JPH02244763A

JPH02244763A - 密着一次元ホトセンサ

Info

Publication number: JPH02244763A
Application number: JP1063583A
Authority: JP
Inventors: Toshihisa Tsukada; 俊久塚田; Hideaki Yamamoto; 英明山本; Haruo Matsumaru; 松丸　治男; Yasuo Tanaka; 靖夫田中; Yoshiyuki Kaneko; 好之金子; Ken Tsutsui; 謙筒井
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1989-03-17
Filing date: 1989-03-17
Publication date: 1990-09-28

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、ファクシミリ、イメージスキャナ等に用いら
れる密着一次元ホトセンサに係り、特に、低コスト化の
可能で、かつ、レンズレスのセンサを実現することの可
能な構成を有する密着一次元ホトセンサに関する。

〔従来の技術〕

従来の密着型一次元ホトセンサについては、例えば、ジ
ェー・ニー・アール・イー・シー・テイ−第１６巻（１
９８４，年）第２９０頁〜第２９９頁（ＪＡＲＥＣＴ　
Ｖｏｌ、　１６．１９８４．　ｐｐ、２９０−２９９）
にその記載がある。この場合、感光部には非晶質シリコ
ン（ａ−８ｊ、）のホトダイオードを用い、これらのダ
イオードを相互に分離した島状の構成とし、各々のダイ
オードから光信号をとり出すために外部に駆動回路を付
属せしめて、順次ダイオードを走査し、信号を取り出す
ものである。外部に設ける駆動回路は集積回路を用いる
ことが一般的であるが、上記ホトダイオードとは別個に
、ａ−８ｉを用いた薄膜トランジスタを設けてスイッチ
機能を果たさせることも実際に行われている。

従来技術のもう一つの例として、完全密着センサと呼ば
れ、レンズ系を必要としないものを挙げることができる
。これは、例えば、電子写真学会主催のシンポジウム″
アモルファスシリコンデバイスはどこまでできたか′＃
（昭和６０年５月２４日、大阪科学技術センター）の予
稿集の第５３頁から第５６頁までに述べられているもの
で、この場合も感光部はホトダイオードで構成されてい
るが、該ホトダイオードの中央に光を通すための窓が設
けてあり、該窓部を透過した光が原稿がら反射［・てホ
トダイオード部に入射し、ここで電気信号に変換される
構成としたものである。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、上記従来技術においては感光部にホトダ
イオードを用いており、ダイオードだけではスイッチン
グ機能に欠けるため外部に駆動回路を別個に設ける必要
があり、このため、構成が複雑となり、高コスト化する
という問題点があった。

本発明の目的は、」−記従来技術の有していた課題を解
決して、簡素化した構成で低コスト化の可能なレンズレ
スの密着一次元ホトセンサを提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的は、非晶質シリコンからなる電界効果型薄膜ホ
トトランジスタを、基板上に、独立した島状に形成し、
各々のホトトランジスタのソース電極を共通に接続し、
また、ゲート電極およびドレイン電極を、それぞれ、グ
ループ別に接続した構成とし、かつ、上記ホトトランジ
スタがその内部あるいはこれに隣接して光を導入するた
めの窓領域を有する構造のホトトランジスタである一次
元ホトセンサとすることによって達成することができる
。

〔作用〕

上記構成の一次元ホトセンサにおいて、共通に接続した
ソース電極の電位を規準電位（通常、アース電位）に設
定し、それぞれグループ別に接続したゲート電極および
ドレイン電極のそれぞれに順次パルス電圧を印加するこ
とによって、各々のホトトランジスタが順次走査される
。ホトトランジスタのスイッチング特性によって、ゲー
ト電極とドレイン電極に同時に電圧が印加された場合に
正常なホトトランジスタ動作が可能となるため、」二記
順次走査が可能となる。

順次走査により動作可能状態となったホトトランジスタ
は、光信号がある場合にはチャンネル部にホトキャリヤ
が生成されるため大きなドレイン電流が流れ、光信号が
ない場合にはホトキャリヤの生成がないのでトランジス
タのチャネルは完成せず、ドレイン電流は流れない。し
たがって、光信号の検出が画素単位で可能となる。

また、ホトトランジスタの内部あるいはこれに隣接して
光を導入する窓領域を設けることによって、レンズレス
の密着センサを実現することができる。

非晶質シリコンは長尺化、微細加工、プロセス簡略化の
可能な材料であるため、センサを−に記内容の構成とす
ることによって、センサ形成の簡素化、低コスト化を達
成することができる。

〔実施例〕

以下、本発明の密七一次元ホトセンサの内容について、
実施例によって具体的に説明する。

実施例　１第１図は本発明の密着一次元ホトセンサの一実施例の構
成を示す図で、（ａ）は画素部の平面図を、（ｂ）は画
素部の断面図を、（ｃ）は画素とゲート、ドレインの各
パスライン（ｘ、ｙ）との接続の様子を３×４マトリク
スの場合について概念的に表した図を示したものである
。

センサの製作手順についてまず説明する。まず、ガラス
基板ＩＬ、に金属クロム（Ｃｒ）を１５０ｎｍの厚さに
スパッタ蒸着し、トランジスタ部でゲート２としての２
つの枝を持つようにパターニングを行う。同時に、ゲー
トパスライン１９のグルーピング、ドレインパスライン
１０のパターニングも行う。

次いで、ゲート絶縁膜３としての窒化シリコン、半導体
層４としての非晶質水素化シリコン（ａ−８ｉ）をプラ
ズマＣＶＤ法により、それぞれ、３００１ｍ、　、　４
５０ｎｍの厚さに堆積する。ｈ記２層につづいて、オー
・ミンクコンタクトをとるためのｎａ−３ｊ、　［９５
を、同様にして堆積する。ここで、プラズマＣＶＤ法は
真空容器中にモノシラン（Ｓｉｌｉ、）をベースにした
ガスを導入し、高周波出力を加えることによりプラズマ
を形成し、これにより分解したＳｊおよび水素（Ｈ）等
を基板上に堆積するもので、Ｓ、　ｉ　Ｈ４のみを用い
た場合にはドープなしのａ−８ｉが形成され、これにホ
スフィン（ＰＨ３）ガスを導入した場合にはｎ型不純物
である燐（Ｐ）をドープしたａ−８ｉを形成することが
できる。

また、Ｓｊ、Ｈ４とともに窒素（Ｎ２）やアンモニア（
ＮＨ，）を導入すれば窒化シリコン（ＳｉＮ）が形成さ
れ、この膜はゲート絶縁膜あるいは保護膜として用いら
れる。

次に、ソース電極６、ドレイン電極７を、厚さ１５０ｎ
ｍのＣｒのスパッタ蒸着およびパターニングによって形
成する。この場合、ソース電極６は共通パスラインにつ
ながる形状に形成し、トレイン電極はゲート電極形成時
に同時に形成したドレインパスライン１０にコンタクト
ホール１１を介して接続する。このために、パスライン
１０１：には、ソース電極、ドレイン電極材料の堆積前
に、予め窒化シリコン３にコンタクトホール１１を形成
しておく。

これによ、って、ドレイン電極間のグルーピングが得ら
れる。なお、パターン化し７たソース電極６およびドレ
イン電極７のｎ　ａ　−Ｓｉ／ｌのエツチングを行う、
この工程は自己整合性の工程である。

上記のようにして形成した各々のホトトランジスタを、
第１図（Ｃ）に示すように、各パスラインと接続する。

すなわち、まず各ソース電極を共通のパスラインと接続
する。また、各々のゲート電極、ドレイン電極をｒｎ、
ｎ個のそれぞれのパスラインに接続する。従って、ゲー
トパスラインは。

図に示すように、ｎ個のホトトランジスタのゲートを共
通に接続したｍ個のパスライン構成となる（図の例の場
合ではｙｎ＝３．ｎ＝４）。また、ドレインパスライン
は、ｍ個ごとに配置されたホトトランジスタのドレイン
を接続したｎ個のパスライン構成となる。画素数の総数
すなわちホト１−ランジスタの総数は、いうまでもなく
、ｍＸｎ個である。

ここで、それぞれのホトトランジスタを走査して順次光
信号を得るためには、〜つのゲートバスにパルス電圧を
印加した状態でこれと同期してドレインバスに順次パル
ス電圧を印加してドレイン電流の有無を検出する。ｎ個
のドレインバスに順次パルス電圧をし終ったら、次のゲ
ートバスにパルス電圧を印加し、上記と同様の操作を繰
りかえす。このようにして、すべてのホトトランジスタ
から逐次信号を取り出すことができる。この操作をマト
リクス駆動と称する。

第２図は本実施例のホトセンサを用いた読み取り装置の
概略構成撃示した図で、光源（蛍光灯あるいは発光ダイ
オードアレイ等）１２からの光は原稿１３を照射し、そ
の反射光はセルフォックレンズなどのようなロッドレン
ズアレイ１４によって９のように集光され、ホトセンサ
基板１上に焦点を結ぶ、原稿１３を機械的に送り出すこ
とによって原稿紙面上の像情報が電気信号に変換される
。この構成はファクシミリやイメージスキャナとして利
用することができる。

実施例２第３図は本発明の密着一次元ホトセンサの別の実施例の
構成を示す図で、（ａ）は画素部の平面図を、（ｂ）は
（、）のＡ−Ａ’断面図を、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ’
断面図を示したものである。

本実施構成のホトセンサは、実施例１の場合と異なり、
ロッドレンズアレイを用いることなく利用できるホトセ
ンサであることを特徴とするものである。すなわち、（
Ｑ）に示すように、光源１３を出た光９が基板１上の遮
光膜１７に設けた患部１８を透過して原稿１２上に導か
れ、反射された光が半導体層４に入射し、ホトキャリヤ
を生成し、このホトキャリヤがホトトランジスタの光電
流としてドレイン電極から取り出されるものである。従
って、本構成はいオ〕ゆる完全密着方式での動作を可◆
能とするものである。

本実施構成のホトセンサ形成の手順は下記の通りである
。すなわち、まず、ガラス基板１上に遮光膜１７を堆積
する。次いで、該堆積膜に窓部１８をあけるパターニン
グを行った後、その全面をＣＶＤ法を用いて二酸化シリ
コンからなる絶縁膜１６で被覆する。次いで、Ｃｒ膜を
スパッタ蒸着により形成し、さらにプラズマＣｖＤ法に
よりｎａ−８ｉ層５を堆積し、これをパターニングして
ソース電極６、ドレイン電極７を形成する。この上にａ
−８ｉの真正半導体ＪＷ４．窒化シリコン膜３を堆積し
、ホトトランジスタのチャンネル領域を形成する。なお
、この場合、遮光膜の窓部１８に対応する部分のａ−ｓ
ｉＭは予め取り除いておく。この上に再度プラズマＣＶ
Ｄ法により窒化シリコンからなる絶縁膜１５を堆積し、
さらに核間にドレインパスライン用コンタクトホールを
形成する。最後に、Ｃｒ／ＡＱによりゲート電極２の配
線、ドレインバス１０の形成を行う。以上のようにして
センサを形成した後、その表面に絶縁膜を形成するか、
あるいは薄板ガラス（１００７ｊｍ前後）を樹脂等で接
着するなどの方法を用いて表面の保護を行う。

本実施例構成のセンサも、実施例１の場合と同様に機械
的操作と組み合わせて用いることによって、原稿の光学
情報読み取りが可能となる。

以上、本発明の密着一次元ホトセンサについて具体的な
実施例に基づいて説明してきたが、センサの構成につい
ては、この他に、種々の変形が考えられる。

例えば、実施例１において遮光膜については特に示して
いないが、第１図（ｂ）の保護膜８の上部に遮光膜を設
けることによって迷光の影響を最小限に抑えることがで
きる。また、実施例２において、遮光膜の窓部として正
方形の場合の例を示したが、長方形あるいは円形であっ
ても基本的には問題はなく、それぞれの応用製品に応じ
て最適の形状を選択することができる。また、窓部の位
置も半導体の中央部に設けた例を示したが、他の場所、
例えば半導体の両側に形成してもよい。

また、ゲート電極、ソース電極、ドレイン電極の配置に
ついても、実施例に提示した配置に限定されるものでは
ない。例えば、第１図（ａ、　）　’においてはソース
電極、ドレイン電極を半導体領域４の左右に配置した場
合の例について示したが、これを、第４図に示すように
、半導体領域の上下に配置することもできる。当然のこ
とながら、この場合、ゲート電極の位置は適宜変更する
必要がある。また、パスラインの配置も実施例に示した
配置に限定されるものではなく、相互に入れ替わった配
置としてもよく、片側に配置してもよい。また、実施例
においてはゲートが２つの枝からなるホトトランジスタ
の例を示したが、ゲートが１個あるいは３個以上からな
るホトトランジスタを用いることもできる。また、第３
図に示した実施例２の別案として、第５図に示すように
、半導体領域を２分割して、その間から光を導入する方
法も可能である。

また、配線交差部の絶縁について実施例１ではゲート絶
縁膜を用いた場合を示したが、交差部にａ−３ｉのアイ
ランドを残すことによって線間ショートの確率を低減す
るという工夫も考えられる。

なお、実施例においては絶縁膜として窒化シリコンと二
酸化シリコンを用いた場合について述べたが、絶縁膜材
料はこれに限られるものではなく、例えばＰＩＱ等の有
機膜であってもよい。また、絶縁膜をそれぞれ２Ｍとす
ることも可能であり。

各種絶縁膜で１層と２Ｍとの各種組合せがあり得る。さ
らに、実施例においては一画素−ホトトランジスタの構
成を主として述べたが、一画素をホトトランジスタの組
合せで構成することもできる。

これは感光機能をホトトランジスタが、スイッチ機能を
ＴＰＴが受は持つ構成であり、ホトセンサの総合特性を
改善することができる。

〔発明の効果〕

以上述べてきたように、一次元ホトセンサを本発明構成
のホトセンサとすること、すなわち各画素が薄膜ホトト
ランジスタからなる構成の一次元ホトセンサとすること
、によって、従来技術の有していた課題を解決して、構
成を簡素化し、低コスト化が可能で、かつ、レンズレス
での適用の可能な密着一次元ホトセンサを提供すること
ができた。すなわち、各画素を構成する薄膜ホトトラン
ジスタが感光、スイッチング、増幅の各機能を有するた
め、従来技術にみられた外部駆動回路設置の複雑性が大
幅に低減され、簡素な構成の密着一次元ホトセンサが可
能となった。例えば、走査用ＩＣの数を、従来技術の場
合に比べ、数十分の−に低減することが可能である。

また、ホトトランジスタの有する増幅機能によって、従
来のホトダイオード方式に比して、ＳＮ比の大幅な改善
が可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の密着一次元ホトセンサの一実施例の構
成を示す図で、（ａ）は画素部の平面図、（ｂ）は（ａ
）のＡ−Ａ’断面図、（ｅ）はゲート。ドレインの各パスラインの接続図、第２図は第１図セン
サの実装状態を示す概略斜視図、第３図は本発明密着一
次元ホトセンサの別の実施例の構成を示す図で、（ａ）
は画素部の平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ’断面図、
（Ｑ）は（ａ）のＢ−Ｂ′断面図、第４図、第５図は本
発明密着一次元ホトセンサの別の構成例を示す図である
。１・・・基板（ガラス）　２・・・ゲート電極３・・・
絶縁膜（ＳＬ−Ｎ）４・・・半導体層（ａ　−５ｉ）５・・・オーミックコンタクト（ｎ　ａ　−５ｉ）６・
・・ソース電極　　　７・・・ドレイン電極８・・・保
護膜　　　　　９・・・入射光１０・・・ドレインバス
　　１１・・・コンタクトホール１２・・・原稿　　　
　　　１３・・・光源１４・・・ロッドレンズアレイ１５、１６・・・絶縁膜１８・・・窓部Ｘ・・・ゲートバス端子１７・・・遮光膜１９・・・ゲートバスＹ・・・ドレインバス端子

Claims

【特許請求の範囲】１、基板上に画素を配列してなる一次元ホトセンサにお
いて、各々の画素が薄膜ホトトランジスタにより構成さ
れてなることを特徴とする密着一次元ホトセンサ。２、上記薄膜ホトトランジスタが薄膜非晶質シリコンを
用いた電界効果型ホトトランジスタであることを特徴と
する特許請求の範囲第１項記載の密着一次元ホトセンサ
。３、上記画素を構成するホトトランジスタのゲートおよ
びドレインをそれぞれいくつかのグループごとに共通に
配線し、それらの順次駆動（マトリクス駆動）によって
各画素を順次アドレスすることを特徴とする特許請求の
範囲第１項、第２項記載の密着一次元ホトセンサ。４、上記基板上に光源からの光を透過する窓領域を有し
、原稿からの反射光を直接上記薄膜ホトトランジスタで
受光することを特徴とする特許請求の範囲第１項、第２
項および第３項記載の密着一次元ホトセンサ。５、上記特許請求の範囲第１項乃至第４項記載の密着一
次元ホトセンサをセンサとして用いたことを特徴とする
ファクシミリ装置。６、上記特許請求の範囲第１項乃至第４項記載の密着一
次元ホトセンサをセンサとして用いたことを特徴とする
イメージスキャナ装置。