JP3247119B2 - イメージセンサー - Google Patents
イメージセンサーInfo
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Description
ジスキャナ、ディジタル複写機等に適用可能なイメージ
センサーに関するものである。
て、より小型化、軽量化、低価格化が求められている。
ファクシミリ等に用いられているイメージセンサーは大
別して非密着型、密着型、完全密着型の3種類がある。
現状ではCCDを用いた非密着型は原稿を縮小レンズ系
を通してCCDに投影しているため、小型化、軽量化に
関しては他の2方式に比べ不利であるが、現在確立され
ているシリコンウェハーを用いたLSIプロセスで生産
できることやCCDチップが小型で済むこともあって価
格面で有利である。
いて非密着型に比べ有利である一方でその作製プロセス
や実装、組立の困難さのため生産コストが高く、またセ
ルフォックレンズアレイや薄板ガラスなどの高価格の部
品を用いていることがこの2方式のイメージセンサーの
低価格化を阻む大きな要因になっている。
ーはMOSLSIチップを多数実装するマルチチップ型
と、アモルファスシリコン薄膜などを光センサー部に用
い透明基板上に形成した薄膜型が主である。これらはい
ずれもセルフォックレンズアレイを用いている。マルチ
チップ型は歩留まりも高く、安定供給が可能とされてい
る。一方で薄膜型は歩留まりが悪いため生産コストが高
い。
サーは縮小レンズ系やセルフォックレンズアレイ等を用
いないため特に小型化、軽量化の面で最も有利であり、
これを低価格で供給することが望まれていた。完全密着
型イメージセンサーの低価格化を阻む大きな要因のひと
つとして、薄膜素子部分の生産歩留まりが低いことがあ
る。また、さきに述べたように密着型イメージセンサー
においてもその光電変換素子部分が薄膜素子である場合
には同様の問題を抱えている。
コンダクター型とフォトダイオード型が知られている。
一般にフォトコンダクター型は比較的大きな電流を流す
ことが出来るため、ノイズに強いという特徴を持ってい
る反面、光応答性が悪くファクシミリの高速化の要求に
対し不利である。一方、フォトダイオード型は流れる電
流は小さいものの光に対する応答は高速であり、今後主
流になると思われる。
流れる電流が小さいため、正極側の電極と負極側の電極
がフォトダイオードを介して積層されている構造によっ
て必然的に形成されるコンデンサーに蓄えられている電
荷を放電するという電荷蓄積型という画像読み取り方式
を採用するのが一般的である。しかしながら、このコン
デンサーの容量の値は〜10pFが最適値であるという
要求からコンデンサー部分の面積を多くとる必要があ
る。
センサ部分がならんでいるため、このコンデンサー部分
の面積を大きくとるために、このコンデンサー部分の長
さが0.5〜2mmと大きくなるため、所定の寸法から
取れるイメージセンサの数が少なくなり、イメージセン
サーの低価格化と小型化及び光電変換素子のドット間隔
の精細化という2つの要求を満足することは難かしかっ
た。
解決することにより、薄膜を用いた密着型、完全密着型
のイメージセンサーの生産コストを低減し、小型化を実
現することを目的とするものである。
薄膜半導体と、第2の薄膜電極とから構成される光電変
換素子を有するイメージセンサーであって、前記光電変
換素子を構成する第1の薄膜電極と第2の薄膜電極の各
々の延長部分間に、絶縁膜が形成されることにより、前
記光電変換素子と並列にコンデンサーが設けられている
ことを特徴とするイメージセンサーであります。
膜電極と第2の薄膜電極の各々の延長部分間の絶縁膜は
前記光電変換素子部分の薄膜半導体と第1の薄膜電極あ
るいは第2の薄膜電極との間に延在していることを特徴
とするイメージセンサーであります。
略断面図を示します。透光性の基板100の上に第1の
薄膜電極2が形成されており、この電極は原稿200に
照射する読み取り光を透過させる窓9があけられてい
る。この電極2上に光電変換機能を持つ薄膜半導体3を
積層し、原稿からの反射光が入ってくる部分に透光性の
電極4が形成されている。
膜が形成されており、その上に第2の薄膜電極1が形成
されており、これらは薄膜半導体3の端部付近でコンデ
ンサー10を構成している。この部分は誘電率の高い絶
縁膜を挟んだ高容量のコンデンサーとなっている。ま
た、この図の場合、絶縁膜5が薄膜半導体3の上面をお
おっており、このため、薄膜半導体の作製時に発生する
ピンホール等による第1の薄膜電極2と第2の薄膜電極
1間のショートを防止する働きを同時に有している。
サー構造の中に少ない面積で組み込むことができたの
で、イメージセンサーの原稿送り方向に対する長さ20
を〜25%程度、縮小でき、基板1枚当りのイメージセ
ンサーの取り数が逆に25%増え、さらに面積縮小の効
果により生産歩留まりが向上したため生産コストが著し
く下がった。
率の高い材料であればしようは可能であり、さらに、透
光性に優れたものであれば、透光性電極4上にも形成で
き、透光性電極4の保護膜機能を持つと同時に、原稿よ
りの反射光のうち、対応していない部分からの反射光を
カットし、高読み取り分解能を達成できる特徴がある。
ージセンサーの光電変換素子部をガラスや石英等の透明
基板100上に作製する際の工程を示した縦断面図であ
る。
ドライエッチングガスに対しエッチング速度の十分遅い
金属2、例えばクロムをスパッタ法により1000〜2
000Å成膜した後にフォトリソグラフィープロセスに
より、遮光層を兼ねた電極2をパターニングした工程で
ある。この電極にはセンサー1ビットに1個ずつ対応し
た光導入窓が設けられている。
2)。これは燐をドープしたN層アモルファス炭化珪
素、不純物をドープしないI層アモルファスシリコン、
ボロンをドープしたP層アモルファス炭化珪素を成膜し
たものである。膜厚は、要求される電気特性例えば第1
の薄膜電極2と第2の薄膜電極1の間の容量やフォトダ
イオードのダイオードの特性が最適になるように決定す
ればよく、P,N層は各々100〜600Å、I層は3
000Å〜1.2μmが適当である。
〜2000Å成膜し、パターニングし、さらに先に成膜
したフォトダイオードをドライエッチングした(図
3)。
ングラス)の様に液体シリカをスピンオン法等により塗
布し、フォトダイオード3の特性に影響が少ない温度例
えば200〜300℃程度でアニールすることにより、
絶縁膜5を形成する。この形成する膜厚は電極1と電極
2の間の容量を鑑みて決定すればよい。液体シリカの希
釈割合やスピンコートする際の回転数、時間などを条件
出しすることにより膜厚は300Å程度から1.6μm
程度まで任意に膜厚は変化させることが出来る。
法に限らず、スパッタ、プラズマCVD、光CVD、常
圧CVDなどの方法でSiO2、Si3N4、SiO
N、Ta2O5などの絶縁性の素材を成膜してもよく、
同様の効果が得られた。特に誘電率の大きいSi3N4
やTa2O5の場合、コンデンサー容量を多く取れるの
で、センサー面積減少の効果は大きい。
縁膜にフォトリソグラフィーによりITO4と第2の薄
膜電極1をコンタクトさせるためのコンタクトホールを
形成する工程をしめす。さらに図6に示すように第2の
薄膜電極配線1としてアルミをスパッタ法で成膜した後
にフォトリソグラフィーによりパターニングすることに
より薄膜プロセスは終了する。
接着剤7で貼り付けてイメージセンサーは完成する。図
7の様に薄板ガラスを貼り付ける前にポリイミドなどに
よる保護膜6を形成してもよい。
れた絶縁体の比誘電率4の酸化シリコン膜の膜厚を10
00Åにした場合の容量部分を用いると、誘電率9.4
のセンサーフォトダイオードをそのまま容量として用い
た場合に比べ、容量部分の面積は約1/3に出来るがセ
ンサー幅を短くしすぎるとプラテンローラーで原稿を押
さえつけたときに強度的な問題が発生する恐れがあるた
め、容量部分の面積の減少を〜1mm(〜25%)に抑
えた。しかし密着型の場合は原稿やプラテンローラーが
直接センサーに接触しないためもっと細くすることがで
きる。
ーはショート、リーク等の不良が少なく、1基板当りの
センサー取り数が多い上に、生産歩留まりが高いため、
低コスト化に非常に有利である。また、光電変換素子の
光導入窓上にも、この酸化珪素膜を設けたために、周辺
からの回り込み光を除去する作用があり、ノイズの少な
い高読み取り分解能も同時に実現できた。
1』と同様のイメージセンサーの基板に搭載される相補
型薄膜トランジスターの作製プロセスとそれに引き続い
て作製される光電変換素子部の作製プロセスを示した縦
断面図である。
101を300〜3000Å成膜し再結晶化させた膜を
フォトリソグラフィーを用い島状にパターニングした状
態を示す。
0〜2000Å成膜し、引続き燐を高濃度ドーピングし
たアモルファスシリコン103を1000Å〜3000
Å成膜したのち、図9の様にパターニングした。
1015atoms/cm2程度のドーズ量イオン注入
した工程である。図11はレジスト104などのイオン
注入のマスクになるものでPMOSにしたい部分を覆
い、NMOSにしたい部分に燐を硼素の2倍から10倍
のドーズ量イオン注入した工程を示している。この後上
記のように注入した不純物を600℃以上の温度で活性
化し、さらに薄膜トランジスタの特性を向上させるため
水素化処理を施した。水素化処理は真空槽中にプラズマ
で水素原子を作り、その中に薄膜トランジスターを暴露
させる方法、あるいは熱により水素を拡散させる方法の
いずれも効果が認められた。
コンを5000Å〜1.5μm成膜した工程を示す。層
間絶縁膜105としては酸化シリコンやPSG膜やBP
SG膜などが適し、これらは例えば常圧CVD法、減圧
CVD法、スパッタ法、などを用いて成膜している。ま
た、スパッタ法や光CVD法で500〜2000Å酸化
シリコンを成膜し、その上に『実施例1』の様な方法で
液体シリカを用いて絶縁膜を積層してもよい。
ド3を作製した工程を図13〜図15に示し、この工程
での処理プロセスは実施零1と同様であった。
極を接触させるためのコンタクトホールを形成する工程
である。このときITO4と第2の薄膜電極、および第
2の薄膜電極とトランジスタの不純物領域とを接触させ
るためのコンタクトホールが同時に形成されるようにマ
スクを設計してあるため、本発明の絶縁膜を形成したこ
とによるフォトマスク数の増加はない。
した工程を示し、図18は保護膜6を形成したのちに薄
板ガラス8を貼り付けてイメージセンサーが完成した図
である。 このようにして作製されたイメージセンサー
は生産歩留まりが高いうえに駆動回路がすでに基板上に
構成されているためにコストが極めて安く作製された。
と第2の薄膜電極の間に絶縁膜をはさんだ構造のコンデ
ンサーを形成することによってセンサーの長さが〜25
%小さくなり、一枚の基板から取れるイメージセンサー
の取り数が〜25%増加し、イメージセンサーの製造コ
ストをやすくすると同時に素子部分の面積をへらすこと
ができたので、製造歩留りが格段に向上した。
ったことにより、ゴミやパーティクルが原因のピンホー
ルが生じる割合が減り、歩留まりが高くなった。さら
に、絶縁体が薄膜配線と光電変換層の間に形成されるこ
とにより光電変換層に生じたピンホールが劇的に減少す
るという副次的な効果が認められた。
メージセンサーの作製工程と構造を示す平面図と縦断面
図である。
メージセンサーの作製工程と構造を示す平面図と縦断面
図である。
メージセンサーの作製工程と構造を示す平面図と縦断面
図である。
メージセンサーの作製工程と構造を示す平面図と縦断面
図である。
メージセンサーの作製工程と構造を示す平面図と縦断面
図である。
メージセンサーの作製工程と構造を示す平面図と縦断面
図である。
メージセンサーの作製工程と構造を示す平面図と縦断面
図である。
す縦断面図である。
す縦断面図である。
示す縦断面図である。
示す縦断面図である。
示す縦断面図である。
示す縦断面図である。
示す縦断面図である。
示す縦断面図である。
示す縦断面図である。
示す縦断面図である。
示す縦断面図である。
Claims (3)
- 【請求項1】薄膜トランジスタ、前記薄膜トランジスタ
に電気的に接続された光電変換素子および前記光電変換
素子に並列に接続されたコンデンサーを有するイメージ
センサーであって、 前記光電変換素子は第1の薄膜電極、薄膜半導体および
透光性電極を有し、 前記コンデンサーは前記第1の薄膜電極、窒化珪素膜お
よび第2の薄膜電極を有し、 前記薄膜トランジスタおよび前記光電変換素子は前記第
2の薄膜電極を介して電気的に接続されており、 前記窒化珪素膜が前記薄膜トランジスタの層間絶縁膜に
用いられ、 前記薄膜トランジスタおよび前記光電変換素子を覆って
有機樹脂からなる保護膜が設けられている ことを特徴と
するイメージセンサー。 - 【請求項2】請求項1において、前記保護膜上に薄板ガ
ラスが接着されていることを特徴とするイメージセンサ
ー。 - 【請求項3】請求項1または請求項2に記載のイメージ
センサーを用いたことを特徴とするファクシミリ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP08777491A JP3247119B2 (ja) | 1991-03-27 | 1991-03-27 | イメージセンサー |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP08777491A JP3247119B2 (ja) | 1991-03-27 | 1991-03-27 | イメージセンサー |
Related Child Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2001107761A Division JP3404025B2 (ja) | 2001-04-05 | 2001-04-05 | イメージセンサー |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH05304284A JPH05304284A (ja) | 1993-11-16 |
JP3247119B2 true JP3247119B2 (ja) | 2002-01-15 |
Family
ID=13924330
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP08777491A Expired - Lifetime JP3247119B2 (ja) | 1991-03-27 | 1991-03-27 | イメージセンサー |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3247119B2 (ja) |
-
1991
- 1991-03-27 JP JP08777491A patent/JP3247119B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH05304284A (ja) | 1993-11-16 |
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