JPS6245169A

JPS6245169A - イメ−ジセンサおよびその製造方法

Info

Publication number: JPS6245169A
Application number: JP60185282A
Authority: JP
Inventors: Mamoru Nobue; 守信江
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 1985-08-23
Filing date: 1985-08-23
Publication date: 1987-02-27

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、イメージセンサおよびその’ＥＵ　Ｎ方法に
係り、特に、高解像度の密着型イメージセンサにおける
各センサビットの受光面積の規定方法に関する。

［従来技術およびその問題点コ原稿と同一幅のセンサ部を有する長尺読み取り素子を用
いた密着型イメージセンサは、アモルファスシリコン（
ａ　−Ｓ　ｉ　）等のアモルファス半導体あるいは硫化
カドミウム（Ｃｄ　’Ｓ　）セレン化カドミウム（Ｃｄ
Ｓｅ）等の多結晶薄膜等を光導電体層として利用するこ
とにより、縮小光学系を必要とし４１い大面積デバイス
としての使用が可能となり、小型の原稿読み取り装置等
への幅広い利用が）１［ｌされている。

このイメージセンサのセンサ部の基本１＋％Ｉ　ａの１
つとしてリンドイッヂ型ゼンサがあげられる。このリン
ドイツブー型ヒンリは第７図にポリ如く、基板１」二に
形成されＩζ下部電極２と、透光性の−Ｌ部電極３とに
よって光導°泪体層４を挾／υだｂので、密着型イメー
ジセンサに４３いてｔよ、長尺基板上に、このυンドイ
ッヂ型しン号が複数個（例えば、８ドツト／＃の１易合
日本工業規格Δ列４？ｆｉ用としては１７２８個、同規
格Ｂ列４番用としては２０４８個）並設されている。そ
して、正確な読み取りを可能とするためには、これらの
センサは互いに完全に独立であると共に、受光部の面積
も同一でなければならない。

このため、長尺基板上に１３Ｇノる各センサの受光面積
の規定について【よいろいろな試みがなされている。

イメージはンリの受光面積を規定する方法としては、（
１）イメージセン１ノの九人用側に所定の大きさの間口
窓をもつ遮光膜を設ける方法と、（２）その大ぎさを直
接規定するあるいｔよ一部を電気的に不活性化づる等の
手段によって分割された電極の有効領域を規定する方法
との２種に大別できる。

（１）の方法は、従来から高解像度（１６木／履以上）
のイメージセンサを作製するのに用いられている方法で
あり、一方、（２）の方法警よより低Ｍ１度（８本／Ｓ
以下）のらので有効であり、製造プロレスも（１）の方
法に比較して簡潔である。

さて（２）の方法を実現覆る最す単純な構造は、例えば
、ノンドープのアモルファスシリコンを光導電体層とし
て用いた密着型イメージセンサである。この構造はアモ
ルファスシリコン自体が高低抗（暗時の抵抗率〜１０９
Ωｃｍ　）であることを利用して隣接ビット間（隣接す
る各センサ間）の分Ｉｌ！ｔ（アイソレーション）を省
略し、第８図に示す如く、例えば下部電極のみを分割形
成し、光導電体Ｆｉ　４　Ｊ３．Ｊ：び上部電極３は１
体的に形成している。

かかる構成においては上部電極と下部電極との巾なりに
よってのみ受光面積が規定され、フＡトリソエツヂング
プロセスは、下部電極の形成時に用いられるのみで、上
部電極の着膜は、メタルマスク等を介してスパッタリン
グ法等により選択的に行なわれ、￥ｊ造工工程簡略化さ
゛れる。

この構造においてＦｉ解画像化目指すうえでの問題点は
、隣接するビットの間に発生する光キャリアを取り込ｌ
υでしまう点である。特に、電荷の蓄積・放電により光
信号を読み取る方式、いわゆる＆ｈ’型駆動駆動メージ
セン１ノでは、隣接ビットの電荷ｍの差に伴う電荷移動
ディ【わらＰＲ接られが生じるという不都合があった。

また、解像度を高めるために、第９図に示す如く、光導
電体層４の形成に先立ち下部電極２を選択的に絶縁層５
で被１することにより、下部電極の電気的活性ダ１域を
規定し、下部電極３と下部電極との川なり面積を規定づ
−る構造も提案されている。

この構造では、フ７トリソエ稈やメタルマスク合わせ等
下部電極のパターニングに伴う複雑さや素子劣化は軽減
される。しかしながら、蓄積型で動作させる際、隣接ビ
ットの電伺通の差に伴う電荷移動と共に電位変化が生じ
、絶縁ＩＩＱによって不活性化された部分Ａに４３いて
もこの部分の容量に蓄えられた電荷が移動可能となり、
上部に入ｑ・１シた光による光導電体部の電ＪＪＥ変化
に少なからず影響されてしまう。つまり折角規定したつ
もりの受光領域が、各部で特性に差異はあるとしても絶
縁膜で被覆した部分Ａも含めて上部電極と下部電極との
川なり面積に応じた領域Ａ＋Ｓに拡大してしまうことに
なる。

本発明は、前記実情に鑑みてなされたもので製造が容易
でかつ信頼性の高い高解像度のイメージセンサを提供す
ることを目的とする。

［問題点を解決づ゛るための手段］そこで本発明でｔよ、サンドインチ型のイメージセンサ
において必要受光領域外の光信号を除去すべく、受光面
積を規定するために下部電極上に形成された絶縁層上に
中間電極を配設し、該絶縁層にＪ、って規定された下部
電極ＰＴ″発生した電荷に基づく信号のみを各センサビ
ットの出力として取り出すＪ：うにしている。

［作用］すなわら、本発明のイメージセン４ノは、第１図に示づ
如り、基板１１上に所望のパターン形状をなすように分
割形成された下部電極１２と、センサ面を規定ずべく該
下部電極上に開口部Ｗを有するように形成された絶縁膜
１３と、該絶縁膜１３上に形成された中間市殉１４と、
光導電体層１５と、上部電極１６とから構成されており
、実際に光導電体層が下部電極と上部電極とにＪ、って
挾まれたリンドイツチ構造となっているのは絶縁膜１３
にＪ：って規定された間口部Ｗのみであり、これ以外の
領域では絶縁膜上で発生した電荷による信号は中間電極
の存在により、下部電極に流れ込まないようになってい
る。

この構造を、より効果的にづるのは蓄積モードずなわら
、上下電極間で蓄積された電荷を入射光によって光導電
体層内に発生する光１−１２リアにより放゛市し、その
量を検出するとい）動作をざける場合である。

その実際の動作は以下に示す如くである。

まず、ある瞬間に、下部電極を接ｌＩ！！電位とすると
共に上部電極がマイナス電位となるように上部電極−下
部゛１を極間に電圧（Ｖ）を印加し、サンドインチ型ヒ
ンナを充電覆る。このときレンサ容爪ＣＯには電荷ｑが
蓄積される。

この後、上部電極電位はそのままにして下部電極を接地
電位から開放すると第２図に示す如く、理想等価回路は
Ｓｌを問いた状態であり、光入射により生成された光キ
ャリアが容ＤＣに蓄えられた電荷を放電させ、下部電極
電位Ｖｄは時間と共に上部電極電位Ｖ　ＬＪに近づく。

その変化ｍΔＶｄが入射光量に比例するため、この値を
検出するりｔプである。

しかし４工がら、実際には、等価回路は第３図に示す如
く規定されたセンサ部Ｓによる容けＣｏの他に、絶縁膜
で被覆した部分ＡにＪ５いても中間電極１４と上部電極
１６と光導電体層１５とによっても１ノンドイツチ型セ
ンサが形成されており、この容量成分ＣＩの他、更に、
絶縁膜下の部分の合成容量Ｃ１が加わったしのとなって
いる。

そこで、中間”＝Ｍ　（４の電位を接地することにより
、等価回路は第４図に示す如くなり、ＶＡ点の電位は渚
にピロであり、部分Ａで発生づる電拘にＪ：つてＶへの
電位は全く影響を受（〕ない。従って、ＶｄはＳ領域で
発生づる電荷量によってのみ変化りる。また、この構成
では、絶縁膜下の部分の合成容量Ｃ１に変化した電荷量
が蓄積されるため、Ｃｉの適正化によって下部電極電位
Ｖｄを任意に変化させることもでさる。

このようにして、センリ面で発生した電る１のみを検出
することが可能となる。

［実施例］以下、本発明の実施例について、図面を参照しつつ詳細
に説明する。

この密着型イメージセンサは、第５図に示す如く、ガラ
ス基板２１上に１６本／ｌｒｍのピッチで配列されたク
ロム薄膜パターンからなる上部電極２２Ｊ３よび第１の
配線層２３と、該下部電極上に形成され１辺ｄの正方形
をなケ聞［１部Ｗ８有するポリイミド樹脂膜からなる絶
縁膜２／１と、該絶縁膜１に積層せしめられｌ、ニクロ
ム薄膜パターンからなる中間電極２５および第２の配線
層２６と、更に中間電極２５上に順次積層せしめられた
アモルファスシリコン層からなる光導″ｔ（ホ層２７お
よび酸化インジウム錫層からなる透光性のに１部電極２
８とから構成されており、絶縁膜および中間電極に設け
られた開口部Ｗによってイ１効受光領域が規定されてい
る。

ここで有効受光領域は、１６本／１ｔｙｔｔの場合、各
センサピッ１〜のピッチ６２．５μ７ｒＬに対し、１辺
ｄ＝５０μｍ面積２５００μｍ２となっている。

次に、この密着型イメージセンサの製造工程について説
明する。

まず、第６図（ａ）に示づ如く、ガラス基板２１上に真
空酒肴法により膜厚３０００Ａのクロム薄膜を：ｒｉ１
１９シた後、フォトリソエツチングプロセスにＪ−〇、
バタ・−ニングし、下部電極２２　ｊ’：；よび第１の
配ｔｆＡ層２３を形成する５゜次いで、第６図（［））
に示り如く、スビンコー１〜法により膜厚１μｍのポリ
イミド樹脂１２／Ｉ’を形成する。

続いて、第６図（Ｃ）に示づ如く、７４１〜リソエツブ
ングブ１ルスにより該ポリイミド樹脂膜２４′をバター
ニングし、下部電極上に位１％？す゛るように夫々１辺
ｄの間口部Ｗを右Ｊる絶縁膜２４を形成Ｊ−る１゜再び、この上層に真空然着法により膜厚３０００Ａのク
ロム簿膜を着１模し、これをフォトリソ１ツチングプロ
レスによってバターニングして第６図（ｄ）に示す如く
中間電極２５Ｊ３よび第２の配線層２６を形成する。

この後、通常の如く、グロー放電法にＪ、り膜厚１μｍ
のアモルファスシリコン層を着膜し光導電体層２７を形
成する。続いて、スパッタリング法により膜厚１０００
Ａの酸化インジウム錫膜を着膜し、上部電極２８を形成
する。’、ｌｉ：Ｊ３、両工程共、メタルマスクを用い
て選択的に着膜するようにする。

このようにして形成されｌζ密着型イメージセンサは中
間電極を設けて必要受光領域外の光信号を除去するよう
にしているため隣接しれが生じることなく、高解像度で
信頼性の高い乙のとなっている。

また、ピンリとしての重要部位である光ｙＪ電休体、上
部電極層の形成前に、センサ面積の規定が行なわれるた
め、各層の劣化を生じること’ｔｒ　＜　４＝頼性を維
持Ｊることができる。

更には、遮光膜を形成づる必要がないためプロセスが極
めて簡潔である。

なＪ３、有効受光領域は、１辺ｄの正方形からなる間口
部によって規定されているが、実際には中間電極に印加
する電圧と、上部電極、下部電極との電位差に応じて中
間電極の開口部付近に異なる電界（電位分布）が発生し
、実効的有効受光領域の面積はｄ２以下になる。しかし
、センサの解像性能の面から考えると、受光領域の大き
ざ【よピッチ（ここでは６２．５μｍ）を°越えなけれ
ばよいのであり、現実的には性能劣化を起こり−ことは
ない。

また、実施例においては、絶縁膜と中間電極のパターニ
ングは夫々別工程で行なったが、多）ご配線部を必要と
しない構造のものではそのためのプロレスが不要であり
、従ってポリイミド樹脂膜をスクリーン印刷法で形成す
る等の方法で絶縁膜を〜１＃程度の精度レベルで部分的
に着膜し、更に、中間電極を選択的に蒸着した後、フォ
トリソエツヂングプロレスににつてまず中間゛電極のバ
ターニングを行ない、このパターンをマスクとして絶縁
膜をエツヂング除去し、セルファライン的に間口部の゛
穿孔を行なうようにしてもよい。この方法によりフォト
リソエツチングプロセスを１回減らすことができる。

更にまた、中間電極は、へ用光吊を制限しイ４Ｚｌ受光
領域を規定すると共に、下地の下部電極との間に、その
ｔｆｉなり面積に比例した容量を同時形成することがで
き、パターン形状を調整することにより配線の）゛２″
ｉｒ１容八分布を補正することが可能となる。

加えて、実施例においては、絶縁膜としてポリイミド樹
脂膜を用いたが、この他、他の有機絶縁膜あるいは窒化
シリコン膜、酸化シリコン膜等の無別絶縁膜等を用いて
ら良いことはいうまでもない。ただし、耐熱ｔｔ　、耐
薬品性を有するものを選択するのが望ましい。

（発明の効果］本発明にＪ：れば、受光面積を規定するために下部電極
上に形成された絶縁層上に中間電極を配設し、該絶縁層
上に中間電極を配設し、該絶縁層によって規定された下
部電極上で発生した電荷に基づく信号のみを各センサビ
ットの出力とし、て取り出すようにしているため、亡ン
サ面で発生した電荷のみを検出することができ、隣接ビ
ットへのられ電流がなく信頼性の高いイメージセン１ノ
を得ることができる。

また、遮光膜を形成する必要がなく、光導電体層、上部
電極の形成前に受光面積を規定することができるため、
劣化がなく、容易に良好なレン）すｌｊｆ性をｂつイメ
ージレンリを１１することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図１よ、本発明のイメージセン１ノの基本構造を示
寸図、第２図乃至第４図は、同イメージセンリの動作説
明をＪるための笠価回路図、第５図は、本発明実施例の
密攬望イメージセンサを示乃図、第６図（ａ）乃至（ｄ
）は、同密着型イメージセンリの製造工程図、第７図は
′ＩＪンドイツブ■１セン１すの基本構造図、第８図お
よび第９図は従来例のイメージレンリを示す図である１
゜１・・・基板、２・・・下部電極、３・・・上部電極、
４・・・光導゛を体層、５・・・絶縁層、１１・・・基
板、１２・・・下部電極、１３・・・絶縁層、１４・・
・中間電極、１５・・・光導電体層、１６・・・上部電
極、２１・・・基板、２２・・・下部電極、２３・・・
第１の配線層、２４・・・絶縁膜、２５・・・中間電極
、２６・・・第２の配線層、２７・・・光導電体層、２
８・・・下部電極。第２図第３図第５図第６図（Ｇ）２４′ 第６図（ｂ）第６図（Ｃ）第６図（ｄ）

Claims

【特許請求の範囲】

（１）基板上に所望の形状をなすように分割形成された
下部電極と、光導電体層と、透光性の上部電極とからな
るサンドイッチ型のイメージセンサにおいて、前記下部電極上に受光面積を規定すべく開口部を有する
絶縁膜を配設すると共に、更に前記絶縁膜上に中間電極を配設してなることを特徴
とするイメージセンサ。
（２）前記中間電極は、下部電極とは電気的に絶縁され
るようにした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）前記絶縁膜はポリイミド樹脂膜等の有機絶縁膜か
らな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）前記絶縁膜は窒化シリコン膜、二酸化シリコン膜
等の無機絶縁膜からな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。
（５）前記光導電体層は、アモルファスシリコン層から
なることを特徴とする特許請求の範囲第（１）項乃至第
（４）項のいずれかに記載のイメージセンサ。
（６）前記上部電極は、酸化インジウム錫層からなるこ
とを特徴とする特許請求の範囲第（５）項記載のイメー
ジセンサ。
（７）下部電極と透光性の上部電極とによつて光導電体
層を挾んだサンドイッチ型のイメージセンサの製造方法
において、基板上に、所望のパターン形状をもつように下部電極を
分割形成する下部電極形成工程と、受光領域を規定すべ
く該下部電極上に開口部を有する絶縁膜を形成する絶縁
膜形成工程と、該絶縁膜上に中間電極を形成する中間電
極形成工程と、光導電体層を形成する光導電体層形成工程と、透光性の
上部電極を形成する上部電極形成工程とを含むことを特
徴とするイメージセンサの製造方法。
（８）前記絶縁膜形成工程は、基板表面全体に絶縁膜を
着膜する工程と、該絶縁膜をパターニングする第１のパターニング工程と
を含むようにしたことを特徴とする特許請求の範囲第（
７）項記載のイメージセンサの製造方法。
（９）前記中間電極形成工程は、基板表面全体に電極形
成用の導電体層を着膜する工程と、該導電体層をパターニングする第２のパターニング工程
を含むようにしたことを特徴とする特許請求の範囲第（
７）項記載のイメージセンサの製造方法。
（１０）前記絶縁膜を着膜する工程は、下部電極上に選
択的に着膜する部分着膜工程からなり、該絶縁膜のパタ
ーニング工程は、中間電極形成後、中間電極をマスクと
して行なうようにしたことを特徴とする特許請求の範囲
第（７）項記載のイメージセンサの製造方法。