JPS59129462A - 光ラインセンサ - 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】 （技術分野） この発明はたとえばファクシミリ用ラインセンサなどに
好適な光ラインセンサに関する。

（従来技術） 従来の非晶質シリコン半導体を用いたサンドイッチ構造
で、かつ阻止型受光部の要部平面図を第１図（ａ）にま
た要部断面図を第１図（ｂ）に示す。

このサンドインチ構造の阻止型受光部の製造方法として
は第１図（ａ）第１図（ｂ）に示すように絶縁物基板１
、たとえば、ガラス基板またはアルミナ基板上に、白金
、タングステンによる下部電極２ａ〜２ｃを被着形成し
、この下部電極２８〜２ｃの上をおおい、かつ絶縁物基
板１の上の他部に延存する非晶質シリコン半導体層（受
光層）３をシラン（５ｉＨ４）などのグロー放電法にょ
９形成する。

さらに、下部電極２ａ〜２ｃに対応する位置の非晶質シ
リコン層３上にＩ　Ｔ　Ｏ（Ｉｎｔ　Ｏｓ＋５ｎｏ２）
で代表される透明膜よりなる上部透明電極４を形成し、
ここに上部透明電極４−非晶質シリコン受光層３−下部
電極２ａ〜２ｃのサンドイッチ構造が完成し、ホトダイ
オードとなる。

このホトダイオードを大面積基板上に多数配置し、ホト
ダイオードアレイを形成すればラインセンサとなる。

次にこの動作方法について述べる。この光センサは第１
図（ｂ）の矢印Ａ１の方向、つまり絶縁物基板１の上部
からの波長５５０ｎｍ〜９００ｎｍの単色光の入射強度
によシ、上部透明電極４の層と非晶質シリコン受光層３
間のショットキー接触界面の空乏層厚さが変動すること
を利用して第２図に示すように逆バイアス状態で動作さ
せ、空乏層中に蓄積された電荷を信号として順次読み出
すものである。

第２図にサンドインチ型ホトダイオード単体（１ビツト
）の等価回路を示す。この第２図において１０は上部透
明電極、１１は前記上部透明電極４と前記非晶質シリコ
ン受光層３間の界面で形成されるショットキー型、ホト
ダイオード、１２は前記非晶質シリコン受光層３と上部
透明電極４の下部電極２８〜２０間の界面で形成される
ショットキーダイオード、１３はショットキー電極であ
る。

第２図に示したサンドインチ型ホトダイオードをアレイ
化しラインセンサとして駆動させるためには、たとえば
第３図に示す動作方法がある。この第３図において７０
の点線で囲まれた部分がラインセンサであり、ショット
キー型、ホトダイオードアレイ１０１〜１５３、ショッ
トキーダイオード２０１〜２５３、それに８０の点線で
囲まれた多層配線部より構成されている。

前記ホトダイオードアレイ１０１〜１５３は３ビツトづ
つ６ブロツクに分割され、それぞれのブロックのセンサ
は共通電極２６１．２６２〜２６８に接続され、また前
記ショットキーダイオード２０１〜２５３の一端は多層
配線部をへて個別電極１ａ。

２ａ、３ａに接続されていることで、このラインセンサ
は３×６のマトリックス配線がされている。

このラインセンサにシフトレマスタ３０１よシＭＯＳス
イッチＱｌａにケ゛−ト信号を加え、かつシフトレマス
タ３０２よｐＭＯｓＭＯＳスイッチＱｌｂｆ−トに信号
が印加されるとＭＯＳスイッチＱｌ＆。

Ｑｌｂはオン状態となる。

このとき、前記ショットキー型ホトダイオード１０１に
入射した光量に応じて放電した電荷を補うために光電電
流が流れ込み、負荷４０２の両端に充電電流による電位
差が生じその電位差が出力電圧として検知される。

次にＭＯＳスイッチＱ２ｂ　、Ｑ３ｂと顔に切勺換えら
れてオン状態となることで、前記ショットキー型ホトダ
イオード１０２．１０３が順次検知される。

次に共通電極２６２に連なるショットキー型ホトダイオ
ード１１１．１１２，１１３を検知するためにＭＯＳス
イッチＱｌａをオフ状態にして、ＭＯＳスイッチＱ２ａ
をオン状態にしてから、上記と同様にしてＭＯＳスイッ
チＱｌｂ　、Ｑ２ｂ　、Ｑ３ｂと順に切り換えて、前記
ショットキー型ホトダイオード１１１．１１２．１１３
と順次検知される。

以下、同様にして駆動することによｊ５，３×６個のホ
トダイオードを検知する。なお第３図のＱ３ｂ　、Ｑ６
ａはＭＯＳスイッチ、３０３は電源、４０１は端子であ
る。

ところで、前記ショットキ型ダイオードは、マトリック
ス駆動特有の蜘り込み電流を防止するために全ビットに
取シ付けられ、正確にかつバラツキなく全ピット分の情
報を得るためのものである。

しかしながら、上記の従来技術では以下に述べる欠点が
ある。

第１に、前記ｍｂ込み防止用のショットキ型ダイオード
２０１〜２５３の逆バイアス特性（廻り込み防止時の特
性）が入射光量によシ、変動するため、十分な防止効果
が発揮できない。これは第１図（ｂ）で説明すると、矢
印Ａ１の入射光は上部透明電極４を透過し、透過光の大
部分が前記非晶質シリコン受光層３と上部透明電極４と
の界面および界面側の非晶質受光層で吸収される。

しかしながら、少量の光ではあるが前記下部電′＆２ｂ
と非晶質シリコン牛導体層３で形成される廻夛込み防止
用ブロッキングダイオードの界面にまで到達する。この
ためダイオードの空乏層幅が変動するために、廻り込み
電流を完全に防止できない。

第２に、前記上部透明電極４の形成方法は反応性スパッ
タなどで被着形成しているが、下地の非晶質シリコン半
導体層３の光導電特性がスパッタ時のダメージ（２次電
子またはターグツトからの放射熱による）により、劣化
し、ひいてはショットキー特性が悪化する。

また、非結晶シリコン半導体層３、上部透明電極４の製
造には別個の装置を必要とすることは述べるまでもない
。

第３に、マトリックス型のホトダイオードアレイを表作
するためには下部電極２ａ〜２ｃまたは上部透明電極４
のいずれかを個別に切）離し、個別電極を、また他方も
ブロック間の分離を行ない、共通電極をそれぞれ加工形
成しなければならず、その際に上部透明電極４の加工は
難しく、その加工相変は著しく悪い。

以上、述べたように、これらの製造上の欠点はショット
キ型ホトダイオードの特性を低下させる。

また、粥造上の欠点はショットキー型燭り込み防止用ダ
イオードの特性を低下させることになる。

（発明の目的） この発明は、上記従来の欠点を除去するためになされた
もので、製造が容易にできるとともに、層界面の特性の
劣化を防止できる光ラインセンサを提供することを目的
とする。

（発明の構成） この発明の光ラインセンサは絶縁物基板上に透過光電極
層と、光電変換層とを形成して受光体を構成し、この受
光体を形成した同一位置で光電変換層と金楓の個別電極
層間に勉り込み防止用のブロッキング層を形成したもの
である。

（実施例） 以下、この発明の光ラインセンサの実施例について説明
するが、具体的な実施例の説に先立ち、まず、この発明
の概要を述べることにする。

この発明は、透過光電極層として、ポロンＢをドーピン
グした低抵抗非晶質シリコン牛導体を用いて、Ｐ−Ｉ型
の孕乏層谷量を形成し、かつ受光部を開口した電極を補
助電極としてホトダイオードアレイとし、そして、光電
変換層である１層と下部電極間に光学的エネルギギャッ
プが２．５ｅＶより犬である非晶質シリコンカーバイド
（ａ−８ｉＣ）を用いて廻シ込み防止用のブロッキング
層としたものである。

次に、この発明の元ラインセンサの具体的な実施例を第
４図以下を用いてＰ＃Ｉ　Ｋ　＝ｇ明する。その第１の
実施例として、第４図（ａ）の要部平面図と第４図（ｂ
）に示す第４図（ａ）のＣ−Ｄ方向の要部断面図とを参
照して説明する。

この第４図（ａ）、第４図（ｂ）の両図において、５０
１はガラスまたはアルミナよシなる絶縁物基板であり、
この絶縁物基板５０１上にアルミニウム、チタン、ニク
ロム、金、白金などの金稿よりなる下部個別電極５０２
ａ〜５０２ｃが＊＊形成されている。

この下部個別電極５０２ａ〜５０２ｃの上にグロー放電
法によυ、シラン（Ｓｉ＆）とエタン（（４Ｈ６）の混
合ガスを用いて非晶質シリコンカーバイド（ａ−８ｉＣ
）を堆積し、ブロッキング層が形成されている。

ただし、このブロッキング層５０３は、５００ｎｍより
長波長側に感度のない膜、つまり光学的エネルギギャッ
プが２．５ｅＶより大の膜であるため、波長が５５０　
ｎｍ〜９００　ｎｍの入射光に対して碌んら光感度はな
い。したがって非晶質シリコンカーバイドによるブロッ
キング層５０３は十分にブロッキング層として効果する
。

次に、このブロッキング層５０３と同一グロー放電装置
を用いて、シランガス（ＳｉＨ＋）を分解し、ブロッキ
ング層５０３上およびガラス基板などの絶縁物基板５０
１の一部に光電変換層５０４が堆積されている。

さらに、この光電変換層５０４上に、前記ブロック層５
０３、光電変換層５０４と同一装置を用いて主成分ガス
をシラン（ＳｉＨ４）とし、ツボラン（Ｂ２Ｈ６）ガス
を０．０１〜１．０層程度混合してグロー放電により堆
積し、透過光電極層５０５を形成するとともにｐ　（Ｂ
２Ｈａドープの非晶質シリコン層）−■（前記５０４の
ノンドープ非晶質シリコン層）型のホトダイオードが形
成される。

つまり、透過光電極層５０５は、光も透過するが、光電
変換層５０４のノンドープ非晶質シリコン層ともその層
界面で窒乏層を形成しうるものである。

この透過光電極層５０５の厚みは２（）０〜５００Ａ程
度であり、この層での光吸収は１０〜２０％である。つ
ま力、８０％〜９０％の光はＰ−■接合の空乏層に達す
るので光検知上なんら問題にならない。

さらに、この透過光電極層５０５とオーミック接触とな
るアルミ、クロムなどよシなる電極を被着し、かつ受光
部を開口加工して補助電極５０６が形成されている。こ
の補助電極５０６は共通電極となる。

この補助′成極５０６は透過光電極層５０５の面積抵抗
が１０７〜１０８Ｑ／Ｃと犬となるため、直列抵抗を下
げるために形成するものである。

このように構成することにより、光検知のためのＰ−Ｉ
型ホトダイオードと入射光による特性変化のないマトリ
ックス駆動端り込み防止用のブロッキング層５０３が同
一部分で形成可能なため集積化が容易になる。

また、透過光′醒他層５０５受光層、ブロッキング層５
０３が同一ダロー放電装置によシ堆檀できかつそれぞれ
の層を加工（エツチング）シ、パターン分離する必要も
なく、ただ堆積するだけでよい。パターン分離グは下部
個別電極５０２ａ〜５０２Ｃと補助電極５０６のみであ
る。しかも、従来の透明電極形成時のスパッタによる下
地光電変換層のダメージもない。

第５図（ａ）はこの発明の光ラインセンサの第２の実施
例の要部の平面図であり、第５図（ｂ）は第５図（ａ）
のＥ−Ｆ方向の断面図である。

この第５図（ａ）、第５図（ｂ）において、第４図（ａ
）、第４図（ｂ）と同一材料でかつ同一手段で形成され
るものは同−瞥号として説明は省略する。ガラスまたは
石英のような透明絶縁物基板６０１上に補助宝物５０６
−透過光電倹層５０５−光電変換層５０４としてのノン
ドープ非晶質層−プロッキング層５０３−下部電極５０
２ａ〜５０２ｃの順に堆積加工して、前記透明絶縁物基
板６０１側から矢印Ａ２で示すように、光を入射しても
同様の効果が生ずる。

以上のＰ−Ｉ型ホトダイオードとブロッキング層を大面
積基板上に多数配置し、かつマトリックス配線すれはラ
インセンサとなる。この動作方法は従来技術と同様でよ
い。

（発明の効果） 以上のように、この発明の光ラインセンサによれば、絶
縁物基板上に透過光電極層と光電変換層とを形成して受
光体を構成し、この受光体を形成した同一位置で、光電
変換層と金属の個別電極層間に廻り込み防止用のブロッ
キング層を形成し“だので、膜界面の特性を劣化させる
ことなく製造でき、集積化が容易であるばかりか、大面
積化に適しているので、ファクシミリ用ラインセンサに
利用できる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）は従来の光ラインセンサの要部の平面図、
第１図（ｂ）は＄１図（ａ）の断面図、第２図は従来の
光ラインセンサの要部の等価回路図、第３図は従来の光
ラインセンサの駆動方法を説明するための回路図、第４
図（ａ）はこの発明の光ラインセンサの一実施例の安部
の平面図、第４図（ｂ）は第４図（ａ）のＣ−Ｄ方向の
断面図、第５図（ａ）はこの発明の光ラインセンサの他
の実施例の要部の平面図、第５図（ｂ）は第５図（ａ）
のＥ−Ｆ方向の断面図である。 ５０１・・・絶縁物基板、５０２ａ〜５０２ｃ・・・下
部個別電極、５０３・・・ブロック層、５０４・・・光
電変換層、５０５・・・透過光電極層、５０６・・・補
助電極、６０１・・・透明絶縁物基板。 特許出願人　沖電気工業株式会社 第　１　＠ 第２図 第４図 眞５図 手続補正書 昭和５８年１０月１．９日 特許庁長官若　杉　和　失敗 １、事件の表示 昭和５８年　特　許　願第３２９６　　　号２、発明の
名称 元ラインセンサ ３、補正をする者 事件との関係　　　　特　許　　出願人（０２９）沖電
気工業株式会社 ４、代理人 ５、補正命令の日付　　昭和　　年　　月　　日（自発
）６、補正の対象 明細省の発明の詳細な説明の欄 ２　補正の内容 ］）　　ＦＪＡ＃ｌ曹３頁１０行ｒ型、ホトコを「型ホ
トｊと訂正する。 ２）同３頁１９行Ｖ型、ホト」を「型ホトコと訂正する
。 ３）同６貞】２行「幅」を「厚Ｊと訂正する。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 補助電極を有する透過光電極層およびこれと積層して形
   成された光電変換層とで構成され、絶縁物基板上に形成
   された受光体と、上記絶縁物基板上において上記受光体
   を形成した同じ位置で上記光電変換層と金属製の個別電
   極層間に形成された廻り込み防止用のグロツキンダ層と
   よりなる光ラインセンサ。