JPH022305B2 - - Google Patents

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JPH022305B2
JPH022305B2 JP55042214A JP4221480A JPH022305B2 JP H022305 B2 JPH022305 B2 JP H022305B2 JP 55042214 A JP55042214 A JP 55042214A JP 4221480 A JP4221480 A JP 4221480A JP H022305 B2 JPH022305 B2 JP H022305B2
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photoelectric conversion
thin film
conversion device
semiconductor thin
transfer means
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Yutaka Hirai
Naoki Ayada
Shunichi Uzawa
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    • H10FINORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
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  • Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、光電変換装置、殊にフアクシミリ、
デジタル複写機、レーザ記録装置等の光情報入力
部、バーコード読取装置やその他の文字や画像等
の読取装置等々に適用される固体化された光電変
換装置に関する。
〔従来の技術〕
最近、装置全体の小型化指向から、フアクシミ
リやデジタルコピア、レーザ記録装置等の光情報
入力部、或いはその他の、原稿に書かれた文字や
像を読取る装置に適用される光電変換装置として
再生される原画像のサイズに相等いか若しくはそ
れに近いサイズの受光面を有し、且つ解像性に優
れ、原画像を忠実に読取り得、然もコンパクトな
所謂長尺化された受光面を有する光電変換装置の
開発の発展が著しい。
而乍ら、上記の様な長尺化された受光面を有す
る光電変換装置は、具備される光電変換部に附随
する信号処理回路部に大きな問題がある。
即ち、前記信号処理回路部が光電変換部に較べ
て非常に大きなスペースを占め、光電変換部を長
尺化することで光路長を非常に短くすることが出
来ることにより生じた小型化の利点を生かし切れ
ないという点である。
通常この問題点を解決するための一手段として
光電変換部の画素(光電変換要素)群を複数個に
ブロツク化して各ブロツクをマトリクス配線し、
1ブロツク毎にこの信号処理回路部を動作させる
方式が取られる。
ここで、このマトリクス配線において問題とな
るのは光電変換要素と信号処理部を接続し外部に
信号を取り出すために、ボンデイング工程が必要
であるが、光電変換要素と信号処理部を一体化し
なければ、このボンデイング工程が極端に多くな
ることである。
通常この問題点を解決するために、結晶Si基板
上に信号処理部を設け、その上に、光電変換部を
作製し、一体化を計つている。
しかしながら、長尺化された受光面をもたせる
ため長尺な光電変換部に隣接した信号処理部を設
ける必要がありこの要求に対して結晶基板を用い
ることは充分答えるものではない。
〔目的及び構成〕
本発明は上記の点に鑑みて成されたものであつ
て従来の光電変換装置の改良を計ることを目的と
し、長尺な光電変換部と信号処理部を半導体薄膜
で形成することによつて無欠陥で長尺な光電変換
装置が提供される。
本発明の光電変換装置は受光面を有する光電変
換要素のN個が配されている光電変換部:前記光
電変換要素により光電変換された信号を蓄積する
蓄積手段;該蓄積手段に蓄積された信号電荷を転
送するための転送手段;該転送手段を時系列的に
駆動するためのシフトレジスター;で構成される
信号処理回路部:とが同一基板上に具備され、前
記光電変換要素、前記転送手段、及び前記シフト
レジスターの各半導体部が半導体薄膜で構成され
るとともに前記転送手段のトランジスタと前記蓄
積手段とに共有されている絶縁層を有することを
特徴とする。
上記構成から成る本発明の光電変換装置は、複
数の光電変換要素を備えた光電変換部、蓄積手
段、転送手段及びシフトレジスターで構成される
信号処理回路部とを同一基板上に一体的に具備さ
せ、前記光電変換要素、前記転送手段及び前記シ
フトレジスターの各半導体薄膜でかつ前記蓄積手
段が薄膜で構成されることによつて、小型化を計
ることのみならずボンデイング数を減らし、且
つ、光電変換部の長尺化も計れるという格別顕著
な効果をもたらす。
〔実施例〕
以下図面に従つて本発明を具体的に説明する。
第1図には本発明の光電変換装置の等価回路が
示される。この光電変換装置は一列アレー状に並
ぶn個の光電変換要素(PE1,PE2,…,
PEN)、該光電変換要素PEの出力信号が蓄積さ
れる蓄積手段としてコンデンサー(CE1,CE
2,…CEN)、前記光電変換要素の出力と出力端
子OUTに順次転送するための転送手段としての
トランジスタ(SW1,SW2,…,SWN)、及
びこれらの転送用トランジスタを次々に順序正し
くスイツチング動作させるためのシフトレジスタ
ー)S11,…S16…SN6)から構成される。
受光面に入射された光情報は、光電変換要素
PEの抵抗を変調し、光電変換部の電源Vより蓄
積コンデンサーCEに流れ込む電荷量を変化させ
る。一方蓄積コンデンサーCEに貯えられた電荷
はN個の転送用トランジスターSWを、1つずつ
順番に導通するようにスイツチングすることによ
り順次、出力端子OUTから放電される。すなわ
ち、入射された光情報は、転送用トランジスター
SWの導通状態から次の導通状態になるまでの間
に、蓄積コンデンサーCEに貯えられた電荷量と
して時系列的に出力端子OUTから取り出される。
転送用トランジスターSWを駆動するシフトレ
ジスターは1個の転送用トランジスターSW1に
対し、6個のトランジスターS11,S12,
…,S16から構成される。
第2図にはシフトレジスター、転送用トランジ
スターSWのタイミングチヤートが示される。
転送クロツクφ1,φ2は互いに逆位相とし、φ1
がN個カウントされた後に、端子INに転送パル
スが加えられる。φ1,φ2がカウントされる毎に
SW1,SW2,…,SWNの順に、順次転送用ト
ランジスタSWが導通状態に駆動される。
光電変換要素PEは光受容体層(半導体部)の
両面にオーミツク接合を持つ電極により構成され
る、いわゆるオートミツクセンサーが好適とさ
れ、転送用トランジスター、及びシフトレジスタ
ーを構成するトランジスターはすべて薄膜トラン
ジスターで形成される。
光電変換要素PEを構成する半導体部である光
受容体層は、例えば、アモルフアス水素化シリコ
ン(a−Si:Hと以後略記する)、PbO,CdSe,
Sb2S2,Se,Se−Te,Se−Te−As,Se−Bi,
ZnCdTe,CdS,Cu2Sアモルフアス水素化ゲルマ
ニウム、アモルフアス水素化GexSi(1−x)、等
の高感度の光導電材料で構成される。
薄膜トランジスターSW,Sの半導体部を構成
する半導体薄膜は、例えばCdSe,a−Si:H,
a−Ge:H(アモルフアス水素化ゲルマニウム)、
アモルフアス水素化GexSi(1−x)、多結晶シリ
コン等で構成される。
本発明においては、N,P,As,Sb,Bi等の
周期律表第族Aの元素或いは、B,Al,Ga,
In,Tl等の周期率表第族Aの元素を不純物と
してドーピングする事によつてn型或いはp型に
することが出来ることの利点から、光導電変換要
素の光受容体層及び薄膜トランジスターの半導体
部をa−Si:Hで形成するのが好適とされる。
本発明においては、光受容体層の層厚は、光情
報の入射によつて生ずるホトキヤリアの拡散の度
合により決定されるが、好ましくは4000Å〜2μ
m、より好適には6000Å〜1.5μmとされるのが望
ましい。又、薄膜トランジスターの半導体薄膜層
の層厚は、絶縁層を介して設けられるゲート電極
に印加される電圧により生じる空乏層領域の層厚
よりも薄いことが望ましく、好ましくは1000Å〜
1μm、より好ましくは、4000Å〜1μmが望まし
いものとされる。
光電変換要素、及び薄膜トランジスターが形成
される基板は、例えば基板側より光電変換要素の
受光面に光情報が入射される場合には、透光性の
材質のものが採用されるが、基板とは反対面上に
形成された光電変換要素側よりその受光面に光情
報が入射される場合には、このような制限は除く
ことが出来る。
本発明において基板として使用される好適な材
料としては、平面性、表面平滑性、耐熱性、製造
時の諸薬品に対しての耐性に優れたものであれば
通常市販されている或いは入手し得るものの多く
が挙げられる。その様な基板形成材料としては、
具体的には例えば、ガラス、7059番ガラス(コー
ニング社製)、マグネシア、ベリリア、スピネル、
酸化イツトリユウム等の透光性材料、アルミニウ
ムモリブデン、特殊ステンレス鋼(JIS規格SuS)
タンタル等の非透光性金属材料が挙げられる。
第3図には、本発明における光電変換要素の構
造を示す模式的斜視図が示される。この実施態様
例では基板材料としてガラスを用い、受光面を基
板の光電変換要素が作られている側に対し、反対
側とする。このため、基板側受光面電極302は
N個の光受容体層に対し、共通に接続され透光性
の材質のものが採用される。例えばSnO2,ITO
(インジユウム錫酸化物)、In2O3等の透光性導電
膜が使用される。
光受容体層303はnondope,n型或いはi型
のa−Si:Hで形成され、受光面側電極302、
及び上部画素電極305の接合部304において
n+型にdopeされる。このn+層304は、受光面
及び上部画素電極と光受容体層との間にオーミツ
クな接合をとるために設けられる。
上部上画素電極は、Al等の材料が用いられ、
蓄電コンデンサーCE、及び転送用トランジスタ
ーSWに接続される。
蓄積コンデンサーCEは絶縁層306と、該絶
縁層306を挾持する電極307,308により
構成される。絶縁層306の材料としては例えば
グロー放電法で作成されるSi3N4,スパツタ法で
作成されるSiO2,CVD法で作成されるSiO2が挙
げられ、本発明では半導体薄膜を構成するa−
Si:Hがグロー放電で作製しうることから、グロ
ー放電法で作成されるSi3N4が好適とされる。
第4図には薄膜トランジスターの構造を説明す
る為の模式的斜視図が示される。non−dope′n
型、或いはi型a−Si:Hから成る半導体薄膜層
404に対し絶縁層402をはさんでゲート電極
403を形成し、半導体薄膜層404の上部には
n+型層405をはさんでソース電極406、ド
レイン電極407が形成される。
絶縁層402の材料としてはグロー放電法で作
成されるSi3N4、スパツタ法で作成されるSiO2
CVD法で作成されるSiO2等が挙げられ本発明で
はグロー放電法で作成されるSi3N4が好適とされ
る。ゲート電極403、ソース電極406、及び
ドレイン電極407の材料としてはAl等が好適
とされる。
薄膜トランジスター間の配線、及び薄膜トラン
ジスターと光電変換要素間の電気的な接続は、絶
縁層402で電気的に分離された2層の配線パタ
ーンにより接続される。また、これらの2層間の
接続は絶縁層402の穴409によりスルーホー
ルで接続される。
薄膜トランジスターでシフトレジスターを構成
した場合、第1図のC11,C12,…,CN2
で示されるコンデンサーを必要とする。
第5図には、上記コンデンサーを含む薄膜トラ
ンジスターの構造の一例が示される。第5図にお
いて、ゲート電極503は、通常の薄膜トランジ
スター構造よりも大きくとられ、絶縁層502を
介してソース電極507との間に所定の静電容量
を持つように作られる。
第6図には、本発明における配線パターンの一
例が示される。光電変換要素601の上部電極よ
り蓄積コンデンサー602、転送用トランジスタ
ー603に接続される。シフトレジスターはトラ
ンジスター304,606,607,608,6
09、及びコンデンサーを含むトランジスター6
05により構成され、これ等の構成がN個直列に
組み合される。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の光電変換装置の等価回路を示
す回路図、第2図は本発明の光電変換装置の動作
のタイミングを示すタイミングチヤート図、第3
図は本発明における光電変換要素の構造を示す模
式的斜視図、第4図は、本発明における薄膜トラ
ンジスターの構造を示す模式的斜視図、第5図は
本発明における転送コンデンサーを含む薄膜トラ
ンジスターの構造を示す模式的斜視図、第6図は
本発明の配線パターンの一例を示す模式的斜視図
である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 受光面を有する光電変換要素のN個が配され
    ている光電変換部: 前記光電変換換要素により光電変換された信号
    を蓄積する蓄積手段; 該蓄積手段に蓄積された信号電荷を転送するた
    めの転送手段; 該転送手段を時系列的に駆動するためのシフト
    レジスター; で構成される信号処理回路部: とが同一基板上に具備され、前記光電変換要素、
    前記転送手段、及び前記シフトレジスターの各半
    導体部が半導体薄膜で構成されるとともに前記転
    送手段のトランジスタと前記蓄積手段とに共有さ
    れている絶縁層を有することを特徴とする光電変
    換装置。 2 前記光電変換要素の半導体薄膜がアモルフア
    ス水素化シリコンで構成されている特許請求の範
    囲第1項に記載の光電変換装置。 3 前記光電変換要素の半導体薄膜がアモルフア
    ス水素化ゲルマニウムで構成されている特許請求
    の範囲第1項に記載の光電変換装置。 4 前記光電変換要素の半導体薄膜がアモルフア
    ス水素化ゲルマニウムシリコンで構成されている
    特許請求の範囲第1項に記載の光電変換装置。 5 前記光電変換要素の半導体薄膜が、PbO,
    CdSe,Sb2S3,Se,Se−Te,Se−Te−As,Se
    −Bi,ZnCdTe,CdS,Cu2Sの中より選択される
    光導電材で構成されている特許請求の範囲第1項
    に記載の光電変換装置。 6 前記転送手段の半導体薄膜がアモルフアス水
    素化シリコンで構成されている特許請求の範囲第
    1項に記載の光電変換装置。 7 前記転送手段の半導体薄膜が多結晶シリコン
    構成されている特許請求の範囲第1項に記載の光
    電変換装置。 8 前記転送手段の半導体薄膜が、CdS、アモル
    フアス水素化ゲルマニウム、アモルフアス水素化
    ゲルマニウムシリコン、の中より選択される半導
    体材料で構成されている特許請求の範囲第1項に
    記載の光電変換装置。 9 前記シフトレジスターを構成するトランジス
    ターが薄膜トランジスターである特許請求の範囲
    第1項に記載の光電変換装置。 10 前記半導体薄膜の層厚が4000Å〜2μmで
    ある特許請求の範囲第2項に記載の光電変換装
    置。 11 前記半導体薄膜にはオーミツク接合を介し
    て電極が設けられている特許請求の範囲第2項に
    記載の光電変換装置。
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