JPH03226068A - イメージセンサ - Google Patents
イメージセンサInfo
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- JPH03226068A JPH03226068A JP2020116A JP2011690A JPH03226068A JP H03226068 A JPH03226068 A JP H03226068A JP 2020116 A JP2020116 A JP 2020116A JP 2011690 A JP2011690 A JP 2011690A JP H03226068 A JPH03226068 A JP H03226068A
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- refractive index
- film
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- image sensor
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- Pending
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔技術分野〕
本発明は、イメージセンサとくに完全密着型イメージセ
ンサに関する。
ンサに関する。
従来の典型的なイメージセンサを第１図に示す。第１図
において、実質的な透明基板１上に採光窓が開けられた
遮光膜２が設けられ、この遮光膜２上に光電変換素子３
が設けられ、そしてこれらの上には保護層４、耐摩耗材
５が形成されて構成される。このようなイメージセンサ
の耐摩耗材５上に原稿６が位置決めローラ７により接触
し、基板１の裏面に配置された光源８により照射された
光が基板１、保護層４、耐摩耗材５を通り、原稿６によ
り反射され、その反射光が光電変換素子３に入射し、光
電変換されるものである。この場合５例えば遮光膜２の
開口部の大きさは求められる解像度が８ドツト／１ｎ（
８ｄｏｔ ｐｅｒ ｍｍ＝ ８ｄｐｍ）の場合、１００
μｍＸ１００μｍ程度の大きさであり、光源としてＬＥ
Ｄアレイ、蛍光灯、キセノン放電管等のいずれを用いて
も実質的に拡散光のため、光源からの極く一部の光しか
利用していないものであった。従って、最終的に光電変
換素子に入る光量も少なく（通常、照明効率は５〜８％
程度）、結果的に得られる口出力値あるいはＳ／Ｎも限
界を有するものであった。
において、実質的な透明基板１上に採光窓が開けられた
遮光膜２が設けられ、この遮光膜２上に光電変換素子３
が設けられ、そしてこれらの上には保護層４、耐摩耗材
５が形成されて構成される。このようなイメージセンサ
の耐摩耗材５上に原稿６が位置決めローラ７により接触
し、基板１の裏面に配置された光源８により照射された
光が基板１、保護層４、耐摩耗材５を通り、原稿６によ
り反射され、その反射光が光電変換素子３に入射し、光
電変換されるものである。この場合５例えば遮光膜２の
開口部の大きさは求められる解像度が８ドツト／１ｎ（
８ｄｏｔ ｐｅｒ ｍｍ＝ ８ｄｐｍ）の場合、１００
μｍＸ１００μｍ程度の大きさであり、光源としてＬＥ
Ｄアレイ、蛍光灯、キセノン放電管等のいずれを用いて
も実質的に拡散光のため、光源からの極く一部の光しか
利用していないものであった。従って、最終的に光電変
換素子に入る光量も少なく（通常、照明効率は５〜８％
程度）、結果的に得られる口出力値あるいはＳ／Ｎも限
界を有するものであった。
そこで、特開昭６１−２４５７６１号公報の技術では透
明基板の底部にカマボコ型のレンズ部をｔｉｔし、集光
することを提案している。しかしながら、基板の底部に
このようなカマボコ型の凸部を設けると、その形成時期
の如何にががゎらず、その後の基板の取扱いはレンズで
あるカマボコ型の凸部を痛めないように細心の注意を払
わなければならず、作業効率や歩留りの低下を招く。
明基板の底部にカマボコ型のレンズ部をｔｉｔし、集光
することを提案している。しかしながら、基板の底部に
このようなカマボコ型の凸部を設けると、その形成時期
の如何にががゎらず、その後の基板の取扱いはレンズで
あるカマボコ型の凸部を痛めないように細心の注意を払
わなければならず、作業効率や歩留りの低下を招く。
本発明の目的は、光の利用効率が高いイメージセンサを
提供する点にある。
提供する点にある。
本発明の他の目的は、信号光の隣接ビット間のストロー
クを小さくする点にある。
クを小さくする点にある。
また、本発明のもう１つの目的は、製造工程が簡単で、
作業性のよい構造をもつ高Ｓ／Ｎ比のイメージセンサを
提供する点にある。
作業性のよい構造をもつ高Ｓ／Ｎ比のイメージセンサを
提供する点にある。
本発明のイメージセンサは透明基板上に、採光窓を設け
た遮光層と光電変換素子を配置したイメージセンサにお
いて、前記採光窓に対応する透明基板面に凹部を設け、
かっ該凹部に前記透明基板の屈折率より大きい屈折率を
もつ材料よりなる集光膜を形成したことを特徴とする。
た遮光層と光電変換素子を配置したイメージセンサにお
いて、前記採光窓に対応する透明基板面に凹部を設け、
かっ該凹部に前記透明基板の屈折率より大きい屈折率を
もつ材料よりなる集光膜を形成したことを特徴とする。
透明基板は１石英、ガラス等任意の透明な材料を使用す
ることができる。
ることができる。
前記凹部の形状は、通常、第３図に示すようなものであ
り、８ ｄｐｍの場合、深さ（Ｄ）は約１０〜１００μ
ｍ、好ましくは５０〜６０μｍ、傾斜角度（θ）は、約
３０〜６０°、好ましくは４５〜５０°である。このよ
うに傾斜角度を調整して曲率を与えることにより、集光
レンズの働きを強めることができる。
り、８ ｄｐｍの場合、深さ（Ｄ）は約１０〜１００μ
ｍ、好ましくは５０〜６０μｍ、傾斜角度（θ）は、約
３０〜６０°、好ましくは４５〜５０°である。このよ
うに傾斜角度を調整して曲率を与えることにより、集光
レンズの働きを強めることができる。
凹部の表面に形成される透明基板より屈折率の大きい材
料としては、透明な成膜材料のなかから適宜選択するこ
とができるが、具体的にはＳ ｉ、 Ｎ 、、５ｉＯＮ
、ＡΩＮ等を挙げることができる。屈折率をとくに大き
くしたいときはＢＮや５ｉ０２等にＭｇ、ＡＱ、Ｃｓ、
Ｓｒ等をドーピングした膜を使用する。とくに、これら
の材料を保護膜４や層間絶縁膜１１の形成材料と同一の
ものを選択すれば、製膜工程が兼用できるので、極めて
有利である。この膜厚は０．５〜３０μｍ、好ましくは
５〜１０μｍである。
料としては、透明な成膜材料のなかから適宜選択するこ
とができるが、具体的にはＳ ｉ、 Ｎ 、、５ｉＯＮ
、ＡΩＮ等を挙げることができる。屈折率をとくに大き
くしたいときはＢＮや５ｉ０２等にＭｇ、ＡＱ、Ｃｓ、
Ｓｒ等をドーピングした膜を使用する。とくに、これら
の材料を保護膜４や層間絶縁膜１１の形成材料と同一の
ものを選択すれば、製膜工程が兼用できるので、極めて
有利である。この膜厚は０．５〜３０μｍ、好ましくは
５〜１０μｍである。
透明基板１としては石英（屈折率ｎ＝１．４３）を使用
し、石英基板１上に第２，３図に示すような凹部ａを形
成する。
し、石英基板１上に第２，３図に示すような凹部ａを形
成する。
凹部の深さ（Ｄ）は約３０μｍ、傾斜角度θは、４５〜
５０°とし、採光窓は１００ Ｘ １２０ ｕ ｍのサ
イズとし、光電変換素子３の表面から原稿６までの距離
は約７０μｍという設計を行った。
５０°とし、採光窓は１００ Ｘ １２０ ｕ ｍのサ
イズとし、光電変換素子３の表面から原稿６までの距離
は約７０μｍという設計を行った。
このセンサの製作方法は、凹部ａをレジストした後、湿
式エツチングの場合なら、例えばＨＦ ： ＮＨ，Ｆ＝
１ ： ６容量比のエツチング液中、５〜１０℃でエツ
チングすることができ、ドライエツチングの場合なら例
えばＣＤＥ （ケミカルドライエツチング）による等方
性エツチングを行うことができる。
式エツチングの場合なら、例えばＨＦ ： ＮＨ，Ｆ＝
１ ： ６容量比のエツチング液中、５〜１０℃でエツ
チングすることができ、ドライエツチングの場合なら例
えばＣＤＥ （ケミカルドライエツチング）による等方
性エツチングを行うことができる。
傾斜角度θの制御は、ＣＤＥによる方法がもっともコン
トロールしやすい。
トロールしやすい。
四部形成後は１例えばＣｒ膜］（１００Ａを成膜し、所
定のパターニングを行って遮光膜兼電極２を形成する。
定のパターニングを行って遮光膜兼電極２を形成する。
ついで、常法により光電変換素子３を１．２μｍ厚に形
成する。
成する。
光電変換素子３の保護と電極２と検知電極１２の間の眉
間絶縁膜として、Ｐ−ＣＶＤ法によりＳ ｉ ｘＮｙ
（ｎ ＝ １．９−２．０）をＩｐｍ厚に形成する。
間絶縁膜として、Ｐ−ＣＶＤ法によりＳ ｉ ｘＮｙ
（ｎ ＝ １．９−２．０）をＩｐｍ厚に形成する。
この時凹部２の表面上にもＳｉｘＮｙ膜１μｍが形成さ
れており、これが層間絶縁膜兼透明基板１より屈折率の
大きい層１１’として機能する。
れており、これが層間絶縁膜兼透明基板１より屈折率の
大きい層１１’として機能する。
つぎに、光電変換素子３の上部にコンタクトホールをあ
けてＡΩ電極を０．６μｍ厚に形成して検知電極１２と
する。
けてＡΩ電極を０．６μｍ厚に形成して検知電極１２と
する。
さらに、センサ全体の保護膜４としてＰ−ＣＶＤ法によ
り２μｍの５ｉｘＮンを製膜する。このとき、凹部ａに
はＳ ｉ ｘＮｙ （ｎ ＝１．８−２．０）が３μｍ
厚に成膜されており、この膜も保護膜兼透明基板１より
屈折率の大きい層１１′として機能する。
り２μｍの５ｉｘＮンを製膜する。このとき、凹部ａに
はＳ ｉ ｘＮｙ （ｎ ＝１．８−２．０）が３μｍ
厚に成膜されており、この膜も保護膜兼透明基板１より
屈折率の大きい層１１′として機能する。
最後に有機透明接着剤（ｎ＝Ｌ５３〜１．５５）の層４
′をかいして５０μｍの薄板ガラス（ｎ ＝１．：１）
３）を積層する。接着剤層４′の厚みは５〜１０μｍと
した。
′をかいして５０μｍの薄板ガラス（ｎ ＝１．：１）
３）を積層する。接着剤層４′の厚みは５〜１０μｍと
した。
かくして、光ｇ８から入射した光は採光窓９から照明光
として入るが、採光窓９の周囲は凹部形成による傾斜端
面で、周辺部分の照明光は集光される。
として入るが、採光窓９の周囲は凹部形成による傾斜端
面で、周辺部分の照明光は集光される。
集光される部分は周辺傾斜部分のみであることから、こ
の領域を大きくすることが集光量を大きくする。深さ（
Ｄ）３０μｍで、傾斜４５度の場合、１．５倍の光信号
量が増える。８ｄρｍの光センサアレイで１ｏＯＬｕｘ
のとき、従来の凹がないものは１ｎＡ程度の明電流しか
得られなかったが、本実施例（凹部がある）では１．４
〜ｌ 、 ５ｎＡの明電流が得られた。
の領域を大きくすることが集光量を大きくする。深さ（
Ｄ）３０μｍで、傾斜４５度の場合、１．５倍の光信号
量が増える。８ｄρｍの光センサアレイで１ｏＯＬｕｘ
のとき、従来の凹がないものは１ｎＡ程度の明電流しか
得られなかったが、本実施例（凹部がある）では１．４
〜ｌ 、 ５ｎＡの明電流が得られた。
また、解像度（Ｍ Ｔ Ｆ ）は従来、４１ｉｎｅ Ｉ
”ａｉｒｍｍ（１ｍｍの巾に線巾１２５μｍの白線と黒
線が交互に４本づつある。）４０であったが、本実施例
では６０が得られた。
”ａｉｒｍｍ（１ｍｍの巾に線巾１２５μｍの白線と黒
線が交互に４本づつある。）４０であったが、本実施例
では６０が得られた。
本発明により、新しい構造のイメージセンサが提供でき
た。この新しい構造を採ることにより、照明効率を向上
させ、Ｓ／Ｎ比を向上させることができたのみならず、
ＭＴＦをいちじるしく向上させることができた。
た。この新しい構造を採ることにより、照明効率を向上
させ、Ｓ／Ｎ比を向上させることができたのみならず、
ＭＴＦをいちじるしく向上させることができた。
第１図は、従来の完全密着型イメージセンサを示し、Ａ
は原稿の進行方法に切断した断面図、Ｂはその直角方向
の断面図である。第２図は本発明実施例の完全密着型イ
メージセンサを示し、Ａは原稿の進行方向の断面図、Ｂ
はその直角方向の断面図である。第３図は、第２図の凹
部ａを説明するための拡大図である。 １・・透明基板 ２・・・遮光膜３・・・光電
変換素子 ４・・・保護膜４′・・・接着剤
５・・・耐摩耗材６・・原稿 ７・・
・ローラ８・・・光源 ９・・・採光窓１
１・・・層間絶縁膜 １１′・・・層間絶縁膜兼屈折率の大きい層１１”・・
保護膜兼屈折率の大きい層 １２・検知電極
は原稿の進行方法に切断した断面図、Ｂはその直角方向
の断面図である。第２図は本発明実施例の完全密着型イ
メージセンサを示し、Ａは原稿の進行方向の断面図、Ｂ
はその直角方向の断面図である。第３図は、第２図の凹
部ａを説明するための拡大図である。 １・・透明基板 ２・・・遮光膜３・・・光電
変換素子 ４・・・保護膜４′・・・接着剤
５・・・耐摩耗材６・・原稿 ７・・
・ローラ８・・・光源 ９・・・採光窓１
１・・・層間絶縁膜 １１′・・・層間絶縁膜兼屈折率の大きい層１１”・・
保護膜兼屈折率の大きい層 １２・検知電極
Claims (1)
- １、透明基板上に、採光窓を設けた遮光層と光電変換素
子を配置したイメージセンサにおいて、前記採光窓に対
応する透明基板面に凹部を設け、かつ該凹部に前記透明
基板の屈折率より大きい屈折率をもつ材料よりなる集光
膜を形成したことを特徴とするイメージセンサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2020116A JPH03226068A (ja) | 1990-01-30 | 1990-01-30 | イメージセンサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2020116A JPH03226068A (ja) | 1990-01-30 | 1990-01-30 | イメージセンサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03226068A true JPH03226068A (ja) | 1991-10-07 |
Family
ID=12018154
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2020116A Pending JPH03226068A (ja) | 1990-01-30 | 1990-01-30 | イメージセンサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03226068A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7851296B2 (en) | 2007-03-23 | 2010-12-14 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Nonvolatile semiconductor memory device |
-
1990
- 1990-01-30 JP JP2020116A patent/JPH03226068A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7851296B2 (en) | 2007-03-23 | 2010-12-14 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Nonvolatile semiconductor memory device |
| US8350313B2 (en) | 2007-03-23 | 2013-01-08 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Nonvolatile memory transistor |
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