JPH0612833B2 - 光センサの製造方法 - Google Patents

光センサの製造方法

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JPH0612833B2
JPH0612833B2 JP1059925A JP5992589A JPH0612833B2 JP H0612833 B2 JPH0612833 B2 JP H0612833B2 JP 1059925 A JP1059925 A JP 1059925A JP 5992589 A JP5992589 A JP 5992589A JP H0612833 B2 JPH0612833 B2 JP H0612833B2
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光佑 池田
裕子 和田
登 由上
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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
面での向上す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−CdSe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、しかも照射光強度(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τrや立下がり時間τdが通常使用時のセンサ面強
度100luxで2〜3msecと長く後者ではJpがLのγ乗とし
たときのγ値が、50〜100lux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これに比例しないという事態が生じ
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CdCl2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濃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τdは小さくな
るが、立上がり時間τr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本願発明
者等は、半導体薄膜を活性化熱処理した後、増感不純物
としてのCuあるいはAgを表面に付着させ、ある程度高
温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。増感不純物の付着拡散は電極
形成後でも良い。
ただ、この様にして得られたセンサでもτrがなおτd
り大きく、その高速性に不満があった。
本発明は、光電流Jpを小さくせずして光応答速度を速
くし、しかも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 絶縁性基板上に未ドープの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CdCl2の蒸気に暴露し光電的に活性化熱処理し
た後、少量のCuあるいはAgを前記半導体薄膜に付着せ
しめ、高温で熱処理し薄膜中に拡散させて後対向電極を
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、前記絶縁性基板として、前記半導体薄膜と接する
面にCuあるいはAgの何れをも含有していない絶縁性薄
層を設けたものを用い、前記活性化熱処理時に前記絶縁
性薄層を通って前記基板中のCuあるいはAgが前記半導
体薄膜に移行拡散しないよう構成する。
なお未ドープとは、活性化熱処理前の半導体薄膜がCu
あるいはAgの様な増感不純物を含有していない状態を
意味する。
また、対向電極を設けた後、少量のCuあるいはAgを前
記半導体薄膜に付着せしめ、高温で熱処理し薄膜中に拡
散させてもよい。
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
答速度を著しく速くし、さらにγ値を大きくすることが
できる。CuあるいはAgを含有する基板上にCdS系半導
体薄膜を形成し、CdCl2蒸気中で活性化熱処理すると、
基板中のCuあるいはAgがセンサ膜中に移行し、膜中に
数多くの電子トラップを誘起し、そのため光照射時の立
上がり時間τrが長くなり、センサの高速化が損なわれ
る。絶縁性基板の前記半導体薄膜と接する面にCuある
いはAgの何れをも含有していない絶縁性薄層を設けて
成り、活性化熱処理時に絶縁性薄層を通って基板中のC
uあるいはAgが半導体薄膜に移行拡散しない基板上に活
性化したCdS系薄膜を形成し、その上にCuあるいはAg
を付着拡散したセンサはこの様な電子トラップが著しく
少なくなり、CuあるいはAgを含有する基板上に形成し
たセンサに較べてはるかにτrが小さく、従って一段と
高速である。
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絶縁性薄層を形成し、その
上にCdS、CdSe、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。絶
縁性薄層は例えばSiO2、ガラスのスパッタ膜、あるいは
これらの多層形成膜などで成り、それ自身Cuあるいは
Agを含有してなくて、しかも後の活性化熱処理時に基
板中のCuあるいはAgの何れもがこの層を通って半導体
薄膜に移行拡散しないためのものである。この半導体薄
膜にもCuあるいはAgなどの増感不純物を添加しない未
ドープ膜とする。この薄膜を500℃程度の高温にてCdCl2
の蒸気に暴露し、活性化熱処理を施す。その後少量のC
uあるいは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15min以上
熱処理し膜中に拡散させる。しかる後、NiCr/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保護膜を形成し光センサを完成す
る。CuあるいはAgの付着拡散を対向電極の形成後、保
護膜の形成前に行っても良い。
Cuあるいは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Cuイオンを含む水溶液に
半導体膜を浸漬し、半導体薄膜表面にCuを付着させる
様な方法である。
さて、絶縁性基板として、Cu含有のガラス基板(例え
ばコーニング社、#7059、Cu含有量0.0005重量
%)を用い、このガラス上に半導体薄膜を形成した場合
には、その形成時に、特にCdCl2の蒸気中で活性化熱処
理する際に基板中のCuが半導体薄膜に移行する現象が
起こる。一種の抽出効果であり、ガラス基板中のCu含
有量が僅か0.0005重量%であっても活性化熱処理後には
半導体薄膜中に0.005モル%も含有する様になる。この
活性化処理後に半導体薄膜上にCuあるいはAgを付着拡
散させて電極形成、さらに保護膜を形成するか、あるい
は活性化熱処理後に電極形成し、半導体薄膜上にCuあ
るいはAgを付着拡散させて、さらに保護膜を形成して
センサを完成するが、ガラス基板中にCuを含有しない
場合、Jpの立上がり時間τrが非常に小さく、その立下
がり時間τdに近い値になるのに較べて、ガラス基板中
にCuを含有している場合は、τrがτdよりずっと大き
くなる。ガラス基板中にAgを含有していても同様の現
象が見られるのでAgを含有していない基板を用いるこ
とによって上記と同様の効果が得られる。Cuあるいは
Agの何れをも含有していない薄層を設けた基板上に形
成した本発明のセンサは先願発明のセンサよりもずっと
τrが小さく高速性が一段と優れている。
次ぎに具体例を説明する。
ガラス基板(コーニング社、#7059、Cu含有量0.0
005重量%、230×25×1.2mm3)上に厚さ5000AのSiO2
ガラス(SiO2 48.5重量%、BaO 25.3重量%、B1
5.2重量%、Al2O3 11.0重量%、Cu、Agの含有なし)
の多層積層膜を形成した。ガラス/SiO2/ガラス/SiO2
/ガラスの5層より成るスパッタ形成膜である。この上
に厚さ4000Aの未ドープのCdS0.6Se0.4の蒸着膜を形成
し、フォトエッチングにより主走査方向に島状(90×35
0μm2)に8ビット/mmの割合で1728ビット配置した。
この島状のCdS0.6Se0.4膜を500℃でCdCl2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CdS0.6Se0.4膜に対して0.005〜0.1モル
%のCuあるいはAgを蒸着拡散させた。CuあるいはAg
の分量が0.005モル%より少ないと効果が小さく、0.1モ
ル%以上だと立上がり特性が悪くなった。Cuあるいは
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
示さなくなった。
その後、その島状の膜の各々に対向電極(NiCr/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60μmとした。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、Cu
あるいはAg蒸着時の基板温度が150℃ポリイミド保
護膜の場合の結果を第1表(Cu)と第2表(Ag)に示
した。比較のため、通常のガラス基板(コーニング社,
#7059、Cu含有量0.0005重量%)上に直接上記同
様に形成したセンサについても調べた。なお特性は印加
電圧DC10V、光照射は緑色LED光(570nm,100lu
x)を1Hz(0.5secずつ)で点滅して測定した。応答時
間は光電流Jpが0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τdとした。またγ値
は50〜100lux間での平均値である。
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τdを0.5msec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τrは、通常基板上に形成した
センサの場合よりはるかに小さくできる。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
r はさらに小さくなる。その効果を第3表に示す。
この程度のバイアス光照射による他の特性(Jp、τd
γ)の変化は殆どない。
この様に未ドープのCdS0.6Se0.4蒸着膜のCdCl2蒸気中で
の活性化熱処理後CuあるいはAgを付着拡散させる際C
uあるいはAgの何れをも含有していない薄層を設けた基
板をもちいることにより優れた特性が得られる。
本実施例ではCdS0.6Se0.4を例にとったが、CdS、CdSeや
他の組成比の固溶体CdS-CdSeでも同様の効果が得られ
る。
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値が大なる光センサを実現することが可
能となる。これにより、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. 【請求項1】絶縁性基板上に未ドープの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CdCl2の蒸気に暴露し光電的に
    活性化熱処理した後、少量のCuあるいはAgを前記半導
    体薄膜に付着せしめ、高温で熱処理し薄膜中に拡散させ
    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、前記絶縁性基板として、前記半導
    体薄膜と接する面にCuあるいはAgの何れをも含有して
    いない絶縁性薄層を設けたものを用い、前記活性化熱処
    理時に前記絶縁性薄層を通って前記基板中のCuあるい
    はAgが前記半導体薄膜に移行拡散しないことを特徴と
    する光センサの製造方法。
  2. 【請求項2】絶縁性基板上に未ドープの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CdCl2の蒸気に暴露し光電的に
    活性化熱処理し、対向電極を設けた後、少量のCuある
    いはAgを前記半導体薄膜に付着せしめ、高温で熱処理
    し薄膜中に拡散させて後、さらに保護膜を形成する光セ
    ンサの製造方法において、前記絶縁性基板として、前記
    半導体薄膜と接する面にCuあるいはAgの何れをも含有
    していない絶縁性薄層を設けたものを用い、前記活性化
    熱処理時に前記絶縁薄膜層を通って前記基板中のCuあ
    るいはAgが前記半導体薄膜に移行拡散しないことを特
    徴とする光センサの製造方法。
  3. 【請求項3】付着CuあるいはAgの分量が母体の半導体
    に対して0.005〜0.1モル%であることを特徴とする請求
    項1または2記載の光センサの製造方法。
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