JPS6180854A - イメ−ジセンサ - Google Patents
イメ−ジセンサInfo
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- JPS6180854A JPS6180854A JP59202724A JP20272484A JPS6180854A JP S6180854 A JPS6180854 A JP S6180854A JP 59202724 A JP59202724 A JP 59202724A JP 20272484 A JP20272484 A JP 20272484A JP S6180854 A JPS6180854 A JP S6180854A
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices 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
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/146—Imager structures
- H01L27/14665—Imagers using a photoconductor layer
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
本発明はイメージセンサに係り、特にサンドイッチｖ４
造の光電変換素子を基板上に配列してなるイメージセン
サに関する。
造の光電変換素子を基板上に配列してなるイメージセン
サに関する。
ファクシミリ、ＯＣＲ，電子複写曙等において原稿上の
画像読取りに用いられるイメージセンサとしては各種の
ものが知られているが、近年、原稿幅と同一の読取り長
を有する長尺型−次元イメージセンサの開発が進められ
ている。このようなイメージセンサに対し、特に最近で
は高解像度の読取りを可能とするために、光電変換素子
の高密度化の要求が高まっている。
画像読取りに用いられるイメージセンサとしては各種の
ものが知られているが、近年、原稿幅と同一の読取り長
を有する長尺型−次元イメージセンサの開発が進められ
ている。このようなイメージセンサに対し、特に最近で
は高解像度の読取りを可能とするために、光電変換素子
の高密度化の要求が高まっている。
イメージセンサにおける光電変換素子の特性のうち、光
電流と暗電流との比（明暗比）は、読取り感度を支配す
る最も基本的かつ重要な因子の一つである。ところが、
従来のイメージセンサでは高密度化に伴い明暗比の低下
が生じるという問題があり、それが光電変換素子の高密
度化を妨げる要因となっていた。
電流と暗電流との比（明暗比）は、読取り感度を支配す
る最も基本的かつ重要な因子の一つである。ところが、
従来のイメージセンサでは高密度化に伴い明暗比の低下
が生じるという問題があり、それが光電変換素子の高密
度化を妨げる要因となっていた。
この問題を従来のイメージセンサの構成を示す第３図を
参照して具体的に説明する。第３図において基板１１上
に配列された複数個の光電変換素子は、光電変換素子領
域毎に分割形成された金属電１ム１２と、各光電変換素
子で共通の透明電極１４とで光電変換膜１３を挟んで構
成されたサンドインチ構造であり、透明電極１４上には
遮光膜１５が形成されている。この場合、各光電変換素
子領域の実効面積は金属電極１２あるいは遮光膜１５に
形成された光透過窓１６の面積で決定される。
参照して具体的に説明する。第３図において基板１１上
に配列された複数個の光電変換素子は、光電変換素子領
域毎に分割形成された金属電１ム１２と、各光電変換素
子で共通の透明電極１４とで光電変換膜１３を挟んで構
成されたサンドインチ構造であり、透明電極１４上には
遮光膜１５が形成されている。この場合、各光電変換素
子領域の実効面積は金属電極１２あるいは遮光膜１５に
形成された光透過窓１６の面積で決定される。
この従来のイメージセンサにおいては、光電流は近似的
に金属電極１２の面積に比例する。すなわち、各光電変
換素子領域の形状を正方形と仮定すれば、光電変換素子
の配列密度が１ドツト／ｍの場合とｎドツト／Ｉｎの場
合との光電流を比較すると、後者は前者の１／ｎ２どな
る。これに対して、暗電流は金属電極１２の端縁部１２
ａ上の最薄部１７を主として流れるため、金ぶ電極１２
の周囲長に比例する。換言すれば、ｎドツト／１ｎｔａ
の光電変換素子の暗電流は１ドツト／ＪＩＩＭの光電変
換素子のそれの１／ｎとなる。従って明暗比で比較すれ
ば、光電変換素子の配列密度をｎ倍にすることによって
明暗比は１／ｎに低下することになる。
に金属電極１２の面積に比例する。すなわち、各光電変
換素子領域の形状を正方形と仮定すれば、光電変換素子
の配列密度が１ドツト／ｍの場合とｎドツト／Ｉｎの場
合との光電流を比較すると、後者は前者の１／ｎ２どな
る。これに対して、暗電流は金属電極１２の端縁部１２
ａ上の最薄部１７を主として流れるため、金ぶ電極１２
の周囲長に比例する。換言すれば、ｎドツト／１ｎｔａ
の光電変換素子の暗電流は１ドツト／ＪＩＩＭの光電変
換素子のそれの１／ｎとなる。従って明暗比で比較すれ
ば、光電変換素子の配列密度をｎ倍にすることによって
明暗比は１／ｎに低下することになる。
この現象は金属電極１２の厚み（〜０．４μｍ）と光電
変換部の厚み（〜１μｍ）が近いほど、顕著に現われる
。しかも、現実には暗電流は金属電極１２の端縁部１２
ａのみならずその引出し電極部にも流れるため、明暗比
はさらに低下することになる。
変換部の厚み（〜１μｍ）が近いほど、顕著に現われる
。しかも、現実には暗電流は金属電極１２の端縁部１２
ａのみならずその引出し電極部にも流れるため、明暗比
はさらに低下することになる。
この明暗比の低下を緩和する方法としては、エツチング
により金属電極１２の端縁部１２ａを鈍角化する方法、
光電変換１１１１３の膜厚を厚くする方法、金属電極１
２を極力薄くする方法等が挙げられる。しかしながら、
第１の方法は金ＩＩＩ極１２の端縁部１２ａのテーパの
均一性からくる明暗比の均一性に問題があり、また第２
の方法は応答速度の低下やコストの増加を招き、第３の
方法は導体路のインピーダンスが高くなって読取り動作
に悪影響を及ぼすという問題があり、いずれも決定的な
解決策とはいえなかった。
により金属電極１２の端縁部１２ａを鈍角化する方法、
光電変換１１１１３の膜厚を厚くする方法、金属電極１
２を極力薄くする方法等が挙げられる。しかしながら、
第１の方法は金ＩＩＩ極１２の端縁部１２ａのテーパの
均一性からくる明暗比の均一性に問題があり、また第２
の方法は応答速度の低下やコストの増加を招き、第３の
方法は導体路のインピーダンスが高くなって読取り動作
に悪影響を及ぼすという問題があり、いずれも決定的な
解決策とはいえなかった。
本発明の目的は、光電変換素子の配列を高密度化しなが
ら高い明暗比が得られるイメージセンサを提供すること
にある。
ら高い明暗比が得られるイメージセンサを提供すること
にある。
本発明は上記目的を達成するため、光電変換膜を一方が
透明導電膜からなる一対の電極で挟んで構成された複数
個の光電変換素子を基板上に配列してなるイメージセン
サにおいて、基板と光電変換膜との間に、前記一対の電
極のうちの基板上に形成された方の電極を覆い、かつ該
電極上の光電変換素子領域に開口部を有する絶縁膜を設
けたことを特徴とする。
透明導電膜からなる一対の電極で挟んで構成された複数
個の光電変換素子を基板上に配列してなるイメージセン
サにおいて、基板と光電変換膜との間に、前記一対の電
極のうちの基板上に形成された方の電極を覆い、かつ該
電極上の光電変換素子領域に開口部を有する絶縁膜を設
けたことを特徴とする。
本発明によれば、光電変換素子領域に開口部を有する絶
縁膜で基板上の電極を覆うことによって、光電変換素子
の光電流および暗電流がいずれも基板上に形成された電
極の端縁部の長さでなく実効面積のみに比例するように
なるので、明暗比はこの実効面積の減少で低下すること
はない。従って明暗比の低下を伴うことなく、光電変換
素子の配列を高密度化することができる。
縁膜で基板上の電極を覆うことによって、光電変換素子
の光電流および暗電流がいずれも基板上に形成された電
極の端縁部の長さでなく実効面積のみに比例するように
なるので、明暗比はこの実効面積の減少で低下すること
はない。従って明暗比の低下を伴うことなく、光電変換
素子の配列を高密度化することができる。
また、本発明では単に絶縁膜を追加するだけで上記の効
果を得ることができ、明暗比の低下を緩和する従来の方
法のように電極の形状や膜厚を制限したり、光電変換膜
の膜厚を必要以上に厚くする必要がないという利点があ
る。
果を得ることができ、明暗比の低下を緩和する従来の方
法のように電極の形状や膜厚を制限したり、光電変換膜
の膜厚を必要以上に厚くする必要がないという利点があ
る。
第１図は本発明の一実施例に係るイメージセンサの構成
を示すもので、（ａ）は平面図、（ｂ）はＡ−Ａ’ 断
面図である。第１図において、基ツ１上には例えばＣｒ
膜からなる金属電極２が形成されている。この金属電極
２は各光電変換素子領域毎に第１図（ａ）の上下方向に
分割されている。
を示すもので、（ａ）は平面図、（ｂ）はＡ−Ａ’ 断
面図である。第１図において、基ツ１上には例えばＣｒ
膜からなる金属電極２が形成されている。この金属電極
２は各光電変換素子領域毎に第１図（ａ）の上下方向に
分割されている。
基板１上にはさらに、アモルファスシリコン酸化膜等か
らなる絶縁膜３が形成されている。この絶縁ｌｌ１３は
金属電極２を覆うように形成され、かつこの金属電極２
上の光電変換素子領域に開口部４を有するものである。
らなる絶縁膜３が形成されている。この絶縁ｌｌ１３は
金属電極２を覆うように形成され、かつこの金属電極２
上の光電変換素子領域に開口部４を有するものである。
そして、絶縁膜３上に例えばａ−３ｉ：Ｈ（水素化アモ
ルファスシリコン）膜からなる光電変換ｌ１５が形成さ
れ、さらにその上に透明導電膜、例えばＩ Ｔｏ （Ｉ
ｎｄｉｕｍ ＴｉｎＱｘｉｄｅ）膜からなる透明電極６
が形成されている。
ルファスシリコン）膜からなる光電変換ｌ１５が形成さ
れ、さらにその上に透明導電膜、例えばＩ Ｔｏ （Ｉ
ｎｄｉｕｍ ＴｉｎＱｘｉｄｅ）膜からなる透明電極６
が形成されている。
ここで、開口部４は金属電極２の端縁部２ａを確実に覆
うことができるように、端縁部２ａから（絶縁１！３の
膜厚＋光電変換膜３の膜厚）Ｘ２程度内側に形成される
ことが望ましい。
うことができるように、端縁部２ａから（絶縁１！３の
膜厚＋光電変換膜３の膜厚）Ｘ２程度内側に形成される
ことが望ましい。
読取るべき原稿からの反射光は矢印で示すように透明電
極６を通して光電変換膜５に入射し、それによって発生
する光電流が金属電極２を通して外部に取出される。な
お、蓄積電荷読出し方式のイメージセンサの場合は、光
電変換素子の電極間容量（金ｊｉ′Ｒ極２と透明電極６
との間の静電容量）に光電流に基く電荷が一定時間蓄積
され、それが図示しない読出し用スイッチング素子を介
して読取り出力として取出されることになる。
極６を通して光電変換膜５に入射し、それによって発生
する光電流が金属電極２を通して外部に取出される。な
お、蓄積電荷読出し方式のイメージセンサの場合は、光
電変換素子の電極間容量（金ｊｉ′Ｒ極２と透明電極６
との間の静電容量）に光電流に基く電荷が一定時間蓄積
され、それが図示しない読出し用スイッチング素子を介
して読取り出力として取出されることになる。
このように構成された本発明に係るイメージセンサにお
いては、金属電極２が光電変換素子領域を除いて絶縁［
１３により覆われているため、各光電変換素子領域の実
効面積は金属電極２の面積とは直接関係がなく、絶縁１
！Ａ３に形成された開口部４の面積のみで決定される。
いては、金属電極２が光電変換素子領域を除いて絶縁［
１３により覆われているため、各光電変換素子領域の実
効面積は金属電極２の面積とは直接関係がなく、絶縁１
！Ａ３に形成された開口部４の面積のみで決定される。
すなわち、第１図のイメージセンサでは第３図に示した
従来のイメージセンサと異なり、金属電極２の端縁部２
ａが絶縁膜３で覆われていることによって該端縁部２ａ
と透明電極６との間は高抵抗化されており、光電変換膜
５の実質的な最薄部（電流が最も流れ易い領域）７は金
属電極２の端縁部２ａ上でなく、実効的な光電変換素子
領域全域となる。このため暗電流は光電流と同じく、金
属電極２の実効面積に比例する。従って、光電変換素子
の明暗比は光電変換素子領域の実効面積および金属電極
２の周囲長（端縁部２ａの長さ）等には依存しないので
、光電変換素子の配列を高密度化した場合でも、それに
関係なく明暗比を一定に高く保つことができる。
従来のイメージセンサと異なり、金属電極２の端縁部２
ａが絶縁膜３で覆われていることによって該端縁部２ａ
と透明電極６との間は高抵抗化されており、光電変換膜
５の実質的な最薄部（電流が最も流れ易い領域）７は金
属電極２の端縁部２ａ上でなく、実効的な光電変換素子
領域全域となる。このため暗電流は光電流と同じく、金
属電極２の実効面積に比例する。従って、光電変換素子
の明暗比は光電変換素子領域の実効面積および金属電極
２の周囲長（端縁部２ａの長さ）等には依存しないので
、光電変換素子の配列を高密度化した場合でも、それに
関係なく明暗比を一定に高く保つことができる。
また、このイメージセンサにおいては絶縁膜３が隣接す
る光電変換素子領域を分離する幾何学的配置をとるだけ
でなく、絶縁膜３の材料の選定によって絶縁膜３と光電
変換膜５との界面のビンニ＞’ｊ□□□。１．□ケアツ
ヤ／Ｌ／ ／Ｋ ！Ｊ ’ヤでキャリアを金属電
ｔｉｘ２の近傍に閉じこめる効果もある。従って、第３
図に示した従来のイメージセンサでは必要であった遮光
膜を設けなくとも、ある程度の高密度化が可能である。
る光電変換素子領域を分離する幾何学的配置をとるだけ
でなく、絶縁膜３の材料の選定によって絶縁膜３と光電
変換膜５との界面のビンニ＞’ｊ□□□。１．□ケアツ
ヤ／Ｌ／ ／Ｋ ！Ｊ ’ヤでキャリアを金属電
ｔｉｘ２の近傍に閉じこめる効果もある。従って、第３
図に示した従来のイメージセンサでは必要であった遮光
膜を設けなくとも、ある程度の高密度化が可能である。
次に、第２図を参照して第１図のイメージセンサの製造
プロセスの一例を簡単に説明する。まず基板１を洗浄し
た後、第２図（ａ）に示すように蒸着によってＣｒ膜を
形成し、次いでＰＥＰプロセスによってＣｒ膜をパター
ニングして第２図（ｂ）のように金属電極２を形成する
。次に第２図（Ｃ）に示すように絶縁１１１３としてａ
−８ｉＯｘ膜をプラズマＣＶＤ法で堆積し、ざらにＰＥ
Ｐプロセスで第２図（ｄ）の如く開口部４を形成する。
プロセスの一例を簡単に説明する。まず基板１を洗浄し
た後、第２図（ａ）に示すように蒸着によってＣｒ膜を
形成し、次いでＰＥＰプロセスによってＣｒ膜をパター
ニングして第２図（ｂ）のように金属電極２を形成する
。次に第２図（Ｃ）に示すように絶縁１１１３としてａ
−８ｉＯｘ膜をプラズマＣＶＤ法で堆積し、ざらにＰＥ
Ｐプロセスで第２図（ｄ）の如く開口部４を形成する。
次いでメタルマスクを使用して第２図（ｅ）に示すよう
に光電変換Ｉｌ！５としてのａ−８ｉ：Ｈ膜をプラズマ
ＣＶＤ法で堆積し、最後に第２図（ｆ）に示すように透
明電極６としてＩＴＯＩＩをメタルマスクを用いてスパ
ッタリング形成する。
に光電変換Ｉｌ！５としてのａ−８ｉ：Ｈ膜をプラズマ
ＣＶＤ法で堆積し、最後に第２図（ｆ）に示すように透
明電極６としてＩＴＯＩＩをメタルマスクを用いてスパ
ッタリング形成する。
なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではな
く、例えば実施例では基板上に金属電極を形成しその上
に光電変換膜および透明電極を順次形成したイメージセ
ンサについて説明したが、基板を透明材料で形成すると
ともに、基板上に透明電極を形成して基板側から光を入
射させる構造のイメージセンサにも本発明を適用できる
。その場合、基板上に形成された透明電極上を覆うよう
に、光電変換素子領域に開口部を有する絶縁膜を形成す
ればよい。また、実施例では金属電極が各充電変換素子
領域毎に分割され、透明電極が各充電変換素子領域に対
して共通に形成されていてもよい。さらに、実施例では
遮光膜を省略したが、透明電極上にさらに遮光膜を設け
て隣接する光電変換素子間の分離をより確実にすること
もできる。
く、例えば実施例では基板上に金属電極を形成しその上
に光電変換膜および透明電極を順次形成したイメージセ
ンサについて説明したが、基板を透明材料で形成すると
ともに、基板上に透明電極を形成して基板側から光を入
射させる構造のイメージセンサにも本発明を適用できる
。その場合、基板上に形成された透明電極上を覆うよう
に、光電変換素子領域に開口部を有する絶縁膜を形成す
ればよい。また、実施例では金属電極が各充電変換素子
領域毎に分割され、透明電極が各充電変換素子領域に対
して共通に形成されていてもよい。さらに、実施例では
遮光膜を省略したが、透明電極上にさらに遮光膜を設け
て隣接する光電変換素子間の分離をより確実にすること
もできる。
また、光電変換膜としてはａ−８ｉ：Ｆその他の膜であ
っても構わない。その他、本発明は要旨を逸脱しない範
囲で種々変形実施が可能である。
っても構わない。その他、本発明は要旨を逸脱しない範
囲で種々変形実施が可能である。
第１図は本発明の一実施例に係るイメージセンサの平面
図およびＡ−Ａ’ 断面図、第２図（ａ）〜（ｆ）は同
実施例のイメージセンサの製造プロセスの一例を゛説明
するための図、第３図（ａ）（ｂ）は従来のイメージセ
ンサの平面図およびＢ−Ｂ’ 断面図である。 １・・・基板、２・・・金属電極、３・・・絶縁膜、４
・・・開口部、５・・・光電変換膜、６・・・透明電極
、７・・・光電変換膜の原簿部。 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦 第１図 （ａ） −ｔ ｌａ 第２図 第３図 （ａ）
図およびＡ−Ａ’ 断面図、第２図（ａ）〜（ｆ）は同
実施例のイメージセンサの製造プロセスの一例を゛説明
するための図、第３図（ａ）（ｂ）は従来のイメージセ
ンサの平面図およびＢ−Ｂ’ 断面図である。 １・・・基板、２・・・金属電極、３・・・絶縁膜、４
・・・開口部、５・・・光電変換膜、６・・・透明電極
、７・・・光電変換膜の原簿部。 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦 第１図 （ａ） −ｔ ｌａ 第２図 第３図 （ａ）
Claims (2)
- （１）光電変換膜を一方が透明導電膜からなる一対の電
極で挟んで構成された複数個の光電変換素子を基板上に
配列してなるイメージセンサにおいて、前記基板と前記
光電変換膜との間に、前記一対の電極のうちの前記基板
上に形成された方の電極を覆い、かつ該電極上の光電変
換素子領域に開口部を有する絶縁膜を設けたことを特徴
とするイメージセンサ。 - （２）光電変換膜がアモルファスシリコン膜であること
を特徴とする特許請求の範囲第１項記載のイメージセン
サ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59202724A JPS6180854A (ja) | 1984-09-27 | 1984-09-27 | イメ−ジセンサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59202724A JPS6180854A (ja) | 1984-09-27 | 1984-09-27 | イメ−ジセンサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6180854A true JPS6180854A (ja) | 1986-04-24 |
Family
ID=16462107
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59202724A Pending JPS6180854A (ja) | 1984-09-27 | 1984-09-27 | イメ−ジセンサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6180854A (ja) |
-
1984
- 1984-09-27 JP JP59202724A patent/JPS6180854A/ja active Pending
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