JPS5863164A - 光読取り素子 - Google Patents
光読取り素子Info
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- JPS5863164A JPS5863164A JP56161950A JP16195081A JPS5863164A JP S5863164 A JPS5863164 A JP S5863164A JP 56161950 A JP56161950 A JP 56161950A JP 16195081 A JP16195081 A JP 16195081A JP S5863164 A JPS5863164 A JP S5863164A
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices 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; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/08—Semiconductor devices 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; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof in which radiation controls flow of current through the device, e.g. photoresistors
- H01L31/09—Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation
- H01L31/095—Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation comprising amorphous semiconductors
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は光導電層としてアモルファスシリコンを用い上
部透明電極、下部金属電極を有するサンドイッチ型−次
元イメージセンサ−の構造に関し、特に下部金属電極層
から注入されるキャリヤーをブロッキングするために金
属電極表面を酸化処理してなる光読取り素子に関する。
部透明電極、下部金属電極を有するサンドイッチ型−次
元イメージセンサ−の構造に関し、特に下部金属電極層
から注入されるキャリヤーをブロッキングするために金
属電極表面を酸化処理してなる光読取り素子に関する。
現在非晶質イメージセンサ−としてａａｓ−ｏａＳｅ糸
、Ｓθ−Ｔｅ−Ａｓ系センサーが開発されているが０ｄ
Ｓ−ＯｄＳｓ系では光応答速度が遅くまたＳ ｅ −Ｔ
ｅ −Ａ ａ系では低い温度で結晶化してしまう事な
どの問題があり、良好な素子を得ることは難しい。そこ
でこれらの問題を解決する新材料として非晶質シリコン
が開発され、イメージセンサ−に応用されてきている。
、Ｓθ−Ｔｅ−Ａｓ系センサーが開発されているが０ｄ
Ｓ−ＯｄＳｓ系では光応答速度が遅くまたＳ ｅ −Ｔ
ｅ −Ａ ａ系では低い温度で結晶化してしまう事な
どの問題があり、良好な素子を得ることは難しい。そこ
でこれらの問題を解決する新材料として非晶質シリコン
が開発され、イメージセンサ−に応用されてきている。
従来の方法による同一基板上に一組の電極対を設けその
電極対にまたがって光導電体を配置するいわゆるプレナ
ー型アモルファスシリコンイメージセンサ−では光応答
速度が遅く例えば高速モードファクシミリでの使用は不
可能である。これはプレーナー型では電極対の間かくを
広くとる為エレクトロン等のキャリヤーの移動に時間が
かかる為であって、この欠点をとり除いたサンドイッチ
型構造のセンサーではバイアス電圧印加時ベース電極（
通常接地されている）からの電荷注入があり暗電流がＳ
／Ｎ比を下げてしまう欠点がある。
電極対にまたがって光導電体を配置するいわゆるプレナ
ー型アモルファスシリコンイメージセンサ−では光応答
速度が遅く例えば高速モードファクシミリでの使用は不
可能である。これはプレーナー型では電極対の間かくを
広くとる為エレクトロン等のキャリヤーの移動に時間が
かかる為であって、この欠点をとり除いたサンドイッチ
型構造のセンサーではバイアス電圧印加時ベース電極（
通常接地されている）からの電荷注入があり暗電流がＳ
／Ｎ比を下げてしまう欠点がある。
暗電流を押さえる為にアモルファスシリコンと金属電極
との間に新たな絶縁膜（例えばシリコン酸化膜窒化膜等
）を設ける方法が知られている。しかし絶縁膜を均質均
厚に成形することが蹄しく、そのため素子特性が左右さ
れるという欠点を有していた。
との間に新たな絶縁膜（例えばシリコン酸化膜窒化膜等
）を設ける方法が知られている。しかし絶縁膜を均質均
厚に成形することが蹄しく、そのため素子特性が左右さ
れるという欠点を有していた。
この発明は一次元イメージセンサニと”して光導電層に
非晶質シリコンを用い、上部透明電極と下部金属電極で
前記非晶質シリコン層を挾んだいわゆるサンドイッチ型
構造とし、特に下部金属電極表面を酸化し非晶質シリコ
ン）ｖｊとの界面に酸化膜を設けることにより高い明暗
比の信号を取り出すことが出来る一次元イメージセンサ
ーを提供するものである。
非晶質シリコンを用い、上部透明電極と下部金属電極で
前記非晶質シリコン層を挾んだいわゆるサンドイッチ型
構造とし、特に下部金属電極表面を酸化し非晶質シリコ
ン）ｖｊとの界面に酸化膜を設けることにより高い明暗
比の信号を取り出すことが出来る一次元イメージセンサ
ーを提供するものである。
即ち本発明に示した一次元イメージセンサーによれば、
センサーの構造をサンドイッチ型にする事により従来の
プレーナー型での光応答速度より１桁速い約３．５ ｍ
ｓで動作をさせる事が可能であり、また下部金属電極
表面を酸化することにより金属電極からの注入キャリア
をブロッキングし、その結果暗′峨流を低下し、高い明
暗比が得られもまた、金属表面の酸化は熱酸化、自然酸
化、陽極酸化等の方法で得られる為、新たな絶縁膜層（
例えばＳｉＯ２，８１３Ｎ４等）を作成するより簡単で
ばらつきのないものが得られる。
センサーの構造をサンドイッチ型にする事により従来の
プレーナー型での光応答速度より１桁速い約３．５ ｍ
ｓで動作をさせる事が可能であり、また下部金属電極
表面を酸化することにより金属電極からの注入キャリア
をブロッキングし、その結果暗′峨流を低下し、高い明
暗比が得られもまた、金属表面の酸化は熱酸化、自然酸
化、陽極酸化等の方法で得られる為、新たな絶縁膜層（
例えばＳｉＯ２，８１３Ｎ４等）を作成するより簡単で
ばらつきのないものが得られる。
以下、図面を参照して本発明の実施例を詳述する。
第１図では本発明による光読取り素子の断面図を示して
いる。ガラス基板１上に金ｍｍ極２を設け、その金属電
極表面を熱或いは陽極酸化等で、醸化金属Ｒ６を数十＾
成長させその上にアモルファスシリコン４を１μｍたい
積させさらにその上に透１ｆＪ電極５（例えば酸化スズ
（Ｓ ｎ ０２ ）を０ＶＤ（化学的気相成長）法等で
、１００〜１５０ｎｍ厚形成）をたい檀させたサンドイ
ンチ型構造である。
いる。ガラス基板１上に金ｍｍ極２を設け、その金属電
極表面を熱或いは陽極酸化等で、醸化金属Ｒ６を数十＾
成長させその上にアモルファスシリコン４を１μｍたい
積させさらにその上に透１ｆＪ電極５（例えば酸化スズ
（Ｓ ｎ ０２ ）を０ＶＤ（化学的気相成長）法等で
、１００〜１５０ｎｍ厚形成）をたい檀させたサンドイ
ンチ型構造である。
第２図では、その平面図を示し、前述の金属電極（２）
が読取り密度に従ってくし形状にパターニングされてい
てセンサ一部分となるのは、各層の重なり合った部分９
である。
が読取り密度に従ってくし形状にパターニングされてい
てセンサ一部分となるのは、各層の重なり合った部分９
である。
下部金属′電極を接地電位、上部透明電極に負のバイア
ス電位全印加し、アモルファスシリコンの光導電性によ
り光が入射した時下部金属電極（２）より電流を取り出
し、光信号を電気信号に変換する。この際金属酸化膜（
６）は金属電極（２）からのホールの注入に対するブロ
ッキング層になっており、これにより暗電流を低減し、
高い明暗比を得ることが出来る。
ス電位全印加し、アモルファスシリコンの光導電性によ
り光が入射した時下部金属電極（２）より電流を取り出
し、光信号を電気信号に変換する。この際金属酸化膜（
６）は金属電極（２）からのホールの注入に対するブロ
ッキング層になっており、これにより暗電流を低減し、
高い明暗比を得ることが出来る。
本発明を実施例により更に詳細に説明する。
下部金属゛重機にＡ１を用い読取密度に応じ、電極をく
シ形状にパターニングする。本実施例では８ピツト／
ｍ ｆｆ＋の読取り密度で全ピット＠Ｇ’１１０５Ｓビ
ットである。金属表面酸化膜層はパターニング後の電極
をベータ炉中でベークし、熱醗化膜を２０Ａ程度成長さ
せる。その上にアモルファスシリコンをグロー放電法に
より約１μｍ着膜し、光導電層とする。このアモルファ
スシリコンはノンドープの１型あるいは弱ｎ型あるいは
ボロンを微量（１０〜１０１０００ｐｐ ドープした
弱ｐ型の一層のみである。またアモルファスシリコン膜
を反応性スパッタリング法により製作してもよい。さら
にこの上に透明電極として工Ｔｏ（＃化インジウム膜）
または工ｎ ２０３ ＋Ｓ ｎ Ｏ２を例えば高周波ス
パッタで着膜し負バイアス印加電極とする。
シ形状にパターニングする。本実施例では８ピツト／
ｍ ｆｆ＋の読取り密度で全ピット＠Ｇ’１１０５Ｓビ
ットである。金属表面酸化膜層はパターニング後の電極
をベータ炉中でベークし、熱醗化膜を２０Ａ程度成長さ
せる。その上にアモルファスシリコンをグロー放電法に
より約１μｍ着膜し、光導電層とする。このアモルファ
スシリコンはノンドープの１型あるいは弱ｎ型あるいは
ボロンを微量（１０〜１０１０００ｐｐ ドープした
弱ｐ型の一層のみである。またアモルファスシリコン膜
を反応性スパッタリング法により製作してもよい。さら
にこの上に透明電極として工Ｔｏ（＃化インジウム膜）
または工ｎ ２０３ ＋Ｓ ｎ Ｏ２を例えば高周波ス
パッタで着膜し負バイアス印加電極とする。
上部透明電極に負バイアスを印加しておき各ビットの光
信号に応じて流れる電流を下部Ａ１電極 ５− から取り出す。
信号に応じて流れる電流を下部Ａ１電極 ５− から取り出す。
例えば像照射に先立って上部透明電極と下部金属電極間
にバイアス電圧を印加し電荷として蓄積する。この状態
で画像照射をおこなうと、光の当った部分のセンサーで
はアモルファスシリコンが導電性となりこの部分の電荷
はアースを通して放電する。これに対し、光の当らない
部分は元の電荷が残っている。この様な像微光の後、例
えば下部金属側端子を測定用端子（例えば電流計）側に
接続すればこの保持された電荷をとり出す事が出来、像
の読取りが完結する。この時下部Ａ１電極表面の酸化膜
層はＡ１電極からのホールの注入に対するブロック層と
なっており暗電流を押さえる効果を持ちその結果、高い
明暗比が得られる。
にバイアス電圧を印加し電荷として蓄積する。この状態
で画像照射をおこなうと、光の当った部分のセンサーで
はアモルファスシリコンが導電性となりこの部分の電荷
はアースを通して放電する。これに対し、光の当らない
部分は元の電荷が残っている。この様な像微光の後、例
えば下部金属側端子を測定用端子（例えば電流計）側に
接続すればこの保持された電荷をとり出す事が出来、像
の読取りが完結する。この時下部Ａ１電極表面の酸化膜
層はＡ１電極からのホールの注入に対するブロック層と
なっており暗電流を押さえる効果を持ちその結果、高い
明暗比が得られる。
この具体的な作用を従来の大型イメージセンサの等価回
路で説明するに、本発明の光読取素子１０は薗４図に示
す如くフォトダイオード１ａとコンデンサ１ｂの等価回
路で表わされる。
路で説明するに、本発明の光読取素子１０は薗４図に示
す如くフォトダイオード１ａとコンデンサ１ｂの等価回
路で表わされる。
即ち、その動作はあらかじめ電源５により電荷は例えば
コンデンサー１ｂに蓄えられ、この電荷 ６− は受光素子に入射した光量により中和又は残留する。次
にある一定期間毎にシフトレジスター１１によりＭＯ８
ＦＥＴ１２を順次ＯＮとしコンデンサー１ｂを再充電す
る。この時、ビット毎に流れる電流を出力端子１６にて
検出することにより光情報として読み出すこととなる。
コンデンサー１ｂに蓄えられ、この電荷 ６− は受光素子に入射した光量により中和又は残留する。次
にある一定期間毎にシフトレジスター１１によりＭＯ８
ＦＥＴ１２を順次ＯＮとしコンデンサー１ｂを再充電す
る。この時、ビット毎に流れる電流を出力端子１６にて
検出することにより光情報として読み出すこととなる。
特にバイアス電圧を上げて行った場合に大きな効果が表
われる。第６図にｈｌｒｙａ化層の有無の差異を示す。
われる。第６図にｈｌｒｙａ化層の有無の差異を示す。
実際の読取りの際の駆動バイアスは一５ｖであるがこの
時Ａ１酸化膜層を入れることによって明暗比を数倍から
数十倍、高めることが可能である。
時Ａ１酸化膜層を入れることによって明暗比を数倍から
数十倍、高めることが可能である。
例えば金属電極としてＡ１を用いたとき、酸化膜なしの
場合では（明暗比＜１０００）、これに対して酸化膜を
設けると（明暗比、５２０００）という結果が得られる
。
場合では（明暗比＜１０００）、これに対して酸化膜を
設けると（明暗比、５２０００）という結果が得られる
。
また別の実施例では下部電極としてＡ１の代りにＯｒを
用いた構造とする。Ｏｒの場合Ａ１に比して金属表面の
フラットさが高くＯｒ上に着膜されたアモルファスシリ
コン膜の表面状態も良好で構造では暗電流がＡｌを用い
た場合よりも更々低くなり明暗比（明暗比２３０００）
より高くなる。
用いた構造とする。Ｏｒの場合Ａ１に比して金属表面の
フラットさが高くＯｒ上に着膜されたアモルファスシリ
コン膜の表面状態も良好で構造では暗電流がＡｌを用い
た場合よりも更々低くなり明暗比（明暗比２３０００）
より高くなる。
上述の実施例では倒れも酸化膜層は下部金属電極を直接
熱酸化、あるいは陽極酸化等の強制酸化を用いて作成し
たが自然酸化或いは各種酸化剤を用いてもよい事は熱論
である。
熱酸化、あるいは陽極酸化等の強制酸化を用いて作成し
たが自然酸化或いは各種酸化剤を用いてもよい事は熱論
である。
即ち、本発明は下部金属電極表面に酸化膜層を設ける事
により下部金属電極からのホールの注入をブロックする
ことができ高い明暗比を得ることができる。
により下部金属電極からのホールの注入をブロックする
ことができ高い明暗比を得ることができる。
また、センサー構造がサンドインチ型であるため光入力
信号に対して速い応答性を持ち、高速動作が可能な高速
モードファクシミリの読取装置として利用することがで
きる。
信号に対して速い応答性を持ち、高速動作が可能な高速
モードファクシミリの読取装置として利用することがで
きる。
さらに下部電極としてＡｌを用いる場合、Ａ１酸化膜層
の存在によりＡ１−５１間の反応（共晶等の結晶化など
）を防ぐことができ良好なａ −Ｓｉ層を得ることがで
きる。
の存在によりＡ１−５１間の反応（共晶等の結晶化など
）を防ぐことができ良好なａ −Ｓｉ層を得ることがで
きる。
第１図は本発明による光読取り素子部分断面図。
第２図は第１図の部分平面図を示す。
第６図はＡｌ酸化膜層の有無による明暗電流特性図。
第４図は従来の大型イメージセンサの等価回路図。
図中符号。
１・・ガラス基板 ２・・金属電極６・・金属酸化
膜 ４・・アモルファスシリコン５・・透明電極
６・・金Ｊ！４電極７・・アモルファスシリコン ８・・透明電極 ９・・センサ一部 ９− 第１図 第２図
膜 ４・・アモルファスシリコン５・・透明電極
６・・金Ｊ！４電極７・・アモルファスシリコン ８・・透明電極 ９・・センサ一部 ９− 第１図 第２図
Claims (1)
- ガラス基板上に複数の金属電極を設け、該金属電極表面
に酸化膜を形成し、その上にアモルファスシリコン、さ
らに最上部に透明電極を積層してなることを特徴とする
光読取り素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56161950A JPS5863164A (ja) | 1981-10-13 | 1981-10-13 | 光読取り素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56161950A JPS5863164A (ja) | 1981-10-13 | 1981-10-13 | 光読取り素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5863164A true JPS5863164A (ja) | 1983-04-14 |
Family
ID=15745125
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56161950A Pending JPS5863164A (ja) | 1981-10-13 | 1981-10-13 | 光読取り素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5863164A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59229860A (ja) * | 1983-05-23 | 1984-12-24 | Fuji Xerox Co Ltd | 光電変換素子およびその製造方法 |
| JPS60225464A (ja) * | 1984-04-24 | 1985-11-09 | Hitachi Ltd | イメ−ジセンサとその製造方法 |
| JPS6212157A (ja) * | 1985-07-09 | 1987-01-21 | Fuji Xerox Co Ltd | イメ−ジセンサ |
| JPS6274347U (ja) * | 1985-10-29 | 1987-05-13 | ||
| US4996438A (en) * | 1988-08-24 | 1991-02-26 | Hitachi, Ltd. | Line image sensor with controlled photosensitivity |
| US5449924A (en) * | 1993-01-28 | 1995-09-12 | Goldstar Electron Co., Ltd. | Photodiode having a Schottky barrier formed on the lower metallic electrode |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5548976A (en) * | 1978-10-04 | 1980-04-08 | Hitachi Ltd | Photoelectric conversion element |
| JPS56103477A (en) * | 1980-01-21 | 1981-08-18 | Hitachi Ltd | Photoelectric conversion element |
-
1981
- 1981-10-13 JP JP56161950A patent/JPS5863164A/ja active Pending
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