JP2573342B2 - 受光素子 - Google Patents

受光素子

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JP2573342B2 JP31563088A JP31563088A JP2573342B2 JP 2573342 B2 JP2573342 B2 JP 2573342B2 JP 31563088 A JP31563088 A JP 31563088A JP 31563088 A JP31563088 A JP 31563088A JP 2573342 B2 JP2573342 B2 JP 2573342B2
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) この発明は受光素子、特に完全密着型イメージセンサ
に用いて好適な受光素子の構造に関する。
(従来の技術) 従来より、原稿等の情報媒体の光学的な読取りを行な
うための種々の構造のイメージセンサが提案されてお
り、例えば密着型センサや完全密着型センサが提案され
ている。密着型センサは原稿からの反射光を集光して受
光部に入射するためにロッドレンズアレイを必要とする
が、完全密着型イメージセンサは原稿を受光部に直接密
着させて走行させ読取りを行なうのでロッドレンズアレ
イを不要とし従って小型化及び低価格化が図れるという
利点を有する。
第3図は従来の完全密着型イメージセンサの一単位の
受光素子の構造を概略的に示す要部断面図である。
同図において受光素子8は基板10上に第一電極12及び
光電変換膜14を順次に備え、そして光電変換膜14上に第
一電極12に対して対向配置される第二電極16とこの電極
16に電気的に接続された配線電極18とを備える。
光電変換膜14をアモルファスシリコン層(a−Si層)
とし、第二電極16を配線電極18を介してドライバICにワ
イヤボンドしている。
そして基板10及び第二電極16を透明な材料でまた第一
電極12を遮光性を有する材料で形成し、第一電極12、光
電変換膜14及び第二電極16に導光窓20を設ける。
このような構造では、基板10をはさんで受光素子8と
は反対側に配置した発光素子22からの出射光L1が基板1
0、導光窓20を順次に通過して原稿24に達し、そして原
稿24からの反射光L2が第二電極16を通過して光電変換膜
14に入射されこの膜14によって光電変換される。
(発明が解決しようとする課題) しかしながら上述した従来の受光素子では発光素子22
からの光がこの素子22から光電変換膜14に直接に入射す
るのを防止するため、充分に巾広い第一電極12を形成し
なければならず、従って第一電極12と第二電極16及び配
線電極18とが対向する領域R(オーバーラップ領域R)
が広くなる。
ところが光導電層14をa−Siとした場合、電極12及び
電極16、18の間の短絡の原因となるピンホールがないa
−Si層を形成することは現在の技術では非常に困難であ
り、これがため領域Rを広くするのに応じて、短絡発生
の確率が高まる。短絡発生によってイメージセンサのビ
ット欠陥を生じ、従って短絡発生の確率が高まる結果イ
メージセンサの歩留りを向上できない。
この発明の目的は、上述した従来の問題点を解決し、
短絡発生の確率を低減できる構造の受光素子を提供する
ことにある。
(課題を解決するための手段) この目的の達成を図るため、この発明の受光素子は、
第一電極及び光電変換膜を基板上に順次に設け光電変換
膜上に第二電極及び配線電極を設けて成る受光素子にお
いて、基板と第一電極との間に基板側から順次に遮光層
及び絶縁層を設け、配線電極の第二電極と接続する側の
端部が終端している箇所のほぼ直下で、第一電極の配線
電極側の端部を終端させて、第一電極を、配線電極から
第二電極へ向かう側へ引き出し、第一電極の配線電極側
の端部を終端させた箇所の直下に遮光層を配置し、遮光
層を、第二電極から配線電極へ向かう側へ引き出して成
ることを特徴とする。
(作用) この発明の受光素子によれば、配線電極の第二電極と
接続する側の端部が終端している箇所のほぼ直下で、第
一電極の配線電極側の端部を終端させて、第一電極を、
配線電極から第二電極へ向かう側へ引き出し、従って平
面的に見て第一電極と配線電極とは殆ど重なり合わない
ので、第一電極と配線電極とが光電変換膜のピンホール
を介し電気的に接触する確率を低減できる。
しかも第一電極の配線電極側の端部を終端させた箇所
の直下に遮光層を配置し、遮光層を、第二電極から配線
電極へ向かう側へ引き出すので、基板裏側に配置した発
光素子からの光が原稿で反射されずに、直接に、光電変
換膜へと入射するのを、第一電極及び配線電極により防
止できる。
(実施例) 以下、この発明の実施例につき説明する。尚、図面は
これら発明が理解できる程度に概略的に示されているに
すぎず、従って各構成成分の形状、寸法及び配設位置を
図示例に限定するものではない。この実施例ではこの発
明をイメージセンサに適用した例につき説明する。
第1図(A)及び(B)はこの発明の実施例の構成を
概略的に示す図であり、図(A)は図(B)におけるI
A−I A線に沿って取った一単位の受光素子の構造を示す
断面図、また図(B)はイメージセンサにおける受光素
子を平面的にみたときの構造を階段状に切り欠いて示す
平面図である。
第1図にも示すようにこの実施例の受光素子30は、第
一電極32及び光電変換膜34を基板36上に順次に設け光電
変換膜34上に第二電極38及び配線電極40を設け、さらに
基板36と第一電極32との間に基板36側から順次に遮光層
42及び絶縁層44を設けた構造を有する。そして配線電極
40の第二電極38と接続する側の端部が終端している箇所
のほぼ直下で、第一電極32の配線電極40側の端部を終端
させて、第一電極32を、配線電極40から第二電極38へ向
かう側へ引き出す。さらに第一電極32の配線電極40側の
端部を終端させた箇所の直下に遮光層42を配置し、遮光
層42を、第二電極38から配線電極40へ向かう側へ引き出
す。
以下、より詳細にこの実施例につき説明する。
この実施例では、基板36及び第二電極38を透明な材料
から成る基板及び電極とし、第一電極32を遮光性材料か
ら成る電極とし、第一電極32、光電変換膜34及び第二電
極38にそれぞれ導光窓46a、46b、46cを設けている。さ
らに第一電極32及び第二電極38を対向配置し、配線電極
40を第二電極38と電気的に接続している。
この実施例の受光素子30はこの素子30を複数個列状に
並列配置した構造の完全密着型イメージセンサを構成す
るものであり、第一電極32及び光電変換膜34を受光素子
30の配列方向に延在する帯状の電極及び膜であって各受
光素子30に対して共通の電極及び膜とし、さらに第二電
極38及び配線電極40を各受光素子30に対して個別に設け
た電極としている。このイメージセンサは、基板36をは
さみ受光素子30とは反対側に光源例えば発光ダイオード
48をアレイ状に配列して成るダイオードアレイを備え、
発光ダイオード48からの光を導光窓46a、46b、46cを介
して図示しない情報媒体に照射し、情報媒体で反射され
た光を第二電極38を透過させて光電変換膜34に入射させ
る構造を有する。
発光ダイオード48からの光Lがダイオード48から光電
変換膜34に直接に入射するのを阻止するため、光Lを遮
光層42及び第一電極32によって遮る。これら層42及び電
極32の重なり部分50を、電極32及び遮光層42の間の間隙
p(第1図(A)参照)を介して光Lが光電変換膜34に
直接に入射しないように留意して形成する。
配線電極40の第二電極38と接続する側の端部が終端し
ている箇所のほぼ直下で、第一電極32の配線電極40側の
端部を終端させ、そして第一電極32を、配線電極40から
第二電極38へ向かう側へ引き出しているので、平面的に
見て、第一電極32と配線電極40とは、画素領域52外にお
いて極く僅かに重なり合うほかは、重なり合わない。し
かもこのように第一電極32を設けていても、第一電極32
の配線電極40側の端部を終端させた箇所の直下に遮光層
42を配置し、そして遮光層42を、第二電極38から配線電
極40へ向かう側へ引き出しているので、発光ダイオード
48からの光Lが直接に光電変換膜34へと入射するのを、
第一電極32及び遮光層42により防止できる。
平面的に見て第一電極32と配線電極40とが殆ど重なり
合わないようにすることができるので、第一電極32と配
線電極40とが光電変換膜34のピンホールを介して電気的
に接触する(換言すれば短絡が発生する)確率を低減で
き、これがため従来よりもビット欠陥を減少させてイメ
ージセンサの歩留りを向上できる。例えば従来構造では
歩留りが10%程度であったのをこの実施例によれば歩留
りを60%程度まで向上できる。
短絡発生の確率を低減するためには、平面的にみたと
きに第一電極32の配線電極40側の部分を画素領域52(例
えば第1図(B)中にハッチングを付して示す領域)内
に配置するのが好ましくこれによって短絡発生の確率を
効果的に低減できる。
次に、この実施例の製造方法につき説明する。
第2図(A)〜(F)はこの実施例の製造工程を段階
的に示す断面図であり、第1図(A)に対応する断面を
示す。
まず基板36として例えばガラスから成る透明な絶縁物
基板を用意し、この基板36の一方の基板面に遮光性材料
から成る層を堆積させ、然る後この層をパターニングし
て第2図(A)にも示すように遮光層42を形成する。例
えば、遮光性材料として例えばクロム(Cr)或はニクロ
ム(NiCr)を用い、この遮光性材料を真空蒸着法或はス
パッタ法によって1000〜2000Å程度の層厚となるように
基板面上に堆積させる。
次に第2図(B)にも示すように、第一電極32と遮光
層42との間の絶縁のために、遮光層42上に絶縁層44を堆
積させる。例えば、絶縁層44としてSiOx層或はSiNx層を
500Å〜1μm程度の層厚で形成する。
好ましくは絶縁層44の層厚を絶縁層44の表面42aがほ
ぼ平坦となるように遮光層42の層厚よりも充分に厚くす
る。
絶縁層44の形成の後、電極材料を堆積させて第一電極
層を形成し、然る後第一電極をパターニングして第2図
(C)にも示すように導光窓46aを備える第一電極32を
形成する。この電極材料として例えばクロム或はニクロ
ムを用いる。
第一電極32の形成に当っては、発光ダイオード48から
の光Lが直接に光電変換膜34に入射するのを防止できる
ように重なり部分50を形成すると共に、平面的にみて第
一電極32の配線電極40の側の部分を画素領域52内に配置
するように第一電極32を形成する。
例えば、絶縁層44の層厚を500Å〜1μm程度とした
場合には、重なり部分50の基板面に沿った方向における
巾tを1μm〜1mm程度とすることによって光Lの光電
変換膜34への直接入射を阻止できる。
第一電極32の形成ののち、第2図(D)にも示すよう
に第一電極32上にアモルファスシリコン(以下、a−Si
と称す)を選択的に堆積させてa−Siから成る半導体層
の光電変換膜34を形成する。例えば、SiH4を主成分とす
る原料ガスを用いたグロー放電法によって膜厚0.5〜1.5
μm程度のa−Siを堆積させて光電変換膜34を形成す
る。マスクを用いることによってa−Siを選択的に堆積
できる。
次に光電変換膜34上に電極材料を堆積させて第二電極
層を形成し、然る後第二電極層をパターニングして第2
図(E)にも示すように導光窓46cを備える第二電極38
を形成する。第二電極38の電極材料として透明な導電材
料例えばITO(Indium Tin Oxide)を用いる。
次に第二電極38上に電極材料を堆積させて第三電極層
を形成し然る後第三電極層をパターニングして配線電極
40を形成し、次いで光電変換膜34をパターンニングして
導光窓46bを形成し、よって第2図(F)に示すような
構造の受光素子30を得る。
配線電極40の電極材料として例えばアルミニウムなど
のメタル(金属)材料を用いる。
この発明は上述した実施例にのみ限定されるものでは
なく、従って各構成成分の配設位置、形成材料、形状及
び構成任意好適に変更できる。例えば、上述した実施例
では受光素子を列状に配列してイメージセンサを構成し
た例につき説明したが、イメージセンサを構成するため
に受光素子の配設位置を任意好適に変更して良い。例え
ば受光素子を二次元的に配列してイメージセンサを構成
するようにしてもよい。また受光素子はイメージセンサ
のみならず種々の光学素子を構成するために用いてよ
く、従って各電極、光電変換膜、遮光層及びそのほかの
構成成分の形状、配設位置及び形成材料を任意好適に変
更できる。例えば画素領域は任意好適な形状及び大きさ
に設定された一画素分の領域としてよく、従って画素領
域の大きさ及び形状を図示例のものに限定するものでは
ない。
また上述した実施例ではこの発明の理解を深めるため
に特定の材料、形成方法、製造工程順序及び特定の数値
的条件を挙げて説明したが、これら材料、形成方法、製
造工程順序及び条件は一例にすぎず、従ってこの発明の
目的の範囲内において任意好適に変更できる。
(発明の効果) 上述した説明からも明らかなようにこの発明の受光素
子によれば、配線電極の第二電極と接続する側の端部が
終端している箇所のほぼ直下で、第一電極の配線電極側
の端部を終端させ、そして第一電極を、配線電極から第
二電極へ向かう側へ引き出しているので、平面的に見
て、第一電極と配線電極とは、画素領域外において極く
僅かに重なり合うほかは、重なり合わない。しかもこの
ように第一電極を設けていても、第一電極の配線電極側
の端部を終端させた箇所の直下に遮光層を配置し、そし
て遮光層を、第二電極から配線電極へ向かう側へ引き出
しているので、基板裏側に配置した発光素子からの光が
原稿で反射されずに直接に、光電変換膜に入射するの
を、第一電極及び遮光層によって阻止できる。
そしてこのように第一電極を設けることにより、平面
的に見て第一電極と配線電極とが殆ど重なり合わないよ
うにすることができるので、第一電極と配線電極とが光
電変換膜のピンホールを介し電気的に接触する確率を低
減できる。
従ってこの発明をイメージセンサの受光素子の製造に
適用すれば、ビット欠陥の発生を確率的に低減してイメ
ージセンサの歩留り向上を図れる。
【図面の簡単な説明】
第1図(A)及び(B)はこの発明の実施例の構成を概
略的に示す断面図及び平面図、 第2図(A)〜(F)はこの発明の実施例の製造工程の
説明に供する図、 第3図は従来の受光素子の構造を概略的に示す断面図で
ある。 30……受光素子、32……第一電極 34……光電変換膜、36……基板 38……第二電極、40……配線電極 42……遮光層、44……絶縁層 50……重なり部分、52……画素領域。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】第一電極及び光電変換膜を基板上に順次に
    設け前記光電変換膜上に第二電極及び配線電極を設けて
    成る受光素子において、 前記基板と第一電極との間に基板側から順次に遮光層及
    び絶縁層を設け、 配線電極の第二電極と接続する側の端部が終端している
    箇所のほぼ直下で、第一電極の配線電極側の端部を終端
    させて、該第一電極を、配線電極から第二電極へ向かう
    側へ引き出し、 前記第一電極の配線電極側の端部を終端させた箇所の直
    下に遮光層を配置し、該遮光層を、第二電極から配線電
    極へ向かう側へ引き出して成ることを特徴とする受光素
    子。
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JPS6091759A (ja) * 1983-10-25 1985-05-23 Kyocera Corp 読取り装置
JPH01171285A (ja) * 1987-12-25 1989-07-06 Ricoh Co Ltd 密着型イメージセンサー

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