JPS63275165A - イメ−ジセンサ - 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 本発明は複数個のイメージセンサチ・ツブをインライン
接続して構成するマルチチップ長尺化イメージセンサを
実現するための、その構成要素たる１チップのイメージ
センサに関するものである。

従来の技術 イメージセンサには、縮小結像して画像情報を読取る縮
小型イメージセンサと、等倍結像して読取る密着型イメ
ージセンサがある。装置の小型化を図るために、近年は
複雑な縮小光学系を要しない、密着型イメージセンサの
開発が盛んである。

この密着型イメージセンサには、薄膜型とマルチチップ
型があり、後者が性能面で優っている。さらにマルチチ
ップ型には、千鳥配列型とインライン配列型があり、使
用上から云えば後者が簡便である。

このインライン配列型イメージセンサは、４００ＤＰ＋
（ドツト／インチ）の解像度の場合、一番端の受光画素
の極めて近傍を切断しなければならず、画素構成の種々
の工夫によって漸＜　ＣＣ４ＴＴ（国際電信電話諮問委
員会）の勧告の、画素位置の正規ピッチからのずれ許容
値は１／４画素ピッチ以内を達成しているに過ぎない（
たとえば青米はか、電子通信学会技術報告ＥＤ８４−１
６１）。

発明が解決しようとする問題点 これからのイメージセンサば、より高解像度化へと向か
っている。したがって従来法ではチップ接続精度の点か
ら８００ＤＰ＋以上の高解像度化は困難になるだろうと
考えられる。つまり上記のＣＣＩＴＴの勧告を満たし得
るほどに画素の近傍を切断できないし、もし極く近傍を
切断したとしても、受光画素の暗電流の増加を招くと考
えられ問題点を解決するための手段 本発明は上記の問題点を解決するために、走査回路、光
電変換素子アレイ、光電変換素子アレイの光電変換部に
その一端を配した光導波路、光導波路の他端であるとこ
ろの光入射部を基本とした構成とすることによって、光
電変換部と光入射部とを位置的に離すものであり、換言
すれば応力や微小欠陥に弱い画素（フォトダイオードや
フォトトランジスタ）をチップの切断端近傍へは配置し
ないで、イメージセンサチップ上の受光部位置のみを、
正規の画素ピンチまたはそれに準する配置で並べ、前記
画素と前記受光部位置との間を、オンチップ形成した光
導波路で結ぶ、というものである。なおここでいう光導
波路は、その中を光が導かれるという意味で広義に用い
ている。

作用 本発明は上記した構成により、イメージセンサチップ上
のある画素として働く箇所に入射した光情報が、オンチ
ップ形成した光導波路を通って、同じイメージセンサチ
ップ内の、前記光情報の入射位置から離れた、少なくと
もイメージセンサチップの切断端から離れた、光電変換
素子を有する箇所に到達することができ、言い換えれば
、チップ切断端に近い画素領域へ入射した光情報を、微
小な欠陥や応力に弱いためにチップ切断端近くに設ける
ことのできない、比較的チップの内程に形成された光電
変換素子まで導くことにより、チップ切断端付近へ入射
した光情報も誤りなく読取ることのできるイメージセン
サを実現できる。このことは、光の形の時の光情報が極
度に失われるほどの光学的な欠陥が画素領域および光導
波路領域に現れない範囲で、幾らでもイメージセンサチ
ップ切断端に近い領域に画素を設けることができること
を意味し、極めて高解像度のインライン配列型のマルチ
チップ長尺化イメージセンサを構成することができる。

実施例 以下本発明の一実施例のイメージセンサについて、図面
を参照しながら説明する。第１図は本発明の第１の実施
例におけるイメージセンサの構成図を示すものである。

第１図において、１は走査回路、２ａ、２ｂ、・・・・
・・、２ｊは各々、光電変換素子であり、３ａ、３ｂ、
・・・・・・、３ｊは、各々光導波路である。４ａ、４
ｂ、・・・・・・、４ｊは光情報が入射すべき画素であ
り、本実施例では紙面にほぼ垂直なチップ切断端々面を
画素として使用する。

本図では１０個の画素からなる例を示したが、勿論画素
数は幾らにでも設定して構わない。

第２図は第１図中のＡ−Ａ”で示す箇所の断面構成の一
例を示す図である。５は光導波路、６は光電変換素子、
７は各種回路の形成した半導体基板であり、絶縁膜やパ
ソシヘーション膜は適宜有しているものとする。８は反
射層、１４は光導波路５よりも低い屈折率を有する誘電
体層、１２は光情報の入射位置であり、読取り画素位置
を表わしている。１２より入射した光は５の中を比較的
減衰せずに６の上部に達する。理想的には６の上部付近
においては、５の形状はテーパ状をなしていることが望
ましい。８は光導波路の終端に達した光が、６の表面や
光導波路終端で反射した場合に、全反射条件から外れて
光導波路の上方へ透過していくのを避け、できるだけ効
率よく光電変換素子６へ光を導くことを目的とした反射
層である。

第３図は第１図中のＡ−Ａ’　で示す箇所の断面構成の
別の一例を示す。５，６．７．１２は第２図で説明した
、５．６，７．１２と同様である。

１０．１）は反射層であり、９は、もし１）が導体の場
合に、半導体基板７と反射層１）とを電気的に絶縁する
ための誘電体層である。反射層１０および１）は、光導
波路５と他の媒質との界面の非平滑性に伴う光情報の散
乱ロスを防止するために、常に光を鏡面反射すべく設け
たもので、第２図において説明した反射層８と同様な意
味合いを有する。反射層１）は、半導体回路形成時に必
要な導体パターンと同時に形成することも可能である。

以上のように第２図、第３図に示されるような構成で、
第１図の如く、光導波路を有する受光素子を並べれば、
イメージセンサチップ端でも高解像度を維持したイメー
ジセンサを実現できる。

次にカラーフィルタ等に代表されるフィルタを有する実
施例の一例で、第１図におけるＡ−Ａ’で示す箇所の断
面構成に相当する図を第４回に示す。第４図中で５．６
，７，８，９，１０，１）゜１２．１４は各々、既に第
２図および第３図で説明した同一番号の部分と同様であ
る。第４図ｆａｌはフィルタ１３を光情報の入射位置１
２の上に載せたものであり、その他の構成は第２図と同
様である。第し図ｆｂ）、　ｔｃ）は第３図に示された
構成の光導波路にフィルタ１３を付加したものであり、
本図では光情報の入射部のみ表わしている。第４図（ｄ
ｌは、同図ｔａ＋、　（ｂｌ、　ｆｃｌが光情報入射位
置にフィルタ１３を有していたのに対し、光電変換領域
６の直ぐ上にフィルタ１３を有しており、膜厚制御の点
等において、フィルタ形成が容易である。本図では光情
報の入射部は示されておらず、光電変換領域付近のみ示
している。以上、第４図（ａｌ〜（ｄｌに示す断面構成
を有する、光導波路をもつ受光素子をフィルタの色を順
番に変えて並べれば、フルカラー読取り可能でかつチッ
プ端でも高解像度を有するイメージセンサが実現できる
。

第４図（ｅｌおよび（ｆｌは共に光導波路を三層積層し
たものである。本図において５，６．７は各々前出の図
における同一番号のものと等しいものである。１５，１
６．１７は各々透過波長帯の異なるフィルタであり、カ
ラー原稿読取りを可能にしている。１８は、５のもつ屈
折率より屈折率の小さい物質または金属などからなる反
射層である。

第５図は前出のフィルターとしてグレーティング１９を
利用したイメージセンサの光入射部を示したものであり
、これを三層積層してもカラー原稿読取りが可能になる
。

最後に各図の１２に示される光入射面の形成について、
各層形成後のエツチングの他にダイシング面を代用する
ことも可能であり、第４図（ｆｌにおいては、３つの導
波路層の形成後、このダイシングによる入射面形成を行
えば、同一ダイシング面上に３つの導波路層の光入射面
が形成できる。なおこのダイシングによる入射面形成は
、ウェーハ状態では勿論可能であるが、各センサチップ
をダイシングして切出した後、何らかの基板上に複数個
のチップをアレイ状に並べてダイボンドした後に、ダイ
シングして光入射面を形成することも可能であり、これ
によって複数チップの光入射面がきれいに同一ダイシン
グ面上にでき、ロンドレンズを用いた際の各チップごと
の光入射面不揃いによる不都合が生じない。なおダイシ
ング面は必要ならば、ダイシング後に研磨を施すことも
あり得る。

発明の効果 以上のように本発明は、イメージセンサチップ上に光導
波路アレイを設けることによって、センサチップ複数個
をインライン接続した際の接続部での画素ピッチを細か
くできるため、極めて高解像度のインライン配列型マル
チチップ長尺化イメージセンサを構成できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例におけるイメージセンサ
の構成図、第２図は第１図に示す実施例の−例としての
断面図、第３図は第１図に示す実施例における別の一例
としての断面図、第４図は第１図に示す実施例のフィル
タを有する場合の種々の例を示す断面図、第５図はフィ
ルタがグレーティングを用いて構成される場合のセンサ
の断面図である。 １・・・・・・走査回路、３ａ〜３ｊ・・・・・・光導
波路、２ａ〜２ｊ・・・・・・光電変換素子、５・・・
・・・光導波路、６・・・・・・光電変換素子。 代理人の氏名　弁理士　中尾敏男　はか１名ヘ　　　　
　　　　　　　　　　　の 法　　　　　　　　　　去

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）少なくとも走査回路、光電変換素子アレイ、光電
   変換素子アレイのそれぞれの光電変換部に一端を配した
   光導波路からなり、光導波路の他端に光を入射すること
   を特徴とするイメージセンサ。
2. （２）イメージセンサチップへの光入射位置が、受光画
   素や走査回路の形成されているチップ面上になく、チッ
   プの端面に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. （３）１チップ上において光導波路の一方の端であると
   ころの、光の入射位置画素の列の長さが、光導波路の他
   方の端であるところの、光電変換素子の列の長さよりも
   長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。
4. （４）光導波路の光入射面の形成にダイシングソーによ
   ってできるダイシング面を用い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。
5. （５）複数個のチップをインライン接続して長尺化イメ
   ージセンサを成した後に、その一列に並んだ複数個のチ
   ップを一括してダイシングによる光入射面の形成を行っ
   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。