JPH02237078A - 光センサの製造方法 - 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 本発明はファクシミリ装置や光ディスクなどのＯＡ機器
の画像入力部に用いられる光センサの製造方法に関する
ものである。

従来の技術 近年、ファクシミリ装置や各種ＯＡ機器の画像入力部の
小型化や画像ひずみの改善を目指して原稿幅と同一寸法
の密着型ラインセンサが開発され、これを用いた画像読
取装置が広く使用される様になり、さらに現在では性能
面での向上ナなはち高速化や画品質の向上が強く望まれ
ている。

さて、ＣｄＳ，ＣｄＳｅあるいは固溶体ＣｄＳ−ＣｄＳ
ｅを主体として成る光センサは光電流が大きいのが特長
で、このためこのセンサを用いた密着型ラインセンサで
は周辺回路の設計が容易となる。

一方、この光センサは光電流ｊｐの光照射に対する応答
速度が遅く、シかも照射光強度（すなはち原稿からの反
射光強度）Ｌに対する比例性に劣るという二つの欠点が
ある。すなわち、前者ではｊｐの立上がり時間τ，や立
下がり時間τ，が通常使用時のセンサ面強度１００１ｕ
ｘで２〜３■ｓｅｃと長く後者ではＪｐ　　Ｌ　とした
ときのγ値が、５０−１００１ｕｘで０．６〜０．７５
と小さい。

発明が解決しようとする課題 この様に、センサの光電流の立上がり時間や立下がり時
間が長いとこのセンサを用いたラインセンサの読取り走
査速度が４〜５ｍｓ／ｌｉｎｅと制限されてしまう。ま
たγ値が小さいと、センサ面での光強度に応じて生じる
光電流すなわち出力信号値がγ＝１．０の場合は比例し
ているのにγ＝０．６の場合はひどく比例性が劣るとい
う事態が生じる。このため中間調の再現に余分の回路処
理を必要とする。

ＣｄＳ．ＣｄＳｅあるいは固溶体ＣｄＳ−ＣｄＳｅを主
体として成る半導体薄膜をＣｄＣｌ家蒸気中で活性化熱
処理した光導電型センサの場合、γ値を大きくすること
は、例えば増感不純物であるＣｕ！１度を高くするなど
の方法によって実現される。ただ同時に光電流の立下が
り時間τ−は小さくなるが、立上がり時間τ，が大きく
なり、全体としての光応答速度が遅くなるとともに光電
流ｊｐも小さくなるという大きな欠点がある。この欠点
をなくすため先願発明（特願昭［ｉ２−２８８５０８号
）においては、半導体薄膜を活性化熱処理した後、増感
不純物としてのＡｇを表面に付着させ、２５０℃以下で
加熱拡散せしめて後電極を形成し、高速でかつ高γ値の
光センサを実現した。ただ２５０℃以上の加熱ではｊｐ
の著しい減少が見られた。本発明は、光電流ｊｐを小さ
くせずして光応答速度を速くシ、シかもγ値を大きくす
る方法を提供するものである。

課題を解決するための手段 絶縁性基板上にＣｄＳ．ＣｄＳｅあるいは固溶体Ｃｄｓ
−ＣｄＳｅで成る半導体薄膜を形成し、前記薄膜を高温
でＣｄＣＬの蒸気に暴露、熱処理し光電的に活性化して
後対向電極を設け、さらに保護膜を形成する光センサの
製造方法において、前記活性化熱処理の後電極形成の前
に少量のＡｇを前記半導体薄膜に付着させ２５０〜５５
０℃で３０ｍｉｎ以上熱処理し膜中に拡散させる。

作　　　用 本発明の方法によれば、ＣｄＳ系光導電型センサの光電
流値が大きいという特徴を損なわずして、しかもその光
応答速度を著しく速クシ、さらにγ値を大きくすること
ができる。２５０〜５５０℃にて３０１ｎ以上Ａｇを熱
処理拡散したセンサは、２５０℃以下で熱処理拡散した
センサに較べて安定性において一段と優れている。光電
流は、その立下がり時間τ−にほぼ比例するものである
が、この立下がり時間が短くなっても光電流が小さくな
らないのは本発明の方法により半導体薄膜中の光キャリ
ア（電子）の移動度が大きくなるためである。

実施例 以下、本発明の実施例を説明する。

ガラスなどの絶縁性基板上にＣ　ｄ　Ｓ，　　Ｃ　ｄ　
Ｓ　ｅあるいはＣｄＳ−ＣｄＳｅを主体として成る半導
体薄膜を真空蒸着法などの方法によって形成する。

この薄膜を５００℃程度の高温にてＣｄＣ１＊の蒸気に
暴露し、活性化熱処理を施す。その後少量のＡｇを前記
半導体薄膜に付着せしめ中性または少量の酸素を含む雰
囲気中２５０〜５５０℃にて３０ｓｔｎ以上熱処理し膜
中に拡散させる。しかる後、ＮｆＣｒ／Ａｕの蒸着形成
膜などで対向電極を形成し、さらにシリコン樹脂やポリ
イミドなどの１！護膜を形成し光センサを完成する。

Ａｇの付着は真空蒸着法や化学的付着法による。

化学的付着法とは例えばＡｇイオンを含む水溶液に半導
体薄膜を浸漬し、半導体薄膜表面にＡｇを付着させる方
法である。

さて、活性化熱処理前の半導体薄膜中には少量の増感不
純物ＣｕやＡｇを添加しておいても良い。

増感不純物としては増感効果すなわち光電流を大きくシ
、光電流と暗電流の比いわゆる明暗比を大きくするもの
なら何でも良いが、特にＣｕやＡｇがその効果が大きい
。このときのＣｕやＡｇの分量は母体の半導体に対して
Ｑ．ＯＩＳモル％以下であることを要する。この様な増
感不純物の添加は特性すなわち高速光応答性などの点で
は必ずしも好ましくはないが、多素子センサなどの場合
、特性の均一性の点では優れる。この分量がｏ．ｏｔｓ
モル％を越えると高速化、高γ値化など特性の改善が難
しくなる。

さて、先願発明（特願昭８２−２８８５０８号）の第１
表データにその傾向が見られる様に、Ａｇを付着後拡散
させる熱処理温度が２５０℃以上の場合は光電流ｊｐが
著しく小さい。これは、特に記載しなかったが、熱処理
時間が１５１ｎと短かったためである。

ＣｄＳ系半導体薄膜では熱処理によって特性が変わるが
、普通には１０ｍｉｎもすれば変化は飽和する。

ところが本発明のセンサでは、この飽和に３０１ｎを要
するのである。熱処理が１５１ｎだとセンサ表面に高抵
抗層ができ、その後に電極を形成すると光電流が著しく
小さくなったものである。従ってこの熱処理時間は３０
ｍｉｎ以上を要する。そして実用的にはＩＨ程度までで
充分である。２５０〜５５０℃で拡散熱処理したセンサ
は先願発明のセンサよりも保存寿命などの安定性が一段
と優れている。

次に具体例を説明する。

ガラス基板（コー二冫グ社，＃７０５９、２３０Ｘ２５
Ｘ１．２ｍｍり上に厚さ４０００ＡのＣ　ｄ　Ｓｓ．ｓ
Ｓ　ｅｍ．ａの蒸着膜を形成し、フォトエッチングによ
主走査方向に島吠（　９０Ｘ　３５０μａ＋Ｑに８ビッ
ト／ＩＩＩＩｌの割合で１７２８ビット配置した。この
島状のＣ　ｄ　Ｓ＠．ｓＳｅｓ．４膜を５００℃でＣｄ
ＣＬの飽和蒸気中で加熱処理して光電的に活性化して光
導電体膜にした後、母体であるＣｄＳｓ．●Ｓｅｓ．ａ
膜に対してｏ．ｏｏｓ〜Ｏ．１モル％のＡｇを蒸着拡散
させた。Ａｇ量がｏ．ｏｏｓモル％より少ないと効果が
小さ（、０．１モル％以上だと立上がり特性が悪くなる
。Ａｇ蒸着時の基板温度は室温〜４００℃とした。基板
温度が４００℃を超えると特性のパラツキを生じ好まし
《ない。Ａｇ蒸着後さらに中性または少量の酸素を含む
雰囲気中、２５０〜５５０℃で３０ｍｉｎの加熱処理を
施した。この加熱温度が５５０℃を超えるとセンサは低
抵抗となり光感度を示さな《なる。その後、その島状の
膜の各々に対向電極（旧Ｃｒ／Ａｕ蒸着膜）すなわち共
通電極と個別電極を形成した。対向電極のギャップは６
０μ■である。その後シリコン樹脂やポリイミドなどの
保護膜を形成しラインセンサを完成した。

これらラインセンサのうち１ビットの特性を調べＡｇ蒸
着時の基板温度が１５０℃でポリイミド保護膜の場合の
結果を第１表にまとめた。比較のため、通常のＣ　ｄ　
Ｓｓ．＋ｅＳ　ｅｓ．４：　Ｃ　ｕ　（０．０３モル％
）蒸着膜を上記同様活性化熱処理後電極形成したセンサ
についても調べた。なお特性は印加電圧ＤＣ１０Ｖ１　
光照射は緑色ＬＥＤ光（５７０ｎｍ，１００１ｕｘ）を
Ｉ　Ｈｚ　（０．５ｓｅｃずつ）で点滅して測定シタ。

応答時間は光電流ＪｐがＯから飽和値の５０％に上がる
までの時間を立上がり時間τｒ、ｊｐが飽和値からその
５０％に下がるまでの時間を立下がり時間τ４とした。

またγ値は５０〜１　０　０　ｌｕｘ間での平均値であ
る。

（以下余白） 第１表 この様に、光電流を数μＡ以上と大きく保ったまま立下
がり時間τ４をＱ．５ｍｓｅｃ程度にまで小さく、γ値
も０．７０以上、多くは０．８０以上と大きくできる。

一方光電流の立上がり時間τ、は、通常センサの場合と
違ってτｄが小さくなっても大きくならず、実際にライ
ンセンサとして用いる場合には原稿黒字でも存在する反
射光（少なくとも３％はある）がバイアス光となり、こ
れが常時センサに照射されるため、実効的立上がり時間
τ，゜は著しく小さくなる。その効果を第２表にて示す
。

この程度のバイアス光照射による他の特性（Ｊｐｔτ，
、γ）の変化は殆どない。

第２表 この様にＣｄＳｓ．＊Ｓｅｓ．４蒸着膜のＣｄＣｌ歳蒸
気中での活性化熱処理後Ａｇを付着拡散させることによ
り優れた特性が得られる。

本実施例ではＣｄＳｓ．ｓＳ１ｉ１ｓ．ａを例にとった
がＣ　ｄ　Ｓ１Ｃ　ｄ　Ｓ　ｅや他の組成比の固溶体Ｃ
ｄＳ−ＣｄＳｅでも同様の効果が得られる。また本発明
のセンサは先願発明（特願昭８２−２Ｂ８５０８号）の
センサに較べて安定性においても優れている。すなわち
、例えば同先願発明の実施例のセンサ（特願昭８２−２
８８５０８号明細書第１表、左側上から５番目）と本発
明の実施例のセンサ（上記第１表、上から４番目）を暗
中でβ０℃にて２０００時間保存した場合、その光電流
Ｊｐは初期値が何れも１６μＡであったのが先願発明セ
ンサでは１２％減少したが、本発明センサでは３％の減
少にとどまった。

発明の効果 本発明によれば、光電流値が大きいままで光応答速度が
著しく速く、γ値が大で、しかも安定性に優れた光セン
サを実現することが可能となる。

これより、中間調再現に優れた、高速の画像読取装置が
できる。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）絶縁性基板上にＣｄＳ、ＣｄＳｅあるいは固溶体
   ＣｄＳ−ＣｄＳｅを主体として成る半導体薄膜を形成し
   、前記薄膜を高温でＣｄＣｌ＿２の蒸気に暴露し光電的
   に活性化熱処理した後、対向電極を設け、さらに保護膜
   を形成する光センサの製造方法において、前記活性化熱
   処理の後電極形成の前に少量のＡｇを前記半導体薄膜に
   付着せしめ、２５０〜５５０℃で３０ｍｉｎ以上熱処理
   し薄膜中に拡散させることを特徴とする光センサの製造
   方法。
2. （２）付着Ａｇの分量が母体の半導体に対して０．００
   ５〜０．１モル％であることを特徴とする請求項１記載
   の光センサの製造方法。
3. （３）活性化熱処理前の半導体薄膜中に０．０１５モル
   ％以下のＣｕあるいはＡｇが添加されていることを特徴
   とする請求項１記載の光センサの製造方法。