JPS605557A - フオトセンサ - 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】 〔］皮９トＪ分野〕 本発明は、ファクシミリ送受信機や文字読み収り装置等
の広汎な］ＩＩ！」像情報処理用光電変換装置に用いら
れるフォトセンサに関する。

〔従来技術〕

従来一般に用いられてきた結晶シリコンを用いた１次元
のホトダイオード型長尺フォトセンサは、作製できるＬ
ｉｉ結晶の大きさ及び加］二伎術の制限からそのアレー
の長さに限度があり、かつ歩留りも低い欠点があった。

従って読み取り原稿がＡ４版の２１０麗の幅を有してい
るし１合には、レンズ系を用いて原画をフォトセンサ上
に縮小結像して、読み収ることが一般に行なわれてきた
。こうした、レンズ光学系を用いる方法は、受光装置の
小型［ヒを困難にするだけでなく、個々の受）ｌ（、面
積（要素面積）が大きくとれないため、充分な光１．“
」シシ電流を得るために大きな光量を必要どし、読み取
りｌ、）間を長くした低スピードの用途や、ｉＨ；４ｉ
い解像力を要求されない用途に使用されているのが現状
である。

これに対して、最近は、光１ｈ変換部をシリコンをｍ体
とする非晶質材料（ａ−８ｉと以後記す）で構成するフ
ォトセンサが提案されている。

このａ−８ｌを１吏用するノオＩ・センサの１′１合に
は従来から用いていた結晶シリコンを使用する場合と異
なり、ａ−３ｉ層を真空堆れ１□法によって形成するこ
とが出来るので受光面部の制約を受けず大面積化された
長尺フォトセンサの作製が＝ｆ能である。

ところで、ａ−８ｉ層はアルカリ金属と反応するとフォ
トセンサとしての性能が劣化する欠点がある。そのため
アルカリ金属を含むガラス基板上にａ−３ｉで光電変換
部を構成したフォトセンサは信頼性、性能や製造コスト
の点において改良すべき余地が残されていた。そこで従
来のフォトセンサはａ−８ｉ層に基板ガラス内のアルカ
リ金属イオンが入るのを極力防ぐため、アルカリ金属イ
オンの含有が少ないガラス、例えばコーニｙ　り＋９）
　＃−７０５９ガラスやパイレックスガラス、或いはパ
イコールガラスを基板として使用していた。しかしなが
ら、アルカリ金属イオンの含有割合が少ない上記ガラス
は価格が高く、そのためこのＨ「のガラスを用いて作っ
たフォトセンサは高価になるという欠点があった。

〔目的〕

本発吸は、信頼性が高く、性能が優れ、かつ安価なフォ
トセンサを提供することを目的とする。

又、本発明は、塞板となるガラスとして廉価に人手出来
るガラス（例えばソーダガラス等）を用いても優れた性
能を持ったフォトセンサを提供することをも１］的とす
る。

更には、ガラス基板上にシリコンを１ヨｊ体とする非晶
質祠料からなる光電変換層を形成してなるフォトセンサ
において、該光電変換層が前記ガラス基板の少なくとも
一方の面に設けられた誘樽体ｊ９４を介して形成されて
いるフ＋）センサを提供することをも目的とする。

〔構成〕

本発明は、本発明者等がアルカリ金属イオンの含有量が
多いが比較的廉価に入手できるガラス（例えはソーダガ
ラス）を基板として用いてもａ−８ｉ層と基板内のアル
カリ金属イオンとの反応がノ１（（いか、あっても極め
て少ない様にする為に鋭１８、検藷１した結果得られた
知見に基づいている。即ち、ガラス基板上に誘電体層を
施し、この１誘電体ハイｉ十、にａ−８ｉ層を形成する
ことで優れたフォトセンサを作製することができるとい
う知見に基づいている。

〔好ましい実施態様〕

本発明で少なくとも光電変換部に用いられるａ−８ｉ層
として好ましいものは水素原子を含むａ−８ｉ層（以下
ａ−３ｔ：Ｈと記す）である。又、ａ　−Ｓ　ｉ　：　
Ｈの中でも水素原子を帆１〜４０　ａｔｏｍｉｃ％含む
ものはより好ましい。

ａ−８ｉ　（ａ−８ｉ　：Ｈを含む）の中に炭素、酸素
、或いは元素周期律表ｆｌｉＪＩＨ族、同表第Ｖ族の元
素から少なくとも一つ以上の原子が選択されて含まれて
いても良い。上記周期律表第１■族及び第Ｖ族の元素と
して好適にあげられるものはＢ、　Ａｌ、　Ｇａ　＋Ｉ
ｎ　＋　Ｔｌｌ　＋　Ｎｌ　ｐ　＋　Ａｓ　ｌ　Ｓｂ　
ｌ　Ｂｌ　である。その中でもＢ、Ｐ、Ｎのいずれか一
種以上の原子を含むａ−８ｉ層を光電変換部とすること
はより好ましい。

本発明において、誘電体層を形成するイ」科としては、
一般に知られる無機イ珂料、有機材料等多くの４Ｓ和か
ら選択して用いることができる。それ等材料は一種のみ
が選択され使用されても良いし、又、二種以」二の祠５
？−１が適宜ネ１［みａわされて使用されても差しつか
えない。

本発明において、フォトセンサへの光入射を基板側から
行ない得る様に丈る為には、誘電体層が透明か少なくと
も、入射される光信号の中で必要とされる波長の光を充
分透過するものである必要がある。その様な材料として
、無ｍ　ＡＡ料としては例えば無機酸化物として代表さ
れるＳ＋０２　＋　ＳＩＯ＋Ａｌ２Ｏ３，Ｔｉｅ２１　
ＺｒＯ２等や、無機弗化物として代表されるＭｇＦ’２
．　ＣｅＦ３　、　ＣａＦ２等が、有機Ｈ石としては例
えばポリイミドやポリパラキシリレン秀をあげることが
できる。この場合においても誘゛屯体層は、これらのも
のの中から一種が選ばれるか又は必要に応じて二種以上
の材料が選ばれ、組み合わせられて用いられてもよい。

誘電体層の形成方法としては真空蒸Ｓ法、ヌパソタリツ
ク法、イオンブレーティング法、侵偵法、ロールコータ
−法、スプレー法等がある。形成に当って必要により成
膜中に若しくは成膜後に熱処理をしてもよい。なお本発
明のフォトセンサの好適な一例の断面図である第１図で
はガラス基板１の一方の面ζ二透明誘電体層２を形成し
、層２の」−にａ−３ｉ層を形成しているが、他方の面
に誘電体層２ａを形成することは使用に当り空気中の酸
素がガラス基板と反応してガラス表面にアルカリ金属の
酸化物が粉末状に生成するのを防ぐために有効である。

又、粉末状生成物の発生を防ぐことによって入射光の透
過率何丁を防ぐ効果も合わせもつ。更に、ガラス基板両
面に誘電体層を設けることはａ−８ｉ層形成時に、ａ−
８ｉ層形成側以外の部分のガラス内にあるアルカリ金属
がａ−８ｉ層と反応することも防ぐことができるので、
尚一層良好なフォトセンサを得ることができる。

本発明では、先にあげたソーダ石灰系ガラスの一つであ
るソーダガラス以外に、アルカリケイ酸ガラス、アルカ
リホウ酸ガラスや不純物としてアルカリ金属（Ｌｉ　、
　Ｎａ　＋　Ｋ　＋吐；＋　Ｒｂ　、　Ｃｓ　＋　Ｆｒ
）を含んだガラスを基板として用いることができる。

例えば、ＰＫＩ　、　ＢＫＩ　、　ＢＫ７　、　Ｋ８　
、　ＺＫＩ　、　ＢａＫ２゜ＫＦ２　’、　ＢａＬＦｌ
　、　ＬＬＦ４　、　ＬＦＩ　、　ＬＦ７　、　ＰＫｓ
　１　。

ＫｚＦｌ　（いずれも小片光学社製）やＢＫＩ　、　Ｂ
Ｋ７　。

Ｋ８（いずれも保谷ガラス社ｉＭ　）などのガラスがア
ルカリ金属を含むガラスとしてあげることができるが基
板材料としては上に己の例にのみ限定されるものではな
い。

本発明フォトセンサのり］適な態様例としては、第１図
で示すように、基板ガラス１の両面に誘電体層２，２ａ
を形成し７、一方の層２の上にａ−３ｉ層６を、その上
にオーミックコンタクトとしてのｎ＋層４，４ａを成膜
し、層４，４ａの−ににそれぞれＡｌの電極膜５，５ａ
を形成したものである。発明の要点である誘電体層形成
の一例としてディップ塗布を用いて形成した例について
述べる。１関形成の時間と膜厚の関係を示す第２図に図
示される如く誘電体層の膜厚は曲線１１で示ずようにデ
ィップ後引揚速度に比例して厚くなる。

実施例 日本ニルコート社製エチルシリケート４０．２０容砒％
をエチルアルコール３５容量％、酢酸エチル３５容量％
の混合溶媒に溶解し、これに濃塩酸と水を加えた溶液に
屈折率１．５２　、厚み１．ＯＢのＢＫ７ガラス（５１
０２：　６８．９％、　Ｂ２Ｏ３：　１０．１％、　Ｎ
ａ２Ｏ：８．８％、　Ｋ２Ｏ：　８．４％、Ｂａｄ：２
．８％、　Ａ３２０１：　１．０％）３枚を第２図に示
す条件でディップ塗布し、引揚げた後、３００℃で加熱
処理して、夫々１０００人、２０００λおよび３０００
　’ｒ−の二酸化珪素被膜を両面に形成させた。これ等
のガラスの一方の被膜２の面にプラズマＣＶＤ法で光ｉ
’ｌｌＴ変換部であるａ−８ｉ層６、オーミックコンタ
クトとしてのｎ＋層４，４ａを順次形成、次いで真空蒸
着法によりＡｌ電極膜５゜５ａを通常知られる方法及び
手順で形成した。

一方、これどは別に二酸化珪素被膜を施さないで直接Ｂ
Ｋ７ガラス基板」二にａ−８ｉ層、ｎ＋層、ｐ、ＩＪ電
極膜を設けたフォトセンサ（以下センサＰど称す）をも
用意した。

こうして作製した各フォトセンサを６０℃、９５％の高
温高湿中に２００時間放置しながら光電流（Ｉ、：明電
流、工、：暗電流）の変１ヒを調べた。

その結果をフォトセンサの光電流の経時変化を示す第３
図に示す。これによると４男電流■、の変化は誘電体層
に関係なく大きい変化はなかったが、暗゛屯流Ｉｄ　の
変化は誘電体層を施したものはそのｊ・、Ｌさが厚いほ
ど、即ら層２の厚みが１０００＾のセンサよりも３θ０
０＾のセンサの方が少なかった。又、２００時間後にお
ける明電流と暗電流との比、すなわちＳ／Ｎ比は、層２
の厚みが２０００人、３０００犬のセンサの方が層２の
厚みが１０００λのものより大きく、明電流に対して暗
電流が増加せず、安定していることが分かった。

これに対してセンサＰではガラス中のアルカリ金属イオ
ンが直接ａ−８ｉ層中に不純物として拡散するため、第
６図に示される様に明電流Ｉｐは経時的に殆んど変化し
ないにもかかわらず、暗電１１１ｔＩ、は経時的に安定
でなく非常に大きな値となった。

Ｓ／Ｎ比についても２００時間放置後は極めて小さな値
となり、フ、・トセンサとしては実用的とはいえなかっ
た。

６０℃、相対湿度９５％において２００時間放置後の誘
電体層の厚みとＳ／Ｎ比の関係を示す第４図から明らか
なように、膜曜が大きいほどＳ／Ｎ比を大きくとること
ができるが、この実施例においては２０００人以上の厚
みではＳ／Ｎ比は実質的に変ｆしがなかった。

〔効果〕

以上の如く本発明のフォトセンサは基板ガラスと非晶質
拐料のａ−８ｇ層間に誘電体層を設けることによってガ
ラス内のアルカリ金属イオンがａ−３ｇ層に拡散するこ
とが防止されるので、■い、■ｄが安定した信頼性ある
優れた性能を有し、基板としても普通に供給されるアル
カリ金属を含むガラスが用いられるので安価に製造する
ことができる。

なお、本発明のフォトセンサは画像等の読取り用として
のフォトセンサのみならず、光ヌイノチ用等の一般に光
を感知して゛改気伯号に変換して出力をするフォトセン
サにも適用出来るのはいうまでもない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明フォトセンサの１折面図、第２図は膜形
成の時間と膜厚の関係を示す図、第６図はフォトセンサ
の光電流の経時的変化を示す図、第４図は誘電体層の厚
みに利する明鴎゛市流比の関係を示す図である。 １　・・・・・基板ガラス ２．２ａ・・誘電体層 ろ・・・・・・・・ａ−３ｉ層 ４．４ａ・・・′ｎ″層 ５’　、　５　ａ、Ａｌ電極層 特許出願人　キャノン株式会召二 眩験吋ｒ凸（石） 第　２ｔｌｌ 誘￥体層ハバ［ン↓（ｘ　１ｏ’八） ＠３　図 １ｇ　４　図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ガラヌ基板ににシリコンを１ｌ体とする非晶質料（′−
   １からなる光電変換層を形成してなるフォトセンサに於
   いて、該光電変換層カミｊ」記ガラス基板の少なくとも
   一方の向側に設けられた誘電体層を介して形成されてい
   ることを特徴とするフォトセンサ。