JPS6124271A - イメ−ジセンサ - Google Patents

イメ−ジセンサ

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Publication number
JPS6124271A
JPS6124271A JP14542684A JP14542684A JPS6124271A JP S6124271 A JPS6124271 A JP S6124271A JP 14542684 A JP14542684 A JP 14542684A JP 14542684 A JP14542684 A JP 14542684A JP S6124271 A JPS6124271 A JP S6124271A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
amorphous silicon
image sensor
silicon layer
photoelectric conversion
light
Prior art date
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Pending
Application number
JP14542684A
Other languages
English (en)
Inventor
Setsuo Kaneko
節夫 金子
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by NEC Corp filed Critical NEC Corp
Priority to JP14542684A priority Critical patent/JPS6124271A/ja
Publication of JPS6124271A publication Critical patent/JPS6124271A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • 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
    • H01L27/14643Photodiode arrays; MOS imagers
    • H01L27/14645Colour imagers

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)

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】 (産業上の利用分野) 本発明は非晶質シリコンを用いた高解像度やカラーのイ
メージセンサに関する。
(従来の技術) 最近、ファクシミリ等の原稿読み装置と小型化するた゛
めに密着型イメージセンサの開発が活発に進められてい
る。これは原稿と1対1に対応する幅を有する大型のイ
メージセンサを内蔵する光電変換デバイスである。
従来のCODやMOS型のICイメージセンサを有する
光電変換系では原稿をイメージセンサ上に投影する縮小
レンズ系が必要である。この縮小レンズ系の光路長確保
のために、装置内に大きな空間を設ける必要があり、装
置の小型化が難かしいとされてきた。ところが、上述の
密着型イメージセンサでは、この縮小レンズ系が不要な
ため、イメージセンサと原稿がほぼ密着し、そのため装
置の大幅な小型化が達成される。
この密着型イメージセンサには、すでに、光電変換材料
として砒素−セレン−テルル系非晶質半導体、硫化カド
ミウム、水素化非晶質/リコン(以下a−8iと記す)
を用いたものが報告されている。これらの材料はすべて
大型のイメージセンサを形成する上で必要な大面積に一
様な薄膜を形成でき、可視光に対する感度が高い薄膜材
料である。
このうちa−8iはその構成物が8i と水素である、
ことから無公害材料であシ、材料の安定性が良く、可視
光全域に亘って高い光感度を有し、光応答速度が速く、
高抵抗率であるため高速、高解像度のカラーイメージセ
ンサに適した材料である。このa−8iを密着型イメー
ジセンサに応用する場合、a−8i光センサを83−M
OSFET スイッfで駆動する方式が一般的に使われ
る。
第1図は従来のa−8iイメージセンサの等節回路であ
る。
第1図において、11はa−8i光センサ、12は8i
−ICチップ、13は81−M08FETスイッチアレ
イ% 14は走査回路14である。こノ81−M0FE
Tスイッチ13と個別電極15はボンディング等の手段
によって接続される。a−8iセンサは光応答速度が高
いフォトダイオード型であり、高速のイメージセンサが
実現可能となる。a−8i7オトダイオードで光信号に
よって発生した光電流はダイオード内の電荷を消去し、
一定の走査時間(蓄積時間)後MO8FETがスイッチ
されることによって外部端子から流れ込む充電電流を検
出することによシ光信号を検出する。
この信号検出方法においては、信号量は走査時間と受光
面積に比例し、かつイメージセンサの雑音はMOSFE
Tのスイッチングノイズでほぼ決定され、フォトダイオ
ードの暗電流にはほとんど無関係である。従って、イメ
ージセンサを高速で高解像度に動作させるtlど8/N
は低下してしまう。
また、この長尺のイメージセンサをカラー化するにはフ
ォトセンサアレイにおいて赤(5)、緑0.青同等のそ
れぞれの光に感するフォトセンサを順次並べることによ
シ達成される。一般的には、第2図(al 、 (bl
に示す様に、個別電極22上にa−8i23を堆積し、
その表面に透明導電膜24を設けてフォトダイオードと
し、7オトセンサの光入射面にカラーフィルタ26を付
着することによりカラー化が計られる。ここで、25は
遮光膜で分解能を良くするために設けられているが、不
可欠のものではない。これは後述するセンサにおいても
同じことが言える。
しかし、上述の場合、高解像度のカラーイメージセンサ
を実現するためには、単色のイメージセンサに比べて識
別できる色の分だけ光センサが必要であ)、フルカラー
のイメージセンサにおいては赤、緑、青の光に感するフ
ォトダイオードアレイの場合には3倍の7オトセンサが
必要となシ、−素子あたシの受光面積が減少する。その
結果、信号量が減少し、S/Nの低下をもたらすほか高
速動作も雛かしくなる。
また、前述した様に、フォトセンサとMO8FETスイ
)チはボンディング等の手段によ多接続されているが、
力2−化によシ2−3倍以上の7オトセンサが必要なこ
とはそれだけボンディング等の接続個所が増え、ICチ
ップも増加する。これは密着型イメージセンサの信頼性
の低下、コスト高につながる。上述のことはカラーイメ
ージセンサだけではなく、高解像度のイメージセンサに
ついても言える。
(発明の目的) 本発明の目的は、上記欠点を除去し、高87Nで信頼性
が高いイメージセンサを提供することにある。
(発明の構成) 本発明の第1の発明のイメージセンサは、絶縁性基板上
に主走査方向に複数個に分割された島状の第1の電極を
設け、該第1の電極の上に非晶質シリコンを基体とした
光電変換層を設け、該光電変換層の上に前記主走査方向
と直交する方向に透明電極を含む第2の電極を複数個設
けて構成されるイメージセンサにおいて、前記光電変換
層を受光面側からn”−n−p+−n−n+ 非晶質シ
リコンを基体とした半導体層または受光面側からp+−
n−−n −n−p 非晶質シリコンを基体とした半導
体層で構成したことを特徴として構成される。
本発明の第2の発明のイメージセンサは、絶縁性基板上
に主走査方向に複数個に分割された島状の第1の電極を
設け、該第1の電極の上に非晶質シリコンを基体とした
光電変換層を設け、該光電変換層の上に前記主走査方向
と直交する方向に透明電極を含む第2の電極を複数個設
けて構成されるイメージセンサにおいて、前記光電変換
層を受光面側からn+−n−、+、n−n+非晶質シリ
コンを基体とした半導体層または受光面側からp+−n
−−n−n−p  非晶質シリコンを基体とした半導体
層で構成し、該半導体層の表面にカラーフィルタを設け
たことを特徴として構成される。
(実施例) 次に、本発明の実施例について図面を用いて説明する。
第3図(a) 、 fb)は本発明の第1の実施例の平
面図及び断面図である。
ガラス基板等の絶縁性基板21上に個別電極22として
クロミウム′1k700Aの厚さに蒸着し、必要な線密
度、例えば8素子/朋のイメージセンサの場合には約1
00μmの幅にエツチングする。続いてドーピングガス
としてホスフィン?4000ppmドープした7ランガ
スのグロー放電分解によりn+非晶質/リコン層31を
形成し続いて7ランガスのグロー放電分解によpn−非
晶質シリコン層32、ドーピングガスとしてディボラン
e2000ppmドープしたp 非晶質シリコン層33
、シランのブロー放電分解によJn−非晶質シリコン層
34、ホスフィンを5000ppm  ドープしたシラ
ンのグロー放電分解によシn+非晶質シリコン層35を
連続的に形成しn+−n−p+−n−n+ 非晶質シリ
コン層を形成する。さらにドライエツチングプロセスに
よシ、非晶質シリコン層を島状にエツチングする。この
島の面積は、例えば8素子/朋のイメージセンサでは1
00μmX140μmにする。その後、保護層36とし
て8i0.を1の厚さに形成しコンタクトホールをエツ
チング加工によ多形成し透明電極24として酸化インヂ
ウム錫を70OAの厚さに、遮光層25としてクロミウ
ムt1500Aの厚さに蒸着しエツチングにより島状に
加工し3列の第2の電極とする。最後にポリマーをノビ
/コートした後、赤、緑、青の染料を次々にポリマー中
に熱拡散させ、3列の島状のカラーフィルタ26を形成
する。
この実施例においては、シランのグロー放電によフ非晶
質シリコンを形成しているが、他のガス、例えばジシツ
ンのグロー放電や反応性スパッタ法によシ非晶質シリコ
ンを形成しても良い。また、シランとメタンガス、7ラ
ンとエタンガス等のグロー放電分解によって形成した非
晶質シリコン炭素を用いたとしても本発明の有効性に伺
ら支障はない。特に、シんをドープしたn+非晶質シリ
コン炭素は受光面側のn 非晶質炭素の代りに用いるこ
とによル光感度が増加し、有効である。
その稜1個別M、柩22及び共通電極はスイッチング素
子に接続され、走査パルスによシ駆動される。その後、
それぞれの色に感する光電変換素子プレイの情報は時間
的に調整して合成されるため光感度が高いカラーイメー
ジセンサが得られる。
第4図(al 、 (blは本発明の第2の実施例の平
面図及び断面図である。
非晶質シリコン層がp型非晶質シリコン層41、n−非
晶質シリコン層42.n 非晶質シリコン層り3.n−
非晶質シリコン層44、p+非晶質クりコ/層となシ受
光面からp+−n−n+−n7−p+非晶質シリコン層
の積層構造となっている。また、力、F −7イルタが
W!e−Y@−Cy (y−yン)(7)補色系フィル
タを用い、光感度を高めでいる。
第5図(a) 、 (blは本発明の第3の実施例の平
面図及び断面図である。
この実施例では副走査方向の第2の光電変換素子アレイ
52は第1の光電変換素子アレイ51と主走査方向に%
ピッチずらして設置されておシ、2つの光電変換素子ア
レイの情報を合成することにより高解像度のイメージセ
ンサが得られる。このときの個別電極の配線数は、前述
のカラーイメージセ/すと同様に、光電変換素子の%で
良く、信頼性の高いイメージセンサの供給が可能になる
本実施例においては光電変換素子アレイを3列以上に配
置することによシさらに解像度の高いイメージセンサが
得られる。
第6図(a) 、 (b)は本発明の第4の実施例の平
面図及び断面図である。
この実施例においてはn+−n−p+−n−n+ 非晶
質シリコンまたはp+−n”’−n”−n−p+ 非晶
質シリコン光電変換素子アレイを2次元状に配列し力2
−イメージセンサを構成する。この場合カラーフィルタ
を用いない2次元イメージセンサも可能である。
第7図は本発明のカラーフィルタが表面一ついたイメー
ジセンサの等価回路である。
第7図において、71はn”−n−p+−n−n”非晶
質シリコン光電変換素子を赤し、n −n −p+フォ
トダイオードとブロッキングダイオードの組合せとして
等価回路で示され、光電流の生成とクロストーク防止の
役目をそれぞれ示している。
光電変換素子71は走査回路14で走査されたMOS、
F’ETスイッチによって順次駆動され、外部出力され
る。第7図と従来例の第1図と比較すると、同じ光電変
換素子数の場合と比較して走査スイッチ数が%に低減し
ており、これは光電変換素子とMO8FETスイッチの
接続がボンディング等の手段によることを考えると信頼
性向上につながる。また、几、G、Hに対応する光電変
換素子アレイが副走査方向にずれているため、それぞれ
の信号を時間的に調整して合成しなければならないが、
第2図と比較して第3図の方が3倍以上の開口部を有す
ることができ、光信号が3倍以上確保できる。これは他
の実施例についても同じことが言える。
以上の効果を明確にするため8素子/Hカラーイメージ
センサの特性を従来構造と比較して示す。
解像度 S/N  歩留夛 従来構造 8本7m  19dB  32%本発明によ
る構造 8本/m  25dB  70%(発明の効果
) 以上詳細に説明したように、本発明によれば、高87N
で信頼性が高いイメージセンサが得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の非晶質シリコン・イメージセンサの等価
回路図、第2図(a) 、 (bJは従来のカラーイメ
ージセンサの一例の平面図及び断面図、第3図(a) 
、 (b)は本発明の第1の実施例の平面図及び断面図
、第4図(a) 、 (b)は本発明の第2の実施例の
平面図及び断面図、第5図(a) * (b)は本発明
の第3の実施例の平面図及び断面図、第6図(a) 、
 (b)は本発明の第4の実施例の平面図及び断面図、
第7図紘本発明のカラーフィルタが表面についたイメー
ジセンサの等価回路図である。 11・・・・・・非晶質シリコンフォトダイオード、1
2−=−8i −ICチップ、13・・・・・・81−
M08FETスイッチアレイ、14・・・用走査回路、
15・・・・・・個別電極、21・・・・・・絶縁性基
板、22・・・・・・i別電極、23・・・・・・非晶
質シリコン層(a−8i)、24・・・・・・透明電極
、25・・・・・・遮光膜、26・・団・カラーフィル
タ、31 ・・・n 非晶質シリョン層、32・・・・
・・n−非晶質シリコン層、33・・・・・・p+非晶
質シリコン層、34・・・・・・n−非晶質シリコン層
、35・旧・・n+非晶質シリコン層、36・・・・・
・絶縁膜、41・・・・・・p+非晶質シリコン層、4
2・・・・・・n−非晶質シリコン層、43・・・・・
・n+非晶質シリコン層、44・・・・・・p+非晶質
シリコン層、45・・・・・・p+非晶質シリコン層、
61・・・・・・個別電極、71・・・・・・光電変換
素子、72・・・・・・光。 代理人 弁理士  内 原   晋 (必) hv (I)) 第3図 (b) 第4図

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)絶縁性基板上に主走査方向に複数個に分割された
    島状の第1の電極を設け、該第1の電極の上に非晶質シ
    リコンを基体とした光電変換層を設け、該光電変換層の
    上に前記主走査方向と直交する方向に透明電極を含む第
    2の電極を複数個設けて構成されるイメージセンサにお
    いて、前記光電変換層を受光面側からn^+−n^−−
    p^+−n^−−n^+非晶質シリコンを基体とした半
    導体層または受光面側からp^+−n^−−n^+−n
    ^−_−_p_^_+非晶質シリコンを基体とした半導
    体層で構成したことを特徴とするイメージセンサ。
  2. (2)絶縁性基板上に主走査方向に複数個に分割された
    島状の第1の電極を設け、該第1の電極の上に非晶質シ
    リコンを基体とした光電変換層を設け、該光電変換層の
    上に前記主走査方向と直交する方向に透明電極を含む第
    2の電極を複数個設けて構成されるイメージセンサにお
    いて、前記光電変換層を受光面側からn^+−n^−−
    p^+−n^−−n^+非晶質シリコンを基体とした半
    導体層または受光面側からp^+−n^−−n^+−n
    ^−−p^+非晶質シリコンを基体とした半導体層で構
    成し、該半導体層の表面にカラーフィルタを設けたこと
    を特徴とするイメージセンサ。
JP14542684A 1984-07-13 1984-07-13 イメ−ジセンサ Pending JPS6124271A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102005043918A1 (de) * 2005-05-30 2006-12-07 Osram Opto Semiconductors Gmbh Detektoranordnung und Verfahren zur Bestimmung spektraler Anteile in einer auf eine Detektoranordnung einfallenden Strahlung

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102005043918A1 (de) * 2005-05-30 2006-12-07 Osram Opto Semiconductors Gmbh Detektoranordnung und Verfahren zur Bestimmung spektraler Anteile in einer auf eine Detektoranordnung einfallenden Strahlung
DE102005043918B4 (de) * 2005-05-30 2014-12-04 Osram Opto Semiconductors Gmbh Detektoranordnung und Verfahren zur Bestimmung spektraler Anteile in einer auf eine Detektoranordnung einfallenden Strahlung

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