JPS6367772A - イメ−ジセンサおよびその製造方法 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、イメージセンサおよびその製造方法に係り、
特に、サンドイッチ構造の光電変換素子からなるイメー
ジセンサに関する。

〔従来技術およびその問題点〕

最近、ファクシミリ等の画像入力部に用いられる光電変
換装置としては、縮小光学系を必要とせず、小型化が可
能であることから、原稿と同一幅の長尺読み取り素子を
用いた密着型イメージセンサの開発が活発になってきて
いる。

この密着型イメージセンサとしては、光電変換層として
水素化アモルファスシリコン（ａ−３ｉ：Ｈ）を用い、
これを金属電極と透光性電極とで挟んだサンドイッチ構
造の光電変！ｉ！！素子を配列してなるものが、１１１
造が簡単で優れた光電変換特性を示すことから、実用的
なデバイスとして期待されている。

ところで、このようなイメージセンサにおいては製造上
の問題から、通常は透光性電極側を共通電極とする構造
がとられている。

例えば、基板上に、金属電極、光電変換層としてのアモ
ルファスシリコン層、透光性電極としての酸化インジウ
ムｆｆ１（ＩＴＯ＞層を順次８５層せしめた構造とする
場合、上層にいくほど、下層のパターンによる段差の影
響を受けて、パターニングに際し、精度が低下するとい
う問題があるため、上記観点からみると、より高精度の
パターニングが要求される分割電極を下層側に配置し、
上層側の透光性電極側を共通電極とする構造が望ましい
。

また、上記構造とは反対に、基板上に透光性電極、光電
変換層、金属電極を順次積層せしめた構造とする場合、
上述したようなパターン精度の問題から透光性電極を分
割電極としようとすると、透光性電極を形成するための
酸化インジウム錫（ＩＴＯ＞層等の透明導電膜と、光電
変換層とを連続して積層せしめることは不可能であり、
光電変換層の形成に先立ち、フォトリソ工程により透光
性電極のパターニングを行なわなければならない。この
パターニング工程におけるエツチング残渣の残留等によ
り光電変換層と透光性電極との接合面を良好に維持する
ことができず、充分なセンサ特性を得ることは困難であ
った。このため、かかる構造においても透光性電極側は
通常共通電極とされている。

ところで、このようなサンドイッチ型の光電変換素子に
おいては、光電変換層と透光性電極との間にショットキ
接合が形成されるため良好なダイオード特性を得るには
透光性電極側が負となるようにバイアスを印加して使用
する必要がある。このため、共通電極である透光性電極
側に負バイアスを印加して用いられている。

しかしながら、複数デバイスとして使用する場合には、
回路設計に自由度がないという問題があり、特に、同一
基板上に、イメージセンサと他の素子とを集積化する場
合にはこれが深刻な問題となっている。

そこで、基板上に、順次金属電極、光電変換層、透光性
電極をｖ４層し、上層側に位置する透光性電極を個別電
極とした構造において、特性を向上させるためにさまざ
まな工夫がなされている。しかしながら、このような４
Ｍ３ｔａでは、各ビット毎に特性のばらつきが大きく、
また明暗比を充分に大きくすることができないという問
題があり、実用化は困難な状態であった。

本発明は、前記実情に鑑みてなされたもので、共通Ｋｍ
に正バイアスを印加して使用した場合にピット間の特性
のばらつきがなく、各ピントが均一で良好な光電変換特
性を呈することのできるイメージセンサを提供すること
を目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

そこで本発明では、光電変換層を透光性電極と金属電極
とで挟んだサンドイッチ構造の光電変換素子を配列して
なるイメージセンサにおいて、透光性電極側を各素子毎
に分割形成せしめられた個別電極とすると共に該個別電
極の間隙部に相当する部分の少なくとも表面を除去する
ようにしている。

〔作　用〕

すなわち、本発明者らは、透光性電極を分割電極とした
ときの各ピット毎の特性のばらつきの原因の１つが、光
電変換層中への（透光性電極としての）例えば酸化イン
ジウム錫の拡散によってできた層が残留していることに
あるのではないかという点に看目し実験を重勾た結果、
透光性電極を分割電極にパターニングするのみならず、
光電変換層の表面をも同様にエツチングすることにより
、各ビット毎の特性を均一化することができるというこ
とを確認した。

また上述の如く、光電変換層の少なくとも表面をパター
ニングすることにより、光のまわり込みによる漏れ電流
も抑制され、イメージセンサ解像度を向上せしめること
が可能となる。

更には、横方向へのリークによる暗電流を大幅に低減す
ることができるため、明暗比を向上せしめることが可能
となる。

更にまた、透光性電極および光電変換層のパターニング
に際して、ドライエツチング法を用いた場合には、アニ
ール工程を付加するのが望ましい。

これは、ドライエツチング工程により光電変換層が損傷
を受け、接合特性が劣化することにより悪化したダイオ
ード特性を、アニールにより回復させることができるた
めである。

加えて、本発明によれば、透光性電極のパターニングの
マスクをそのまま用いて光電変換層をエツチングすれば
よいため、大幅な工程の付加もなくして、極めて容易に
特性が良好で、共通電極側に正バイアスを印加して使用
することのできるイメージセンサを提供することが可能
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。

第１図（ａ＞（ｂ＞および（Ｃ）は夫々本発明実施例の
密着型イメージセンサを示す図である。

（第１図（ｂ）および（Ｃ）は、夫々第１図（ａ）のＡ
−Ａ断面およびＢ−８断面を示す図である。

この密着型イメージセンサは金属電極側を共通電極とし
たもので、絶縁性のガラス基板１上に、帯状をなして一
体的に形成されたクロム層からなる金属電極２と、各素
子毎に分割形成せしめられた水素化アモルファスシリコ
ン層からなる光電変換層３と、同様に分割形成せしめら
れた酸化インジウム錫層からなるｎ個のサンドインチ構
造の光電変換素子Ｐ１・・・・・・Ｐ、が１６ドツト／
闇の間隔で１列に並設された受光部を構成すると共に各
光電変換素子は配線部（図示せず）を介して駆動回路部
（図示せず）に接続されてなるものである。

次に、この密着型イメージセンサの製造方法について説
明する。

まず、第２図（ａ）に示す如く、ガラス基板１上にスパ
ッタリング法により膜厚的１ｏｏｏｏのクロム層を看膜
し、これを帯状にパターニングし、共通電極としての金
Ｒ電極２を形成する。

次いで、第２図（ｂ）に示す如く、プラズマＣＶＤ法に
より膜厚的１μｍの水素化アモルファスシリコンＭ３′
を堆積する。このときの堆積条件は、シラン（ＳｉＨ４
）ガスを原料ガスとし、流量２０〜５０５ＣＣＨ１圧力
０．２〜０．５Ｔｏｒｒ、基板温度１５０〜２５０℃、
ＲＦパワー２０〜５０ｍＷ／ｃａｔ、　３０〜６０分と
する。

続（＼て、第２図（Ｃ）に示す如く、ＤＣマグネトロン
スパッタリング法により膜厚的８００への酸化インジウ
ム錫層を成膜した後、レジストＲを塗布しフォトリソエ
ツチング法によりパターニングし、個別電極としての透
光性電極４を形成する。

更に、前記レジストＲのパターンをそのままにし、これ
をマスクとし、テトラフルオルメタン（ＣＦ　　）と酸
素（ｏ２）との混合ガスを用いて前記水素化アモルファ
スシリコン層３′をエツチングし、個別に分割された光
電変換層３を形成する。（第２図（ｄ）） そして、レジストＲを剥離した後、大気中で２００℃３
０分のアニール処理を経て、第１図（ａ）（ｂ）および
（Ｃ）に示した密着型イメージセンサが完成せしめられ
る。

このようにして形成された密着型イメージセンサの各素
子の電流（１）−電圧（Ｖ）特性を第３図に示す。ここ
では、１００Ｉｘの緑色光源を使用しセンサ面積が１ｏ
Ｏμ７７ＬＸ１００μｍのものについて明電流りおよび
暗電流りを測定した。この図からも明らかなように、こ
の密着型イメージセンナでは、明電流は１０’Ａ、量子
効率１の飽和レベルであるのに対して暗電流は１０”Ａ
台で明暗比は約１０４であり、良好な光電変換特性を示
しており、共通電極である企図電極側に正バイアスをか
けて使用することができ、デバイス設計の自由度が増大
する。

また、各素子の特性は極めて安定しており、ビット毎の
出力のばらつきもほとんどなく均一な出力特性を呈して
いる。

更に本発明の密着型イメージセンサによれば、アニール
処理により光電変換層を透光性電極と同様にパターニン
グすると共に、ドライエツチングによって劣化したとみ
られる光電変換層を透光性電極との接合特性を向上せし
め、透光性電極側から光電変換層への電子の注入を抑制
するバリアを形成するようにしているため、良好な特性
を呈することができるものと考えられる。

なお、実施例では、透光性電極の間隙部における光電変
ｉ！に層を完全にエツチングするようにしたが、透光性
電極との接合部の表面を軽くエツチングする程度でもよ
い。

また、アニール工程は、特性の向上および安定化のため
に極めて有効ではあるが、省略することも可能である。

加えて、金属電極、光電変換層、透光性電極の各層の構
成材料としては実施例に限定されることなく適宜変更可
能であることはいうまでもない。

（効　果） 以上説明してきたように、本発明によれば、金属電極と
透光性電極とによって光電変換層を挟んでサンドイッチ
４！４造の光電変換素子を配列してなるイメージセンサ
において、透光性電極側を各素子毎に分割形成せしめら
れる個別電極とすると共に、該個別電極の間隙部に相当
する部分の少なくとも表面を除去するようにしているた
め、共通電極である金属電極側に正バイアスを印加して
使用することがでさ、ビット毎の出力＠ｆｆ性が均一で
明暗比の高いものを得ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）（ｂ）および（Ｃ）は、本発明実施例の密
着型イメージセンサを示す図、第２図＜ａ＞乃至（ｄ）
は同密着型イメージセンサの製造工程図、第３図は同密
着型イメージセンサの■−Ｖ特性を示す図である。 １・・・ガラス基板、２・・・金属電極、３・・・光電
変換層、４・・・透光性電極、Ｒ・・・レジスト。 Ａ 第１図（０） 第１図（Ｃ） 第２図（ｑ）′第２図（ｃ） 第２図（ｂ）　　　　　第２図（ｄ） １ｔ　　圧　（Ｖ） 第３図

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）金属電極と、透光性電極とによって光電変換層を
   挟んだサンドイッチ構造の光電変換素子を複数個配列せ
   しめてなるイメージセンサにおいて、前記透光性電極側
   を、各素子毎に分割形成せしめられた個別電極とすると
   共に、 該個別電極の間隙部に相当する部分に位置する前記光電
   変換層を、前記透光性電極側から１部または全部、前記
   透光性電極の形状と同様に除去してなることを特徴とす
   るイメージセンサ。
2. （２）前記光電変換層は水素化アモルファスシリコン（
   ａ−Ｓｉ：Ｈ）から構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。
3. （３）前記金属電極は、クロム（Ｃｒ）、ニクロム（Ｎ
   ｉＣｒ）、タングステン（Ｗ）、タンタル（Ｔａ）のい
   ずれかから構成されていることを特徴とする特許請求の
   範囲第（１）項又は第（２）項記載のイメージセンサ。
4. （４）前記透光性電極は、酸化インジウム錫（ＩＴＯ）
   、酸化錫（ＳｎＯ＿２）のいずれかから構成されている
   ことを特徴とする特許請求の範囲第（１）項乃至第（３
   ）項のいずれかに記載のイメージセンサ。
5. （５）絶縁性の基板上に金属電極、光電変換層、透光性
   電極を順次積層せしめ、透光性電極側を素子毎に分割形
   成せしめられた個別電極としたサンドイッチ構造の光電
   変換素子を複数個配列せしめてなるイメージセンサの製
   造方法において、金属電極を形成する工程と 光電変換層としての水素化アモルファスシリコン層を堆
   積する工程と、 続いて透光性電極を形成するための透光性導電層を堆積
   する工程と、 該透光性導電層および前記光電変換層の少なくとも１部
   をフォトリソ法によりパターニングする工程とを 含むことを特徴とするイメージセンサの製造方法。
6. （６）絶縁性の基板上に金属電極、光電変換層、透光性
   電極を順次積層せしめ、透光性電極側を素子毎に分割形
   成せしめられた個別電極としたサンドイッチ構造の光電
   変換素子を複数個配列せしめてなるイメージセンサの製
   造方法において、金属電極を形成する工程と 光電変換層としての水素化アモルファスシリコン層を堆
   積する工程と、 続いて透光性電極を形成するための透光性導電層を堆積
   する工程と、 該透光性導電層および前記光電変換層の少なくとも１部
   をフォトリソ法によりパターニングする工程と 大気中で前記基板を熱処理するアニール工程とを含むこ
   とを特徴とするイメージセンサの製造方法。