JPH06283698A - 原稿読み取り装置 - Google Patents

原稿読み取り装置

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JPH06283698A
JPH06283698A JP5092356A JP9235693A JPH06283698A JP H06283698 A JPH06283698 A JP H06283698A JP 5092356 A JP5092356 A JP 5092356A JP 9235693 A JP9235693 A JP 9235693A JP H06283698 A JPH06283698 A JP H06283698A
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JP
Japan
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semiconductor layer
lower electrode
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Withdrawn
Application number
JP5092356A
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English (en)
Inventor
Shinichiro Kurata
愼一郎 倉田
Kenji Kobayashi
健二 小林
Tadashi Oohayashi
只志 大林
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kanegafuchi Chemical Industry Co Ltd
Original Assignee
Kanegafuchi Chemical Industry Co Ltd
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Publication date
Application filed by Kanegafuchi Chemical Industry Co Ltd filed Critical Kanegafuchi Chemical Industry Co Ltd
Priority to JP5092356A priority Critical patent/JPH06283698A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 一般に密着型イメージセンサとも呼ばれる原
稿読み取り装置に生じる反転残像を低減させるととも
に、より高速読み出しを可能にする。 【構成】 フォトダイオード14、ブロッキングダイオ
ード16及びチャンネル配線C1,2,... n が形成さ
れて構成された原稿読み取り装置10において、フォト
ダイオード14及びブロッキングダイオード16の下部
電極14a,16aの上に半導体層14b,16bをn
型(p型)半導体層14b1 ,16b1 、p型(n型)
半導体層14a2 ,16a2 、i型(i型)半導体層1
4a3 ,16a3 、n型(p型)半導体層14a4 ,1
6a4 の積層構造とした。これにより、n型(p型)半
導体層14b1 ,16b1 とp型(n型)半導体層14
2,16a2 との界面に電位障壁などから成るバリア
を形成し、このバリアによって読出状態から蓄積状態に
切り換わった直後に流れる逆方向電流を阻止して、ブロ
ッキングダイオード16のスイッチング速度を向上させ
るようにした。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は原稿読み取り装置に関
し、特に、ファクシミリ、イメージスキャナなどにおい
て、画像情報を入力するための画像読み取り部などに使
用される原稿読み取り装置に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、ファクシミリなどの画像読み取り
部には、縮小光学系の必要なCCD型の原稿読み取り装
置に代わって、一般に密着型イメージセンサと呼ばれる
原稿読み取り装置が広く採用されている。
【0003】たとえば図6に示すように、従来の原稿読
み取り装置1はガラス基板2上に、光電変換素子である
フォトダイオード3と、スイッチング素子であるブロッ
キングダイオード4と、フォトダイオード3からの電気
信号を読み出すためのチャンネル配線C1,2,... n
とが形成されて構成されている。
【0004】これらフォトダイオード3及びブロッキン
グダイオード4は、ともに金属から成る不透明な下部電
極3a,4aと、アモルファスシリコンから成るpin
構造の半導体層3b,4bと、ITO(Indium Tin Oxi
de)から成る透明な上部電極3c,4cとが、順に堆積
されて構成されている。また、フォトダイオード3及び
ブロッキングダイオード4は SiOx から成る透明な層間
絶縁膜5により覆われていて、この層間絶縁膜5に形成
されたコンタクトホール6を介して接続配線7によって
逆極性で直列接続されている。一方、フォトダイオード
3を構成する下部電極3aは、層間絶縁膜5に形成され
たコンタクトホール8を介してチャンネル配線C1,
2,... n に接続されている。さらに、これら全体は保
護膜9により覆われて構成されている。
【0005】また、これらフォトダイオード3及びブロ
ッキングダイオード4は、図7に示すように、一次元に
m×n個配列され、n個ごとにm個のブロックB1,
2,...m に区分されている。そして、ブロッキングダ
イオード4のアノード電極はブロックB1,2,... m
内で共通に接続され、フォトダイオード3のアノード電
極はチャンネル配線C1,2,... n によってブロック
1,2,... m 間で相対的に同一位置にあるもの同士
で共通に接続されている。
【0006】この原稿読み取り装置1は電荷蓄積方式で
動作するもので、図8のタイムチャートに示すように、
駆動パルスVp1,Vp2,... Vpm がブロックB1,2,...
m ごとに順番に周期Tで印加され、各ブロックB1,
2,... m は時間tの読出状態と、時間T−tの蓄積状
態とを繰り返すことになる。読出状態になったブロック
1,2,... m からは、それまでの蓄積状態の間に入
射した光量に相当する出力電流Iout1,Iout2,... Ioutn
がチャンネル配線C1,2,... n を経て流れ出し、こ
れら出力電流Iout1,Iout2,... Ioutn は外部の信号処理
回路によって増幅及び積分された後、時系列的に出力さ
れることになる。たとえば第1ブロックB1 が読出状態
になると、第1ブロックB1 から出力電流Iout1,Iout
2,... Ioutnが流れ出し、次いで第1ブロックB1 が蓄
積状態になって第2ブロックB2 が読出状態になると、
第2ブロックB2 から出力電流Iout1,Iout2,... Ioutn
が流れ出すことになる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら実際に
は、ブロックB1,2,... m が読出状態から蓄積状態
に切り換わった直後には、出力電流Iout1,Iout2,... Io
utn と逆方向に電流(以下「逆方向電流」という。)Ir
1,Ir2,... Irn が流れる。この逆方向電流Ir1,Ir2,...
Irn の大きさは正常な出力電流Iout1,Iout2,... Ioutn
の10〜20%に達し、その収束時間Tr は10-3秒の
オーダーにも達する。このため、たとえば第1ブロック
1 と第2ブロックB2 において白が読み取られ、第3
ブロックB3で黒が読み取られた場合には、第2ブロッ
クB2 が読出状態になったときに流れる出力電流Iout1,
Iout2,... Ioutn は通常よりも小さくなり、さらに第3
ブロックB3 が読出状態になったときには流れないはず
の出力電流Iout1,Iout2,... Ioutn が逆方向電流Ir1,Ir
2,... Irn の分だけ逆方向に流れることになる。ただ
し、この場合の第3ブロックB3 のように、黒が読み取
られたブロックB1,2,... m が読出状態から蓄積状
態に切り換わった直後には、逆方向電流Ir1,Ir2,... Ir
n は流れない。
【0008】このような現象は再生画像において、白を
読み取った直後に読み取った黒は通常の黒よりも黒く、
黒を読み取った直後に読み取った白は通常の白よりも白
くなって現れるため、「反転残像」と呼ばれている。特
に、第1ブロックB1 で白が読み取られ、第2ブロック
2 で灰(白の10〜20%の明るさ)が読み取られた
場合には、第2ブロックB2 からの出力電流Iout1,Iout
2,... Ioutn は黒を示すことになるなど、正確な信号出
力は得られない。また、消費電力の低減などを図るため
低照度下で原稿を読み取らせる傾向にあるが、低照度下
でも反転残像の大きさは低下せず、信号出力の大きさだ
けが低下するので、反転残像の相対的割合は増加すると
いう問題がある。このような状態を可能な限り回避する
ため、駆動パルスVp1,Vp2,... Vpm の幅tを長めに取る
必要があるが、信号読み出し速度が遅くなるという問題
があった。
【0009】そこで、本発明者らは反転残像を低減する
とともに、より高速読み出しを可能にするため、鋭意研
究を重ねた結果、本発明に至った。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明に係る原稿読み取
り装置の要旨とするところは、基板上に、光電変換素子
と該光電変換素子に直列接続されるスイッチング素子と
から構成される光センサ素子が一次元に複数配列され、
一定個数ごとに複数のブロックに区分されているととも
に、これら光センサ素子のいずれか一方がブロック内で
共通に接続され、当該他方がチャンネル配線によって該
ブロック間で相対的に同一位置にあるもの同士で共通に
接続されていて、前記光電変換素子は下部電極と、該下
部電極上に堆積される半導体層と、該半導体層上に堆積
される透明な上部電極とから成り、前記スイッチング素
子は下部電極と、該下部電極上に堆積される半導体層
と、該半導体層上に堆積される上部電極とから成る原稿
読み取り装置において、少なくとも前記スイッチング素
子を構成する半導体層が、下部電極からnpinの積層
構造を有することにある。
【0011】かかる本発明の原稿読み取り装置におい
て、前記半導体層における最下層のn層を構成する半導
体がITOから成ることにある。
【0012】また、本発明に係る原稿読み取り装置の他
の要旨とするところは、基板上に、光電変換素子と該光
電変換素子に直列接続されるスイッチング素子とから構
成される光センサ素子が一次元に複数配列され、一定個
数ごとに複数のブロックに区分されているとともに、こ
れら光センサ素子のいずれか一方がブロック内で共通に
接続され、当該他方がチャンネル配線によって該ブロッ
ク間で相対的に同一位置にあるもの同士で共通に接続さ
れていて、前記光電変換素子は下部電極と、該下部電極
上に堆積される半導体層と、該半導体層上に堆積される
透明な上部電極とから成り、前記スイッチング素子は下
部電極と、該下部電極上に堆積される半導体層と、該半
導体層上に堆積される上部電極とから成る原稿読み取り
装置において、少なくとも前記スイッチング素子を構成
する半導体層が、下部電極からpnipの積層構造を有
することにある。
【0013】かかる本発明の原稿読み取り装置におい
て、前記半導体層における最下層のp層を構成する半導
体が酸化イリジウムから成ることにある。
【0014】また、かかる本発明の原稿読み取り装置に
おいて、前記光電変換素子と前記スイッチング素子とは
それぞれダイオード特性を備え、互いに逆極性で直列接
続されていることにある。さらに、かかる本発明の原稿
読み取り装置において、前記光電変換素子及び前記スイ
ッチング素子を構成するそれぞれの半導体層はプラズマ
CVD法で連続的に堆積されたアモルファスシリコンか
ら成ることにある。
【0015】さらに、かかる本発明の原稿読み取り装置
において、前記光電変換素子及び前記スイッチング素子
を構成するそれぞれの下部電極、半導体層及び上部電極
は、それぞれ同時に堆積されたものであることにある。
【0016】
【作用】かかる原稿読み取り装置によれば、少なくとも
スイッチング素子を構成する半導体層が下部電極からn
1 層、p層、i層、n2 層の順に構成されていて、この
半導体層のn1 層とp層との界面には、電位障壁などの
バリアが形成されていて、逆方向電流のほとんどはこの
バリアによって阻止されると考えられる。また、読出し
後、pin2 が逆バイアスになったとき、n1 pは順方
向になり、キャリアが速やかに消滅し、逆方向電流が低
減されると考えられる。これにより、逆方向電流は急速
に収束させられ、かつ、そのピーク値も小さくなり、ス
イッチング素子のスイッチング速度が向上させられる。
この結果、反転残像は低減させられ、信号読み出し速度
は速められる。
【0017】また、かかる他の原稿読み取り装置によれ
ば、少なくともスイッチング素子を構成する半導体層が
下部電極からp1 層、n層、i層、p2 層の順に構成さ
れていて、この半導体層のp1 層とn層との界面には、
電位障壁などのバリアが形成されていて、逆方向電流の
ほとんどはこのバリアによって阻止されると考えられ
る。また、読出し後、nip2 が逆バイアスになったと
き、p1 nは順方向になり、キャリアが速やかに消滅
し、逆方向電流が低減されると考えられる。これによ
り、逆方向電流は急速に収束させられ、かつ、そのピー
ク値も小さくなり、スイッチング素子のスイッチング速
度が向上させられる。この結果、反転残像は低減させら
れ、信号読み出し速度は速められる。
【0018】
【実施例】次に、本発明に係る原稿読み取り装置の実施
例について図面に基づき詳しく説明する。
【0019】図1及び図2に示すように、本発明に係る
原稿読み取り装置10はガラスなどから成る基板12上
に、光電変換素子であるフォトダイオード14と、スイ
ッチング素子であるブロッキングダイオード16と、フ
ォトダイオード14からの電気信号を読み出すためのチ
ャンネル配線C1,2,... n とが形成されて構成され
ている。ここでは、フォトダイオード14とブロッキン
グダイオード16とにより光センサ素子が構成されてい
る。
【0020】フォトダイオード14及びブロッキングダ
イオード16はともに、Cr,Ni,Pd,Ti,Mo,Alなどの
金属層から成る下部電極14a,16aと、アモルファ
スシリコンなどから成るn1 pin2 構造の半導体層1
4b,16bと、ITO(Indium Tin Oxide), Sn
O2 , TiO2 などから成る透明な上部電極14c,16
cとが順に堆積されて構成されている。また、フォトダ
イオード14及びブロッキングダイオード16は SiOx
や SiNx などから成る透明な層間絶縁膜18により覆わ
れていて、この層間絶縁膜18に形成されたコンタクト
ホール20を介して接続配線22により互いに逆極性で
直列接続されている。すなわち、フォトダイオード14
とブロッキングダイオード16とはカソード電極同士で
接続されている。一方、フォトダイオード14の下部電
極14aは層間絶縁膜18に形成されたコンタクトホー
ル24を介してチャンネル配線C1,2,... n に接続
されている。さらに、これら全体は保護膜26により覆
われている。
【0021】また従来と同様に、これらフォトダイオー
ド14及びブロッキングダイオード16は一次元にm×
n個配列され、n個ごとにm個のブロックB1,2,...
mに区分されていて、ブロッキングダイオード16の
アノード電極はブロックB1,2,... m 内で共通に接
続され、フォトダイオード14のアノード電極はチャン
ネル配線C1,2,... n によってブロックB1,
2,... m 間で相対的に同一位置にあるもの同士で共通
に接続されている。
【0022】ここで、この原稿読み取り装置10の製造
方法の一例を簡単に説明する。
【0023】まず基板12上に、電子ビームや抵抗加熱
による真空蒸着法、あるいはDCやRFによるスパッタ
リング法などによって、Cr,Ni,Pd,Ti,Mo,Ta,Alな
どの金属膜(14a,16a)を堆積する。次いでこの
上に、プラズマCVD法などによって、電子が多数キャ
リアとなるn1 型アモルファスシリコン膜(14b1,
16b1 )と、正孔が多数キャリアとなるp型アモルフ
ァスシリコン膜(14b2 , 16b2 )と、真性半導体
となるi型アモルファスシリコン膜(14b3, 16b
3 )と、電子が多数キャリアとなるn2 型アモルファス
シリコン膜(14b4 , 16b4 )とを連続的に堆積す
る。そしてこの上に、真空蒸着法やスパッタリング法な
どによってITOや SnO2 などの透明導電膜(14c,
16c)を堆積する。なお、金属膜及び透明導電膜の膜
厚は数百〜数千Å程度が好ましいが、これらの膜の特性
や、アモルファスシリコン膜の性能などを考慮して適宜
決定されるものである。
【0024】次いで、フォトリソグラフィ法などによっ
て、上層の透明導電膜と、4層から成るアモルファスシ
リコン膜と、下層の金属膜とをそれぞれ所定形状にパタ
ーン化することによって、下部電極14a,16a、半
導体層14b, 16b及び上部電極14c,16cから
成るフォトダイオード14とブロッキングダイオード1
6を形成する。
【0025】次いで、これらフォトダイオード14とブ
ロッキングダイオード16の上に、熱CVD法,常圧C
VD法,プラズマCVD法,スパッタリング法などによ
ってSiOx や SiNx などを堆積した後、これをフォトリ
ソグラフィ法などによって所定形状にパターン化するこ
とによって層間絶縁膜18を形成する。このとき、フォ
トダイオード14、ブロッキングダイオード16及び下
部電極14a上の所定位置にはコンタクトホール20,
24を形成するとともに、下部電極16a上の取出電極
28を形成する領域については層間絶縁膜18を除去す
る。
【0026】さらにこれらの上に、真空蒸着法やスパッ
タリング法などによってCr,Ni,Pd,Ti,Mo,Ta,Alな
どの金属を単層又は多層に堆積した後、これをフォトリ
ソグラフィ法などによって所定形状にパターン化するこ
とによって、接続配線22とチャンネル配線C1,
2,... n と取出電極28とを形成する。これにより、
上部電極14c,16c同士が接続配線22により電気
的に接続され、下部電極14aとチャンネル配線C1,
2,... n とが電気的に接続されることになる。なお、
これらの材料は電気的接続が可能であれば金属でなくて
もよく、特に限定されるものではない。
【0027】最後にこれら全体に、プラズマCVD法,
スパッタリング法などによって酸化シリコン,窒化シリ
コン,酸化タンタルなどを堆積した後、これをフォトリ
ソグラフィ法によって所定形状にパターン化することに
よって、取出電極28とチャンネル配線C1,2,...
n の取出電極(図示しない)以外の全領域を覆うように
保護膜26を形成する。この保護膜26はフォトダイオ
ード14、ブロッキングダイオード16、チャンネル配
線C1,2,... n などを湿度やキズから保護するため
のものである。
【0028】この原稿読み取り装置10では、半導体層
14b,16bがn1 型アモルファスシリコン層14b
1 , 16b1 と、p型アモルファスシリコン層14
2 , 16b2 と、i型アモルファスシリコン層14b
3 , 16b3 と、n2 型アモルファスシリコン層14b
4 , 16b4 とから構成されていて、半導体層14b,
16bのn1 型アモルファスシリコン層14b1 , 16
1 とp型アモルファスシリコン層14b2 , 16b2
との間に界面が形成され、この界面には電位障壁などの
バリアが形成されていると考えられる。
【0029】したがって、ブロックB1,2,... m
読出状態から蓄積状態に切り換わった直後に流れる逆方
向電流Ir1,Ir2,... Irn のほとんどは、このバリアによ
って阻止されると考えられる。また読出し後、pin2
が逆バイアスになったとき、n1 pは順方向になり、キ
ャリアが速やかに消滅し、逆方向電流が低減されると考
えられる。これにより、逆方向電流Ir1,Ir2,... Irn
10-5〜10-6秒のオーダーで収束させられ、かつ、そ
のピーク値も小さくなる。これにより、ブロッキングダ
イオード16のスイッチング速度は向上させられ、反転
残像は大幅に低減される。よって、正確な信号出力が得
られることは勿論、信号読み出し速度をより速めること
も可能である。さらに、反転残像は十分に低減されてい
るため、低照度下で原稿を読み取らせた場合でも正確な
信号出力を確保することができ、消費電力の低減などを
図ることもできる。
【0030】以上、本発明に係る原稿読み取り装置の一
実施例を詳述したが、本発明は上述した実施例に限定さ
れることなく、その他の態様でも実施し得るものであ
る。
【0031】たとえば上述の実施例では、下部電極14
a,16aの上に半導体層14b,16bとしてn1
アモルファスシリコン層14b1 , 16b1 と、p型ア
モルファスシリコン層14b2 , 16b2 と、i型アモ
ルファスシリコン層14b3, 16b3 と、n2 型アモ
ルファスシリコン層14b4 , 16b4 を積層していた
が、図3に示すように、最下層のn1 型アモルファスシ
リコン層14b1 , 16b1 に代えて透明導電膜である
ITOから成るITO層15,17を形成してもよい。
ITO層15,17はn1 型アモルファスシリコン層1
4b1 , 16b1 と同様に作用し、同様の効果を奏する
ことになる。
【0032】また、半導体層14b,16bは前述した
ように、n1 型アモルファスシリコン層14b1 , 16
1 、p型アモルファスシリコン層14b2 , 16
2 、i型アモルファスシリコン層14b3 , 16
3 、n2 型アモルファスシリコン層14b4 , 16b
4 の順に積層して形成するだけでなく、p1 型アモルフ
ァスシリコン層14b1 , 16b1 、n型アモルファス
シリコン層14b2 , 16b2、i型アモルファスシリ
コン層14b3 , 16b3 、p2 型アモルファスシリコ
ン層14b4 , 16b4 の順に積層して形成してもよ
い。半導体層14b,16bをこのように構成すること
により、p1 型アモルファスシリコン層14b1 ,16
1 とn型アモルファスシリコン層14b2 , 16b2
との界面には電位障壁などのバリアが形成されていると
考えられる。
【0033】したがって、ブロックB1,2,... m
読出状態から蓄積状態に切り換わった直後に流れる逆方
向電流Ir1,Ir2,... Irn のほとんどは、このバリアによ
って阻止されると考えられる。また読出し後、nip2
が逆バイアスになったとき、p1 nは順方向になり、キ
ャリアが速やかに消滅し、逆方向電流が低減されると考
えられる。このため、上述と同様の効果が得られる。
【0034】さらに上述の実施例において、下部電極1
4a,16aの上に形成される最下層のp1 型アモルフ
ァスシリコン層14b1 , 16b1 に代えて、酸化イリ
ジウムから成る酸化イリジウム層15,17によって構
成してもよい。酸化イリジウム層15,17はp1 型ア
モルファスシリコン層14b1 , 16b1 と同様に作用
し、同様の効果を奏することになる。
【0035】次に、上述した実施例では、フォトダイオ
ード14を構成する上部電極14cと、ブロッキングダ
イオード16を構成する上部電極16cとが接続配線2
2によって接続されているが、図4に示すように、フォ
トダイオード14を構成する下部電極30と、ブロッキ
ングダイオード16を構成する下部電極30とが共通に
なっていて、この下部電極30によってフォトダイオー
ド14とブロッキングダイオード16とが接続されて成
る原稿読み取り装置32でもよい。かかる実施例におい
ても下部電極30の上に、半導体層14b,16bとし
てn1 型アモルファスシリコン層14b1 , 16b1
p型アモルファスシリコン層14b2 ,16b2 、i型
アモルファスシリコン層14b3 , 16b3 、n2 型ア
モルファスシリコン層14b4 , 16b4 の順に積層し
て構成し、n1 型アモルファスシリコン層14b1 , 1
6b1 とp型アモルファスシリコン層14b2 , 16b
2の界面が形成されるようにすればよい。また、フォト
ダイオード14の上部電極14cは引出配線38によっ
て取り出してチャンネル配線C1,2,... n に接続
し、ブロッキングダイオード16の上部電極16cは引
出配線40によって外部に取り出しておけばよい。本例
では、フォトダイオード14とブロッキングダイオード
16とはアノード電極同士で接続され、互いに逆極性で
直列接続されていることになる。
【0036】また上述の図4に示す実施例において、半
導体層14b,16bとして、p1型アモルファスシリ
コン層14b1 , 16b1 、n型アモルファスシリコン
層14b2 , 16b2 、i型アモルファスシリコン層1
4b3 , 16b3 、p2 型アモルファスシリコン層14
4 , 16b4 の順に積層して形成してもよい。半導体
層14b,16bをこのように構成することにより、p
1 型アモルファスシリコン層14b1 , 16b1 とn型
アモルファスシリコン層14b2 , 16b2 との界面に
は電位障壁などのバリアが形成されていると考えられ
る。
【0037】さらに前述したように、上述のn1 pin
2 型の半導体層においては、n1 型のアモルファスシリ
コン層に代えてITOで構成することができ、あるいは
1nip2 型の半導体層においては、p1 型のアモル
ファスシリコン層に代えて酸化イリジウムで構成するこ
とができる。それぞれITOはn型アモルファスシリコ
ンと同様に作用し、また酸化イリジウムはp型アモルフ
ァスシリコンと同様に作用し、電位障壁による逆方向電
流を阻止し、また、読出し後、半導体層が逆バイアスに
なったとき、ITO−p又は酸化イリジウム−nは順方
向になり、キャリアが速やかに消滅し、逆方向電流が低
減させられる。その結果、反転残像率は低減することに
なる。
【0038】また上述した実施例では、ブロッキングダ
イオード16のアノード電極又はカソード電極がブロッ
クB1,2,... m 内で共通に接続され、フォトダイオ
ード14のアノード電極又はカソード電極がチャンネル
配線C1,2,... n によってブロックB1,2,...
m 間で相対的に同一位置にあるもの同士で接続されてい
るが、フォトダイオードとブロッキングダイオードの配
置を逆にして、フォトダイオードのアノード電極又はカ
ソード電極をブロック内で共通に接続し、ブロッキング
ダイオードのアノード電極又はカソード電極をチャンネ
ル配線によってブロック間で相対的に同一位置にあるも
の同士で接続したものでもよい。すなわち、フォトダイ
オード(光電変換素子)とブロッキングダイオード(ス
イッチング素子)とから構成される光センサ素子が一次
元に複数配列され、一定個数ごとに複数のブロックに区
分されていて、これら光センサ素子のいずれか一方がブ
ロック内で共通に接続され、当該他方がチャンネル配線
によってブロック間で相対的に同一位置にあるもの同士
で共通に接続されていればよいのである。
【0039】さらに上述した実施例では、製造工程の簡
素化などの理由から、フォトダイオード14及びブロッ
キングダイオード16を構成するそれぞれの下部電極1
4a,16a、半導体層14b,16b及び上部電極1
4c,16cは、それぞれ同時に堆積されたもので、そ
れぞれ同じ材料から構成されているが、フォトダイオー
ド14を構成する上部電極14cは透明でなければなら
ないが、ブロッキングダイオード16を構成する上部電
極16cは透明でなくてもよい。また、フォトダイオー
ド14を構成する半導体層14bは、n型半導体層とp
型半導体層の順に、あるいはp型半導体層とn型半導体
層の順に構成されていなくてもよく、少なくともブロッ
キングダイオード(スイッチング素子)16を構成する
下部電極16aがn型半導体層とp型半導体層の順に、
あるいはp型半導体層とn型半導体層の順に構成されて
いればよい。すなわち、本発明は、スイッチング素子を
構成する半導体層にn型半導体層とp型半導体層との界
面、あるいはp型半導体層とn型半導体層との界面を形
成することによってスイッチング素子に生じる逆方向電
流を阻止するようにすればよいのである。なお、下部電
極は1層でもよいが、2層以上でもよい。
【0040】また、上述した半導体層14b,16bは
いずれも基板12側からpnipの順、又はこれとは逆
にnpinの順に積層されていればよく、その後はいか
なる構造にされていてもよい。すなわち、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単層又は多層に堆積
したものでもよい。さらに、半導体層を構成するアモル
ファスシリコンとしては、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、単な
るアモルファスシリコンa-Siなどが好ましいが、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
から成るアモルファスシリコン系半導体の非晶質あるい
は微結晶を堆積したものでもよいなど、これらの構造は
何ら限定されるものではない。
【0041】その他、光電変換素子をフォトダイオード
のような光起電力型の素子でなく、たとえば光導電型の
素子にしてもよい。また、スイッチング素子をTFTな
どにしてもよいなど、本発明はその主旨を逸脱しない範
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。
【0042】次に、本発明に係る原稿読み取り装置の効
果を確認するため、その実施例と従来の原稿読み取り装
置による比較例とにより、比較実験を行なった。以下こ
れについて説明する。
【0043】実施例 基板12にはコーニング社製の無アルカリガラス(#7
059)を用い、まずこの基板12上にDCスパッタリ
ング法によって下部電極と成る1500〜2000Å厚
のクロム膜を堆積した。さらにそのクロム膜の上にn型
半導体層の代わりに1200Å厚のITO膜を堆積し
た。具体的には、基板12をチャンバー内にセットし、
そのチャンバー内を10-5Torr以下まで排気した後、そ
の基板12を100〜250℃に保持し、圧力0.1〜
1.0Pa、DC電力0.1〜1.0W/cm2 の下
で、アルゴンガスと酸素ガスとを一定の割合で導入する
ことによって、クロム膜とITO膜とを順番に堆積し
た。さらにこの上に、プラズマCVD法により、50〜
300Å厚のp型アモルファスシリコン膜と、7000
〜12000Å厚のi型アモルファスシリコン膜と、5
0〜300Å厚のn型アモルファスシリコン膜とを順番
に堆積した。そして再度この上に、前述したITO膜と
同じ方法で600Å厚のITO膜を堆積した。
【0044】次いで図3及び図2に示すように、フォト
リソグラフィ法によって、上層のITO膜と、3層から
成るアモルファスシリコン膜と、その下の層のITO膜
とを所定形状にパターン化し、上部電極14c,16c
と、ITO層15,17を含む半導体層14b,16b
とを形成した。具体的には、上層のITO膜上にレジス
ト液を塗布し、プリベークをした後、所定のパターンが
刻まれたマスクを用いて露光を行なった。そして、現像
及びポストベークを行なった後、塩酸と硝酸の混合液に
よって上層のITO膜をエッチングした。次いで、平行
平板型のエッチング装置を用いてアモルファスシリコン
膜をエッチングした。ここでは、チャンバー内を10-3
Torr以下まで排気した後、CF4 ガスと O2 ガスを導入
し、圧力を5.0Paに保持しながら13.56MHz
の高周波電源を用いて電極に0.1〜0.7W/cm2
の電力を供給し、アモルファスシリコン膜をエッチング
した。そして再び、塩酸と硝酸の混合液によってその下
の層のITO膜をエッチングした。
【0045】次に、パターニングに用いたレジストを除
去した後、フォトリソグラフィ法によってクロム膜を所
定形状にパターン化し、下部電極14a,16aを形成
した。クロム膜のエッチングには硝酸第2セリウムアン
モニウムを用いた。
【0046】このようにしてフォトダイオード14とブ
ロッキングダイオード16とを形成したが、これらの数
はそれぞれ1728個とし、これらを32個ごとに56
個のブロックに区分した。また図2に示すように、フォ
トダイオード14のサイズは105μm×125μmと
し、ブロッキングダイオード16のサイズは33μm×
33μmとした。
【0047】次に、これらフォトダイオード14とブロ
ッキングダイオード16の上に、プラズマCVD法によ
って1.5μm厚のシリコン酸化膜を堆積した。すなわ
ち、チャンバー内を10-2Torr以下まで排気した後、基
板12を所定温度に加熱保持し、シランガス20〜60
sccmと、亜酸化窒素ガス150〜300sccmを導入し、
0.3〜1.2Torrの圧力に保持した(ここで、必要に
応じて窒素ガスを導入することもある。)。その後、圧
力が安定するのを待って、13.56MHzの高周波電
源を用いて基板12と対面する電極に0.01〜0.5
W/cm2 の電力を供給してシリコン酸化膜を堆積し
た。次いで、フォトリソグラフィ法によって所定形状に
パターン化して層間絶縁膜18を形成した。ここでのエ
ッチングには平行平板型のエッチング装置を用いた。
【0048】さらにこれらの上に、スパッタリング法に
よってCrとAlの2層を堆積し、フォトリソグラフィ法に
よって所定形状にパターン化して、接続配線22とチャ
ンネル配線C1,2,... n と取出電極28とを形成し
た。ここで、Crの膜厚は500Å厚とし、Alの膜厚は
1.5μmとした。また、Alのエッチングは燐酸、塩
酸、硝酸及び酢酸の混合液で行ない、Crのエッチングは
硝酸第2セリウムアンモニウムで行なった。
【0049】最後にこれら全体に、プラズマCVD法に
よって5000Å厚のシリコン窒化膜を堆積した。すな
わち、チャンバー内を10-2Torr以下まで排気した後、
基板12を所定温度に加熱保持し、シランガス20〜6
0sccmと、アンモニアガス150〜300sccmを導入
し、0.3〜1.2Torrの圧力に保持した(ここで、必
要に応じて水素ガスや窒素ガスを導入することもあ
る。)。その後、圧力が安定するのを待って、13.5
6MHzの高周波電源を用いて基板12と対向する電極
に0.01〜0.5W/cm2 の電力を供給してシリコ
ン窒化膜を堆積した。次いで、フォトリソグラフィ法に
よって所定形状にパターン化して、保護膜26を形成し
た。ここでのエッチングにも平行平板型のエッチング装
置を用いた。
【0050】次に、得られた原稿読み取り装置に駆動回
路と信号処理回路とを接続し、クロックパルスの周波数
を500KHz、読み取り速度を5msec /lineとし
て、白から黒に変化する原稿を20ルクスの照度で照明
して読み取らせた。この結果、信号処理回路からは図5
に示すような出力電圧Vout が得られた。なお本図にお
いて、実施例の出力電圧Vout を実線で示す。
【0051】比較例 従来の原稿読み取り装置としては、図6に示したよう
に、下部電極3a,4aの上に順にpin型のアモルフ
ァスシリコンから成る半導体層3b,4bを作製した。
すなわち、下部電極3a,4aの上にITO層を形成し
ない他は、実施例と同様の条件によりアモルファスシリ
コン膜などを堆積し、これをフォトリソグラフィ法によ
ってパターン化することによって形成した。
【0052】次に、実施例と同様にして、得られた原稿
読み取り装置に駆動回路と信号処理回路とを接続し、白
から黒に変化する原稿を読み取らせた。この結果、信号
処理回路からは図5に示すような出力電圧Vout が得ら
れた。なお本図において、比較例の出力電圧Vout を点
線で示す。
【0053】このように、白を読み取った直後の出力電
圧Vout には反転残像Vr が現れ、これが白を読み取っ
た直後に読み取った黒は通常の黒よりも黒くなる原因と
なっている。しかし、実施例の反転残像Vr は比較例の
反転残像Vr よりも小さくなり、その収束時間も短くな
った。その結果をまとめたものを表1に示す。ここで
は、白に相当する出力電圧Vout は160〜180mV
であった。
【表1】
【0054】
【発明の効果】本発明に係る原稿読み取り装置は、少な
くともスイッチング素子を構成する半導体層を下部電極
からnpin又はpnipの順に積層して構成し、n型
層とp型層との界面、又はp型層とn型層との界面が形
成されているため、逆方向電流はこの界面に形成された
バリアによって急速に収束させられ、かつ、そのピーク
値も小さくなり、スイッチング素子のスイッチング速度
が向上させられる。このため、反転残像は低減させら
れ、正確な信号出力を得ることができる。特に、低照度
下で原稿を読み取らせる場合に有利で、消費電力の低減
などを図ることもできる。さらに信号読み出し速度を大
幅に速めることも可能であるなど、本発明は種々の優れ
た効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る原稿読み取り装置の一実施例を示
す断面模式図である。
【図2】図1に示した原稿読み取り装置の要部平面図で
ある。
【図3】本発明に係る原稿読み取り装置の他の実施例を
示す断面模式図である。
【図4】本発明に係る原稿読み取り装置の更に他の実施
例を示す断面模式図である。
【図5】本発明の効果を確認するために行なった比較実
験の結果を示すもので、実際に作製した原稿読み取り装
置の出力電圧を示すグラフである。
【図6】従来の原稿読み取り装置の一例を示す断面模式
図である。
【図6】図6に示した原稿読み取り装置の回路図であ
る。
【図7】図6及び図7に示した原稿読み取り装置の動作
を説明するためのタイムチャートである。
【符号の説明】
10,32;原稿読み取り装置 12;基板 14;フォトダイオード(光電変換素子) 16;ブロッキングダイオード(スイッチング素子) 14a,16a,30;下部電極 14b,16b;半導体層 14b1 ,16b1 ;n型半導体層(p型半導体層) 14b2 ,16b2 ;p型半導体層(n型半導体層) 14b3 ,16b3 ;i型半導体層(i型半導体層) 14b4 ,16b4 ;n型半導体層(p型半導体層) 15,17;ITO層(酸化イリジウム層)
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成6年1月29日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】図面の簡単な説明
【補正方法】変更
【補正内容】
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る原稿読み取り装置の一実施例を示
す断面模式図である。
【図2】図1に示した原稿読み取り装置の要部平面図で
ある。
【図3】本発明に係る原稿読み取り装置の他の実施例を
示す断面模式図である。
【図4】本発明に係る原稿読み取り装置の更に他の実施
例を示す断面模式図である。
【図5】本発明の効果を確認するために行なった比較実
験の結果を示すもので、実際に作製した原稿読み取り装
置の出力電圧を示すグラフである。
【図6】従来の原稿読み取り装置の一例を示す断面模式
図である。
【図7】 図6に示した原稿読み取り装置の回路図であ
る。
【図8】 図6及び図7に示した原稿読み取り装置の動作
を説明するためのタイムチャートである。
【符号の説明】 10,32;原稿読み取り装置 12;基板 14;フォトダイオード(光電変換素子) 16;ブロッキングダイオード(スイッチング素子) 14a,16a,30;下部電極 14b,16b;半導体層 14b1 ,16b1 ;n型半導体層(p型半導体層) 14b2 ,16b2 ;p型半導体層(n型半導体層) 14b3 ,16b3 ;i型半導体層(i型半導体層) 14b4 ,16b4 ;n型半導体層(p型半導体層) 15,17;ITO層(酸化イリジウム層)

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基板上に、光電変換素子と該光電変換素
    子に直列接続されるスイッチング素子とから構成される
    光センサ素子が一次元に複数配列され、一定個数ごとに
    複数のブロックに区分されているとともに、 これら光センサ素子のいずれか一方がブロック内で共通
    に接続され、当該他方がチャンネル配線によって該ブロ
    ック間で相対的に同一位置にあるもの同士で共通に接続
    されていて、 前記光電変換素子は下部電極と、該下部電極上に堆積さ
    れる半導体層と、該半導体層上に堆積される透明な上部
    電極とから成り、 前記スイッチング素子は下部電極と、該下部電極上に堆
    積される半導体層と、該半導体層上に堆積される上部電
    極とから成る原稿読み取り装置において、 少なくとも前記スイッチング素子を構成する半導体層
    が、下部電極からnpinの積層構造を有することを特
    徴とする原稿読み取り装置。
  2. 【請求項2】 前記半導体層において、最下層のn層を
    構成する半導体がITOから成ることを特徴とする請求
    項1に記載の原稿読み取り装置。
  3. 【請求項3】 基板上に、光電変換素子と該光電変換素
    子に直列接続されるスイッチング素子とから構成される
    光センサ素子が一次元に複数配列され、一定個数ごとに
    複数のブロックに区分されているとともに、 これら光センサ素子のいずれか一方がブロック内で共通
    に接続され、当該他方がチャンネル配線によって該ブロ
    ック間で相対的に同一位置にあるもの同士で共通に接続
    されていて、 前記光電変換素子は下部電極と、該下部電極上に堆積さ
    れる半導体層と、該半導体層上に堆積される透明な上部
    電極とから成り、 前記スイッチング素子は下部電極と、該下部電極上に堆
    積される半導体層と、 該半導体層上に堆積される上部電極とから成る原稿読み
    取り装置において、 少なくとも前記スイッチング素子を構成する半導体層
    が、下部電極からpnipの積層構造を有することを特
    徴とする原稿読み取り装置。
  4. 【請求項4】 前記半導体層において、最下層のp層を
    構成する半導体が酸化イリジウムから成ることを特徴と
    する請求項3に記載の原稿読み取り装置。
  5. 【請求項5】 前記光電変換素子と前記スイッチング素
    子とはそれぞれダイオード特性を備え、互いに逆極性で
    直列接続されていることを特徴とする請求項1乃至請求
    項4のいずれかに記載の原稿読み取り装置。
  6. 【請求項6】 前記光電変換素子及び前記スイッチング
    素子を構成するそれぞれの半導体層はプラズマCVD法
    で連続的に堆積されたアモルファスシリコンから成るこ
    とを特徴とする請求項1乃至請求項5のいずれかに記載
    の原稿読み取り装置。
  7. 【請求項7】 前記光電変換素子及び前記スイッチング
    素子を構成するそれぞれの下部電極、半導体層及び上部
    電極は、それぞれ同時に堆積されたものであることを特
    徴とする請求項1乃至請求項6のいずれかに記載の原稿
    読み取り装置。
JP5092356A 1993-03-25 1993-03-25 原稿読み取り装置 Withdrawn JPH06283698A (ja)

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