JPS6258674A - イメ−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〉 本発明は例えば非晶質シリコン薄膜フォトダイオードア
レイを受光素子とした原稿幅と同一サイズの長尺な密着
型イメージセンサに関するもので、高解像度・高感度受
光素子を具備した、高速ファクシミリ、インテリジェン
トコピア等の高速読取装置として使用できるイメージセ
ンサに関するものである。

〈従来の技術及びその問題点〉 一次元イメージセンサはファクシミリ、インテリジェン
トコピア等における原稿読取用素子として知られている
。従来、この種の受光素子としてはいわゆるＣＯＤある
いはＭＯＳ型の一次元固体イメージ素子を用い、原稿像
をスリット露光かつ縮小結像することにより、対応した
画像情報信号を得ている。この種の一次元固体イメージ
素子はＩＣ技術を使って作製されるので最大３０ｃｒｎ
程度の大きさの素子となる。このため、原稿からの反射
光を受光素子に導くには、縮小結像のために必要な光路
長の長い光学系を用いざるを得す、装置の小型化が困難
である。さらに、このような装置では光学系の複雑な調
整が必要となり、また、画面周辺部の光量低下、分解能
の劣化といった問題も生じる。

この様な問題点を改善するために、原稿幅と同一寸法の
長さの長尺イメージ素子を用いファイバーレンズアレイ
により密着結像するいわゆる密着型イメージ素子が考案
されている。この様な密着型イメージ素子では長尺の光
電変換部が必要で、大面積にわたる均一な光電変換膜の
形成が要求される。現在、長尺の一次元イメージ素子を
作製するためＣｄ５−ＣｄＳｅ膜、５ｅ−Ａｓ−Ｔｅ系
非晶質薄膜あるいは非晶質Ｓｉ薄膜等が提案されている
。

非晶質Ｓｔ薄膜は優れた光電変換特性を有するため特に
注目される材料であり、ファクシミリ等の画像読取り素
子として、蓄積型モードで動作させる素子としてショッ
トキー型、Ｐｉｎ型、あるいはＭＩＳ型等の各種構造の
フォトセルが考案されている。

蓄積モードで動作させる素子は暗電流の低減。

暗時の電荷保持能の向上のため安定した再現性のよい電
荷注入阻止が電極との界面に要求される。

ショットキー型及びＰｉｎ型は大きなドリフト電界が得
られるため高速光応答性を有する利点があるが、接合部
の良否により電荷注入阻止効果に差を生じ、素子間の特
性のバラツキが大きくなり素子作製の信頼性の点で問題
がある。一方ＭＩＳ型はショットキー型あるいはＰｉｎ
型に比べ光感度が多少悪くなるという欠点はあるものの
確実に電荷注入阻止が実現され、素子の信頼性が向上す
る利点がある。ＭＩＳ型フォトセルの絶縁層とじてはグ
ロー放電プラズマＣＶＤ法で作製される５ｉＯｚ。

５ｉ３Ｎ４（Ｓｉ□−ＸＮＸ）あるいはＳｉニーＸＣＸ
等の絶縁性薄膜が利用されるが、良質の膜作製のための
制御が困難であるとともにキャリア発生層となる非晶質
シリコン薄膜への不純物混入をさけるための工夫が必要
となる。

本発明は非晶質シリコン薄膜を用いた密着型イメージセ
ンサのもつ種々の問題点！鑑みてなされたもので、ＭＩ
Ｓ型のフォトセルの電荷注入阻止効果の再現性に着目し
、歩留り、信頼性の高い構造のイメージセンサを提供す
ることを目的とするものである。

〈問題点を解決するための手段〉 上記の目的を達成するため、本発明は受光素子を絶縁性
基板上に配列したイメージセ／すにおいて、上記の受光
素子を電荷注入阻止層を有するブロッキング型フォトダ
イオードアレイにより構成するようになしている。

〈作　用〉 上記のような構成により、電荷注入阻止層により高い電
荷保持能が得られるとともに、素子間に於ける暗電流の
バラツキが低減されることになる。

〈実施例〉 以下、図面を参照して本発明の一実施例を詳細に説明す
る。

第１図は本発明の一実施例としてイメージセンサの要部
構造を示す模式図である。

第１図において、イメージセンサの受光素子は絶縁性基
板１上に設けられた画素毎て分割された複数の個別電極
２と、この個別電極２上に設けられた金属酸化物から成
る電荷注入阻止層３と、この電荷注入阻止層３上に形成
された光電変換膜４と、さらにこの光電変換膜４上に上
記の個別電極２と重なる様に一体的に形成された透明導
電膜５と、最上部に形成された受光窓を有する遮光層６
とから構成されている。

絶縁性基板１としてはガラス基板あるいはセラミック基
板を使用し、下部個別電極２として仕事関数の小さな金
属Ｔｉ、ＴａあるいはＡｔを用いるのが好適であるので
、電荷注入阻止層３としてはこれらの酸化物であるＴｉ
０ｚ　＋　Ｔａ２ｅｓあるいはＡｔｚＯａを用いて好適
である。光電変換膜４としては非晶質シリコン薄膜を用
い、上部透明共通電極５としてはＴｉンリサイド＋Ｔａ
シリサイド等の金属シリサイド薄膜を用いる。また受光
窓を有する遮光層６としては上部透明共通電極５を構成
する金属シリサイド形成に用いるＴｉ、Ｔａ等の金属を
用いて、透明電極５の抵抗の低減をはかる。

このように、電荷注入阻止層３として金属電極２の酸化
物を用いることにより、容易に信頼性よく電荷注入阻止
層３の形成が可能となり、高い電荷保持能が実現される
のみならず、素子間に於ける暗電流のバラツキが低減さ
れることになる。従って、上記した構成により、作製さ
れる同一基板内における多数の受光素子間の特性のバラ
ツキが著しく改善されると同時に、素子作製の再現性も
従来に比べ大きく改善されることＫなシ、歩留りの向上
、低コスト化がはかれることになる。

次に、第１図に示した構造の素子の一作製工程例を詳細
に説明する。

まず、絶縁性基板ｌとしてコーニング社製井７０５０ガ
ラスを用い、この上にスパッター法により約３，０ＯＯ
ＡのＴｉを蒸着し、通常のフォトリングラフィ技術を用
いて下部個別電極２を形成する。次に酸素ガスを反応性
ガスとした反応性スパッタ法によシ１００〜１，０ＯＯ
Ａ、好ましくは５ＯＯＡ程度のＴ　ｉ　０２膜を被着し
て電荷注入阻止層３を形成した後、グロー放電プラズマ
ＣＶＤ法によシ約１μｍのｉ型非晶質シリコン層を堆積
させて光電変換膜４とし、この上にさらにスパッタ法に
よｐＴｉを２００ＯＡ堆積し、２５０℃／ｌｈｒのアニ
ール処理を施す事により非晶質シリコン層４とＴｉとの
反応を促進した後、Ｔｉエッチャントによシ上部末反応
のＴｉ層を除去し、上部透明電極５を形成した。なお、
この際Ｔｉ層は通常の７オトグラフイー法により画素形
成部のみエツチングして透明電極５を形成し、他は遮光
層６を形成するため残し士部配線電罹とした０この透明
電極５の材料組成はオージェ電子分光法によシ固定し、
Ｔｉ　シリサイドが約１０ＯＡ形成されていることを確
認した。なお、遮光窓（遮光層６）を兼ねる上部Ｔｉ配
線はＴｉシリサイド透明電極５の内部抵抗を低減する補
助電極の役割も果す。

上記のように構成されたイメージセンサの受光素子のＩ
　−Ｖ％性を多数の素子について電荷注入阻止層を有す
るもの及び参照のため作製した電荷注入阻止層のないも
のについて、比較測定した。

第２図は上記の比較測定結果を示すニー■特性図であり
、ａは電荷注入阻止層を有するもの、ｂは電荷注入阻止
層を有しないものの特性を示している。

この第２図から明らかな様に、電荷注入阻止層３のない
ショットキーバリア型ダイオードは逆バイアス時の暗電
流値が大きく、かつ素子間のバラツキも大きいのに対し
、電荷注入阻止層３を有する本実施例の素子では暗電流
値が約１桁小さく素子間のバラツキも著しく低減され、
素子特性の安定したものが信頼性よく作製されているこ
とが判る０ なお、本構成の受光素子は光応答特性も５６５ｎｍ＋１
００ｔｘの光照射に対し０．２ｍ５ｅｃ　以下の高速応
答が得られ、高速読み取り用密着型−次元イメージ素子
に利用できる優れた受光素子である。

上記した本発明の実施例では電荷注入阻止層３としてＴ
ｉＯ２を用いた例について説明したが、ＡｔｚＯａ、　
Ｔａ２０５でも同様な効果が確認されたので、これらの
材料を用いても有効である。

〈発明の効果〉 以上のように、本発明によれば非晶質シリコン薄膜フォ
トダイオードをＭＩＳ型構造とすることにより、暗電流
が低く、優れたＳ／Ｎ比を有する受光素子を備えたイメ
ージセンサを実現することができ、かつ、素子間の特性
のバラツキを低減することができる。また、本発明によ
れば、電荷注入阻止層３を下部電極形成金属の酸化物と
することで作成が容易であるとともに信頼性の向上もは
かることが可能となる。

また、本発明によれば、電荷注入阻止層を信頼性よく実
現し、暗電流を減少させると同時に、暗時の電荷保持能
を高めることで、歩留りよく作製可能な構造の蓄積モー
ドで画像読取りを行う密着型イメージセンナを得ること
が出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例とし譬なメージセ・すの要部
構造を示す模式図、第２図は本発明により構成された電
荷注入阻止層を有する受光素子と電荷注入阻止層のない
ものの比較測定結果を示すＩ　−Ｖ特性を示す図である
。 １・・・絶縁性基板、　　２・・・個別電極、　　３・
・・電荷注入阻止層、　　４・・・光電変換膜、　　５
・・・上部透明電極、　　６・・・遮光層。 代理人　弁理士　福　士　愛　彦（他２名）第　ｌａｉ
ｒ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、受光素子を絶縁性基板上に配列してなるイメージセ
   ンサに於いて、 上記受光素子を電荷注入阻止層を有するブロッキング型
   フォトダイオードアレイにより構成してなることを特徴
   とするイメージセンサ。 ２、前記受光素子は絶縁性基板上に画素毎に分割された
   複数の金属電極と、該複数の金属電極上に形成された誘
   電体膜と、該誘電体膜上に平板状に形成されたアモルフ
   ァスシリコン層と、該アモルファスシリコン層上に上記
   分割された複数の金属電極と重なる位置に平板状に形成
   された透明導電膜とから構成してなることを特徴とする
   特許請求の範囲第１項記載のイメージセンサ。 ３、前記誘電体膜は画素毎に分割された複数の金属電極
   を形成する金属材料の酸化物から構成されてなることを
   特徴とする特許請求の範囲第２項記載のイメージセンサ
   。 ４、前記透明導電膜は、金属シリサイド膜から成ること
   を特徴とする特許請求の範囲第２項記載のイメージセン
   サ。 ５、前記アモルファスシリコン層はｉ型又はｐ型層であ
   ることを特徴とする特許請求の範囲第２項記載のイメー
   ジセンサ。