JPS6211792B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPS6211792B2 JPS6211792B2 JP56178054A JP17805481A JPS6211792B2 JP S6211792 B2 JPS6211792 B2 JP S6211792B2 JP 56178054 A JP56178054 A JP 56178054A JP 17805481 A JP17805481 A JP 17805481A JP S6211792 B2 JPS6211792 B2 JP S6211792B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- amorphous silicon
- image sensor
- sensor
- thickness
- electrode
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
- H10F39/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one element covered by group H10F30/00, e.g. radiation detectors comprising photodiode arrays
- H10F39/10—Integrated devices
- H10F39/12—Image sensors
- H10F39/191—Photoconductor image sensors
Landscapes
- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
- Facsimile Heads (AREA)
- Light Receiving Elements (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は非晶質シリコンを用いたイメージセン
サーに関するものである。
サーに関するものである。
フアクシミリを家庭内に普及するために装置の
小型化が望まれている。このような装置の小型化
にあたつて最も障害となつているのが光電変換系
の大きさである。
小型化が望まれている。このような装置の小型化
にあたつて最も障害となつているのが光電変換系
の大きさである。
従来のフアクシミリの光電変換デバイス（以下
イメージセンサーと略す）はMOS形あるいは
CCD形等の半導体ICが用いられてきた。しかし
この半導体イメージセンサーはチツプの大きさが
数mm角と小さく、例えば20cm幅のA4版原稿を電
気信号に変換するには原稿像を数mm幅に縮少する
ための光学系が必要であり、そのための光路長
（A4版幅で50〜60cm）の確保が装置小型化のネツ
クとされてきた。
イメージセンサーと略す）はMOS形あるいは
CCD形等の半導体ICが用いられてきた。しかし
この半導体イメージセンサーはチツプの大きさが
数mm角と小さく、例えば20cm幅のA4版原稿を電
気信号に変換するには原稿像を数mm幅に縮少する
ための光学系が必要であり、そのための光路長
（A4版幅で50〜60cm）の確保が装置小型化のネツ
クとされてきた。
この問題解決法として密着型イメージセンサー
とよばれるイメージセンサーが注目されている。
これは原稿幅と同じ寸法の光電変換領域をもつた
大型のイメージセンサーで原稿に密着させて用い
るので、原稿像を縮少するためのレンズ光学系を
使用しなくても良いため装置の大幅な小型化が達
成される。このような密着型イメージセンサーに
使用される光電変換材料としてはすぐれた光電変
換特性を有し、かつ大面積に一様に形成できるこ
とが必要である。このような材料として、砒素―
セレン―テルル系アモルフアス半導体や硫化カド
ミウム，セレン化カドミウム等を使用したものが
現在研究開発中であるがこれらの材料は砒素，カ
ドミウム，セレンのような公害物質が含まれてい
たり、熱的安定性が悪いなどの問題点があつた。
とよばれるイメージセンサーが注目されている。
これは原稿幅と同じ寸法の光電変換領域をもつた
大型のイメージセンサーで原稿に密着させて用い
るので、原稿像を縮少するためのレンズ光学系を
使用しなくても良いため装置の大幅な小型化が達
成される。このような密着型イメージセンサーに
使用される光電変換材料としてはすぐれた光電変
換特性を有し、かつ大面積に一様に形成できるこ
とが必要である。このような材料として、砒素―
セレン―テルル系アモルフアス半導体や硫化カド
ミウム，セレン化カドミウム等を使用したものが
現在研究開発中であるがこれらの材料は砒素，カ
ドミウム，セレンのような公害物質が含まれてい
たり、熱的安定性が悪いなどの問題点があつた。
一方、低価格太陽電池用材料として最近注目さ
れている非晶質シリコンはすぐれた光導電材料で
あり、すでに太陽電池の他、電子写真や撮像用ビ
デイコンへの応用研究が開始されている。この非
晶質シリコンは通常モノシランのグロー放電分解
またはシリコンの反応性スパツターで形成され、
大面績で均一な薄膜が容易に得られること、また
構成物質は無公害なシリコンと水素であることな
どの特長を有する。非晶質シリコンを密着型イメ
ージセンサーに応用する場合には非晶質シリコン
の暗時の抵抗率が109〜1012Ω―cmと比較的大き
いことを利用し、かつ光導電率が硫化カドミウム
等に比べて小さいことから蓄積型で動作させるよ
うにする。この蓄積型の動作は走査時間内に光に
よつて発生した電荷によつてセンサー表面に保持
されていた電荷を消去する方法がとられている。
このため暗時には走査時間中にセンサー表面に与
えられた電荷を保持する必要がある。したがつて
109〜1012Ω―cmの抵抗率をもつ非晶質シリコン
をイメージセンサーとして使うには更に見かけ上
の抵抗率を大きくするために電極からの電荷の注
入を阻止したブロツキング構造にすることが望ま
しい。この電極からの電荷の注入を阻止するため
に電子に対するブロツキング層としてＰ型非晶質
シリコン，正孔に対するブロツキング層として
Si3N4，SiO2等の透明誘電膜を用いる。ところが
この透明誘電膜の膜厚は光によつて生成したキヤ
リアを電極に輸送する必要があることから約200
Å程度と非常に薄くしなければならない。このた
め複数個（A4版の原稿用のイメージセンサーで
1700個）の島状透明導電膜を含む電極が付いた基
板（前述の砒素―セレン―テルル系アモリフアス
半導体密着型イメージセンサーで実際に用いられ
ている）の上に約200Åの透明誘電膜ブロツキン
グ層のある非晶質シリコンセンサーを形成すると
電極の段差（透明導電膜の厚さと取出し電極の厚
さを加えた段着で1500Å以上）のためにブロツキ
ング効果が不完全になり暗時の電荷保持特性が悪
くなることがあつた。
れている非晶質シリコンはすぐれた光導電材料で
あり、すでに太陽電池の他、電子写真や撮像用ビ
デイコンへの応用研究が開始されている。この非
晶質シリコンは通常モノシランのグロー放電分解
またはシリコンの反応性スパツターで形成され、
大面績で均一な薄膜が容易に得られること、また
構成物質は無公害なシリコンと水素であることな
どの特長を有する。非晶質シリコンを密着型イメ
ージセンサーに応用する場合には非晶質シリコン
の暗時の抵抗率が109〜1012Ω―cmと比較的大き
いことを利用し、かつ光導電率が硫化カドミウム
等に比べて小さいことから蓄積型で動作させるよ
うにする。この蓄積型の動作は走査時間内に光に
よつて発生した電荷によつてセンサー表面に保持
されていた電荷を消去する方法がとられている。
このため暗時には走査時間中にセンサー表面に与
えられた電荷を保持する必要がある。したがつて
109〜1012Ω―cmの抵抗率をもつ非晶質シリコン
をイメージセンサーとして使うには更に見かけ上
の抵抗率を大きくするために電極からの電荷の注
入を阻止したブロツキング構造にすることが望ま
しい。この電極からの電荷の注入を阻止するため
に電子に対するブロツキング層としてＰ型非晶質
シリコン，正孔に対するブロツキング層として
Si3N4，SiO2等の透明誘電膜を用いる。ところが
この透明誘電膜の膜厚は光によつて生成したキヤ
リアを電極に輸送する必要があることから約200
Å程度と非常に薄くしなければならない。このた
め複数個（A4版の原稿用のイメージセンサーで
1700個）の島状透明導電膜を含む電極が付いた基
板（前述の砒素―セレン―テルル系アモリフアス
半導体密着型イメージセンサーで実際に用いられ
ている）の上に約200Åの透明誘電膜ブロツキン
グ層のある非晶質シリコンセンサーを形成すると
電極の段差（透明導電膜の厚さと取出し電極の厚
さを加えた段着で1500Å以上）のためにブロツキ
ング効果が不完全になり暗時の電荷保持特性が悪
くなることがあつた。
第１図は従来型基板上に非晶質シリコンイメー
ジセンサーを形成した時の概略図であり、本図に
基づいて、ブロツキング効果の不完全性を説明す
る。第１図において、透明基板１１上に透明導電
膜１２として酸化スズ又は酸化インヂウムスズを
膜厚500Å、庶光層および取出し電極１３として
クロムを1000Å、コンタクトパツド１４として金
を１μｍ形成し、島状の電極群をエツチング加工
してセンサー基板を形成する。この島状電極の寸
法はセンサー解像度によつて決定づけられるが通
常８ドツト／mmのセンサーでは100μｍ幅の寸法
をもち島状電極間隙は25μｍである。このような
島状電極群の付いた基板上に正孔のブロツキング
層１５としてSi3N4を200Å、ボロンを20ppmドー
プした高抵抗非晶質シリコン１６を2.5μｍ、ボ
ロンを250ppmドープしたＰ型非晶質シリコン層
１７を0.3μｍ形成する。この非晶質シリコンお
よびSi3N4はシランあるいはシランと窒素、アン
モニア等の気体を0.05〜5Torrの真空度に保つた
装置内でグロー放電分解法で形成するが、シリコ
ンの反応性スパツタ法でも形成可能である。また
高抵抗非晶質シリコン層には酸素又は酸素とボロ
ンをドープした非晶質シリコン層を用いてもセン
サーとしての機能をそなえていることが確認され
ている。このようにして最後に共通電極１８とし
てアルミニウムを長さ20cm厚さ0.5μｍ形成して
密着型イメージセンサーを形成する。このときブ
ロツキング効果を低減させる電極部段差は主に膜
厚のうすいSi3N4層１５のところに存在し、その
厚さは図からあきらかなように透明導電膜１２と
庶光膜１３の膜厚の和で1500Åである。またこの
段差は各個別電極間毎に生じており、この電極間
は25μｍと非常に狭く、Si3N4を形成するときの
グロー放電が電極のシールド効果により侵入しに
くくSi3N4が段差に付着しにくい。
ジセンサーを形成した時の概略図であり、本図に
基づいて、ブロツキング効果の不完全性を説明す
る。第１図において、透明基板１１上に透明導電
膜１２として酸化スズ又は酸化インヂウムスズを
膜厚500Å、庶光層および取出し電極１３として
クロムを1000Å、コンタクトパツド１４として金
を１μｍ形成し、島状の電極群をエツチング加工
してセンサー基板を形成する。この島状電極の寸
法はセンサー解像度によつて決定づけられるが通
常８ドツト／mmのセンサーでは100μｍ幅の寸法
をもち島状電極間隙は25μｍである。このような
島状電極群の付いた基板上に正孔のブロツキング
層１５としてSi3N4を200Å、ボロンを20ppmドー
プした高抵抗非晶質シリコン１６を2.5μｍ、ボ
ロンを250ppmドープしたＰ型非晶質シリコン層
１７を0.3μｍ形成する。この非晶質シリコンお
よびSi3N4はシランあるいはシランと窒素、アン
モニア等の気体を0.05〜5Torrの真空度に保つた
装置内でグロー放電分解法で形成するが、シリコ
ンの反応性スパツタ法でも形成可能である。また
高抵抗非晶質シリコン層には酸素又は酸素とボロ
ンをドープした非晶質シリコン層を用いてもセン
サーとしての機能をそなえていることが確認され
ている。このようにして最後に共通電極１８とし
てアルミニウムを長さ20cm厚さ0.5μｍ形成して
密着型イメージセンサーを形成する。このときブ
ロツキング効果を低減させる電極部段差は主に膜
厚のうすいSi3N4層１５のところに存在し、その
厚さは図からあきらかなように透明導電膜１２と
庶光膜１３の膜厚の和で1500Åである。またこの
段差は各個別電極間毎に生じており、この電極間
は25μｍと非常に狭く、Si3N4を形成するときの
グロー放電が電極のシールド効果により侵入しに
くくSi3N4が段差に付着しにくい。
本発明は非晶質シリコン密着型イメージセンサ
ーのこのようなブロツキング効果の不完全性を軽
減し、暗時の電荷保持特性を改善するものであ
る。
ーのこのようなブロツキング効果の不完全性を軽
減し、暗時の電荷保持特性を改善するものであ
る。
本発明によれば電極の段差を小さくし、なおか
つ段差部分の有効長を短かくすることによつて電
極段差の影響を小さくしたイメージセンサーが得
られる。センサーの構造は下部透明誘電膜と1010
Ω―cm以上の高抵抗非晶質シリコン層，106Ω―
cm以上1011Ω―cm以下のＰ型非晶質シリコンおよ
び複数個の分離された金属電極群が、細長く島状
（A4版用のセンサーのときは約22cm）に形成され
た透明導電膜上のストライプ状に窓を開けて形成
された金属電極の付いた基板上に、順次形成され
ていることを特徴とする。
つ段差部分の有効長を短かくすることによつて電
極段差の影響を小さくしたイメージセンサーが得
られる。センサーの構造は下部透明誘電膜と1010
Ω―cm以上の高抵抗非晶質シリコン層，106Ω―
cm以上1011Ω―cm以下のＰ型非晶質シリコンおよ
び複数個の分離された金属電極群が、細長く島状
（A4版用のセンサーのときは約22cm）に形成され
た透明導電膜上のストライプ状に窓を開けて形成
された金属電極の付いた基板上に、順次形成され
ていることを特徴とする。
次に本発明を実施例により説明する。
ところが本発明による第２図の実施例ではガラ
ス基板上２１に幅100μｍの窓をあけた幅３mm長
さ20cm厚さ1000Åのクロムの庶光膜２２と幅２mm
長さ20cm厚さ500Åの透明導電膜（例えば酸化ス
ズ）２３を付けてセンサー基板とする。この基板
上に正孔のブロツキング層２４としてSi3N4を約
200Å、高抵抗非晶質シリコン層２５を2.5μｍ，
Ｐ型非晶質シリコン層２６を0.3μｍ順次形成
し、最後に個別電極２７としてアルミニウムを
0.5μｍ蒸着し、100μｍ幅にエツチング加工して
イメージセンサーを形成する。このように形成さ
れたイメージセンサーにおいては、膜厚のうすい
Si3N4ブロツキング層２４に生ずる段差はそれぞ
れ500Åと1000Åになり第１図の1500Åよりも軽
減される。しかも第１図のような各個別電極間の
段差溝がないため、ブロツキング層２４が段差壁
につきやすくなるという利点を持ち、第１図と比
べると、段差の実質長さも短かくなり、ブロツキ
ング効果が改善できる。実際にブロツキング効果
の評価として、センサーの暗時における信号出力
を測定したところ蓄積時間を20mseeとした時の
第１図の構造のセンサーの暗時における出力が
50mVに対し本発明による第２図の構造のセンサ
ーは8mVと小さくなり光照射時の信号とのＳ／
Ｎ比は6.25倍改善された。
ス基板上２１に幅100μｍの窓をあけた幅３mm長
さ20cm厚さ1000Åのクロムの庶光膜２２と幅２mm
長さ20cm厚さ500Åの透明導電膜（例えば酸化ス
ズ）２３を付けてセンサー基板とする。この基板
上に正孔のブロツキング層２４としてSi3N4を約
200Å、高抵抗非晶質シリコン層２５を2.5μｍ，
Ｐ型非晶質シリコン層２６を0.3μｍ順次形成
し、最後に個別電極２７としてアルミニウムを
0.5μｍ蒸着し、100μｍ幅にエツチング加工して
イメージセンサーを形成する。このように形成さ
れたイメージセンサーにおいては、膜厚のうすい
Si3N4ブロツキング層２４に生ずる段差はそれぞ
れ500Åと1000Åになり第１図の1500Åよりも軽
減される。しかも第１図のような各個別電極間の
段差溝がないため、ブロツキング層２４が段差壁
につきやすくなるという利点を持ち、第１図と比
べると、段差の実質長さも短かくなり、ブロツキ
ング効果が改善できる。実際にブロツキング効果
の評価として、センサーの暗時における信号出力
を測定したところ蓄積時間を20mseeとした時の
第１図の構造のセンサーの暗時における出力が
50mVに対し本発明による第２図の構造のセンサ
ーは8mVと小さくなり光照射時の信号とのＳ／
Ｎ比は6.25倍改善された。
以上のように本発明は、非晶質シリコンを用い
た密着型イメージセンサーの実用化にとつて非常
に有用であることは明らかである。
た密着型イメージセンサーの実用化にとつて非常
に有用であることは明らかである。
第１図は従来型基板上に形成した非晶質シリコ
ンイメージセンサーの概略図であり、図中１１は
透明ガラス基板、１２は酸化スズ導電膜、１３は
庶光および取出電極、１４は金のコンタクトパツ
ド、１５はSi3N4ブロツキング層、１６は高抵抗
非晶質シリコン層、１７はＰ型非晶質シリコン
層、１８は共通アルミニウム電極、１９は入射光
をそれぞれ示す。 第２図は本発明による非晶質シリコンイメージ
センサーの概略図であり、図中２１は透明ガラス
基板、２２はクロムの庶光膜、２３は酸化スズ透
明導電膜、２４はSi3N4ブロツキング層、２５は
高抵抗非晶質シリコン層、２６はＰ型非晶質シリ
コン層、２７はアルミニウム個別電極をそれぞれ
示す。
ンイメージセンサーの概略図であり、図中１１は
透明ガラス基板、１２は酸化スズ導電膜、１３は
庶光および取出電極、１４は金のコンタクトパツ
ド、１５はSi3N4ブロツキング層、１６は高抵抗
非晶質シリコン層、１７はＰ型非晶質シリコン
層、１８は共通アルミニウム電極、１９は入射光
をそれぞれ示す。 第２図は本発明による非晶質シリコンイメージ
センサーの概略図であり、図中２１は透明ガラス
基板、２２はクロムの庶光膜、２３は酸化スズ透
明導電膜、２４はSi3N4ブロツキング層、２５は
高抵抗非晶質シリコン層、２６はＰ型非晶質シリ
コン層、２７はアルミニウム個別電極をそれぞれ
示す。
Claims (1)
- １ 直線状に窓があけられた金属電極を透明導電
膜が該直線状の窓をおおうように形成された透明
基板上に、透明誘電膜1010Ω―cm以上の高抵抗非
晶質シリコン、106Ω―cm以上1011Ωcm以下のＰ
型非晶質シリコンおよび分離された複数好金属電
極群が順次積層して形成されたことを特徴とする
非晶質シリコンイメージセンサー。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56178054A JPS5879756A (ja) | 1981-11-06 | 1981-11-06 | 非晶質シリコンイメ−ジセンサ− |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56178054A JPS5879756A (ja) | 1981-11-06 | 1981-11-06 | 非晶質シリコンイメ−ジセンサ− |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5879756A JPS5879756A (ja) | 1983-05-13 |
| JPS6211792B2 true JPS6211792B2 (ja) | 1987-03-14 |
Family
ID=16041789
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56178054A Granted JPS5879756A (ja) | 1981-11-06 | 1981-11-06 | 非晶質シリコンイメ−ジセンサ− |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5879756A (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5887862A (ja) * | 1981-11-20 | 1983-05-25 | Fuji Xerox Co Ltd | 長尺一次元薄膜センサ |
| JPS60161664A (ja) * | 1984-02-01 | 1985-08-23 | Sharp Corp | 密着型二次元画像読取装置 |
| JPH07118525B2 (ja) * | 1984-07-23 | 1995-12-18 | 日本電気株式会社 | 光電変換素子アレイ |
| JPH065726B2 (ja) * | 1986-07-24 | 1994-01-19 | 日本電気株式会社 | 光電変換素子アレ− |
| JP7155499B2 (ja) * | 2017-04-26 | 2022-10-19 | Tdk株式会社 | 積層型電子部品およびその製造方法 |
-
1981
- 1981-11-06 JP JP56178054A patent/JPS5879756A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5879756A (ja) | 1983-05-13 |
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