JPH0529597A - リニアイメージセンサのガラス基板 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ガラス基板上に形成される薄膜から成るリニ
アイメージセンサの良品率及び収率を向上させることに
ある。 【構成】 ガラス基板１３（１２）の表面粗さを５００
Å以下、より好ましくは２００Å以下のものを採用し、
且つ少なくとも主走査方向における反りを１００mm長さ
当り０．４mm以下、より好ましくは０．２mm以下の無ア
ルカリガラスを採用した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はリニアイメージセンサに
用いられるガラス基板に関し、特にファクシミリ、イメ
ージスキャナ、デジタル複写機、電子黒板などに用いら
れるリニアイメージセンサのガラス基板に関する。

【０００２】

【従来の技術と解決しようとする課題】リニアイメージ
センサはガラス基板上に、下部電極と半導体層と上部電
極とから成る半導体素子を複数直線状に配列するととも
に、これらの複数の半導体素子を覆って絶縁する層間絶
縁膜と、この層間絶縁膜を介して配される配線とを備え
て構成されている。このリニアイメージセンサを構成す
る半導体素子や配線などの膜厚は８００〜１６０００Å
であり、またその大きさはμｍの単位である。このた
め、図６に示すように、凹凸の大きいガラス基板１や表
面に傷が有るガラス基板１など表面粗さが大きいガラス
基板１を用いて、そのガラス基板１の上に下部電極とな
るクロム膜２やＩＴＯ膜を被着させると、その凹部や凸
部を中心にピンホール３が発生することがある。ピンホ
ール３があると、パターンニングしたときこのピンホー
ル３部で断線したり、あるいは配線抵抗が増加すること
になる。また、ガラス基板１の表面に凹凸や傷がある
と、図７に示すようにその上に金属電極膜（２）などを
被着させた後もその凹凸が残るため、フォトファブリケ
ーション工程でフォトレジスト４をスピンコートで塗布
するとき、凸部の影になる部分５でフォトレジスト４が
付着しなかったり、凹部と凸部でフォトレジスト膜４の
膜厚が不均一になり、さらに露光が不均一になり、パタ
ーン不良が生ずるという問題があった。

【０００３】また、リニアイメージセンサはたとえばＡ
４版サイズの読み取り用では主走査方向で２００mmを越
える長さを必要とし、その全長にわたって駆動用と読み
取り用の電極パッド部が配設されている。そして、電気
特性の検査時には図８に示すように、この一次元状に複
数配列させられた電極パッド部の一つ一つにプローブ針
６を位置合せした後、接触させて検査している。このた
め、ガラス基板１が反っていると、プローブ針６と電極
パッド部との位置ずれが生じたり、電極パッド部の高さ
が異なる結果、電極パッド部の全てにプローブ針６を接
触させることができず、検査ができなくなるという問題
があった。また、このように反ったガラス基板１はフォ
トレジストをスピンコートで塗布するとき、充分に真空
吸着することができず危険であり、しかも露光時に焦点
を均一に合わせることができないという問題があった。
更に、反ったガラス基板１を用いて作成したリニアイメ
ージセンサを支持基板やプリント基板などに貼り付ける
とき、反ったガラス基板１を直線状に伸ばすことになる
ため、この時ガラス基板の表面に被着形成された半導体
素子や配線などを破損させてしまうことがあった。ま
た、反ったガラス基板をダイサーによって切断するのは
ガラス基板の固定方法に問題があり、折り割りによって
分離するには、折り曲げる力の伝達が不規則になり、ガ
ラス基板の表面に対して直角に割れないという問題があ
った。

【０００４】更に、半導体素子を構成する半導体層にア
モルファスシリコン系半導体を用いる場合、この半導体
層に金属原子などが拡散しないように金属電極層として
通常クロムを用いている。ところが、この金属電極層が
被着されるガラス基板からアルカリ成分が溶出してクロ
ム酸ナトリウムを生成する。このクロム酸ナトリウムは
水に溶解するため、クロムからなる金属電極層にピンホ
ールが発生するという問題があった。そこで、本発明者
らはこれらの問題を解決するために鋭意研究を重ねた結
果、一定の条件を見出し、本発明に至った。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明に係るリニアイメ
ージセンサのガラス基板の要旨とするところは、ガラス
基板上に、下部電極と半導体層と上部電極とから成る半
導体素子を複数直線状に配列して成る半導体素子群と、
該半導体素子群を覆って絶縁する層間絶縁膜と、該層間
絶縁膜を介して配される配線とを備えて構成されるリニ
アイメージセンサの該ガラス基板において、前記半導体
素子群などが形成される側の表面粗さが５００Å以下
で、主走査方向における反りが１００mm長さ当り０．４
mm以下の無アルカリガラスであることにある。

【０００６】また、かかるリニアイメージセンサのガラ
ス基板において、前記ガラス基板の表面粗さが２００Å
以下で、主走査方向における反りが１００mm長さ当り
０．２mm以下であることにある。

【０００７】

【作用】かかる本発明のリニアイメージセンサのガラス
基板はその表面粗さが５００Å以下、好ましくは２００
Å以下であり、主走査方向における反りが１００mm長さ
当り０．４mm以下、好ましくは０．２mm以下の無アルカ
リガラスによって構成されている。かかる条件を満たす
ガラス基板の上に被着させた金属電極やＩＴＯなどの透
明電極などにはピンホールが発生することはなく、ほぼ
均一な膜厚に被着される。また、フォトレジストをスピ
ンコートで塗布するとき、凸部の影で塗布ができない箇
所が生じたり、レジスト膜の膜厚が不均一になることは
なく、さらに、露光時にピントを正確に合わせることが
でき、正確なパターンを形成することができる。更に、
電気特性の検査時にプローブ針を電極パッド部に正確に
合わせることができ、迅速に検査することができる。ま
た、作成されたリニアイメージセンサを支持基板などに
貼着させるとき、半導体素子や配線などに大きな引張り
力あるいは圧縮力が作用することはなく、リニアイメー
ジセンサが破損することがなくなる。更に、無アルカリ
ガラスを使用することにより、アルカリ成分の溶出がな
くなる。

【０００８】

【実施例】次に、本発明に係るリニアイメージセンサの
ガラス基板の実施例を図面に基づき詳しく説明する。図
２(a)(b)において、符号１０は本発明に係るガラス基板
を用いて製造されるリニアイメージセンサの一例であ
る。このリニアイメージセンサ１０は概略、ガラス基板
１２上に光電変換素子としてのフォトダイオード１４
と、各フォトダイオード１４間におけるクロストークを
防止するスイッチング素子としてのブロッキングダイオ
ード１６とが一次元に複数形成されて構成されている。
これらのブロッキングダイオード１６は一定個数毎に共
通する共通電極１８によって接続されていて、この共通
電極１８と、この共通電極１８に接続された一定個数の
ブロッキングダイオード１６と、このブロッキングダイ
オード１６に相対応する一定個数のフォトダイオード１
４とを一単位としてブロック２０が構成されている。ま
た、ガラス基板１２上には、マトリックス配線２２が形
成されていて、このマトリックス配線２２によって各ブ
ロック２０毎の相対的に同位置にあるフォトダイオード
１４同士が共通にコンタクトホール４４を介して接続さ
れている。更に、フォトダイオード１４とそれに対応す
るブロッキングダイオード１６は層間絶縁膜３８に設け
られたコンタクトホール４０，４２を介して接続電極２
４によって逆極性に直列接続されていて、これら全体に
よってイメージセンサ１０が構成されている。そして、
これらブロック２０毎の共通電極１８の電極パッド部４
６及びマトリックス配線２２の図示しない電極パッド部
はガラス基板１２の主走査方向に沿って一次元に配置さ
れている。

【０００９】かかるリニアイメージセンサ１０は薄膜の
被着工程とフォトファブリケーション工程とから成る複
雑な工程を繰り返して製造する必要があるため、製造コ
ストを下げるには一度に大量のリニアイメージセンサ１
０を製造するのが好ましい。そこで、図３に示すように
大面積のガラス基板１３が用いられ、この大面積のガラ
ス基板１３に複数のリニアイメージセンサ１０を公知の
手法により同時に製造した後、図２に示すように主走査
方向に線条に折り割りあるいは切断によって分離し、個
々のリニアイメージセンサ１０が製造されている。ガラ
ス基板１２（１３）上に形成されるフォトダイオード１
４やブロッキングダイオード１６は下部電極２６や下部
電極である共通電極１８と、半導体層３０，３２及び上
部電極である透明電極３４，３６から構成されていて、
これら上部電極、半導体層、下部電極、さらに同じガラ
ス基板１２（１３）上に形成されるマトリックス配線２
２などは８００Åから１６０００Å程度の膜厚の薄膜か
ら構成されている。

【００１０】かかる薄膜が被着される基板であるガラス
基板１３は無アルカリガラスたとえばコーニング社製の
＃７０５９番のガラス基板が用いられ、このガラス基板
１３の表面粗さが５００Å以下、好ましくは２００Å以
下で、主走査方向における反りが１００mm長さ当り０．
４mm以下、好ましくは０．２mm以下のものが用いられ
る。ここで、表面粗さは図１（ａ）に示すように凹凸の
最大高さＨで表され、この最大高さＨはガラス基板１３
から基準長さを任意に抜き出して設定し、その基準長さ
の範囲内で最大高さＨが上記５００Å以下、好ましくは
２００Å以下のものは他の箇所においても最大高さは同
じであると推定し、そのガラス基板１３の表面粗さが求
められる。更に、同図（ｂ）に示すように、ガラス基板
１３の反りＣが１００mm長さ当り０．４mm以下、好まし
くは０．２mm以下のものが選定される。特に、ガラス基
板１３の反りＣは主走査方向における反りＣが上記範囲
内にあるものが用いられて、副走査方向における反りは
半導体素子などを形成するのに支障のない範囲であれ
ば、上記範囲に限定されるものではない。副走査方向に
おいては、１．５mm〜５mm程度の幅で個々のリニアイメ
ージセンサ１０に分離させられるため、副走査方向の反
りの大小はほとんど無視し得るものとなるからである。

【００１１】かかる表面粗さの範囲内にあるガラス基板
１３にたとえばクロムなどをプラズマＣＶＤ法や真空蒸
着法などにより被着させて下部電極を形成する薄膜を形
成したとき、ガラス基板１３の表面の凹凸や傷などはこ
の薄膜によって完全に覆われて、ピンホールが発生する
ことはほとんどない。したがって、その薄膜をフォトリ
ソグラフィ法によってパターンニングしたとき、ピンホ
ールによって引出し配線などが断線したり、あるいは配
線抵抗が増加したりすることはほとんどない。また、ガ
ラス基板１３の凹凸にほぼ倣って薄膜が被着され、更に
その薄膜をパターンニングするためのフォトレジストが
スピンコートによって塗布されることになる。かかるス
ピンコートにおいて、薄膜の凹凸の最大高さはガラス基
板１３の表面粗さ（Ｈ）の前記範囲内にあるため、薄膜
の凸部の影でフォトレジストが塗布されない箇所が生じ
たり、フォトレジストの膜厚が不均一になって、パター
ン不良が生ずることはない。このことは下部電極の上に
形成される半導体層や上部電極層あるいは層間絶縁膜な
どについても同様である。

【００１２】また、ガラス基板１３の少なくとも主走査
方向の反りＣが上記範囲内にあれば、フォトファブリケ
ーション工程の露光工程でピントをほぼ均一に合わせる
ことができ、パターン不良が生ずることはない。更に、
ガラス基板１３上に複数形成されたリニアイメージセン
サ１０の電気特性を検査するために、一次元に複数配設
されたプローブ針を図２に示すように主走査方向に配置
された複数の電極パッド部４６に接触させるとき、ガラ
ス基板１３の主走査方向における反りＣが１００mm長さ
当り０．４mm以下好ましくは０．２mm以下にあるため、
電極パッド部４６に対応するプローブ針は正確に接触し
て、電気特性の検査を確実にすることができる。また、
個々に分離されたリニアイメージセンサ１０を平坦な支
持基板などに貼着させるとき、反ったガラス基板１２を
直線状に伸ばすことになる。このとき、ガラス基板１２
上に形成された半導体素子やマトリックス配線などを破
損させる恐れがあるが、ガラス基板１２の反りＣが上記
の範囲内にあるとき、変形量が少なく破損の恐れがな
い。更に、フォトレジストをスピンコートによって塗布
するためにガラス基板１３を真空吸着するとき、ガラス
基板１３の反りＣが小さく吸着面で充分吸着することが
でき、吸着ミスによってガラス基板１３が破損すること
はない。また、ガラス基板１３を折り割りするとき、折
り曲げ力がスクライブラインに沿って均等に作用し、折
り割りによる破断面がガラス基板１３に対してほぼ直角
になる。

【００１３】更に、ガラス基板１３に無アルカリガラス
を用いているため、このガラス基板１３上に形成された
クロムから成る下部電極や配線電極にアルカリ成分が溶
出して水溶性のクロム酸ナトリウムを生成することはな
い。したがって、ガラス基板１３（１２）上に形成され
た電極にピンホールが生ずることはなく、リニアイメー
ジセンサの信頼性が高まる。

【００１４】以上、本発明の実施例を詳述したが、本発
明はその他の態様でも実施し得るものである。たとえば
図４（ａ）に示すように、複数のリニアイメージセンサ
１０を形成する大面積のガラス基板１３として、その反
りが上述の１００mm長さ当り０．４mm以下、好ましくは
０．２mm以下のものを用い、且つその反りの方向が凸と
なる側の面に半導体素子や配線などを形成するようにし
ても良い。ガラス基板１３上に下部電極や半導体層ある
いは上部電極などを形成するための薄膜は高温の状態で
ガラス基板１３に被着され、同図（ｂ）に示すように支
持基板５０などに貼着させるときは常温である。このた
め、熱膨張係数の小さいガラス基板１３に高温で被着さ
れてパターン化された下部電極１８，２６などにはガラ
ス基板１３によって引張の残留応力が作用させられてい
る。したがって、ガラス基板１３（１２）の凸をなす側
の面に下部電極１８，２６などから成る半導体素子や配
線などを形成し、個々のリニアイメージセンサ１０に分
離した後、そのリニアイメージセンサ１０を平坦な支持
基板５０に貼着させることによって、ガラス基板１２を
平坦になるように曲げ、これにより下部電極１８，２６
などに作用する引張の残留応力を打ち消し、あるいは緩
和させることができる。なお、本例において、ガラス基
板１２の反りＣが大きい場合は逆に半導体素子や配線に
圧縮応力が作用し、ついに破損させる恐れがある。

【００１５】また、図５に示すように、本発明に係るリ
ニアイメージセンサ５３はガラス基板１２上に形成され
た下部電極５４がフォトダイオード５６とブロッキング
ダイオード５８を逆極性に直列接続する接続電極を成
し、それぞれの上部電極５７，５９側に層間絶縁膜６４
を介して配線電極６０及び上部取出電極６２を設けた形
式のものであっても良い。本例に係るリニアイメージセ
ンサ５３であっても、電極パッド部６６はガラス基板１
２の主走査方向に一次元状に配置されていて、ガラス基
板の表面粗さ及び反りは前記範囲内のものが用いられ
る。

【００１６】更に、以上の実施例ではフォトダイオード
とブロッキングダイオードの２つの半導体素子群を有す
るリニアイメージセンサについて説明したが、本発明は
単一の半導体素子群から構成されるリニアイメージセン
サについても適用でき、なんら限定されるものではな
い。更に、半導体層としてｐｉｎ型のアモルファスシリ
コン系半導体層に限定されるものではなく、アモルファ
スシリコンa-Si、水素化アモルファスシリコンa-Si:H、
水素化アモルファスシリコンカーバイドa-SIC:H、アモ
ルファスシリコンナイトライドなどの他、シリコンと炭
素、ゲルマニウム、スズなどの他の元素との合金からな
るアモルファスシリコン系半導体の非晶質あるいは微結
晶を pin型、 nip型、ni型、pn型、 MIS型、ヘテロ接合
型、ホモ接合型、ショットキーバリアー型あるいはこれ
らを組み合わせた型などに構成した半導体層で良く、更
にその他アモルファスシリコン系以外のたとえばGaAs系
やCdS 系等の半導体素子から成るリニアイメージセンサ
であっても良い。

【００１７】その他、下部電極の材料としてクロムの
他、チタン、ニッケルなどであっても良く、また、層間
絶縁膜あるいは絶縁保護膜の材料としてシリコン酸化
物、シリコン窒化物、シリコンオキシナライド等であっ
ても良く、いずれも限定されるものではない。更に、層
間絶縁膜のパターン化は反応性イオンエッチング法など
のドライエッチング法が最も好ましいが、必要に応じて
ウエットエッチング法を用いても良いのは当然であるな
ど、本発明はその趣旨を逸脱しない範囲内で、当業者の
知識に基づき種々なる改良、修正、変形を加えた態様で
実施し得るものである。

【００１８】

【発明の効果】本発明に係るリニアイメージセンサのガ
ラス基板はその表面粗さが５００Å以下、好ましくは２
００Å以下であるため、そのガラス基板の表面に下部電
極などを形成する薄膜を被着させたときにその薄膜にピ
ンホールが生ずることはない。したがって、その薄膜に
よって形成された配線などが断線したり、配線抵抗が増
加することはなく、またピンホールがないため短絡が生
ずることもない。また、ガラス基板の表面の凹凸や傷が
小さいため、フォトレジストをスピンコートによって塗
布するとき、凸部の影になってフォトレジストが塗布さ
れない箇所が発生したり、あるいは膜厚が不均一になっ
たりすることはなく、パターン不良が発生することはな
い。

【００１９】また、ガラス基板の反りが１００mm長さ当
り０．４mm以下、好ましくは０．２mm以下であるため、
フォトファブリケーション工程の露光工程で均一にピン
トを合わせることができ、パターン不良が発生すること
はない。更に、かかるガラス基板を用いて作成されたリ
ニアイメージセンサの電気特性を検査するため、プロー
ブ針を一次元状に配列された電極パッド部に接触させる
とき、接触不良が生ずることはない。また、製造された
リニアイメージセンサを支持基板やプリント基板に貼着
させるとき、反ったガラス基板は真っ直ぐに伸ばされる
ことになるが、これによって半導体素子や配線などが破
損させられることはなく、リニアイメージセンサの信頼
性が高まる。更に、フォトレジストをスピンコートによ
って塗布するために真空吸着するとき、反りが小さく吸
着ミスが生ずることはない。また、ガラス基板を折り割
りにより個々のリニアイメージセンサに切り離すとき、
折り曲げ力がほぼ均等にスクライブラインに沿って作用
し、ガラス基板の表面に対してほぼ直角に割ることがで
きる。

【００２０】更に、ガラス基板として無アルカリガラス
を用いているため、ガラス基板上に形成された下部電極
や配線電極の材料であるクロムにアルカリ成分が溶出し
て水溶性のクロム酸ナトリウムを生成することがなく、
クロム薄膜にピンホールが発生することはなく、リニア
イメージセンサの信頼性が一層高まる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るリニアイメージセンサのガラス基
板を説明するための図であり、同図(a) はガラス基板の
表面粗さを示す要部拡大断面図、同図(b) はガラス基板
の反りを示す要部正面図である。

【図２】本発明が適用されるリニアイメージセンサの一
例を示す図であり、同図(a) は要部断面説明図、同図
(b) は要部平面説明図である。

【図３】本発明に係るガラス基板によりリニアイメージ
センサの製造方法の一工程を示す要部斜視図である。

【図４】本発明に係るガラス基板によりリニアイメージ
センサの製造方法の他の方法を示す図であり、同図(a)
は正面図、同図(b) は支持基板に貼着させたリニアイメ
ージセンサを示す要部正面図である。

【図５】本発明が適用されるリニアイメージセンサの他
の例を示す要部断面説明図である。

【図６】従来のリニアイメージセンサのガラス基板にお
ける表面粗さが大きい場合の不具合を説明するための要
部断面図である。

【図７】従来のリニアイメージセンサのガラス基板にお
ける表面粗さが大きい場合の他の不具合を説明するため
の要部断面図である。

【図８】従来のリニアイメージセンサのガラス基板の反
りが大きい場合の不具合を説明するための正面図であ
る。

【符号の説明】

１０，５３；リニアイメージセンサ １２；ガラス基板 １３；大面積のガラス基板 ２６，５４；下部電極 ３０，３２；半導体層 ３４，３６，５７，５９；透明電極（上部電極）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ガラス基板上に、下部電極と半導体層と
   上部電極とから成る半導体素子を複数直線状に配列して
   成る半導体素子群と、該半導体素子群を覆って絶縁する
   層間絶縁膜と、該層間絶縁膜を介して配される配線とを
   備えて構成されるリニアイメージセンサの該ガラス基板
   において、前記半導体素子群などが形成される側の表面
   粗さが５００Å以下で、主走査方向における反りが１０
   ０mm長さ当り０．４mm以下の無アルカリガラスであるこ
   とを特徴とするリニアイメージセンサのガラス基板。
2. 【請求項２】 前記ガラス基板の表面粗さが２００Å以
   下で、主走査方向における反りが１００mm長さ当り０．
   ２mm以下であることを特徴とする請求項第１項に記載す
   るリニアイメージセンサのガラス基板。