JPH0319366A - イメージセンサ - 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〉 本発明は水素化アモルファス膜を用いた密着型の画像読
取を行なうイメージセンサに関するものである。

〈従来の技術〉 従来から一般に、イメージスキャナやファクシミリ等に
用いる画像読取装置には、半導体単結晶を用いて作製し
たＣＣＤセンサ，ＭＯＳセンサ等といわれるＩＣセンサ
が用いられている。しかし、このＩＣセンサは、大形化
や複数の配列使用が製造上コスト高になる問題があるた
め、原稿像を縮小光学系により縮小して、■Ｃセンサ上
へ投影し、読み取る方法が用いられた。しかし、前記の
縮小光学系は、その光路長が読み取る原稿の幅に比例し
て長くなるため、縮小光学系をもつ画像読取装置の小型
化が困難であった。

以上の問題を解消するため、大面積化が容易なａ−Ｓｉ
：Ｈ（水素化アモルファスシリコン）薄膜を用いて、原
稿と同じ幅をもたせた密着イメージセンサの開発が進め
られている。

ａ−Ｓｉ：Ｈ薄膜のイメージセンサは、■Ｃセンサに比
し、高速読み取りや高分解能の特性は劣るが、コストが
低く、大型の密着型イメージセンサを形成できる特徴が
ある。光センサ用薄膜の材料は多いが、現在その大半は
、不純物添加によるｐ型又はｎ型への導電型の制御が可
能なａ−Ｓｉ：Ｈ膜が用いられている。光センサになる
フォトダイオードの構成は、ａ−Ｓｉ：Ｈ膜のｐ型，ｎ
型及びイントリン７ツク型の層をそれぞれｐ＋ｎ及びｉ
で表したとき、透明電極／ｐｉｎ／金属電極のｐｉｎ接
合型と透明電極／ｐｉ／金属［極、又は、透明電極／ｉ
／金属電極のようなメタルショットキー接合型とに分類
することができる。

メタル７ｇットキー接合型ではｉ層の暗抵抗が非常に高
いため（比抵抗は約１０　Ω・ｃＩｎ）画素間の電気的
分離構或を設ける必要がなくなり、個別電極側の形成に
用いたとき工程が簡単になる特徴がある。

〈発明が解決しようとする課題〉 以上で説明したメタルシタットキー接合型フォトダイオ
ードでは、その電極に用いた金属により暗電流のブロッ
キング特性が太き〈変わるので電極金属の選定が重要に
なる。

第５図の（ａ）と（ｂ）で示したのは、５種の金属のメ
タルショットキー接合での逆バイアス電圧値に対する光
電流と暗電流の大きさであり、これから分かるように、
光電流は電極材料の金属による差が少なくほぼ同じ価に
なる。しかし、暗電流のときはＣｒ，Ｔｉ，Ａｔなどを
電＄ｉにすると逆バイアス電圧の上昇に対する暗電流の
増大は少ないが（第５図（ｂ）、ＮｉやＣｒ−Ａｕなど
を電極にすると、逆バイアス電圧の上昇に対し暗電流が
急激に大きくなっている（第５図（ａ））。暗電流が逆
バイアス電圧で大きく変動することは、電圧変動に対し
ての安定性が悪いことを示しているので、このような金
属材料は電極に使用するのは好しくない。

ブロッキング特性のよいＣｒも密着センサのような大型
基板での個別電極を７ォトエソチングで形成すると、エ
ッチングの廃液に溶解したＣｒによる公害の問題があり
、量産したときは、大量のエッチング廃液処理が大きい
問題になるのでＣｒの使用は不適である。

又、Ｔｉのみで個別電極を形威したときは上に成膜した
ａ−Ｓｉ：Ｈ膜をＣＦ４　ガスでドライエソチングした
とき、露出したＴｉ電極もＣＦ４　ガスでかなりエッチ
ングされ、Ｔｉ電極の抵抗増大や、エッチング条件によ
ってはＴｉ電極がな〈なることもある。

個別電極をＡｔで作製したときは、ＣＦ４ガスによりエ
ソチングされることはないが、Ａｔ金属としての特性に
より、広い面積に薄膜を形成したとき、表面に凹凸がで
きたり、ａ−Ｓｉ：Ｈ膜の成膜のときＡｔ膜表面での凹
凸が大きくなるなどで、薄いａ−Ｓｉ：Ｈ膜の上に形成
した共通透明電極とＡｔの個別電極の間で多数のショー
トによる欠陥カ；発生するという問題があった。

本発明は画素分離の構造を必要としないメタルシッット
キー接合の電極材料に関する課題を解消し、プロッキン
グ特性に優れ、生産性がよく、かつ、欠陥発生のない個
別電極のイメージセンサを提供することを目的としてい
る。

〈課題を解決するための手段〉 本発明のイメージセンサでは、シタットキー接合を形成
する個別電極を、特性がよく、かつ、生産性も高くした
ものである。即ち、個別電極は、少なくともＡｔ膜とＴ
ｉ膜の２層になる部分をもつ金属膜で形威され、かつ、
ａ−Ｓｉ：Ｈ膜を挾んで共通透明電極と対向する面をＴ
ｉ膜にし、そのＴｉ膜を成膜する基板の凹凸をカバーす
る厚さにすると共に、ａ−Ｓｉ：Ｈ膜をドライエソチン
グしたとき露出する個別電極の引出し部分は少なくとも
Ａｔ膜を含む構成にしている。

く作　用〉 本発明のイメージセンサの個別電極は、ａ−Ｓｉ：Ｈ膜
との接合面がプロソキング特性がよ〈、又、平滑な面を
形成して、凹凸などで透明電極とショートなどの欠陥を
発生しないＴｉ膜にすると共に、ａ−Ｓｉ：Ｈ膜のドラ
イエッチングのとき露出しても、そのドライエノチング
で影響をうけないＡｔ膜をもつため、特性の良いイメー
ジセンサを歩留りよく作製することができる。

〈実施例〉 以下、図面を参照して、本発明の実施例を詳細に説明す
る。

第１実施例 第１図は、本発明のイメージセンサの製造工程を断面図
で示したものである。

第１図（ａ）は、Ａ４の横幅以上の長さをもつガラス基
板１の上面全面に、膜厚がそれぞれ約５０ＯＡのＡｔ膜
２、約２００ＯＡのＴｉ膜３及び約１．６μｍのＡｔ膜
４をスパッタリングで連続或膜し、続いてフォトリソグ
ラフィーとエッチング（フォトエッチ）で個別電ａｉＫ
形成したものである。

この個別電極は断面を示した図と垂直な方向に、１２５
μｍピッチで分離した１，７２８個並べて形成してある
。Ａｔ膜４の部分は個別電極からの信号検出を制御する
ＬＳＩとワイヤボンデングするためのボンデンバノトで
ある。

以上のＡｔ膜のエノチングにはリン酸と硝酸の混合液を
、Ｔｉ膜のエノチングには過酸化水素水とアンモニア水
及びエチレンジアミン四酢酸（ＥＤＴＡ）の混合液を用
いた。

続いて全面にｉ型ａ−Ｓｉ：Ｈ膜５とｐ型ａ−Ｓｉ：Ｈ
膜６を成膜したのが′ＷＪ１図（ｂ）である。このアモ
ルファス膜は、Ｈ２で希釈したＳｉＨ４の低圧ガスを高
周波放電で分解し、基板１上に堆積させるプラズマＣＶ
Ｄ法で、膜５は約１．５μｍ１膜６はＳｉＨ４ガスに体
積比０．１〜１０％のＢ２Ｈ６ガスを混合したガスを用
いて約２００Ｘ堆積している。このプラズマＣＶＤによ
る成膜時に基板１の温度は約２５０℃に達した。

以上のアモルファス膜は、Ａｔ膜４の表面上のみ平滑性
がよくなかった。

引き続いて、酸化インジウムー錫（ＩＴＯ）膜７を約７
００ＸとＡｔ膜８を約２０００λスパッタリングで堆積
した上、フォトエソチにより、Ａｔの補助共通電極８と
、ＩＴＯ膜からなる共通透明電極７の形成を行ったのが
第１図＜ｃ＞である。ＩＴＯのエッチングには塩酸と塩
化＠２鉄溶液の混合液を用いた。

続いて、ａ−Ｓｉ：Ｈ膜５，６の成形を行なうため図示
しない７才トレジスト膜のマスクを用いたＣＦ４　ガス
のプラズマエノチングにより、図に於けるアモルファス
膜の右側を除去し、続いて共通透明電極をマスクにして
ｐ型ａ−Ｓｉ：Ｈ膜を除去した状態を示したのが、第１
図（ｄ）である。共通透明Ｎ極７をマスクに、そこから
露出したｐ型膜６をエッチング除去したのは低抵抗のｐ
型膜を通して共通透明電極７と個別電極２の間に電流の
リークが生じるのを防ぐためである。

この第１図（ｄ）は、ａ−Ｓｉ：Ｈ膜５，６のプラズマ
エソテングが完了し、Ｔｉ膜３の一部が露出した状態で
あるが、イメージセンナの基板ｌの面積が広くなるに従
い、或膜したａ−Ｓｉ：Ｈ膜の膜厚は、同一基板１上で
も均一性が悪くなり、部分的に残ったａ−Ｓｉ：Ｈ膜を
完全に除去するときに、他の部分ではＴｉ膜のプラズマ
エッチングを長時間行なわれて、Ｔｉ膜の殆んど全部が
除去されることもある。しかし、プラズマエッチングさ
れないＡｔ膜２が残っているので個別電極としての電気
的特性に支障は生じない。

以上のようにイメージ検出部を作製した基板１持台１２
に固定し、続いてＬＳＩＩＯと各個別電極のＡｔ膜４の
間をワイヤー１１によりボンディングで接続したのが第
」図（ｅ）である。

以上のように読取部を形威したイメージセンサに読取る
イメージの導光部、保護カバー及び照明用光源等を付加
し、イメージセンサとして用いるものである。

第２実施例 第２実施例のイメージセンサの断面図を示したのが第２
図である。第２実施例で、第１実施例と異なるのは個別
電極の構成のみである。即ち、第１実施例のＡｔ膜２を
省略し、Ｔ１膜１３を基板１上に形成して、基板１との
密着性とＴｉ膜ｌ３の表面の平滑性を向上させた。１た
ボンディングパノトに用いたＡｔ膜１４をａ−Ｓｉ：Ｈ
膜５と一部重なるよう延在させている。Ａｔ膜ｌ４と重
なるａ−Ｓｉ：Ｈ膜５が異常な凹凸の形状になることも
あるが、検出動作部の共通透明電極７と極めて接近した
構成にしない限り悪影響はなかった。

この第２実施例は第１実施例と殆んど同じ工程で作製で
き、本発明の効果も同じであるから、その説明は省略す
る。

第３実施例 第３実施例で作製したイメージセンナの構或断而を第３
図に示した。

この実施例で、フォトダイオードの検出部は第１実施例
と同じ構戒であるが、個別電極からの信号を選択するス
イソチングが同じ基板上に形成した薄膜ＭＯＳ型電界効
果トランジスタ（ＴＦＭＯＳＦＥＴ）にした点が異って
いる。第３図は、基板１上に減ｉｃＶＤ法で多結晶Ｓｉ
膜（１５．１６．１７）を形成し、その表面を熱酸化で
ゲート膜を作りゲート電極ｌ８を作製してから、多結晶
Ｓｉ膜にリン（Ｐ）をイオン注入してドレイン１６とン
ース１７を形成した。ｌ５ぱチャンネル部である。続い
て、全面にＣＶＤによるＳｉ０２絶縁膜１９の形成と、
ＴＦＭＯＳＦＥＴのドレイン１６とソース１７の上にコ
ンタクトホールをエノチングで形成している。

次に、第１実施例のような５ｏｏＸのＡｔ膜２０と、ｚ
ｏｏｏＸのＴｉ膜２１を連続して積層構成にした上、フ
ォトエッチにより、個別電極とドレ一ンエ６の接続とソ
ースｌ７を接続する電祿に形成した。以下の工程は第１
実施例と同じであるから、その説明は省略するが、ａ−
Ｓｉ：Ｈ膜のプラズマエッチングに於て露出したＴｉ膜
２１もエッチングされ膜厚が薄くなるか消滅したところ
もあったが、下部のＡｔ膜２０の存在で、電極の機能に
支障はなかった。

第４実施例 ＠４実施例で作製したイメージセンサの構成を断面図で
示したのが第４図である。

図から分るように、この実施例のフォトダイオードの検
出部は第２実施例と同じ構成にしてあり、その個別電極
を延長などで、第３実施例と同じように形成したＴＦＭ
ＯＳＦＥＴのドＬ／−７１６Ｋ接続し、ンースｌ７の電
極も形成をしている。以上の構成であるから本実施例に
於でも第２実施例と同じように共通透明電極７に対向す
る電極は丁ｉの平滑な電極であり、ａ−Ｓｉ：Ｈ膜のプ
ラズマエノチング工程に於でも露出した個別電槓などの
表面はｋｔ膜２３であるから、プラズマエソチングによ
りそのｔ極の性能が損傷することはない。

以上は実施例についての説明であり、本発明は実施例の
形状に限定するものでなく、又、水素化モルファスにし
たものでもよい。

更に、実施例に於てはＡｔ膜とＴｉ膜の形成に、スパッ
タリングを用いたが、その他の、電子ビーム加熱などに
よる真空蒸着法やＭＢ法、又は、ＩＣＢ法などを用いて
もよく、Ａｔは純アルミでもよく、又、Ａｔにｓｉｔた
はＣｕなどを添加した合金を用いてもよい。

く発明の効果〉 本発明は、極めて薄い水素化アモルファス膜のフォトダ
イオードを用いるイメージセンサの個別電極を、共通透
明電極と対向する面に１１の平滑な膜を用い水素化アモ
ルファス膜のドライエッチングで露出する部分は少なく
ともＡｔ膜を含む構成にすることで、特性のよいイメー
ジセンサを歩留りよく製造することができるものである
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例の製造工程を示す断面図、
第２図は本発明の第２実施例の構成を示す断面図、第３
図は本発明の第３実施例の構或を示す断面図、第４図は
本発明の第４実施例の構成を示す断面図、第５図は電極
金属によるショノトキー接合の特性の相違を示す図であ
る。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １　複数の個別電極を近接して配列した絶縁基板と、前
   記個別電極上に形成され前記個別電極とショットキー接
   合を形成する水素化アモルファス膜と、前記アモルファ
   ス膜上に形成した共通透明電極からなるイメージセンサ
   において、前記個別電極は前記ショットキー接合を形成
   する面がチタン（Ｔｉ）膜であり、外部と接続する引出
   し部は少なくともアルミニウム（Ａｌ）膜を含む構成で
   あることを特徴とするイメージセンサ。