JP2561280B2 - Photoelectric conversion device - Google Patents

Photoelectric conversion device

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JP2561280B2
JP2561280B2 JP62162581A JP16258187A JP2561280B2 JP 2561280 B2 JP2561280 B2 JP 2561280B2 JP 62162581 A JP62162581 A JP 62162581A JP 16258187 A JP16258187 A JP 16258187A JP 2561280 B2 JP2561280 B2 JP 2561280B2
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、画像読取りに係る原稿を相対的に移動させ
つつ画像情報を読取るファクシミリ、イメージスキャ
ナ、ディジタル複写機等のラインセンサに適用して好適
な光電変換装置に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial field of application] The present invention is applied to a line sensor of a facsimile, an image scanner, a digital copying machine, or the like, which reads image information while moving a document for image reading relatively. The present invention relates to a suitable photoelectric conversion device.

[従来の技術] 従来、一次元ラインセンサを用いた画像読取装置とし
ては、長さ数cmの一次元ラインセンサに縮小光学系を用
いて原稿像を結像させ、原稿像情報の読み取りを行うも
のが知られている。しかしながら、この種の画像読取装
置は、縮小ないし結像を行なうために大なる光路長を要
し、しかも光学系の体積が大きいために小型に構成する
ことは困難であった。
[Prior Art] Conventionally, as an image reading apparatus using a one-dimensional line sensor, a one-dimensional line sensor having a length of several cm is used to form a document image using a reduction optical system to read document image information. Things are known. However, this type of image reading apparatus requires a large optical path length for performing reduction or imaging, and it is difficult to make it compact because the volume of the optical system is large.

これに対して原稿幅と同じ長さの長尺一次元ラインセ
ンサを用いる等倍光学系を用いた場合には、光学系の体
積を著しく減少でき、読取装置の小型化を図ることがで
きる。
On the other hand, when an equal-magnification optical system using a long one-dimensional line sensor having the same length as the document width is used, the volume of the optical system can be remarkably reduced, and the reader can be downsized.

第8図は、そのような等倍光学系を用いた画像読取装
置の概略的構成図である。
FIG. 8 is a schematic configuration diagram of an image reading apparatus using such a unit magnification optical system.

同図において、原稿Pは、図示しない搬送ローラによ
りf方向に搬送され、原稿Pの下面に設けたセンサユニ
ット50によって原稿像情報の読み取りが行なわれる。こ
のユニット50内には、原稿Pの全幅にわたって原稿Pを
照明するための照明手段としての光源51、原稿Pからの
反射光を等倍で結像するためのセルフォックレンズアレ
イからなる光学系52、反射光の光電変換を行う光電変換
部53が設けられている。
In the figure, the document P is transported in the f direction by a transport roller (not shown), and the sensor unit 50 provided on the lower surface of the document P reads the document image information. In this unit 50, a light source 51 as an illuminating device for illuminating the original P over the entire width of the original P, and an optical system 52 including a SELFOC lens array for forming reflected light from the original P at an equal magnification. A photoelectric conversion unit 53 that performs photoelectric conversion of reflected light is provided.

光電変換部53は、光センサによって光電変換した信号
を制御クロック発生部54からのクロック信号で信号処理
部55に順次送出する。
The photoelectric conversion unit 53 sequentially sends the signals photoelectrically converted by the optical sensor to the signal processing unit 55 with the clock signal from the control clock generation unit 54.

信号処理部55は、変換部53で光電変換されたアナログ
信号をAD変換器56でディジタル信号に変換し、補正テー
ブルメモリ57および補正データメモリ58により感度のバ
ラツキを補正して出力するようになされている。これら
の各部は制御クロック発生部59からのクロック信号によ
り制御される。
The signal processing unit 55 converts the analog signal photoelectrically converted by the conversion unit 53 into a digital signal by the AD converter 56, corrects the sensitivity variation by the correction table memory 57 and the correction data memory 58, and outputs the corrected signal. ing. Each of these units is controlled by a clock signal from the control clock generating unit 59.

第9図および第10図は、光電変換部53の構成を示す概
略的構成図およびその等価回路図である。
9 and 10 are a schematic configuration diagram showing the configuration of the photoelectric conversion unit 53 and its equivalent circuit diagram.

両図において、基板60上には、光センサS1〜Snから成
る光センサ部61、コンデンサC1〜Cnから成る蓄積コンデ
ンサ部62、転送スイッチT1〜Tnおよびフリップフロップ
F1〜Fnから成る転送部63がそれぞれ形成されている。な
お、フリップフロップF1〜Fnによりシフトレジスタが構
成されている。光センサS1〜Snにはバイアス電圧VSが印
加され、フリップフロップF1〜Fnのクロック端子には制
御クロック発生部54からクロックパルスCPが供給され
る。
In both figures, on a substrate 60, an optical sensor section 61 composed of optical sensors S 1 to S n , a storage capacitor section 62 composed of capacitors C 1 to C n , transfer switches T 1 to T n and a flip-flop.
Transfer units 63 each including F 1 to F n are formed. Note that the flip-flops F 1 to F n form a shift register. The bias voltage V S is applied to the optical sensors S 1 to S n , and the clock pulse CP is supplied from the control clock generation unit 54 to the clock terminals of the flip-flops F 1 to F n .

このような構成によれば、原稿の画像情報が光センサ
S1〜Snにより光電流に変換され、この光電流が一定時間
蓄積コンデンサC1〜Cnに蓄積電荷として蓄えられ、転送
部63を経て出力される。
With such a configuration, the image information of the document is detected by the optical sensor.
The photocurrents are converted into photocurrents by S 1 to S n , and the photocurrents are stored as storage charges in the storage capacitors C 1 to C n for a certain period of time and output via the transfer unit 63.

[発明が解決しようとする問題点] しかしながら、このような従来例では、転送部を構成
する駆動用ICチップに通常のシリコンチップを用いる
と、光センサとこのICチップ間の接続ボンディング数が
多いためコスト高となり歩留りも低下する。
[Problems to be Solved by the Invention] However, in such a conventional example, when a normal silicon chip is used as the driving IC chip that constitutes the transfer unit, the number of bonding connections between the optical sensor and this IC chip is large. Therefore, the cost increases and the yield decreases.

すなわち、例えば、A4サイズの原稿を1インチ当り40
0画素で読取る場合には、光センサの素子数が約3500素
子となる。このため、IC1チップ当りの処理ビット数を6
4ビットとすると、54個のICチップを必要とし、接続ボ
ンディング数が3500〜5000本と非常に多くなる。
That is, for example, an A4 size original is 40
When reading with 0 pixels, the number of elements of the optical sensor is about 3,500. Therefore, the number of processing bits per IC chip is 6
With 4 bits, 54 IC chips are required, and the number of connection bondings is very large, 3500 to 5000.

このため、従来は、転送部を多結晶または非晶質シリ
コンを用いた薄膜トランジスタで構成し、光センサと同
一基板上に作製する方法がとられていた。しかしなが
ら、多結晶および非晶質シリコンの電子移動度は結晶シ
リコンの1/100〜1/1000と小さいため、読取速度に限界
があり、A4サイズの原稿の読取りでは15〜30秒を要す
る。このため、ファクシミリに用いた場合には、低速機
にしか適用できないという問題があった。
For this reason, conventionally, a method has been adopted in which the transfer portion is formed of a thin film transistor using polycrystalline or amorphous silicon and is manufactured on the same substrate as the optical sensor. However, since the electron mobility of polycrystalline and amorphous silicon is as small as 1/100 to 1/1000 of that of crystalline silicon, the reading speed is limited, and it takes 15 to 30 seconds to read an A4 size original. Therefore, when used for a facsimile, there is a problem that it can be applied only to low-speed machines.

また、光センサの感度のバラツキは、各光電変換部に
固有の特性であるので、原稿読取り動作前に補正データ
を予め補正データメモリに書込む必要がある。さらに、
この補正データメモリは、リード・ライト・メモリ(RW
M)で構成されるため、装置の電源を切った場合でもメ
モリの内容を保持するためにバッテリー等によるバック
アップが必要となる。
Further, since the variation in the sensitivity of the optical sensor is a characteristic peculiar to each photoelectric conversion unit, it is necessary to write the correction data in the correction data memory in advance before the document reading operation. further,
This correction data memory is a read / write memory (RW
M), it requires a backup with a battery to keep the contents of the memory even when the power of the device is turned off.

このため、補正データメモリにリード・オンリ・メモ
リ(ROM)を用いて補正データを与えることは可能であ
るが、この場合、各光電変換部ごとに各光センサの感度
のバラツキを測定し、そのデータをROMに書込み、各変
換部にこのROMを付属させて装置に組み込まなければな
らないため、装置の組立て工程上の部品管理、輸送管理
等が非常に繁雑になり、変換部とROMとの組み合せを間
違えるおそれがあり、信頼性の点からも好ましくない。
Therefore, it is possible to provide the correction data by using the read-only memory (ROM) as the correction data memory, but in this case, the variation in the sensitivity of each optical sensor is measured for each photoelectric conversion unit, and the It is necessary to write data to the ROM and attach this ROM to each conversion unit and incorporate it into the device, so parts management and transportation management in the assembly process of the device become very complicated, and the combination of the conversion unit and ROM May be mistaken and is not preferable in terms of reliability.

さらに、変換部からの蓄積電荷の読出しと、信号処理
部の補正データの読出しとにそれぞれ別の制御クロック
を必要とする。これは変換部の制御がシフトパルスで制
御するn段シフトレジスタの駆動であり、かつ光センサ
および転送スイッチの特性に合った特別な電源系の駆動
であること、他方、信号処理部の駆動はメモリのアドレ
ス制御を行なう駆動であるためである。このため、制御
クロック発生器が2種類必要となり、その分大型化しコ
スト高となる。
Further, different control clocks are required for reading the accumulated charge from the conversion unit and reading the correction data from the signal processing unit. This is to drive the n-stage shift register controlled by the shift pulse by the converter, and to drive a special power supply system that matches the characteristics of the optical sensor and the transfer switch. On the other hand, drive the signal processor. This is because the drive is for controlling the address of the memory. For this reason, two types of control clock generators are required, which increases the size and cost.

以上のような問題点のため、小型・低コストで、生産
上の管理および工程を簡略化できる高性能ラインセンサ
に適する画像読取装置が得られなかった。
Due to the above problems, an image reading apparatus suitable for a high-performance line sensor, which is small in size and low in cost and which can simplify production management and processes, has not been obtained.

[問題点を解決するための手段] 本発明による光電変換装置は、 核形成密度の小さい非核形成面と、単一核のみより結
晶成長するに十分小さい面積を有し前記非核形成面の核
形成密度より大きい核形成密度を有する核形成面とを隣
接して配された自由表面を有する基体に、結晶形成処理
を施して前記単一核より成長させた半導体単結晶上に光
センサ部、この光センサ部の信号を時系列的に出力する
ための転送スイッチ部、この転送スイッチ部を駆動する
駆動部および前記光センサ部の各光センサ素子の感度の
バラツキ情報を記憶する補正メモリ部を形成したことを
特徴とする。
[Means for Solving the Problems] The photoelectric conversion device according to the present invention has a non-nucleation surface having a small nucleation density and an area sufficiently small for crystal growth to form nuclei of only a single nucleus. An optical sensor section on a semiconductor single crystal grown from the single nucleus by subjecting a substrate having a free surface disposed adjacent to a nucleation surface having a nucleation density higher than the density to a crystal growth treatment, A transfer switch section for outputting signals of the optical sensor section in time series, a drive section for driving the transfer switch section, and a correction memory section for storing information on variation in sensitivity of each optical sensor element of the optical sensor section are formed. It is characterized by having done.

[作用] このように、基体上に核形成面と非核形成面とを形成
して半導体単結晶を選択成長させる技術を用いて、基体
上に光センサ、転送スイッチ、シフトレジスタ等の転送
部、補正メモリ等を作製することによって高速、高SN比
で小型・低コストの装置を可能とする。
[Operation] As described above, by using the technique of forming the nucleation surface and the non-nucleation surface on the substrate and selectively growing the semiconductor single crystal, a transfer unit such as an optical sensor, a transfer switch, a shift register, or the like on the substrate, By making a correction memory, etc., a high-speed, high SN ratio, small-sized, low-cost device is possible.

[実施例] まず、本発明に利用される絶縁基板上に半導体単結晶
を選択成長させる技術について説明する。
Example First, a technique for selectively growing a semiconductor single crystal on an insulating substrate used in the present invention will be described.

第11図(A)および(B)は、選択的核形成結晶成長
法の説明図である。
FIGS. 11A and 11B are explanatory views of the selective nucleation crystal growth method.

選択的核形成結晶成長法とは、表面エネルギー、付着
係数、脱離係数、表面拡散速度等という薄膜形成過程で
の核形成を左右する因子の材料間での差を利用して、絶
縁基板上の所望の位置に選択的に単結晶を生起させ、こ
の核を基にして結晶性の堆積膜を形成する方法である。
The selective nucleation crystal growth method uses the difference between materials such as surface energy, sticking coefficient, desorption coefficient, surface diffusion rate, and other factors that influence nucleation in the thin film formation process. In this method, a single crystal is selectively caused to occur at a desired position of, and a crystalline deposited film is formed based on this nucleus.

まず、同図(A)に示すように、絶縁基板70上にこの
基板70と上記因子の異なる材料から成る薄膜71を所望部
分に形成する。そして、適当な堆積条件によって適当な
材料から成る薄膜の堆積を行うと、同図(B)に示すよ
うに、堆積薄膜72は薄膜71上にのみ成長し、基板70上に
は成長しないという現象を生じさせることができる。こ
の現象を利用することで、自己整合的に成形された堆積
薄膜72を成長させることができ、従来のようなレジスト
を用いたリソグラフィ工程の省略が可能となる。
First, as shown in FIG. 3A, a thin film 71 made of a material having a different factor from the substrate 70 is formed on a desired portion on an insulating substrate 70. Then, when a thin film made of an appropriate material is deposited under appropriate deposition conditions, the deposited thin film 72 grows only on the thin film 71 and does not grow on the substrate 70, as shown in FIG. Can be generated. By utilizing this phenomenon, the deposited thin film 72 formed in a self-aligned manner can be grown, and the conventional lithography process using a resist can be omitted.

このような選択的核形成結晶成長法による堆積を行う
ことができる材料としては、例えば、基板70としてSi
O2、薄膜71としてSi,GaAs,窒化シリコン、そして堆積さ
せる薄膜72としてSi,W,GaAs,InP等がある。
As a material that can be deposited by such a selective nucleation crystal growth method, for example, as the substrate 70, Si can be used.
O 2 , the thin film 71 is Si, GaAs, silicon nitride, and the thin film 72 to be deposited is Si, W, GaAs, InP, or the like.

第12図は、SiO2および窒化シリコンの堆積面上にSiを
堆積させた場合の核形成密度の経時変化を示すグラフで
ある。
FIG. 12 is a graph showing changes over time in the nucleation density when Si is deposited on the SiO 2 and silicon nitride deposition surfaces.

同グラフが示すように、Siの堆積を開始して間もなく
SiO2上での核形成密度は103cm-2以下で飽和し、20分後
でもその値はほとんど変化しない。それに対して窒化シ
リコン(Si3N4)上では、4×10-5cm-2程度でいったん
飽和し、それから10分ほど変化しないが、それ以降は急
激に増大する。なお、この測定例では、SiCl4ガスをH2
ガスで希釈し、圧力175Torr、温度1000℃の条件下でCVD
法により堆積した場合を示している。他にSiH4,SiH2C
l2,SiHCl3,SiF4等を反応ガスとして用いて、圧力、温度
等を調整することで同様の作用を得ることができる。ま
た、真空蒸着でも可能である。
As the graph shows, shortly after the Si deposition started
The nucleation density on SiO 2 saturates below 10 3 cm -2 and its value hardly changes even after 20 minutes. On the other hand, on silicon nitride (Si 3 N 4 ), it saturates at about 4 × 10 −5 cm −2 and then does not change for about 10 minutes, but it increases rapidly thereafter. In addition, in this measurement example, SiCl 4 gas is changed to H 2
Dilute with gas and CVD under pressure 175 Torr and temperature 1000 ℃
It shows the case of deposition by the method. Besides, SiH 4 , SiH 2 C
Similar effects can be obtained by adjusting the pressure, temperature, etc., using l 2 , SiHCl 3 , SiF 4, etc. as the reaction gas. Also, vacuum deposition is possible.

この場合、SiO2上の核形成はほとんど問題とならない
が、反応ガス中にHClガスを添加することで、SiO2上で
の核形成を更に抑制し、SiO2上でのSiの堆積を皆無にす
ることができる。
In this case, nucleation on SiO 2 is hardly a problem, but by adding HCl gas to the reaction gas, nucleation on SiO 2 is further suppressed, and Si is not deposited on SiO 2. Can be

このような現象は、SiO2および窒化シリコンの材料表
面のSiに対する吸着係数、脱離係数、表面拡散係数等の
差によるところが大きいが、Si原子自身によってSiO2
反応し、蒸気圧が高い一酸化シリコンが生成されること
でSiO2自身がエッチングされ、窒化シリコン上ではこの
ようなエッチング現象は生じないということも選択堆積
を生じさせる原因となっていると考えられる(T.Yoneha
ra,S.Yoshioka,S.Mayazawa,Journal of Applied Physic
s53,6893,1982)。
This phenomenon is largely due to the difference in the adsorption coefficient, desorption coefficient, surface diffusion coefficient, etc. of Si on the material surfaces of SiO 2 and silicon nitride, but SiO 2 reacts with the Si atoms themselves and the vapor pressure is high. The fact that SiO 2 itself is etched by the generation of silicon oxide and such an etching phenomenon does not occur on silicon nitride is also considered to be the cause of selective deposition (T. Yoneha
ra, S.Yoshioka, S.Mayazawa, Journal of Applied Physic
s53,6893,1982).

このように堆積面の材料としてSiO2および窒化シリコ
ンを選択し、堆積材料としてSiを選択すれば、同グラフ
に示すように十分に大きな核形成密度差を得ることがで
きる。なお、非核形成面を形成する堆積面の材料として
はSiO2が望ましいが、これに限らずSiOxとしてXの値を
変化させたものであっても核形成密度差を得ることがで
きる。もちろん、これらの材料に限定されるものではな
く、核形成密度の差が核の密度で10倍以上、好ましくは
103倍以上であればよく、先に例示したような材料によ
っても堆積膜の十分な選択形成を行うことができる。
Thus, by selecting SiO 2 and silicon nitride as the material of the deposition surface and Si as the deposition material, a sufficiently large difference in nucleation density can be obtained as shown in the graph. Although SiO 2 is preferable as the material of the deposition surface forming the non-nucleation surface, the nucleation density difference can be obtained not only by SiO 2 but also by changing the value of X as SiO x . Of course, the material is not limited to these materials, and the difference in nucleation density is 10 times or more the density of nuclei, preferably
It is only necessary to be 10 3 times or more, and the deposited film can be sufficiently formed selectively even by using the materials as exemplified above.

この核形成密度差を得る他の方法としては、SiO2上に
局所的にSiやN等をイオン注入して過剰にSiやN等を有
する領域を形成してもよい。
As another method for obtaining this difference in nucleation density, Si or N or the like may be locally ion-implanted into SiO 2 to form a region having excessive Si or N or the like.

このように核形成密度差を利用し、非核形成面の形成
材料より核形成密度の十分大きい異種材料から成る核形
成面を単一の核だけ成長するように十分微細に形成する
ことによって、その微細な面積を有する核形成面の存在
する個所だけに単一の核を形成し、この核から単結晶を
選択的に成長させることができる。
In this way, by utilizing the difference in nucleation density, by forming a nucleation surface made of a heterogeneous material having a sufficiently higher nucleation density than that of the material forming the non-nucleation surface to be fine enough to grow only a single nucleus, It is possible to form a single nucleus only in a portion where a nucleation surface having a fine area is present, and selectively grow a single crystal from this nucleus.

なお、単結晶の選択的成長は、堆積面表面の電子状
態、特にダングリングボンドの状態によって決定される
ために、核形成密度の低い材料(たとえばSiO2)はバル
ク材料である必要はなく、任意の材料や基板等の表面の
みに形成されて上記堆積面を成していればよい。
Since the selective growth of a single crystal is determined by the electronic state of the surface of the deposition surface, especially the state of dangling bonds, the material with low nucleation density (for example, SiO 2 ) does not need to be a bulk material. It suffices that it is formed only on the surface of an arbitrary material or substrate to form the above-mentioned deposition surface.

次に、第13図を参照して基板の上にデバイス領域の大
きさに応じた粒径のSi単結晶薄膜を形成する方法につい
て説明する。
Next, a method for forming a Si single crystal thin film having a grain size according to the size of the device region on the substrate will be described with reference to FIG.

第13図(A)に示すように、絶縁性の下地基板1上に
核形成密度の小さい材料から成る非核形成面2を形成
し、その上に核形成密度の大きい核形成面3を薄く堆積
させ、リソグラフィ等によってパターニングすること
で、核形成面3を距離lを隔てて十分微細に形成する。
核形成面3の大きさは、材料の種類によって異なるが、
数ミクロン以下であれば良い。
As shown in FIG. 13 (A), a non-nucleation surface 2 made of a material having a low nucleation density is formed on an insulating base substrate 1, and a nucleation surface 3 having a high nucleation density is thinly deposited thereon. Then, by patterning by lithography or the like, the nucleation surface 3 is formed sufficiently finely with a distance l.
The size of the nucleation surface 3 depends on the type of material,
It may be a few microns or less.

この核形成面3上にSi単結晶の核が単結晶構造を保ち
ながら成長し、第13図(B)に示すように島状の単結晶
粒4となる。島状の単結晶粒4が形成されるためには、
非核形成面2上で全く核形成が起こらないように条件を
決めることが必要である。
On this nucleation surface 3, nuclei of a Si single crystal grow while maintaining a single crystal structure to form island-shaped single crystal grains 4 as shown in FIG. 13 (B). In order to form island-shaped single crystal grains 4,
It is necessary to determine the conditions so that no nucleation occurs on the non-nucleation surface 2.

島状単結晶粒4はさらに成長して、第13図(C)に示
すように隣りの単結晶粒4と接触するが、基板面内の結
晶方位が一定でないために、単結晶粒4の中間位置に結
晶粒界5が形成される。
The island-shaped single crystal grains 4 grow further and come into contact with the adjacent single crystal grains 4 as shown in FIG. 13 (C), but the crystal orientations in the plane of the substrate are not constant. A grain boundary 5 is formed at an intermediate position.

続いて、単結晶粒4は三次元的に成長するが、成長速
度の遅い結晶面がファセットとして現われるために、エ
ッチングまたは研磨によって表面の平坦化を行い、さら
に粒界5の部分を除去して、第13図(D)に示すように
粒界5を含まない単結晶の薄膜6を格子状に形成する。
この単結晶薄膜6の大きさは、上述したように核形成面
3の間隔lによって決定される。すなわち、核形成面3
の形成パターンを適当に定めることによって、粒界の位
置を制御することができ、所望の大きさの単結晶を所望
の配列で形成することができる。
Then, the single crystal grains 4 grow three-dimensionally, but since the crystal planes with a slow growth rate appear as facets, the surface is flattened by etching or polishing, and the grain boundaries 5 are removed. As shown in FIG. 13 (D), a single crystal thin film 6 not containing the grain boundaries 5 is formed in a lattice shape.
The size of the single crystal thin film 6 is determined by the interval 1 of the nucleation surface 3 as described above. That is, the nucleation surface 3
The position of the grain boundary can be controlled by appropriately determining the formation pattern of, and a single crystal having a desired size can be formed in a desired arrangement.

下地基板1としては溶融石英、耐熱性ガラス、アルミ
ナ、セラミックなどを用いることができる。また、任意
の基板の表面をSiO2や窒化シリコンなどでコートしたも
のも用いることができる。Siの単一核が形成される条件
としては、例えば、核形成密度の小さい材料から成る非
核形成面2として常圧CVD法で形成したSiO2とし、核形
成密度の大きい核形成面3として減圧CVD法により形成
したSi3N4とした場合、ソースガスをSiCl4としてH2ガス
で稀釈し、ガス圧175Torr、基板温度1000℃である。
As the base substrate 1, fused quartz, heat resistant glass, alumina, ceramics or the like can be used. Also, a substrate whose surface is coated with SiO 2 , silicon nitride or the like can be used. Conditions for forming a single nucleus of Si are, for example, SiO 2 formed by atmospheric pressure CVD method as the non-nucleation surface 2 made of a material having a low nucleation density, and decompressed as the nucleation surface 3 having a high nucleation density. When Si 3 N 4 formed by the CVD method is used, the source gas is SiCl 4 , diluted with H 2 gas, the gas pressure is 175 Torr, and the substrate temperature is 1000 ° C.

次に、このような技術を用いた本発明の一実施例を図
面を参照しながら説明する。
Next, an embodiment of the present invention using such a technique will be described with reference to the drawings.

第1図は、本発明による光電変換装置の概略的構成図
で、長尺の絶縁基板1上に前述した選択的核結成結晶成
長法を利用して光センサをはじめ各種の電子回路が形成
されている。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a photoelectric conversion device according to the present invention, in which various electronic circuits including an optical sensor are formed on a long insulating substrate 1 by utilizing the above-mentioned selective nucleation crystal growth method. ing.

すなわち、原稿像情報を光電変換するための光センサ
部10、光電変換した電荷を蓄積するための蓄積コンデン
サ部11、シフトレジスタ12、このシフトレジスタ12によ
り制御されコンデンサ部11に蓄積されている電荷を送出
するための転送スイッチ部13、AD変換部14、補正データ
メモリ15、補正テーブルメモリ16、γ補正メモリ17、ク
ロック発生器18がそれぞれ基板1上に形成されている。
That is, an optical sensor unit 10 for photoelectrically converting document image information, a storage capacitor unit 11 for storing photoelectrically converted charges, a shift register 12, and charges stored in the capacitor unit 11 controlled by the shift register 12. A transfer switch unit 13, an AD conversion unit 14, a correction data memory 15, a correction table memory 16, a γ correction memory 17, and a clock generator 18 for transmitting the signal are formed on the substrate 1.

第2図および第3図は、前述した選択的核形成結晶成
長法により作製されたSi単結晶薄膜6上に、公知の半導
体集積回路技術を用いてデバイスを形成した例である。
FIG. 2 and FIG. 3 show an example of forming a device on the Si single crystal thin film 6 produced by the selective nucleation crystal growth method described above by using a known semiconductor integrated circuit technique.

第2図(A)および(B)は、光センサとしてのフォ
トダイオード20と蓄積コンデンサ21とを示す平面図およ
びそのB−B′線上断面図である。
2 (A) and 2 (B) are a plan view showing a photodiode 20 as a photosensor and a storage capacitor 21 and a sectional view taken along the line BB '.

図において、ガラスまたはセラミック等からなる絶縁
基板1上には、SiO2から成る核形成密度の小さい非核形
成面2が形成され、その上に形成されたSi3N4からなる
核形成密度の大きい核形成面3上には、Si単結晶薄膜6
が形成されている。そして、この薄膜6には公知の半導
体集積回路技術を用いてフォトダイオード20および蓄積
コンデンサ21が形成されている。なお、22および23はSi
O2,Si2N4等の絶縁層、24はアルミ等の配線、25は結晶の
粒界である。
In the figure, a non-nucleating surface 2 made of SiO 2 having a low nucleation density is formed on an insulating substrate 1 made of glass or ceramics, and a high nucleation density made of Si 3 N 4 is formed thereon. A Si single crystal thin film 6 is formed on the nucleation surface 3.
Are formed. A photodiode 20 and a storage capacitor 21 are formed on the thin film 6 by using a known semiconductor integrated circuit technology. 22 and 23 are Si
An insulating layer such as O 2 or Si 2 N 4 , 24 is a wiring such as aluminum, and 25 is a crystal grain boundary.

第3図(A)および(B)は、CMOSインバータの平面
図およびそのB−B′線上断面図である。
FIGS. 3A and 3B are a plan view of the CMOS inverter and a cross-sectional view taken along the line BB '.

図において、30はpチャンネルトランジスタ、31はn
チャンネルトランジスタである。
In the figure, 30 is a p-channel transistor, 31 is n
It is a channel transistor.

こうして、第2図および第3図に示すようにして構成
された各種デバイスにより、第1図に示す光電変換装置
が構成されている。
In this way, the photoelectric conversion device shown in FIG. 1 is configured by the various devices configured as shown in FIGS. 2 and 3.

なお、上記実施例では通常のMOSプロセスによりフォ
トダイオード、トランジスタ等を形成しているが、デバ
イスの構成はこれに限らず、バイポーラプロセス等、シ
リコンウェハで通常形成できるデバイスはすべて形成で
きることはいうまでもない。また、受光素子としてフォ
トダイオードを用いたが、非晶質シリコン,GdS,CdSe等
の光導電材料を用いてもよい。
Although the photodiodes, transistors, and the like are formed by the normal MOS process in the above-described embodiments, the device configuration is not limited to this, and it goes without saying that all devices that can be normally formed on a silicon wafer, such as a bipolar process, can be formed. Nor. Although the photodiode is used as the light receiving element, a photoconductive material such as amorphous silicon, GdS, CdSe may be used.

第4図および第5図は、第1図に示した光電変換装置
のブロック図および一画素分の等価回路図である。
FIG. 4 and FIG. 5 are a block diagram of the photoelectric conversion device shown in FIG. 1 and an equivalent circuit diagram of one pixel.

両図において、原稿の画像情報は、光センサ部10によ
り光電流に変換され、この光電流は一定時間の間蓄積コ
ンデンサ部11に蓄積電荷として蓄えられる。この蓄積電
荷は、シフトレジスタ13により駆動される転送スイッチ
部12を通して出力されAD変換器14に入力される。
In both figures, the image information of the document is converted into a photocurrent by the photosensor unit 10, and the photocurrent is stored in the storage capacitor unit 11 as a stored charge for a certain period of time. The accumulated charges are output through the transfer switch unit 12 driven by the shift register 13 and input to the AD converter 14.

補正データメモリ15は、2種類の動作を有し、1つは
基準白原稿を読取った光センサ部10の出力を書込む基準
値書込動作、もう1つは実際の画像読取時の各光センサ
のバラツキを補正するための基準値読出動作である。
The correction data memory 15 has two kinds of operations, one is a reference value writing operation for writing the output of the optical sensor unit 10 that has read a reference white original, and the other is each light for actual image reading. It is a reference value reading operation for correcting the variation of the sensor.

基準値書込動作および読出動作のタイミングを第6図
および第7図にそれぞれ示す。
Timings of the reference value writing operation and the reading operation are shown in FIGS. 6 and 7, respectively.

まず、基準値書込動作について説明すると、基準白原
稿あるいは基準白読取部の光情報は、光センサ部10によ
り光電変換され、蓄積コンデンサ部11に電荷として蓄積
される。この電荷は、シフトパルスCP1により順次オン
状態となる転送スイッチT1〜Tnから出力信号SGとして順
次送出される。
First, the reference value writing operation will be described. The optical information of the reference white original or the reference white reading section is photoelectrically converted by the optical sensor section 10 and stored in the storage capacitor section 11 as electric charge. This charge is sequentially sent out as an output signal SG from the transfer switches T 1 to T n which are sequentially turned on by the shift pulse CP1.

信号SGは、AD変換器14に入力され、その変換出力は、
スイッチSWを経て補正データメモリ15に入力信号D0〜Dm
として供給される。AD変換器14での変換からt時間後に
シフトパレスCP2が発生し、これにより基準白読取時の
データが補正データメモリ15に書込まれる。
The signal SG is input to the AD converter 14, and its conversion output is
Input signals D 0 to D m to the correction data memory 15 via the switch SW.
Supplied as. The shift palace CP2 is generated t time after the conversion by the AD converter 14, and the data at the time of reading the reference white is written in the correction data memory 15.

次に、基準値読出動作について説明する。原稿の画素
情報がシフトパルスCP1に従って信号SGとして順次出力
され、AD変換器14でディジタル信号A0〜Amに変換され
る。一方、シフトパルスCP2もCP1と同じタイミングで発
生し、補正データメモリ15から先に基準白読取時に記憶
された基準白データQ0〜QmをAD変換している画素に対応
して出力する。
Next, the reference value reading operation will be described. Pixel information of the document are sequentially output as the signal SG in accordance with a shift pulse CP1, it is converted by the AD converter 14 into a digital signal A 0 to A m. On the other hand, the shift pulse CP2 is also generated at the same timing as CP1 and outputs the reference white data Q 0 to Q m stored in the correction data memory 15 at the time of reading the reference white in correspondence with the pixels which are AD-converted.

信号A0〜AmおよびデータQ0〜Qmは、補正テーブルメモ
リ16のアドレスとして入力される。この補正テーブルメ
モリ16は、 という演算を行なうための変換テーブルである。すなわ
ち、信号A0〜AmおよびデータQ0〜Qmをアドレスとして補
正データC0〜Cmを出力する。
Signal A 0 to A m and the data Q 0 to Q m is inputted as the address of the correction table memory 16. This correction table memory 16 is Is a conversion table for performing the calculation. That is, the correction data C 0 to C m are output using the signals A 0 to A m and the data Q 0 to Q m as addresses.

こうして得られた補正データC0〜Cmは、γ補正メモリ
17にアドレスとして入力される。γ補正メモリ17は、光
センサの特性できめられる光量依存特性の補正と、原稿
の濃度特性の調整による画質向上を目的として用いられ
る。このγ補正メモリ17には、数種類の変換パターンが
用意されており、原稿に応じて切換えられる。
The correction data C 0 to C m thus obtained are stored in the γ correction memory.
Entered as an address in 17. The γ correction memory 17 is used for the purpose of correcting the light amount dependent characteristic that can be obtained by the characteristic of the optical sensor and improving the image quality by adjusting the density characteristic of the document. Several types of conversion patterns are prepared in the γ correction memory 17 and can be switched according to the original.

なお、上記実施例では、バラツキ補正用の補正データ
メモリをRWMで構成したが、紫外線消去型のROMで構成し
たり、フューズ、ダイオード等の破壊により書込むいわ
ゆるワンタイムROMで構成することもできる。この場
合、基板のプロセス完了後、特性測定を行ないそれぞれ
の光センサのバラツキ量によって補正データメモリに永
久に書込むことができる。
In the above embodiment, the correction data memory for correcting variations is composed of the RWM, but it may be composed of a UV erasable ROM, or a so-called one-time ROM for writing by destroying fuses, diodes, etc. . In this case, after the substrate process is completed, the characteristics can be measured and permanently written in the correction data memory according to the variation amount of each optical sensor.

[発明の効果] 以上詳細に説明したように、非晶質基板上に単結晶シ
リコンを選択的に成長させる技術を用いて長尺基板上に
光センサ、転送スイッチ、シフトレジスタ、補正メモリ
等をモノリシックに形成することにより、次のような効
果を得ることができる。
[Effects of the Invention] As described in detail above, an optical sensor, a transfer switch, a shift register, a correction memory, and the like are formed on a long substrate by using a technique of selectively growing single crystal silicon on an amorphous substrate. By forming it monolithically, the following effects can be obtained.

(1)非晶質基板を用いているため、基板サイズの制約
がなく、容易に長尺化できる。
(1) Since an amorphous substrate is used, the size of the substrate is not limited and the length can be easily increased.

(2)結晶シリコンのデバイスで構成できるため、通常
の結晶シリコンウェハで作製したデバイスとほぼ同等の
性能が得られる。このため、これまで多結晶、非晶質シ
リコンを用いたセンサでは得られなかった高速動作(例
えば、ファクシミリに用いた場合、A4サイズの原稿を1
〜2秒で読取る)が可能となった。
(2) Since the device can be composed of a crystalline silicon device, the performance is almost the same as that of a device manufactured using a normal crystalline silicon wafer. For this reason, high-speed operation not possible with sensors using polycrystalline or amorphous silicon until now (for example, when used in a facsimile, an A4 size original
Read in ~ 2 seconds).

(3)補正メモリを基板内に内蔵し、光センサからの信
号読出しと同等のクロック制御により読出しができるの
で、クロック発生回路が簡略化できる。
(3) Since the correction memory is built in the substrate and the reading can be performed by the clock control equivalent to the signal reading from the optical sensor, the clock generation circuit can be simplified.

(4)補正メモリをROMにすることで基板内に光センサ
の感度バラツキデータを永久に保存できる。これによ
り、光センサとそのバラツキデータを同一の基板で扱え
るため装置の組立等の管理が容易となる。
(4) By using the correction memory as a ROM, the sensitivity variation data of the optical sensor can be permanently stored in the substrate. As a result, the optical sensor and its variation data can be handled on the same substrate, which facilitates management of device assembly and the like.

(5)AD変換部、各補正メモリ部も同一基板上に作製が
可能となるため、微弱なアナログ信号が基板の外部に出
ない。このため、外来ノイズの影響が小さく高S/N比を
実現できる。
(5) Since the AD conversion unit and each correction memory unit can be manufactured on the same substrate, a weak analog signal does not go out of the substrate. Therefore, the influence of external noise is small and a high S / N ratio can be realized.

(6)基板上のすべてのデバイスは、一連のIC製造プロ
セスで同時に形成が可能であるため、高留歩り・低コス
トとなった。
(6) All devices on the substrate can be formed simultaneously by a series of IC manufacturing processes, resulting in high yield and low cost.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は、本発明による光電変換装置の一実施例を示す
概略的構成図、 第2図および第3図は、第1図に示す光電変換装置を構
成するデバイスの平面図および断面図、 第4図は、本実施例のブロック図、 第5図は、本実施例の一画素分の等価回路図、 第6図および第7図は、本実施例の動作を説明するため
のタイミングチャート、 第8図は、従来の画像読取装置を示す概略的構成図、 第9図は、第8図に示す光電変換部の概略的構成図、 第10図は、第9図の等価回路図、 第11図は、選択的核形成結晶成長法の説明図、 第12図は、選択的核形成結晶成長法による核形成密度の
経時変化を示すグラフ、 第13図は、選択的核形成結晶成長法を用いて絶縁基板上
に単結晶Si薄膜を形成する方法の説明図である。 1……基板 2……非核形成面 3……核形成面 6……単結晶薄膜 10……光センサ部 11……蓄積コンデンサ部 12……シフトレジスタ 13……転送スイッチ部 14……AD変換器 15……補正データメモリ 16……補正テーブルメモリ 17……γ補正メモリ
1 is a schematic configuration diagram showing an embodiment of a photoelectric conversion device according to the present invention, FIGS. 2 and 3 are plan views and cross-sectional views of devices constituting the photoelectric conversion device shown in FIG. 1, FIG. 4 is a block diagram of this embodiment, FIG. 5 is an equivalent circuit diagram of one pixel of this embodiment, and FIGS. 6 and 7 are timing charts for explaining the operation of this embodiment. FIG. 8 is a schematic configuration diagram showing a conventional image reading device, FIG. 9 is a schematic configuration diagram of a photoelectric conversion unit shown in FIG. 8, and FIG. 10 is an equivalent circuit diagram of FIG. FIG. 11 is an explanatory view of the selective nucleation crystal growth method, FIG. 12 is a graph showing the change over time in the nucleation density by the selective nucleation crystal growth method, and FIG. 13 is a selective nucleation crystal growth method. It is explanatory drawing of the method of forming a single crystal Si thin film on an insulating substrate using the method. 1 ... Substrate 2 ... Non-nucleation surface 3 ... Nucleation surface 6 ... Single crystal thin film 10 ... Optical sensor part 11 ... Storage capacitor part 12 ... Shift register 13 ... Transfer switch part 14 ... AD conversion Device 15 …… Correction data memory 16 …… Correction table memory 17 …… γ correction memory

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】核形成密度の小さい非核形成面と、単一核
のみより結晶成長するに十分小さい面積を有し前記非核
形成面の核形成密度より大きい核形成密度を有する核形
成面とを隣接して配された自由表面を有する基体に、結
晶形成処理を施して前記単一核より成長させた半導体単
結晶上に光センサ部、この光センサ部の信号を時系列的
に出力するための転送スイッチ部、この転送スイッチ部
を駆動する駆動部および前記光センサ部の各光センサ素
子の感度のバラツキ情報を記憶する補正メモリ部を形成
したことを特徴とする光電変換装置。
1. A non-nucleation surface having a low nucleation density and a nucleation surface having an area sufficiently smaller than that of a single nucleus for crystal growth and having a nucleation density higher than that of the non-nucleation surface. An optical sensor unit is provided on a semiconductor single crystal grown from the single nucleus by subjecting a substrate having a free surface arranged adjacently to a crystal formation process, and for outputting signals of the optical sensor unit in time series. The photoelectric conversion device, wherein the transfer switch section, the drive section for driving the transfer switch section, and the correction memory section for storing the variation information of the sensitivity of each optical sensor element of the optical sensor section are formed.
【請求項2】前記補正メモリ部がリード・オンリ・メモ
リで構成されていることを特徴とする特許請求の範囲第
1項記載の光電変換装置。
2. The photoelectric conversion device according to claim 1, wherein the correction memory unit is a read-only memory.
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