JP2707540B2 - 光センサアレイ - Google Patents
光センサアレイInfo
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/146—Imager structures
- H01L27/14665—Imagers using a photoconductor layer
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
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Description
【発明の詳細な説明】
【発明の属する技術分野】
本発明は、p,i,n3層の半導体薄膜で構成され、一側に
共通電極を有する光電変換層の他側にそれぞれ独立の個
別電極を設けてなる光電変換要素を一線上に配列した光
センサアレイに関する。そのようなセンサアレイは、フ
ァクシミリ等のための密着型イメージセンサに用いられ
る。 【従来技術とその問題点】 ファクシミリの小型化，低価格化，さらには光学収差
などによる信号読取りの誤差を小さくするために、ファ
クシミリ用密着型イメージセンサの開発が進められてい
る。従来、このセンサはCCD等の素子を用いて作られて
いたが、大面積化が可能な薄膜半導体を用いるものに開
発が向かいつつある。 第２図は密着型イメージセンサユニットの実装概略図
である。ユニットは発光ダイオードアレイ11,屈折率分
布形レンズアレイ12および光センサアレイ13から構成さ
れている。原稿14の上の文字あるいは画像を、屈折率分
布形レンズ12を通してセンサアレイの光電変換要素15に
等寸法で結像させ、駆動IC16により時系列信号に変換す
る。第１図は光電変換部を示し、第１図（ａ）は平面透
視図、第１図（ｂ）および（ｃ）はそれぞれ第１図
（ａ）のＡ−Ａ′面,B−Ｂ′面における断面図である。
ガラス板１上に透明導電膜からなる個別電極21,22…を
形成し、その上に非晶質シリコン（ａ−Si）層３、さら
にその上に共通電極４を形成する。共通電極４は、その
端が取り出し電極部分41とつながっている。また個別電
極21〜25は一方の側が細いリード線として形成されてお
り、図示しないアナログスイッチ，増幅器からなる駆動
用ICと接続されている。このようにして単一光電変換要
素は各個別電極21〜25と共通電極４の間に形成される。 ａ−Si層３はｐ層31,i層32,n層33の３層で出来てい
る。従来、ａ−Siは単結晶Siに比較して抵抗が高いため
に、画素毎に分離する必要がないといわれてきた。しか
し実際に試作してみると、画素間の分離が悪く解像度の
低下を招いていた。 画素間の分解能の低下は、主に個別電極例えば21の上
で発生した電流がｐ層31を通して隣接する個別電極22に
リークする結果であることが別かった。 上記の問題を避けるために、ａ−Si層をフォトリソグ
ラフィ法等により分割する方法があるが、所望の分解能
は得られるものの、工程数が増すばかりでなく、エッチ
ング面での短絡により歩留りが低く抑えられてしまう。 【発明の目的】 本発明は、各光電変換要素に共通に形成したｐ−ｉ−
ｎ構造の半導体薄膜を通してのリークを、半導体薄膜を
要素毎に分割することなく阻止した光センサアレイを提
供することを目的とする。 【発明の要点】 上記の目的を達成するために、本発明によれば、光入
射側から、基板と、該基板の上に、一線上にそれぞれの
間に間隙を有して独立に形成された複数の個別電極と、
該間隙ならびに該複数の個別電極の上に形成された一導
電形の半導体薄膜と、該一導電形の半導体薄膜の上に形
成されたｉ形半導体薄膜と、該ｉ形半導体薄膜の上に形
成された他導電形の半導体薄膜と、該他導電形の半導体
薄膜の上に形成された共通電極と、からなり、前記一導
電形の半導体薄膜は、抵抗率が105Ω・cm以上の非晶質
シリコンカーバイドを主成分とする層である光センサア
レイとする。 これにより、隣接する個別電極間のリーク電流が抑制
される。 【発明の実施例】 ａ−Siは通常SiH4ガス中の高周波グロー放電により形
成される。すなわち、公知の技術によりｐ層生成時には
Ｂ2Ｈ6（ジボラン）ガスとさらに光学ギャップを広げ、
感度を向上させるためにＣ2Ｈ2（アセチレン）等の炭化
水素ガスを添加する。また、ｎ層生成時にはPH3（ホス
フィン）ガスを添加する。ｐ層またはｎ層の抵抗率を変
化させるためには、これらドーピングガス、Ｂ2Ｈ6また
はPH3の濃度を変えればよい。 第３図は、イメージセンサの分解能を表すパラメータ
であるMTF（モジュレーション・トランスファ・ファン
クション）とそのｐ層生成時のガス中のＢ2Ｈ2濃度との
関係を示したものである。なおＣ2Ｈ2のガス濃度は５％
である。ほう素濃度が上がるとｐ層31の抵抗率が下が
り、前記のようにリーク電流が多くなって分解能が低下
する。ところでMTFとは、第４図（ａ）に示すようなス
トライプパターンを光電変換したときの信号電流が第４
図（ｂ）のようになったとした場合、信号電流の最大値
Ｉmaxと最小値Ｉminから次式で求められる。 一般にファクシミリ用のイメージセンサはMTF＞50％
が要求されている。従って、第３図からＢ2Ｈ6濃度は0.
1％以下であることが必要となる。ちなみにＢ2Ｈ6濃度
が0.1％の時のｐ層の抵抗率は約１×105Ω・cmであり、
１％の時は約１×104Ω・cmである。 以上の実験事実から、ｐ−ｉ−ｎ構造のａ−Si光セン
サアレイでは、個別電極に隣接するｐ層あるいはｎ層の
抵抗率は105Ω・cm以上であることが必要である。ま
た、前記の理由により個別電極間のリークはｐ層又はｎ
層の抵抗率にのみ依存し、各々の組成、ドーパントの種
類には依らない。ただし、SiH4とＢ2Ｈ6から形成したｐ
層あるいはSiH4とPH3から形成したｎ層では所望の高抵
抗を得るためには、上述の例よりさらにＢ2Ｈ6又はPH3
濃度を下げる必要がある。しかしこうすることによって
良好な接合が得られず、不安定である。従って、個別電
極に隣接する層は、反応ガスにメタン，アセチレン等の
炭化水素ガスを加えて、非晶質シリコンカーバイド（ａ
−SiC）とすることが望ましい。 第５図は、本発明による他の構造を示している。同図
（ａ）は平面透視図を，（ｂ）は（ａ）におけるＣ−
Ｃ′面の断面図を夫々示している。ガラス板１上に透明
導電膜からなる個別電極21,22…を形成し、その上に絶
縁膜５を個別電極のリード線部分を覆う様に形成する。
その上にａ−Si層3,更に共通電極４を形成する。この絶
縁膜５は、ポリイミド等の樹脂あるいは窒化シリコン，
酸化シリコン等の無機薄膜を形成した後フォトリソグラ
フィ法によりパターニングすることによるものである。
また、ａ−Si層３の構造は前例と同じくｐ−ｉ−n3層で
あり、個別電極側のドープ層（この場合はｐ層31）の抵
抗率は105Ω・cm以上に制御される。 本実施例の特徴は、個別電極とａ−Si層の間に絶縁膜
を挿入したことであり、これによりｎ層を通じて個別電
極−共通電極間を流れるリーク電流を大幅に低減するこ
とが出来る。従って、時電流を減らしS/N比を向上させ
ることが出来るのである。 【発明の効果】 本発明によれば、上記の構成を採用した結果、隣接す
る個別電極間のリーク電流が低減し、密着型イメージセ
ンサの解像度を向上することが可能となると共に、良好
な接合が形成でき、特性の低下を防止することができ
る。
共通電極を有する光電変換層の他側にそれぞれ独立の個
別電極を設けてなる光電変換要素を一線上に配列した光
センサアレイに関する。そのようなセンサアレイは、フ
ァクシミリ等のための密着型イメージセンサに用いられ
る。 【従来技術とその問題点】 ファクシミリの小型化，低価格化，さらには光学収差
などによる信号読取りの誤差を小さくするために、ファ
クシミリ用密着型イメージセンサの開発が進められてい
る。従来、このセンサはCCD等の素子を用いて作られて
いたが、大面積化が可能な薄膜半導体を用いるものに開
発が向かいつつある。 第２図は密着型イメージセンサユニットの実装概略図
である。ユニットは発光ダイオードアレイ11,屈折率分
布形レンズアレイ12および光センサアレイ13から構成さ
れている。原稿14の上の文字あるいは画像を、屈折率分
布形レンズ12を通してセンサアレイの光電変換要素15に
等寸法で結像させ、駆動IC16により時系列信号に変換す
る。第１図は光電変換部を示し、第１図（ａ）は平面透
視図、第１図（ｂ）および（ｃ）はそれぞれ第１図
（ａ）のＡ−Ａ′面,B−Ｂ′面における断面図である。
ガラス板１上に透明導電膜からなる個別電極21,22…を
形成し、その上に非晶質シリコン（ａ−Si）層３、さら
にその上に共通電極４を形成する。共通電極４は、その
端が取り出し電極部分41とつながっている。また個別電
極21〜25は一方の側が細いリード線として形成されてお
り、図示しないアナログスイッチ，増幅器からなる駆動
用ICと接続されている。このようにして単一光電変換要
素は各個別電極21〜25と共通電極４の間に形成される。 ａ−Si層３はｐ層31,i層32,n層33の３層で出来てい
る。従来、ａ−Siは単結晶Siに比較して抵抗が高いため
に、画素毎に分離する必要がないといわれてきた。しか
し実際に試作してみると、画素間の分離が悪く解像度の
低下を招いていた。 画素間の分解能の低下は、主に個別電極例えば21の上
で発生した電流がｐ層31を通して隣接する個別電極22に
リークする結果であることが別かった。 上記の問題を避けるために、ａ−Si層をフォトリソグ
ラフィ法等により分割する方法があるが、所望の分解能
は得られるものの、工程数が増すばかりでなく、エッチ
ング面での短絡により歩留りが低く抑えられてしまう。 【発明の目的】 本発明は、各光電変換要素に共通に形成したｐ−ｉ−
ｎ構造の半導体薄膜を通してのリークを、半導体薄膜を
要素毎に分割することなく阻止した光センサアレイを提
供することを目的とする。 【発明の要点】 上記の目的を達成するために、本発明によれば、光入
射側から、基板と、該基板の上に、一線上にそれぞれの
間に間隙を有して独立に形成された複数の個別電極と、
該間隙ならびに該複数の個別電極の上に形成された一導
電形の半導体薄膜と、該一導電形の半導体薄膜の上に形
成されたｉ形半導体薄膜と、該ｉ形半導体薄膜の上に形
成された他導電形の半導体薄膜と、該他導電形の半導体
薄膜の上に形成された共通電極と、からなり、前記一導
電形の半導体薄膜は、抵抗率が105Ω・cm以上の非晶質
シリコンカーバイドを主成分とする層である光センサア
レイとする。 これにより、隣接する個別電極間のリーク電流が抑制
される。 【発明の実施例】 ａ−Siは通常SiH4ガス中の高周波グロー放電により形
成される。すなわち、公知の技術によりｐ層生成時には
Ｂ2Ｈ6（ジボラン）ガスとさらに光学ギャップを広げ、
感度を向上させるためにＣ2Ｈ2（アセチレン）等の炭化
水素ガスを添加する。また、ｎ層生成時にはPH3（ホス
フィン）ガスを添加する。ｐ層またはｎ層の抵抗率を変
化させるためには、これらドーピングガス、Ｂ2Ｈ6また
はPH3の濃度を変えればよい。 第３図は、イメージセンサの分解能を表すパラメータ
であるMTF（モジュレーション・トランスファ・ファン
クション）とそのｐ層生成時のガス中のＢ2Ｈ2濃度との
関係を示したものである。なおＣ2Ｈ2のガス濃度は５％
である。ほう素濃度が上がるとｐ層31の抵抗率が下が
り、前記のようにリーク電流が多くなって分解能が低下
する。ところでMTFとは、第４図（ａ）に示すようなス
トライプパターンを光電変換したときの信号電流が第４
図（ｂ）のようになったとした場合、信号電流の最大値
Ｉmaxと最小値Ｉminから次式で求められる。 一般にファクシミリ用のイメージセンサはMTF＞50％
が要求されている。従って、第３図からＢ2Ｈ6濃度は0.
1％以下であることが必要となる。ちなみにＢ2Ｈ6濃度
が0.1％の時のｐ層の抵抗率は約１×105Ω・cmであり、
１％の時は約１×104Ω・cmである。 以上の実験事実から、ｐ−ｉ−ｎ構造のａ−Si光セン
サアレイでは、個別電極に隣接するｐ層あるいはｎ層の
抵抗率は105Ω・cm以上であることが必要である。ま
た、前記の理由により個別電極間のリークはｐ層又はｎ
層の抵抗率にのみ依存し、各々の組成、ドーパントの種
類には依らない。ただし、SiH4とＢ2Ｈ6から形成したｐ
層あるいはSiH4とPH3から形成したｎ層では所望の高抵
抗を得るためには、上述の例よりさらにＢ2Ｈ6又はPH3
濃度を下げる必要がある。しかしこうすることによって
良好な接合が得られず、不安定である。従って、個別電
極に隣接する層は、反応ガスにメタン，アセチレン等の
炭化水素ガスを加えて、非晶質シリコンカーバイド（ａ
−SiC）とすることが望ましい。 第５図は、本発明による他の構造を示している。同図
（ａ）は平面透視図を，（ｂ）は（ａ）におけるＣ−
Ｃ′面の断面図を夫々示している。ガラス板１上に透明
導電膜からなる個別電極21,22…を形成し、その上に絶
縁膜５を個別電極のリード線部分を覆う様に形成する。
その上にａ−Si層3,更に共通電極４を形成する。この絶
縁膜５は、ポリイミド等の樹脂あるいは窒化シリコン，
酸化シリコン等の無機薄膜を形成した後フォトリソグラ
フィ法によりパターニングすることによるものである。
また、ａ−Si層３の構造は前例と同じくｐ−ｉ−n3層で
あり、個別電極側のドープ層（この場合はｐ層31）の抵
抗率は105Ω・cm以上に制御される。 本実施例の特徴は、個別電極とａ−Si層の間に絶縁膜
を挿入したことであり、これによりｎ層を通じて個別電
極−共通電極間を流れるリーク電流を大幅に低減するこ
とが出来る。従って、時電流を減らしS/N比を向上させ
ることが出来るのである。 【発明の効果】 本発明によれば、上記の構成を採用した結果、隣接す
る個別電極間のリーク電流が低減し、密着型イメージセ
ンサの解像度を向上することが可能となると共に、良好
な接合が形成でき、特性の低下を防止することができ
る。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の実施の対象となる光センサアレイの一
例の光電変換部を示し、（ａ）は平面図，（ｂ），
（ｃ）はそれぞれ（ａ）のＡ−Ａ′面,B−Ｂ′面断面
図、第２図は光センサアレイを備えた密着型イメージセ
ンサの実装概略側面図、第３図はイメージセンサのMTF
とｐ層生成時のＢ2Ｈ6濃度の関係線図、第４図はMTFの
定義の説明図、第５図は光電変換部の第１図と異なる構
造を示し、（ａ）は平面図，（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ′
面断面図である。 1:ガラス板、21,22,23,24,25:個別電極、3:a−Si層、3
1:p層、32:i層、33:n層、4:共通電極。
例の光電変換部を示し、（ａ）は平面図，（ｂ），
（ｃ）はそれぞれ（ａ）のＡ−Ａ′面,B−Ｂ′面断面
図、第２図は光センサアレイを備えた密着型イメージセ
ンサの実装概略側面図、第３図はイメージセンサのMTF
とｐ層生成時のＢ2Ｈ6濃度の関係線図、第４図はMTFの
定義の説明図、第５図は光電変換部の第１図と異なる構
造を示し、（ａ）は平面図，（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ′
面断面図である。 1:ガラス板、21,22,23,24,25:個別電極、3:a−Si層、3
1:p層、32:i層、33:n層、4:共通電極。
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 １．光入射側から、 基板と、 該基板の上に、一線上にそれぞれの間に間隙を有して独
立に形成された複数の個別電極と、 該間隙ならびに該複数の個別電極の上に形成された一導
電形の半導体薄膜と、 該一導電形の半導体薄膜の上に形成されたｉ形半導体薄
膜と、 該ｉ形半導体薄膜の上に形成された他導電形の半導体薄
膜と、 該他導電形の半導体薄膜の上に形成された共通電極と、 からなり、 前記一導電形の半導体薄膜は、抵抗率が105Ω・cm以上
の非晶質シリコンカーバイドを主成分とする層であるこ
とを特徴とする光センサアレイ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61193164A JP2707540B2 (ja) | 1986-08-19 | 1986-08-19 | 光センサアレイ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61193164A JP2707540B2 (ja) | 1986-08-19 | 1986-08-19 | 光センサアレイ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6348858A JPS6348858A (ja) | 1988-03-01 |
| JP2707540B2 true JP2707540B2 (ja) | 1998-01-28 |
Family
ID=16303354
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61193164A Expired - Lifetime JP2707540B2 (ja) | 1986-08-19 | 1986-08-19 | 光センサアレイ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2707540B2 (ja) |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5717952A (en) * | 1980-07-09 | 1982-01-29 | Oki Electric Ind Co Ltd | Electrophotographic receptor |
| JPS59202663A (ja) * | 1983-05-04 | 1984-11-16 | Toshiba Corp | 光電変換部材 |
| JPS6059364A (ja) * | 1983-09-12 | 1985-04-05 | Toshiba Corp | 非晶質半導体装置 |
| JPS60109273A (ja) * | 1983-11-18 | 1985-06-14 | Nec Corp | 光電変換装置 |
| JPS60245185A (ja) * | 1984-05-18 | 1985-12-04 | Hitachi Maxell Ltd | 半導体光電変換装置 |
| JPH0673371B2 (ja) * | 1984-05-23 | 1994-09-14 | セイコーエプソン株式会社 | 固体撮像素子 |
-
1986
- 1986-08-19 JP JP61193164A patent/JP2707540B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6348858A (ja) | 1988-03-01 |
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