JP2016162927A - 画像読取装置および半導体装置 - Google Patents

Abstract

【課題】静電気保護をしつつ画質劣化を低減できる、画像読取装置および半導体装置を提供すること。
【解決手段】画像読取装置（スキャナーユニット３）は、画像を読み取るための画像読取チップ４１５を複数１次元方向に並べて構成される画像読取装置であって、画像読取チップ４１５は、半導体基板４１５０と、半導体基板４１５０のＰウェル５００内に形成され、前記画像からの光を受けて光電変換する受光素子４１６と、Ｐウェル５００外に形成され、受光素子４１６が光電変換して生成した信号から前記画像に応じた信号である画像読取信号を生成する信号変換部４１７と、Ｐウェル５００内に形成れ、受光素子４１６を静電気的に保護する第１保護領域５０１と、Ｐウェル５００外に形成され、信号変換部４１７を静電気的に保護する第２保護領域５０２と、を備え、第１保護領域５０１は、隣り合う画像読取チップと１次元方向に対向する１辺に沿って設けられている。
【選択図】図６

Description

本発明は、画像読取装置および半導体装置に関する。

コンタクトイメージセンサーを用いた画像読取装置（スキャナー）や、これに印刷機能を加えたコピー機や複合プリンターなどが開発されている。画像読取装置に用いられるコンタクトイメージセンサーとしては、半導体基板に設けられたフォトダイオードを用いる構成が用いられている（特許文献１）。

特開２０１４−１３８０６号公報

コンタクトイメージセンサーの製造工程において、半導体基板を保護するために、半導体基板の表面にテープを着脱する工程が含まれる。テープの着脱の際に静電気が発生するとフォトダイオードが破壊されてしまう恐れがある。そこで、フォトダイオードを含む半導体基板の外周部には静電気保護領域を設ける必要がある。

スキャナーにコンタクトイメージセンサーを用いる際、コンタクトイメージセンサーチップは複数個並べて設けられることになる。しかしながら、フォトダイオードが形成されるウェルを静電気保護領域で囲った場合には、チップを並べると、チップ間のフォトダイオードの間隔が広がってしまう。これによって、読み取り画質が劣化してしまう問題などが発生してしまう。

本発明は、以上のような技術的課題に鑑みてなされたものである。本発明のいくつかの態様によれば、静電気保護をしつつ画質劣化を低減できる、画像読取装置および半導体装置を提供することができる。

本発明は前述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の態様または適用例として実現することが可能である。

［適用例１］
本適用例に係る画像読取装置は、
画像を読み取るための画像読取チップを複数、１次元方向に並べて構成される画像読取装置であって、
前記画像読取チップは、
半導体基板と、
前記半導体基板のＰウェル内に形成され、前記画像からの光を受けて光電変換する受光素子と、
前記半導体基板の前記Ｐウェル外に形成され、前記受光素子が光電変換して生成した信号から前記画像に応じた信号である画像読取信号を生成する信号変換部と、
前記半導体基板の前記Ｐウェル内に形成され、前記受光素子を静電気的に保護する第１保護領域と、
前記半導体基板の前記Ｐウェル外に形成され、前記信号変換部を静電気的に保護する第
２保護領域と、
を備え、
前記第１保護領域は、隣り合う前記画像読取チップと前記１次元方向に対向する１辺に沿って設けられている、画像読取装置である。

本適用例によれば、製造過程において、テープの着脱の際に静電気が発生しやすい、画像読取チップの端部に第１保護領域を設けることができるので、受光素子を静電気から保護できる。また、第１保護領域が受光素子と同じＰウェル内に形成されているので、Ｐウェル外に保護領域を設ける場合に比べて、画像読取チップの端部側の受光素子から画像読取チップの端部までの距離を小さくできる。これによって、画質劣化を低減できる。したがって、静電気保護をしつつ画質劣化を低減できる画像読取装置を実現できる。

［適用例２］
上述の画像読取装置であって、
前記画像読取チップは、前記１次元方向に並んで位置する複数の前記受光素子を有してもよい。

これによって、大きな画像も読み取り可能な画像読取装置を実現できる。

［適用例３］
上述の画像読取装置であって、
前記半導体基板は、第１辺と、前記第１辺よりも長い第２辺と、を含む形状であり、
前記第１保護領域および前記第２保護領域の少なくとも一方は、前記第１辺に沿って形成されていてもよい。

製造過程においてテープを剥がす際には、第２辺に沿う方向にテープを剥がすのが一般的である。このような場合には、テープが最後に剥がれるのが第１辺側になるので、第１辺側の受光素子と信号変換部を構成する回路素子とが静電気の影響を受けやすい。

本適用例によれば、第１保護領域と第２保護領域との少なくとも一方は、第１辺に沿って形成されているので、受光素子および信号変換部を構成する回路素子の少なくとも一方を効果的に静電気から保護できる。

［適用例４］
上述の画像読取装置であって、
前記第１保護領域は、Ｐ型の拡散領域で形成され、
前記第２保護領域は、Ｎ型の拡散領域で形成されていてもよい。

本適用例によれば、簡易な構成で受光素子および信号変換部を構成する回路素子を効果的に静電気から保護できる。

［適用例５］
上述の画像読取装置であって、
前記第１保護領域および前記第２保護領域の少なくとも一方は、金属配線と電気的に接続されていてもよい。

本適用例によれば、第１保護領域および第２保護領域を拡散領域のみで構成する場合よりもさらに効果的に、受光素子および信号変換部を構成する回路素子を効果的に静電気から保護できる。

［適用例６］
本適用例に係る半導体装置は、
画像を読み取るための半導体装置であって、
半導体基板と、
前記半導体基板のＰウェル内に形成され、前記画像からの光を受けて光電変換する受光素子と、
前記半導体基板の前記Ｐウェル外に形成され、前記受光素子が光電変換して生成した信号から前記画像に応じた信号である画像読取信号を生成する信号変換部と、
前記半導体基板の前記Ｐウェル内に形成され、前記受光素子を静電気的に保護する第１保護領域と、
前記半導体基板の前記Ｐウェル外に形成され、前記信号変換部を静電気的に保護する第２保護領域と、
を備え、
前記半導体基板は、第１辺と、前記第１辺よりも長い第２辺と、を含む形状であり、
前記第１保護領域と前記第２保護領域との少なくとも一方は、前記第１辺に沿って形成されている、半導体装置である。

本適用例によれば、製造過程において、テープの着脱の際に静電気が発生しやすい、画像読取チップの端部に第１保護領域を設けることができるので、受光素子を静電気から保護できる。また、第１保護領域が受光素子と同じＰウェル内に形成されているので、Ｐウェル外に保護領域を設ける場合に比べて、画像読取チップの端部側の受光素子から画像読取チップの端部までの距離を小さくできる。これによって、画像読取装置に適用した場合に、画質劣化を低減できる。したがって、静電気保護をしつつ画質劣化を低減できる半導体装置を実現できる。

また、製造過程においてテープを剥がす際には、第２辺に沿う方向にテープを剥がすのが一般的である。このような場合には、テープが最後に剥がれるのが第１辺側になるので、第１辺側の受光素子と信号変換部を構成する回路素子とが静電気の影響を受けやすい。

本適用例によれば、第１保護領域と第２保護領域との少なくとも一方は、第１辺に沿って形成されているので、受光素子および信号変換部を構成する回路素子の少なくとも一方を効果的に静電気から保護できる。

本実施形態に係る複合機を示した外観斜視図である。 スキャナーユニットの内部構造を示した斜視図である。 イメージセンサーの構成を模式的に示す分解斜視図である。 画像読取チップの配置を模式的に示す平面図である。 画像読取チップのレイアウト構成の概要を模式的に示す平面図である。 第１実施形態における画像読取チップの隣接部近傍を模式的に示す拡大平面図である。 図６のＡ−Ａ線における断面図である。 静電気に対する保護が必要となる理由を説明するための模式図である。 第２実施形態における画像読取チップ４１５の隣接部近傍を模式的に示す拡大平面図である。 第３実施形態における画像読取チップ４１５を模式的に示す断面図である。

以下、本発明の好適な実施形態について図面を用いて詳細に説明する。用いる図面は説
明の便宜上のものである。なお、以下に説明する実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また以下で説明される構成の全てが本発明の必須構成要件であるとは限らない。

１．第１実施形態
以下、添付した図面を参照して、本発明の画像読取装置を適用した複合機（複合装置）１について説明する。図１は、複合機１を示した外観斜視図である。図１に示すように、複合機１は、装置本体であるプリンターユニット（画像記録装置：第１装置）２と、プリンターユニット２の上部に配設されたアッパーユニットであるスキャナーユニット（画像読取装置：第２装置）３と、を一体に備えている。なお、以下、図１においての前後方向をＸ軸方向とし、左右方向をＹ軸方向として説明する。

図１に示されるように、プリンターユニット２は、枚葉の記録媒体（印刷用紙や単票紙）を送り経路に沿って送る搬送部（不図示）と、送り経路の上方に配設され、記録媒体にインクジェット方式で印刷処理を行う印刷部（不図示）と、前面に配設されたパネル形式の操作部６３と、搬送部、印刷部および操作部６３を搭載した装置フレーム（不図示）と、これらを覆う装置ハウジング６５と、を備えている。装置ハウジング６５には、印刷を終えた記録媒体が排出される排出口６６が設けられている。また、図示省略するが、後面下部には、ＵＳＢポートおよび電源ポートが配設されている。すなわち、複合機１は、ＵＳＢポートを介してコンピューター等に接続可能に構成されている。

スキャナーユニット３は、後端部のヒンジ部４を介してプリンターユニット２に回動自在に支持されており、プリンターユニット２の上部を開閉自在に覆っている。すなわち、スキャナーユニット３を回動方向に引き上げることで、プリンターユニット２の上面開口部を露出させ、当該上面開口部を介して、プリンターユニット２の内部が露出させる。一方、スキャナーユニット３を回動方向に引き降ろし、プリンターユニット２上に載置することで、スキャナーユニット３によって当該上面開口部を閉塞する。このように、スキャナーユニット３を開放することで、インクカートリッジの交換や紙詰まりの解消等が可能な構成となっている。

図２は、スキャナーユニット３の内部構造を示した斜視図である。図１および図２に示されるように、スキャナーユニット３は、筐体であるアッパーフレーム１１と、アッパーフレーム１１に収容された画像読取部１２と、アッパーフレーム１１の上部に回動自在に支持された上蓋１３と、を備えている。図２に示すように、アッパーフレーム１１は、画像読取部１２を収容する箱型の下ケース１６と、下ケース１６の天面を覆う上ケース１７と、を備えている。上ケース１７には、ガラス製の原稿載置板（原稿台；不図示）が広く配設されており、被読取面を下にした被読取媒体（原稿）をこれに載置する。一方、下ケース１６は、上面を開放した浅い箱状に形成されている。

図２に示されるように、画像読取部１２は、ラインセンサー方式のセンサーユニット３１と、センサーユニット３１を搭載したセンサーキャリッジ３２と、Ｙ軸方向に延在し、センサーキャリッジ３２をスライド自在に支持するガイド軸３３と、センサーキャリッジ３２をガイド軸３３に沿って移動する自走式のセンサー移動機構３４と、を備えている。センサーユニット３１は、Ｘ軸方向に延在したＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ ｍｅｔａｌ−ｏｘｉｄｅ−ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）ラインセンサーであるイメージセンサー（センサー部）４１を有し、モーター駆動のセンサー移動機構３４により、ガイド軸３３に沿ってＹ軸方向に往復動する。これにより、原稿載置板上の被読取媒体（原稿）の画像を読み取るようになっている。なお、センサーユニット３１は、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）ラインセンサーであってもよい。

図３は、イメージセンサー４１の構成を模式的に示す分解斜視図である。図３に示される例では、イメージセンサー４１は、ケース４１１、光源４１２、レンズ４１３、モジュール基板４１４および画像を読み取るための画像読取チップ４１５（半導体装置）を含んで構成されている。光源４１２、レンズ４１３および画像読取チップ４１５は、ケース４１１とモジュール基板４１４との間に収容されている。ケース４１１にはスリットが設けられている。光源４１２が発する光は当該スリットを介して被読取媒体へ照射され、被読取媒体からの反射光は当該スリットを介してレンズ４１３に入力される。レンズ４１３は、入力された光を画像読取チップ４１５へと導く。

図４は、画像読取チップ４１５の配置を模式的に示す平面図である。図４に示されるように、複数の画像読取チップ４１５が、モジュール基板４１４上に１次元方向（図４においてはＸ軸方向）に並べて配置されている。これによって、大きな画像も読み取り可能なスキャナーユニット３（画像読取装置）を実現できる。

図５は、画像読取チップ４１５のレイアウト構成の概要を模式的に示す平面図である。図５に示される例では、画像読取チップ４１５は、半導体基板４１５０上に、画像からの光を受けて光電変換する複数の受光素子４１６と、受光素子４１６が光電変換して生成した信号から画像に応じた信号である画像読取信号を生成する信号変換部４１７と、を有している。画像読取信号は、アナログ信号であってもデジタルデータ信号であってもよい。信号変換部４１７は、それぞれの受光素子４１６からの信号に基づく画像読取信号をシリアルに出力してもよい。

図５に示されるように、画像読取チップ４１５は、１次元方向（図５ではＸ軸方向）に並んで位置する複数の受光素子４１６を有している。これによって、大きな画像も読み取り可能なスキャナーユニット３（画像読取装置）を実現できる。

図５に示されるように、半導体基板４１５０は、第１辺４１５１と、第１辺４１５１よりも長い第２辺４１５２と、を含む形状である。図５に示される例では、Ｙ軸に沿う方向が第１辺４１５１であり、Ｙ軸と直交するＸ軸に沿う方向が第２辺４１５２である。

図６は、第１実施形態における画像読取チップ４１５の隣接部近傍を模式的に示す拡大平面図である。図７は、図６のＡ−Ａ線における断面図である。図７において、信号変換部４１７は省略されている。

図６および図７に示されるように、半導体基板４１５０はＮ型の半導体基板であり、Ｐウェル５００（Ｐ型のウェル）が形成されている。受光素子４１６は、Ｐウェル５００内に形成されている。信号変換部４１７は、Ｐウェル５００外に形成されている。なお、信号変換部４１７は、Ｐウェル５００以外のＰウェルを含んで構成されていてもよい。

図６および図７に示されるように、画像読取チップ４１５は、半導体基板４１５０のＰウェル５００内に形成され、受光素子４１６を静電気的に保護する第１保護領域５０１と、半導体基板４１５０のＰウェル５００外に形成され、信号変換部４１７を静電気的に保護する第２保護領域５０２と、を備えている。また、第１保護領域５０１は、隣り合う画像読取チップ４１５と１次元方向（Ｘ軸方向）に対向する１辺（第１辺４１５１）に沿って設けられている。図６に示される例では、Ｘ軸方向の端部の受光素子４１６から画像読取チップ４１５の端部までの間には、第１保護領域５０１は存在するが、第２保護領域５０２は存在しないように構成されている。また、図６に示される例では、第１保護領域５０１および第２保護領域５０２は、画像読取チップ４１５の第１辺４１５１に沿う端部のみならず、画像読取チップ４１５の第２辺４１５２に沿う端部にも設けられている。

図８は、静電気に対する保護が必要となる理由を説明するための模式図である。画像読取チップ４１５は、ウエハー上に形成されてからモジュール基板４１４上に実装されるまでの製造過程において、画像読取チップ４１５の表面を保護するための樹脂製のテープ６００を貼ったり、テープ６００を剥がしたりする工程が含まれる。テープ６００を剥がすと、画像読取チップ４１５の表面は＋に帯電し、テープ６００は−に帯電する傾向がある。そのため、テープ６００を剥がす際には、テープ６００が最後に離れる画像読取チップ４１５の端部において、静電気による電流が流れ、受光素子４１６や、信号変換部４１７を構成する回路素子にダメージを与える可能性がある。

本実施形態によれば、製造過程において、テープ６００の着脱の際に静電気が発生しやすい、画像読取チップ４１５の端部に第１保護領域５０１を設けることができるので、受光素子４１６を静電気から保護できる。また、第１保護領域５０１が受光素子４１６と同じＰウェル５００内に形成されているので、Ｐウェル５００外に保護領域を設ける場合に比べて、画像読取チップ４１５の端部側の受光素子４１６から画像読取チップ４１５の端部までの距離を小さくできる。これによって、画質劣化を低減できる。したがって、静電気保護をしつつ画質劣化を低減できる画像読取装置（スキャナーユニット３）を実現できる。また、第２保護領域５０２を有することによって、信号変換部４１７を静電気から保護できる。

図６に示されるように、第１保護領域５０１および第２保護領域５０２の少なくとも一方は、第１辺４１５１に沿って形成されていてもよい。図６に示される例では、第１保護領域５０１および第２保護領域５０２は、第１辺４１５１に沿って形成されている。

図８に示される製造過程においてテープ６００を剥がす際には、第１辺４１５１より長い辺である第２辺４１５２に沿う方向にテープ６００を剥がすのが一般的である。このような場合には、テープ６００が最後に剥がれるのが第１辺４１５１側になるので、第１辺４１５１側の受光素子４１６と信号変換部４１７を構成する回路素子とが静電気の影響を受けやすい。

本実施形態によれば、第１保護領域５０１と第２保護領域５０２との少なくとも一方は、第１辺４１５１に沿って形成されているので、受光素子４１６および信号変換部４１７を構成する回路素子の少なくとも一方を効果的に静電気から保護できる画像読取装置（スキャナーユニット３）および半導体装置（画像読取チップ４１５）を実現できる。

本実施形態において、第１保護領域５０１は、Ｐ型の拡散領域で形成され、第２保護領域５０２は、Ｎ型の拡散領域で形成されていてもよい。第１保護領域５０１および第２保護領域５０２は、不純物濃度を高めて周囲よりも導電性を高く構成することが好ましい。

本実施形態によれば、簡易な構成で受光素子４１６および信号変換部４１７を構成する回路素子を効果的に静電気から保護できる画像読取装置（スキャナーユニット３）および半導体装置（画像読取チップ４１５）を実現できる。

２．第２実施形態
図９は、第２実施形態における画像読取チップ４１５の隣接部近傍を模式的に示す拡大平面図である。なお、第１実施形態と同様の構成には同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。

図９に示される例では、第２保護領域５０２は、画像読取チップ４１５の第１辺４１５１に沿う端部のみに設けられ、画像読取チップ４１５の第２辺４１５２に沿う端部には設けられていない。

上述のように、図８に示される製造過程においてテープ６００を剥がす際には、第１辺４１５１より長い辺である第２辺４１５２に沿う方向にテープ６００を剥がすのが一般的である。このような場合には、テープ６００が最後に剥がれるのが第１辺４１５１側になるので、第１辺４１５１側の信号変換部４１７を構成する回路素子が静電気の影響を受けやすい。

本実施形態においても、第２保護領域５０２は、画像読取チップ４１５の第１辺４１５１に沿う端部に設けられているので、信号変換部４１７を構成する回路素子を効果的に静電気から保護できる。

また、本実施形態においても、第１実施形態と同様の理由により、同様の効果を奏する。

３．第３実施形態
図１０は、第３実施形態における画像読取チップ４１５を模式的に示す断面図である。図１０は、第１実施形態における図７に相当する図である。なお、第１実施形態と同様の構成には同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。

本実施形態においては、第１保護領域５０１および第２保護領域５０２の少なくとも一方は、金属配線と電気的に接続されていてもよい。図１０に示される例では、第１保護領域５０１は、コンタクトホール５０５を介して金属配線５０３と電気的に接続されている。また、第２保護領域５０２は、コンタクトホール５０６を介して金属配線５０４と電気的に接続されている。金属配線５０３および金属配線５０４は、さらに静電気保護素子（不図示）に電気的に接続されていてもよい。金属配線５０３および金属配線５０４を設けることによって、第１保護領域５０１および第２保護領域５０２の抵抗値を下げることができるので、静電気をさらに逃がしやすくなる。

本実施形態によれば、第１保護領域５０１および第２保護領域５０２を拡散領域のみで構成する場合よりもさらに効果的に、受光素子４１６および信号変換部４１７を構成する回路素子を効果的に静電気から保護できる画像読取装置（スキャナーユニット３）および半導体装置（画像読取チップ４１５）を実現できる。

以上、本実施形態あるいは変形例について説明したが、本発明はこれら本実施形態あるいは変形例に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様で実施することが可能である。

本発明は、実施形態で説明した構成と実質的に同一の構成（例えば、機能、方法および結果が同一の構成、あるいは目的および効果が同一の構成）を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成または同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。

１…複合機、２…プリンターユニット、３…スキャナーユニット、４…ヒンジ部、１１…アッパーフレーム、１２…画像読取部、１３…上蓋、１６…下ケース、１７…上ケース、３１…センサーユニット、３２…センサーキャリッジ、３３…ガイド軸、３４…センサー移動機構、４１…イメージセンサー、６３…操作部、６５…装置ハウジング、６６…排出口、４１１…ケース、４１２…光源、４１３…レンズ、４１４…モジュール基板、４１５
…画像読取チップ、４１６…受光素子、４１７…信号変換部、５００…Ｐウェル、５０１…第１保護領域、５０２…第２保護領域、５０３，５０４…金属配線、５０５，５０６…コンタクトホール、６００…テープ、４１５０…半導体基板、４１５１…第１辺、４１５２…第２辺

Claims (6)

1. 画像を読み取るための画像読取チップを複数、１次元方向に並べて構成される画像読取装置であって、
   前記画像読取チップは、
   半導体基板と、
   前記半導体基板のＰウェル内に形成され、前記画像からの光を受けて光電変換する受光素子と、
   前記半導体基板の前記Ｐウェル外に形成され、前記受光素子が光電変換して生成した信号から前記画像に応じた信号である画像読取信号を生成する信号変換部と、
   前記半導体基板の前記Ｐウェル内に形成され、前記受光素子を静電気的に保護する第１保護領域と、
   前記半導体基板の前記Ｐウェル外に形成され、前記信号変換部を静電気的に保護する第２保護領域と、
   を備え、
   前記第１保護領域は、隣り合う前記画像読取チップと前記１次元方向に対向する１辺に沿って設けられている、画像読取装置。
2. 請求項１記載の画像読取装置であって、
   前記画像読取チップは、前記１次元方向に並んで位置する複数の前記受光素子を有する、画像読取装置。
3. 請求項１または２に記載の画像読取装置であって、
   前記半導体基板は、第１辺と、前記第１辺よりも長い第２辺と、を含む形状であり、
   前記第１保護領域および前記第２保護領域の少なくとも一方は、前記第１辺に沿って形成されている、画像読取装置。
4. 請求項１ないし３のいずれか１項に記載の画像読取装置であって、
   前記第１保護領域は、Ｐ型の拡散領域で形成され、
   前記第２保護領域は、Ｎ型の拡散領域で形成されている、画像読取装置。
5. 請求項４に記載の画像読取装置であって、
   前記第１保護領域および前記第２保護領域の少なくとも一方は、金属配線と電気的に接続されている、画像読取装置。
6. 画像を読み取るための半導体装置であって、
   半導体基板と、
   前記半導体基板のＰウェル内に形成され、前記画像からの光を受けて光電変換する受光素子と、
   前記半導体基板の前記Ｐウェル外に形成され、前記受光素子が光電変換して生成した信号から前記画像に応じた信号である画像読取信号を生成する信号変換部と、
   前記半導体基板の前記Ｐウェル内に形成され、前記受光素子を静電気的に保護する第１保護領域と、
   前記半導体基板の前記Ｐウェル外に形成され、前記信号変換部を静電気的に保護する第２保護領域と、
   を備え、
   前記半導体基板は、第１辺と、前記第１辺よりも長い第２辺と、を含む形状であり、
   前記第１保護領域と前記第２保護領域との少なくとも一方は、前記第１辺に沿って形成されている、半導体装置。