JP2639663B2 - 光電変換素子 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 本願は、一次元、二次元のラインセンサー及びFAX等
に使用可能な密着型イメージセンサーに応用可能な光電
変換素子の新規な構造に関するものである。

〔従来の技術〕

従来各種センサー特に密着型イメージセンサーに用い
られてきた光電変換素子の構造を第２図の（Ａ）（Ｂ）
に示す。

（Ａ）には、透光性基板（１）上に遮光層（２）、光
感度を有する半導体層（３）、透光性導電膜（４）が順
次積層され、その後フォトリソグラフィー技術を用いて
光入射窓（７）が形成され、さらに透光性保護層（５）
が形成されている光電変換素子の構造が示されている。

（Ａ）に示す構成においては、読み取り光（８）は、
透光性基板（１）側から入射し原稿（６）に当り、その
反射光が透光性導電膜（４）を通して半導体層（３）に
入射して明／暗による出力を出す。

（Ｂ）の構造の場合は、透光性基板（１）上に遮光層
（２）、光感度を有する半導体層（３）を積層したのち
フォトリソグラフィー技術をもちいて光入射窓（７）を
形成し、その上に対向電極（９）、透光性保護層（５）
を形成して光電変換素子が形成される。

（Ｂ）に示す構成においては、読み取り光（８）は透
光性基板（１）側から入射し原稿（６）に当り、その反
射光が半導体層（３）に入射して明／暗による出力を出
す。

（Ａ）のような構造では、３層をエッチングするため
に上下電極（２）（４）でのショートが起こりやすい。

また、（Ｂ）のような構造では対向電極をクシ状にす
るために数μｍの巾のパターニングを必要とし、それぞ
れ歩留りを悪くしている。

また、（Ａ）（Ｂ）いづれの構造においても光源より
の光（８）が光入射窓（７）を通過した後、原稿（６）
に到達せず、迷光となって光入射窓（７）近傍の半導体
層（３）に入射してしまう。

この結果、原稿（６）の明暗に関係なく迷光によって
キャリアが発生し、これにより原稿の読み取りが正確に
行えないという重大な問題が存在していた。

〔発明の構成〕

本願は前述のような従来構造による問題を解決するも
のであり、新規な光電変換素子の構造に関するものであ
る。

本発明を第１図を用いて説明する。

まず透光性基板（１）上に少なくとも一部が遮光性を
有する第１の導電膜（２）を形成し、その後素子領域決
定のため溝（９）を形成する。

この溝（９）によって分割された第１の導電膜
（２′）が後述する光電変換素子の下部電極の一部を構
成することとなる。

その上に光電変換機能を有する半導体層（３）を形成
する。そして、この半導体層（３）と第１の導電膜
（２）とを同時に除去し溝（７）を形成する。

この溝（７）は透光性基板まで電極、半導体層が除去
された構造を有し、光入射窓となる。

その上に第２の透光性導電膜（４）を形成する。この
時透光性導電膜（４）は導電膜（２′）の側面（11）と
前記光入射窓（７）内において電気的に接続される。

その後、溝（９）と溝（７）の間の位置において透光
性導電膜（４）に溝（10）を形成する。その結果溝（1
0）と溝（９）の間をサンドイッチ型の光電変換素子と
して構成することができる。

さらにその上に透光性保護膜（５）を形成する。

読み取り光（８）は、透光性基板（１）側から入射さ
れ溝（７）、透光性導電膜（４）、透光性保護膜（５）
を通って原稿（６）に当る。そして反射光は、透光性導
電膜（４）を通り、半導体層（３）に入射する。この
際、上部電極（14）及び下部電極（２′）及び（４）よ
り明／暗の情報が外部に導出される。

また、原稿照射光（８）が光入射窓（７）を通過した
後原稿（６）へ到達せずに迷光となり、直接光入射窓付
近の半導体層部（12）に入射することがあるが、本発明
の構造では該半導体層部（12）は光電変換素子外にあた
り、素子の出力に影響を与えない。

すなわち、光電変換に寄与する部分は、溝（９）と溝
（10）にはさまれた領域であり、半導体層部（12）に入
射した迷光による影響は全く受けない構造となってい
る。

さらにこの半導体層部（12）に接して第２の透光性導
電膜（４）が設けられているので、この半導体層部（1
2）において迷光により発生したキャリアはすぐに消滅
してしまう。

〔実施例〕

第１図を用いて本発明の実施例を示す。

まず透明ガラス基板（１）上にCr電極（２）を公知の
スパッタリング法を用いて500Åの厚さに形成する。次
に248nmのKrFエキシマレーザを用いてCr電極（２）の一
部を除去して溝（９）を形成する。

次にアモルファスシリコン層（３）を公知のプラズマ
CVD法を用いて形成する。ここでは、ｎ型アモルファス
シリコンを300Å,i型アモルファスシリコンを6000Å,n
型アモルファスシリコンを300Åの厚さに積層する。

次に前記エキシマレーザを用いて溝（９）の近隣のア
モルファスシリコン層（３）およびCr電極（２）を除去
して溝（７）を形成する。その上にITO膜（４）を公知
のスパッタリング法を用いて1000Åの厚さに形成し、溝
（７）に面して露出しているCr電極（２）の端部（11）
と電気的な接続を行う。

次に前記エキシマレーザをもちいて溝（７）と溝
（９）の間のITO膜（４）を除去して溝（10）を形成す
る。その上に透光性ポリイミド膜（５）を公知のスピン
ナー法を用いて10μｍの厚さに形成する。こうして完全
密着型イメージセンサが形成する。

本実施例においては、第１の遮光性を有する導電膜と
してCr電極を用いた。しかし、特にこの構成に限らず、
ITOとMo等金属電極と透明導電膜との積層体でもよい。

特に、ITOを用いた場合、端部（11）において第２の
透光性導電膜との電気的な接続の信頼性が増し、過度の
温度変化に対しても安定した電気的な接続を保てるとい
う特徴を有する。

〔効果〕

本発明を用いることでサンドイッチ型の光電変換素子
で、上下の電極のショート無しのものを形成することが
容易となった。又この素子をイメージセンサとして用い
る場合、第１図の溝（10）（９）の位置を変えることで
素子領域の位置、大きさを簡易に変化させることができ
る。

さらに光入射窓よりの迷光により発生する原稿読み取
りの誤りを防止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の光電変換素子の概略構造を示す。 第２図は従来の光電変換素子の概略構造を示す。 （１）……透明ガラス電極 （２）……第１の導電膜（Cr電極） （３）……光電変換機能を有する半導体層 （４）……透光性導電膜 （５）……透光性保護膜 （６）……原稿 （７）……溝（光照射窓） （８）……原稿照射光

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 坂本 直哉 神奈川県厚木市長谷398番地 株式会社 半導体エネルギー研究所内 (72)発明者 高山 一郎 神奈川県厚木市長谷398番地 株式会社 半導体エネルギー研究所内 審査官 松本 邦夫 (56)参考文献 特開 昭62−105469（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】透光性基板上に形成された所定の寸法形状
   に加工され少なくとも一部が遮光性を有する第１の導電
   膜と、 前記第１の導電膜上に形成された光電変換機能を有する
   非単結晶半導体層と、 を有し、 前記第１の導電膜及び非単結晶半導体層はその一部が除
   去されて光入射窓となる溝が形成されており、 前記光入射窓となる溝を覆いかつ前記非単結晶半導体層
   上には透光性を有する第２の導電膜が形成されており、 前記第２の導電膜は前記非単結晶半導体層上において分
   割され、その一方は前記光入射窓内において下部電極と
   なる前記第１の導電膜に接続され、他方は前記非単結晶
   半導体層を挟んで前記下部電極に対向して上部電極とし
   て設けられていることを特徴とする光電変換素子。