JPS62229874A - イメ−ジセンサ及びその製造方法 - 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】 ［発明の技術分野］ 本発明は、特に光導電素子アレイとマトリックス配線を
用いたイメージセンサ及びその製造方法に関する。

［発明の技術的背景とその問題点］ 密着型イメージセンサのような長尺イメージセンサの一
形様として、光導電効果を利用したものが知られている
。第７図はその一例を示す平面図であり、絶縁性基体２
１上に水素化アモルファスシリコン膜のような光導電膜
２２と、対向電極２３．２４からなる光導電素子アレイ
２５が形成されている。光導電素子アレイ２５は連続し
た複数の素子を１単位とする複数の群に分割されており
、各一方の対向電極２３は各群毎に共通電極２６によっ
て共通接続され、各他方の対向電極２４は各群間で対向
するものどうしマトリックス配線２７によって共通接続
されている。マトリックス配線２７は対向電極２４に各
々接続された第１の配線２８と、第１の配線２８と交差
するように光導電素子アレイ２５の配列方向に平行に形
成された第２の破線２９および両配線２８．２９間を絶
縁するための層間絶縁膜３ｏにより構成されている。第
１の配線２８と第２の配線２９とは、層間絶縁膜３０の
第１．第２の配線２８．２９の交差位置に形成された開
口部３１を通して接続される。

原稿面からの反射光を光導電素子アレイ２５に入射させ
ると、その光量に応じて光導電素子アレイ２５の電気抵
抗が変化するので、例えば共通電極２６に順次電圧を印
加するとともに、第２の配線２９を順次走査してこの抵
抗変化を電気信号として読出すことにより、原稿上の画
像を読取ることができる。

しかしながら、この構成のものでは次の問題点がある。

光導電膜２２は一般に光導電素子アレイ２５の領域にマ
スクＣＶＤ法等により帯状に形成されるが、その際マス
クと堆積する膜との接触の不均一によって、先導電膜２
２の幅方向へのはみ出し量にムラが生じる。はみ出した
光導電膜２２の端部は膜厚が不均一となっているので、
この部分に層間絶縁膜３０が重なって形成されると、層
間絶縁膜３０の接着が不安定となる。従って、光導電膜
２２の端部に層間絶縁膜３０が重ならないようにするた
め、両者の間隔を十分に長くとる必要があり、イメージ
センサの大型化を招く。

この問題を解消するには、光導電膜２２を絶縁性基対２
１上の全面に被着し、エツチングにより光導電素子２５
の領域のみを帯状に細く残すことが考えられる。しかし
、光導電膜２２のエツチングのためにはレジスト塗布、
露光、現像を経てエツチング、そしてレジスト除去とい
う工程を踏まなければならず、コスト高の要因となる。

また、工程数の増加により歩留りも低下する。

さらに、第７図の構造では通常、マトリックス配線２７
における第２の配線２９および層間絶縁膜３０を形成し
た後に、光導電膜２２が形成される。これは先導電膜２
２を先に形成すると、層間絶縁膜３０の開口部形成のた
めのエツチング工程において使用するヒドラジン等のエ
ッチャントにより光導電膜２２が変質してしまうからで
ある。

ところが、光導電膜２２を第２の配線２９や層間絶縁膜
３０より先に形成すると、第２の配線２９の露出部分（
引出し部等）や、層間絶縁膜３０の材料（例えばポリイ
ミドやエポキシ等）９影響のため、光導電膜２２を均質
に形成することが困難となる。また、光導電膜２２を形
成する際に前処理としての洗浄に当り、過酸化水素とア
ンモニアの混合液等の洗浄液により、第２の配線２９や
層間絶縁膜３０が損傷を受けるという問題が発生する。

また、第７図の構造では実際には光導電素子アレイ２５
の上に保護用絶縁膜を追加して形成しなければならず、
さらに工程が増えてしまう。

一方、量産性を高める目的でイメージセンサを同一の絶
縁性基体上に多数形成した後、各センサ間をグイシング
して分離する場合、第７図の構造では帯状の光導電膜２
２を多数形成しなければならないａこのためにはマスク
ＣＶＤ用として細長い開口部を多数備えた金属マスクが
必要であり、この金属マスクの洗浄や取付けにより工程
数が増加してコストアップを招き、歩留りも悪くなると
いう問題があった。例えば１つのイノ−９ジセンサの幅
が３市で、光導電膜の幅を２　ｍｍとすれば、２市の幅
の開口部を１市間隔で形成したマスクを形成しなければ
ならず、このようなマスクの形成は事実上不可能に近く
、また形成できたとしてもハンドリングが極めて困難で
ある。従って多数のイメージセンサを同一の絶縁性基体
上に形成する場合は、光導電膜を全面に形成することが
望まれるが、従来の構造では第１の配線を先に形成する
必要から、それは不可能であった。

［発明の目的］ 本発明はこのような従来技術の問題点に鑑みてなされた
もので、製造が容易で、歩留りが高く、低コストのイメ
ージセンサ及びその製造方法を提供することを目的とす
る。

［発明の概要］ 本発明に係るイメージセンサは、マトリックス配線のう
ち光導電素子アレイに接続される第１の配線を基体と層
間絶縁膜との間に、また第２の配線を層間絶縁膜上にそ
れぞれ形成し、さらに光導電膜素子アレイ上に層間絶縁
膜と連続して該層間絶縁膜と同一材料からなる透光性を
有する保護用絶縁膜を成形することを特徴とする。

また、本発明はこのようなイメージセンサを製造するに
当り、基体上に光導電膜を形成した後、対向電極および
第１の配線を形成して光導電素子アレイを形成し、次い
で層間絶縁膜を形成すると同時に、光導電素子アレイ上
に該層間絶縁膜と連続して該該層間絶縁膜と同一材料か
らなる透光性を有する保護用絶縁膜を形成し、しかる後
に層間絶縁膜上に第２の配線を形成することを特徴とす
る。

［発明の効果］ 本発明によれば、光導電膜を光導電素子アレイの領域に
帯状に形成する場合、光導電膜の幅方向へのはみ出し量
にムラがあっても、その上に層間絶縁膜と連続して保護
用絶縁膜が形成されるため、これら層間絶縁膜および保
護用絶縁膜の接着を良好にすることができ、信頓性が向
上する。換言すれば、光導電素子アレイとマトリックス
配線とを近接して形成することができ、それだけイメー
ジセンサの小形化が可能となる。また、光導電膜を基体
上全面に接着した後、エツチングにより帯状に残す方法
のような工程数の増加がなく、歩留り製造コストの点で
有利である。

また、本発明では基体上に光導電膜を最初に形成できる
ため、他の要素（配線や層間絶縁膜等）に悪影響を与え
ることなく基体を洗浄した状態で、光導電膜を形成でき
ることになる。しかも、光導電膜を形成する状態では基
体上に配線となる金属や、層間絶縁膜となる有機樹脂等
の材料が存在していないので、光導電膜をそれらの材料
の影響を受けずに均質な状態で形成することができる。

従来では光導電膜を最初に形成すると、層間絶縁膜の開
口部形成のためのエツチング工程でエッチャントにより
光導電膜が変質するという問題があったが１１本発明に
よれば光導電膜形成の後、層間絶縁膜と連続して形成さ
れる保護用絶縁膜によって光導電膜がエッチャントに対
して保護されるので、このような問題は生じない。

また、本発明によれば保護用絶縁膜を層間絶縁膜と同時
に形成することができ、層間絶縁膜とは別工程で保護用
絶縁膜を形成していた従来のものに比べて工程数が減少
する。

さらに、本発明においては同一の基体上に多数のイメー
ジセンサを同時に形成する場合、光導電膜を帯状に形成
する必要がなく、基体上全面に形成できるため、光導電
膜を帯状に形成するための複雑な工程が不要となり、こ
の点からも製造コストの低下と歩留りの向上を図ること
ができる。

［発明の実施例］ 以下、図面を参照して本発明の詳細な説明する。第１図
（ａ）は本発明の一実施例に係るイメージセンサの平面
図、（ｂ）はＡ−Ａ矢視断面図である。

図において、絶縁性基体１は例えば無アルカリのガラ、
ス基板またはグレーズドセラミック基板であり、この基
体１上に光導電膜２と対向電極３゜４からなる光導電素
子アレイ５が形成されている。

光導電膜２は例えば水素化アモルファスシリコン（ａ−
８ｉ：Ｈ）、すなわちＨを５％以上、Ｓｔを２０％以上
それぞれ含んだ膜であり、この例では金属マスクを用い
たマスクＣＶＤ法等により帯状に形成される。また、光
導電膜２はこの例では厚さ　０．５μｍ〜２μｍで比抵
抗が１ｏ１０Ω・ｃｍ以上の高抵抗層（１層）２ａと、
ａ−Ｓｉ；ＨにさらにＰをドープした厚さ　０．００５
μｍ〜０．５μｍの低抵抗Ｗ（ｎ＋層）２ｂとからなっ
ている。低抵抗層２ｂを設けた理由は、光導電膜２上に
形成される金属（対向電極３．４等）とのオーミックコ
ンタクトを良好にとるためである。

光導電素子アレイ５は連続した複数の素子（図の例では
６素子）を１単位とする複数の群に分割されており、そ
の各一方の対向電極３は各群毎に共通電極６によって共
通接続され、また各他方の対向電極４は各群間で対向す
るものどうし、っまり各群内での位置を同じくするもの
どうしマトリックス配線７によって共通接続されている
。

マトリックス配線７は対向電極４に各々接続された第１
の配線８と、これら第１の配線８と交差するように光導
電素子アレイ５における光導電素子の配列方向と平行に
形成された第２の配線９と、これら第１．第２の配線８
．９間を絶縁するための層間絶縁膜１０によって構成さ
れる。層間絶縁膜１ｏは第１．第２の配線８．９の交差
位置に開口部１１を有し、これらの開口部１１を通して
第１の配線８と第２の配線９とが接続されている。

ここで、本発明においては光導電素子アレイ５上に、マ
トリックス配線７における層間絶縁膜１０と同一材料か
らなる透光性を有する保護用絶縁膜１２を層間絶縁膜１
０を延在させた形で形成している。

このイメージセンサの製造方法の一例を説明すると、ま
ず絶縁性基体１を例えば過酸化水素とアンモニアとの混
合液により洗浄した後、光導電膜２をマスクＣＶＤ法に
より形成する。光導電膜２の形成に際して、洗浄後の基
体１上には他の有機物、金属等の要素が存在していない
ので、光導電膜２がこれらの要素の影響を受けることは
ない。

次に、例えばＴｉ、Ｃｒ、Ａｊｑ、Ｍｏ、Ｍｎ。

Ｎｂ、Ｖ、Ｗ、Ｔａ、Ｓｂ等の高融点金属を用い、対向
電極３，４と共通電極６およびマトリックス配線７にお
ける第１の配線８を蒸着またはスパッタ法とＰＥＰ工程
により形成する。次に、マトリックス配線７における層
間絶縁膜１０および光導電素子アレイ５上の保護用絶縁
膜１２を塗布・形成する。これら層間絶縁膜１０および
保護用絶縁膜１２の材料としては、例えばポリイミド、
ポリアミド、ポリエチレン系有機物、アクリル系有機物
、エポキシ系有機物あるいはＳｉＯ２゜Ｓ　１ｘＮ　ｙ
　、　Ｔ　ａ　２０　Ｓ等のうちで特に光透過率が１０
％程度以上の（のを用いる。そして、層間絶縁膜１０に
ヒドラジン等のエッチャントを用いて第１の配線８と第
２の配線９とのコンタクトのための開口部１１をエツチ
ングにより形成する。なお、層間絶縁膜１０の材料に感
光性ポリイミドを用いた場合は、エッチャントの代わり
に現像液が使用される。この際、光導電膜２は保護用絶
縁膜１２で覆われているため、エッチャントないし現像
液により侵されることはない。次いで、Ｔｉ。

Ｃｒ、Ａ４２等の単一金属、またはＣｒ−Ａｕ。

Ｃｒ−Ａｌ、Ｔｉ−Ａｕ、Ｃｒ−Ｃｕ。

Ｔｉ−Ｃｒ等の複合金属を用い、蒸着またはスパッタ法
とＰＥＰ工程によりマトリックス配線７における第２の
配線９を形成する。

第２図はこのイメージセンサの等価回路図であり、共通
電極６に順次駆動電圧を印加して光導電素子アレイ５の
各群を選択するとともに、マトリックス配線７における
第２の配線９を通して各群における光導電素子の入射光
量による抵抗変化に基づく信号を順次読出す動作を繰返
すことによって、画像信号を得ることができる。

本発明の他の実施例を説明、する。光導電素子アレイ５
における対向電極３．４としては第３図に示すような櫛
歯状電極を用いることも可能であり、これによって感度
を図ることができる。

また・、第１図では光導電膜２を光導電素子アレイ５の
領域にのみ帯状に形成したが、第４図に示すように絶縁
性基体１上の全面に形成してもよい。

この場合、光導電膜２の光導電素子アレイ５以外の領域
（主として第１の配線８に接した領域）を通しての光導
電素子アレイ５相互間のリーク（素子間リーク）を考慮
する必要があるが、このリークは対向電極３，４および
第１の配線８の形状・寸法を工夫することにより実用上
問題ない程度に少なくすることができる。すなわち、第
３図に示したように光導電素子アレイ５の各素子におけ
る対向電極３，４のギャップをＬｌ、対向電極３゜４０
幅をＷｌとしたとき、光導電素子アレイ５の各素子の抵
抗はＬ　＋　／　Ｗ　＋に比例する。一方、光導電素子
アレイ５の素子間抵抗は第１の配線８の間隔をＬ２．長
さをＷ２としたとき、Ｌ２／Ｗ、２に比例する。この場
合、Ｌ、／Ｗｌ　＜＜Ｌ　２　／　Ｗ　２なる条件を満
たせば、素子間リークは無視できることになり、第４図
に示すように光導電膜２を絶縁性基体１上全面に形成し
ても問題はない。具体例として、例えばり、Ｉ−６μｍ
ａｍ。

Ｗ＋　−５００μｍとした場合、Ｌ２−７５．ｃｚｍ、
　Ｗ２ｍ　２　ｍｍとすれば、上記２種の抵抗の比は２
７杯であり、実用上十分である。

また、このような条件が満たされない場合でも、光導電
膜２のうち光導電素子アレイ５以外の領域に光が入射し
ないような構成、例えば該領域上に遮光膜を形成すると
か、光導電素子アレイ５の領域にのみ光が入射するよう
な結像用のレンズ系を用いる等の構成をとることにより
、素子間リークを小さく抑えることもできる。すなわち
、光が入射する傾城の比抵抗をρ　、光が入射しない領
域の比抵抗をρ、とすれば、光導電素子アレイ５の各素
子の抵抗はρｐ　／　Ｌ　＋　／　Ｗ　＋に比例し、光
導電素子アレイ５の素子間抵抗はρ　・Ｌ　２　／　Ｗ
　２に比例するので、ＬＩ／Ｗ１くく ρＰ−Ｌ２／Ｗ２なる条件が成立すれば、素子間リーク
を無視できることになる。

さらに、別の方法として光導電膜２の光導電素子アレイ
５以外の領域に強力な光を予め照射し、いわゆる光劣化
効果により該領域を高抵抗化して素子間リークを無視で
きるようにすることも可能である。

なお、このように光導電膜２を絶縁性基体１上全面に形
成する場合、第５図に示すように光導電膜２における低
抵抗層２ｂ（ｎ　　層）のうち、対向電極３，４共通電
極６および第１の配線８の下部のみをエツチングにより
残すことによって、光導電素子アレイ５の各素子間で絶
縁抵抗を大きくしてもよい。すなわち、光導電膜２にお
ける高抵抗ＷＩＩ２ａ（ｉ層）はａ−Ｓｉ：Ｈ膜の場合
で比抵抗が１０′２Ω・叩程度と高いので、このように
することにより絶縁抵抗を十分に確保でき、素子間リー
クが実用上問題ない程度に抑えられる。

本発明は上述したように絶縁性基体上全面に光導電膜を
形成でき、るため、同一の絶縁性基体上に多数のイメー
ジセンサを同時に形成する場合に有効である。第６図は
その実施例であり、絶縁性基体１３上に接着層１４を介
して複数（この例では４個）のイメージセンサ１５〜１
８が形成されている。このようにイメージセンサ１５〜
１８を形成した後、破線で示す位置でダイシングを行な
い、分離することにより、複数のイメージセンサを同時
に製造することができ、量産性が向上する。この場合、
ダイシングに際して光導電膜の光導電素子アレイのアレ
イ方向と直角方向（ｆｆｉ６図で左右方向）の張力を分
断することになるため、基対１３の端部から光導電膜が
剥がれやすくなる。そこで、本実施例では光導電膜と基
体１３との間に接着層１４を介在させて光導電膜の接着
力を増し、ダイシング時の剥離を防止している。接着層
１４最も望ましく、Ｔａ、Ｓｔ、Ｃｒ、Ａ１．Ｔｉ。

Ｖ、ＡＰ等の金属酸化物、窒化物または炭化物が適当で
あり、金属酸化物の場合はＣｒ、ｋｌ。

Ｔｉ、Ｖ等の酸化自由生成エネルギーの比較的小さい材
料を基体１３上に被着させた後、その表面を陽極酸化等
により酸化させるが、酸素プラズマにより処理すればよ
い。また、接着層として用いる５ｉｊＮ４膜はスパッタ
法やプラズマＣＶＤ法により形成することがコスト的に
望ましいが、他に熱ＣＶＤ法、蒸着法、ＭＯＣＶＤ法、
イオンプレーティング法、クラスイオンビーム法、光Ｃ
ＶＤ法、ＭＢＥ法等いずれの方法でも良い。さらに基体
上に接着層を用いた場合は、基体としてガラス等に限ら
ず、ステンレス等の金属や半導体を用いることが可能と
なる。その他、本発明は要旨を逸脱しない範囲で種々変
形して実施することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）（ｂ）は本発明の第１の実施例に係るイメ
ージセンサの平面図およびＡ−Ａ矢視断面図、第２図は
その等価回路図、第３図は光導電素子アレイにおけるよ
り好ましい電極形状を示す図、第４図は本発明の第２の
実施例を示す平面図、第５図は本発明の第３＋７）′実
施例を示す断面図、第６図は本発明の第４の実施例を概
略的に示す断面図、第７図は従来のイメージセンサの平
面図である。 １・・・絶縁性基体、２・・・光導電膜、２ａ・・・高
抵抗層、２ｂ・・・低抵抗層、３．４・・・対向電極、
５・・・光導電素子アレイ、６・・・共通電極、７・・
・マトリックス配線、８・・・第１の配線、９・・・第
２の配線、１０・・・層間絶縁膜、１１・・・開口部、
１２・・・層間絶縁膜、１３・・・絶縁性基体、１４・
・・接着層、１５〜１８・・・イメージセンサ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）光導電膜と該光導電膜に接する対向電極からなり
   、複数の群に分割された光導電素子アレイと、この光導
   電素子アレイの各一端を各群毎に共通接続する共通電極
   と、前記光電変換素子アレイの各他端に接続された第１
   の配線と、この第１の配線と交差して設けられ、該第１
   の配線を介して前記光導電素子アレイの各他端を各群間
   で対応するものどうし接続する第２の配線と、これら第
   １、第２の配線間に介在され、両配線を接続させるため
   の開口部を有する層間絶縁膜と基体上に形成してなるイ
   メージセンサにおいて、前記第１の配線が前記基体と前
   記層間絶縁膜との間に形成され、前記第２の配線が前記
   層間絶縁膜上に形成され、さらに前記光導電素子アレイ
   上に前記層間絶縁膜と連続して該層間絶縁膜と同一材料
   からなる透光性を有する保護用絶縁膜が形成されている
   ことを特徴とするイメージセンサ。 （２）前記基体は絶縁物、半導体又は金属であることを
   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
   。 （３）前記光導電膜は前記光導電素子アレイの領域に帯
   状に形成されてい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。 （４）前記光導電膜は高抵抗層と、該高抵抗層と前記対
   向電極との間に形成された低抵抗層とを有するものであ
   ることを特徴とする特許請求の範囲第２項記載のイメー
   ジセンサ。（５）前記光導電膜は前記基体上のほぼ全面
   に形成されてい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。 （６）前記光導電膜は前記基体上のほぼ全面に形成され
   、さらに各光導電素子における前記対向電極間のギャッ
   プをＬ＿１、該対向電極の幅をＷ＿１とし、前記第１の
   配線間の間隔をＬ＿２、該第１の配線の長さをＷ＿２と
   したとき、Ｌ＿１／Ｗ＿１＜Ｌ＿２／Ｗ＿２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。 （７）前記光導電膜は前記基体上のほぼ全面に形成され
   、さらに該導電膜のうち前記光導電素子アレイの領域以
   外の領域は光が照射されない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。 （８）前記光導電膜は前記基体上のほぼ全面に形成され
   、さらに該導電膜のうち前記光導電素子アレイの領域以
   外の領域は高抵抗化されてい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。 （９）前記光導電膜は高抵抗層と、該高抵抗層と前記対
   向電極、共通電極および第１の配線との間に形成された
   低抵抗層とを有するものであることを特徴とする特許請
   求の範囲第５項〜第８項のいずれかに記載のイメージセ
   ンサ。 （１０）前記光導電膜は前記基体上にＴａ、Ｓｉ、Ｃｒ
   、Ａｌ、Ｔｉ、Ｖ等の金属酸化物、または炭化物からな
   る接着層を介して形成されていることを特徴とする特許
   請求の範囲第１項、第３項〜第８項のいずれかに記載の
   イメージセンサ。 （１１）前記Ｓｉ窒化物からなる接着層はＳｉＮｘ（１
   ≦ｘ≦４／３）、ＳｉＮｘＯｙ、ＳｉＮｘＨｚからなる
   薄膜若しくは厚膜であることを特徴とする特許請求の範
   囲第１０項記載のイメージセンサ。 （１２）前記接着層はＣｒ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｖ等の酸化自
   由生成エネルギーの比較的小さい材料を被着させた後、
   その表面を酸化させて形成したものであることを特徴と
   する特許請求の範囲第９項記載のイメージセンサ。 （１３）光導電膜と該光導電膜に接する対向電極からな
   り、複数の群に分割された光導電素子アレイと、この光
   導電素子アレイの各一端を各群毎に共通接続する共通電
   極と、前記光電変換素子アレイの各他端に接続された第
   １の配線と、この第１の配線と交差して設けられ、該第
   １の配線を介して前記光導電素子アレイの各他端を各群
   間で対向するものどうし接続する第２の配線と、これら
   第１、第２の配線間に介在され、両配線を接続させるた
   めの開口部を有する層間絶縁膜とを基体上に形成してな
   るイメージセンサを製造する方法において、前記基体上
   に前記光導電膜を形成した後、前記対向電極および前記
   第１の配線を形成して前記光導電素子アレイを形成し、
   次いで前記層間絶縁膜を形成すると同時に、前記光導電
   素子アレイ上に該層間絶縁膜と連結して該該層間絶縁膜
   と同一材料からなる透光性を有する保護用絶縁膜を形成
   し、しかる後に前記層間絶縁層上に前記第２の配線を形
   成することを特徴とするイメージセンサの製造方法。 （１４）前記光導電膜は前記基体上に絶縁性接着層を介
   して形成されることを特徴とする特許請求の範囲第１３
   項記載のイメージセンサ。 （１５）前記絶縁性接着層はプラズマＣＶＤ法、熱ＣＶ
   Ｄ法、スパッタリング法、蒸着法、ＭＯＣＶＤ法、イオ
   ンプレーティング法、クラスイオンビーム法、光ＣＶＤ
   法、ＭＢＥ法によって成膜することを特徴とする特許請
   求の範囲第１３項記載のイメージセンサ。