JPS5897862A - 密着型イメ−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、ファクシミリ等の原稿読取装置の小製化、低
価格化のために、その読取部に使用される密着型イメー
ジセンナに関する。

近年ファクシミリ等の原稿続版装置に詔いて、従来のＣ
ＯＤイメージ七ンサンナ比べ光学系の小製化と、低価格
が計れる原稿面と受光素子が１対１に対応した蜜着庭イ
メージセンナの開発が盛んになりている。このような密
着型イメージセンナ４ＣＩｌ！用される光電変換材料と
しては、すぐれた光電変換特性を南し、かつ大面積に一
様に形成できることが必要である。この目的を達成する
材料として、砒素−セレンーテルル系アモルファス半導
体や硫化カドミウム、セレン化カドミウム等が現在研究
側発生であるが、これらの材料は砒素、カドミウム、セ
レン等の公害物質が含まれていたり、熱的安定性が悪い
などの問題点かありた。

一方、低価格太陽電池用材料として最近注目されている
非晶質シリコンは、すぐれた光導電材料であり、すでに
太陽電池の他、電子写真や撮儂用ビジコンへの応用研究
が開始されている。この非Ｊ＆ｊｔシリコンは通常モノ
シランのグロー放電分解またはシリコンの反応性スパッ
ターで形成され、大面積で均一な薄膜が容易に得られる
こと。また構成物質は無公害なシリコンと水素であるこ
と等の特長を有する。非晶質シリコンを密着型イメージ
センサ屹応用する場合には、非晶質シリコンの暗時の抵
抗率が１０９〜１０１２Ω国と比較的高いことと、非蓄
積製センサーに応用されている硫化カドミウム等に比べ
、光導電率が小さいことから蓄積型で駆動する方が有利
である。

上記蓄積型センサの動作原理を第１図に示す等価回路を
Ｉｌ！りて説明する。図中２．３．４．５でセンサの等
価回路を表わし、２は電極間容量、３は後述するｌ１ｆ
ｉ性接触を表わすダイオード、４は漏れ電流を表わす抵
抗、５は光電流を表わす電流源である。まずスイッチ６
を閉じてセンナ容量２に電荷を蓄積し、次にスイッチ６
を開き、原稿からの光が当ることによつて、発生した光
電流５で一定時間、先にセンサ容量２に蓄積した電荷を
消す、そして、再びスイッチ６を閉じれば、読取り抵抗
７を流れる電流の大小を貌象り端子８から読取ることが
できる。このとき、センサに当りた光が弱ければセンナ
容量上の電荷の変化は小さく読取り時に抵抗７を流れる
電流は小さくなり、逆に光が強ければ電流値は大きくな
る。以上の動作をくり返すことにようて、信号の読取り
が行なわれているわけである。

上記動作原理から明らかなように、蓄積型のセンサの場
合、電荷保持のために、非常に高い抵抗率が贅求される
。この抵抗率は実用的には１０１３〜１０１４Ω−１で
あるとされている。従りて１０１〜１０１２Ω−国の抵
抗率を持つ非晶質シリコンをイメージセンサとして使う
ため蕃こは、更に見かけ上の抵抗率を大きくするために
、電極からの電荷の注入を阻止したブロッキング構造に
する必要がある。

そこで、この電極からの電荷の注入を阻止するために、
電子に対するブロッキング層としてＰ星非晶質シリコン
、正孔に対するブロッキング層としに考案した。

「しかるに、上記構造だけでは以下に述べるような電荷
のもれに対する対策が不十分になる場合があった口」 本発明は、このような電荷保持特性の不完全性をなくし
、同時に電荷保持に必要な容量の増大を実現したもので
ある。以下第２図に示す、従来のセンサ構造と、本発明
の２つのセンサ構造を用し１て、本発明のセンナ構造の
有用性を説明する。第２図（１）は、先に考案したセン
ナ構造を示しており、９はガラス等の透明絶縁基板、１
０４ｉ透明電極、１１は遮光層となる金属電極、１３は
透明絶縁膜、１４１ｉ高抵抗非晶質シリコン、１５はＰ
型非晶質シリコン、１６は上部個別電極である。信号光
は透明絶縁基板側から入射し、センサの受光部は、照光
電極１１で幅を決められた透明電極の窓の部分となる。

この構造のセンサの場合、光電流は１４の高抵抗非晶質
シリコン中の実線で示した矢印の経路を流れ、暗電流は
実線の部分と点線の部分を過って流れる。

従りて、受光に必要な部分以外からの漏れ電流力１大き
く、電荷保持に問題が生じてくるわけである。

この問題の簡単な解決法としては、受２ｓ子として必要
な部分以外の体積を小さくすること力Ｓ考えられるが、
素子の強度や製造プロセスの点力）ら、あまり小さくす
ることはできない。また、Ｊ＼さくすれば、電荷保持に
必要な容量も小さくなるとも）うことになる。そこで、
本発明−のセンサで（よ第２図（ｂ）、（Ｃ）に示す様
に、新たに、絶縁層を挿入し、暗電流を減少させる。ま
た電荷保持に必要な容量力５小さく問題であれば、缶）
に示すように、上部電極と、従来型のものに比べ長くの
ばした遮光用金属電極との間に、この絶縁膜を介してコ
、ンデ、ンサを形成し、センナの容量を増加させるよう
にする。

また、同時に、低抵抗なＰＭ！非晶質シリコンをメサエ
ッチすることによって素子間分離を完全に行ない、素子
間の漏れ電流を減少させている。この新たに挿入した絶
縁膜は、材質としてはセンサの受光面に使りたＳ　ｉ　
ＢＨ３や５１０２等の透明絶縁層と同じでよく、これら
の材料は誘電率は非晶質シリコンより低いが抵抗は非常
に大きく、トンネル電流等が流れない程度の厚さまで薄
くできるため容量はかなり大きくとれることになる。こ
のように本発明のセンナ構造では光電流、暗電流ともに
、第２図（ｂ）、（ｅ）に示した実線の矢印の部分だけ
流れることになり、また上下の電極間の容量が増加し、
電荷の保持特性が大幅に改善される。また、Ｐ型非晶質
シリコン層をメサエッチすることによりて素子間の電荷
の漏れも大きく改善されることになる。

本発明の２ａｌ類の構造の一実施例をそれぞれ第３図、
第４図に示す。各図において、１７はガラス基板であり
、透明導電！ｌＸ１８として酸化スズ膜厚ｓｏｏ　Ｘ　
、遮光する働きと容量を増加させる働きを兼ねた電極１
９としてクロムｘｏｏｏＸｓ度つけである０尚、この透
明導電膜と遮光電極を付ける順序は逆でもさしつかえな
い。この下部電極を付けたガラス基板上ｌこ、第３図の
構造の場合、正孔のブロッキング層２１として、８Ｌｓ
Ｎａを２００Ｘ、抵抗率を上げるためボロンを２０ｐｐ
ｍドープした高抵抗非晶質シリコン２２を２．５μｍ、
電子に対するブロッキング層２３としてボロンを２５０
ｐｐｍドープした　ｐｍ非晶質シリコン層を０．３ｓｍ
形成する。この非晶質シリコン及びＳ　ｉ３　Ｎ４は、
シランあるいはシランと窒素、アンモニア等の気体を０
．０５〜５Ｔｏｒｒの圧力１こ保った装置内で、グロー
放電分解法で形成するが、シリコンの反応性スパッタ法
でも形成可能である。また高抵抗非晶質シリコン層には
、酸素又は酸素とボロンをドープした非晶質シリコン層
を用いてもセンナとしての機能をそなえていることが確
認されている。これらの基本センサ構造を形成した俵、
素子間の分離を行うために、不必賛なＰ型非晶質をメサ
エッチにより取除く。また暗電流の減少と、容量を増大
させる効果を兼ねた絶縁膜２０として、上記Ｓｉ、２〜
罠を約２０００　Ｘつける。この絶縁膜の厚さは１００
　Ｘ以上あれば効果があることが確かめられているが電
極間にはさんで容量をもたす場合には１ｏｏｏ　Ｘ以上
必要である。最後に、上部個別電極２４として、アルミ
ニウムを０．５μｍ蒸着し、１００ｍｍ　幅にエツチン
グ加工して、イメージセンナを構成する。尚、ビットが
８本１／ＩＩＩ　の場合電極間隔は２５μｍとなる。２
５は、原稿から、セルフォックレンズや１光フアイバア
レイを通して入ってきた信号光である。このようにして
形成されたセンナにおいては、信号を取り出すため長く
延ばされた上部個別電極２４と、絶縁膜加、下部遮光用
金属電極１９との間に容量ができ、見かけ上センナ素子
の容量が大きくなる。また、この絶縁層２０のため暗電
流が減少する。さらに、低抵抗層であるＰ型非晶質シリ
コン層がメサエッチによりて取除かれているため素子間
の分離がより完全に行なわれ、この３つの相乗効果によ
りて電荷の保持特性は大きく改善される。

第４図は本発明による仙の１つの実施例を示す。

図において２６はガラス基板であり、透明導電膜２７と
して酸化スズを膜厚５００　Ｘ　、遮光Ｍ２Ｂとして、
ククム電極を１０００Ｘ付着させる。その後リーク電流
減少のために、５ｉＯｚ　２９をａｏｏ　Ｘ形成し、受
光部分に付着しているｓｔｏｗをエツチング除去した後
、正孔のブロッキング層として５ｉｓＮ４３０を２００
　Ｘ、高抵抗非晶質シリコン層３１を２μｍ電子のブロ
ッキング層３２としてＰ型非晶質シリ゛コン層おを０．
３μｍ形成した後、個別電極３３を形成するＯさらに４
図ではＰ型非晶質シリコンをエツチングして、リーク電
流の減少を計っている。この実施例においても、前実施
例と同様に、窓以外に付着された絶縁膜のためにｓｅｔ
における１素子あたりのリーク電流が印加電圧１０Ｖに
おいて　従来のセンサーにおける４　Ｘ　１０−”Ａか
ら、Ｉ　Ｘ　１０−”Ａ　と大きく改善され、５５０側
１００ＬｘにおけるＳハは１０から４００へ大きく改善
されることが明らかになり、電荷保時特性が大きく改善
された。

以上の説明から明らかなように、本発明によれば、セン
ナ−素子中に絶縁膜を設け、暗電流を減少させ、容量を
増大させることにより、優れた電荷保持特性を示す密着
型イメージセンナが容易に得られる◎尚、付言すれば、
本発明の特徴である新たに付加した絶縁膜による暗抵抗
の減少並びに容量増大効果は、他の構造のイメージセン
ナにも容品に適用しうるものであることは明らかである
。

【図面の簡単な説明】

第１図は蓄積型イメージセンナの原理を説明するための
図、第２図は従来のイメージセンナ（＆）と本発明のイ
メージセンナの構造（ｂ）、（ｅ）の違いを示す素子断
面図、第３図、第４図は、それぞれ、本発明の密着型イ
メージセンナの一実施例である。 図において、　　　　　　　、 ｌ・・・・・・電源、２・・・・・・素子容量、３・・
・・・・整流性接触を示すダイオード、４・・・・・・
暗抵抗、５・・−・・・光電流を丞す電流源、６・・・
・・・スイッチ、７・・・・・・読取り抵抗、８・・・
・・・読取り端子、９．１７．２６−・・・・・ガラス
等の透明絶縁基板、１０．１８．２７・・・・・・透明
電極、１１．１９．２８・・・・・・遮光層を兼ねた金
属電極、１２．２０．２９・・・・・・絶縁膜、１３．
２１．３０・−・・・−透明絶縁膜、１４．２２．３１
・・・・・・高抵抗非晶質シリコン、１５．２３．３２
、・・・・・・Ｐ証非晶質シリコン、１６．２４．３３
・・・・・・上部個別電極、２５．３４・・・・・・信
嘘を示す・ 第２図 ６ ＩＱ　　　　　　（Ｃ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、直線上に窓を開けた金属電極と透明電極が形成され
   た透明基板上に、透明誘電体膜、１０１０Ω−ｍ以上の
   高抵抗非晶質シリコン層、および１０６Ω−α以上１０
   １１Ω−国風下のＰ型非晶質シリコン層が積層された後
   、受光に必要な部分以外のＰ呈非晶實シリコン層が除去
   され、Ｐ型非晶質シリコン層が除去された高抵抗非晶質
   ７リコン層の一部または鯖高抵抗非晶、質シリコン層の
   一部と直線上に窓を開けた金属電極の一部に１００Ｘ以
   上の厚さの鰺電体展を形成されてなることを特徴とする
   非晶質シリコンイメージセンナ。 ｌ　透明基板上にｔｋ縁線状窓を開けた金属電極と透明
   電極が形成され、窓部分を含む金属電極および透明電極
   上に透明誘電体膜、１０１０Ω−α以上の高抵抗非晶質
   シリコン層、１♂Ω−ｍ以上１０”Ω−−以下のＰＷｉ
   非晶質シリコン層、さらに上部個別電極が形成された非
   晶質シリコンイメージセンナにおいて、窓部分を除いた
   金属電極および透明電極上にｌｏｏ　Ｘ以上の厚さの透
   電体膜を形成したことを特徴きする非晶質シリコンイメ
   ージセンナ。 ３、上部個別電極部以外のＰ畿非晶質シリコンを除去す
   ることを特徴とする特軒請求の範囲第２項の非晶質シリ
   コンイメージセンナ。