JPH0746721B2 - イメ−ジセンサおよびその製造方法 - Google Patents

イメ−ジセンサおよびその製造方法

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JPH0746721B2
JPH0746721B2 JP61211897A JP21189786A JPH0746721B2 JP H0746721 B2 JPH0746721 B2 JP H0746721B2 JP 61211897 A JP61211897 A JP 61211897A JP 21189786 A JP21189786 A JP 21189786A JP H0746721 B2 JPH0746721 B2 JP H0746721B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、イメージセンサおよびその製造方法に係り、
特に、サンドイッチ構造の光電変換素子からなるイメー
ジセンサに関する。
〔従来技術およびその問題点〕
最近、ファクシミリ等の画像入力部に用いられる光電変
換装置としては、縮小光学系を必要とせず、小型化が可
能であることから、原稿と同一幅の長尺読み取り素子を
用いた密着型イメージセンサの開発が活発になってきて
いる。
この密着型イメージセンサとしては、光電変換層として
水素化アモルファスシリコン(a−Si:H)を用い、これ
を金属電極と透光性電極とで挟んだサンドイッチ構造の
光電変換素子を配列してなるものが、構造が簡単で優れ
た光電変換特性を示すことから、実用的なデバイスとし
て期待されている。
ところで、このようなイメージセンサにおいては製造上
の問題から、通常は透光性電極側を共通電極とする構造
がとられている。
例えば、基板上に、金属電極、光電変換層としてのアモ
ルファスシリコン層、透光性電極としての酸化インジウ
ム錫(ITO)層を順次積層せしめた構造とする場合、上
層にいくほど、下層のパターンによる段差の影響を受け
て、パターニングに際し、精度が低下するという問題が
あるため、上記観点からみると、より高精度のパターニ
ングが要求される分割電極を下層側に配置し、上層側の
透光性電極側を共通電極とする構造が望ましい。
また、上記構造とは反対に、基板上に透光性電極、光電
変換層、金属電極を順次積層せしめた構造とする場合、
上述したようなパターン精度の問題から透光性電極を分
割電極としようとすると、透光性電極を形成するための
酸化インジウム錫(ITO)層等の透明導電膜と、光電変
換層とを連続して積層せしめることは不可能であり、光
電変換層の形成に先立ち、フォトリソ工程により透光性
電極のパターニングを行なわなければならない。このパ
ターニング工程におけるエッチング残渣の残留等により
光電変換層と透光性電極との接合面を良好に維持するこ
とができず、充分なセンサ特性を得ることは困難であっ
た。このため、かかる構造においても透光性電極側は通
常共通電極とされている。
ところで、このようなサンドイッチ型の光電変換素子に
おいては、光電変換層と透光性電極との間にショットキ
ー接合が形成されるため良好なダイオード特性を得るに
は透光性電極側が負となるようにバイアスを印加して使
用する必要がある。このため、共通電極である透光性電
極側に負バイアスを印加して用いられている。
しかしながら、複数デバイスとして使用する場合には、
回路設計に自由度がないという問題があり、特に、同一
基板上に、イメージセンサと他の透光性電極とを集積化
する場合にはこれが深刻な問題となっている。
そこで、基板上に、順次金属電極、光電変換層、透光性
電極を積層し、上層側に位置する透光性電極を個別電極
とした構造において、特性を向上させるためにさまざま
な工夫がなされている。しかしながら、このような構造
では、各ビット毎に特性のばらつきが大きく、また明暗
比を充分に大きくするということができないという問題
があり、実用化は困難な状態であった。
本発明は、前記実情に鑑みてなされたもので、共通電極
に正バイアスを印加して使用した場合にビット間の特性
のばらつきがなく、各ビットが均一で良好な光電変換特
性を呈することのできるイメージセンサを提供すること
を目的とする。
〔問題点を解決するための手段〕
そこで本発明では、光電変換層を透光性電極と金属電極
とで挟んだサンドイッチ構造の光電変換素子を配列して
なるイメージセンサにおいて、透光性電極側を各素子毎
に分割形成せしめられた個別電極とすると共に該個別電
極の間隙部に相当する部分の少なくとも表面を除去する
ようにしている。
〔作 用〕
すなわち、本願発明は、ノンドープのアモルファスシリ
コン層(i層)などの真性の半導体層を光電変換層とし
たショットキー接合型デバイスにおいて、光電変換層が
i層で構成され、暗時には絶縁性であることを利用し、
1方の電極のみを各素子毎に分割形成して個別電極に
し、光電変換層およびもう1方の電極を一体的に形成
し、製造の容易性と、解像度の向上をはかるようにした
デバイスに関するものである。
かかる構造において、回路設計を自由にするとともに、
光電変換層と透光性電極との間にショットキー接合を形
成して良好な光電変換特性を得るようにするために、金
属電極側を共通電極として、金属電極側に正バイアスを
印加して使用することができ、特性のばらつきのないイ
メージセンサを提供することを企図してなされたもので
ある。
そこで、本発明者らは、透光性電極を分割電極としたと
きの各ビット毎の特性のばらつきの原因の1つが、光電
変換層中への(透光性電極としての)例えば酸化インジ
ウム錫の拡散によってできた層が残留していることにあ
るのではないかという点に着目し実験を重ねた結果、透
光性電極を分割電極にパターニングするのみならず、光
電変換層の表面をも同様にエッチングすることにより、
各ビット毎の特性を均一化することができるということ
を確認した。すなわち、透光性電極をパターニングした
だけでは、酸化インジウムなどが拡散して生じた層がビ
ット間領域に残留し、これが疑似電極として作用するこ
とになり、センサ面積にばらつきが生じるためである。
このように、本発明は、透光性電極側を、各素子毎に分
割形成せしめるとともに、個別電極の間隙部に相当する
部分に位置する光電変換層を、少なくともこの透光性電
極との界面近傍から、1部または全部、前記透光性電極
の形状と同様に除去して前記透光性電極と同一パターン
形状をなすように分割形成したことを特徴とするもので
ある。
従って、光電変換層は必ずしも完全に透光性電極と同一
パターン形状をなすように分割形成する必要があるもの
ではなく、少なくとも表面のみ除去されればよい。
また上述の如く、光電変換層の少なくとも表面をパター
ニングすることにより、光のまわり込みによる漏れ電流
も抑制され、イメージセンサ解像度を向上せしめること
が可能となる。
更には、横方向へのリークによる暗電流を大幅に低減す
ることができるため、明暗比を向上せしめることが可能
となる。
更にまた、透光性電極および光電変換層のパターニング
に際して、ドライエッチング法を用いた場合には、アニ
ール工程を付加するのが望ましい。これは、ドライエッ
チング工程により光電変換層が損傷を受け、接合特性が
劣化することにより悪化したダイオード特性を、アニー
ルにより回復させることができるためである。
加えて、本発明によれば、透光性電極のパターニングの
マスクをそのまま用いて光電変換層をエッチングすれば
よいため、大幅な工程の付加もなくして、極めて容易に
特性が良好で、共通電極側に正バイアスを印加して使用
することのできるイメージセンサを提供することが可能
となる。
〔実施例〕
以下、本発明の実施例について図面を参照しつつ詳細に
説明する。
第1図(a)(b)および(c)は夫々本発明実施例の
密着型イメージセンサを示す図である。(第1図(b)
および(c)は、夫々第1図(a)のA−A断面および
B−B断面を示す図である。
この密着型イメージセンサは金属電極側を共通電極とし
たもので、絶縁性のガラス基板1上に、帯状をなして一
体的に形成されたクロム層からなる金属電極2と、各素
子毎に分割形成せしめられた水素化アモルファスシリコ
ン層からなる光電変換層3と、同様に分割形成せしめら
れた酸化インジウム錫層からなるn個のサンドイッチ構
造の光電変換素子P1……Pが16ドット/mmの間隔で1
列に並設された受光部を構成すると共に各光電変換素子
は配線部(図示せず)を介して駆動回路部(図示せず)
に接続されてなるものである。
次に、この密着型イメージセンサの製造方法について説
明する。
まず、第2図(a)に示す如く、ガラス基板1上にスパ
ッタリング法により膜厚 のクロム層を看膜し、これを帯状にパターニングし、共
通電極としての金属電極2を形成する。
次いで、第2図(b)に示す如く、プラズマCVD法によ
り膜厚約1μmの水素化アモルファスシリコン層3′を
堆積する。このときの堆積条件は、シラン(SiH4)ガス
を原料ガスとし、流量20〜50SCCM、圧力0.2〜0.5Torr、
基板温度150〜250℃、RFパワー20〜50mW/cm2、30〜60分
とする。
続いて、第2図(c)に示す如く、DCマグネトロンスパ
ッタリング法により膜厚 の酸化インジウム錫層を成膜した後、レジストRを塗布
しフォトリソエッチング法によりパターニングし、個別
電極としての透光性電極4を形成する。
更に、前記レジストRのパターンをそのままにし、これ
をマスクとし、テトラフルオルメタン(CF4)と酸素(O
2)との混合ガスを用いて前記水素化アモルファスシリ
コン層3′をエッチングし、個別に分割された光電変換
層3を形成する。(第2図(d)) そして、レジストRを剥離した後、大気中で200℃30分
のアニール処理を経て、第1図(a)(b)および
(c)に示した密着型イメージセンサが完成せしめられ
る。
このようにして形成された密着型イメージセンサの各素
子の電流(I)−電圧(v)特性を第3図に示す。ここ
では、100lxの緑色光源を使用しセンサ面積が100μm×
100μmのものについて明電流Lおよび暗電流Dを測定
した。この図からも明らかなように、この密着型イメー
ジセンサでは、明電流は10-9A、量子効率1の飽和レベ
ルであるのに対して暗電流は10-13A台で明暗比は約104
であり、良好な光電変換特性を示しており、共通電極で
ある金属電極側に正バイアスをかけて使用することがで
き、デバイス設計の自由度が増大する。
また、各素子の特性は極めて安定しており、ビット毎の
出力のばらつきもほとんどなく均一な出力特性を呈して
いる。
更に本発明の密着型イメージセンサによれば、アニール
処理により光電変換層を透光性電極と同様にパターニン
グすると共に、ドライエッチングによって劣化したとみ
られる光電変換層を透光性電極との接合特性を向上せし
め、透光性電極側から光電変換層への電子の注入を抑制
するバリアを形成するようにしているため、良好な特性
を呈することができるものと考えられる。
なお、実施例では、透光性電極の間隙部における光電変
換層を完全にエッチングするようにしたが、透光性電極
との接合部の表面を軽くエッチングする程度でもよい。
また、アニール工程は、特性の向上および安定化のため
に極めて有効ではあるが、省略することも可能である。
加えて、金属電極、光電変換層、透光性電極の各層の構
成材料としては実施例に限定されることなく適宜変更可
能であることはいうまでもない。
〔効 果〕
以上説明してきたように、本発明によれば、金属電極と
透光性電極とによって光電変換層を挟んでサンドイッチ
構造の光電変換素子を配列してなるイメージセンサにお
いて、透光性電極側を各素子毎に分割形成せしめられる
個別電極とすると共に、該個別電極の間隙部に相当する
部分の少なくとも表面を除去するようにしているため、
共通電極である金属電極側に正バイアスを印加して使用
することができ、ビット毎の出力特性が均一で明暗比の
高いものを得ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
第1図(a)(b)および(c)は、本発明実施例の密
着型イメージセンサを示す図、第2図(a)乃至(d)
は同密着型イメージセンサの製造工程図、第3図は同密
着型イメージセンサのI−V特性を示す図である。 1……ガラス基板、2……金属電極、3……光電変換
層、4……透光性電極、R……レジスト。

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】基板上に形成された金属電極と、透光性電
    極とによってi層からなる光電変換層を挟んだサンドイ
    ッチ構造の光電変換素子を複数個配列せしめ、前記光電
    変換層と前記透光性電極との間にショットキー接合を形
    成してなるショットキー接合型のイメージセンサにおい
    て、 前記透光性電極側が、各素子毎に分割形成せしめられた
    個別電極を構成すると共に、 前記個別電極の間隙部に相当する部分に位置する前記光
    電変換層を、前記透光性電極側から1部または全部、前
    記透光性電極の形状と同様に除去してなることを特徴と
    するイメージセンサ。
  2. 【請求項2】前記光電変換層は水素化アモルファスシリ
    コン(a−Si:H)i層から構成されていることを特徴と
    する特許請求の範囲第(1)項記載のイメージセンサ。
  3. 【請求項3】前記金属電極は、クロム(Cr)、ニクロム
    (NiCr)、タングステン(W)、タンタル(Ta)のいず
    れかから構成されていることを特徴とする特許請求の範
    囲第(1)項又は第(2)項記載のイメージセンサ。
  4. 【請求項4】前記透光性電極は、酸化インジウム錫(IT
    O)、酸化錫(SnO2)のいずれかから構成されているこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第(1)項または第
    (2)項記載のイメージセンサ。
  5. 【請求項5】絶縁性の基板上に金属電極、i層からなる
    光電変換層、透光性電極を順次積層せしめたサンドイッ
    チ構造の光電変換素子を複数個配列せしめ、前記光電変
    換層と前記透光性電極との間にショットキー接合を形成
    してなるショットキー接合型のイメージセンサにおい
    て、 前記透光性電極側が、各素子毎に分割形成せしめられた
    個別電極を構成すると共に、 前記個別電極の間隙部に位置する前記光電変換層を前記
    透光性電極のパターン形状と同一パターン形状をなすよ
    うに除去してなることを特徴とするイメージセンサ。
  6. 【請求項6】絶縁性の基板上に金属電極、i層からなる
    光電変換層、透光性電極を順次積層せしめ、透光性電極
    側を素子毎に分割形成せしめられた個別電極としたサン
    ドイッチ構造の光電変換素子を複数個配列せしめ、前記
    光電変換層と前記透光性電極との間にショットキー接合
    を形成してなるショットキー接合型のイメージセンサの
    製造方法において、 金属電極を一体的に形成する工程と 光電変換層としての水素化アモルファスシリコンi層を
    堆積する工程と、 続いて透光性電極を形成するための透光性導電層として
    酸化インジウム錫(ITO)または酸化錫(SnO2)を堆積
    する工程と、 該透光性導電層を個別にパターニングするとともにさら
    にこのパターニングで用いたマスクを用いて前記光電変
    換層の少なくとも1部をフォトリソ法によりパターニン
    グする工程とを 含むことを特徴とするイメージセンサの製造方法。
  7. 【請求項7】前記パターニング工程は、大気中で前記基
    板を熱処理するアニール工程とを含むことを特徴とする
    特許請求の範囲第(6)項記載のイメージセンサの製造
    方法。
  8. 【請求項8】基板上に形成された金属電極と、透光性電
    極とによってi層からなる光電変換層を挟んだサンドイ
    ッチ構造の光電変換素子を複数個配列せしめ、前記光電
    変換層と前記透光性電極との間にショットキー接合を形
    成してなるショットキー接合型のイメージセンサにおい
    て、 前記透光性電極は、酸化インジウム錫(ITO)、酸化錫
    (SnO2)のいずれかから構成されており、 前記透光性電極側が、各素子毎に分割形成せしめられた
    個別電極を構成すると共に、 前記個別電極の間隙部に相当する部分に位置する前記光
    電変換層を、前記透光性電極側から1部または全部、前
    記透光性電極の形状と同様に除去せしめられ、 前記金属電極が共通電極を構成し、正バイアスが印加せ
    しめられてなることを特徴とするイメージセンサ。
JP61211897A 1986-09-09 1986-09-09 イメ−ジセンサおよびその製造方法 Expired - Lifetime JPH0746721B2 (ja)

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