DE3626504A1 - Verfahren zur herstellung eines eindimensionalen bildsensors vom kontakt-typ und dadurch hergestelltes bildsensormodul-substrat vom kontakt-typ - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein einen Bild­ sensor und insbesondere ein Verfahren zur Herstellung eines eindimensionalen Bildsensors vom Kontakt-Typ, der mit einem photoleitfähigen Material ausgestattet ist, das aus einem Cd enthaltenden Gruppe-II-VI- Verbindungs­ halbleiter als photoelektrischem Umwandlungsfilm be­ steht, wobei ein Realzeit-Lesesystem und eine Matrix- Verdrahtungssteuerung eingesetzt werden, und sie be­ trifft außerdem ein Bildsensormodul-Substrat vom Kon­ takt-Typ, das mittels eines solchen Verfahrens herge­ stellt ist.

Zur Herstellung eines photoelektrischen Umwandlungsfilms von großer Länge oder großer Fläche werden herkömmlich Dünnfilm-Herstellungstechniken wie das Verfahren der Vakuumabscheidung, der Zerstäubung oder der chemischen Dampfabscheidung mittels Glimmentladung etc. eingesetzt.

Weiterhin wird zur Verbesserung der Beständigkeit des den photoelektrischen Umwandlungsfilm, der mittels des Einsatzes einer der oben genannten Fertigungstechniken hergestellt ist, verwendenden Elements gegen Umweltein­ flüsse der Schutz des photoeletrischen Umwandlungsfilms durch Filme aus verschiedenden organischen Harzen oder durch anoragnische Isolierfilme bewirkt.

In den bisher beschriebenen, herkömmlichen Dünnfilm- Herstellungstechniken hängen die Film-Charakteristika in hohem Maße von den Herstellungstechniken oder Produk­ tionsapparaten ab, und im Hinblick auf Ausbeute und Zuverlässigkeit harren noch immer Probleme der Lösung. Beispielsweise sind in dem Fall, in dem Dünnfilme aus amorphem Silicium mittels des Verfahrens der reaktiven Zerstäubung oder des Verfahrens des Wachstums aus dem Dampf in der Glimmentladung etc. zu einem hohen Grade Techniken zur Steuerung der Glimmentladung und des Plasmas erforderlich, und infolgedessen wird es ziemlich schwierig, Gleichmäßigkeit bei der Reproduzierbarkeit und den Film-Kennwerten zu erreichen.

Daneben schwanken bei der Herstellung von Dünnfilmen aus Cd enthaltenden Gruppe-II-VI-Verbindungshalbleitern mittels des Zerstäubungsverfahrens oder des Vakkuum­ abscheidungsverfahrens etc. die Abweichungen von der stöchiometrischen Zusammensetzung empfindlich mit den Herstellungsbedingungen, und es besteht ein schwer­ wiegender Nachteil dahingehend, daß eine ausreichende Reproduzierbarkeit in Abhängigkeit von den Herstellungs­ bedingungen bei der aktivierenden Behandlung durch Dotieren von Halogen-Verbindungen wie solchen des Cd, Cu oder Ag zum Herbeiführen der Photoleitfähgikeit nicht erzielt werden kann.

Darüber hinaus besteht bei den herkömmlichen Fertigungs­ verfahren solcher Elemente die Tendenz zu steigenden Kosten, da zur Bildung des Schutzfilms für das Elemenet ein zusätzliches Verfahren benötigt wird.

Dementsprechend ist es ein primäres Ziel der vorliegen­ den Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung eines ein­ dimensionalen Bildsensors von Kontakt-Typ verfügbar zu machen, bei dem das Verfahren zur Herstellung des Elements vereinfacht ist und gleichzeitig die Ausbeute der Fertigung der Elemente verbessert wird.

Ein zweites Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur Bildung eines Bildsensormodul-Substrats vom Kontakt-Typ verfügbar zu machen, das hochgradig zuverlässig und mit niedrigen Kosten arbeitet, wobei ein coplanarer Bildsensor vom Kontakt-Typ eingesetzt wird.

Ein drittes Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine Bauart des Bildsensors vom Kontakt-Typ der oben be­ schriebenen Art verfügbar zu machen.

Für die Erreichung dieser und anderer Ziel wird ent­ sprechend dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines eindimensionalen Bildsensors vom Kontakt-Typ verfügbar gemacht, das die Schritte des Bereitstellens eines Teils aus einem licht­ aufnehmenden Element, bestehend aus einem einzelnen Körper aus einem Cd enthaltenden Gruppe-II-VI-Verbin­ dungshalbleiter oder bestehend aus mehr als zwei Arten eines solchen Verbindungshalbleiters, auf einem Substrat und auch des Bereitstellens eines Teils aus einer Matrixverdrahtung auf demselben Substrat wie demjenigen des Teils aus dem lichtempfangenden Element umfaßt und durch den Schritt des Bildens einer Isolierschicht zur Bildung des Teils aus der Matrixverdrahtung in solcher Weise, daß der Teil aus dem Licht aufnehmenden Element bedeckt wird, gekennzeichnet ist.

Da in dem vorstehenden Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung die Isolierschicht für die Bildung der Matrix­ verdrahtung so konzipiert ist, daß sie aufgrund der Tatsache, daß der aus einem einzelnen Körper aus einem Cd enthaltenden Gruppe-II-VI-Verbindungshalbleiter oder aus mehr als zwei Arten eines solchen Verbindungshalb­ leiters bestehende Teil aus einem lichtempfangenden Element auf dem gleichen Substrat wie der die Matrix­ verdrahtung bildende Teil vorgesehen wird, gleichzeitig als Schutzfilm für dendas lichtaufnehmende Element bildenden photoelektrischen Umwandlungsfilm dient, wird das Verfahren zur Herstellung des Elements vereinfacht, und überdies können in einer bevorzugten Ausführungsform aufgrund des Einsatzes eines isolierenden polymeren Films als Isolierschicht Defekte, beispielsweise solche infolge des Auftretens von Nadelstichen etc., in dem Schutzfilm und der Isolierschicht soweit wie möglich verringert werden, woraus eine Verbesserung der Ausbeute bei der Fertigung der Elemente folgt.

Aufgrund der Tatsache, daß mittels des oben beschriebe­ nen Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung zur Fertigung des Elements die Bildung des Schutzfilms für den photoelektrischen Umwandlungsfilm durch die Bildung der Isolierschicht für die Bildung der mehrschichtigen Verdrahtungen bereits im Frühstadium des Element-Her­ stellungsverfahrens abgeschlossen ist, können die nach­ teiligen Wirkungen auf die Kennwerte des lichtaufnehmen­ den Elemente durch verschiedene Ätzmittel in den später erfolgenden Schritten wie dem Schritt der Bildung der Durchgangslöcher und Feinverarbeitungs-Schritt des Ver­ drahtens etc. vollständig eliminiert werden, und auf diese Werte läßt sich die Zuverlässigkeit der Kennwerte des Elements in ausgeprägter Weise verbessern.

Da weiterhin der organische polymere Stoff eine kleinere Dieleltrizitätskonstante als das anorganische Isolier­ material hat und sich Filme daraus leicht so ausbilden lassen, daß die Filmdicken 5 bis 10 µm betragen, wird es durch den Einsatz des isolierenden polymeren Films als Isolierschicht in dieser Ausführungsform möglich, in dem mehrschichtigen Verdrahtungsteil weniger Kapazität vor­ zusehen, wodurch erreicht wird, daß die Matrixverdrah­ tung den Hochgeschwindigkeits-Betrieb des Elements über­ haupt nicht hindert. Da außerdem die Filmdicke, die sich bei dem anorganischen Isoliermaterial schwierig einstel­ len läßt, bei dem organischen polymeren Material leicht ausgebildet werden kann, wird das Auftreten solcher Defekte wie Nadelstiche und dergleichen leicht vermie­ den, wodurch verbesserte Ausbeuten und eine Senkung der Fertigungskosten der Elemente Wirklichkeit werden.

Daneben wird unter dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines coplanaren Bildsensormodul-Substrats vom Kontakt-Typ verfügbar ge­ macht, das die Schritte des Bildens einer Photoleiter- Schicht und einer unteren Verdrahtung auf einem Sub­ strat, des Auftragens einer Isolierschicht zwischen der unteren und einer oberen Verdrahtung, wobei die Isolier­ schicht in einem halbgehärteten Zustand gehalten wird, des Ätzens der Isolierschicht in diesem Zustand unter Ausbildung der durchgehenden Leitungslöcher und nach­ folgend des Herbeiführens der vollständigen Härtung der Isolierschicht umfaßt, wodurch dann die obere Ver­ drahtung auf der Isolierschicht gebildet wird.

Mit Hilfe der obigen Schritte der vorliegenden Erfindung kann ein hochgradig zuverlässiges Bildsensormodul-Sub­ strat bei niedrigen Kosten hergestellt werden.

Weiterhin wird unter dem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung ein coplanares Bildsensormodul-Substrat vom Kontakt-Typ verfügbar gemacht, das eine Photoleiter- Schicht und eine untere Verdrahtung ausgebildet auf einem Substrat sowie eine Schicht aus einem organischen Harz, die wenigstens auf die Photoleiter-Schicht aufge­ tragen ist, umfaßt, wobei die organische Harz-Schicht so angeordnet ist, daß sie mit wenigstens zwei Funktionen eines Mehrschichten-Formations-Isolierfilms eines Lese­ schaltungs-Teils, eines deckenden Films in einem Verfah­ ren der Photoleiter-Schicht und der Photoleiter-Schicht als umweltbeständiger Schutzschicht ausgestattet ist.

Mittels der oben beschriebenen Anordnung gemäß der vor­ liegenden Erfindung läßt sich ein verbessertes Bildsen­ sormodul-Substrat vom Kontakt-Typ von überlegener Zuver­ lässigkeit mit niedrigen Kosten herstellen.

Diese und andere Ziele und Merkmale der vorliegenden Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung im Zusam­ menhang mit den bevorzugten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen hervor.

Fig. 1 zeigt im Ausschnitt eine Draufsicht auf einen eindimensionalen Bildsensor des Kontakt-Typs gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

Fig. 2 zeigt eine Querschnittansicht des in Fig. 1 dar­ gestellten Bildsensors entlang der Geraden II-II.

Fig. 3 zeigt das elektrische Diagramm eines grundlegen­ den Aufbaus einer Schaltung in dem Fall, in dem der eindimensionale Bildsensor vom Konakt-Typ der vor­ liegenden Erfindung zum tatsächlichen praktischen Ein­ satz kommt.

Fig. 4 zeigt ausschnittweise eine seitliche Schnittan­ sicht eines Beispiels eines Sensor-Teils in einem Bild­ sensormodul-Substrat vom Kontakt-Typ in Sandwich-Form.

Fig. 5 zeigt ausschnittsweise eine Querschnittansicht eines Sensor-Teils in einem coplanaren Bildsensormodul- Substrat vom Kontakt-Typ, in dem die Elektrode unterhalb der Photoleiter-Schicht angeordnet ist.

Fig. 6 zeigt ausschnittsweise eine Querschnittansicht eines Sensor-Teils in einem coplanaren Bildsensormodul- Substrat vom Kontakt-Typ, in dem die Elektrode oberhalb der Photoleiter-Schicht angeordnet ist.

Fig. 7 zeigt das elektrische Diagramm eines Beispiels einer Leseschaltung, wie sie durch Blocks in dem Sub­ strat der vorliegenden Erfindung klassifiziert ist.

Fig. 8(a) bis (i) zeigen ausschnittsweise Querschnitt­ ansichten zur Veranschaulichung der Schritte der Bildung des coplanaren Bildsensormodul-Substrats vom Kontakt-Typ gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

Fig. 9 zeigt ausschnittsweise eine Querschnittansicht des Aufbaus des coplanaren Bildsensormodul-Substrats vom Kontakt-Typ, das nach den Schritten der Fig. 8 (a) bis (i) hergestellt wird.

Fig. 10 zeigt eine Darstellung, die derjenigen der Fig. 9 ähnelt, im besonderen jedoch einen anderen Aufbau darstellt.

Vor dem Beginn der weiteren Beschreibung ist darauf hinzuweisen, daß in sämtlichen Zeichnungen gleiche Teile durch gleiche Bezugszahlen bezeichnet sind.

Ein Vefahren zur Herstellung eines eindimensionalen Bildsensors vom Kontakt-Typ gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird anhand der Abbildungen Fig. 1 bis Fig. 3 näher erläutert.

Für das aus einem einzelnen Körper eines Cd enthaltenden Gruppe-II-VI-Verbindungshalbleiters oder mehr als zwei Arten solcher Verbindungshalbleiter bestehende Material wird ein Material eingesetzt, das durch Zusatz von 0,1 bis 1 Mol-% CuCl₂ und/oder AgCl₂ als Verunreinigungen zu Rohpulver, das einen mittleren Durchmesser in der Größenordnung von etwa 0,2 µm besitzt und mittels eines bekannten Verfahrens der chemischen Abscheidung erhalten wurde, und nachfolgen 30- bis 60minütiges Sintern desselben in einer Inertgas-Atmosphäre zur Aktivierungs­ behandlung, mittels der das Material mit Photoleitfähig­ keit ausgestattet wurde, erhalten wurde. Das auf die vorstehend beschriebene Weise erhaltene kristalline Pulver wird als Ausgangsmaterial in den im Folgenden beschriebenden Ausführungsformen eingesetzt.

Wie in Fig. 1 und in Fig. 2, die einen Querschnitt längs der Geraden II-II in Fig. 1 darstellt, gezeigt ist, umfaßt das Element in seinem Aufbau eine photoelektri­ schen Umwandlungsfilm 2, der in streifenförmiger Anord­ nung auf einem isolierenden Substrat 1 mittels eines Beheizungsschrittes gebildet wurde, gemeinsame Elektro­ den 3 und streifenförmige Einzelelektroden 4, die so angeordnet sind, daß sie gegenüberliegende Teile des photoelektrischen Umwandlungsfilms 2 bedecken, wobei die Einzelelektroden 4 kontinuierlich unter Bildung einer unteren Verdrahtung 5 verlängert sind, eine darauf ge­ bildete oraganische Isolierschicht 6, die als Isolierfilm und Element-Schutzfilm dient, und eine obere Verdrahtung 7, die weiterhin darauf gebildet ist, wobei die Elektro­ den-Verdrahtungen in der Form von Matrix-Verdrahtungen ausgebildet sind, die durch eine Mehrzahl von Stücken in Blocks unterteilt sind.

Als Materialien für die Elektroden 3 und 4 und für die Verdrahtungen 5 und 7 werden Ti und Ta, das hochschmel­ zendes Metall mit kleiner Arbeitsfunktion ist, oder deren Legierungen zum Ohm'schen Kontakt mit dem photo­ leitfähigen Umwandlungsfilm 2 und auch zur Verbesserung des Kontaks in bezug auf den photoelektrischen Umwand­ lungsfilm und das isolierende Substrat 1 eingesetzt. Als isolierendes Substrat kann ein Substrat mit hoher Wärme­ beständigkeit wie ein Keramik-Substrat, Aluminiumoxid- Substrat, Pyrex-Glas-Substrat oder dergleichen verwendet werden. Außerdem sollten für die organische Isolier­ schicht 6 wärmebeständige Harze wie Polyimid-Harz, Poly­ amidimid-Harz oder dergleichen vorzugsweise eingesetzt werden.

Fig. 3 zeigt das elektrische Diagramm eines grundlegen­ den Aufbaus einer Schaltung in dem Fall, in dem der gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellte eindimen­ sionale Bildsensor vom Kontakt-Typ der vorliegenden Erfindung zum tatsächlichen praktischen Einsatz kommt. In Fig. 3 bezeichnen R ₁, R ₂, R ₃, R ₄, R ₅, R ₆, R ₇, R ₈, R ₉ . . . und R _n Widerstände der entsprechenden Teile zwischen den gemeinsamen Elektroden 3 und den Einzelelektroden 4, das heißt Element-Widerstände der Bildelemente (der Anordnung der bildempfangenden Elemente) P, und eine Quelle für eine gleichgerichtete Vorspannung Eb ist vorgesehen zum Anlegen einer Spannung an die gemeinsamen Elektroden 3 mit Hilfe vom Umschaltern SW 1, durch deren Betrieb jede der gemeinsamen Elektroden 3 mit der Quelle für die gleichgerichtete Vorspannung Eb oder mit der Seite der Masse/Erde verbunden ist. Die betreffenden Einzelelektro­ den 4 sind über Schalter Sw 2 mit einem Ladewiderstand Ra zum Ausgeben eines Signals an einem Ausgangsanschluß T verbunden, so daß der Signalstrom als Spannung gelesen wird. Diese Schalter SW 1 und SW 2 sind beispielsweise solche in Form von Schaltelementen, die durch C-MOS- Transistoren gebildet werden, und in der Weise angeord­ net, daß sie sequentiell Schaltvorgänge durch Gatter in den Elementen, die mit einem (nicht eingezeichneten) Schieberegister verbunden sind, bewirken.

Aufgrund der oben beschriebenen Bauweise zeigt der das jeweilige Bildelement bildende photoelektrische Umwand­ lungsfilm 2 Änderungen des Widerstandes entsprechend der empfangenden Lichtmenge, und da diese Veränderung des Widerstandes vermittels der angelegten gleichgerichteten Vorspannung Eb als Signalstrom abgegeben wird, werden an dem Anschluß T der Lichtmenge entsprechende Spannungen erzeugt. Aus diesem Grunde zeigt beim Abtasten der je­ weiligen Bildelemente durch das Umschalten der Schalter SW 1 und SW 2 das die jeweiligen Bildelemente darstellende lichtempfangende Element die dem aufgenommenen Licht entsprechende Widerstandsänderung, und auf diese Weise wird das eindimensionale Bildinformation-Lesesignal vom dem Anschluß T als Signalstrom erzeugt.

Bei der oben beschriebenen Bauart der vorliegenden Erfin­ dung wird zur Verhinderung des Übersprechens keine blockierende Diode benötigt, während durch den Einsatz der Matrix-Verdrahtungen die Zahl der Schaltelemente in starkem Ausmaß verringert werden kann, und auf diese Weise wird nicht nur die Herstellung der Elemente er­ leichtert, sondern gleichzeitig kann auch eine Kosten­ senkung erzielt werden.

Der in der Ausführungsform gemäßt der vorliegenden Erfin­ dung herzustellende photoelektrische Umwandlungsfilm zeigt eine extrem hohe Photoleitfähigkeit, und bei­ spielsweise hat der photoelektrische Umwandlungsfilm der CdSe-Gruppe ein Hell/Dunkel-Verhältnis von mehr als 10³ während der Einstrahlung von Licht von 695 nm mit 30 Lx, wodurch ein Signal von mehr als 1 µA als Lichtstrom erzeugt wird und dadurch ermöglicht wird, den eindimen­ sionalen Bildsensor vom Kontakt-Typ zu erzeugen, der ein System vom Realzeit-Typ zum Auslesen benutzt. Der photo­ elektrische Umwandlungsfilm der vorliegenden Erfindung ist auch überlegen in der Licht-Ansprech-Chararkteristik und zeigt rasches Ansprechen in weniger als 5 ms sowohl für das Ansteigen (90%) als auch das Abfallen (90%), was für ein Hochgeschwindigkeits-Leseelement außeror­ dentlich wünschenswert ist. Da im übrigen das lichtauf­ nehmende Element durch den isolierenden Film aus dem organischen Harz vollständig abgedichtet ist, ist die Änderung der Kenndaten des Elements aufgrund einer Änderung der Umstände ebenfalls sehr klein.

Außerdem kann der photoelektrische Umwandlungsfilm für das gemäß der vorliegenden Erfindung zu fertigende Element durch Verarbeiten einer Paste aus einem photo­ leitfähigen Material mittels Siebdruck hergestellt werden, während die organische Isolierschicht auch mit­ tels eines Schrittes des Aufbringens gebildet werden kann, und dadurch wird eine günstige Produktionsleistung bei der Massenproduktion erzielt.

Anschließend wird das Herstellungsverfahren des einen photoelektrischen Umwandlungsfilm der CdSe-Gruppe ver­ wendeten Elements näher beschrieben.

Unter Verwendung eines Substrats aus Glas 7059 (herge­ stellt von Corning, USA) als isolierendes Substrat 1 wird die photoleitfähige Paste mittels des Siebdruck- Verfahrens auf das Substrat aufgebracht und, nach 1 h Trocknen bei 100°C mit heißer Luft, der Wärmebehandlung 15 min bei 300°C und danach 30 min bei 500°C in einer N₂-Atmosphäre unterworfen, und auf diese Weise wurde ein photoelektrischer Umwandlungsfilm mit einer Filmdicke von etwa 4 µm gebildet.

Zur Herstellung der photoleitfähigen Paste wurde 3 Mol-% CdCl₂, 2 Gew.-% nieidrigschmelzender Glasfritte (Tg: 385°C), bezogen auf die Gesamtmenge, und eine pas­ sende Menge Öl (das 1,5 Gew.-% Ethylcellulose enthielt) zur Einstellung der Viskosität zu kristallinem CdSe- Pulver (Cu-Dotierung: 0,4 Mol-%, Pulver bei 800°C in N₂ behandelt) hinzugegeben, das vorher einer aktivierenden Wärmebehandlung unterworfen worden war und einen mittle­ ren Teilchendurchmesser von etwa 2 µm aufwies, und die so erhaltene Mischung wurde 50 h in einer Kugelmühle durchgemischt.

Auf den so gebildeten photoelektrischen Umwandlungsfilm 2 wurden gegenüberstehende Elektroden, die die gemein­ samen Elektroden 3 und die Einzelelektroden 4 umfassen, mittels eines Abhebeverfahrens gebildet, wobei gleich­ zeitig die untere Verdrahtung 5 gebildet wurde. In der vorliegenden Ausführungsfom wurde eine Anordnung eines lichtempfangenden Elements gebildet, worauf Ti mit etwa 500 nm (5000 Å ) als Elektroden und Verdrahtung aufge­ bracht war, wobei die Abstände zwischen den Elektroden 50 µm und die Elektrodenlängen 70 µm betrugen, und die aus 1728 Bildelementen aufgebaut war. Über die gesamte Oberfläche der Anordnung des Lichtempfänger-Elements hinweg wurde eine Schicht 6 aus Polyimid-Harz, die so vorbereitet war, daß sie nach dem Härten eine Dicke von etwa 5 µm hatte, mittels des Verfahrens der Spinnbe­ schichtung aufgetragen, um als Isolierfilm und als Schutzfilm für das Element zu dienen. Zur Herstellung der Durchgangslöcher für die Matrix-Verdrahtung wird das Polyimid-Harz zunächst in halbgehärtetem Zustand durch Anwendung einer üblichen photolithographischen Technik zu einem Muster geformt, und nach dem Aufbringen der dreifachen Metallschicht aus Al, Ti und einer Cu-Ni- Legierung darüber als Material der oberen Verdrahtung wird der Film aus Polyimid-Harz vollständig gehärtet. Für das vorgenannte Verdrahtungsmuster wurde die übliche photographische Technik angewandt, und die Matrix- Verdrahtung mit 32 Elementen wurde als ein Block ausge­ bildet.

Da die interlaminare Isolierschicht 6 für den Teil der Matrix-Verdrahtung nach dem Abhebeverfahren gleichzeitig auch auf dem Teil des Lichtempfänger-Elements gebildet wird, wird ein solcher Teil in dem Schritt zur Bildung der oberen Verdrahtung nicht nachteilig beeinflußt, und auf diese Weise wird keine Minderung der Charakeristika des photoelektrischen Umwandlungsfilms beobachtet.

Das auf die im Vorstehenden beschriebene Weise herge­ stellte Element war in der Lage, Signalströme von annähernd 15 µA im Mittel bei einfallendem Licht von 30 Lx bei einer Vorspannung von 12 V zu lesen, und die Streuung in die Charakteristik der Abgabeleistung bei den jeweiligen Bildeelementen lag günstigerweise bei ±15%. Daneben wurden in bezug auf die Licht-Antwort­ geschwindigkeit überlegene Ansprech-Kennwerte von 3 ms für das Ansteigen (90%) und 0,5 ms für das Abfallen (90%) erzielt, und somit konnte der eindimensionale Hochgeschwindigkeits-Bildsensor vom Kontakt-Typ, der zum Lesen durch das Realzeit-Lesesystem befähigt war, her­ gestellt werden. Weiterhin wurden bei der Durchführung eines Zuverlässigkeitstests des vorstehenden Elements bei hoher Temperatur und Feuchtigkeit bei 65°C und 95% relativer Feuchtigkeit günstige Ergebnisse erhalten, wobei die Schwankungen der Charakteristika selbst nach 200 h innerhalb von 5% lagen. Somit wurde gefunden, daß die auf dem photoelektrischen Umwandlungsfilm gebildete Schicht aus Polyimid-Harz von vollem Umfang ihre Aufgabe als abdichtender Film zur Verbesserung der Zuverlässig­ keit des Elements erfüllt.

Wie aus der vorstehenden Beschreibung hervorgeht, kann nach dem Verfahren zur Herstellung des eindimensionalen Bildsensors vom Kontakt-Typ gemäß der vorliegenden Er­ findung aufgrund der Tatsache, daß die Abdichtung der Anordnung der Lichtempfänger-Elemente gleichzeitig in dem Schritt der Bildung der Matrix-Verdrahtung erfolgt, die Zahl der Schritte vorteilhaft verringert werden, was eine überlegene Massen-Produktivität ergibt. Infolgedes­ sen läßt sich gemäß der vorliegenden Erfindung eine hohe Ausbeute bei der Fertigung der Elemente erreichen, und dementsprechend können Elemente hoher Zuverlässigkeit unter niedrigen Kosten produziert werden.

Unter Bezugnahme auf die Abbildungen Fig. 4 bis Fig. 9 werden ein Bildsensormodul-Substrat vom Kontakt-Typ und ein Verfahren zur Herstellung desselben gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung im Folgenden näher beschrieben.

Allgemein lassen sich die Bildsensormodul-Substrate vom Kontakt-Typ im weiteren Sinne einteilen in solche vom Sandwich-Typ, wie er in Fig. 4 dargestellt ist und in dem die Photoleiter-Schicht 30 sandwichartig zwischen Elektroden 20 auf dem Glas-Substrat 11 eingelagert ist, und solche vom coplanaren Typ, die ihrerseits unterteilt werden in einen Typ, in dem entsprechend der Darstellung in Fig. 5 die Elektrode 20 unter der Photoleiterschicht 30 auf dem Glas-Substrat 11 aufgebracht ist, und einen anderen Typ, in dem entsprechend der Darstellung in Fig. 6 die Elektrode 20 auf der Photoleiterschicht 30 ange­ ordnet ist.

Generell wird bei dem Sandwich-Typ hauptsächlich amor­ phes Silicium für die Photoleiter-Schicht verwendet, und das Substrat ist gekennzeichnet durch seine hohe Licht- Ansprechgeschwindigkeit, hat jedoch den Nachteil, daß das Herstellungsverfahren für dasselbe kompliziert ist, woraus hohe Kosten resultieren. Demgegenüber ist der coplanare Typ hinsichtlich der Schritte seiner Herstel­ lung einfach und demgemäß billiger, wird jedoch in bezug auf seine Licht-Ansprechgeschwindigkeit als dem ersteren unterlegen angesehen. Bei dem Substrat der beiden vorge­ nannten Typen ist die Photoleiter-Schicht selbst ein Element, das gegen äußere Einflüsse sehr empfindlich ist, und aus diesem Grunde ist es erforderlich, eine Passivierung der Schicht durchzuführen, um ihr Bestän­ digkeit gegen Chemikalien und Umwelteinflüsse zu ver­ leihen. Überdies werden für die Elektrode 20 des Photo­ leiter-Teils 1728 Linien oder 3456 Linien (für die Fälle 8 Linien/mm bzw. 16 Linien/mm) für die Größe A 4 be­ nötigt, und wie die von diesen Elektroden zu gewinnenden Signale zu lesen sind, wirft weitere Probleme auf. Zur Meisterung dieser Situation war und ist es allgemeine Praxis, die Leseschaltung in Blocks einzuteilen (d. h. in Form von Mehrschichten-Verdrahtungen auszubilden) und dadurch die Zahl der LST zur Kostensenkung (Matrix-Ver­ drahtung) zu verkleinern, wie dies in Fig. 7 dargestellt ist. Die durch die Bezugszahl 30 bezeichnete Photo­ leiter-Schicht ist an die LSI (Treiber-Schaltung) Lc auf der Seite der gemeinsamen Elektroden und an die LSI (Treiber-Schaltung) Li auf der Seite der Einzelelektro­ den durch die in Fig. 7 abgebildeten Verdrahtungen ge­ koppelt, wobei durch das Symbol D bezeichnete blockie­ rende Dioden zwischengeschaltet sind und diese Gleich­ spannungsquelle EO und ein Lastwiderstand R in Reihe in die die LSI-Schaltungen LC und Li verbindende Leitung eingefügt sind.

Das Verfahren zur Herstellung des oben geschilderten Bildsensormodul-Substrats vom Kontakt-Typ gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfaßt die Schritte des Herstellens einer Photoleiter- Schicht und einer unteren Verdrahtung auf einem Sub­ strat, des Aufbringens einer Isolierschicht zwischen die untere und eine obere Verdrahtung, wobei diese Isolier­ schicht in einem halbgehärteten Zustand gehalten wird, des Ätzens der Isolierschicht in diesem Zustand zur Herstellung der durchgehenden Leitungslöcher und an­ schließend der vollständigen Härtung der Isolierschicht, wobei die obere Verdrahtung auf der Isolierschicht ge­ bildet wird.

Durch die obigen Schritte kann ein Bildsensormodul-Sub­ strat mit überlegener Zuverlässigkeit unter niedrigen Kosten hergestellt werden. Insbesondere wird in der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung das coplanare Bildsensormodul-Substrat hergestellt, in dem die Mehrschichten-Matrix-Verdrahtung mittels der Iso­ lierschicht (allgemein zu verwenden als Passivierungs­ film für den Photoleiter), in der Polyimid verwendet wird, hergestellt wird, die eine Bildung der Löcher der Durchgangsleitungen unterworden wird, die auf einem Ätzverfahren des nur teilweise gehärteten Polyimids basiert (d. h. einem Ätzverfahren, bei dem das Polyimid für das nachfolgende Ätzen im teilweise gehärteten Zu­ stand gehalten wird).

Im Folgenden werden die Schritte des Verfahrens zur Herstellung des coplanaren Bildsensormodul-Substrats vom Kontakt-Typ gemäß der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Ausführungsform beschrieben.

Die Fig. 8 (a) bis (i) zeigen Diagramme, die die Schrit­ te zur Bildung des Modul-Substrats darstellen, das den Aufbau hat, der in Fig. 9 gezeigt ist.

Zunächst werden, wie Fig. 8 (a) zeigt, die untere Ver­ drahtung 20 und die Photoleiter-Schicht (photoelektri­ sches Umwandlungselement) 30 auf dem Glas-Substrat 11 gebildet. Entweder die untere Verdrahtung 20 oder die Photoleiter-Schicht 30 können im voraus hergestellt werden, jedoch ist in dieser Ausführungsform, wie darge­ stellt ist, die untere Verdrahtung 20 diejenige, die zuerst hergestellt wurde.

Dann wird, wie Fig. 8 (b) zeigt, die Schicht 40 aus Polyimid-Harz auf das Substrat 11 aufgetragen, so daß sie die Photoleiter-Schicht 30 und die untere Verdrah­ tung 20 bedeckt, und bei 140°C teilweise gehärtet.

Anschließend wird, wie Fig. 8 (c) zeigt, eine Photo­ resist-Schicht 50 vom positiven Typ (z. B. eine AZ- Resist-Schicht) aus der Naphthochinon-Gruppe über der Polyimid-Harz-Schicht 40 aufgetragen und vorgehärtet.

Danach erfolgt, wie Fig. 8 (d) veranschaulicht, die Belichtung durch eine Photomaske 60 hindurch, in der die Teile der zu bildenden Durchgangsleitungs-Löcher trans­ parent gemacht werden und der Teil auf der Photoleiter- Schicht 30, der die Isolierschicht als Passivierfilm zurückläßt, undurchsichtig gemacht wird.

Im nächsten Schritt wird, wie Fig. 8 (e) zeigt, der Photoresist 50 der Entwicklung unter Einsatz einer Ent­ wicklerlösung der Tetramethylammoniumhydroxid-Gruppe unterworfen. Da in dem obigen Fall die Entwicklerlösung stark alkalisch ist, erfolgt die Ätzung der Polyimid- Schicht 40 als Unterlage gleichzeitig mit der Entwick­ lung des Photoresists 50, wodurch die Durchgangslöcher 70 gebildet werden.

Danach wird, wie Fig. 8 (f) zeigt, die Photoresist- Schicht 50 abgetrennt.

Anschließend wird, wie Fig. 8 (g) veranschaulicht, die Polyimid-Schicht 40 vollständig gehärtet, und auf diese Weise werden eine Isolierschicht 81 zwischen der unteren Verdrahtung und der oberen Verdrahtung sowie eine Schutzschicht 82 für die Photoleiter-Schicht 30 gebil­ det, die beide aus dem vollständig gehärteten Polyimid bestehen.

Der Schutzfilm 82 ist ein Isolierfilm, der als Deckfilm für den Photoleiter 30 und auch als gegen Umwelteinflüs­ se beständiger Schutzfilm (Passivierungfilm) fungiert.

Danach werden nach Bedarf die Polyimid-Schichten 81 und 82, wie Fig. 8 (h) zeigt, einer Oberflächenbehandlung mittels eines Trockenverfahrens wie des Plasmaätzens, umgekehrten Zerstäubens etc. unterworfen, um einen verbesserten Kontakt zwischen den Polyimid-Schichten 81 oder 82 und der oberen Verdrahtung 100 (Fig. 8 (i)) zu ereichen, und dann wird der obere Verdrahtungsfilm 90 durch Zerstäuben gebildet.

Schließlich wird, wie Fig. 8 (i) zeigt, die obere Ver­ drahtung 100 durch Herstellung des Musters (Matrix-Ver­ drahtung) für die obere Verdrahtung gebildet.

Mittels der oben beschriebenen Schritte läßt sich das Bildsensormodul-Substrat vom Kontakt-Typ, wie es in Fig. 9 dargestellt ist, herstellen.

Aufgrund der Anwendung des im Vorstehenden beschriebenen Herstellungsverfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung lassen sich die folgenden günstigen Wirkungen erzielen.

• (i) Infolge des Einsatzes des Verfahrens des Ätzens des teilgehärteten Polyimids wird es möglich, ein ver­ bessertes Bildsensosormodul-Substrat von Kontakt-Typ mit Hilfe vereinfachter Fertigungsschritte und unter niedrigen Kosten herzustellen.
• (ii) Der Polyimid-Film hat nicht nur die Funktion einer Isolierschicht bei den Mehrschichten-Verdrahtungen, sondern auch diejenige einer Abdeckung des Photo­ leiter-Teils (die verhindert, daß der Photoleiter durch Chemikalien etc. bei dem Verfahren nach der Bildung des Photoleiters beschädigt wird) und weiterhin der Passivierung, um den Photoleiter-Teil gegenüber Umwelteinflüssen beständig zu machen.
• (iii) Der Polyimid-Film selbst ist vollständig durchlässig für Licht mit Wellenlängen oberhalb von 500 nm. Dementsprechend ist der Gedanke der vorlieggenden Erfindung hinsichtlich seiner Anwendung zur Bildung des Modul-Substrats nicht auf den Fall beschränkt, in dem die Elektrode unter dem Photo­ leiter angeordnet ist, wie in der beschriebenen Ausführungsform, sondern die Erfindung kann eben­ falls auf die Herstellung eines Bildsensormodul- Substrats des in Fig. 10 dargestellten Typs ange­ wandt werden, in dem die die Einstrahlung von Licht (hv) von dem oberen Teil des Substrats benötigende Elektrode 20 über der Photoleiter-Schicht 30 ange­ ordnet ist, wobei die Verfahrensschritte denjenigen der Ausführungsform von Fig. 8 und 9 ähneln.

Wie aus der vorstehenden Beschreibung deutlich wird, ist es durch die vorliegende Erfindung möglich geworden, das durch überlegene Zuverlässigkeit ausgezeichnete Bildsen­ sormodul-Substrat mittels einfacher Schritte unter niedrigen Kosten herzustellen.

Claims (8)

1. Verfahren zur Herstellung eines eindimensionalen Bild­ sensors vom Kontakt-Typ, das die Schritte des Bereit­ stellens eines Teils aus einem lichtaufnehmenden Element (2), bestehend aus einen einzelnen Körper aus einem Cd enthaltenen Gruppe-II-VI-Verbindungshalbleiter oder bestehend aus mehr als zwei Arten eines solchen Verbindungshalbleiters, auf einem Substrat (1) und auch des Bereitstellens eines Teils aus einer Matrixverdrah­ tung (5, 7) auf demselben Substrat (1) wie demjenigen des Teils aus dem lichtempfangenden Element (2), gekenn­ zeichnet durch den Schritt des Bildens einer Isolier­ schicht (6) zur Bildung des Teils aus der Matrixverdrah­ tung in solcher Weise, daß der Teil aus dem Licht auf­ nehmenden Element (2) bedeckt wird.

2. Verfahren zur Herstellung eines eindimensionalen Bild­ sensors vom Kontakt-Typ nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Teil aus den lichtaufnehmenden Element (2) durch die Schritte des Aufbringens eines Materials in pastenartiger Form, das durch Zusatz einer oder meh­ rerer Arten von Halogenverbindungen des Cd als Schmelz­ mittel und/oder einer niedrigschmelzenden Glasfritte dispergiert in einem organischen Bindemittel zu dem Verbindungshalbleiter hergestellt wurde, auf das Sub­ strat (1) und des Einwirkenlassens einer Wärmebehandlung in einer Inertgasatmosphäre bei Temperaturen von 400°C bis 600°C auf dieses Material.

3. Verfahren zur Herstellung eines eindimensionalen Bild­ sensors vom Kontakt-Typ nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Isolierschicht (6) für den Teil aus der Matrixverdrahtung (5, 7) durch einen isolierenden hochpolymeren Film gebildet ist.

4. Verfahren zur Herstellung eines eindimensionalen Bild­ sensors vom Kontakt-Typ nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Teil aus dem Licht aufnehmenden Element (2) einen Elektroden-Teil einschließt, der kontinuierlich mit einem Elektroden-Teil der unteren Schicht des Teils aus der Matrixverdrahtung (5, 7) gebildet ist.

5. Verfahren zur Herstellung eines coplanaren Bildsensor­ modul-Substrat vom Kontakt-Typ, umfassend die Schritte des Bildens einer Photoleiter-Schicht (30) und einer unteren Verdrahtung (20) auf einem Substrat (11), des Auftragens einer Isolierschicht (40, 81) zwischen der unteren und einer oberen Verdrahtung, wobei die Isolier­ schicht in einem halbgehärteten Zustand gehalten wird, des Ätzens der Isolierschicht in diesem Zustand unter Ausbildung der durchgehenden Leitungslöcher (70) und nachfolgend des Herbeiführens der vollständigen Härtung der Isolierschicht (40, 81), wodurch die obere Verdrah­ tung (100) auf der Isolierschicht (40, 81) gebildet wird.

6. Coplanares Bildsensormodul-Substrat vom Kontakt-Typ, umfassend eine Photoleiter-Schicht (30) und eine untere Verdrahtung (20) ausgebildet auf einem Substrat (11) sowie eine Schicht (40) aus einem organischen Harz, die wenigstens auf die Photoleiter-Schicht (30) auflaminiert ist, wobei die organische Harz-Schicht (40) so angeord­ net ist, daß sie mit wenigstens zwei Funktionen eines Mehrschichten-Formations-Isolierfilms eines Leseschal­ tungs-Teils, eines deckenden Films in einem Verfahren der Photoleiter-Schicht und der Photoleiter-Schicht als umweltbeständiger Schutzschicht ausgestattet ist.

7. Coplanares Bildsensormodul-Substrat von Kontakt-Typ nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichent, daß die organische Harz-Schicht (40) aus einem organischen Harz eines Typs besteht, der für sichtbares Licht durchlässig ist, so daß sie Licht als Signal von einem oberen Teil der Photoleiter-Schicht (30) aufnimmt.

8. Coplanares Bildsenormodul-Substrat vom Kontakt-Typ nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die organische Harz-Schicht (40) aus einem Harz der Polyimid-Gruppe besteht.