JPS60239072A - 光センサ - Google Patents

光センサ

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JPS60239072A
JPS60239072A JP59094155A JP9415584A JPS60239072A JP S60239072 A JPS60239072 A JP S60239072A JP 59094155 A JP59094155 A JP 59094155A JP 9415584 A JP9415584 A JP 9415584A JP S60239072 A JPS60239072 A JP S60239072A
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JP
Japan
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auxiliary electrode
layer
photoconductive layer
reading
electrodes
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JP59094155A
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English (en)
Inventor
Tsutomu Ishida
力 石田
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Ricoh Co Ltd
Original Assignee
Ricoh Co Ltd
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00Semiconductor 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
    • H01L31/02Details
    • H01L31/0224Electrodes
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components 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
    • H01L27/144Devices controlled by radiation
    • H01L27/146Imager structures
    • H01L27/14665Imagers using a photoconductor layer
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00Semiconductor 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
    • H01L31/08Semiconductor 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
    • H01L31/09Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation

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】 皮4分更 本発明は、元画情報の等倍読取りをなす光導電型の光セ
ンサに関する。
皿米肢先 一般に、光導電効果を利用した光センサとして、a−8
i、Cd5−CdSeなどの光導電層における入射光に
応じた抵抗値の変化を電気信号としてとり出すようにし
ているが、その際特に電極構造として光導電層に対して
一対の対向電極が同一側にあるコプラナータイプのもの
にあっては光応答速度が2mS以上の遅いものになって
いる。
第4図に、従来のコプラナータイプによる光センサ構造
を示している。同図の構成にあって、まずガラス、セラ
ミックスなどからなる基板1上にグロー放電分解法など
により形成した水素またはハロゲンを含むアモルファス
シリコン膜を形成し、通常のフォトリソグラフ法により
所望の形状にパターンニングして光導電層2を得る。次
に、全体にA Q 、 N i Cr 、 Cr 、 
M oなどの金属膜を形成し、通常のフォトリソグラフ
法により光導電層2の表面に間隙aを有する一対の電極
3,4を得る。なおこの電極3,4を得るに際しては、
金属膜を全体に形成する前にフォトレジストなどの感光
性樹脂層などを金属を付着させたくない箇所に予めパタ
ーンニングしておき、その後金属の成膜を行なわせるリ
フトオフ法も適用される。最後に、光センサ全体を覆う
保護膜5が形成される。その保護膜5としては、例えば
窒素NまたはアンモニアNH3ガスをシランSiH4と
ともにグロー放電分解して形成されるSiN膜、スパッ
タリング法により形成される5i02膜、または樹脂類
を溶剤に溶解して塗布し、乾燥硬化させたものなど、電
極3,4の間隙aを通して外部光Pが半導体層2に照射
されるように透明で、かつ電気的に絶縁性をもったもの
が用いられる。また、アルカリイオンなどが光導電層2
に侵入するのを防止する層が基板1の表面に形成されて
いる例もある。
このようにして形成された光センサは第5図中Rsで示
され、その一端に電圧Eを印加したときの入射光Pに応
じて変化する出力電流を増幅器AMPにより電圧信号に
変換して出力電圧Voutを得るように用いられる。こ
のような光センサをファクシミリなどにおける原稿の画
情報読取用のラインイメージセンサとして用いる場合、
例えば原稿の読取幅256mmを8本/mmの密度で読
み取るようにする際、その読取幅に2048個の光セン
サ素子が一次元に配列されるように同一または複数に分
割された基板1」二に形成されることになる。
また従来、電極板間に光導電層をサンドイッチ状に挟ん
だフォトダイオードタイプによる光センサがあり、その
光応答速度が0 、1. m S以下と速いが、反面光
導電層の両側に電極があるためにその光導電層のピンホ
ールなどによる不良ビットが発生し易いものになってい
る。この点、前述したコプラナータイプによるものでは
光導電層のピンホールなどの影響を受け難いものになっ
ている。
1町 本発明は以上の点を考慮してなされたもので、コプラナ
ータイプのものにおいて光応答速度を向上させることが
できるようにした光センサを提供するものである。
1疾 以下、添付図面を参照して本発明の一実施例について詳
述する。
本発明による光センサにあっては、第1図(a)、(b
)に示すように、基板1上にN i 、 Cr 。
 6− M o 、 N i Cr 、 A Qなどの金属また
は5n02゜In2O3などの金属酸化物より形成され
る補助電極6を形成し、その補助電極6を5i02.S
jN。
AQ203などからなる絶縁層7により被覆して電気的
に絶縁したうえでその上から光導電層2.一対の電極3
,4および保護膜5を前述と同じようにそれぞれ形成す
ることによって構成されている。
その際、補助電極6は一対の電極3,4の間隙aに対向
した位置に形成されるようにする。図示の例では補助電
極6は間隙aの全面にわたって対向しており、かつその
幅Wが間隙aよりも広くなっているが、補助電極6の幅
Wを間隙aと同じにするかまたはそれよりも狭くするよ
うにしてもよい。
また同図(a)に示すように光センサ素子を同一基板1
上に一次元配列させる場合、各光センサ素子Bl、B2
.・・・に対して補助電極6および絶縁層7を共通に設
けるようにする。なお補助電極6は、真空蒸着またはス
パッタリング法などにより成膜されたのち、通常のフォ
トリソグラフ法によりパターニングされることによって
形成される。
4− また絶縁層7は、グロー放電分解法、低圧熱分解法ある
いは補助電極6によるプラズマ法もしくは陽極酸化法な
どにより成膜されたのち、通常のフォトリソグラフ法に
よりパターニングされることによって形成される。
しかしてこのように構成された本発明による光センサに
あっては、補助電極6を通して光導電層2に適宜バイア
ス電圧を加えてその光応答速度を速めることができるよ
うになる。
すなわち、第2図に示すように、光センサRs ’にお
ける補助電極6に互いに印加電圧Eとは逆極性で大きさ
の異なるバイアス電圧Egl、Eg2(Egl>Eg2
)をスイッチSWを介して交互に切り換えながら与える
ことができるようにし、光センサRs ’による光情報
の読取り時(光導電層2に光が入射するとき)には補助
電極6にバイアス電圧Eg2を加え、非読取り時(光導
電層2に光が入射しないとき)には補助電極6にバイア
ス電圧Eglを加えるようにする。第3図に、各バイア
ス電圧Egl、Eg2の印加タイミングを示している。
図中、Tlは光情報の読取り期間を、T2は非読取り期
間をそれぞれ示している。
したがって、このような各バイアス電圧Egl。
Eg2の印加制御を行なわせることにより、非読取り時
には光導電層2が急激に逆バイアスされることになって
光導電層2における立下り時間を大幅に短縮させること
ができるようになり、断続する光情報の読取りをなす際
における光導電層2の光応答速度を実質的に速めること
ができるようになる。
なお、第2図ではバイアス電圧Egl、Eg2がともに
負極性で、Egl>Eg2の関係になるように設定され
ているが、その極性および大小関係は使用する光導電層
2の特性により適宜状められる。
−例として、石英ガラスからなる基板1上にNiCrか
らなる補助電極6を0.1μmの膜厚をもって形成し、
また5i02からなる絶縁層7を0゜3μ猟の膜厚をも
って、a−8tからなる光導電層2を0.8μmの膜厚
をもって、AQからなる一対の電極3,4を0.8μm
の膜厚をもってそれぞれ形成し、保護膜5にTriを用
いた光センサRs ’の光応答速度を計測してみると、
以下のような結果が得られた。なおここでは、補助電極
6の成膜にあっては真空蒸着法が、また硝酸第2セリウ
ムアンモニウム、過塩素酸および水からなるエッチャン
トが使用され、絶縁層7の成膜にあってはSiH4ガス
tx 0 、5 Torrの圧力下で用いた低圧CVD
法が、またフッ酸およびフッ化アンモニウムからなるエ
ッチャントが使用され、光導電層2の成膜にあってはS
 i H4ガスを1 丁orrの圧力でかつ基板温度3
00℃の条件下で用いたグロー放電分解法が、またフッ
酸、硝酸および酢酸からなるエラチャン1−が使用され
、一対の電極3,4の成膜にあっては真空蒸着法が、ま
たリン酸、硝酸および酢酸からなるエッチャントが使用
されている。
まず、補助電極6のバイアス電圧を零にした状態で、緑
色のL E D 3’6 Pを入射させるとともに電圧
Eをパルス状に5 m Sだけ印加させたときの出力電
圧Voutの立上り時間(電圧値が0から90%出力値
に達するまでの所要時間)および立下り7一 時間(電圧値が100%から10%に達するまでの所要
時間)を計測したとき、それぞれ2 m Sであった。
次に、同一の緑色によるLED光Pの読取り期間Tl 
(=5mS)中に補助電極6に一5Vのバイアス電圧E
glを印加し、30μsの非読取り期間T2中に一10
Vのバイアス電圧Eg2を印加したとき、立上り時間は
2mSと変化しなかったが、立下り時間は30μsと大
幅に速くなり、その非読取り期間T2中に出力電圧V 
outは定常値の10%まで低下した。すなわち、実質
的にその立下り時間は無視することができるので。
その先センサRs ’ をファクシミリなどにおける元
画情報の読取りに使用する場合、その読取速度が2倍に
なる。
例呈 以上、本発明による光センサにあっては、光導電層の一
面に光が入射する間隙をもって一対の電極が形成される
コプラナータイプのものにおいて、光導電層を挟んで前
記間隙に対向する位置に絶縁体層を介して補助電極を設
け、その補助電極にバ8− イアスミ圧を印加して光導電層の光応答速度を速めるよ
うにしたもので、光導電層の立下り時間を大幅に短縮し
て断続する元画情報の読取りを高速で行なわせることが
できるという優れた利点を有している。
【図面の簡単な説明】
第1図(a)は−次元配列された本発明による光センサ
の一実施例を示す平面図、同図(b)はそのX−X線に
沿う断面図、第2図は同実施例における光センサにより
光情報を読取るための回路構成の一例を示す電気的結線
図、第3図は同構成例におけるバイアス電圧の印加タイ
ミングを示すタイムチャート、第4図は従来の光センサ
を示す断面図、第5図は従来の光センサにより光情報を
読取るための回路構成を示す電気的結線図である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 光導電層の一面に光が入射する間隙をもって一対の電極
    が形成されるコプラナータイプのものにおいて、光導電
    層を挟んで前記間隙に対向する位置に絶縁体層を介して
    補助電極を設け、その補助電極にバイアス電圧を印加し
    て光導電層の光応答速度を速めるようにしたことを特徴
    とする光センサ。
JP59094155A 1984-05-11 1984-05-11 光センサ Pending JPS60239072A (ja)

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