JPS59151456A - 混成集積化光センサ用光電変換素子とその製造方法 - 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】 本発明は混成集積化光センサ用光電変換素子に関し、特
に透明基板の下面で受光し、原稿幅と読取幅とを１対１
で対応する密着読取り装置に適した大面積薄膜形光電変
換素子アレイとその製造方法に関するものである。

従来ファクシミリ送信機用等の光電変換素子としては、
ＩＣセンサと称されるＭＯＳやＣＯＤの１次元アレイが
一般に用いられている。しかし、ＩＣセンサの寸法は２
０關〜３９　＊ｍであり通常の原稿を読取るには縮小結
像系が必要となる。この縮小結像系は高精度なレンズ、
ミラーを組合せたもので、微妙な調整を必要とし、また
その光路長は２０ｃＲ〜３０ｃＩＩＬで装置の小形化に
不利となり経済性に問題があった。このことから最近、
原稿幅と光電変（３） 換アレイ幅とを１対１で対応させ、前記光路長を３Ｑ　
ｍｍ程度に小さくした混成ＩＣ化１次元光センサが実用
化されつつある。当然光電変換素子アレイは全長にわた
り安定で均一な電気的性能が要求される。

第１図は、従来の光電変換素子の一例を示す断面概略図
である。絶縁基板１の上に共通電極２が形成され、この
上に例えばアモルファスシリコンから成る光電変換材３
が形成される。更にこの上にＩＴＯ等の透明導電層４と
ＡＡ！　、　Ｃｒ　、　Ａｕ等の分離された不透明導電
層５が配置されている。原稿から反射されてくる画像光
１０は、上方から照射され不透明導電層５で遮光されな
い透明導電層４と共通電極２とが相対する部分で光電変
換を行なわせるものである。

通常、この種の光電変換素子アレイの電気信号レベルは
１０−’　Ａ以下の非常に小さい値である。したがって
絶縁基板１上に直接形成した共通電極２の先端部の急峻
な段差が問題となり、光電変換材３のｐ層、ｎ層あるい
はブロッキング層にき裂が（４） 入ったり、光電変換材３膜中に存在するピンホールを通
して絶縁破壊をおこしたりする。この結果画像光１０に
関係なく電気信号が流れ、素子欠陥発生の最も大きな原
因となっていた。とくに受光部以外の相対している電極
面積が太きいために８／Ｎを劣化させ、そのばらつきを
大きくさせる要因となっていた。

また、光電変換材３の上部に設置する透明導電層４は、
通常形成時の基板温度を３００℃以上の高温に保持する
が、光電変換材３に悪影響があるために低温で形成しな
ければならない。この結果、電気抵抗が大きく光透過性
が悪いものしか得られず感度の応答性を悪化させていた
。

この他、高密度配線となる個別電極間の寄生インピーダ
ンスを安定にするため、基板上全域にわたり保膜材コー
トを必要とするが、透明で、かつその膜厚は厳密な制御
をしないといけない。使用する材料が限定される上、製
造技術が複雑なので低価格化、高性能化が困難であると
いう欠点があった。

、（５） 本発明の目的は上記欠点を除去し、光電特性、均一性を
改善し、実用に供し得るようにした混成集積化光センサ
用光電変換素子とその製造方法を提供することにある。

本発明によれば、信号光を下面で受光する絶縁性透明基
板と、該基板上面に形成された不透明導電層と、該木誘
明導電層の一部が酸化されてなる透明受光部と、該受光
部を屡なくとも覆う如く形成された透明絶縁層とＪ該透
明絶縁層上の前記受光部に対応した位置に形成した透明
導電層と、該透明導電層の前記受光部に対応した面上を
含む前記透明絶縁層上に形成し□た帯状の光電変換材膜
と、該光電変換材膜上に設置され、各々が分離された個
別−極とを含む混成集積化光センサ用光電変換素子が得
られる。さらに未発明によれば前記絶縁性基板上面に形
成された前記不透明導電層および前記透明受光部と、前
記基板との間に透明導電層を介して構成されることを含
む混成集積化光センサ用光電変換素子が得られる。また
、さらに本発明によれば前記基板上に、直接あるいは前
記透明（６） 導電層を介して前記不透明導電層を形成し、所要形状ζ
こパターン化する工程と、該不透明導電層の一部を陽極
酸化し、１個以上の透明な絶縁層とした前記受光部を形
成する工程と、陽極酸化後加熱処理を行なう工程と、前
記受光部上を少なくとも覆う如く前記基板および前記不
透明導電層上に前記透明絶縁層を形成する工程と、前記
受光部に対応した面上の前記透明絶縁層上に、透明導電
膜からなる前記共通電極を形成する工程と、該共通電極
上の前記受光部に対応した面上を少なくとも覆う如く帯
状の前記光電変換材膜を形成する工程と、該光電変換材
膜上に複数の各々が分離された前記個別電極を形成する
工程とから少なくとも構成されることを特徴とする混成
集積化光センサ用光電変換素子の製造方法が得られる。

本発明により前記のように構成される光電変換素子は、
基板上に設けた不透明導電層と個別電極との間番こは、
透明絶縁層が形成されているために、万一この部分の光
電変換材膜にピンホール等欠陥があってもこの絶縁層に
よってさえぎられ、画像光の無い場合の電気信号出力を
非常に小さくできる。また、各光電変換素子の受光部は
、不透明導電膜の一部を酸化した透明膜で充填されてお
り、この上に形成した透明絶縁層の表面は非常に滑らか
な面となる。したがって、光電変換材の受光する部分に
は急峻な段差が無くなり、この光電変換材にき裂を発生
させることが無く、欠陥の無い安定な光電変換素子が得
られる。

また、透明導電膜は光電変換材膜を形成する以前に設置
できるので基板の温度を充分高くしながら生膜できる。

このため充分低抵抗で光透過の高い透明導電層が得られ
る。従って、従来の光電変換素子で問題となっていた光
応答や８７Ｎの改善が計られる。

他にも基板の下方から受光するため耐環境性のための保
護コートは特に透明である必要が無く、充分厚く塗布す
ることができ、その膜厚には均一性を必要としない。た
とえ、ばらつきがあっても光電特性には何ら影響を与え
ることが無く、受光面からの機械的な衝撃があっても素
子構造を破壊することが無い。

本発明の実施例について図面を用いて説明する。

第２図は本発明の一実施例を説明するための工程図であ
る。ガラス基板１１の上にＴａ膜１２をスバ、りしくａ
）、所要外径にパターン化する（ｂ）。次にこのＴａ膜
１２の中央部分に帯状の開口部を設はフォトレジスト１
０１を形成し陽極酸化する（ｅ）。陽極酸化は、例えば
ホー酸アンモニウムとエチレングリコールを混合した電
解液中でＴａ膜１２に正の電位を与え通電する。陽極酸
化によって得られる酸化膜は原理的に印加する電圧に比
例した膜厚にできる。この酸化された部分は透明なＴａ
、Ｏ，膜１０２となり、画像光１０を受ける受光窓とな
る（ｄ）。酸化による体積膨張によって若干の段差がで
きるがその断面は滑らかで、この上に形成される膜の段
差部で発生するき裂等の悪影響は無い。陽極酸化を終了
した後、フォトレジスト１０１を除去し、例えば空気中
で熱処理する（ｅ）。陽極酸化で取残した微細粒子の酸
化促進と、安定化のためである。さらに露出したＴａ　
１２全表面には熱酸化膜１０３が薄く形（９） 成され、絶縁性を高める役割を果す（ｅ）。次に少なく
ともこの透明な酸化膜となった受光部１３を覆う如（Ｓ
ｉｎ、等の透明絶縁層１４を形成する。次にＩＴＯの透
明導電膜を前記酸化された透明受光部１３に対応した位
置に設置し、共通電極１５を形成する。さらにこの上に
アモルファスシリコン膜１６ヲ生成し、電気信号を取り
出すための個別電極１７を前記透明受光部１３と交叉し
た位置に対応させてアモールファスシリコン膜１６上に
形成し完成する（ｆ）。

第３図にこのようにして作製した光電変換素子の概略断
面図を示す。このような構造の光電変換素子は、基板１
１の下方より原稿からの画像光１０を受光するので、不
透明Ｔａ層１２の一部を透明にした受光部１３以外から
は不必要な光信号電流が混入することが無いように充分
遮光できる。このため広い領域にわたる画像光１０があ
っても良好な解像度を得ることができる。通常この種の
透明部と遮光部の形成は、弗酸を用いたケミカルエッチ
でパターン化しているが、受光部分の基板１１面に損傷
を与えたり、新たに段差が発生するために光電時（１０
） 性の劣化の要因となっていたが、これが不要となり精度
の良いセンサを得ることができる。

第４図は本発明の詳細な説明するための断面図である。

ガラス基板２１上に、ＩＴｏ、　８ｕＯ，あるいは非常
に薄い金属よりなる透明導電膜２８を形成し、この上に
Ｔａ膜２２を形成し外径をパターン化する。

この工程後、前記Ｔａ膜２２の選択的な陽極酸化による
透明受光部２３の形成、熱処理、８ｉ０．による透明絶
縁層冴、透明導電膜による共通電極２５、アモルファス
シリコン膜２６、個別電極２７等の形成および配置は前
述の第１の実施例と同様である。ただし、前記Ｔａ層２
２を選択的に陽極酸化して透明受光部２３にする際、Ｔ
ａ層２２の下には透明導電膜着 ２８があるために容易に受光部２３全域を完全に酸化さ
せ優れた透明膜にすることができる。この透明導電膜２
８を設置しないと、陽極酸化の条件設定が複雑となり、
場合によってはＴａ膜２２の一部が島状に残ることがあ
り、光透過を妨げることになる。

このような構造の光電変換素子は、第３図に示した実施
例で述べた特長を有することはもちろん、新たに透明導
電膜あを形成したことによって、その膜厚を適当に選べ
ば反射防止膜としての作用効果も発生し、受光部悠の透
明性を向上させたことによってより一層の光感度向上が
実現される。

なお、本実施例においては、遮光層を構成する膜材料に
Ｔａを使用したが、これに限定されることなく、Ｔｉ　
、　ＡＩ　、　Ｎｂ　、　Ｓｉ　　等の他の弁金属を使
用しても同様の効果が得られることは明らかであるＯ いずれの構造および製法においても画像光に忠実な電気
信号を取り出すには、光入射の無い時に電気信号を発生
させないようにすることが重要となる。すなわち、感光
層以外の対向電極である不透明導電層と個別電極との間
には透明絶縁層、不透明導電層の薄い酸化膜、光電変換
材が挿入されていることになり、万一この光電変換材に
クラ。

り、ピンホール等が存在しても透明絶縁層があるために
絶縁性は劣化しない。この透明絶縁層は、０．１μｍ以
上から効果が表われ、厚い程安定になるが、光透過性、
製作性を考慮して最適値を選べば良い。

また、受光部を構成する陽極酸化層は断面形状が円みを
帯びており、この上に形成されるそれぞれの膜形状も滑
らかで、逆にクラックやピンホール等の膜欠陥が発生し
にくい。

光電変換素子は一般に信号のレベルが１０″″６Ａ以下
と非常に小さいので、本発明によれば、８／Ｎを向上さ
せ、実質的な高感度化を実現するものである。

本発明による光電変換素子を混成集積化し、ファクシミ
リ装置の原稿読取り光センサに用いれば、光電変換材膜
としてのアモルファスシリコンの形成は容易に長尺化が
できるので、縮小光学系を不要としたＡ４判、８４判等
の密着形−次元イメージセンサが低価格、高感度でかつ
高信頼性で得られるようになる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の光電変換素子の一例を示す断面概略図、
第２図（ａ）〜（ｆ）は本発明の製造方法の一部（］：
（） 施例を説明するための図で主要工程における素子断面概
略図、第３図は本発明の一実施例の断面概略図、第４図
は他の米発明の一実施例の断面概略図である。 １・・・絶縁基板、２・・・共通電極、３・・・光電変
換材列、４・・・透明導電層、ム・・・不透明導電層、
１０・・・画像光、１１　、２１　・・・透明ガラス板
、１２　、２２・・−Ｔａ層、１３　、２３　・・・受
光部、１４　、２４・・・Ｓｉｎ、層、１５　、２５・
・・共通電極、１６　、２６・・、アモルファスシリコ
ン膜、１７　、２７・・・個別電極、２８・・・透明導
電層、１０１・・・フォトレジスト、１０２・・・Ｔａ
、０．膜、１０３・・・薄い酸化層。 （１イ） −　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　Ｃつ塚
　　　　　　　　　　　　　駕 ２５７− ロへ 寸 威

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）　　信号光を下面で受光する絶縁性透明基板と、
   該基板上面に形成された不透明導電層と、該不透明導電
   層の一部が酸化されてなる透明受光部と、該受光部を少
   なくとも覆う如く形成された透明絶縁層と、該透明絶縁
   層上の前記受光部に対応した位置に形成した透明導電膜
   か、つなる共通電極と、。 該共通電極の前記受光部に対応した面上を含む前記透明
   絶縁層上に形成した帯状の光電変換材膜と、該光電変換
   材膜上に設置され、各々が分離された個別電極とを含む
   ことを特徴とする混成集積化光、センサ用光電変換素子
   。
2. （２）信号光を下面で受光する絶縁性透明基板と、該基
   板上面に形成された透明導電層と、該透明導電層上に形
   成された不透明導電層と、該不透明導電層の一部が酸化
   されてなる透明受光部と、該受光部を少なくとも覆う如
   く形成された透明絶縁層と、該透明絶縁層上の前記受光
   部に対応した位置に形成した透明導電層膜からなる共通
   電極と、該共通電極の前記受光部に対応した面上を含む
   前記透明絶縁層上に形成した帯状の光電変換材膜と、該
   光電変換材膜上に設置され、各々が分離された個別電極
   とを含むことを特徴とする混成集積化光センサ用光電変
   換素子。
3. （３）、絶縁性透明基板上に、直接あるいは透明導電層
   を介して不透明導電層を形成し、所要形状にパターン化
   する工程と、該不透明導電層の一部を陽極酸化し、１個
   以上の透明な絶縁層とした受光部を形成する工程と、陽
   極酸化後加熱処理を行なう工程と、前記受光部上を少な
   くとも覆う如く前記基板および前記不透明導電層上に透
   明絶縁層を形成する工程と、前記受光部に対応した面上
   の前記透明絶縁層上に、透明導電膜からなる共通電極を
   形成する工程と、該共通電極上の前記受光部に対応した
   面上を少なくとも覆う如く帯状の光電変換材膜を形成す
   る工程と、該光電変換材膜上に複数の各々が分離された
   個別電極を形成する工程とから少なくとも構成されるこ
   とを特徴とする混成集積化光センサ用光電変換氷子の製
   造方法。