JPS58108770A - イメ−ジセンサ - 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】 本発明は可視光信号を電気信号に変換するセンサ部が非
晶質材料で形成されたホトダイオード又は太陽電池から
なるイメージセンサに関する。

本発明は該センサ及びもれ電流防止ダイオードを同時に
形成できる構造を提供するものである。　　　　′従来
ファクシミリ送信機の光電変換系には、ＣＣＤあるいは
ｌ１１０８などの工Ｃセンサが使用されている。

しかしセンサが小型・高密度であるためレンズ２− 光学系により原稿を縮少させる必要があシ、装置の小型
化が困難でしかも高価格である欠点を有している。

そこで硫化ガドミウム（Ｃｄ８　）や非晶質シリコンの
光導電素子や非晶質シリコンのホトダイオード等を用い
、導光用に集来性光ファイバー素子等を用いるイメージ
センサの研究が進められている。

Ｃ（ｌ　Ｓは感度が高く、大面積化が容易である反面、
膜の均一性が悪い、緑色から赤色の光に対する感度が低
い、光のオン・オフに対する応答速度が遅い、毒性を有
する等種々の欠点を有している。

非晶質シリコン旧材を用いたイメージセンサ−は前記欠
点を有し々い優れたものであるが、従来、もれ電流防止
用ダイオードを別途に設けてる必要があシ、製作が複雑
となり価格が高くなるという欠点を有している。最近、
非晶質シリコンを光導電素子として用いたイメージセン
サにおいてもれ電流防止ダイオードをセンサと同時に形
成できる構造のイメージセンサが提案されているが、非
晶３− 質シリコンを光導電素子として用いる場合超高速の読み
出しく１ドツト／２〜３音８以上）の用途には用いるの
は困難とされており、超高速用としては非晶質シリコン
ホトダイオード又は丸陽電池が有望であるが、従来、も
れ電１流防止ダイオードを別途に設ける必要があった。

本発明はかかる欠点を除去するもので、本発明によれば
、もれ電流ダイオードセンサと同時に形成する事によっ
て低価格で特性の優れたイメージセンサが提供できる。

以下、イメージセンサの動作について簡単に説明する。

第１図はイメージセンサの等価回路を示す図でＲＲ・・
・Ｒｎは共通電極、Ｃ１，Ｃ２・・・１’　　＋　　　
　　２ Ｃｍは個別電極、Ｄ　Ｉ　、　Ｄ　２１１　＠　＠　Ｄ
　ｒｎ　、　Ｄ　ｖ　、　Ｄ２２・・ｌ１９ｒＬ２．・
・Ｄ　ｍｎはもれ電流防止ダイオード、　Ｙｌｌ、　ｙ
２１”　ｅ　７９Ｍ、１　　、　”１２＋”　ｒ７７１
２＠”　ｒｌｎ　”・ｒｍ、ｎはホトダイオード又は太
陽電池、Ｆ＋１は負荷抵抗、Ｅは電源である。電源Ｅは
不要となる事もある。

４− ｒｌ・・ｒ′ｎｈ上に集束光ファイバー等によシ導光さ
れた画像がｒｌ・・ｒｍｎによシミ気信号に変換される
。このとき、共通電極Ｒ１をオンし、個別電極Ｃ，，Ｃ
２・・ｃｍを順次オンすることにより、ｒｌ・・ｒｒｎ
、ｎの出力信号が検知される。以下これを繰シ返し、１
走査分の信号を得ていく。必要に応じて、電源Ｅにより
ｒｌ　・・ｒｒｎ、ｎに電圧が印加される。このとき、
もれ電流防止ダイオードはたとえばＲ１，Ｃ，をオンし
ｒｌｌの出力を取シ出す時、ｒ２１・φ、γｍｎによる
種々出力がｒｌｌの出力に加算されるのを防ぎ、正確な
ｒｌｌの出力を取り出す働きをする。

以下、実施例にもとづいて本発明について詳しく説明す
る。

第２図は本発明によるイメージセンサの具体的な構造を
示す図で、２１はガラス等の絶縁基板、２２は共通電極
、２３は非晶質層、２４は個別電極、２５は基台、２６
は絶縁フィルム、２７はカバー、２８は共通リード線、
２９は上部配線、３０は個別信号電極である。本実施例
では該個別電極５− お、該個別信号電極３０及び該両電極間にはさまれた非
晶質シリコン層を光センサ部、該共通電極２２、該個別
信号電極３０及び該両電極間にはさまれた非晶質シリコ
ン層をもれ電流防出ダイオードとし、該共通電極を可視
光を遮光し、導電性のアルミニウム、白金、金ニッケル
、鉄、銅、モリブデン、ロジウム、インジウム、ニクロ
ム、金クロム、スズ、イリジウム等の金属を蒸着し作製
した。又はあらためて、もれ電流防止ダイオード部を遮
光性のモールド材等でおおっても良い。

又、個別信号電極も上記と同様の金属、又は酸化スズ、
酸化インジウムスズ、酸化インジウム等の導電性酸化物
で作製した。

本実施のイメージセンサは個別電極側から光信号が入射
する構造なので、少々くともセンサ部である個別電極は
酸化スズ、酸化インジウムスズ、酸化インジウム等の透
明電極で作製し、他は前記の導電性材料で作製した。

又、本実施例では非晶質層５として以下に示した製造方
法による非晶質シリコンを用いた。

６一 第３図は第２図中破線！での断面図であり、３】はガラ
ス基板、３２は個別信号電極、３３は非晶質シリコン層
、３４は共通電極、３５は前記透明導電材料で形成した
個別電極、３６は前記導電材料で形成した個別電極１．
Ｄはもれ電流防止ダイオード部、Ｓけセンサ部、ｈｒは
光信号である。

又、該非晶質シリコン層は水素、アルゴン、ヘリウム、
ネオン、アルゴン、キセノン等をベースガス及びキャリ
アーガスとして、モノシラン、シクロルミラン、四弗化
シラン、ジボラン、ホスフィン、アルシン、等の所定ガ
スを導入して所定の内圧とし、該真空槽内におけるグロ
ー放電を行なうプラズマＣＶＤ法によシ作成した。具体
的には第４図に示すプラズマＣＶＤ装置より作成した。

４１は真空槽、４２は高周波電極、４３はイメージセン
サ基板、４４は基板支持用対向電極で、膜の均一性を良
くするため回転する、４５は加熱用ヒーター、４６は高
周波用マツチングボックス、４７は４メガヘルツ又は１
３．５６メガヘルス高周波電源、Ｇはガス、Ｐは刊気系
、矢印はガスの流れを示す。

７− その主たる製造条件を第１表に示す。

該真空槽内にシラン、及び水素を導入し、前記条件によ
って基板上に析出する非晶質シリコン層をｉ層、又該ガ
ス以外に、ホスフィン又はアルシンを導入し析出する非
晶質シリコン層をｎ層、ジボランを導入して析出する層
を非晶質シリコ２２層と呼ぶ、該ｉ　、ｎ、及びＰ層を
作成するそれぞれのガス条件を第２−表に示す。

第２表　　’　＋　”　ｐ　ｊ’層のガス流量条件８− このとき、特性の優れた層を作成するには４層力らば（
シラン流量）／（水素流量）の値を０゜００５〜Ｑ、５
　、　ｎ層ならば（ホスフィン流量又はアルシン流量）
／（シラン流量）の値を１×ｌＯ〜０゜１．ｐ層ならば
（ジボラン流量）／（シラン流量）の値を１〜１０−６
〜０．１にする事が肝要である。該ｉ、ｎ、ｐ層を組み
合せる事により、前記センサ部及びもれ電流防止ダイオ
ード部のそれぞれ非晶質層は作成され、その最適な組み
合せは基板側から、Ｐｉｎ、ｉｎ、ｎｉｐ、ｎｉ、ｐｎ
、ｎｐ等があげられる。又ｐ層及びｎ層のそれぞれの層
のジボラン、ホスフィン又はアルシンのガス量は作成時
、一定でなくても良く、徐々又は急激にその流量を増減
しても良い。又、水素の代シにヘリウム、ネオン、アル
ゴン、キセノン等、シランの代わＤＫジグロルシラン、
四弗化シラン、ダイシラン、トラシラン等を用いても良
い。

この様にして作成されたセンサ部はホトダイオード又は
太陽電池特性を有する。第５図に該センサ部に波長６３
２８Ａ　、出力１ｍＷのヘリウムネオンレー９− ザーを照射した時のセンサ出力特性を示す。工は電流、
■は電圧であシ、電流方向はダイオードの逆方向にとっ
た。図に示す様に光入射によシ大きな光電流が検出され
る上に、ダイオードの逆方向に−１＋１〜−８ｖ程度電
圧を印加しない限シ、破壊電圧に到達せず優れた特性の
ホトダイオード又は太陽電池が得られた。又、もれ電流
防止ダイオードの特性を第６図に示す、工は電流、■は
電圧であり、電流方向はダイオードの順方向である。図
に示す様に、破壊電圧が−Ｉｆ）　Ｖと高く、整流比が
６ケタ以上あり、その上逆方向電流が］　Ｘ　］ｌＩ　
　％２と非常に少なく優れたもれ電流防止ダイオードが
得られた。

第２図に本実施例のイメージセンサの応答特性図を示す
。ａは光が入射している時、ａｌは光が入射していない
時を示し、ｂはこのときの本実施例のイメージセンサの
出力特性、Ｃは２音８の時間巾、ｔは時間を示す。図に
示す通シ、本発明によるイメージセンサは応答速度が１
ｍ８以下と超高速である。

−Ｈ滲− 又、本発明は光信号が個別電極側から入射するものに限
るものでなく、個別信号電極側からでも良い、又、個別
電接、個別信号電極側び該両電極間にはさまれた非晶質
シリコン層をもれ電流防止ダイオードとし、共通電極、
個別信刊電極及び該両電極間にはさまれた非晶質シリコ
ン層をセンナ部としても同様の効果が得られる。又、非
晶質シリコンはスパッタリング法、イオンプレーテング
法によって作成してもよい。又、シランの代わ如にゲル
アン又はゲルアンとシランの混合ガスを用いプラズマＣ
ＶＤ法によってそれぞれ非晶質ゲルマニウム、非晶質シ
リコンゲルマニウム等を非晶質層に用いれば長波長光に
感度の優れたイメージセンサが得られる。

本発明によれば超高速のもれ電流防止ダイオード付のイ
メージセンサが安価に得られ、ファクシミリ等に応用で
き有用である′。。

【図面の簡単な説明】

第１図はイメージセンサの等価回路図である。 第２図は本実施例のイメージセンサの概要図である。 第３図は本実施例のイメージセンサの断面図である。 第４図は本実施例のイメージセンサの非晶質層の製造装
置である。 第５図は本実施例のイメージセンサのセンサ部の出力特
性図である。 第６図は本実施のイメージセンサのもれ電流防止ダイオ
ードの特性図である。 第７図は本実施例のイメージセンサの光応答特性図であ
る。 以　　　上 出願人　株式会社諏訪精工舎 第１図 第２図 第３図 第４図 手続補正書（自発） 昭和５８年３月２２日 １、事件の表示 昭和５６年特許願第　２０７！５７０号２、発明の名称 イメージセンサ ３、補正をする者 手続補正書（自発） １、　特許請求の範囲を別紙の如く補正する。 ２、　明細書　２負１１行目〜同１５行目「センサ部が
非晶質材料で形成されたホトダイオード又は太陽尾醜か
らなるイメージセンサに関する。」　とあるを、 「センサ部が非晶質材料で形成されたイメージセンサに
関する。」　に補正する。 ３　明細書　４負２行目 「（１ドツト／２〜５ｍθ以上）」　とあるを、 １（１ドツト／２〜５ｍｓ以下）」　に補正する。 ４、　明細書　４負４竹目〜同５？Ｔ目［非晶質シリコ
ンホトダイオード又は太陽醒ｎハが有望であるが、」　
とめるを、 ［非晶質シリコンから成るイメージセンサが有望である
が、」　に補正する。 ５、　明細書　４真下から５ｈ目 　２− ［ホトダイオード又は太陽Ｗｌ池、Ｒ１は負」とあるを
、 「ホトダイオード又は光導醒素子、Ｒ１は負Ｊに補正す
る。 ＆　明細書　６頁２ｈ目 ［シリコン層を光センサ部、該共通暇極２２．」とある
を、 ［シリコン層をイメージセンサ部（又は略シてセンサ部
）、該共通電極２２」　に補正する。 ｌ　明細書　６頁下から２？′Ｔ目から同１行目「又、
本実施例では非晶質層２５として以下に示した製造方法
による非晶質シリコンを用いた。」　とあるを、 削除する。 ａ　明細書　９頁８′ｒ′１目〜１０竹目［風流防止ダ
イオード部のそれぞれ非晶質層は作成され、その最適な
組み合せは基板側からＰｉｎ、ｉｎ、Ｊ　　とあるを ［電流防止ダイオード部における非晶質層を形成する。 その最適な組み合せは基板側から　６　− ｐｉｎ、ｉｎ、Ｊ　　に補正する。 ９　明細書　１０頁下がら２ｈ目 「応８速度が１ｍ８以下」　とあるを １一応答速度が０１ｍ８以下」　に補正する。 ０　明細ダ４°　１１頁１ｏ行目 １−ゲルつ′ンヌはゲルアンとシラン」　とあるを、 「ゲルマン又はゲルマンとシラン」　に補正する。 以　　　上 代理人　最　上　　　務 −４＝ 特許請求の範囲 １．　絶縁基板上に上下電極有し、該上下電極間に非晶
質層から成るイメージセンサにおいて、該非晶質層及び
該上下電極から成るもれ電流防止ダイオードを有する事
を特徴とするイメージセンサ。 ２、　上記もれ電流防止ダイオードを遮光した事を特徴
とする特許請求の範囲第１項記載のイメージセンサ。 デ；信号取り出しＮｉとした事を特徴とする特許請求の
範囲第１・２項記載のイメージセンサ。 ４、−上記非晶質層を非晶′１シリコン、非晶質ゲルマ
ニウム非晶ｆｆシリコンゲルマニウムで形成シた事を特
徴とする特許請求の範囲第１．２．　３項記載のイメー
ジセンサ。 ５　上記非晶質を非晶質シリコン又は非晶質ゲルマニウ
ムに周期律表第ｖ−ｂ族を混入した層（９層）０周期律
表第■−１〕族を涙入した層（ｐ１１１４　）　、該第
ｖ−ｂ族並び第ｍ−ｂ族のどちらも混入しないｊ−（１
層）のいづれが又は２層以上を組み合せた事を特徴とす
る特許請求の範囲第１．２゜６．４項記載のイメージセ
ンサ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、絶時基板上に上下電極有し、該上下電極間に非晶質
   層を有するイメージセンサにおいて、該非晶質層及び該
   上下電極から成るもれ電流防止ダイオードを有する事を
   特徴とするイメージセンサ。 ２゜上記もれ電流防止ダイオードを遮光した事を特徴と
   する特許請求の範囲第１項記載のイメージセンサ。 ３、上記もれ電流防止ダイオード下又は上部電極並び上
   記セ／す下部又は上部電極を電気的に接続し、かつ該も
   れ電流防止ダイオード上部又は下部電極並び該センサ上
   部又は下部電極を光信号取り出し電極とした事を特徴と
   する特許請求の範囲第１゜２項記載のイメージセンナ。 ４、上記非晶質層を非晶質シ１ｙコン、非晶質ゲルマニ
   ウム非晶質シリコンゲルマニウムで形成した事１− を特徴とする特許請求の範囲第１．２．３項記載のイメ
   ージセンサ。 ５、上記非晶質を非晶質シリコン又は非晶質ゲルマニウ
   ムに周期律表第Ｖ−α族を混入した層（ｎ層）２周期律
   表第ｍ−α族を混入した層（Ｐ層）。 該第Ｖ　−ａ族並び第■−α族のどちらも混入しない層
   （４層）のいづれか又は２層以上を組み合せた事を特徴
   とする特許請求の範囲第１．２，３゜４項記載のイメー
   ジセンサ。