JPS5961079A - 薄膜形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、薄膜形光電変換素子に関し、特ｊこ透明基板
の下方から受光し、原稿幅と読取幅とを１対１で対応す
る＠着読取り装置に適した大面積光電変換素子とその！
１造方法に関するものである。

従来、フアツジｉ　ＩＪ送信機用眸の光電変換素子とし
ては、ＩＣセンサと称されるＭＯ８やＣＯＤの１次元ア
レイか一般１こ用いられている。

しかし、このＩＣセンサの寸法は２０ｍ〜３１Ｊ＋ｕで
あり、原稿幅をＶ【取る１ごは縮小結像系が必要となる
。この縮小結像系は？Ｊｈ杓１度なレンズ、ミラーを組
合才たもので、微妙ｒｊ調技を必要とし、またその光路
長は通常２０〜３Ｑｎｎで、　装置の小形化１こ不利と
なｉ）Ａ￥済性に問題があった。

このことから最近、原稿幅と光心笈換γレイ幅とを１２
４１で対応させ、前記光路長を無くした密着形１次元セ
ンサアレイが実用化されつつある。

当然光１：Ｌ変（−素子（Ｊ長尺化されることが要求さ
れ各素子の電気的特性は全長にわたって安定で、しかも
均一であることが必要となる。

第１図は、従来の光１ば変侯バ子の一例を示す断面図で
ある。

絶縁基板ｌの上に共通な極２が形成され、この上にＣｄ
Ｓ、Ｃｄ３ｅ、Ｓｅ等の光電変換素子３が形成され、更
にこの上にＳｔ＋Ｏ曹、Ｉ’１．’０　　等の透ＤＡ尋
電層４と％　Ａ／、Ｃｒ、Ａｕ　４＋の分離された不透
明電極層５が配置されている。原着からのｉｄｊ像光１
ｏは上方から照射され、不透明電極層５で遮光されてい
ｆまい透明＃１１１層４の露出している部分と、共通電
極２とが相対している部分で光１「変換素子列の１素子
を４＋１．ｂ成するものである。

；ｉｆｉ兄この種の光電変換素子の電気信号レベルは１
０’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＠接形成した共通電極２の先端部の段差が大き
いと、光電変換材３のｐｍあるいは広 ｎＦ４にＩ裂が入り、光信号に関係なく電、気信号が発
生する。このため１こ素子欠陥がおこり易く、％劣下の
原因となり均一性が問題とｆＪつでいた。

また、光１ｒＬ変換材３の上部ｌこ投首する透明導電Ｄ
４は、通常、形成時の基板温度を３００℃以上の高温に
するが、光電変換材３１こ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、所望の小さい値の電
気抵抗および光透過性が得られす、％、感贋特性４ｉφ
が悪化する。

第２図は、従来の光電変換素子の他の例の断面図である
。

この例は、前述の光電変換材３の下には電極を設置せず
、段差の影曽を無くするため平面状に形成したものであ
る０受光部は不透’Ｊｊ′ｕＬ極層５と不透明共通電極
層２との対向した開口部となる〇このため、例えば８素
子／１１ｊ口度の密度を（４）るにはその開口部の寸法
は０．　Ｉ　Ｍ　Ｘ　０．１　ｗｇ程になり、素子欠陥
が無くなり暗電流は減少するが、すｊ電流も減少し結果
としてん　の向上は実現できず、電極間の寸法が大きく
なったことによって、光応答特性も悪くなる。

この他、いずれの構造においても為密［配置であるので
、分離された不透８Ａ電極５間を流れる電流を減少させ
るためと、環境条件によって変化しないために基板上全
域にわたり保肢コートが必要となる。しかし基板の上方
から受光する場合に１１この保護コート材は′ｉ！ｉ町
な材料を使う必要がありしかも厳密な膜厚制御をしない
と感肚のばらつきを生じる。使用される材料に限足があ
る上、製造技術が複雑となるので低価格化、高性能化が
し］■であるという欠点があった。

本発明の目的は上記欠点を除去し、光１ＪＬ特性、均−
性、等を改善し、実用に惧しイυるよう１こした薄膜形
光°心変換累子とその製造方法を捉ｔ（することにある
。

本発すＪによれは、イ８号プしを下面で受プＶ：する絶
縁性透明基板と、該基板上１ｆｉｌに形成された不透明
導電膜と、該不透明２ｓ電膜の−６しか酸化された透明
受光部と、該受光部上を少なくともｆμうｐｌｌ＜設置
した帯状の辿り］尋亀拐よりなる共通１１＋極と、該共
通＋ＩＬ　４Ｍ上を含み少ｌｊくとも前記不透明導電膜
より幅広に形成した・；θ状の尤ａｔ変換拐膜と、該光
１電変換羽膜上に配嫁し、ｌ！ＩＪＩ＄己父元が６と相
対して設置した複数の各々か分離された′ｒＩｉ気（ａ
号取出個別電極とを含む薄膜形光電変換素子と、さらに
前記絶縁性基板上面に形成された前記不透明導電膜およ
び前記透明受光部と、ｉ１１記基板との間に透明導電１
換を介して構成されることを含む薄膜形光電変換素子と
、さらに前記絶縁性基板上に、直接あるいは前記透ツ」
導電膜を介して前記不透明導電膜を形成する工程と、該
不透引導′！を膜上の一部を除く他の部分に絶縁性塗膜
を形成する工ｄと、該絶細性胎膜が形成されＩＪい部分
のｒｉＩＩ記不透明導電膜を陽極酸化して迅明１こする
工程と、ｎ１１記絶縁性昂悶を除去し、前記不透明導電
膜かＦ４ｂ極酸化さ４また箇ｎ「上Ｉこ侶状の１１明専
電材コニすする共通１「極を形成する工程と、銭共通電
極上を♂み少なくとも前記不透引導％ＬＪＡより幅広に
帯状の１ｉｉｌ記九屯り換材膜を形成する工程と、該光
電に拐拐蜆土に、複１の各々が分離された前記■を気イ
、１号取出個別電極を形成する工程とから少ｒｌ　くと
も荀）成されることを特徴とする薄膜形−、Ｌ１５．変
換素子の製造方法か得られる。

本発明により上記のように構成されるン１展形光電変挨
累子Ｌｌ、各累子の受光部か不透明導電膜の一部を酸化
したＩ６明臥で充填されてあり、この上に形成した週明
４ｒｌ　ｔＷ材よりなるシ（通奄極（まほば平坦となる
。このために光電変換材の受光する部分には急峻な段差
が〕、１’；　＜ムリ、フし′＋ｔｔ震換ｌこ寄与する
累子栴造１こは欠陥が少なく均一で、かつ暗連６１乙の
低下が得られるようＩこなる。

また、透＃Ｊ導電収は光−変換材膜を形成する以前に設
置できるので基板の温就釜・充分高くしながら生膜でき
る。このため、充分低抵抗で、透過率の高い透明導ｉｇ
ｇが得られる。従って従来の光電変換素子において問題
となっていた％　および光応答の改善が計られる。

仙にも基板の下方から受光するため耐環境性のための保
設コートは特に透明である必要が無く、充分厚く塗布す
ることができる。しかもその膜厚には均一性を必要とせ
ず、たとえばらつきがあっても光１ｔｔｕ性に伺ら影響
を与えることは無い。

以下本発明の実ｉ！Ｍｆ１１について図面を用いて説明
する。

ｔＡ３図は本発明の第１の実施例の断面図である。

ガラスよりなる透明基板１１の上に’１’ａ、ＴＩ＋Ａ
ＣＮｂ、８ｉ等の不透明な金ｈ１４層１２をスパッタ勢
により形成する。次にこの金ＪｉＡ層１２の中央部分に
帯状の開口部を設けたフォトレジストを形成し、陽極酸
化する。陽極酸化は例えばエチレングリコールを用いた
電解液を使用し、前記金ｈ４層１２に正の電位を加える
方法で行なう。陽極酸化によって得られる酸化膜は、原
理的には印加する電圧に比例した金属層１２の膜厚を酸
化することができ透明である。この酸化された部分は画
像光１０を受ける受光部１３となり、酸化Ｉこよる体積
膨張によって若干の段差ができるがその断面はゆるやか
て、この上に形成する膜への影響は無い。陽極酸化を終
了した後、フォトレジストを除去し、次にＩＴＯや８　
ｎ　Ｏｍ尋の透明導電層を前記酸化された透明受光部１
３に対応した位置に設置し、共通電極１４を形成する。

さらにこの土にアモルファスシリコン［１５を生成し、
電気ｌｉ号を取り出すための高密間配線個別電極１５を
Ｒｔｌ記透明受）Ｙ；部１３と交叉した位置に対応させ
てアモルファスシリコンｙＸ１５上に形成スる〇このよ
うな棺債の光電変換素子は基板１１の下方より原稿から
の１ＩＩｉｌ潰ｉ　１０を受光するので、不透引金ＩＩ
４層１２の一部を透明にした受光部１３以外からは不必
要な光信号電流か混入することが無いように充分趣光で
きる構造である。このため広い領域にわたる画像光１０
があっても解像度の高いセンサを得ることができる。ま
たこの受光部分にできるアモルファスシリコン膜１５の
段差はは七んと清らがを断面であるために、とかく大き
ｒｊ膜段差１こ発生乳 していたＪ裂およびクラックが無くなり、安定で均−ｆ
ｊ光’ｌｉｔ　ｆｆ　瑛メく子を得ることができる。通
常はこの稙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、基板１１面にｉ
ｆｆ■を与えたり、新たに段差が発生するために′）Ｙ
；電特性の劣化の要因（！：’１っていたが、これが不
ろツとなリイ）７度の良いセンサをイＧることができる
。

第４図は本発明の第２の実施例の断面図である。

ガラスよりムる透明基板２Ｌヒに、数１００Ａ８ｊｆの
Ｉ’ｌ’０あるいはＳｎｏｗｙ’￥からなる透明導電膜
２７を形成し、この上にＴ　ａ　１　’ｉ’　ｉ　ａ　
Ａ　ｌ　＋　Ｎ　ｂ　＊　８１　　％の不透引金ｋＡ層
２２を形成する。この工程後の、前記不透明金属層２２
の選択的な陽（泳酸化１こよる透明受光部２３の形成、
透明導電層による共通［４ｆｉ　２４　、アモルファス
シリコン膜２５、個別電極２６等の形成および配置は前
述の２αｌの実施例と同様である。ただし、１ｉｆｌ記
不透明金属層２２を選択的に陽極酸化して透明受光部ハ
にする隙、不透明金属層２２の下には透明導電層２７が
あるため１こ、容易に受光部お全域を完全１こ酸化ざぜ
、〆れた遇明具にすることかできる。この透明導電層２
７を設置しないと、陽極酸化の条件設定か複雑となり、
場合によっては不透明金属層２２材の一部が島状に残る
ことがあり、光透過を妨げることにもなる。

このような構造の光電′Ｒ換素子は、第１の実施例で述
べた特長そイｉ−ｆることはもちろん、新たに透明導電
層２７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、受光部おの完
全な透明性を実現することもできるよう１こなるので、
より一層の九感反の向上か計れる〇 光電変換素子は一般に信号のレベルが１Ｏ−６Ａ以下と
非常に小さいので、本発明によればＳ／Ｎを向上させ、
実質的な高感度化を実現するものである〇尚、本夾施例
においては陽極酸化を行なって透明受光部１３．２３％
形成した後、透明部１１材よりなる共通１に極１４．２
４を形成したが、この共通電極１４゜冴を形成する前、
あるいは形成後、Ａ１極酸化あるいは熱酸化によって、
遮光膜とｑる不透明金属層ｉ層１２．２２の露出した部
分に酸化膜を形成できる０これによって、不透明金属層
１２．２２の端部の段差面が酸化膜で伍われでいること
になるため、この部分の段差によって膜欠陥があっても
リーク電流とはならず、さらに暗電流の低減が創られ一
層の高性能化、高信頼化が計られる。

また、不透明金属層の陽極酸化膜は、２ｔｈ當熱処理す
ること１こよりさらにち密になることが知られている。

本発明の実施例においてはこの工程を省略しているが、
熱処理をすればさらに高い光透過が得られ、安定な透明
受光部が形成できることは当然であり、本発明の限定す
る要件ではない。さらに、本発明の実施例においては陽
極重化によって得られる透明受光部を帯状としたが、個
別電極に対応した密度で、各素子毎に形成しても良い０
本発明による薄膜形光電変換水子を例えばフアツジｉ　
ＩＪ送信機に用いれば、充電変換材膜のアモルファスシ
リコンの形成は容易に長尺化ができるので、縮小光学系
を不要としだＡ４判、８４判等の密着形イメージセンサ
が低価格、高感度で且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−ψ１１の断面図、第
２図は従来のプし電変換素子の他の例の断ｉｋ７図、第
３図は本発明の第１の実施例の断面図、第４図は本発明
の第２の実施例の断面図である。 ｌ・・・・・・絶縁基板、　　２・・・・・・共通電極
、　　３・・団・光電変換Ｉ列、　　４・・・・・透明
導電層、　　５・・・・・・不透明電極層、１０・・・
・・・画像光、１１・・・・・・透明基板、１２・・・
・・・金ｂｉａＳ１３・・・・・・受光部、１４・・・
・・・共通電極、１５・・・・・・アモルファスシリコ
ンｊＬ　　１６・・・・・・個別電極、２１・・・・・
・透明基板、２２・・・・・・金！Ａ層、お・・・・・
・受光部、２４・・・・・・共通電極、２５・・・・・
・アモルファスシリコン膜、２６・・・・・・１６１別
ｒｆｃ極、２７・・・・・・透明導電層。 第１図 １０ 竿３図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）イは号光を下面で受光する絶縁性透明基板と、該
   基板上面１こ形成された不透明導電膜と、該不透ＩＪｌ
   ｊ尋電膜の一部が酸化された透明受光部と該受光部」二
   を少なくＬもＧｊう如く設置した帯状の透明導電材より
   なる共通電極と、該共通１Ｆ極上を含み少なくともｉ０
   記不透明等１ル膜より幅広に形成した帯状の光電変換材
   膜と、該光電変換材股上に配置し前記受光部と相対して
   設置ｎ（、た複数の各々が分離された電気信号取出個別
   電極とを含むことを特徴とするＩＷ膜形光電変換素子。 （２１（８号光を下面で受光する絶縁性透明基板と、該
   基板上面１こ形成された透明導電膜と、該透明導電膜−
   ヒに形成された不透ゆｌ導電膜と、該不透明導電膜の一
   部が酸化された透ψ］受光部と、該受光部上を少なくと
   も覆う如く設置した帯状の透明導電材よりμる共通１１
   Ｌ極と、該共通電極−Ｆを含み１）１１記不透ｌＪＩ］
   導″ｔｉｔ膜および前記透明４１に膜より幅広に形成し
   た帯状光電変換祠膜と、該光電変換材股上に配置し、前
   記受プし部と相対して設置した反数の各各が分離された
   電気（Ｎ号取出（１５１別１に極とを含むことを特徴と
   する薄膜形光電変換素子〇 （３）　　前記不透明導電膜がＴａ＋ＴＩ＋Ａｌ＋［’
   ＪｂｅＳＩ等の弁作用をもつ金属で作られている％　凶
   請求の範囲第ｆｌ）項および第（２）項記載の？！模形
   光電変換素子。 ｒ４１　　前記光電変換材膜がアモルファス・シリコン
   で作られている１１！ｉｌｌ°酎１求の範囲第（１）項
   および第（２）項記載の拗膜形光眠変換累子。 （５）絶縁性透明基板上に、直接あるいは透ｌｙ１祷電
   膜を介して不透明導電膜を形成する工程と、該不透明導
   電膜上の一部を除く他の部分１ζ絶４ｈＡ性Ｍｊ摸を形
   成する工程と、該絶縁性慮膜が形成されていない部分の
   前記不透明導電膜を陽極ｊＲ化して透明にする工程と、
   に記絶縁性塗膜を除去し、￥ｒｉｌ記不透明導電膜が陽
   極酸化された箇所上に帯状の透明導電材よりなる共′Ａ
   電極を形成する工程と、該共通電極」二を含み、少なく
   とも前記不透明２５電膜より幅広に帯状の光１ｕ変換材
   膜を形成する工程と、該光ｉｔｔ変換材膜上に、複数の
   各々が分離された電気信号取出個別ｔｊ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れツ膜
   形光電変換素子の製】前方法。 （６）前記絶縁性塗膜を除去した後、前記ネコλ明導ｉ
   ｕ膜のｙ（出した全表面上に、さらｌこ陽極酸化あるい
   は熱酸化によって酸化膜を形成する工程を加えた特許＃
   ；！Ｊ求の範ν１１ｔα（５）類１ｚ載の薄膜形光電変
   換素子のｉ号？方法。