeinsame Elektrodenschicht 43 und eine Einzelelektrodenschicht 44 bestehen aus elektrisch leitfähigen Schichten, wie einer Aluminium­ schicht (Al). Eine Isolierschicht 45 besteht z. B. aus einer organischen Schicht, wie Poly­ imidharz. Eine lichtundurchlässige, elektrisch leitfähige Schicht 46 besteht aus einer licht­ abschirmenden, elektrisch leitfähigen Schicht aus Chrom (Cr), Titan (Ti), Aluminium (Al) und/oder Tantal (Ta),.

Die beschriebene Fotosensoranordnung kann beispielsweise wie folgt hergestellt werden. Zuerst wird auf einem Glas­ substrat 41 mit Hilfe eines Glimmentladungs-Zersetzungs­ verfahrens eine 1 µm dicke Schicht aus amorphem Silizium gebildet. Auf diese Weise entsteht eine fotoleitfähige Schicht 42 aus amorphem Silizium, die Wasserstoff oder Halogen enthält. Anschließend wird mit Hilfe eines Vakuum- Aufdampfungsverfahren eine ungefähr 0,3 µm dicke Aluminiumschicht über der ganzen Oberfläche der fotoleitfähigen Schicht 42 gebildet. Als nächstes wird das gewünschte Muster erzeugt, indem mit Hilfe einer positiven Foto­ beschichtung und einer phosphorsauren Ätzflüssigkeit eine gemeinsame Elektrodenschicht 43 und eine Einzelelektrodenschicht 44 gebildet wird. Auf die so entstandene Oberfläche wird mit einem Siebdruckver­ fahren fünfmal Polyimidharz aufgebracht, das bei 350°C nachbehandelt wird und so eine Isolierschicht 45 mit einer Dicke von 50 µm ergibt. Schließlich wird mit Hilfe eines Vakuum-Aufdampfungsverfahrens eine ungefähr 0,2 µm dicke Chromschicht aufgebracht, um eine lichtundurchlässige, elektrisch leitfähige Schicht 46 zu bilden. Die Elektrodenbreite A der Einzelelektrodenschicht 44 beträgt bei­ spielsweise 95 µm, ihre Länge B 5000 µm, und der Abstand zweier benachbarter Elektroden 30 µm.

Bei diesem Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Fotosensoranordnung wird von der dem Glassubstrat 41 gegenüberliegenden Seite einfallendes Licht, d. h. Licht, das von der Seite einfällt, die der Seite gegenüberliegt, auf die das Lichtsignal der Bildinformation fällt, durch die lichtundurchlässige, elektrisch leitfähige Schicht 46 abgeschirmt, wodurch keine Störungen auftreten und die Auflösung verbessert wird. Da die lichtundurchlässige Schicht 46 elektrisch leitfähig ist, kann man sie erden, wodurch in der Ansteuerschaltung erzeugte elektrische Störungen oder auch andere elektrische Störungen von der gemeinsamen Elektrodenschicht 43 und der Einzelelek­ trodenschicht 44 abgeschirmt werden, so daß die Auflösung weiter verbessert wird.

Da die Isolierschicht 45 eine zwischen der lichtundurchläs­ sigen, elektrisch leitfähigen Schicht 46 und der gemein­ samen Elektrodenschicht 43 bzw. der Einzelelektroden­ schicht 44 liegende Schicht bildet, wird zwischen den Elektrodenschichten 43 bzw. 44 und der elektrisch leit­ fähige Schicht 46 elektrische Ladung gespeichert. Da die spezifische Dielektrizitätskonstante von Polyimidharz den geringen Wert 3 hat und die Schichtdicke 50 µm beträgt, wird von einer Einzelelektrodenschicht eine Kapazität von lediglich 1 pF erzeugt, was das Auslesen des elektrischen Signals kaum beeinflußt.

Die Isolierschicht 45 und die lichtundurchlässige, elek­ trisch leitfähige Schicht 46 dienen bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel auch als Passivierungsschicht. So wurde z. B. zu Vergleichszwecken eine Fotosensoranordnung nach dem vorbeschriebenen Verfahren hergestellt, jedoch ohne eine Isolierschicht 45 und eine lichtundurchlässige, elektrisch leitfähige Schicht 46 zu bilden. Die auf diese Weise entstandene Fotosensoranordnung und die erfindungs­ gemäße Fotosensoranordnung wurden sowohl einer Zuverlässigkeits­ prüfung bei hoher Temperatur und Feuchtigkeit (Temperatur 85°C; relative Feuchtigkeit 85%; Dauer 5000 Stunden) als auch einer Temperaturprüfung im Wechselzyklus unter­ zogen (untere Temperatur -50°C, obere Temperatur 150°C; Zykluszeit 20 Minuten für jede Temperatur; insgesamt 100 Zyklen). Es zeigte sich, daß die Alterung der erfin­ dungsgemäßen Fotosensoranordnung im Gegensatz zu der der Vergleichsanordnung vernachlässigbar gering war. Die lichtundurchlässige, elektrisch leitfähige Schicht 46 hat eine Licht- und eine elektrische Abschirmungsfunktion.

Die Herstellungsschritte können vereinfacht und die Her­ stellungskosten vermindert werden, indem bei der Fotosensoranordnung die schützende und iso­ lierende Schicht für die fotoleitfähige Schicht im Bereich des fotoelektrischen Wandlers und die isolierende Schicht zwischen den Elektroden im Bereich der mehrschichtigen Verdrahtung zusammenhängend und unter Verwendung des­ selben Materials hergestellt werden.

Claims (6)

1. Fotosensoranordnung mit

• a) einem Substrat (41)
• b) einer Vielzahl von auf dem Substrat (41) angeord­ neten fotoleitfähigen Wandlerelementen, wobei jedes Wandler­ element eine fotoleitfähige Schicht (42) und zwei diese flä­ chig kontaktierende Elektrodenschichten (43, 44) umfaßt,
• c) einer die Wandlerelemente und die Elektroden­ schichten (43, 44) teilweise überdeckenden Isolierschicht (45),
• d) einer lichtundurchlässigen leitfähigen struk­ turierten Schicht auf der Isolierschicht (45), wobei ein Teil (46) der Schicht oberhalb der fotoleitfähigen Wandlerelemente als Abschirmschicht angeordnet ist und der andere Teil (47) oberhalb der Elektrodenschichten (43, 44) als Verdrahtungs­ schicht angeordnet ist.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die lichtundurchlässige leitfähige Schicht Chrom, Titan, Aluminium und/oder Tantal enthält.

3. Anordnung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierschicht Polyimidharz enthält.

4. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Isolierschicht SiO₂ enthält.

5. Anordnung nach einem der vorherigen Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß der oberhalb der Wandlerelemente angeordnete Teil der lichtundurchlässigen leitfähigen Schicht auf einem konstanten Potential liegt.

6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Potential Erdpotential ist.