JPH0522516A - イメージセンサ - Google Patents
イメージセンサInfo
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- JPH0522516A JPH0522516A JP3176901A JP17690191A JPH0522516A JP H0522516 A JPH0522516 A JP H0522516A JP 3176901 A JP3176901 A JP 3176901A JP 17690191 A JP17690191 A JP 17690191A JP H0522516 A JPH0522516 A JP H0522516A
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Links
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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
- H01L27/14643—Photodiode arrays; MOS imagers
Abstract
(57)【要約】
【目的】 蓄積電荷の読み取りを高感度、高速に行う。
【構成】 受光素子は二つのフォトダイオードＰＤ１，
ＰＤ２で構成され、透明基板１上に金属電極２、光電変
換層３ａ，３ｂ、透明電極４ａ，４ｂ、絶縁層５を順次
積層及びパターニングして逆極性に接続されたフォトダ
イオードＰＤ１，ＰＤ２を形成する。フォトダイオード
ＰＤ１の透明電極４ａは絶縁層５に形成したコンタクト
孔６ａを介してアルミニウム等からなる共通電極配線７
に接続され、フォトダイオードＰＤ２の透明電極４ｂ
は、絶縁層５に形成したコンタクト孔６ｂを介してアル
ミニウム等からなる引き出し配線８に接続されている。
そして、フォトダイオードＰＤ１，ＰＤ２を接続する金
属電極２は受光可能なエリアにのみ存在するよう規定さ
れている。
ＰＤ２で構成され、透明基板１上に金属電極２、光電変
換層３ａ，３ｂ、透明電極４ａ，４ｂ、絶縁層５を順次
積層及びパターニングして逆極性に接続されたフォトダ
イオードＰＤ１，ＰＤ２を形成する。フォトダイオード
ＰＤ１の透明電極４ａは絶縁層５に形成したコンタクト
孔６ａを介してアルミニウム等からなる共通電極配線７
に接続され、フォトダイオードＰＤ２の透明電極４ｂ
は、絶縁層５に形成したコンタクト孔６ｂを介してアル
ミニウム等からなる引き出し配線８に接続されている。
そして、フォトダイオードＰＤ１，ＰＤ２を接続する金
属電極２は受光可能なエリアにのみ存在するよう規定さ
れている。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はファクシミリ等の入力部
に使用されるダイオードマトリクス駆動方式によるイメ
ージセンサに係り、特に二つのフォトダイオードを極性
を互いに逆向きに直列に接続して構成される受光素子を
ライン状に配置して形成されるイメージセンサに関す
る。
に使用されるダイオードマトリクス駆動方式によるイメ
ージセンサに係り、特に二つのフォトダイオードを極性
を互いに逆向きに直列に接続して構成される受光素子を
ライン状に配置して形成されるイメージセンサに関す
る。
【０００２】
【従来の技術】従来、ファクシミリ等において画像読み
取りに使用されるイメージセンサとして、二つのフォト
ダイオードを互いに逆極性に直列に接続して１つの受光
素子を形成し、この受光素子をライン状またはマトリク
ス状に配置する構成ものが提案されている。その構造例
を図１０に示す。図１０は、本出願人が特願平2-2588号
で提案した構造を示す図であり、図１０Ａはイメージセ
ンサの平面図、同図Ｂは同図ＡのＪ−Ｊ′での断面図で
ある。フォトダイオードＰＤ３の一端は共通電極配線５
１に接続され、フォトダイオードＰＤ４の一端は引き出
し配線５２を介して個別電極配線５３に接続されてい
る。フォトダイオードＰＤ３は光電変換層６０ａを透明
電極６１ａと金属電極６２とで挟む領域に形成され、フ
ォトダイオードＰＤ４は光電変換層６０ｂを透明電極６
１ｂと金属電極６２とで挟む領域に形成されている。金
属電極６２と個別電極配線５３は共に、ガラス等からな
る透明基板７０にクロム等の金属層を形成することによ
り構成されている。
取りに使用されるイメージセンサとして、二つのフォト
ダイオードを互いに逆極性に直列に接続して１つの受光
素子を形成し、この受光素子をライン状またはマトリク
ス状に配置する構成ものが提案されている。その構造例
を図１０に示す。図１０は、本出願人が特願平2-2588号
で提案した構造を示す図であり、図１０Ａはイメージセ
ンサの平面図、同図Ｂは同図ＡのＪ−Ｊ′での断面図で
ある。フォトダイオードＰＤ３の一端は共通電極配線５
１に接続され、フォトダイオードＰＤ４の一端は引き出
し配線５２を介して個別電極配線５３に接続されてい
る。フォトダイオードＰＤ３は光電変換層６０ａを透明
電極６１ａと金属電極６２とで挟む領域に形成され、フ
ォトダイオードＰＤ４は光電変換層６０ｂを透明電極６
１ｂと金属電極６２とで挟む領域に形成されている。金
属電極６２と個別電極配線５３は共に、ガラス等からな
る透明基板７０にクロム等の金属層を形成することによ
り構成されている。
【０００３】次に、図１０に示す構造のイメージセンサ
における信号読み出し動作の概略について図１１を参照
して説明する。まず、各フォトダイオードＰＤ３はシフ
トレジスタＳＲにより走査され、順次逆バイアス電圧が
印加される。これによりフォトダイオードＰＤ３には電
荷が蓄積される。当該走査の後、フォトダイオードＰＤ
３に蓄積された電荷はフォトダイオードＰＤ３の容量Ｃ
P3とフォトダイオードＰＤ４の容量ＣP4に配分される。
当該走査が一巡する間にフォトダイオードＰＤ３及びフ
ォトダイオードＰＤ４には光が照射され、その光の照射
光量に応じた電荷が放電される。そして次に、読み出し
パルスであるリセット信号をシフトレジスタＳＲによっ
て順次印加すると各フォトダイオードＰＤ３には前記放
電量に応じた電荷が再充電される。このときローディン
グ抵抗Ｒを流れる電流により出力端子Ｔout に生じる電
位を信号として読み出すことによって出力信号を得るこ
とができる。従って、このイメージセンサによれば、受
光素子を２次元に配列しても駆動回路が１ライン分でよ
いという利点がある。
における信号読み出し動作の概略について図１１を参照
して説明する。まず、各フォトダイオードＰＤ３はシフ
トレジスタＳＲにより走査され、順次逆バイアス電圧が
印加される。これによりフォトダイオードＰＤ３には電
荷が蓄積される。当該走査の後、フォトダイオードＰＤ
３に蓄積された電荷はフォトダイオードＰＤ３の容量Ｃ
P3とフォトダイオードＰＤ４の容量ＣP4に配分される。
当該走査が一巡する間にフォトダイオードＰＤ３及びフ
ォトダイオードＰＤ４には光が照射され、その光の照射
光量に応じた電荷が放電される。そして次に、読み出し
パルスであるリセット信号をシフトレジスタＳＲによっ
て順次印加すると各フォトダイオードＰＤ３には前記放
電量に応じた電荷が再充電される。このときローディン
グ抵抗Ｒを流れる電流により出力端子Ｔout に生じる電
位を信号として読み出すことによって出力信号を得るこ
とができる。従って、このイメージセンサによれば、受
光素子を２次元に配列しても駆動回路が１ライン分でよ
いという利点がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図１０
に示す構造のイメージセンサにおいては次のような問題
があった。図１２は図１０Ｂと同じ図であるが、図１２
において斜線部Ａで示すように、フォトダイオードＰＤ
３は共通電極配線５１により遮光された下層において金
属電極６２と透明電極６１ａの間に光が受光されない容
量（以下、この容量を付加容量と称す）を有し、また斜
線部Ｂで示すように、フォトダイオードＰＤ４は引き出
し配線５２により遮光された下層で金属電極６２と透明
電極６１ｂ間に付加容量を有しており、これらの付加容
量のためにフォトダイオードの応答性が低下し、その結
果出力電圧が低下し、残像が生じるという問題があっ
た。
に示す構造のイメージセンサにおいては次のような問題
があった。図１２は図１０Ｂと同じ図であるが、図１２
において斜線部Ａで示すように、フォトダイオードＰＤ
３は共通電極配線５１により遮光された下層において金
属電極６２と透明電極６１ａの間に光が受光されない容
量（以下、この容量を付加容量と称す）を有し、また斜
線部Ｂで示すように、フォトダイオードＰＤ４は引き出
し配線５２により遮光された下層で金属電極６２と透明
電極６１ｂ間に付加容量を有しており、これらの付加容
量のためにフォトダイオードの応答性が低下し、その結
果出力電圧が低下し、残像が生じるという問題があっ
た。
【０００５】この現象をイメージセンサの１ビット、即
ち一つの受光素子について説明すると次のようである。
フォトダイオードＰＤ４にパルス幅ｔr の読み出しパル
スが印加されると、フォトダイオードＰＤ４の陽極はｔ
r の期間図に示すようにリセット電圧Ｖに接続され、読
み出しパルスが印加されないときには接地の状態となさ
れる。即ち、読み出しパルスが印加されると、リセット
電圧Ｖに対して逆方向となるフォトダイオードＰＤ３に
はＱ＝ＣP3・Ｖの電荷が蓄積される。次に、読み出しパ
ルスが印加されなくなると、フォトダイオードＰＤ３に
蓄積された電荷Ｑ（＝ＣP3・Ｖ）がＣP3とＣP4の容量比
に分配され、フォトダイオードＰＤ３にはＣP3・Ｑ／
（ＣP3＋ＣP4），フォトダイオードＰＤ４にはＣP4・Ｑ
／（ＣP3＋ＣP4）が分配される。
ち一つの受光素子について説明すると次のようである。
フォトダイオードＰＤ４にパルス幅ｔr の読み出しパル
スが印加されると、フォトダイオードＰＤ４の陽極はｔ
r の期間図に示すようにリセット電圧Ｖに接続され、読
み出しパルスが印加されないときには接地の状態となさ
れる。即ち、読み出しパルスが印加されると、リセット
電圧Ｖに対して逆方向となるフォトダイオードＰＤ３に
はＱ＝ＣP3・Ｖの電荷が蓄積される。次に、読み出しパ
ルスが印加されなくなると、フォトダイオードＰＤ３に
蓄積された電荷Ｑ（＝ＣP3・Ｖ）がＣP3とＣP4の容量比
に分配され、フォトダイオードＰＤ３にはＣP3・Ｑ／
（ＣP3＋ＣP4），フォトダイオードＰＤ４にはＣP4・Ｑ
／（ＣP3＋ＣP4）が分配される。
【０００６】次にフォトダイオードＰＤ３，ＰＤ４に光
が入射し（蓄積時間はｔa ）、このとき生じる光電流を
それぞれｉ3 ，ｉ4とすると、フォトダイオードＰＤ３
にはΔｑ3 ＝ｉ3 ・ｔa の電荷が、フォトダイオードＰ
Ｄ４にはΔｑ4 ＝ｉ4 ・ｔaの電荷がそれぞれ発生し、
既にフォトダイオードＰＤ３，ＰＤ４に蓄積されている
電荷と再結合して、フォトダイオードＰＤ３及びＰＤ４
にはそれぞれ下記の（１）式及び（２）式で定められる
電荷が再分配される。
が入射し（蓄積時間はｔa ）、このとき生じる光電流を
それぞれｉ3 ，ｉ4とすると、フォトダイオードＰＤ３
にはΔｑ3 ＝ｉ3 ・ｔa の電荷が、フォトダイオードＰ
Ｄ４にはΔｑ4 ＝ｉ4 ・ｔaの電荷がそれぞれ発生し、
既にフォトダイオードＰＤ３，ＰＤ４に蓄積されている
電荷と再結合して、フォトダイオードＰＤ３及びＰＤ４
にはそれぞれ下記の（１）式及び（２）式で定められる
電荷が再分配される。
【０００７】
ＣP3・（Ｑ−ｉ3・ｔa−ｉ4・ｔa）／（ＣP3＋ＣP4） …（１）
ＣP4・（Ｑ−ｉ3・ｔa−ｉ4・ｔa）／（ＣP3＋ＣP4） …（２）
次に、再び読み出しパルスが印加されると、下記の
（３）式で求められる電圧が出力端子Ｔout で検出され
る。 ＣP4・Ｑ／（ＣP3＋ＣP4）＋ＣP3・（ｉ3・ｔa＋ｉ4・ｔa）／（ＣP3＋ＣP4） …（３） （３）式において第１項は暗時出力、即ち光の入射がな
かった場合の出力を意味するから、従って実効的な出力
は（３）式の第２項で与えられることになる。しかしな
がら実際には、上述したように、フォトダイオードＰＤ
３は共通電極配線５１により遮光された下層で、またフ
ォトダイオードＰＤ４は引き出し配線５２により遮光さ
れた下層に付加容量を形成するため、読み出しパルスが
印加されている間にフォトダイオードＰＤ３の両端に充
分な電荷が蓄積されてないままリセットされることにな
り、その結果出力が低下し、残像が生じるものであっ
た。
（３）式で求められる電圧が出力端子Ｔout で検出され
る。 ＣP4・Ｑ／（ＣP3＋ＣP4）＋ＣP3・（ｉ3・ｔa＋ｉ4・ｔa）／（ＣP3＋ＣP4） …（３） （３）式において第１項は暗時出力、即ち光の入射がな
かった場合の出力を意味するから、従って実効的な出力
は（３）式の第２項で与えられることになる。しかしな
がら実際には、上述したように、フォトダイオードＰＤ
３は共通電極配線５１により遮光された下層で、またフ
ォトダイオードＰＤ４は引き出し配線５２により遮光さ
れた下層に付加容量を形成するため、読み出しパルスが
印加されている間にフォトダイオードＰＤ３の両端に充
分な電荷が蓄積されてないままリセットされることにな
り、その結果出力が低下し、残像が生じるものであっ
た。
【０００８】本発明は、上記の課題を解決するものであ
って、付加容量が形成されることを防止し、以て高感度
で高速読み取りが可能なイメージセンサの構造を提供す
ることを目的とする。また本発明は、読み取り回路に流
れ込むノイズを減少させ、以て精度の高い読み取りを可
能とする受光素子の形状及び配列を提供することを目的
とする。
って、付加容量が形成されることを防止し、以て高感度
で高速読み取りが可能なイメージセンサの構造を提供す
ることを目的とする。また本発明は、読み取り回路に流
れ込むノイズを減少させ、以て精度の高い読み取りを可
能とする受光素子の形状及び配列を提供することを目的
とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明のイメージセンサは、光電変換層を介して
金属電極と透明電極との間に形成され、前記金属電極ま
たは透明電極に接続された共通電極配線により読み取り
回路に接続される第１のフォトダイオードと、光電変換
層を介して金属電極と透明電極との間に形成され、前記
金属電極または透明電極に接続された引き出し配線によ
り駆動パルスを発生する駆動回路に接続された第２のフ
ォトダイオードとを前記透明電極または金属電極により
極性を互いに逆向きに直列に接続した構成の受光素子を
ライン状に配置して受光素子アレイを形成してなるイメ
ージセンサにおいて、前記第１及び第２のフォトダイオ
ードは受光可能な領域にのみ形成することによって、前
記第１のフォトダイオード及び第２のフォトダイオード
に付加容量が形成されないようにすることを特徴とす
る。
めに、本発明のイメージセンサは、光電変換層を介して
金属電極と透明電極との間に形成され、前記金属電極ま
たは透明電極に接続された共通電極配線により読み取り
回路に接続される第１のフォトダイオードと、光電変換
層を介して金属電極と透明電極との間に形成され、前記
金属電極または透明電極に接続された引き出し配線によ
り駆動パルスを発生する駆動回路に接続された第２のフ
ォトダイオードとを前記透明電極または金属電極により
極性を互いに逆向きに直列に接続した構成の受光素子を
ライン状に配置して受光素子アレイを形成してなるイメ
ージセンサにおいて、前記第１及び第２のフォトダイオ
ードは受光可能な領域にのみ形成することによって、前
記第１のフォトダイオード及び第２のフォトダイオード
に付加容量が形成されないようにすることを特徴とす
る。
【００１０】
【作用及び発明の効果】本発明においては、二つのフォ
トダイオードを極性を逆に接続して構成した受光素子は
受光可能な領域内にのみ形成される。従って、付加容量
が形成されることはなく、蓄積された電荷の読み取りを
高感度、且つ高速に行うことができる。
トダイオードを極性を逆に接続して構成した受光素子は
受光可能な領域内にのみ形成される。従って、付加容量
が形成されることはなく、蓄積された電荷の読み取りを
高感度、且つ高速に行うことができる。
【００１１】
【実施例】以下、図面を参照しつつ実施例を説明する。
図１は本発明に係るイメージセンサを３ラインのイメー
ジセンサに適用した場合の一実施例の構造を示す図であ
り、図１Ａはイメージセンサの平面図、図１Ｂは図１Ａ
のＩ−Ｉ′での断面図を示す。図１Ｂに示すように、イ
メージセンサの受光素子は、フォトダイオードＰＤ１と
フォトダイオードＰＤ２から構成され、ガラス等からな
る透明基板１上に、クロム等からなる金属電極２、ａ−
Ｓｉ：Ｈ等からなる光電変換層３ａ，３ｂ、酸化インジ
ウム錫（ＩＴＯ）等からなる透明電極４ａ，４ｂ、ポリ
イミド等からなる絶縁層５を順次積層及びパターニング
して逆極性に接続されたフォトダイオードＰＤ１とフォ
トダイオードＰＤ２を形成する。フォトダイオードＰＤ
１の透明電極４ａは絶縁層５に形成したコンタクト孔６
ａを介してアルミニウム等からなる共通電極配線７に接
続され、またフォトダイオードＰＤ２の透明電極４ｂ
は、絶縁層５に形成したコンタクト孔６ｂを介してアル
ミニウム等からなる引き出し配線８に接続されている。
そして、フォトダイオードＰＤ１とフォトダイオードＰ
Ｄ２を接続する金属電極２は、図１Ｂに示されるように
受光可能なエリア内にのみ存在するよう規定されてい
る。
図１は本発明に係るイメージセンサを３ラインのイメー
ジセンサに適用した場合の一実施例の構造を示す図であ
り、図１Ａはイメージセンサの平面図、図１Ｂは図１Ａ
のＩ−Ｉ′での断面図を示す。図１Ｂに示すように、イ
メージセンサの受光素子は、フォトダイオードＰＤ１と
フォトダイオードＰＤ２から構成され、ガラス等からな
る透明基板１上に、クロム等からなる金属電極２、ａ−
Ｓｉ：Ｈ等からなる光電変換層３ａ，３ｂ、酸化インジ
ウム錫（ＩＴＯ）等からなる透明電極４ａ，４ｂ、ポリ
イミド等からなる絶縁層５を順次積層及びパターニング
して逆極性に接続されたフォトダイオードＰＤ１とフォ
トダイオードＰＤ２を形成する。フォトダイオードＰＤ
１の透明電極４ａは絶縁層５に形成したコンタクト孔６
ａを介してアルミニウム等からなる共通電極配線７に接
続され、またフォトダイオードＰＤ２の透明電極４ｂ
は、絶縁層５に形成したコンタクト孔６ｂを介してアル
ミニウム等からなる引き出し配線８に接続されている。
そして、フォトダイオードＰＤ１とフォトダイオードＰ
Ｄ２を接続する金属電極２は、図１Ｂに示されるように
受光可能なエリア内にのみ存在するよう規定されてい
る。
【００１２】次に図１に示すイメージセンサの製造方法
について図２を参照して説明する。まず、ガラスから成
る透明基板１上に、蒸着法またはスパッタ法によりクロ
ムからなる金属膜を70ｎｍ程度の膜厚で全面に着膜し、
フォトリソグラフィーの手法により図２Ａに示すように
金属電極２及び個別電極配線９を形成する。次いで、Ｐ
−ＣＶＤ法により、ａ−Ｓｉ：Ｈ及びｎ型またはｐ型に
ドーピングされたａ−Ｓｉ：Ｈを着膜して光電変換層
３′を形成する。光電変換層３′は、ｐｉｎ型、ｐｉ
（ｉｐ）型、ｉｎ（ｎｉ）型、ｉ型のいずれの型でもよ
く、ｐ層は 100％のシラン（ＳｉＨ4 ）ガス中にジボラ
ン（Ｂ2Ｈ6）ガスを 1％程度ドーピングしたガスを用
い、ｎ層は 100％のシランガス中にホスフィン（ＰＨ
3 ）ガスを 1％程度ドーピングしたガスを用いて作製す
る。着膜条件は、基板温度は200℃〜 350℃、ｉ層の膜
厚は 0.5〜 2μｍ、ｐ層及びｎ層の膜厚は10ｎｍ〜 200
ｎｍとする。光電変換層３′を形成した後、ＩＴＯから
なる透明導電膜４′をスパッタ法により80ｎｍの膜厚に
着膜する（図２Ｂ）。
について図２を参照して説明する。まず、ガラスから成
る透明基板１上に、蒸着法またはスパッタ法によりクロ
ムからなる金属膜を70ｎｍ程度の膜厚で全面に着膜し、
フォトリソグラフィーの手法により図２Ａに示すように
金属電極２及び個別電極配線９を形成する。次いで、Ｐ
−ＣＶＤ法により、ａ−Ｓｉ：Ｈ及びｎ型またはｐ型に
ドーピングされたａ−Ｓｉ：Ｈを着膜して光電変換層
３′を形成する。光電変換層３′は、ｐｉｎ型、ｐｉ
（ｉｐ）型、ｉｎ（ｎｉ）型、ｉ型のいずれの型でもよ
く、ｐ層は 100％のシラン（ＳｉＨ4 ）ガス中にジボラ
ン（Ｂ2Ｈ6）ガスを 1％程度ドーピングしたガスを用
い、ｎ層は 100％のシランガス中にホスフィン（ＰＨ
3 ）ガスを 1％程度ドーピングしたガスを用いて作製す
る。着膜条件は、基板温度は200℃〜 350℃、ｉ層の膜
厚は 0.5〜 2μｍ、ｐ層及びｎ層の膜厚は10ｎｍ〜 200
ｎｍとする。光電変換層３′を形成した後、ＩＴＯから
なる透明導電膜４′をスパッタ法により80ｎｍの膜厚に
着膜する（図２Ｂ）。
【００１３】次に、透明導電膜４′上にフォトレジスト
を塗布し、所定のマスクパターンを形成して、透明導電
膜４′をエッチングし、その後引き続いて光電変換層
３′をドライエッチングして図２Ｃに示す構成を得る。
ドライエッチングには、ＣＦ4，ＳＦ6 等のガスを用い
る。ただし、金属電極２の直上にｐ型またはｎ型にドー
ピングされた半導体層が存在する場合は、ｉ層着膜前に
金属電極２と同サイズにパターニングを行う。この構成
の場合、金属膜を全面に着膜後、ｐ型またはｎ型にドー
ピングされた半導体層を着膜し、該半導体層のパターニ
ング、エッチングの後、連続して同じマスクパターンを
用いて金属膜のエッチングを行ってもよいものである。
を塗布し、所定のマスクパターンを形成して、透明導電
膜４′をエッチングし、その後引き続いて光電変換層
３′をドライエッチングして図２Ｃに示す構成を得る。
ドライエッチングには、ＣＦ4，ＳＦ6 等のガスを用い
る。ただし、金属電極２の直上にｐ型またはｎ型にドー
ピングされた半導体層が存在する場合は、ｉ層着膜前に
金属電極２と同サイズにパターニングを行う。この構成
の場合、金属膜を全面に着膜後、ｐ型またはｎ型にドー
ピングされた半導体層を着膜し、該半導体層のパターニ
ング、エッチングの後、連続して同じマスクパターンを
用いて金属膜のエッチングを行ってもよいものである。
【００１４】次に、日立化成製PIX-1400、PIX-8803、東
レ製フォトニース等のポリイミドをロールコートまたは
スピンコートにより1μｍ程度の膜厚で塗布し、その後
図２Ｄに示すように、コンタクト孔６ａ，６ｂを形成す
る。最後にアルミニウムからなる金属膜を蒸着法または
スパッタ法により 1μｍ程度の膜厚で着膜し、フォトリ
ソグラフィー法により共通電極配線７及び引き出し配線
８を形成して図２Ｅに示す構造を得る。以上の構成によ
れば、図１Ｂから明らかなように、フォトダイオードＰ
Ｄ１，ＰＤ２の容量は受光可能な領域内にのみ形成され
ることになり、従来のような付加容量が形成されること
はないので、フォトダイオードの応答性が向上し、読み
取りを高感度、且つ高速に行うことができる。
レ製フォトニース等のポリイミドをロールコートまたは
スピンコートにより1μｍ程度の膜厚で塗布し、その後
図２Ｄに示すように、コンタクト孔６ａ，６ｂを形成す
る。最後にアルミニウムからなる金属膜を蒸着法または
スパッタ法により 1μｍ程度の膜厚で着膜し、フォトリ
ソグラフィー法により共通電極配線７及び引き出し配線
８を形成して図２Ｅに示す構造を得る。以上の構成によ
れば、図１Ｂから明らかなように、フォトダイオードＰ
Ｄ１，ＰＤ２の容量は受光可能な領域内にのみ形成され
ることになり、従来のような付加容量が形成されること
はないので、フォトダイオードの応答性が向上し、読み
取りを高感度、且つ高速に行うことができる。
【００１５】次に、本発明の他の実施例について説明す
る。上記の実施例では共通電極配線７、引き出し配線８
が形成されている側から光を受光する構成としたが、反
対側から受光するようにすることも可能である。その構
造例を図３に示す。図３において、イメージセンサの受
光素子は、フォトダイオードＰＤ１′とフォトダイオー
ドＰＤ２′から構成され、ガラス等からなる透明基板１
１上に、ＩＴＯ等からなる透明電極１２、ａ−Ｓｉ：Ｈ
等からなる光電変換層１３ａ，１３ｂ、クロム等からな
る金属電極１４ａ，１４ｂ、ポリイミド等からなる絶縁
層１５を順次積層及びパターニングして逆極性に接続さ
れたフォトダイオードＰＤ１′とフォトダイオードＰＤ
２′を形成している。フォトダイオードＰＤ１′の金属
電極１４ａは、絶縁層１５に形成したコンタクト孔１６
ａを介してアルミニウム等からなる共通電極配線１７に
接続され、またフォトダイオードＰＤ２′の金属電極１
４ｂは、絶縁層１５に形成したコンタクト孔１６ｂを介
してアルミニウム等からなる引き出し配線１８に接続さ
れている。そして、光は透明基板１１の裏面側（図の下
側）から照射されるようになされている。図３に示す構
造によれば、フォトダイオードは受光可能なエリアに形
成されるので、従来形成されていた付加容量が存在する
ことはなく、フォトダイオードの応答性を向上させるこ
とができ、以て読み取りを高感度、且つ高速に行うこと
ができるものである。
る。上記の実施例では共通電極配線７、引き出し配線８
が形成されている側から光を受光する構成としたが、反
対側から受光するようにすることも可能である。その構
造例を図３に示す。図３において、イメージセンサの受
光素子は、フォトダイオードＰＤ１′とフォトダイオー
ドＰＤ２′から構成され、ガラス等からなる透明基板１
１上に、ＩＴＯ等からなる透明電極１２、ａ−Ｓｉ：Ｈ
等からなる光電変換層１３ａ，１３ｂ、クロム等からな
る金属電極１４ａ，１４ｂ、ポリイミド等からなる絶縁
層１５を順次積層及びパターニングして逆極性に接続さ
れたフォトダイオードＰＤ１′とフォトダイオードＰＤ
２′を形成している。フォトダイオードＰＤ１′の金属
電極１４ａは、絶縁層１５に形成したコンタクト孔１６
ａを介してアルミニウム等からなる共通電極配線１７に
接続され、またフォトダイオードＰＤ２′の金属電極１
４ｂは、絶縁層１５に形成したコンタクト孔１６ｂを介
してアルミニウム等からなる引き出し配線１８に接続さ
れている。そして、光は透明基板１１の裏面側（図の下
側）から照射されるようになされている。図３に示す構
造によれば、フォトダイオードは受光可能なエリアに形
成されるので、従来形成されていた付加容量が存在する
ことはなく、フォトダイオードの応答性を向上させるこ
とができ、以て読み取りを高感度、且つ高速に行うこと
ができるものである。
【００１６】次に本発明の更に他の実施例について説明
する。上記実施例では図１１に示すように、二つのフォ
トダイオードの互いの陰極を接続した構成について説明
したが、図４に示すように、二つのフォトダイオードＰ
Ｄ５，ＰＤ６の互いの陽極を接続するようにしてもよい
ものである。なぜなら、共に遮光されていない２個のフ
ォトダイオードが互いに逆極性に直列に接続されて構成
される受光素子においては、一方のフォトダイオードに
正または負のパスルを印加することにより二つのフォト
ダイオードを逆バイアスする電荷を充電すると同時に、
蓄積された光電流を共通電極に転送し、読み取り回路で
電圧に変換することにより電荷の読み取りが行われる
が、この際、正のパルスを印加すると読み取り回路では
正の電圧が得られ、負のパスルを印加すると読み取り回
路では負の電圧が得られるものであり、このことは図１
１に示すように互いの陰極を接続した場合でも、図４に
示すように互いの陽極を接続した場合でも同じであるか
らである。なお、図４において２０は読み取りのための
共通電極を示す。
する。上記実施例では図１１に示すように、二つのフォ
トダイオードの互いの陰極を接続した構成について説明
したが、図４に示すように、二つのフォトダイオードＰ
Ｄ５，ＰＤ６の互いの陽極を接続するようにしてもよい
ものである。なぜなら、共に遮光されていない２個のフ
ォトダイオードが互いに逆極性に直列に接続されて構成
される受光素子においては、一方のフォトダイオードに
正または負のパスルを印加することにより二つのフォト
ダイオードを逆バイアスする電荷を充電すると同時に、
蓄積された光電流を共通電極に転送し、読み取り回路で
電圧に変換することにより電荷の読み取りが行われる
が、この際、正のパルスを印加すると読み取り回路では
正の電圧が得られ、負のパスルを印加すると読み取り回
路では負の電圧が得られるものであり、このことは図１
１に示すように互いの陰極を接続した場合でも、図４に
示すように互いの陽極を接続した場合でも同じであるか
らである。なお、図４において２０は読み取りのための
共通電極を示す。
【００１７】図４に示すように２個のフォトダイオード
の互いの陽極を接続する構成の受光素子の構造例を図５
に示す。図５において、イメージセンサの受光素子は、
フォトダイオードＰＤ５とフォトダイオードＰＤ６から
構成され、ガラス等からなる透明基板２１上に、クロム
等からなる金属電極２２ａ，２２ｂ、オーミックコンタ
クトをとるためのｎ+ ａ−Ｓｉ：Ｈ層２３ａ，２３ｂ、
ａ−Ｓｉ：Ｈ等からなる光電変換層２４、ＩＴＯ等から
なる透明電極２６、ポリイミド等からなる絶縁層２５を
順次積層及びパターニングして互いの陽極が接続された
フォトダイオードＰＤ５とフォトダイオードＰＤ６を形
成する。フォトダイオードＰＤ５の金属電極２２ａは、
絶縁層２５に形成したコンタクト孔２７ａを介してアル
ミニウム等からなる共通電極配線２８に接続され、また
フォトダイオードＰＤ６の金属電極２２ｂは、絶縁層２
５に形成したコンタクト孔２７ｂを介してアルミニウム
等からなる引き出し配線２９に接続されている。そし
て、フォトダイオードＰＤ５とフォトダイオードＰＤ６
を接続する透明電極２６は受光可能なエリアにのみ存在
するよう規定されている。なおフォトダイオードの構造
はｐｉｎ型、ｐｉ（ｉｐ）型、ｉｎ（ｎｉ）型、ｉ型の
いずれの型でもよいものである。また、図５に示す構造
は、図２に示すと同様にフォトリソグラフィーの手法に
より形成することができることは当然である。
の互いの陽極を接続する構成の受光素子の構造例を図５
に示す。図５において、イメージセンサの受光素子は、
フォトダイオードＰＤ５とフォトダイオードＰＤ６から
構成され、ガラス等からなる透明基板２１上に、クロム
等からなる金属電極２２ａ，２２ｂ、オーミックコンタ
クトをとるためのｎ+ ａ−Ｓｉ：Ｈ層２３ａ，２３ｂ、
ａ−Ｓｉ：Ｈ等からなる光電変換層２４、ＩＴＯ等から
なる透明電極２６、ポリイミド等からなる絶縁層２５を
順次積層及びパターニングして互いの陽極が接続された
フォトダイオードＰＤ５とフォトダイオードＰＤ６を形
成する。フォトダイオードＰＤ５の金属電極２２ａは、
絶縁層２５に形成したコンタクト孔２７ａを介してアル
ミニウム等からなる共通電極配線２８に接続され、また
フォトダイオードＰＤ６の金属電極２２ｂは、絶縁層２
５に形成したコンタクト孔２７ｂを介してアルミニウム
等からなる引き出し配線２９に接続されている。そし
て、フォトダイオードＰＤ５とフォトダイオードＰＤ６
を接続する透明電極２６は受光可能なエリアにのみ存在
するよう規定されている。なおフォトダイオードの構造
はｐｉｎ型、ｐｉ（ｉｐ）型、ｉｎ（ｎｉ）型、ｉ型の
いずれの型でもよいものである。また、図５に示す構造
は、図２に示すと同様にフォトリソグラフィーの手法に
より形成することができることは当然である。
【００１８】次に、二つのフォトダイオードの形状及び
配置について説明する。上述したように、二つのフォト
ダイオードを互いに逆極性に直列に接続して受光素子を
構成することによって、蓄積された電荷の読み取りを高
感度、且つ高速に行うことができるものであるが、二つ
のフォトダイオードに入射する光量に大きな差がある場
合には、当該受光素子から読み取り回路に電流が流れ、
これがノイズとなるものである。即ち、いま図１Ｂに示
す構成において、便宜的にフォトダイオードＰＤ１をフ
ォトダイオードＰＤ、フォトダイオードＰＤ２をブロッ
キングダイオードＢＤと称することにすると、図６に示
すように、フォトダイオードＰＤとブロッキングダイオ
ードＢＤとを副走査（ＳＳ）方向に配置し、且つ全ての
受光素子のフォトダイオードＰＤとブロッキングダイオ
ードＢＤとを主走査（ＦＳ）方向に並べて配置すること
が考えられる。なお、図６において３０は一つの受光素
子を示す。ところで、ファクシミリ等の原稿においては
その画像中にＦＳ方向に延びる直線を含むことが多く、
当該直線が受光素子ＰＤのフォトダイオードＰＤ側にの
み投影されてブロッキングダイオードＢＤ側には投影さ
れない場合、あるいは逆にブロッキングダイオードＢＤ
側にのみ投影されてフォトダイオードＰＤ側には投影さ
れない場合が生じる。しかし、フォトダイオードＰＤと
ブロッキングダイオードＢＤの入射光量が同じである場
合には、フォトダイオードＰＤの両端の電圧とブロッキ
ングダイオードＢＤの両端の電圧は等しくなるので、受
光素子ＰＤから読み取り回路に電流が漏れてノイズを発
生することはないが、入射光量に差がある場合にはフォ
トダイオードＰＤの両端の電圧とブロッキングダイオー
ドＢＤの両端の電圧は等しくなくなるので、読み取り回
路に電流が流れてノイズが発生することになり、このノ
イズ電流は、フォトダイオードＰＤとブロッキングダイ
オードＢＤの一方が全黒、他方が全白の画像が投影され
るときに最大になる。従って、図６に示す配列は望まし
いものではないものである。
配置について説明する。上述したように、二つのフォト
ダイオードを互いに逆極性に直列に接続して受光素子を
構成することによって、蓄積された電荷の読み取りを高
感度、且つ高速に行うことができるものであるが、二つ
のフォトダイオードに入射する光量に大きな差がある場
合には、当該受光素子から読み取り回路に電流が流れ、
これがノイズとなるものである。即ち、いま図１Ｂに示
す構成において、便宜的にフォトダイオードＰＤ１をフ
ォトダイオードＰＤ、フォトダイオードＰＤ２をブロッ
キングダイオードＢＤと称することにすると、図６に示
すように、フォトダイオードＰＤとブロッキングダイオ
ードＢＤとを副走査（ＳＳ）方向に配置し、且つ全ての
受光素子のフォトダイオードＰＤとブロッキングダイオ
ードＢＤとを主走査（ＦＳ）方向に並べて配置すること
が考えられる。なお、図６において３０は一つの受光素
子を示す。ところで、ファクシミリ等の原稿においては
その画像中にＦＳ方向に延びる直線を含むことが多く、
当該直線が受光素子ＰＤのフォトダイオードＰＤ側にの
み投影されてブロッキングダイオードＢＤ側には投影さ
れない場合、あるいは逆にブロッキングダイオードＢＤ
側にのみ投影されてフォトダイオードＰＤ側には投影さ
れない場合が生じる。しかし、フォトダイオードＰＤと
ブロッキングダイオードＢＤの入射光量が同じである場
合には、フォトダイオードＰＤの両端の電圧とブロッキ
ングダイオードＢＤの両端の電圧は等しくなるので、受
光素子ＰＤから読み取り回路に電流が漏れてノイズを発
生することはないが、入射光量に差がある場合にはフォ
トダイオードＰＤの両端の電圧とブロッキングダイオー
ドＢＤの両端の電圧は等しくなくなるので、読み取り回
路に電流が流れてノイズが発生することになり、このノ
イズ電流は、フォトダイオードＰＤとブロッキングダイ
オードＢＤの一方が全黒、他方が全白の画像が投影され
るときに最大になる。従って、図６に示す配列は望まし
いものではないものである。
【００１９】そこで、図７に示すように、各受光素子３
０のフォトダイオードＰＤとブロッキングダイオードＢ
ＤとをＦＳ方向に配置する。このように配置すればフォ
トダイオードＰＤとブロッキングダイオードＢＤに入射
する光量は略等しくなるのでノイズを低減することがで
きる。なお、図７においてＣＥは読み取り回路に接続さ
れる共通電極配線を示す。以下同様である。
０のフォトダイオードＰＤとブロッキングダイオードＢ
ＤとをＦＳ方向に配置する。このように配置すればフォ
トダイオードＰＤとブロッキングダイオードＢＤに入射
する光量は略等しくなるのでノイズを低減することがで
きる。なお、図７においてＣＥは読み取り回路に接続さ
れる共通電極配線を示す。以下同様である。
【００２０】また、フォトダイオードＰＤとブロッキン
グダイオードＢＤとをＳＳ方向に配置する場合には、図
８に示すように隣接する受光素子３０のフォトダイオー
ドＰＤとブロッキングダイオードＢＤとの位置を入れ換
えるようにすればよい。このように配置すれば、一つの
一つの受光素子ではノイズを発生するとしても隣接する
受光素子ではノイズ電流の流れる方向は逆になるので、
イメージセンサ全体としてはノイズ電流を相殺すること
ができる。
グダイオードＢＤとをＳＳ方向に配置する場合には、図
８に示すように隣接する受光素子３０のフォトダイオー
ドＰＤとブロッキングダイオードＢＤとの位置を入れ換
えるようにすればよい。このように配置すれば、一つの
一つの受光素子ではノイズを発生するとしても隣接する
受光素子ではノイズ電流の流れる方向は逆になるので、
イメージセンサ全体としてはノイズ電流を相殺すること
ができる。
【００２１】またフォトダイオードＰＤ及びブロッキン
グダイオードＢＤの形状は図７、図８に示すように矩形
に限るものではなく、図９に示すように略三角形状ある
いは略台形状にしてフォトダイオードＰＤとブロッキン
グダイオードＢＤの対向する辺を斜めに形成することも
可能である。そしてこの場合のフォトダイオードＰＤと
ブロッキングダイオードＢＤとの配置としては、図９Ａ
に示すように、フォトダイオードＰＤとブロッキングダ
イオードＢＤをＦＳ方向に規則的に配置してもよいし、
また図９Ｂに示すように、隣接する受光素子３０ではフ
ォトダイオードＰＤとブロッキングダイオードＢＤとの
位置を規則的あるいは不規則的に入れ換えるようにして
もよい。
グダイオードＢＤの形状は図７、図８に示すように矩形
に限るものではなく、図９に示すように略三角形状ある
いは略台形状にしてフォトダイオードＰＤとブロッキン
グダイオードＢＤの対向する辺を斜めに形成することも
可能である。そしてこの場合のフォトダイオードＰＤと
ブロッキングダイオードＢＤとの配置としては、図９Ａ
に示すように、フォトダイオードＰＤとブロッキングダ
イオードＢＤをＦＳ方向に規則的に配置してもよいし、
また図９Ｂに示すように、隣接する受光素子３０ではフ
ォトダイオードＰＤとブロッキングダイオードＢＤとの
位置を規則的あるいは不規則的に入れ換えるようにして
もよい。
【００２２】このようにフォトダイオードＰＤとブロッ
キングダイオードＢＤの対向する辺を斜めに形成した場
合には、一般の文書や写真等は勿論のこと、設計図面や
ＣＡＤで作成した画像等、斜め細線やハッチングを含む
画像に対しても良好にノイズを低減することができるも
のである。
キングダイオードＢＤの対向する辺を斜めに形成した場
合には、一般の文書や写真等は勿論のこと、設計図面や
ＣＡＤで作成した画像等、斜め細線やハッチングを含む
画像に対しても良好にノイズを低減することができるも
のである。
【００２３】以上、本発明に係るイメージセンサをライ
ンセンサに適用した場合について説明したが、受光素子
を２次元的に配置することができることは当然である。
また、本発明に係るイメージセンサの受光素子の前面に
カラーフィルタを配置することによってカラーイメージ
センサを構成できることも当然である。
ンセンサに適用した場合について説明したが、受光素子
を２次元的に配置することができることは当然である。
また、本発明に係るイメージセンサの受光素子の前面に
カラーフィルタを配置することによってカラーイメージ
センサを構成できることも当然である。
【図１】 本発明の一実施例の構成を示す図である。
【図２】 図１に示す構造を有する受光素子の製造方法
の例を示す図である。
の例を示す図である。
【図３】 本発明の他の実施例の構成を示す図である。
【図４】 イメージセンサの他の構成を示す図である。
【図５】 図４に示すイメージセンサに用いる受光素子
の構造例を示す図である。
の構造例を示す図である。
【図６】 二つのフォトダイオードの配置例を示す図で
ある。
ある。
【図７】 二つのフォトダイオードの望ましい配置例を
示す図である。
示す図である。
【図８】 二つのフォトダイオードの他の望ましい配置
例を示す図である。
例を示す図である。
【図９】 二つのフォトダイオードの望ましい形状及び
配置例を示す図である。
配置例を示す図である。
【図１０】 従来のイメージセンサの構成例を示す図で
ある。
ある。
【図１１】 従来のイメージセンサの１ライン分の等価
回路を示す図である。
回路を示す図である。
【図１２】 従来のイメージセンサの問題点を説明する
ための図である。
ための図である。
【図１３】 イメージセンサの受光素子の１ビット分の
等価回路を示す図である。
等価回路を示す図である。
１…透明基板、２…金属電極、３ａ，３ｂ…光電変換
層、４ａ，４ｂ…透明電極、５…絶縁層、６ａ，６ｂ…
コンタクト孔、７…共通電極配線、８…引き出し配線、
９…個別電極配線、ＰＤ１，ＰＤ２，ＰＤ１′，ＰＤ
２′，ＰＤ３，ＰＤ４…フォトダイオード。
層、４ａ，４ｂ…透明電極、５…絶縁層、６ａ，６ｂ…
コンタクト孔、７…共通電極配線、８…引き出し配線、
９…個別電極配線、ＰＤ１，ＰＤ２，ＰＤ１′，ＰＤ
２′，ＰＤ３，ＰＤ４…フォトダイオード。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所
Ｈ０１Ｌ 31/10
Claims (6)
- 【請求項１】 光電変換層を介して金属電極と透明電極
との間に形成され、前記金属電極または透明電極に接続
された共通電極配線により読み取り回路に接続される第
１のフォトダイオードと、光電変換層を介して金属電極
と透明電極との間に形成され、前記金属電極または透明
電極に接続された引き出し配線により駆動パルスを発生
する駆動回路に接続された第２のフォトダイオードとを
前記透明電極または金属電極により極性を互いに逆向き
に直列に接続した構成の受光素子をライン状に配置して
受光素子アレイを形成してなるイメージセンサにおい
て、前記第１及び第２のフォトダイオードは受光可能な
領域にのみ形成することによって、前記第１のフォトダ
イオード及び第２のフォトダイオードに付加容量が形成
されないようにすることを特徴とするイメージセンサ。 - 【請求項２】 各受光素子の第１のフォトダイオードと
第２のフォトダイオードは主走査方向に並べて配置され
ていることを特徴とする請求項１記載のイメージセン
サ。 - 【請求項３】 第１のフォトダイオードと第２のフォト
ダイオードの位置が規則的または不規則的に受光素子毎
に入れ換えられて配置されることを特徴とする請求項２
記載のイメージセンサ。 - 【請求項４】 各受光素子の第１のフォトダイオードと
第２のフォトダイオードは副走査方向に配置され、且つ
隣接する受光素子では第１のフォトダイオードと第２の
フォトダイオードとが規則的あるいは不規則的に入れ換
えられて配置されることを特徴とする請求項１記載のイ
メージセンサ。 - 【請求項５】 受光素子を二次元に配置することを特徴
とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載のイメー
ジセンサ。 - 【請求項６】 受光素子上にカラーフィルタを備えるこ
とを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載
のイメージセンサ。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3176901A JPH0522516A (ja) | 1991-07-17 | 1991-07-17 | イメージセンサ |
| US07/912,996 US5243177A (en) | 1991-07-17 | 1992-07-14 | Image sensor with noise reduction and diminishment of residual images |
| KR92012552A KR950009594B1 (en) | 1991-07-17 | 1992-07-15 | Image sensor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3176901A JPH0522516A (ja) | 1991-07-17 | 1991-07-17 | イメージセンサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0522516A true JPH0522516A (ja) | 1993-01-29 |
Family
ID=16021739
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3176901A Pending JPH0522516A (ja) | 1991-07-17 | 1991-07-17 | イメージセンサ |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5243177A (ja) |
| JP (1) | JPH0522516A (ja) |
| KR (1) | KR950009594B1 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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