JPH04332165A - 光電変換装置 - Google Patents

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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光電変換装置に関し、
特に入射した光の情報を蓄積する手段を有する光電変換
装置に関する。

【０００２】本発明の光電変換装置は、ファクシミリ等
の画像読取部に適用される。

【０００３】

【従来の技術】近年、ファクシミリ、イメージリーダー
等の小型化、高性能化のために、等倍光学系をもつ長尺
密着型画像読取装置の開発が行われている。従来、この
種の画像読取装置は、１列のアレイ状に配置された複数
の光電変換素子の各々に対して、各スイッチ素子等で構
成された信号処理用のＩＣ（集積回路）を接続して構成
されている。

【０００４】しかしながら、必要とされる光電変換素子
の個数は、ファクシミリＧ３の規格に準ずるとＡ４サイ
ズで１７２８個にものぼり、多数の信号処理用のＩＣが
必要となる。このため実装工数も増え、製造コストおよ
び信頼性で満足なものは得られていない。

【０００５】一方、信号処理部のＩＣの個数を減らし、
且つ実装工数を減らす構成としては、従来からマトリク
ス接続による構成が採用されている。

【０００６】またスイッチング用素子として薄膜トラン
ジスタを採用し、光電変換部、薄膜トランジスタ部、マ
トリクス配線部等からなる一体的な構成をとることによ
り、信号処理のＩＣの機能を低減し、高速読取の可能な
画像読取装置を安価に提供する試みもなされている。さ
らに製造コストを減らし、信頼性の高い画像読取装置を
提供するために、光電変換部の光電変換層および、薄膜
トランジスタ部の半導体層を同一材料の非晶質シリコン
で形成し、光電変換部、薄膜トランジスタ部、マトリク
ス配線部等を同一基板上に同一製造工程を用いて、一体
的に形成する方法が開発されている。このような光電変
換装置の従来例を第８図および第９図を用いて説明する
（特開昭６２−２９０１７０号参照）。

【０００７】図１０は、従来例の光電変換装置における
、長尺方向に複数個の画素のある光電変換部、コンデン
サ部、薄膜トランジスタ部、マトリクス配線部の組のう
ち、１画素分を示す平面図である。

【０００８】図１１は従来の光電変換装置の１画素の断
面図である。なお、図１０は、理解しやすくするために
模式的に導電層からなる上層および下層の電極配線、半
導体層のみが描かれており、またマトリクス配線部、採
光用窓の位置は必ずしも図１１とは一致していない。

【０００９】図１０において、光電変換部１は、基体側
からの光に対する遮光膜を兼ねた下部電極１１−１を有
する。基体側から照射された光は、採光用窓４を通して
、図面に対して垂直な上方に位置する原稿（不図示）で
反射し、その反射光が光電変換部１に入射する。ここで
発生したキャリアによる光電流は、蓄積用コンデンサ部
２に流れ込み、ここに蓄積される。蓄積された電荷は転
送用薄膜トランジスタ部３により、信号線用マトリクス
配線部５へ転送され、信号処理部（不図示）により電圧
として読み取られる。

【００１０】図１１において、各部の層構成を簡単に説
明する。

【００１１】図中、符号１は光電変換部、２は蓄積用コ
ンデンサ部、３は薄膜トランジスタ部、５はマトリクス
配線部であり、これらはＡ１，Ｃｒ等からなる第１の導
電層１１で形成された各部の下層電極配線１１−１，１
１−２，１１−３，１１−５、非晶質窒化シリコン膜（
以下「ａ−ＳｉＮｘ：Ｈ膜」）等からなる絶縁層１２、
非晶質シリコン膜（以下「ａ−Ｓｉ：Ｈ膜」）からなる
半導体層１５、オートミックコンタクト用ｎ＋非晶質シ
リコン膜（以下「ｎ＋−ａ−Ｓｉ：Ｈ膜」）からなるｎ
＋層１６、Ａｌ，Ｃｒ等からなる第２の導電層１３で形
成される各部の上層電極配線１３−１，１３−２，１３
−４，１３−５、およびポリイミドフィルムやａ−Ｓｉ
Ｎｘ：Ｈ膜等からなる保護層１７が共通層の構成を有し
ている。

【００１２】このような層構成を有する蓄積用コンデン
サ部２は、ＭＩＳ構造であり、第１の導電層からなる電
極配線１１−２と、第２の導電層からなる電極配線１３
−２（以下「対向電極」という）とに加えられる電圧に
より容量値が変化する現象が起こるため、その特性につ
いて以下に説明する。ただし本明細書においては、蓄積
される信号電荷が電子の場合（ｎ型）について述べてい
るが、信号電荷が正孔の場合（ｐ型）においても同様の
考え方が適用される。

【００１３】図１２−Ａは、図１０におけるＰ−Ｐ’線
に沿った断面図（蓄積用コンデンサ部）であり、図１２
−Ｂは、図１１のＭＩＳ型コンデンサ部２における対向
電極の電位差に対するコンデンサ容量値を示した特性図
（以下「Ｃ−Ｖ特性の図」という）である。ここで、対
向電極の電位差Ｖｇは、第２の導電層からなる電極配線
１３−２の電位に対する第１の導電層からなる電極配線
１１−２の電位で表しており、以下においても同様に用
いる。

【００１４】図１２に示すように、ＭＩＳ型コンデンサ
では、Ｖｇを負にすると、半導体層１５に空乏領域が拡
がりきるために、小さい容量値で一定になる（２３で示
す領域。以下「空乏状態」という）。またＶｇを正にす
ると、半導体層に電荷が注入されて空乏領域が狭くなり
、容量値がしだいに増加し（２２の領域）、空乏領域が
無くなると、絶縁層１２のみがコンデンサの誘電体とな
り、容量値は大きな値で一定となる（２１の領域。以下
「蓄積状態」という）。

【００１５】図１２−ＢのＣ−Ｖ特性の図において、空
乏状態から蓄積状態へ変化していく部分２２の、直線部
分の延長線２４と、蓄積状態の容量値を示す直線部分の
延長線２５との交点をフラットバンド電圧（以下「ＶＦ
Ｂ」という）とする。

【００１６】一般に、光電変換部からの信号電荷を蓄積
用コンデンサに蓄積している時に、蓄積用コンデンサの
容量値が変化すると、蓄積される電荷量と、この蓄積さ
れる電荷量による蓄積用コンデンサの対向電極間の電圧
との関係が一定でなくなる。また、蓄積用コンデンサの
ＶＦＢの変化量が、複数の画素間において若干異なるた
め、複数の画素間における蓄積電荷量の均一性も悪くな
る。すなわち、図１２−ＢのＣ−Ｖ特性の図における空
乏状態から蓄積状態へ変化していく部分２２を使用して
電荷を蓄積すると、光信号を読み取った後に複雑な信号
処理をさらに行わなければならず、また複数の画素間に
おいて読み取られた光信号の均一性も悪くなる。

【００１７】よって、ＭＩＳ構造の蓄積コンデンサを使
う場合は、常に蓄積状態２１で使用するか、常に空乏状
態２３で使用しなければならない。一方、小型化という
観点から考えると、コンデンサの占有面積が小面積で、
コンデンサの容量値が大容量値であることが望ましく、
図１２−ＢのＣ−Ｖ特性の図からもわかるように、空乏
状態で用いるよりも、蓄積状態でコンデンサを使用する
ことが理想である。

【００１８】しかしながら、蓄積状態でコンデンサを使
用すると、比較的短時間でＶＦＢがＶｇの正方向に変化
することが確認されている（金子他、８５．１０信学研
資料ＥＤ８５−７９参照）。

【００１９】実際に、絶縁層のａ−ＳｉＨｘ：Ｈ膜が０
．３μｍ、半導体層のａ−Ｓｉ：Ｈ膜が０．５μｍ程度
とし、Ｖｇを約１０Ｖに設定すると、コンデンサは蓄積
状態となる。このような状態においてＶＦＢの変化量は
、高温（環境温度約６０℃）での動作約２００時間で、
Ｖｇの正の方向に約５Ｖとなる。この時、Ｃ−Ｖ特性は
図１２−Ｂにおける２６の点線部のような特性になり、
光電変換装置として蓄積用コンデンサに光信号である電
荷を蓄積していく間に、蓄積用コンデンサの容量値は蓄
積状態から空乏状態へ変化していくことが確認された。

【００２０】これに対して、Ｖｇを負の小さな値（０〜
３Ｖ程度）に設定し、空乏状態として蓄積用コンデンサ
を用いる場合には、ＶＦＢの変化量はほとんどゼロであ
る。

【００２１】以上のことから、ＭＩＳ型のコンデンサは
、実際に使用する上でＶＦＢの変化が少ない空乏状態を
用いることしかできず、前述の従来例では、第１の導電
層からなる電極配線１１−２の電位を、第２導電層の電
極配線１３−２電位よりも常に低く設定し、空乏状態と
して蓄積用コンデンサを用いている。

【００２２】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うなＭＩＳ型の蓄積用コンデンサを常に空乏状態で用い
る光電変換装置においては、以下のような問題点があっ
た。

【００２３】従来の光電変換装置、例えば光電変換素子
の個数がＡ４サイズにおいて１７２８個で構成され、主
走査方向の走査時間が５ミリ秒および副走査方向の走査
時間が１０ミリ秒に設定される場合、光電変換素子の感
度、光電変換素子の感度の温度特性およびクロストーク
などを含むＳ／Ｎを考慮して実際にパターン設計を行う
と、蓄積用コンデンサの容量値が１０〜２０ｐＦとなる
。このとき蓄積用コンデンサの平面的なパターンは、約
１００μｍ×数ｍｍもの面積を占める。よって、コンデ
ンサの占有面積を大幅に縮小することができれば、装置
の小型化を可能とすると同時に、光電変換装置１台当り
のコストを大幅に低くすることが可能となる。

【００２４】本発明の目的は、上述した光電変換装置に
おけるコンデンサの単位面積当たりの容量値を大きくし
、すなわちコンデンサの占有面積を縮小することにより
、小型化された、且つコストの低い光電変換装置を提供
することにある。

【００２５】

【課題を解決するための手段】本発明の光電変換装置は
、少なくとも複数の光電変換素子と、この光電変換素子
の各出力信号を蓄積する複数の蓄積手段とを有する光電
変換装置において、蓄積手段におけるコンデンサが、光
電変換素子に設けられる保護層を誘電体とするコンデン
サで形成されていることを特徴とする。

【００２６】

【作用】本発明の光電変換装置は、少なくとも複数の光
電変換素子と、この光電変換素子の各出力信号を蓄積す
る複数の蓄積手段とを有する光電変換装置において、蓄
積手段を、光電変換素子に設けられる保護層を誘電体と
する安定な容量値と周波数特性を示すコンデンサで構成
することにより、高信頼性、且つ電荷蓄積手段における
コンデンサの単位面積当たりの容量値を大きくし、すな
わち蓄積用コンデンサの占有面積の縮小化を可能とする
ものである。

【００２７】保護層を誘電体として構成されたコンデン
サは、従来装置で構成されている保護層より下層に形成
されるコンデンサと並列接続にして蓄積コンデンサを構
成することもできる。

【００２８】

【実施例】

第１の実施例 以下、本発明の第１の実施例について図面を用いて詳細
に説明する。

【００２９】図１は本発明による光電変換装置の第１の
実施例の模式的断面図であり、図２に従来例図１２−Ａ
と対応する本実施例の蓄積コンデンサ部２の断面図を示
す。また図３−Ａ〜−Ｇは、図１で示した光電変換装置
の製造工程を示す断面図である。

【００３０】本実施例の光電変換装置は、ａ−Ｓｉ：Ｈ
膜を用いて光電変換素子部、蓄積コンデンサ部、薄膜ト
ランジスタ部、マトリクス配線部等が絶縁基板上に同一
プロセスで一体形成されている。なお、図１１に示した
構成部材と同一構成部材については同一符号を用いる。

【００３１】図１において、１は光電変換素子部、２は
蓄積コンデンサ部、３は薄膜トランジスタ部、４は採光
用窓、５はマトリクス配線部、６は透明スペーサ、７は
原稿、８は基体である。同図において光電変換部１は、
基体側からの光に対する遮光膜を兼ねた下部電極１１−
１を有する。基体側から照射された光９は、採光用窓４
を通して、原稿７表面で反射し、その反射光が光電変換
部１に入射する。ここで発生したキャリアによる光電流
は、蓄積用コンデンサ部２に流れ込み、蓄積される。蓄
積された電荷は、転送用薄膜トランジスタ部３により信
号線用マトリクス配線部５へ転送され、信号処理部（不
図示）により電圧として読み取られる。基体８上には、
Ａｌ，Ｃｒ等からなる第１の導電層１１、ａ−ＳｉＮｘ
：Ｈ膜等からなる絶縁層１２、ａ−Ｓｉ：Ｈ膜からなる
半導体層１５、ｎ＋−ａ−Ｓｉ：Ｈ膜からなるｎ＋層１
６、Ａｌ，Ｃｒ等からなる第２の導電層１３、ａ−Ｓｉ
Ｎｘ：Ｈ膜等からなる保護層１７、およびＡｌ，Ｃｒ等
からなる第３の導電層１８が形成されている。

【００３２】光電変換素子部１において、１３−１は第
２の導電層１３からなる上部電極配線であり、さらに、
上部電極配線１３−１上には半導体層１５を覆う保護膜
１７が設けられている。

【００３３】原稿面で反射した光は、ａ−Ｓｉ：Ｈ膜か
らなる光導電性半導体層１５の導電率を変化させ、くし
状に対向する上層電極配線１３−１間に流れる電流を発
生させる。１１−１は、金属の遮光層であり、これは適
宜の駆動源に接続して、主電極１３−１（ソースおよび
ドレイン）に対する制御電極たるゲート電極となるよう
にしてもよい。

【００３４】蓄積コンデンサ部２は、第１の導電層１１
からなる第１の電極配線１１−２と、第１の電極配線上
に形成された絶縁層１２および半導体層１５とからなる
誘電体と半導体層上に形成された光電変換素子部１の上
部電極配線１３−１の一方に接続した第２の導電層１３
からなる第２の電極配線１３−２とから構成されるＭＩ
Ｓ型のコンデンサ（図２中ＣＭＩＳ）と、第２の電極配
線１３−２と第２の電極配線上に形成された、光電変換
素子部１の保護層と同一層である保護層１７からなる誘
電体と保護層上に形成された第３の導電層１８からなる
第３の電極配線１８−２とから構成される絶縁層のみを
誘電体とするコンデンサ（図２中ＣＰ）で構成される。 なお、第１の電極配線１１−２と第３の電極配線１８−
２はコンタクトホール（不図示）を介して接続されてお
り、本実施例における蓄積コンデンサ部２は、前記２つ
のコンデンサが第２の電極配線１３−２を共通電極とし
て同一面上に形成され、並列接続される。

【００３５】バイアス条件は、正、負いずれかでも用い
ることができるが、第１の電極配線１１−２および第３
の電極配線１８−２を常に負にバイアスする状態で用い
ることにより、ＭＩＳ型のコンデンサの安定な容量値と
周波数特性とを得ることができ、高信頼性が得られる。

【００３６】また、蓄積コンデンサ部２は、第１の電極
配線１１−２を設けず、第２の電極配線１３−２と第２
の電極配線上に形成される保護層１７からなる誘電体と
、保護層１７上に形成される第３の電極配線１８−３で
構成される絶縁層のみを誘電体とするコンデンサ（図２
中ＣＰ）のみで構成することもできる。

【００３７】薄膜トランジスタ部３は、第１の導電層１
１からなるゲート電極である下部電極配線１１−３と、
ゲート絶縁層をなす絶縁層１２と、半導体層１５と、第
２の導電層１３からなるソースおよびドレイン電極であ
る上部電極配線１３−３と、光電変換素子部１と同様に
第２の電極配線上に半導体層１５を覆う保護層１７等で
構成される。また、保護層１７上に第３の導電層１８を
用いて原稿７からの反射光の遮光層を形成することも容
易にできる。

【００３８】マトリクス配線部５は、基体８上に第１の
導電層１１からなる個別信号配線１１−５、個別信号配
線１１−５上に形成された絶縁層１２、半導体層１５、
ｎ＋層１６そして個別信号配線と交差し第２の導電層１
３からなる共通信号配線１３−５が順次積層されさらに
、共通信号配線上には、保護層１７が形成されている。 ３０は個別信号配線１１−５と共通信号配線１３−５と
を接続するコンタクトホールである。

【００３９】以下、図３−Ａ〜−Ｇに従って第１の実施
例の製造工程を順次説明する：まず、図３−Ａに示す様
に、ガラス等の透明な基体８上にＡｌ，Ｃｒ等の第１の
導電層１１をスパッタ法、蒸着法等により０．１μｍ程
度堆積させ、これを所望の形状にパターニングする。

【００４０】次に、図３−Ｂに示すように、プラズマＣ
ＶＤ法等の周知の技術でａ−ＳｉＮｘ：Ｈ膜からなる絶
縁層１２を０．３μｍ程度、ａ−Ｓｉ：Ｈ膜からなる半
導体層１５を０．６μｍ程度、ｎ＋−ａ−Ｓｉ：Ｈ膜か
らなるｎ＋層１６を０．１５μｍ程度にそれぞれ順次堆
積し、前記３つの層１２，１５，１６を所望の形状にパ
ターニングして、コンタクトホール３０等をあける。

【００４１】さらに、図３−Ｃに示す様に、Ａｌ，Ｃｒ
等からなる第２の導電層１３をスパッタ法、蒸着法等に
より、１μｍ程度堆積し、所望の形状にパターニングす
る。ここで、図３−Ｄに示す様に、さらに光電変換素子
部１、薄膜トランジスタ部３のギャップ部のｎ＋層１６
をＲＩＥ等によりエッチングによって除去する。そして
図３−Ｅに示す様に、不要な半導体層１５および絶縁層
１２を除去して素子分離を行う。

【００４２】その後、図３−Ｆに示す様に、プラズマＣ
ＶＤ法等の周知の技術でａ−ＳｉＮｘ：Ｈ膜からなる保
護層１７を０．３μｍ程度堆積させる。本発明において
は、プラズマＣＶＤ法によりＳｉＨ４，Ｈ２，Ｎ２また
はＮＨ３からなる三元素の材料を用いて作成した。さら
に、必要なコンタクトホール（不図示）をあけ、また必
要であれば所望のパターニングを行う。

【００４３】最後に、図３−Ｇに示す様に、保護層１７
上に、スパッタ法、蒸着法等によりＡｌ，Ｃｒや透光性
のＩＴＯ、または、プラズマＣＶＤ法によりｎ＋−ａ−
Ｓｉ：Ｈ膜等からなる第３の導電層１８を１μｍ程度堆
積し、さらに所望の形状にパターニングを行い、本実施
例の光電変換装置を作成した。

【００４４】以上の様に、蓄積コンデンサ部２の第１、
第２および第３の電極配線（対向電極）を同一面積にし
て作成した本実施例の光電変換装置における蓄積コンデ
ンサは、従来例と同様に構成されるＭＩＳ型のコンデン
サ（図２中ＣＭＩＳ）の容量値に比べ、二つのコンデン
サ（図２中ＣＰおよびＣＭＩＳ）の並列接続で構成した
場合で約３倍、保護層を誘電体とするコンデンサ（図２
中ＣＰ）のみで構成した場合においても約２倍の容量値
が得られ、単位面積当りの容量が増加した。

【００４５】よって、従来例と同一の蓄積コンデンサの
容量値を得るために本発明を適用することで、ＭＩＳ型
のコンデンサは空乏状態で使用し、またはＭＩＳ型のコ
ンデンサを設けずに構成することにより、高信頼性を確
保し、且つ従来例に比べ蓄積コンデンサ部の面積を約１
／２〜１／３に縮小することができ、光電変換装置の小
型化を可能とする。

【００４６】次に、本実施例の光電変換装置の回路構成
および駆動方法についての一例を図４において説明する
。

【００４７】図４において、光電変換素子Ｅ１〜Ｅ９は
、３個で１ブロックを構成し、３ブロックで光電変換素
子アレイを構成している。光電変換素子Ｅ１〜Ｅ９に各
々対応している蓄積用コンデンサＣ１〜Ｃ９、スイッチ
ングトランジスタＴ１〜Ｔ９も同様である。

【００４８】また光電変換素子Ｅ１〜Ｅ９の各ブロック
内で同一順番を有する個別電極は、各々スイッチングト
ランジスタＴ１〜Ｔ９を介して、共通線１０２〜１０４
の一つに接続されている。詳細にいえば、各ブロックの
第１のスイッチングトランジスタＴ１，Ｔ４，Ｔ７が共
通線１０２に各ブロックの第２のスイッチングトランジ
スタＴ２，Ｔ５，Ｔ８が共通線１０３に、そして各ブロ
ックの第３のスイッチングトランジスタＴ３，Ｔ６，Ｔ
９が共通線１０４に、それぞれ接続されている。共通線
１０２〜１０４は、各々スイッチングトランジスタＴ１
０〜Ｔ１２を介して、アンプ１０５に接続されている。

【００４９】蓄積用コンデンサＣ１〜Ｃ９は前述したよ
うに、ＭＩＳ型のコンデンサと保護膜を誘電体とするコ
ンデンサで構成され、第２の電極配線を共通として第１
の電極配線と第３の電極配線は接続されており、二つの
コンデンサは並列接続されている。

【００５０】また、ＭＩＳ型のコンデンサを常に空乏状
態で使用するために、第１の電極配線および第３の電極
配線の電位を第２の電極配線の電位に比べて常に低く設
定してあり、その電位を変更する必要はない。ここでは
、蓄積用コンデンサＣ１〜Ｃ９の第１の電極配線および
第３の電極配線（以下、光電変換素子と接続されていな
い側の電極を一定電位電極という）の電位は接地してあ
り、第２の電極配線（以下、「光電変換素子と接続され
ている側の電極を電荷蓄積電極」という）の電位は以下
に述べるように電源３０１の電位より高くなる。

【００５１】また、図４において、共通線１０２〜１０
４は、それぞれ共通コンデンサＣ１０〜Ｃ１２を介して
接地され、且つスイッチングトランジスタＣＴ１〜ＣＴ
３を介して電源３０１と接続されている。

【００５２】共通コンデンサＣ１０〜Ｃ１２の容量値は
蓄積用コンデンサＣ１〜Ｃ９のそれよりも十分大きくと
っておく。スイッチングトランジスタＣＴ１〜ＣＴ３の
各ゲート電極は共通に接続され、端子１０８に接続され
ている。そして、端子１０８の電位がスイッチングトラ
ンジスタＣＴ１〜ＣＴ３を同時にオン状態とする高い電
位（以下、「ハイレベル」という）にされることで、共
通線１０２〜１０４の残留電荷が電源３０１の電位まで
放電されることになる。

【００５３】まず光電変換素子Ｅ１〜Ｅ９に光が入射す
ると、その強度に応じて電源１０１から蓄積用コンデン
サＣ１〜Ｃ９に電荷が蓄積される。そして、まずシフト
レジスタ１０６の第１の並列端子からハイレベルが出力
され、スイッチングトランジスタＴ１〜Ｔ３がオン状態
になる。

【００５４】スイッチングトランジスタＴ１〜Ｔ３がオ
ン状態となることで、蓄積用コンデンサＣ１〜Ｃ３に蓄
積されていた電荷が、それぞれ共通コンデンサＣ１０〜
Ｃ１２へ転送される。これによって、蓄積用コンデンサ
Ｃ１〜Ｃ３の電荷蓄積電極の電位が、電源３０１の電位
にほぼ完全にリセットされる。

【００５５】続いて、シフトレジスタ１０７から出力さ
れるハイレベルがシフトして、スイッチングトランジス
タＴ１０〜Ｔ１２が順次オン状態となる。これによって
、共通コンデンサＣ１０〜Ｃ１２に転送され蓄積された
第１ブロックの光信号がアンプ１０５を通って順次読み
出される。第１ブロックの信号が読み出されると、端子
１０８にハイレベルが印加され、スイッチングトランジ
スタＣＴ１〜ＣＴ３は同時にオン状態となる。これによ
って、共通コンデンサＣ１０〜Ｃ１２の電位が電源３０
１の電位にリセットされる。共通コンデンサＣ１０〜Ｃ
１２の電位が完全にリセットされた時点で、シフトレジ
スタ１０６がシフトし、第２の並列端子からハイレベル
が出力される。これによってスイッチングトランジスタ
Ｔ４〜Ｔ６がオン状態になり、第２ブロックのコンデン
サＣ４〜Ｃ６に蓄積されている電荷が共通コンデンサＣ
１０〜Ｃ１２へ転送される。これによって蓄積用コンデ
ンサＣ４〜Ｃ６の電位が電源３０１の電位にほぼ完全に
リセットされる。そして第１ブロックの場合と同様に、
シフトレジスタ１０７のシフトのより、スイッチングト
ランジスタＴ１０〜Ｔ１２が順次オン状態となり、共通
コンデンサＣ１０〜Ｃ１２に蓄積されている第２ブロッ
クの光信号が順次読み出される。

【００５６】第３ブロックの場合も同様に、電荷転送動
作と光信号の読みだし動作が行われる。

【００５７】このように、第１ブロックから第３ブロッ
クまでの一連の動作により、原稿の主走査方向における
１ライン分の信号を読み取ることが終了し、その読み取
られた信号は原稿の反射率の大小によりアナログ的に出
力される。

【００５８】そして以下同様に、上記動作が繰り返され
る。

【００５９】本実施例においては、図１で説明したよう
に、光電変換部、蓄積用コンデンサ部、薄膜トランジス
タ部、およびマトリクス配線部が、第１の導電層、絶縁
層、半導体層、ｎ＋層、第２の導電層および保護層が共
通層の構成を有しているが、必ずしもすべての素子部が
同一な層構成である必要はなく、コンデンサ部が少なく
とも光電変換素子部の半導体層を覆う保護層を誘電体と
する構造であり、他の素子部は各素子としての機能を備
える層構成であれば十分である。また、半導体層に非晶
質シリコンを用いているが、これに限定するものではな
く他の非晶質半導体を同様に用いることができ、同様に
保護層も他の材料、例えばＳｉＯ２や有機材料であるポ
リイミド等を用いても良い。

【００６０】しかし、コンデンサの誘電体として有機材
料を使用した場合、コンデンサの容量値が周波数に依存
しており、高周波側の容量値が低下してしまう。即ち、
高速駆動時においては、最大電荷蓄積量が低下する等の
不具合が生じる。よって、コンデンサの誘電体は、Ｓｉ
Ｎｘ等の無機材料が好ましい。図５に、ポリイミドおよ
びプラズマＣＶＤ法によるａ−ＳｉＮｘ：Ｈ膜を誘電体
としたコンデンサの各周波数に対する容量値−Ｃを示す
（ｆ＝１ｋＨｚの容量値：Ｃ０＝１とした時）。　　な
お、本実施例において、図４では９個の光センサを３つ
のブロックに分けて説明したが、これに限るものではな
く、任意の個数の光センサを任意の数のブロックに分け
て構成することは、本実施例より容易に行うことができ
る。

【００６１】また、同図において蓄積用コンデンサＣ１
〜Ｃ９に蓄積された電荷をスイッチングトランジスタＴ
１〜Ｔ９をオンすることにより、共通コンデンサＣ１０
〜Ｃ１２へ電荷を転送し電荷を放電することにしている
が、より完全に電荷を放電させるために、蓄積用コンデ
ンサＣ１〜Ｃ９に並列に１つずつスイッチングトランジ
スタを設け、蓄積用コンデンサＣ１〜Ｃ９から共通コン
デンサＣ１０〜Ｃ１２へ電荷を転送した後に、シフトレ
ジスタでそのスイッチングトランジスタをブロック毎に
順次駆動する方法も試みられており（特開昭６１−２６
３６３号、同６１−２６３６５号参照）、そのような構
成においても不具合なく容易に構成できる。

【００６２】また、本実施例では図１の５に示したマト
リクス配線部において、あるブロックにおける任意の信
号線とその他の信号線の交差部で容量が形成されるため
に、クロストークがおこり、信号精度が低下することも
考えられるが、そのような場合にはマトリクス配線部を
本実施例における第３の導電層を用いて、３層の導体で
構成し、第２の導体層により第１の導体層と第３の導体
層の結合容量をシールドする方法も用いることができる
（特開昭６３−４４７５９号参照）。

【００６３】また、図４において説明した駆動方法は、
任意のブロックと次のブロックとの出力信号の読取り間
隔が大きくなることも考えられるが、そのような場合に
は、マトリクス配線部における共通信号線を共有してい
るブロックを２つ以上のグループに分け、共通信号線を
２系統以上構成し、ある共通信号線を共有している任意
のブロックと次のブロックの出力信号の読取の間に、他
の共通信号線を共有しているブロックの出力信号の読取
を行うという方法も用いることができ、この様な構成に
おいても本実施例を用いて容易に構成できる（特開昭６
１−２６３６７号参照）。また図４において、第一の蓄
積手段Ｃ１〜Ｃ９から第二の蓄積手段Ｃ１０〜Ｃ１２へ
ブロック毎に信号を転送していることから、光電変換素
子Ｅ１〜Ｅ３，Ｅ４〜Ｅ６，Ｅ７〜Ｅ９の各ブロックの
蓄積タイミングにずれが生じ、同一直線上の原稿を読み
取ることができず、異なる直線上の信号を読まざるを得
ない。この信号を用いて画像を再現する場合、再現され
る画像は品位が低下することも考えられるが、そのよう
な場合には、さらに光電変換素子Ｅ１〜Ｅ９に並列に一
つずつのコンデンサと直列に一つずつのスイッチングト
ランジスタを設け、新たに設けたコンデンサと蓄積コン
デンサＣ１〜Ｃ９との各接続を新たに設けたスイッチン
グトランジスタを介して接続することで、全ての光電変
換素子の蓄積タイミングを同時に行い、新たに設けたコ
ンデンサに蓄積された信号を、新たに設けたスイッチン
グトランジスタによって全て同時に蓄積用コンデンサＣ
１〜Ｃ９に転送し、その後スイッチングトランジスタＴ
１〜Ｔ９によりブロック毎に共通コンデンサＣ１０〜１
２へ転送する方法も試みられており、この様な構成にお
いても、本実施例と同様にして容易に構成でき、同様の
効果が得られると共に、新たに設けたコンデンサについ
ても本実施例と同様の構成で形成できる。

【００６４】また、本実施例では図４に示すように、転
送手段Ｔ１〜Ｔ９の転送動作以降の信号読取動作を、各
画素の個別信号線と共通信号線１０２〜１０４とのマト
リクス構成を用いて行っているが、これに限るものでは
なく、転送手段Ｔ１〜Ｔ９の転送動作を行う場合に、Ｔ
１〜Ｔ９の個別ゲート電極と共通電源線とのマトリクス
構成とし、信号線が交差しない様な構成とすることも、
本実施例より容易に行うことができる（特開昭６２−１
７１３７３号参照）。

【００６５】第２の実施例 本発明の第２の実施例について図面を用いて詳細に説明
する。

【００６６】図６は本発明による光電変換装置の第２の
実施例の模式的断面図であり、図７に蓄積コンデンサ部
２の従来例図１２−Ａと対応する本実施例の断面図を示
す。また、図８−Ａ〜−Ｉは、図６で示した光電変換装
置の製造工程を示す断面図である。

【００６７】本実施例の光電変換装置は、第１の実施例
と同様にａ−Ｓｉ：Ｈ膜を用いて光電変換素子部、蓄積
コンデンサ部、薄膜トランジスタ部、マトリクス配線部
等が絶縁基板上に同一プロセスで、一体形成されている
。なお、図１２および図１で示した構成部材と同一構成
部材については同一符号を用いる。

【００６８】図６において、第１の実施例と同様に、１
は光電変換素子部、２は蓄積コンデンサ部、３は薄膜ト
ランジスタ部、４は採光用窓、５はマトリクス配線部、
６は透明スペーサ、７は原稿、８は基体である。同図に
おいて光電変換部１は、基体側からの光に対する遮光膜
を兼ねた下部電極１１−１を有する。基体側から照射さ
れた光９は、採光用窓４を通して、原稿７で反射し、そ
の反射光が光電変換部１に入射する。ここで発生したキ
ャリアによる光電流は、蓄積用コンデンサ部２に流れ込
み蓄積される。蓄積された電荷は転送用薄膜トランジス
タ部３により、信号線用マトリクス配線部５へ転送され
、信号処理部（不図示）により電圧として読み取られる
。

【００６９】基体８上には、Ａｌ，Ｃｒ等からなる第１
の導電層１０、ａ−ＳｉＮｘ：Ｈ膜等からなる第１の絶
縁層１４、Ａｌ，Ｃｒ等からなる第２の導電層１１、ａ
−ＳｉＮｘ：Ｈ膜等からなる第２の絶縁層１２、ａ−Ｓ
ｉ：Ｈ膜からなる半導体層１５、ｎ＋−ａ−Ｓｉ：Ｈ膜
からなるｎ＋層１６、Ａｌ，Ｃｒ等からなる第３の導電
層１３、ａ−ＳｉＮｘ：Ｈ膜等からなる保護層１７、お
よびＡｌ，Ｃｒ等からなる第４の導電層１８が形成され
ている。

【００７０】本発明の光電変換素子部１および薄膜トラ
ンジスタ部３は、基体８上に第１の絶縁層１４が形成さ
れている以外は、第１の実施例と同様構成である。また
、マトリクス配線部５は、信号線間のクロストークを防
ぐために、個別信号配線と共通信号配線の交差部および
共通信号線間の浮遊容量をなくす様な構成をしており、
基体８上に第１の導電層１０からなる個別信号配線１０
−５、個別信号配線上に形成された第１の絶縁層１４、
電位を一定に保持する第２の導電層１１からなる電極配
線１１−５、第２の導電層上に形成される第２の絶縁層
１２、半導体層１５、ｎ＋層１６そして個別信号配線と
交差し第３の導電層１３からなる共通信号配線１３−５
が順次積層され、さらに、共通信号配線上には、保護層
１７が形成されている。３０は個別信号配線１０−５と
共通信号配線１３−５とを接続するコンタクトホールで
あり、１３−６は共通信号線間に設けられた線間シール
ド配線である。

【００７１】蓄積コンデンサ部２は、第１の導電層１０
からなる第１の電極配線１０−２と第１の電極配線上に
形成された第１の絶縁層１４からなる誘電体と第１の絶
縁層上に形成された第２の導電層１１からなる第２の電
極配線１１−２とから構成されるコンデンサ（図７のＣ
Ｉで示され、以下「下層コンデンサ」という）と、第２
の電極配線１１−２と第２の電極配線上に形成された第
２の絶縁層１２および半導体層１５とからなる誘電体と
半導体層１５上に形成された光電変換素子部１の上部電
極配線１３−１の一方に接続した第３の導電層１３から
なる第３の電極配線１３−２とから構成されるＭＩＳ型
のコンデンサ（図７のＣＭＩＳ）と、第３の電極配線１
３−２と第３の電極配線上に形成された光電変換素子部
１の保護層と同一層である保護層１７からなる誘電体と
保護層上に形成された第４の導電層１８からなる第４の
電極配線１８−２とから構成されるコンデンサ（図７に
ＣＰで示され、以下「上層コンデンサ」という）との３
つのコンデンサで構成される。なお、第１の電極配線１
０−２と第３の電極配線１３−２はコンタクトホール３
１を介し、また第２の電極配線１１−２と第４の電極配
線１８−２もコンタクトホール（不図示）を介し、それ
ぞれ接続がとられており、本実施例における蓄積コンデ
ンサ部２は、前記３つのコンデンサが同一面上に形成さ
れ並列接続される。　　バイアス条件は、正、負いずれ
でも用いることができるが、第２の電極配線１１−２お
よび第４の電極配線１８−２を常に負にバイアスする状
態で用いることによりＭＩＳ型のコンデンサの安定な容
量と周波数特性を得ることができ、高信頼性が得られる
。

【００７２】また、第２の電極配線１１−２および第３
の電極配線１３−２を適宜に形成したコンタクトホール
で接続し、第１の電極配線１０−２と第４の電極配線も
同様にして接続し、ＭＩＳ型のコンデンサを用いずに、
絶縁膜のみを誘電体とする下層および上層コンデンサ（
図７のＣＰおよびＣＩ）からなる２つのコンデンサの並
列接続で構成することもできる。

【００７３】無論、第１の電極配線１０−２および第２
の電極配線１１−２を設けずに、第３の電極配線１３−
２と第３の電極配線上に形成される保護層１７からなる
誘電体と保護層１７上に形成される第４の電極配線１８
−３で構成される上層コンデンサ（図７のＣＰ）のみで
構成することもできる。

【００７４】以下、図８−Ａ〜−Ｉに従って第２の実施
例の製造工程を順次説明する：まず、図８−Ａに示す様
に、ガラス等の透明な基体８上にＡｌ，Ｃｒ等の第１の
導電層１０をスパッタ法、蒸着法等により０．１μｍ程
度堆積させ、これを所望の形状にパターニングする。

【００７５】次に、図８−Ｂに示す様に、プラズマＣＶ
Ｄ法等の周知の技術でａ−ＳｉＮｘ：Ｈ膜からなる第１
の絶縁層１４を０．３μｍ程度堆積させる。

【００７６】次に、図８−Ｃに示す様に、Ａｌ，Ｃｒ等
の第２の導電層１１をスパッタ法、蒸着法等により０．
１μｍ程度堆積させ、これを所望の形状にパターニング
する。

【００７７】次に、図８−Ｄに示す様に、プラズマＣＶ
Ｄ法等の周知の技術でａ−ＳｉＮｘ：Ｈ膜からなる第２
の絶縁層１２を０．３μｍ程度、ａ−Ｓｉ：Ｈ膜からな
る半導体層１５を０．６μｍ程度、ｎ＋−ａ−Ｓｉ：Ｈ
膜からなるｎ＋層１６を０．１５μｍ程度にそれぞれ順
次堆積し、前記３つの層１２，１５，１６を所望の形状
にパターニングして、コンタクトホール３０等をあける
。

【００７８】さらに、図８−Ｅに示す様に、Ａｌ，Ｃｒ
等からなる第３の導電層１３をスパッタ法、蒸着法等に
より、１μｍ程度堆積し、所望の形状にパターニングす
る。ここで、図８−Ｆに示す様に、さらに光電変換素子
部、薄膜トランジスタ部のギャップ部のｎ＋層１６をＲ
ＩＥ等によりエッチングによって除去する。そして、図
８−Ｇに示す様に不要な半導体層１５および第１の絶縁
層１４、第２の絶縁層１２を除去して素子分離を行う。

【００７９】その後、図８−Ｈに示す様に、第１の実施
例の図３−Ｆと同様にして、保護層１７を形成し、最後
に、図８−Ｉに示す様に、第１の実施例の図３−Ｇと同
様にして、保護膜１７上に第４の導電層１８を形成し、
本実施例の光電変換装置を作成した。

【００８０】以上の様に、蓄積コンデンサ部２の第１、
第２、第３および第４の電極配線（対向電極）を同一面
積にして作成した本実施例の光電変換装置における蓄積
コンデンサは、従来例と同様な構成であるＭＩＳ型のコ
ンデンサ（図７のＣＭＩＳ）の容量値に比べ、３つのコ
ンデンサ（図７のＣＩ，ＣＭＩＳおよびＣＰ）の並列接
続で構成した場合で約５倍、ＭＩＳ型のコンデンサを用
いずに、絶縁膜のみを誘電体とする下層および上層コン
デンサ（図７のＣＩおよびＣＰ）の２つのコンデンサの
並列接続で構成した場合においては約４倍の容量値が得
られた。

【００８１】よって従来例と同一の蓄積コンデンサの容
量値を得るに、本実施例を用いることで、ＭＩＳ型のコ
ンデンサ部は空乏状態で使用し、または、ＭＩＳ型のコ
ンデンサを用いずに構成することにより高信頼性を確保
でき、且つ従来例に比べ蓄積コンデンサ部の面積を約１
／４〜１／５に縮小することができ、光電変換装置の小
型化が可能となる。

【００８２】また、本実施例においても、第１の実施例
と同様に図６で説明した、光電変換部、蓄積用コンデン
サ部、薄膜トランジスタ部、およびマトリクス配線部が
、第１の絶縁層、第２の導電層、第２の絶縁層、半導体
層、ｎ＋層、第３の導電層および保護層が共通層の構成
を有しているが、必ずしもすべての素子部が同一な層構
成である必要はなく、蓄積用コンデンサ部が光電変換素
子部の半導体層を覆う保護膜を誘電体とする構造であり
、他の素子部は各素子としての機能を備える層構成であ
れば十分である。

【００８３】なお、本実施例の光電変換装置も一例とし
て第１実施例と同様に図４の回路構成で同様の方法を用
いて駆動でき、また、第１の実施例で前述した、図４以
外の回路構成および駆動方法においても、本実施例を用
いて不具合なく容易に構成および駆動できる。

【００８４】図９は、本実施例に係る光電変換装置を用
いて構成した画像情報処理装置として通信機能を有する
ファクシミリの一例を示す概略的構成図である。

【００８５】ここで、１０２は原稿１０１を読み取り位
置に向けて給送するための給送手段としての給送ローラ
、１０３は光源、１０４は原稿１０１を一枚ずつ確実に
分離給送するための分離片である。１０６はセンサユニ
ット１００に対して読み取り位置に設けられて原稿１０
１の被読み取り面を規制するとともに、原稿１０１を搬
送する搬送手段としてのプラテンローラである。

【００８６】Ｐは、図示の例ではロール紙の形態をした
記録媒体であり、光電変換装置により読み取られた画像
情報、あるいはファクシミリ装置等の場合には外部から
送信された画像情報がここに再生される。１１０は当該
画像形成を行うための記録手段としての記録ヘッドで、
サーマルヘッド、インクジェット記録ヘッド等種々のも
のを用いることができる。また、この記録ヘッドは、シ
リアルタイプのものでも、ラインタイプのものでもよい
。 １１２は記録ヘッド１１０による記録位置に対して記録
媒体Ｐを搬送するとともにその被記録面を規制する搬送
手段としてのプラテンローラである。

【００８７】１２０は、入力／出力手段としての操作入
力を受容するスイッチやメッセージその他、装置の状態
を報知するための表示部等を配したオペレーションパネ
ルである。１３０は制御手段としてのシステムコントロ
ール基板であり、各部の制御を行なう制御部（コントロ
ーラー）や、光電変換素子の駆動回路（ドライバー）、
画像情報の処理部（プロセッサー）、送受信部等が設け
られる。１４０は装置の電源である。

【００８８】情報処理装置に用いられる記録手段として
は、例えば米国特許第４７２３１２９号明細書、同第４
７４０７９６号明細書にその代表的な構成や原理が開示
されているものが好ましい。この方式は液体（インク）
が保持されているシートや液路に対応して配置されてい
る電気熱変換体に、記録情報に対応していて核沸騰を越
える急速な温度上昇を与える少なくとも一つの駆動信号
を印加することによって、電気熱変換体に熱エネルギー
を発生せしめ、記録ヘッドの熱作用面に膜沸騰させて、
結果的にこの駆動信号に一対一に対応した液体（インク
）内の気泡を形成出来るので有効である。この気泡の成
長、収縮により吐出用開口を介して液体（インク）を吐
出させて、少なくとも一つの滴を形成する。

【００８９】さらに、記録手段が記録できる最大記録媒
体の幅に対応した長さを有するフルラインタイプの記録
ヘッドとしては、上述した明細書に開示されているよう
な複数記録ヘッドの組み合わせによって、その長さを満
たす構成や一体的に形成された一個の記録ヘッドとして
の構成のいずれでも良い。

【００９０】加えて、装置本体に装着されることで、装
置本体との電気的な接続や装置本体からのインクの供給
が可能になる交換自在のチップタイプの記録ヘッド、あ
るいは記録ヘッド自体にインクタンクを一体的に設けら
れたカートリッジタイプの記録ヘッドを用いた場合にも
本発明は有効である。

【００９１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明において光
電変換装置の蓄積コンデンサ部を、光電変換素子に設け
られる保護層を誘電体とするコンデンサで構成し、また
は、保護層より下層に形成されるコンデンサとの並列接
続をすることにより、従来のＭＩＳ型のコンデンサを用
いても、電荷蓄積手段の信頼性の低下を招くことなく、
高信頼性、且つ蓄積用コンデンサの単位面積当たりの容
量値を大きくすることができ、すなわちコンデンサの占
有面積の縮小化を可能とすることにより、小型化された
、且つコストの低い光電変換装置を提供できるという効
果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例である光電変換装置の断
面図。

【図２】図１に示した光電変換装置における蓄積コンデ
ンサ部の断面図。

【図３】図１に示した光電変換装置の製造工程の一例を
示す断面図。

【図４】本発明の第１および第２の実施例における光電
変換装置の回路構成図。

【図５】コンデンサの誘電体に、ポリイミド、または、
ａ−ＳｉＮｘ：Ｈ膜を用いたときのコンデンサの各周波
数に対する容量値のグラフ。

【図６】本発明の第２の実施例である光電変換装置の断
面図。

【図７】図６に示した光電変換装置における蓄積コンデ
ンサ部の断面図。

【図８】図６に示した光電変換装置の製造工程の一例を
示す断面図。

【図９】本発明の一実施例による光電変換装置を用いて
構成した画像情報処理装置として通信機能を有するファ
クシミリの一例を示す概略的構成図。

【図１０】従来例の画像読取装置の一構成例を示す１画
素の平面図。

【図１１】従来例の画像読取装置の１画素の断面図。

【図１２】従来例の画像読取装置の蓄積コンデンサ部を
示す説明図。

【符号の説明】

１　　　　光電変換部 ２　　　　蓄積コンデンサ部 ３　　　　転送用薄膜トランジスタ部 ４　　　　採光用窓部 ５　　　　マトリクス配線部 ６　　　　透明スペーサ ７　　　　原稿 ８　　　　基体 ９　　　　入射光 １０，１１，１３，１８　　　　　　　　導電層１２，
１４　　　　絶縁層 １５　　　　非晶質シリコンイントリンシック層１６　
　　　非晶質シリコンｎ＋層 １７　　　　保護層 ３０，３１　　　　コンタクトホール

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　少なくとも複数の光電変換素子と、前
   記光電変換素子の各出力信号を蓄積する複数の蓄積手段
   とを有する光電変換装置において、前記光電変換素子の
   半導体層を覆う保護層を具備し、前記蓄積手段が、前記
   保護層を誘電体とするコンデンサで構成されていること
   を特徴とする光電変換装置。
2. 【請求項２】　　前記保護層を誘電体とする第１のコン
   デンサと、前記保護層よりも下層に形成された第２のコ
   ンデンサとを具備し、前記第１および第２のコンデンサ
   が相互に並列接続されて蓄積コンデンサを構成している
   請求項１記載の光電変換装置。