JPH01273351A - 完全密着型イメージセンサー - 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】 〔技術分野〕 本発明は密着型イメージセンサ−に関し、詳しくは、光
電変換部包絡面の特定個所を透光性絶縁材料で被覆した
イメージセンサ−特に完全密着型イメージセンサ−に関
する。

〔従来技術〕

密着型イメージセンサ−特に完全密着型イメージセンサ
−には各種の薄膜センサーが使用されており、その代表
例の幾つかを示せば第１図に記載したごときもの（ａ−
８Ｌセンサー）があげられる。

第１図において（ａ）はプレーナー型構造で基板（ここ
ではガラス基板）１上にａ−８Ｌ膜２を積層し、その上
に対向電極（ここではＡＱ対向電極）３１．３２を櫛歯
状に形成したものである。

また、第１図において（ｂ）から（ｈ）まではサンドイ
ッチ型構造で信号は蓄積型で読みとられるものである。

（ｂ）は基板１上に下部電極としての金属電極４１を形
成後、ａ−５ｉ膜２を成膜し更に、　ＩＴＯのごとき透
明電極５１を蒸着した構造となっている。（Ｃ）はガラ
ス基板１上にＩＴＯ，Ｓｉ、Ｎ４を順次成膜（４２は下
部電極としてのＩＴＯ層、６１はＳｉ、　Ｎ、層）しだ
後ａ−３ｉのｐｉ接合（２１は１−ａ−５ｉ層。

２２はｐ−ａ−５ｉ層）を形成しｐ−ａ−３ｉ層２２に
接して金属電極（ここではＡＱ電極）５２を堆積して、
ＳＬ、　Ｎ４膜６１でリーク電流を抑えている構造であ
る。（ｄ）は光信号が透明電極５１側から入射する構造
であり、図中２３はρ−ａ−５ｉ又はＳｉＣ層を表わし
ている。

（ｅ）はガラス基板上上に金属電極（Ｃｒなと）４１を
形成し、その上にａ−ｓｉＭをｎ　（２４）　、　ｉ　
（２１）　。

ｐ　（２２）の順に積層したものである。（ｆ）はガラ
ス基板１上にＳｎＯ２からなる電極４３を形成し、更に
ａ−３ｉ層２、Ａｆｌ電極５２を堆積した構造でＳｎＯ
□／ａ−５ｉのへテロ接合特性を利用するものである。

（ｇ）は１−ａ−８ｉ層２１をｐ−ａ−ＳｉＣ層２３１
及び１−ａ−５ｉＣ２３２ではさんだフォトダイオード
構造を有するセンサーであり１図中４４はｌ−５ｉ−Ｃ
ｕ層を表わしている。（ｈ）はガラス基板１上にＩＴＯ
電極４２を形成し、その上にａ−５ｉ層をｐ　（２２）
　、　　ｉ　（２１）　。

ｎ　（２４）の順に積層し、更にこの上に金属電極５２
を形成した構造である。

これら第１図（ａ）〜（ｈ）のセンサーについては「セ
ラミツ’）　ＸＪ　２０（１９８５）　Ｎａ　７　、　
ＰＰ５７６〜５８０に詳細に解説されている。

ところで、本発明で意図する完全密着型イメージセンサ
−にあっては、原稿と光電変換素子との間隔が１０〜１
００μｍ程度であるため、基板側から原稿での反射光が
入射する前記（ｃ）　（ｆ）　（ｈ）のセンサーは完全
密着型イメージセンサ−には不向きである。また、前記
（ａ）のセンサーは、透明導電膜を用いる必要がなくデ
バイス構造が簡単であるという利点があるものの、高密
度高速読みとりには限界がある。これらに対し、前記（
ｂ）　（ｄ）　（ｅ）及び（ｇ）のタイプのセンサーで
はいずれも光入射側（原稿側）に透明導電膜（透明電極
）５１が設けられており、完全密着型イメージセンサ−
として有用なものである。中でも、前記（ｂ）（ｄ）及
び（ｅ）のセンサーはＩＴｏ膜のような導電膜を上部電
極とし、かつ、その上部電極はセンサ一端部の段差部を
カバーするところまで拡がっており、上部電極と外部回
路との配線はその段差部を下りた部分でコンタクトさせ
ることができる（第２図でＡ部としたところ）ので完全
密着型イメージセンサ−への使用は極めて効果的である
。なお第２図において、４は下部電極、５は上部透明電
極を表わしている。

その一方で、この方式（ｂｒｄｖｅ）を採用した場合に
は、第２図に示したとおり、センサーリーク電流ｉが（
１）光入射部で暗電流としてリークする電流ｉ工と（２
）段差部で上部透明電極５／ａ−３ｉ層２／下部電極４
の障壁をリークする電流１２と（３）基板１表面上の上
部透明電極５／下部電極４間をリークする電流ｉ、との
和（ｉ＝ｉ１＋ｉ２＋ｉ３）として表わされ、高密度に
センサーを形成させるときには、勢い、センサ一部の受
光面積が減少するのでｉ工＋　１２１　ｘ、を極力低く
押える必要がある。もっとも、光電変換部を多層構造（
ｐｉ形やｐｉｎ形など）にして、数ボルトの印加電圧で
１１は１０−”アンペア以下に押えることができる。し
かし、数ボルトの印加電圧で１２及びｉ、は１ｏ−１０
〜１０−１１アンペア以下にすることはむずかしい。基
板１表面上の上部透明電極５と／下部電極４との間距離
（ｄ）を大きくとって１２１１．のリーク電流を押える
ことも考えられるが、完全密着型イメージセンサ−は採
光窓をセンサーの端部近くに位置させることの必要から
、ｄを大きくすることには自ずと限界がある。

こうした事情を配慮して、第１７図（ニ）にみられるよ
うに、センサ一端部を高抵抗絶縁膜６２で被覆してｘｚ
＋　１３を極力小さくすることも検討されている。この
第１７図（ニ）に示したセンサーは第１７図（イ）、（
ロ）、（ハ）の工程を通して作成されている。即ち、例
えばＩＴｏ（上部透明電極）５上にＡＱ蒸着層７ａを形
成〔第１７図（イ）〕シた後、レジスト（Ｒ）を塗工し
〔第１７図（ロ）〕、エエラチンにより不要のＡＱ蒸着
層を溶解除去し〔第１７図（ハ）〕、更にレジスト（Ｒ
）を除去する（第１７図（ニ））ことによってつくられ
ている。だが、この工程によったのでは第１７図（ハ）
の段階でレジスト現像液で上部透明電極５及び上部引出
し電極７に損傷を生じさせ、低リーク性を確保すること
が困難であるといった不都合を有している。

〔目　　的〕

本発明の目的は、リーク電流を極小なものとした完全密
着型イメージセンサ−を提供するものである。本発明の
他の目的は、原稿の微細パターンの読取りが良好に行な
える完全密着型イメージセンサ−を提供するものである
。

〔構　　成〕

本発明は支持部材（基板）上に下部電極、光電変換部及
び上部電極を形成し、上部電極に接続して上部引出し電
極を設けた完全密着型イメージセンサ−において、前記
上部電極はインジウム、スズの少なくと−も一方を主成
分とした透明材料からなり、前記光電変換部は単層又は
複層からなり、かつ、その光電変換部包絡面は前記の下
部電極と光電変換部との接触部及び上部電極と上部引出
し電極との接触部を除いた部分が透光性絶縁材料で被覆
されていることを特徴とする。

ちなみに、本発明者らは完全密着型イメージセンサ−に
ついているいろな角度から検討を進めた結果、光電変換
部包絡面の特定個所以外を透光性絶縁材料で被覆せしめ
るとともに、上部透明電極の材質を特定することによっ
て、電流の低リーク性が達成し得ることを確めた。本発
明の完全密着型イメージセンサ−はこれに基いてなされ
たものである。

本発明をさらに詳細に説明すると、先に触れたとおり、
ａ−５ｉ等を用いる画像入力センサーにおいては、光電
変換機能部を上下両電極で挟み込むことによりいわゆる
サンドイッチ型構造を構成し、少なくとも上部電極を光
透過性の導電性膜で形成すれば、光電変換膜の表面積の
殆んどを受光面として利用できるので高感度の画像入力
センサーとして機能させることが可能となる。

いま、標準的画像として８ドツト／Ｉの分解能センサー
を考えると、センサーの代表的な面サイズは０．ＩＸｏ
、１＋ｎｍ”で原稿面照度１０００１ｕｘ時の、全白原
稿に対する反射光強度は５０〜１００１ｕｘ程度であり
これは光電流にして高々１０−’Ａの微少電流に相当し
、また、全黒原稿に対しては１０−”Ａの微少電流に相
当する。Ａ４サイズの原稿は一ラインあたり１７２８ビ
ツトあり、これを２゜５　ｍ５ｅｃ／１ｉｎｅ程度の速
度にて読みだそうとすると、−ビット当りの読みだし時
間は約Ｉ　Ｘｌ０−’ｓｅｅとなるが、上記のような微
少電流をこのような短時間に検出することはきわめて困
難である。

このために通常（本発明も同様であるが）は、センサー
を外部回路と遮断した状態でセンサーに並列に存在する
静電容量への光電流による放電あるいは充電を常時行な
い、−ラインのスキャン時間中読みだし時にのみ外部回
路と接続してこの時に上記静電容量への再充電或は再放
電電流を検出する蓄積型検出方式を採用するようにして
いる。センサー並列容量は通常２〜１０　ｐＦ程度の値
を必要とするので、センサー面積を大きくして受光部以
外の部分を半導体コンデンサーとして機能させたり、絶
縁体を用いて外付は容量をセンサ一部に形成する必要が
ある。

このような蓄積型検出方法では、暗時のセンサ一部リー
ク電流は全黒原稿時の光電流値より十分低い値であるこ
とが必要で、センサー自体の暗電流は高々１０−”Ａ程
度でなければならない。

かかる低い（良好な）リーク特性は、一つには、サンド
イッチ型センサーの電極と単層または複層の半導体層と
の各々の境界にて発生する接合障壁や付加容量部の高抵
抗絶縁体により実現できるが、その一方センサー周囲の
汚染による表面リークを抑えることも不可欠である。加
えて、高いＳ／Ｎ比と空間分解能を得るためには原稿に
対して完全密着型のセンサー構成が有効となり、センサ
ーは基板上に構築してなる下部電極上の単一または複数
の層よりなる光電変換部が形成され、上部に透明電極を
形成した構成が採用される。

こうした構成からなるセンサーでは１本発明者らの検討
では、センサー周辺の厚み方向に上記光電変換部の露出
する部分が絶縁性の膜で被覆してなることが好ましいこ
とが判明した。

既述のとおり、前記ｄ（センサ一端部と下部電極との距
離）を物理的に大きくすることは完全密着型センサーで
は照明用の光透過窓部とセンサー受光部をできるだけ近
接する必要から限界がある。本発明センサーでは、そう
したことを配慮して、センサ一端部の段差部を全て高抵
抗の透光性絶縁材料で覆い、前記ｄを電気的に大きくす
る工夫がなされている。そうすることによって、前記の
ｘｚｙ　ｘ、を無視できる程度に小さくすることができ
る。

第３図（ニ）は本発明センサーの一例であって、１は透
光性又は非透光性の基板、２は光電変換膜、４は下部電
極、５は上部透明電極、７は上部引出し電極、６３は透
光性絶縁膜を示している。

透光性絶縁膜６３は高抵抗であり、光電変換膜２の周辺
端部汚染による下部電極４と上部透明電極５との間の表
面リークを防止し、かつ、上部引出し電極７と光電変換
膜２又は下部電極４との間のリークを防止するのに極め
て有効である。この透光性絶縁膜６３の材料としてはシ
リコンの酸化物、窒素化物又は酸室素化物、或いは他の
金属酸化物や窒素化物、更には、ポリイミドやエポキシ
樹脂等の有機化合物があげられる。

上部引出し電極７は蒸着法、スパッタリング法、ＣＶＤ
法などによって上部透明電極５の一部に接触するよう透
光性絶縁膜６３上に製膜してなるが、センサーが微細化
するに従ってマスク蒸着等の方法では分解能が維持しえ
なくなることを考慮するとフォトリソグラフィーの技術
を用いてエツチングにより形成するのが有利である。

第３図（イ）（ロ）及び（ハ）は、第３図（ニ）のセン
サーがつくられるまでの工程を大雑把に表わしている。

即ち、（イ）まず金属膜（ＡＱ、ＡＱ合金など）７ａを
製膜後、（ロ）レジスト（Ｒ）で非エツチング部分を保
護し、（ハ）不必要部分の金属膜７ａをエツチング液で
溶解した後、（ニ）残余のレジスト（Ｒ）を溶解除去す
る。

上部透明電極５には５００〜２５００人の膜厚でインジ
ウムやスズの酸化物を主成分とする材料を用い、配線用
金属材料（上部引出し電極７）には５００人〜２μｍ厚
程度のアルミニウム又はその合金薄膜を用いるのが望ま
しい。

この第３図の例では上部透明電極５の光入射部は透光性
絶縁膜６３で被覆されているので、この絶縁膜材料は透
明度の高いものでなければならない、絶縁膜材料として
はＳｉＯ□、５ｉＯＮ、５ｉＪ４＋Ｔａ、Ｏ，、ＡＱＮ
、　ＯＮ等の透明無機材料やポリイミド等の有機物材料
を厚さ０．０５〜２μｌ程度に製膜するのが有利である
。エツチング液（レジスト現像液）としては強いアルカ
リ性物質を用いることが多いが、アルミニウム自体はこ
の現像液に少しずつ溶解するので上部引出し電極７を製
膜するのに先立って製膜された透光性絶縁膜が薄すぎた
りそれにピンホールなどの欠陥があるとレジスト現像液
が浸み込んで上部透明電極５まで濡れ、アルミニウム系
材料とインジウム又はスズ酸化物との間に局部電池が生
成する。従って、透光性絶縁膜６３の製膜には充分注意
する必要がある。

第４図は代表的な透明電極であるＩＴＯ（スズを含むイ
ンジウム酸化物）と金属アルミニウムを電極とするポテ
ンシオメトリーの結果であり、ここにはインジウムの溶
解反応がみられる。

この結果、インジウムやスズの溶出による透明導電膜の
欠損を生ずるに至るが、この時の反応は頗る激しいもの
で、水素ガス等の発生を伴い上部電極の剥離の生じるこ
とも時として認められる。

だが、この第３図に示した例では、互いに電池を形成す
る二種類の金属（配線用金属７ａ及び上部透明電極５と
はレジスト現像液に同時に浸漬することはない。即ち、
配線用金属７ａの製膜に先立って透光性絶縁膜６３が形
成されているため（上部透明電極５は配線用金属７ａと
の接触部以外はすべて透光性絶縁膜６３で被覆されてい
るため）、上部引出し電極７の微細加工時にレジスト現
像液が上部透明電極５にまで浸透して電気化学的反応を
引き起す恐れはない。

第３図（ニ）のセンサーにおいては、下部電極４と上部
透明電極５とは、センサーの電極としてだけでなくセン
サ一部のコンデンサー電極としても機能しており、上下
両電極４，５０対向面積により容量値を調節することが
できる。また、センサー上の上部引出し電極７は原稿か
らの反射光に対する遮光機能も果たしておりセンサ一部
を半導体コンデンサーとして用いるときに有効である。

この付加容量値を大きく設定する場合、センサ一部面積
を比例的に大きくしたのみではセンサーの接合部もれ電
流が比例的に大きくなり、かつ、半導体コンデンサーの
電圧依存性等により光量に対する直線性が劣化するので
更に改善できればそれに越したことはない。

第５図は比較的大きな付加容量値を必要とするときに効
果的なセンサーである。下部電極４はセンサ一部拡がり
のみならず透光性絶縁膜６３を介して上部引出し電極５
の下にまで広がっている。この場合は、透光性絶縁膜８
は付加容量の誘電体としても機能している。この構成で
は透光性絶縁膜６３を誘導体として使用する結果、特性
の良いコンデンサーを形成できるので蓄積型読みだし回
路を用いた場合の飽和露光量を自由に調節することがで
きる。

だが、第５図に示したタイプのセンサーにおいては、セ
ンサー２と下部電極４との接触角部（Ｂ部）及び下部電
極４と基板１との接触角部（０部）の二カ所における透
光性絶縁膜６３のステップカバー特性がよくないと、こ
れらＢ部及び０部でのもれ電流により信号対雑音比が劣
化する。第３図（ニ）に示したセンサーでは、下部電極
４と上部引出し電極７とは透光性絶縁膜６３及び光電変
換膜２を介して構成されており、いわば二重に絶縁され
た状態となっているが、第５図に示したセンサーでは単
一絶縁層（透光性絶縁膜６３）のみであるために歩留ま
りを良くすることは意外と困難を伴なうものである。

この点を改良したのが第６図（ａ）のセンサー例である
。この構成では、光電変換膜２はその底面の一部（Ｄ部
）においてのみ下部電極４と接融し、かつ、下部電極４
は光電変換膜２との接触部以外が高抵抗絶縁材料６２で
覆われているので、この第６図（ａ）のセンサーは第３
図（ニ）の構成のもつ低リーク特性と第５図の構成のも
つ高品質コンデンサー特性を合わせた特徴を有している
。

この第６図（ａ）に示したセンサーの利点は、低リーク
特性のみならずａ−５ｉ等の高抵抗半導体を用いた場合
には光電流が主として電気的開口部（Ｄ）の開口面積に
より規定されることである。上部透明電極５のうち光入
射に曝される面積は（Ｄ）部接触面積より大なることが
のぞましい。つまり微細加工過程で、センサーの上部透
明電極５の面積に分布を生じたとしても、下部電極４の
面積が開口部（Ｄ）で規制されているために実効的な光
電流の均一性を損なうことはないので長尺のセンサ“−
作成時の歩留まりが向上する。又これと同時に、上部電
極取り出し部（上部引出し電極７）に対向する下部電極
４の部分に高抵抗絶縁膜６２を設けたことにより半導体
コンデンサーとして機能する部分の光電変換膜２のリー
ク電流を抑えることができる。

上部透明電極５の光入射面積は（Ｄ）部接触面積の約１
．０〜２．５倍が好適である。高抵抗絶縁材料６２は段
差部被覆用の透光性絶縁膜６３とほぼ同じ材料でＣＶＤ
やスパッタ蒸着、真空蒸着等により５００人〜１０μｍ
の膜厚で構築することも可能である。

先に、第４図に示したセンサーの説明から推察されるよ
うに、上部引出し電極７にアルミニウム等の金属を用い
、また、上部透明電極５にインジウムやスズの酸化物等
を用いるときには、両材料の接合部に高抵抗の障壁が形
成されることがある。

第７図及び第８図に示したセンサーは、そうした現象を
防ぐために、上部透明電極５と上部引出し電極７との間
に金属層８を形成した例である。金属層８としてはＣｒ
やＭｏ、Ｗ、Ｔａ。

Ｔｉ等のＡΩ、Ｉｎ及びＳｎ以外の金属を使用すること
ができる。この金属層８は、第７図のように透光性絶縁
膜６３の裏腹に先立って上部透明電極５上の一部に形成
しても良いし、第８図及び第９図に示したように透光性
絶縁膜６３の形成後。

上部引出し電極７の製膜の前に製膜してもよい。

この場合、配線抵抗を下げることができると共にＡＱ配
線に生じ易いヒロックによる断線が、二層化により防ぐ
ことができるという利点がある。

これまでにあげたセンサー並びに後記のセンサーのいず
れにも共通して絶縁膜（６２，６３）の特性を最大限に
発揮させるために光電変換膜２の段差部は３５°〜６０
”のテーパー状断面を持つことが望ましく、特に４５°
付近のときに最も良好な特性が得られる。例えば第５図
の構成の場合、このテーパー角が適切でないと透光性絶
縁膜５のＢ部でのステップカバーが不十分となり、上部
引出し電極７のパターン形成時にこの部分からレジスト
現像液が浸みこみ上部透明電極５に欠損を生ずる場合が
ある。従って、センサ一部の付加電気容量値を大きくし
たいときは第６図から第８図及び後に触れる第９図、第
１０図の構成を採用するのが最も信頼性が高い。

センサ一部付加電気容量値が小さくてもよい場合には第
３図（ニ）の構成を採用することができるが、光電変換
膜２の下部電極４側段差部における透光性絶縁膜５のス
テップカバー特性については第５図に示したセンサーの
場合と同様な信頼性が必要となる。

第１０図に示したセンサーはこの点を改良した例である
。この例では下部電極４と光電変換膜２の段差部（Ｅ部
）において、透光性絶縁膜６３が光電変換膜２と下部電
極４との間に一部侵入した構造を特徴とし、光電変換膜
２の端部から下部電極４に至る沿面距離が長いのでリー
ク電流を極めて小さくすることができる。この侵入距離
はセンサーの種類に応じて１μｍ〜２０μｍの範囲で適
当な値を採用することにより、第６図（ａ）や第１０図
の構成で１０−”Ａ程度の洩れ電流値を実現することは
容易である。

そこで、第６図（ａ）において下部電極４として約２０
００人のＣｒ膜を用い、この上にノンドープのａ−５ｉ
膜を約０．５〜２μｍ厚で製膜し、更にこの上に、ｐ形
又はノンドープのワイドバンドギャップ材料例えばａ−
５ｉＣ（Ｈ）やａ−３ｉＯ（Ｈ）　、　ａ−３ｉＮ（Ｈ
）膜を１００〜３０００人厚に製膜してこれを窓材料と
して用い、上部透明電極５としてＩＴＯを使用した時の
代表的な電流特性を第６図（ｂ）に示したこれにより印
加電圧１５０Ｖ以上の良好な耐電圧特性を示し、本方式
の有効性が明らかである。以下の実施例においても全て
同様の特性かえられている。

第１１図は透明基板１上に形成した完全密着型センサー
への適用例である。基板１は一般に透明であるが、不透
明基板が用いられる場合には窓部（Ｗ）に相当するとこ
ろが開口されている。

原稿０にセンサー背面から照明され反射光は、集光レン
ズ等の光学系を通ることなく、原稿Ｏに密接しておかれ
たセンサー面にて直接受光される。

この型のセンサーでは画像情報の空間分解能がたかく、
かつ高い信号対雑音比（Ｓ／Ｎ比）が得られるが、セン
サー表面は湿気や温度、機械的摩擦・衝撃等の過酷な環
境に晒されるので、表面保護は重要な課題である。原稿
０読み取り時、原稿はセンサーに近接して設けた患部（
Ｗ）を通して照明される。原稿０からの拡散反射光が個
々の画素についてそれぞれ個別のセンサーに入射するよ
うにするため、窓部（Ｗ）は光電変換膜２に極力密接し
て設けられるが、ここで、窓部（Ｗ）は光電変換膜２が
重ならぬように設ける必要があるにの為に下部電極４は
光電変換膜２の端部のごく近傍に開口部を有することに
なるが、これは同時にこの部分における段差が下部電極
４の膜厚分だけ大きくなることを意味しており、透光性
絶縁膜６３のステップカバー特性はこの部分でより厳し
い条件を満たさねばならない。光電変換膜２としてａ−
８ｉ等の材料を用いた場合、光電変換膜２と下部電極４
と上部透明電極３との合計膜厚は通常２ミクロン近くに
達するので、完全なパッシベーションのために、光電変
換膜２の端部はかなり緩やかな斜面を有することになる
が、このために採光窓（Ｗ）とセンサー受光部との距離
が大きくなって画像分解能と光感度の低下をひきおこす
。特に８本／ｌａ以上の分解能でＭＴＦが６０％以上の
特性を求める時には困難を生ずる。

第１２図（ａ）に示したセンサーは、このステップカバ
ー特性に対する条件を軽減させた例である。ここでは、
下部電極４と光電変換膜２との段差部において高抵抗絶
縁膜６２が光電変換膜２と下部電極４との間に一部陥入
した構造が採られている。これにより製造時の歩留まり
が大幅に向上する。高抵抗絶縁膜６２と透光性絶縁膜６
３とは同一材料であっても良いが、窓部（Ｗ）が光の通
過窓になっているので、原稿０への照明効率を上げ又光
透退部各層界面での光の反射を極力少なくして迷光をへ
らす必要があり、この観点から、高抵抗絶縁膜６２と透
光性絶縁膜６３とは屈折率を原稿Ｏへの照明効率を上げ
又光透退部各層界面での光の反射を極力少なくして迷光
をへらす必要があり、この観点から、高抵抗絶縁膜６２
と透光性絶縁膜６３どは屈折率を原稿Ｏ側に近く位置す
る膜程低くなるように製膜することが望ましい。このよ
うな目的のためには、例えばシリコンの酸窒素化物等を
用いることができる。

第１２図（ｂ）は酸化シリコンに窒素を含ませた時の屈
折率の制御性を示している。縦軸は５ｉ−Ｎ結合の振動
波数であり窒素配位数と共に高波数側にシフトする。こ
れは使用ガス原料としてシランと窒素、炭酸ガス等との
混合ガスを用い、Ｉ　Ｔｏｒｒ前後の蒸気圧にてプラズ
マＣＶＤを行なうことにより製膜したものである。３４
００ｃ＋ａ−”の膜は５ｉｎ２に対応しており、　３３
３５ｃ＋ｓ−１の膜はＳｉ３Ｎ４に対応するので屈折率
も１．４５〜２．０までを制御することができる。従っ
て、高抵抗絶縁膜６２には透光性絶縁膜６３の場合より
もＮを多く含む膜を製膜することにより迷光をへらすこ
とができる。屈折率の制御はＳｉＯ□系以外の材料でも
可能であり例えば５ｉｎ２系以外の材料でも可能であり
例えばＳｉＯ系、ＴｉＯ□系等を用いることもできる。

さらに、第１２図（ａ）のセンサーにおいては下部電極
４は、上部電極配線材７とは高抵抗の透光性絶縁膜６３
及び光電変換膜２により二重に絶縁されることになり、
表面リーク等による感度低下を防いでいる。

第１３図は完全密着型センサーで比較的大きな付加容量
を必要とするときの例である。この構成では下部電極４
はセンサー邪法がりのみならず絶縁膜６２及び６３を介
して上部配線金属７の下にまで広がっており、絶縁膜６
２及び６３を誘電体とするコンデンサーを形成する。光
電変換膜２はその底面の一部（Ｄ部）においてのみ下部
電極４と接触し、下部電極４は光電変換膜２との接触部
以外は高抵抗絶縁膜料６２で覆われている。

上部透明電極５と配線用金属７の接触部は原稿Ｏからの
反射光が配線用金属７と金属層８により遮られるので、
この部分の光電変換膜２は単に半導体コンデンサーとし
て機能とするのみである。この部分の漏洩電流は少ない
ほどセンサー感度を高くできるので、第１３図のように
上部配線属（上部引出し電極）７の直下が高抵抗絶縁膜
６２で被覆されている構造はこの目的に叶ったものであ
る。同時に、この高抵抗絶縁膜６２の存在により半導体
コンデンサーに特有な電圧依存性がなくなるので高露光
量下におけるコンデンサー及びセンサー両端電圧の大き
な変化に対しても直線性の良い出力が得られることとな
り、また、光電変換部の容量の１０倍以上の付加容量を
形成する場合でも付加容量がない場合〔第１２図（ａ）
〕と殆ど同じリーク特性を示す等きわめて高品質のセン
サ一部付加容量を得ることができる。

更に、この第１３図の構成の利点は、上記低リーク特性
のみならず、光電変換膜２にａ−３ｉ等の高抵抗光半導
体を用いた場合に光電流が主として電気的開口部（Ｄ部
）の開口面積により規定されることにある。つまり、微
細加工工程でセンサー上部電極面積や光電変換膜面積な
どに分布を生じた場合でも、下部電極面積が開口部（Ｄ
部）で規制されるために光電流の均一性を損なうことは
なく、長尺のセンサー作成時の歩留まりが向上する。高
抵抗絶縁膜６２の特性を最大限に発揮させるために、光
電変換膜２の段差部は１０°〜８０＠より好ましくは３
５°〜６０”のテーパー状断面を持つことが望ましい。

殊に４５°付近の時に最も良好な特性がえられている。

完全密着型センサーで下部電極が個々のセンサー毎に分
離されている場合には電極間の隙間に入射する光により
迷光が増加する。これを遮断するため、第１４図に示し
たように、下部電極４と基板１の間に遮光膜９を設置し
することが望ましい。この構成では、下部電極４の窓部
と遮光膜９の窓部は殆ど完全に重なりこの部分における
光電変換膜２の段差は一層大きくなるので高抵抗絶縁膜
６２の効果は顕著である。最小の膜厚で最大の遮光効果
を実現しガラス基板１に対して密着性のよい成膜をする
ためにＣｒ、　Ａｎ。

Ｍｏ、Ｗ等の金属やＮｉＣｒ、ＡＱＣｕ、ＡｆｌＳｉＣ
ｕ等の合金材料が遮光膜形成材料として用いられる。遮
光膜９と下部電極４との間に構築する層間絶縁膜１０は
完全密着型センサーの場合遮光層９を介したセンサー間
のリーク電流を極めて低くする必要があることから絶縁
膜６２及び６３と同じく、シリコンの酸化物や窒化物或
いはそれ以外の高抵抗透明絶縁体を用いて１０００人〜
１０μｍの膜厚で製膜する。このとき、重なりあった窓
部Ｗにおける照明光の透過特性を良くし迷光を少なくす
る目的で層間絶縁膜１０の屈折率は高抵抗絶縁膜６２と
等しいかもしくは低くなるよう制御することがのぞまし
い。

第１５図は光電変換膜２が複数層より構成してなる例で
ある。例えばＢ等を添加したＰ形のａ−５ｉ膜２１、無
添加の光導電性ａ−３ｉ膜２２及びＰ等を添加したｎ形
のａ−Ｓｉ膜２３を用いた時はＰ形、ｎ形のａ−５ｉ膜
の抵抗が低くなるために個別電極間のリークを抑えるた
めに素子間の分離を完全にしなければならない。従来、
ｐｉｎ形素子を完全密着型センサーとして動作させるこ
とが困難であった理由の一つは素子間リークにあるが、
この第１５図に示した構成によれば各センサーは隣接ビ
ットのセンサーと絶縁膜６２及び６３により完全分離さ
れるのでｐｉｎ形素子を用いる場合にも低リーク特性を
容易に実現できる。

第１６図はセンサ一部の付加容量が小さくてもよい場合
におけるｐｉｎ形素子への適用例である。

第１４．１５及び１６図に示したセンサーにおいては、
下部電極４の材料としてインジウム酸化物（ＩＴＯ）を
用いることができる。この場合、下部電極４としてのＩ
ＴＯ膜はａ−３ｉ等の光電変換材料に対し半導体電極と
して機能するので更に低リークの高速デバイスを実現す
ることができる。

〔効　　果〕

本発明のサンドイッチタイプの完全密着型イメージセン
サ−は上部透明電極がインジウム、スズの少なくとも一
方を主成分としており、かつ、光電変換部包絡面の多く
が透光性絶縁材料で被覆されていることから、極めて低
いリーク特性が確保でき高密度の画像入力が可能である
。

【図面の簡単な説明】

第１図は薄膜センサーの代表的な８例を示したものであ
る。 第２図はサンドイッチ型センサーにみられるリーク電流
を説明するための図である。 第３図から第１０図までは本発明に係る薄膜センサーの
説明図である。 第１１図から第１６図までは本発明の密着型イメージセ
ンサ−の６例の断面図である。 第１７図は従来の代表的なセンサーの製造例である。 １・・・基　板　　　２・・・光電変換膜４・・・下部
電極　　５・・・上部透明電極６２．６３・・・絶縁膜
　　７・・・上部引出し電極９・・・遮光膜　　　１０
・・・層間絶縁膜特許出願人株式会社リコー外１名 へｌ　　　　　　　　Ｉ）８１ ＼ｈψ 第６図（ｂ） 供給電圧（ｖ） 第７図 第１１図 ○ 第１２図（（１） 第１２図（ｂ） 屈折＊（ｎｌ 第１７図 （イ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、支持部材上に下部電極、光電変換部及び上部電極を
   形成し、上部電極に接続して上部引出し電極を設けたサ
   ンドイッチ型イメージセンサーにおいて、前記上部電極
   はインジウム、スズの少なくとも一方を主成分とした透
   明材料からなり、前記光電変換部は単層又は複層からな
   り、かつ、その光電変換部包絡面は前記の下部電極と光
   電変換部との接触部及び上部電極と上部引出し電極との
   接触部を除いた部分が透光性絶縁材料で被覆されている
   ことを特徴とする完全密着型イメージセンサー。