JPS62141763A - センサ・アレイの製造方法とアレイ - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は画像センサ・アレイとその製造方法に関係し、
特にアレイ接合部で近接するアレイへの損傷や画像の乱
れ又は損失なく小アレイの除去や整合取替を容易にする
ため小アレイの各々が移動の２自由度を有するように、
長い走査アレイを形成するためアレイを他の同様のアレ
イと接触させるを可能にするよう製造された画像センサ
・アレイに関係する。

（従来の技術） 電荷統合素子（ＣＯＤ）のような文書像を走査する画像
センサ・アレイは、基板又はチップ上に集積化した適当
な支援回路に加えてフォトサイト（光点）の−１１又は
線形アレイを標準的に有する。

通常この種のアレイは一行毎に文書を幅方向に横切って
画像を走査し、この間、文書は文書の長さ方向に平行に
同期して移動する。

この種のアレイの画像分解能は走査長とアレイ・フォト
サイトの数の比に比例する。１チツプ上に多数のフォト
サイトを有するアレイを経済的に設計製造する困難さの
ため、現在、入手可能な標準的な商用アレイの画像分解
能は比較的低い。余分な画像信号又はビクセルを内挿す
ることにより、すなわち、いくつかのセンサ・アレイを
用い行走査が進行するにつれであるアレイから次のアレ
イへと連続的に切換えるようにアレイを交互に電気的に
インターレースすることにより電子的に分解能は改良で
きるが、この種の電気的操作はコストがかかる。さらに
、上述した型式の単−又は多重アレイの組合わせは、１
つ又は複数のアレイが損失又は歪みなしに画像線を正確
に走査することを保証するためには、かなり複雑で高価
な光学系を通常必要とする。

＾分解能を保証するため走査する文書の幅に寸法が等し
い単一のアレイであって大母のフォトサイトを有してい
るもの、しばしば全幅又は接触型アレイと呼ばれる、が
必要であるが、現在の技術では入手できない。考えられ
ている一つの方法はいくつかの小チップを互いに接触さ
せることによりより長いアレイを形成する方法である。

歩どまりに相当な、かつコスト的な減少を生じることな
く小アレイの上にフォトサイトを密に充填できるため、
高分能を達成するのに必要な多数のフォトサイトを有す
るより良いアレイをこの方法で達成可能である。同時に
、光学系の要求を大きく簡素化できる。しかしながら、
この種の複合アレイの以後の修理の困難さ、特にアレイ
・フォトサイトに損傷を与えることなく、又はアレイの
整合を乱すことなく、又はアレイ間の接合部で画像の乱
れや損失を生じることなく小アレイの内の欠陥アレイを
除去し取替える困難さが、１アレイの故障時にも相当な
コストで全幅アレイ全体を取替えることをこれまで要求
してきた。

（発明の要約） 本発明は近隣のアレイを損傷することなく、かつ画像品
質に影響を与えることなく除去及び取替可能な全幅走査
アレイを形成するため他のアレイと組合せ可能な形式の
センサ・アレイを提供することにより上記に着目してこ
れを修正し、このセンサ・アレイは以下の段階に従って
製造されたチップを含む。すなわちその段階とは、比較
的大きな１１０シリコン・ウエーフア上に少なくとも１
行のフォトサイトを形成する段階と、チップの上下縁を
描画するウエーフアの縁分離線を方向依存エツチングす
る段階と、全体がＬ字形のオフセットを有するチップ端
を描画するためウエーフアの１１１面に沿って分離線を
方向依存エツチングする段階と、分離線に沿ってウエー
フアからチップを分離して全体が矩形状のチップを作製
する段階であって、チップの各端部は他の同様なアレイ
の相補的なオフセット端と相互ロック接触整合するため
の全体がＬ字形のオフセットを有している前記作製段階
と、を含む。

本発明はさらに長い走査アレイを形成するため端部を互
いに接触させた他のアレイと組合せて使用する取替可能
なアレイにおいて、所定の幅を有する１１０シリコンの
全体が矩形状のチップと、他の同様なチップとチップの
接触面上で乱されないフォトサイト行を与えるためチッ
プの一端から他方へチップの長手方向に延びる少なくと
も１行のフォトサイトであって、アレイの各端部はチッ
プ１１１面に沿って延びる第１及び第２＠部分により定
まり、第１及び第２端部分の組合せ長はチップ幅に等し
くかつ第１及び第２端部分は互いに長手方向にオフセッ
トしており、第３端部分は第１及び第２端部分を互いに
結合するチップ１１１面に沿って延び、これにより第１
、第２及び第３端部分はアレイ端を形成するよう協動じ
、第３端部分は欠陥アレイの取替時にチップを近隣アレ
イのチップと整合させるために近隣アレイの第３端部分
と接触可能にした前記フォトサイトと、を含む取替可能
なアレイを提供する。

（実施例） 図面の第１図を参照すると、基部又は基板７上に端と端
を互いに接触させた複数個の小センサ・アレイ５ａ、５
ｂ・・・５ｎから構成される長い走査アレイ４が図示さ
れている。シリコン、セラミック又は他の適当な材料で
ある基板７は全体が矩形状でブレーナ面８がアレイ５ａ
、５ｂ、５ｃ・・・５ｎを支持する。アレイ５ａ、５ｂ
、５ｃ・・・５ｎを基板７の表面８の所要位置へ取付け
るためエポキシ又はハンダ付のような適当な接着剤が通
常用いられる。

例えば電荷結合素子すなわちＣＯＤやＮＭＯ３型アレイ
アレイ小アレイ５ａ、５ｂ、５ｃは、以下でより明らか
となるように長い走査アレイ４の修理性を向上させるた
め本発明の教示に従って製造される。当業者には理解で
きるように、走査アレイ４は標準的には文書原本を１行
ずつ読取り又は走査し、文書像を電気信号又はピクセル
に変換するために用いられる。走査アレイ４は最大の潟
の幅に等しいか又はわずかに大きい全体長を有する全長
又は接触型アレイであることが望ましい。

走査アレイ４は一端から他方へ延びるフォトサイト１２
の１行１４を有する。

センサ・アレイ５ａ、５ｂ、・・・５ｎの各々はフォト
サイト１２の行、すなわちアレイ１４′を有する結晶性
シリコン基板又はチップ１０を有する。

標準的には、チップ１ｏは端部１６と上下縁１８゜１９
の各々で比較的薄い。フォトサイトの行”１４′の軸は
チップ１０の長手軸に平行で、フォトサイト行はチップ
端１６間に延びる。走査アレイ４を形成するため、アレ
イ５ａ、５ｂ・・・５ｎの端と端を整合させて互いに接
触させフォトサイト１４の連続した乱されない行を形成
する。

アレイ５ａ、５ｂ・・・５ｎ、従って走査アレイ４はフ
ォトサイト１２の単−行又はアレイ１４′を有するもの
として図示しであるが、複数のフォトサイト行又はアレ
イも考慮できる。加えて、シフトレジスタ１７のような
他の支援回路もフォトサイト１２と共にチップ上１０に
形成することが望ましい。適当な外部コネクタ（図示せ
ず）を設けてセンサ・アレイ５ａ、５ｂ・・・５ｎを関
連外部回路へ電気的に接続する。

第２図を参照すると、チップ１０は、チップ端１６と上
下縁１８．１９を各々正確に描画するため方向依存エツ
チングを用いて集積回路を作成するのに一般的に用いら
れる種類の１１０シリコンの大つエーファ９から製造さ
れる。チップ１０は次いでエッチ線に沿って大シリコン
・ウエーフアから分離される。フォトサイト１２はエツ
チングとシリコン・ウエーフアからのチップの分離の前
に形成することが望ましい。

当業者には理解できるように、１１０シリコンはチップ
１０の上下面３０．３１の１１０面と９０°で交差する
４枚の１１１面を有する。しかしながら、１１１面は互
いに直角でなく７５．５３°の鋭角で交差する。従って
、チップ１０の端部１６はチップ１０の上下縁１８．１
９に垂直でなく、これに対して７５．５３°の鋭角であ
り、従ってチップ１０は平行四辺形である。例えば異方
的にエッチされ、チップ１０の端部１６と縁１８．１９
と平行な境界を有するフォトサイト１２は同様に平行四
辺形形状である。

アレイ５の製造時に、チップ端は分離を必要とする点で
エツチングにより定められる。チップ端１６でフォトサ
イトに損傷を与えないため、分離が生じるフォトサイト
の境界間又はこれに一致して走行する線に沿って分離エ
ッチが行なわれる。

上下縁１８．１９の分離点も同様にエツチングにより定
まる。以後、チップはエッチ線に沿って適当に分離され
る。フォトサイト１２はチップ１゜のエツチングの前に
形成されることが望ましいが、大きな１１０シリコン・
ウエーフアからチップ１０を分離した後にフォトサイト
を形成してもよいことが理解できる。

所要数の小７Ｌｚイ５ａ、５ｂ、５ｃｍ５ｎを互いに組
合せた後、かつ使用前に、通常走査アレイ４を試験する
。これまで、アレイ５ａ、５ｂ・・・５ｎの内の１個が
故障した場合には、全走査アレイ４は通常スクラップさ
れる。同様に、使用中小アレイの内の１個が故障した場
合、走査アレイ４全体が通常廃棄され、新たなアレイに
置換えられる。

これは、近隣のアレイや新たなアレイに損傷を与えるこ
となく故障アレイを取出し、これを新たなアレイに取替
える困難さと、乱れのない走査アレイを提供するのに必
要な臨界的な整合を実行する際の困難さに起因している
。

本発明は、大きな走査アレイ４の取替を必要とせずに小
アレイ５ａ、５ｂ、・・・５ｎの内の故障したものの除
去と取替を可能とする。このため、アレイ・チップの端
部１６はアレイ間の臨界整合に影響したりこれを乱すこ
となく、損傷したアレイを取除き新たなアレイと置換え
ることを可能とするよう設計された相補的な相互ロック
境界形状により形成される。特に、各チップ１０の端部
１６は隣接するチップの相補的な形状端と相互ロックす
る全体がＬ字形のオフセット又はドッグレグ形状を有し
、相補的な形状端は除去されるアレイと設置される取替
アレイの２方向移動を可能とする。

同時に、Ｌ字形オフセット形状は取替アレイを近隣アレ
イに整合して正確に配置することを可能とする。

小アレイ５ａ、５ｂ、５ｃ、・・・５ｎの製造時に、チ
ップ端１６は一連の接続エッチ線により定められる。こ
のため、距離ｄでフォトサイト間の所要分離点の１１１
面に沿ってエッチが行なわれて第１ｆｌｉＩ１分端境界
線３７を設ける。距離ｄはフォトサイト１２の行１４に
加えて、チップ１０上のシフトレジスタ１７のような全
ての又は実質的に全ての能動回路を含む十分な長さであ
ることが望ましい。線３７から距離Ｓだけオフセットし
た点でも１１１面に沿ってエッチが行なわれ、エッチ長
は第２部分端境界線３８を形成する距離ｄ′に等しい。

距ｆｉｄとｄ′の和はチップ１０の側面１８゜１９間の
全体距離ｔに等しい。境界１ｍ３７．３８を結び、第３
端部境界１ｉ１３９を形成するチップの長手軸に平行な
１１１面に沿ってもエッチを行ない、チップ端の画定を
完了する。第３境界線長は距離Ｓに等しい。この結果、
境界１ｉ１３７．３８゜３９はＬ字形オフセット又はド
ッグレグによりチップ端を定めるよう協動する。

理解できるように、同時に又は所要順序で行なわれたエ
ッチが完成すると、線３７．３８．３９に沿ってチップ
をウエーフアから分離し、１字形又は逆Ｔ字形のどちら
かのチップを与える。これは、大きな走査アレイ４の１
個以上の小アレイ５ａ、５ｂ、・・・５ｎの以後の除去
と取替を可能にする２方向移動を可能としつつ、走査ア
レイ４を形成する時の小アレイ５ａ、５ｂ、・・・５ｎ
の互いの相互ロックを可能とする。第１図に図示した例
では、アレイ５ａ、５ｃは通常未使用の上縁１８に隣接
する相対的に大きな区域４２の全体がＴ字形で、一方ア
レイ５ｂ、５ｄは未使用上縁１８に隣接する相対的に小
さな区域４２′の逆Ｔ字形である。

例えばアレイ５Ｃのような欠陥アレイを検出すると、ア
レイに局所加熱を印加して基板７の表面８から、そして
近接アレイ５ｂ、５ｄから欠陥アレイを遊離させる。ア
レイ５Ｃを解放すると、アレイは第１図の実線矢印によ
り示すように基板７と隣接アレイ５ｂ、５ｄに対する上
昇、滑動再移動により取外される。アレイ５ｂのような
逆Ｔ字形を有するアレイを取替える場合、走査アレイ４
の面に沿った移動方向は破線矢印により示すように反転
することが理解できる。

アレイの取替は上記の反対で、取替アレイ５Ｃは欠陥ア
レイにより空いた空間に挿入され、取替アレイの端部の
Ｌ字形オフセットは近隣アレイ５ｂ、５ｄの相補的端部
と相互ロックする。加えて、境界線３８により描画され
る端部１６の一部は取替アレイ５Ｃのフォトサイト１２
の行１４′を整合配置する役割を果たし、両側の近隣ア
レイ５ｂ。

５ｄのフォトサイト１２の行１４′は再び連続した乱さ
れない走査アレイ４を形成する。

上述した２次元の移動自由度は除去又は再挿入時にアレ
イの多方向移動、すなわち基板７の表面に平行な面内の
横方向移動から上方への上昇移動や横方向と上方向移動
の各種組合ぼを可能とする。

交互のチップ５ａ、５ｂ、・・・５ｎの基部を横切る幅
ｗ、ｗ’　は異なるものとして図示し、交互のアレイの
フォトサイト数に差があるが、幅ｗ、ｗ’は互いに等し
くてもよいことが理解できる。この場合、各チップ上の
フォトサイト１２の数は互いに等しい。

同一番号は同一部品を参照している第３図に示す実施例
では、走査アレイ４は１００シリコン上に形成した小ア
レイ５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、−°。

５０ｎ）の組合せを含む。当Ｒ者には理解できるように
、１００シリコンは７５．５３°の鋭角で１１０面と交
差する４枚の１１１面を有する。アレイ５０ａ、５０ｂ
、５０ｃ、　・５０ｎはメージ・エヌ・アラーギ（Ｈｅ
ｈｄｉ　Ｎ、＾ｒａｇｉ）の名前で「画像センサ・アレ
イの製造方法」という題目で１９８５年５月２日提出の
共願の米国出願一連番号笛７２９．７０５号に教示され
る方法で製造される。

欠陥アレイの取替を可能とするため、小アレイ５０ａ、
５０ｂ、５０ｃ、−５０ｎのチップ形状は「くぎ」頭形
６０と「山」頭形６２間を交番する。この結果、「山」
頭チップと交番する「くぎ」頭チップの傾斜端境界６１
は、所要長の走査アレイ４を形成するため基板７上で互
いに所要数の小　　　・アレイ５０ａ、５０ｂ、５０ｃ
、　・５０ｎの組立時に「１１頭チップの係合傾斜端境
界６３と境界を接する。「くぎ」頭形６０を有する小ア
レイ、例えばアレイ５０ｂを取替えたい場合、局所加熱
を印加して基板７の表面と隣接アレイ５０ａ、５０ｃか
ら欠陥アレイ５０ｂを遊離させる。一旦遊離されると、
欠陥アレイ５０ｂは前方又は後方へ同時に上昇滑動させ
てアレイを除去する。

欠陥アレイを新たなアレイと取替えるため、平面状のア
レイ整合面６６を有する整合ツール６５を配置して整合
面６６を走査アレイ４の残りのアレイ５０ａ、５０ｃ、
・・・５０ｎに対して接触させる。次いで新たなアレイ
５０ｂを挿入し、摺動下方移動の組合せにより新たなア
レイを近接アレイ５０ａ、５０ｃ間の適所にはめ込む。

取替アレイの縁はツール６５の整合面６６に接触して取
替アレイのフォトサイト１２の行１４′を近接アレイ５
０ａ、５０Ｃのフォトサイト１２の行１４′に整合させ
る。整合後、取替アレイ５０ｂを適当な接着剤により適
所に固定する。

アレイ５０Ｇのような「山」頭形６２を有するアレイが
欠陥で取替が必要な場合、「山」頭形ア　４゜レイを除
去用に自由にするため一方の側の「くぎ」頭形アレイ、
すなわちアレイ５０ｂ又は５０Ｇのどちらかを上述の方
法でまず除去する。これに続いて欠陥の「山」頭アレイ
５０ｃを上記方法で取除き、「山」頭形６２を有する取
替アレイを基板７上の近接「くぎ」頭アレイと端と端の
接触関係で基板７の表面８上に配置する。前に取外した
「（ぎ」頭アレイを次いで取替え、新たな「山」頭アレ
イと「くぎ」頭アレイをツール６５の整合面６６に対し
て整合させて、フォトサイト１２０行１４′を基板７上
で既に適所にあるアレイのフォトサイトの行と整合させ
る。一旦前に除去した「くぎ」頭アレイと共に新たな「
山」頭アレイが適所に収まると、アレイは適当な接着剤
により適所にロックされる。

本発明は、開示した構造を参照して記述してきたが、記
述した詳細に限定されるものではなく、添付の特許請求
の範囲内に該当する変更や修正をカバーする意図のもの
である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に従い全幅走査アレイを形成するよう互
いに接触している１１０シリコン上に製造した複数個の
小センサ・アレイの等角図で、小アレイは欠陥車アレイ
の除去と取替を容易にするよう設計された交互に相補的
な丁字形と反転丁字形を有し、第２図はより大きなシリ
コン・ウエーフア上のアレイ・チップの形成を図示する
等角図、第３図はアレイの欠陥物の除去と取替を容易に
する相補的な「くぎ１頭と「山」形を与えるように１０
０シリコン上に小センサ・アレイを製造した別の実施例
の等角図である。 ４・・・・・・走査アレイ、５ａ、５ｂ、５ｃ・・・５
ｎ、・・・・・・センサ・アレイ、７・・・・・・基板
、１２・・・・・・フォトサイト、１６・・・・・・端
部、１８．１９・・・・・・上下縁、３７．３８．３９
・・・・・・境界線、６０・・・・・・「くぎ」頭形部
、６２・・・・・・「山」頭形部。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）他のアレイに損傷を与えず又は画像品質の損失を
   生じることなく除去取替が可能であり、かつ長い複合ア
   レイを形成するため端部対端部の関係で接触して他の同
   様な素子と組合せるためのチップ上のセンサ・アレイの
   製造方法において、（イ）相当大きい（１１０）シリコ
   ン・ウエーフア上に少なくとも１行のフォトサイトを形
   成する段階と、 （ロ）前記チップの縁を描画するため前記ウエーフアの
   （１１１）面に沿つて縁分離線を方向依存エッチングす
   る段階と、 （ハ）全体がＬ字形のオフセットを中に有するチップ端
   を描画するため前記ウエーフアの（１１１）面に沿つて
   縁分離線を方向依存エッチングする段階と、 （ニ）前記分離線に沿つて前記ウエーフアから前記チッ
   プを分離して全体が矩形状のチップを設ける段階であつ
   て、前記チップの各端部は他の同様なアレイの相補オフ
   セット端と相互ロック接触及び整合用の全体がＬ字形の
   オフセットを有する前記チップを設ける段階と、 を含む他の同様なアレイとの組合せ用のチップ上のセン
   サ・アレイの製造方法。
2. （２）長い走査アレイを形成するため互いに端と端を接
   触させて他のアレイと組合せて用いる取替可能なアレイ
   において、 （イ）所定の幅を有する（１１０）シリコンの全体が矩
   形状のチップと、 （ロ）前記チップの一端から他端へ前記チップの長手方
   向へ延びて前記チップの他の同様なチップとの接触面上
   にフォトサイトの乱されない行を与える少なくとも１行
   のフォトサイトと、 （ハ）チップ（１１１）面に沿つて延びる第１及び第２
   の端部分により定まる前記アレイの各端部であつて、前
   記第１及び第２縁部分の組合せ長は前記チップの幅に等
   しく、前記第１及び第２縁部分は互いに長手方向にオフ
   セットしている前記各端部と、 （ニ）前記第１及び第２端部分を互いに接続する前記チ
   ップ（１１１）面に沿つて長手方向に延びる第３の端部
   分であつて、前記第１、第２及び第３端部分が協動して
   前記アレイ端を形成する前記第３の端部分と、 を含み、 前記第３端部分は、欠陥アレイを取替える時に前記チッ
   プを近接アレイのチップと整合させるため近接アレイの
   第３端部分と接触可能となつている他のアレイと組合せ
   て用いる取替可能なアレイ。
3. （３）小アレイの欠陥物の以後の除去と取替を容易にす
   るよう互いに１行中で端と端を接触させている複数個の
   小アレイから長い走査アレイを製造する方法において、
   前記小アレイの各々は前記長い走査アレイを形成するよ
   う次に隣接する前記小アレイのフォトサイト行と整合接
   触させるため前記アレイの一端から他端へ延びる少なく
   とも１行の長手方向に延びるフォトサイトを有し、 （イ）くぎ頭部形状の第１の小アレイを形成し、前記第
   １アレイの端部は下方に突出する段階と、（ロ）山形の
   第２小アレイを形成し、前記第２アレイの端部は上方に
   突出する段階と、 （ハ）前記長い走査アレイを形成するため相互ロックの
   端対端接触関係に前記第１及び第２アレイを組立てる段
   階であつて、前記第１アレイを含む１つおきのアレイと
   前記第２アレイを含む中間のアレイを有し、各アレイの
   前記フォトサイト行は整合している前記段階と、 を含み、 欠陥第１アレイは近接第２アレイに対して欠陥第１アレ
   イを上方そして外方に移動させることにより取除き、第
   １アレイに整合して置換えられる取替第１アレイは、前
   記取替第１アレイのフォトサイト行が前記近隣第２アレ
   イのフォトサイト行と整合するまで前記取替第１アレイ
   と前記近隣第２アレイとの間の制御された横方向移動に
   より実行される、複数個の小アレイから長い走査アレイ
   を製造する方法。